(57)【要約】【課題】  受光特性の良くない受光器であっても、正確に媒体の種類を判別する媒体種類判別装置を提供することを目的とする。【解決手段】  媒体３を通過した光の光量を電圧レベルに変換し、前記電圧レベルに応じて媒体３の種類を判別する媒体種類判別装置であって、媒体３に光を照射する発光部１と、媒体３を通過した光の光量を電圧レベルに変換する光電気変換器２と、光電気変換器２により変換された電圧レベルを補正する補正部２１Aと、補正部２１Aにより補正された電圧レベルに基づいて媒体３の種類を判別する判別部２２Aとを有する。【選択図】  図７
2006226968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体を通過した光の光量を電圧レベルに変換し、前記電圧レベルに応じて前記媒体の種類を判別する媒体種類判別装置であって、
前記媒体に光を照射する発光手段と、
前記媒体を通過した光の光量を電圧レベルに変換する光電気変換手段と、
前記光電気変換手段により変換された電圧レベルを補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された電圧レベルに基づいて前記媒体の種類を判別する判別手段とを有することを特徴とする媒体種類判別装置。
【請求項２】
前記光電気変換手段により変換された電圧レベルを補正するための補正係数を算出するための補正係数算出手段を有し、
前記補正係数算出手段は、前記光電気変換手段により補正の基準となる基準光を電気に変換した電圧レベルに基づいて前記補正係数を算出し、
前記補正手段は、前記補正係数手段によって算出された補正係数に基づいて前記光電気変換手段により変換された電圧レベルを補正することを特徴とする請求項１記載の媒体種類判別装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記判別手段の前段に設けたことを特徴とする請求項１記載の媒体種類判別装置。
【請求項４】
前記補正係数は、前記媒体を通過した複数の光量に応じたそれぞれの電圧レベルに基づいて算出することを特徴とする請求項１又は２記載の媒体種類判別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、媒体種類判別装置に係り、特に媒体を透過した光の光量に応じて媒体の種類を判別する媒体種類判別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
媒体の種類を判別する光学的方法として、媒体を透過する前後の光量の差を利用する方法がある（特許文献１参照。）。種類を判別したい媒体を挟むように発光器と光電気変換機能を有する受光器（例えばフォトトランジスタ）を配置させて、発光器で発光した光量と受光器で受けた光量の差を知ることにより、透過する媒体の種類を判別するというものである。
【０００３】
図１は、媒体種類判別装置の基本原理を説明する図であり、横軸は受光器で受けた光量を、縦軸は受光器で受けた光量に対する電圧出力を表している。図１は、媒体の種類によって、受光器の電圧出力が異なることを示している。例えば、発光器と受光器との間に遮蔽する物体が存在しない場合は、発光器からの光量は、受光器で受ける光量とほぼ等しく、出力電圧Vout１となる。次に、発光器と受光器との間に媒体が存在する場合は、受光器で受ける光量は、媒体が存在しない場合よりも減少し、出力電圧Vout２または出力電圧Vout３となる。また、同じ材質の媒体であっても、媒体Aより媒体Bのほうが厚い場合、受光器で受ける媒体Aの光量の出力電圧Vout２は媒体Bの光量の出力電圧Vout３よりも大きい。つまり、発光器からの発光量が一定だとすると、媒体の種類に応じて光の吸収量が異なるので、受光器の受ける光量に応じて、媒体の種類を判別することが可能となる。
【０００４】
媒体を透過する光を利用して媒体の種類を判別するには、受光器の受光特性（受光量−出力電圧特性）は、所定のものである必要がある。しかし、受光器は、この所定の受光特性でない場合があり、このことが、媒体の種類の判別を困難にするという問題がある。
【０００５】
図２は、所定の受光特性でない受光器により、媒体の種類の判別に問題があることを説明するための図であり、横軸はある媒体を入れた時の受光量を、縦軸はその受光量に対する電圧出力を表している。図２は、それぞれ出力電圧の異なる３種類の受光器が、光量Aを受光した場合の出力電圧を表している。同一の光量Aを受光した場合であっても、受光器の出力電圧が異なっている。よって、この状態では媒体の種類を正確に判別することはできない。
【０００６】
このような問題を解決するために、特許文献１に記載された発明では、発光器が照射する発光量の調整をすることで受光器の出力電圧を補正することにより対処していた。
【０００７】
図３は、発光器の発光量を調整することにより補正することを説明する図である。図３は、横軸は受光量を、縦軸は受光器で受けた受光量に対する電圧出力を表している。出力電圧特性の異なる３種類の受光器１〜３があるとする。出力電圧を同一の出力電圧Voutとするためには、各受光器毎に発光量を変えており、受光器１に対しては受光量A、受光器２に対しては受光量B、受光器３に対しては受光量C、という具合に個々に発光量の調節を行っていた。
【特許文献１】特開２００１−１２４５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載された発明では、出力電圧を上げるために発光量を大きくすると、発光手段の自己発熱により発光量の変動が大きくなってしまい、正確な出力電圧を出力できない。また、逆に、発光量が少なくなると、外光等の影響が無視できなくなり、正確な出力電圧を出力できない。よって、特許文献１の発光器が照射する発光量の調整をすることで出力電圧を補正するという対処では、正確に媒体の種別を判別することができないという問題があった。
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、受光特性の良くない受光器（光電気変換器）であっても、正確に媒体の種類を判別する媒体種類判別装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、媒体を通過した光の光量を電圧レベルに変換し、前記電圧レベルに応じて前記媒体の種類を判別する媒体種類判別装置であって、前記媒体に光を照射する発光手段と、前記媒体を通過した光の光量を電圧レベルに変換する光電気変換手段と、前記光電気変換手段により変換された電圧レベルを補正する補正手段と、前記補正手段により補正された電圧レベルに基づいて前記媒体の種類を判別する判別手段とを有するように構成することができる。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、前記光電気変換手段により変換された電圧レベルを補正するための補正係数を算出するための補正係数算出手段を有し、前記補正係数算出手段は、前記光電気変換手段により補正の基準となる基準光を電気に変換した電圧レベルに基づいて前記補正係数を算出し、前記補正手段は、前記補正係数手段によって算出された補正係数に基づいて前記光電気変換手段により変換された電圧レベルを補正するように構成することができる。
【００１１】
また、上記目的を達成するために、前記補正手段は、前記判別手段の前段に設けるように構成することができる。
【００１２】
また、上記目的を達成するために、前記補正係数は、前記媒体を通過した複数の光量に応じたそれぞれの電圧レベルに基づいて算出するように構成することができる。
【００１３】
本発明では、発光量の調節をすることなしに、正確に媒体の種類の判別を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、受光特性の良くない受光器（光電気変換器）であっても、正確に媒体の種類を判別する媒体種類判別装置を提供可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明していく。
【００１６】
図４は、本発明の構成図である。LED（発光手段部）１は、媒体に光を照射する。フォトトランジスタ（光電気変換部）２は、LED１から発せられた光を受光し、その光量を電圧レベルに変換する。媒体３は、種類の判別をされる物体である。発光制御部４は、LED１の動作を制御する。補正・判別部５は、受光器の受光特性が、基準となる受光特性と同一になるよう補正し、さらに、予め格納された複数の情報の中から、入力された情報と合致する情報を選択して媒体の種類を判別する。
【００１７】
次に、本発明の原理を説明する。図５は、本発明の原理を説明するための図である。図５は、横軸は受光器（光電気変換器）の受光量を、縦軸はその受光量に対する出力電圧であり、判別する時の基準に対応した所定の受光特性を有する基準受光器と、所定の受光特性を有しない受光器である受光器αのそれぞれの受光特性を示したグラフである。発光器から媒体に向けて光を照射し、媒体を透過した光を受光した受光器の光量が受光量Aだとする。そして、受光量Aにおける出力電圧は、基準受光器が出力電圧V0、受光器αが出力電圧Vαとする。
【００１８】
この図５は、出力電圧Vα＞出力電圧V0であり、受光器αが基準受光器よりも受光感度が高い場合である。このように、受光器αが基準受光器よりも受光感度が高い場合には、受光感度を基準受光器の受光特性が同じになるように下げてやればよい。具体的には、補正するための補正係数を求め、この補正係数を使って補正を行う。求める補正係数をｋとすると、
ｋ＝V0/Vα
となる。
【００１９】
次に、補正は、出力電圧Vαに、この補正係数ｋを乗算することにより行う。その結果、補正後の電圧Vα１とすると、このVα１は、
Vα１＝  Vα×ｋ
＝  Vα× V0/ Vα
＝V0
となり、VαがV0となって補正される。
図５は、受光感度が高い場合であったが、図6のように、受光感度が低い場合であっても、同様に補正することができる。
【００２０】
この実施形態によれば、従来技術の発光器の照射する発光量の調整は行わないので、発光量増加における自己発熱を要因とする発光量変動や、発光量微小による外光の影響を受けないので、媒体の種類を正確に判別することが可能となる。
【実施例１】
【００２１】
図７は、第一実施例の構成図である。LED（発光部）１は、媒体に光を照射する。フォトトランジスタ（光電気変換部）２は、LED１から発せられた光を受光し、その光量を電圧レベルに変換する。媒体３は、種類の判別がされる物体である。発光制御部４は、LED１の動作を制御する。補正部２１Aは、受光器の受光特性が、基準となる受光特性と同一になるよう補正を行う可変抵抗器を有する。判別部２２Aは、予め格納された複数の情報の中から、入力された情報と合致する情報を選択して、媒体の種類を判別する。表示部２３は、補正に関する情報を表示する。
【００２２】
本実施例の動作を説明する。受光器で受けた光量に対する出力電圧の情報が、表示部２３に表示される。その表示された情報をもとに、補正部２１Aの可変抵抗器の抵抗値を調整することによって補正を行う。例えば、表示部２３に基準受光器の出力と所定の受光特性を有しない受光の出力との差（誤差）を表示し、その誤差をゼロにするように抵抗値を調整する。
【００２３】
本実施例の特徴は、補正機能を有する補正部と判別機能を有する判別部が分離独立し、補正部が判別部の前段に接続されていることである。こうすることで、判別部を補正部に関係なく作ることができる。
【００２４】
また、補正部における可変抵抗器として、図８に示す可変抵抗器を用いることができる。スイッチ４０は、補正の調整に必要な抵抗値に見合うよう複数の抵抗器４１の中から選択し接続する。抵抗器４１は、補正のため出力電圧を調整するための素子である。図８の可変抵抗器は、複数の抵抗器と、その抵抗器を選択し接続するためのスイッチとを有しており、スイッチの切り替えによって抵抗値の調整を行うものである。尚、スイッチの切り替えは手動の他、抵抗値設定の制御を行う機能を設定することによって自動化も可能となる。
【００２５】
図９は、図７及び図８における判別部の詳細図である。誤差算出・表示・判別部２２Bは、基準受光器の出力と所定の受光特性を有しない受光の出力との誤差を算出し、算出した誤差を表示し、かつ、予め格納された複数の情報の中から、入力された情報と合致する情報を選択して媒体種類を判別する。表示部２３は、誤差情報を表示する。CPU３０は、ROM３１に格納されている誤差算出・表示・判別処理プログラムにより、判別部２２B全体の制御を行う。ROM３１は、誤差算出・表示・判別等の処理を行うための誤差算出・表示・判別処理プログラムを格納する。RAM３２は、誤差算出・表示・判別処理等に必要なデータを格納する。I/F３３は、媒体種類を判別した結果を外部に出力する。ADC３４は、受光量をデジタルデータに変換する。
【００２６】
本実施例の動作を説明する。RAM３２には、基準受光器の受光特性データが格納されており、このデータと、所定の受光特性を有しない受光器の出力データとに基づき、CPU３０は、受光器と補正される受光器の出力との誤差の算出を行う。ROM３１には、この誤差の算出の処理を行うための制御プログラムが格納されている。そして、CPU３０により算出された誤差データは、表示部２３に表示される。この表示された誤差データに基づき、補正部２１Aの抵抗器の抵抗値を調整することによって補正を行う。
【００２７】
本実施例の特徴は、誤差算出・表示・判別部２２Bを有しており、補正に必要な誤差データは、CPU３０でソフトウェア的に自動処理されることである。こうすることで、誤差データを求めるために、わざわざ人が計算することは不要となり、誤差データ算出の手間を省くことができる。また、人が算出する場合に比べると、ソフトウェア的に自動算出することで、計算ミスがなく、常に正確な誤差データを得ることができる。
【００２８】
尚、フォトトランジスタ（光電気変換部）２は、フォトダイオードであってもよい。また、補正部２１Aの可変抵抗器は、フォトトランジスタの負荷抵抗であってもよい。
【実施例２】
【００２９】
図１０は、第二実施例の構成図である。LED（発光部）１は、媒体に光を照射する。フォトトランジスタ（光電気変換部）２は、LED１から発せられた光を受光し、その光量を電圧レベルに変換する。媒体３は、種類の判別をされる物体である。発光制御部４は、LED１の動作を制御する。補正係数算出・補正・判別部２２Cは、補正に用いる補正係数を算出し、補正係数に基づいて実際に補正を行い、予め格納された複数の情報の中から、入力された情報と合致する情報を選択して媒体の種類を判別する。CPU３０は、ROM３１に格納されている補正係数算出・補正・判別プログラムにより、補正係数算出・補正・判別部２２Cの全体を制御する。ROM３１は、補正係数算出・補正・判別プログラムを格納する機能を有する。RAM３２は、CPU３０の制御において必要なデータを格納する。I/F３３は、媒体種類を判別した結果を外部に出力する機能を有する。ADC３４は、受光量をデジタルデータに変換する。
【００３０】
図１１は、補正係数算出・補正・判別部２２Cの機能ブロック図である。補正係数算出部１０１は、補正係数を算出する。補正部１０２は、補正係数に基づき補正を行う。判別部１０３は、予め格納された複数の情報の中から、入力された情報と合致する情報を選択して媒体の種類を判別する。
【００３１】
本実施例では、補正係数算出、補正、判別の動作を全てソフトウェア制御で実現している。まず、図１２は、ソフトウェア制御による補正係数を求めるためのフローの図である。最初のステップS1では、媒体なしの状態で、受光器に対して基準光量で照射する。次のステップS2では、受光器で受けた光量に対する出力電圧を測定する。この出力電圧を出力電圧Vαとする。最後のステップS3では、基準受光器の出力電圧V0とすると、補正係数ｋ＝Vα/V0として補正係数ｋを求める
次に、図１３は、ソフトウェア制御による補正・判別するためのフロー図である。最初のステップS２１では、媒体を基準光量で照射する。次のステップS２２では、受光器で受けた光量に対する出力電圧を測定する。この出力電圧を出力電圧Vαとする。次のステップS２３では、出力電圧Vαに補正係数ｋを乗算して出力電圧Vαの補正を行う。最後のステップS２４では、補正された出力電圧に基づいて、媒体の種類の判別を行う。
【００３２】
本実施例の特徴は、補正係数算出機能、補正機能、判別機能を全てソフトウェア制御で実現していることである。こうすることで、媒体種類判別に際して、さらに、人の介在を減らすことが可能となり、より早く、より正確な媒体の種類の判別を行うことができる。
【００３３】
これまで、受光特性は、図５、図６のような線形である場合を示してきた。そこで、受光特性が非線形の場合、つまり、出力電圧が受光量の関数で表現されない場合について説明する。図１４は、受光特性が非線形である場合の図である。
【００３４】
横軸は受光器（光電気変換器）の受光量を、縦軸はその受光量に対する出力電圧であり、所定の受光特性を有する基準受光器と、所定の受光特性を有しない受光器である受光器αのそれぞれの受光特性を示したグラフである。受光量Aにおける出力電圧は、両者とも出力電圧V0で一致はしているものの、受光量A以外では出力電圧がずれてしまう。この場合、これまで説明した受光特性が線形である場合と同様の補正を行うと、受光量A以外の場合は、正確に媒体の種類を判別することができなくなる。
【００３５】
図１５は、受光特性が非線形の場合の図である。横軸は受光器（光電気変換器）の受光量を、縦軸はその受光量に対する出力電圧であり、所定の受光特性を有する基準受光器と、所定の受光特性を有しない受光器である受光器αのそれぞれの受光特性を示したグラフである。このグラフでは、A〜Gの７点の複数の受光器（光電気変換器）の受光量とその受光量に応じたそれぞれの出力電圧を表している。そこで、これらの出力電圧のデータに基づいて、受光特性を表す近似的な関数ｆ１を求め、この関数ｆ１に基づいて補正を行う。具体的には、補正は、受光器αの出力Vαとしたとき、補正後の出力Vα１は、
Vα１＝  Vα×１/ｆ１
として求めることができる。
尚、CPU３０において、この関数を作成する処理をさせることもできる。
【００３６】
本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【００３７】
尚、発光手段はLED（発光部）１に、光電気変換手段はPT（光電気変換器）２に、補正手段は補正部２１Aに、判別手段は判別部２２Aに、それぞれ対応している。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】媒体種類判別装置の基本原理を説明する図である。
【図２】所定の受光特性でない受光器により、媒体の種類の判別に問題があることを説明するための図である。
【図３】発光器の発光量を調整することにより補正することを説明する図である。
【図４】本発明の構成図である。
【図５】本発明の原理を説明するための図（その１）である。
【図６】本発明の原理を説明するための図（その２）である。
【図７】第一実施例の構成図である。
【図８】補正部における可変抵抗器の変形例の図である。
【図９】図７及び図８における判別部の詳細図である。
【図１０】第二実施例の構成図である。
【図１１】補正係数算出・補正・判別部のブロック図である。
【図１２】ソフトウェア制御による補正係数を求めるためのフローの図である。
【図１３】ソフトウェア制御による補正・判別するためのフロー図である。
【図１４】受光特性が非線形の場合の図（その１）である。
【図１５】受光特性が非線形の場合の図（その２）である。
【符号の説明】
【００３９】
１  LED（発光部）
２  PT（光電気変換部）
３  媒体
４  発光制御部
５  補正・判別部
２１A、２１B  補正部
２２A、２２B  判断部
２３  表示部
３０  CPU
３１  ROM
３２  RAM
３３  I/F
３４  ADC
４０  スイッチ
４１  抵抗器
１０１  補正係数算出機能
１０２  補正機能
１０３  判断機能
【図１】
2006226968.tif 000003
【図２】
2006226968.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006226968.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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