JPH0526385B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、光学読取装置に関し、特に文字や
図形などのカラー印刷物および色彩の加えられた
物体の表面などを走査してその明暗（または明
度）および色調（または色相）を読取る光学読取
装置に関する。

［発明の概要］ この発明にかかる光学読取装置は、波長の異な
る光を被検出体に投光し、この被検出体からの光
を２個の受光素子で受光し、これら２個の受光素
子の出力を対数増幅器で対数増幅した後、差動増
幅器で差動増幅することにより、被検出体の色調
を検出するとともに、これら対数増幅器の出力を
加算器で加算することにより、被検出体の明暗を
検出するようにしたものである。

［従来の技術］ 従来、この種の装置は発光素子および受光素子
を使用して被検出体の明暗および色調を読取つて
いた。被検出体としては紙幣等の色彩の帯びたも
のがある。このように、紙幣を読取る光学読取装
置は、たとえば自動預金機および両替機等に使用
されるため高い検出精度が要求されている。

第４図は従来の光学読取装置に使用され、かつ
この発明に適用される発光素子と受光素子の配置
図を示す。

構成において、発光素子の一例の発光ダイオー
ド１２，１３および受光素子の一例のフオトダイ
オード１４は被検出体の一例のカラー印刷物１１
の搬送経路を挾んで対向する位置に配設される。
発光ダイオード１２，１３は波長の異なるものが
使用され、たとえば発光ダイオード１２は緑色系
を発光し、発光ダイオード１３が赤色系を発光す
るように選ばれる。このため、フオトダイオード
１４は発光ダイオード１２，１３の緑色系および
赤色系の波長領域を検出できる２つのフオトダイ
オードが組込まれたものが使用される。

なお、印刷物１１は搬送させずに発光ダイオー
ド１２，１３およびフオトダイオード１４を移動
させるようにしてもよい。また、フオトダイオー
ド１４は発光ダイオード１２，１３に対応するよ
うに個別のフオトダイオードを２つ設けてもよ
い。

第５図は従来の光学読取装置の一例を示すブロ
ツク図である。

第６図は第５図の光学読取装置の各部の出力波
形図であり、特に、ａはパルス発振器６１の出
力、ｂ，ｃは発光ダイオード１２，１３の出力、
ｄは増幅器２２の出力、ｅはローパスフイルタ６
６の出力、ｆはハイパスフイルタ６７の出力、ｇ
はローパスフイルタ６９の出力を示す。

以下、第５図および第６図を参照して従来の光
学読取装置の構成ないし動作を説明する。

パルス発振器６１は第６図ａに示すように適当
な周波数のパルス信号を発信する。このパルス信
号の周波数は印刷物１１の明暗や色調が変化する
周波数より高く、かつ発光ダイオード１２，１３
やフオトダイオード１４の応答速度、印刷物１１
にカラー印刷されている図形などの細かさおよび
印刷物１１の搬送速度に応じて適当な値に選ばれ
る。またパルス信号のデユーテイ比は50％に選択
される。このパルス信号は増幅器６３で増幅され
るとともに、インバータ６２によつて反転された
後増幅器６４で増幅される。増幅器６３，６４の
出力は第６図ｂ，ｃに示すように交互に発光ダイ
オード１３，１２に与える。このため、発光ダイ
オード１２，１３は交互に発光する。発光ダイオ
ード１２，１３からの光はレンズ６５によつて発
光ダイオード１２，１３とフオトダイオード１４
との間を搬送する印刷物１１上の１点に集光さ
れ、印刷物１１を透過してフオトダイオード１４
に受光される。この従来装置においては、フオト
ダイオード１４として、赤色および緑色を含む幅
広い波長領域を検出できる１つのフオトダイオー
ドが用いられる。フオトダイオード１４の出力は
増幅器２２によつて第６図ｄに示すように増幅さ
れる。すなわち、増幅器２２の出力は印刷物１１
の走査されている部分が赤またはこれに近い橙な
どの赤みを帯びている場合に発光ダイオード１３
が発光したときに高いレベルとなり、発光ダイオ
ード１２が発光したときに低いレベルとなるので
第６図ｄの赤レベルＲのようになる。また、増幅
器２２の出力は印刷物１１の走査されている部分
が緑またはこれに近い色の場合に発光ダイオード
１２が発光したときに高いレベルとなり、発光ダ
イオード１３が発光したときに低いレベルとなる
ので第６図ｄの緑レベルＧのようになる。この増
幅器２２の出力はローパスフイルタ６６によつて
第６図ｅに示すようにパルス信号成分が除去さ
れ、第６図ｄのＭレベルに相当する明暗信号とな
る。さらに、この増幅器２２の出力はハイパスフ
イルタ６７によつて第６図ｆに示すようにパルス
信号成分のみが抽出されるため明暗信号が除去さ
れ、赤レベルＲおよび緑レベルＧの交互の信号と
なる。このハイパスフイルタ６７の出力は乗算回
路６８に与えられ、パルス信号との積がとられ
る。すなわち、パルス信号のハイレベルを正、ロ
ーレベルを負とすると、パルス信号が発光ダイオ
ード１３の発光周期と同じであり、かつハイパス
フイルタ６７出力において印刷物１１の赤みがか
つている部分に対応する信号が赤レベルＲで正、
緑レベルＧで負であるため、ハイパスフイルタ６
７の出力の赤色系の部分の乗算回路６８の出力は
正となる。また、ハイパスフイルタ６７の出力の
緑色系の部分の乗算回路６８の出力は前述と逆に
負となる。この乗算回路６８の出力はローパスフ
イルタ６９によつてスパイク等の不要成分が除去
される。このため、ローパスフイルタ６９の出力
は第６図ｇに示すように印刷物１１が赤色系の部
分で正となり、緑色系の部分で負となるような色
調信号が得られる。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述のような従来の光学読取装置は、パルス発
振器６１や、乗算回路６８等、高価な回路を必要
とするとともに、装置全体の構成が複雑であると
いう問題点があつた。

それゆえに、この発明は、パルス発振器や乗算
回路等の高価な回路を必要とせず、回路構成も簡
単であり、小型化が可能な光学読取装置を提供す
ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、波長の異なる光を被検出体に投光
する２種類の発光素子と、被検出体を介して与え
られる各発光素子の光を受光する２個の受光素子
と、これら２個の受光素子の出力をそれぞれ対数
増幅する２個の対数増幅器と、これら２個の対数
増幅器の出力を差動増幅することによつて被検出
体の色調信号を出力する差動増幅器と、これら２
個の対数増幅器の出力を加算することによつて被
検出体の明暗を出力する加算器とを備えたもので
ある。

［作用］ この発明においては、２個の受光素子の出力を
それぞれ対数増幅した後差動増幅するようにして
いるので、２個の受光素子の出力比を求めること
ができ、この出力比によつて被検出体の色調を表
わすことができる。また、２個の受光素子の出力
をそれぞれ対数増幅した後加算するようにしてい
るので２個の素子の出力積を求めることができ、
この出力積によつて被検出体の明暗を表わすこと
ができる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示すブロツク図
である。図において、発光ダイオード１２，１３
およびフオトダイオード１４は、前述の第４図に
示すように配置される。そして、発光ダイオード
１２，１３は抵抗２１を介して接地される。フオ
トダイオード１４は発光ダイオード１２，１３の
それぞれに対応するように２つのフオトダイオー
ド１４１，１４２を含む。フオトダイオード１４
１のアノード端は対数増幅器２２を介して差動増
幅器２３および加算器２５の一方端に接続され
る。フオトダイオード１４２のアノード端は対数
増幅器２４を介して差動増幅器２３および加算器
２５の他方端に接続される。フオトダイオード１
４１，１４２のカソード端は接地される。

次に、第１図の回路の動作を説明する。印刷物
（第４図参照）が一定方向の速度Ｖで発光ダイオ
ード１２，１３とフオトダイオード１４１，１４
２との間を搬送される。このとき、発光ダイオー
ド１２，１３から発せられた光は印刷物を透過し
てフオトダイオード１４１，１４２に受光され
る。このため、フオトダイオード１４１，１４２
は短絡電流Ｉ１，Ｉ２を出力する。この短絡電流
Ｉ１，Ｉ２はそれぞれ対数増幅器２２，２４に入
力され、logI1、logI2となる。対数増幅器２２の
出力logI1は差動増幅器２３および加算器２５に
入力される。同様に、対数増幅器２４の出力
logI2は差動増幅器２３および加算器２５に入力
される。このため、差動増幅器２３は対数増幅器
２２，２４の差｛logI1−logI2＝log（I1／I2）｝を
求め、結果的にはフオトダイオード１４１，１４
２の出力比を求める。つまり、差動増幅器２３の
出力は色調信号となる。また、加算器２５は対数
増幅器２４，２４の和｛logI1＋logI2＝log（I1・
I2）｝を求め、結果的にはフオトダイオード１４
１，１４２の出力積を求める。つまり、加算器２
５の出力は明暗信号となる。その結果、光学読取
装置はこの色調信号および明暗信号に基づいて印
刷物を検出をすることができる。

第２図は第１図に示す光学読取装置の一応用例
を示すブロツク図である。第３図は第２図の光学
読取装置の各部の出力波形図であり、特にａ，ｂ
はフオトダイオード１４１，１４２の出力、ｃは
ゲート回路の出力を示す。

第２図において、第１図と同一符号は同一ある
いは相当する部分を示す。構成において、この実
施例が第１図と異なる点は、差動増幅器２３がフ
イードバツク回路３１を介して発光ダイオード１
２に接続され、かつ加算器２５がフイードバツク
回路３２を介して発光ダイオード１３に接続され
たことである。フイードバツク回路３１，３２は
サンプルホールド回路３１１，３２１とドライブ
回路３１２，３２２とを含む。サンプルホールド
回路３１１，３２１はゲート回路（図示せず）に
接続される。

なお、発光ダイオード１２，１３およびフオト
ダイオード１４１，１４２は印刷物（図示せず）
の搬送路を挾んで対向する位置に配置されてい
る。また、発光ダイオード１２，１３と印刷物と
の距離が離れている場合には発光ダイオード１
２，１３と印刷物との間にレンズを配設し、発光
ダイオード１２，１３の光を集光させてもよい。

次に、第２図および第３図を参照してこの実施
例の動作を説明する。まず、印刷物が発光ダイオ
ード１２，１３とフオトダイオード１４１，１４
２との間に挿入されていない場合について説明す
る。この場合は、フオトダイオード１４１，１４
２が直接発光ダイオード１２，１３の光を受光し
ている。このため、フオトダイオード１４１，１
４２は発光ダイオード１２，１３の発光量に比例
した短絡電流Ｉ３，Ｉ４を出力する。この短絡電
流Ｉ３，Ｉ４はそれぞれ対数増幅器２２，２４に
入力され対数値logI３，logI４として導出され
る。対数増幅器２２の出力logI３は差動増幅器２
３および加算器２５に入力される。同様に、対数
増幅器２４の出力logI４は加算器２５および差動
増幅器２３に入力される。このため、差動増幅器
２３はフオトダイオード１４１，１４２の出力
比、すなわち色調信号を出力する。この色調信号
はサンプルホールド回路３１１に与えられる。ま
た、加算器２５はフオトダイオード１４１，１４
２の出力積、すなわち明暗信号を出力する。この
明暗信号はサンプルホールド回路３２１に与えら
れる。

ところで、サンプルホールド回路３１１，３２
１にはゲート回路（図示せず）から第３図ｃに示
すようにハイレベルのゲート信号が入力される。

すなわち、サンプルホールド回路３１１はハイ
レベルのゲート信号が入力される間、色調信号を
刻々サンプルホールドする。このサンプルホール
ド回路３１１の出力はドライブ回路３１２に与え
られる。このため、ドライブ回路３１２はサンプ
ルホールドされた色調信号に基づき発光ダイオー
ド１２の発光量が一定となるように制御する。

一方、サンプルホールド回路３２１は明暗信号
を刻々サンプルホールドする。このサンプルホー
ルド回路３２１の出力はドライブ回路３２２に与
えられる。このため、ドライブ回路３２２はサン
プルホールドされた明暗信号に基づき発光ダイオ
ード１３の発光量が一定となるように制御する。

次に、印刷物が発光ダイオード１２，１３とフ
オトダイオード１４１，１４２との間に挿入され
搬送された場合について説明する。この場合は、
フオトダイオード１４１，１４２が印刷物を通し
て発光ダイオード１２，１３の光を受光する。こ
のため、フオトダイオード１４１，１４２は第３
図ａ，ｂに示すように印刷物によつて透過された
発光量に比例した電気信号を出力する。この電気
信号は対数増幅器２２，２４、差動増幅器２３、
および加算器２５によつて明暗信号および色調信
号に変換される。

ところで、サンプルホールド回路３１１，３２
１には印刷物が搬送されている間、ゲート回路か
ら第３図ｃに示すようにローレベルのゲート信号
が与えられている。すなわち、サンプルホールド
回路３１１は印刷物が発光ダイオード１２，１３
とフオトダイオード１４１，１４２との間に挿入
されたことに応じて、ゲート信号のなくなる直前
にサンプルホールドされた色調信号を出力する。
このサンプルホールドされた色調信号はドライブ
回路３１２に与えられる。このため、ドライブ回
路３１２はゲート信号のなくなる直前にサンプル
ホールドされた色調信号に基づいて発光ダイオー
ド１２の発光量を制御するのを持続する。すなわ
ち、印刷物の通過中に検出された色調信号に基づ
いては、フイードバツク制御が行なわれない。

一方、サンプルホールド回路３２１は印刷物が
挿入されたことに応じてゲート信号のなくなる直
前にサンプルホールドされた明暗信号をドライブ
回路３２２に与える。このため、ドライブ回路３
２２はゲート信号のなくなる直前にサンプルホー
ルドされた明暗信号に基づいて発光ダイオード１
３の発光量を制御するのを持続する。すなわち、
印刷物の通過中に検出された明暗信号に基づいて
は、フイードバツク制御が行なわれない。

したがつて、フイードバツク回路３１，３２は
印刷物が発光ダイオード１２，１３とフオトダイ
オード１４１，１４２との間に挿入されない期間
中、明暗信号および色調信号を刻々サンプルホー
ルドし、かつサンプルホールドされた明暗信号お
よび色調信号に基づいて発光ダイオード１２，１
３の発光量を制御する。一方、フイードバツク回
路３１，３２は印刷物が挿入されたことに応じて
ゲート信号のなくなる直前にサンプルホールドさ
れた明暗信号および色調信号に基づいて発光ダイ
オード１２，１３の発光量の制御状態を持続し、
そのとき検出された色調信号および明暗信号でフ
イードバツク制御されない。このため、フオトダ
イオード１４１，１４２は安定な出力が得られ、
誤つた明暗および色調を検出するということがな
い。

なお、上述の各実施例ではフオトダイオード１
４が印刷物の透過した光を受光する場合について
説明したが、これに限らずフオトダイオード１４
が印刷物の反射した光を受光するようにしてもよ
い。さらに、上述の各実施例では受光素子にフオ
トダイオードを使用して説明したが、これに限ら
ずフオトトランジスタを使用してもよい。

また、第２図の実施例では明暗信号によつて発
光ダイオード１３を制御し、かつ色調信号によつ
て発光ダイオード１２を制御した場合について説
明したが、これに限らず色調信号によつて発光ダ
イオード１３を制御し、かつ明暗信号によつて発
光ダイオード１２を制御してもよい。同様に、こ
の点に関しては色調信号によつていずれか一方の
発光ダイオードを制御し、かつ明暗信号によつて
両方の発光ダイオードを制御してもよい。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、パルス発振
器や乗算回路等の複雑でかつ高価な回路を必要と
することなく、簡単かつ安価な回路構成で被検出
体の色調および明暗を検出することの可能な光学
読取装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロツク図
である。第２図は第１図に示す実施例を用いた応
用例を示すブロツク図である。第３図は第２図に
示す回路の各部の出力信号の波形図である。第４
図は従来の光学読取装置に用いられ、かつこの発
明に適用される発光素子と受光素子の配置図を示
す。第５図は従来の光学読取装置の一例を示すブ
ロツク図である。第６図は第５図の回路の各部の
出力信号の波形図である。 図において、１１は印刷物、１２および１３は
発光ダイオード、１４１および１４２はフオトダ
イオード、２２および２４は対数増幅器、２３は
差動増幅器、２５は加算器を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 波長の異なる光を被検出体に投光する２種類
   の発光素子、 前記被検出体を介して与えられる前記各発光素
   子の光を受光する２個の受光素子、 前記２個の受光素子の出力をそれぞれ対数増幅
   する２個の対数増幅器、 前記２個の対数増幅器の出力を差動増幅するこ
   とによつて前記被検出体の色調信号を出力する差
   動増幅器、および 前記２個の対数増幅器の出力を加算することに
   よつて前記被検出体の明暗信号を出力する加算
   器、および 前記被検出体を読取つていない状態における前
   記差動増幅器および前記加算器の出力に基づい
   て、各前記発光素子の発光強度を所定の値に制御
   するためのフイードバツク手段を備える、光学読
   取装置。