光センサによる検出物検知装置および検知方法
【課題】検出物を検知する運用時に受光素子の出力電圧レベルを逐次検出し、それを基に基準電圧を決定する処理を行うための処理時間がかかっていた。
【解決手段】発光素子と受光素子を有する光センサを含み前記発光素子から受光素子に至る光が検出物の位置を通過するように前記光センサを配置し、前記光センサの出力状態により前記検出物の有無を検知する検出物検知装置であり、基準電圧発生部と、光センサ出力と基準電圧発生部から出力する基準電圧とを比較してその結果により前記検出物の有無を検知する比較器と、基準電圧発生部に基準電圧を出力させるための制御信号を供給する制御部とを備え、制御部が検出物を検知する前に光センサ出力値を取得し、これをもとに検出物の有無を検知するときの基準電圧を決定する検出物検知装置。
【解決手段】発光素子と受光素子を有する光センサを含み前記発光素子から受光素子に至る光が検出物の位置を通過するように前記光センサを配置し、前記光センサの出力状態により前記検出物の有無を検知する検出物検知装置であり、基準電圧発生部と、光センサ出力と基準電圧発生部から出力する基準電圧とを比較してその結果により前記検出物の有無を検知する比較器と、基準電圧発生部に基準電圧を出力させるための制御信号を供給する制御部とを備え、制御部が検出物を検知する前に光センサ出力値を取得し、これをもとに検出物の有無を検知するときの基準電圧を決定する検出物検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は検出物の有無を検知する装置および方法に関し、特に発光素子と受光素子を組み合わせた光センサにより検出物を検知する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光センサによる検出物の検知手段としては、従来から以下の技術が知られていた。まず、光センサを構成する発光ダイオード等の発光素子とフォトトランジスタ等の受光素子の間の光が通過する位置に検出物を配置する。そして受光素子からの光電流出力を抵抗により電圧出力に変換し、その電圧レベルを所定のスレッショルド電圧を基準として二値化して出力する。このようにして二値化された出力に基づき発光ダイオード等の発光素子から放射された光が通光もしくは遮光状態であるかを判断することによりその位置における検出物の有無を検知していた。
【０００３】
しかしながら、「発光素子の放射強度」および「受光素子の光電流」の選別とランク分けを行っていない各素子を組み合わせた場合、素子の組み合わせによりセンサ出力に数十倍程度のバラツキが生じてしまう。
【０００４】
ここでセンサ出力が大きくなる素子の組み合わせの場合、検出物の「厚さ／色／材質」等に起因する検出物の透過率により、発光素子から放射された光が検出物を透過してしまうケースを考える。このケースはセンサ出力の電圧レベルが二値化を行う為のスレッショルド電圧のレベルを越えてしまい、正常に遮光状態を検知できなくなり、センサとして正常に機能しないという問題が生じる。
【０００５】
一方、センサ出力が小さくなる素子の組み合わせの場合、検出物の無い通光状態においてもセンサ出力の電圧レベルが二値化を行う為のスレッショルド電圧のレベルに達しない場合がある。この場合、正常に通光の状態を検知できなくなり、センサとして正常に機能しないという問題が生じる。
【０００６】
また、発光素子における放射強度の経時劣化によるセンサ出力低下または塵埃によるセンサ出力の低下により、センサ出力のハイレベルの電圧レベルが二値化を行う為のスレッショルド電圧のレベルに達しない場合がある。この場合は正常に通光の状態を検知できなくなり、センサとして正常に機能しないという問題も生じる。
【０００７】
このように、光センサにおける発光素子および受光素子のバラツキにより、センサ出力の不足により生じる誤検知、またはセンサ出力の過大による検出物透過により生じる誤検知、および塵埃および発光素子の経時劣化によるセンサ出力の低下により生じる誤検知の問題があった。
【０００８】
特開平７−３０３９８号公報（以下、特許文献１）は、比較手段による受光素子の出力電圧レベルと検出用基準電圧との比較結果に基づいて検出物の有無を判別することを開示している。それとともに出力レベルと調整用基準電圧との比較結果に基づいて発光素子の発光量を変化させて感度を調整することによりセンサ出力の低下により生じる誤検知の問題を解決しようとする技術を開示している。
【０００９】
特開平１１−２４８８５４号公報（以下、特許文献２）は、受光素子の出力電圧レベルの一定期間の平均値を求めてその値からその出力電圧レベルに応じて可変可能な定数を減算した値を比較器の基準電圧として用いる技術を開示している。
【００１０】
【特許文献１】特開平７−３０３９８号公報
【特許文献２】特開平１１−２４８８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１においては、調整時に発光制御電圧に対する光センサの応答性の遅延により、光センサ出力電圧が安定するまで時間を要し、待機する期間が生じてしまうという問題点があった。その理由は調整時に光センサ出力レベルと調整用基準電圧との比較結果に基づいて発光素子の発光量を変化させて感度を調整するためである。
【００１２】
加えて同文献では経時劣化および汚れ等でセンサ出力レベルが低下した際、最適なセンサ出力電圧を得る為に発光素子の発光量を増大させるが、発光量の増大は発光素子の経時劣化を加速させることになり、さらに消費電力の増加につながるという問題点もあった。
【００１３】
また特許文献２においては、運用時の処理速度が低下し、センサレベルのＡＤ変換やデジタル処理を施す必要があることによる制御回路（ＬＳＩ）の負荷の増大等の問題点があった。その理由は検出物を検出する時（運用時）に現在の受光素子の出力電圧レベルを逐次検出し、それをもとに基準電圧を決定する処理を行う必要があるためである。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の課題である調整時に光センサ出力電圧が安定するまで時間を要する点を解決する光センサによる検出物検知装置および検知方法を提供することにある。また本発明の他の目的は上述した従来の課題である、運用時に現在の受光素子の出力電圧レベルを逐次検出や、基準電圧の決定処理による速度低下等の点を解決する光センサによる検出物検知装置および検知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
かかる課題を解決するために、本発明の検出物検知装置は、発光素子と受光素子を有する光センサを含み発光素子から受光素子に至る光が検出物の位置を通過するように光センサを配置し、光センサの出力状態により検出物の有無を検知する検出物検知装置であり、基準電圧発生部と、光センサ出力値と基準電圧発生部から出力する基準電圧とを比較してその結果により検出物の有無を検知する比較器と、基準電圧発生部に基準電圧を出力させるための制御信号を供給する制御部とを備え、制御部が必要に応じて、検出物を検知する前に光センサ出力値を取得し、光センサ出力値をもとに検出物の有無を検知するときの基準電圧を決定することを特徴とする。
【００１６】
本発明の検出物検知装置は、好ましくは光センサ出力を通光状態であるか遮光状態であるかにより検出物の有無を検知する装置であり、制御部が必要に応じて、検出物を検知する前に基準電圧を変化させたときの比較器の出力の変化により光センサ出力値を取得し、その光センサ出力値をもとに検出物の有無を検知するときの基準電圧を決定することを特徴とする。
【００１７】
本発明の検出物検知装置は、光センサ出力を通光状態とし基準電圧を減少方向に変化させたときの比較器の出力の変化により通光状態の光センサ出力値として取得し、その光センサ出力値をもとに検出物の有無を検知するときの基準電圧を決定してもよい。
本発明の検出物検知装置は、好ましくは光センサ出力を通光状態とし基準電圧を増加方向に変化させたときの比較器の出力の変化により通光状態の光センサ出力値として取得し、その光センサ出力値をもとに検出物の有無を検知するときの基準電圧を決定してもよい。
【００１８】
本発明の検出物検知装置は、基準電圧を階段状に変化させていき比較器の出力が反転したときまたはその直前の基準電圧を通光状態の光センサ出力値として取得し、その光センサ出力値をもとに検出物の有無を検知するときの基準電圧を決定してもよい。
【００１９】
本発明の検出物検知装置は、基準電圧を複数段階ずつ階段状に変化させていき比較器の出力が反転した後に反対方向に１段階ずつ変化させていき再度比較器の出力が反転したときまたはその直前の基準電圧を通光状態の光センサ出力値として取得し、その光センサ出力値をもとに検出物の有無を検知するときの基準電圧を決定してもよい。
【００２０】
本発明の検出物検知装置は、通光状態での光センサ出力値から遮光状態での光センサ出力値を算出しその出力に一定値を加算した値を基準電圧としてもよい。
【００２１】
本発明の検出物検知装置は、通光状態での光センサ出力値に検出物の透過率をかけた値に一定値αを加算した値を基準電圧としてもよい。
【００２２】
本発明の検出物検知装置は、通光状態での光センサ出力値から遮光状態での光センサ出力値を算出しその出力に両者の光センサ出力の差分に所定値β（０＜β＜１）をかけた値を加算した値を基準電圧としてもよい。
【００２３】
本発明の検出物検知装置は、通光状態での光センサ出力値に検出物の透過率をかけた値にその値と通光状態での光センサ出力との差分に所定値β（０＜β＜１）をかけた値を加算した値を基準電圧としてもよい。
【００２４】
本発明の検出物検知装置は、発光素子をオンオフさせるスイッチをさらに備え、制御部がスイッチ素子にスイッチ素子をオンオフさせる制御信号を送ることにより発光素子にパルス状電流を流してもよい。
【００２５】
本発明の検出物検知装置は、制御部は比較器の出力を発光素子のオンオフに同期して比較器の出力を発光素子のオンオフに同期して検出してもよい。
【００２６】
本発明の制御装置は、発光素子と受光素子を有する光センサと、基準電圧発生部と、光センサの出力と基準電圧発生部から出力する基準電圧とを比較する比較器と、を含み、発光素子から受光素子に至る光が検出物の位置を通過するように光センサを配置し、光センサの出力状態により検出物の有無を検知する検出物検知装置を構成する制御装置であり、基準電圧発生部に基準電圧を出力させるための制御信号を供給し、必要に応じて、検出物を検知する前に光センサ出力値を取得し、光センサ出力値をもとに検出物の有無を検知するときの基準電圧を決定することを特徴とする。
【００２７】
本発明の検出物検知方法は、発光素子と受光素子を有する光センサが通光状態と遮光状態のいずれであるかにより検出物の有無を検知する検出物検知方法であり、必要に応じて、検出物を検知する前に光センサ出力値を取得する第１ステップと、光センサ出力値をもとに検出物の有無を検知するときの光センサ出力値の基準電圧を決定する第２ステップと、光センサ出力値と基準電圧とを比較してその比較結果により検出物の有無を検知する第３ステップとを含むことを特徴とする。
【００２８】
本発明の検出物検知方法は、好ましくは第１ステップが、必要に応じて、検出物を検知する前に基準電圧を変化させたときの比較結果の変化により光センサ出力値を取得することを特徴とする。
【００２９】
本発明の検出物検知方法は、第1ステップは、光センサ出力を通光状態とし基準電圧を減少方向に変化させたときの比較結果の変化により通光状態の光センサ出力値として取得してもよい。
【００３０】
本発明の検出物検知方法は、第1ステップが、光センサ出力を通光状態とし基準電圧を増加方向に変化させたときの比較結果の変化により通光状態の光センサ出力値として取得してもよい。
【００３１】
本発明の検出物検知方法は、第１ステップが、基準電圧を階段状に変化させていき比較結果が反転したとき又はその直前の基準電圧を通光状態の光センサ出力値として取得してもよい。
【００３２】
本発明の検出物検知方法は、第１ステップが、基準電圧を複数段階ずつ階段状に変化させていき比較結果が反転した後に反対方向に１段階ずつ変化させていき再度比較結果が反転したときまたはその直前の基準電圧を通光状態の光センサ出力値として取得してもよい。
【００３３】
本発明の検出物検知方法は、第２ステップが、通光状態での光センサ出力値から遮光状態での光センサ出力値を算出しその出力に一定値を加算した値を基準電圧としてもよい。
【００３４】
本発明の検出物検知方法は、第２ステップが、通光状態での光センサ出力値に検出物の透過率をかけた値に一定値αを加算した値を基準電圧としてもよい。
【００３５】
本発明の検出物検知方法は、第２ステップが、通光状態での光センサ出力値から遮光状態での光センサ出力値を算出しその出力に両者の光センサ出力の差分に所定値β（０＜β＜１）をかけた値を加算した値を基準電圧としてもよい。
【００３６】
本発明の検出物検知方法は、第２ステップが、通光状態での光センサ出力値に検出物の透過率をかけた値にその値と通光状態での光センサ出力との差分に所定値β（０＜β＜１）をかけた値を加算した値を基準電圧としてもよい。
【００３７】
本発明の検出物検知方法は、第１および第３ステップにおいて発光素子をオンオフさせることにより発光素子にパルス状電流を流すことにしてもよい。
【００３８】
本発明の検出物検知方法は、第１および第３ステップにおいて発光素子のオンオフに同期して光センサ出力値と基準電圧の比較結果を取り込むことにしてもよい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明は、検出物を検知する運用時において現在のセンサ出力レベルを逐次検出し、基準電圧を決定する処理を行う必要が無い為、運用時の処理速度の高速化が得られるという効果を有している。その理由は検出物の検知を行う運用の前に現在のセンサ出力レベルを取得し、その光センサ出力値をもとに検出物の有無を検知するときの前記基準電圧を決定して運用するためである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００４１】
図１は本発明の実施例１の構成を示すブロック図である。
【００４２】
本発明の光センサによる検出物検知装置は、発光素子２と受光素子３とを含む光センサ１と、受光素子３から出力されたセンサ出力電圧１１とＤＡコンバータ５から出力されるアナログ電圧レベルの基準電圧としてのスレッショルド電圧１４を入力して比較し、比較結果を二値化して出力する比較器４と、比較器４の出力としての二値化出力１２を入力して、ＤＡコンバータ５へ制御信号１３を出力するＬＳＩ６と、ＬＳＩ６からの制御信号１３をＤＡ変換して比較器４にスレッショルド電圧１４を出力するＤＡコンバータ５とを備える。
【００４３】
また、本発明の光センサによる検出物検知装置は、受光素子３の出力端子と接続し受光素子３の電流出力を電圧出力に変換する抵抗９と、発光素子２に接続された抵抗８をも備える。
【００４４】
発光素子２は発光ダイオード等からなり、受光素子３はフォトトランジスタ等からなる。
【００４５】
本実施形態では光センサ１を例に挙げて説明しているが、光センサ１には可視光線以外を用いる赤外線センサ等を使用するものも含まれる。
【００４６】
光センサ１の発光素子２と受光素子３は、発光素子２から受光素子３に至る光が検出物の位置を通過するような位置に配置する。
【００４７】
尚、コンパレータ等からなる比較器４はＤＡコンバータ５が出力するスレッショルド電圧１４をうけとり、これを基準電圧として用いる。そしてセンサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４より大きければ比較器４の二値化出力１２は１レベルとなり通光状態であると判断する。基準電圧としてのスレッショルド電圧１４を出力するＤＡコンバータ５は基準電圧を発生するデバイスである。基準電圧がアナログ信号でＬＳＩ６の出力がデジタル信号の場合である本実施例の場合は、ＤＡコンバータ５を用いているがこれは一例である。
【００４８】
一方、センサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４より小さければ比較器４の二値化出力１２は０レベルとなり遮光状態であると判断する。判断した結果は当該検知装置の外に信号として伝達してもよく、人間に知覚できる形で表示してもよい。
【００４９】
ＬＳＩ６は検出物検知装置全体の制御を行う制御部としての役割を果たす。また、ＬＳＩ６は、現在の光センサ１の状態に応じて、最適なスレッショルド電圧１４を算出し、ＤＡコンバータ５を設定する機能を有する。具体的には現在の通光時のセンサ出力電圧１１に検出物２１の光線透過率（以下、単に透過率という）をかけた値を遮光時のセンサ出力電圧１１と想定しこの値に一定値αを加算した値を最適なスレッショルド電圧１４として決定し保存する。
【００５０】
また次のように説明することもできる。光センサ１の出力電圧レベルが標準（ティピカル値）より大である場合はスレッショルド電圧１４を標準より大きくするようにＤＡコンバータ５への制御信号１３を設定する。 また光センサ１の出力電圧レベルが標準より小である場合はスレッショルド電圧１４を標準より小さくするようにＤＡコンバータ５への制御信号１３を設定する。
【００５１】
ＬＳＩ６は、比較器４からの二値化出力１２を入力する入力部６ａと全体の制御を行う主制御部６ｂ、検出物２１の透過率を加味した運用時のスレッショルド電圧を算出する演算部６ｃ、検出物の透過率および算出したスレッショルド電圧１４を記憶しておく記憶部６ｄ、制御信号１３を生成し、ＤＡコンバータ５を制御するＤＡコンバータ制御部６ｅを備えている。
【００５２】
検出物２１がない状態でのセンサ出力電圧１１を取得する動作において、主制御部６ｂは、入力部６ａからの比較器４の二値化出力１２が遮光状態から通光状態に変化するまで、ＤＡコンバータ制御部６ｅを介し、ＤＡコンバータ５から出力されるスレッショルド電圧１４を１ステップずつ減少させる。
【００５３】
ＤＡコンバータ制御部６ｅは、ＤＡコンバータ５への制御信号を生成する機能を有しており、主制御部６ｂにより指定された制御信号１３を生成する。
次に、比較器４の二値化出力１２が遮光状態から通光状態に変化したら、主制御部６ｂは通光状態に変化した際のスレッショルド電圧１４の値を基に演算部６ｃにて運用時のスレッショルド電圧１４を算出する。
【００５４】
運用時におけるスレッショルド電圧１４の算出においては、事前に記憶部６ｄに格納してある、検出物２１の透過率の値を参照して行う。また、記憶部６ｄは、算出した運用時のスレッショルド電圧１４をメンテナンス情報として記憶しておく。次に主制御部６ｂは、演算部６ｃで算出した運用時のスレッショルド電圧１４を記憶部６ｄから読み出して、ＤＡコンバータ制御部６ｅを介してＤＡコンバータ５へ制御信号１３を送ることにより、ＤＡコンバータ５にスレッショルド電圧１４を出力させ、実運用に移行する。
【００５５】
尚、検出物２１の透過率のデータは記憶部６ｄのなかに製造時に作り込んでおいてもよい。また主制御部６ｂは図示しない上位インタフェース部を介して図示しない外部の上位システムと必要に応じて接続し、主制御部６ｂはその上位システムから透過率のデータを受け取って、記憶部６ｄに書き込むようにしてもよい。こうすれば検出物の変更などにより透過率を変更する必要が生じた場合も、主制御部６ｂはその上位システムから透過率のデータを受け取って、記憶部６ｄに書き込むことにより透過率の変更も可能である。
【００５６】
検出物２１の内容は１種類の場合だけでなく複数の種類がある場合でも対応は可能である。本発明の装置は、事前に検出物２１が何であるか認識している場合には、検出物２１にあわせてＬＳＩ６からＤＡコンバータ５へ検出物２１に対応したスレッショルド電圧１４が設定される様にＬＳＩ６が制御しても良い。また検出の対象となる複数の検出物２１のなかで、最も透過率の大きいものにあわせて透過率データを記憶部６ｄのなかに格納してスレッショルド電圧１４を設定しても良い。この場合最も透過率の大きいものにあわせるのは、遮光なのに通光状態の誤検出することを防止するためである。
【００５７】
次に、本発明を実施するための第１の実施例の動作について図２を参照して説明する。
【００５８】
本発明では、二値化を行う為のスレッショルド電圧１４の可変制御が可能な様に受光側回路を構成する。そして現在の通光時におけるセンサ出力レベルとしてセンサ出力電圧１１を認識し、センサ出力電圧１１を基にして、最適なスレッショルド電圧１４を決定し運用するものである。
【００５９】
まず、光センサ１における光の経路中に検出物２１の無い状態でＤＡコンバータ５の出力、すなわちスレッショルド電圧１４を最大に設定する（ステップＳ１）。
【００６０】
次に、通光状態でのセンサ出力電圧１１を認識する為、スレッショルド電圧１４を一段階下げる操作を行う（ステップＳ２）。ここでセンサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４よりも大きいかまたは等しいかどうかを判断し（ステップＳ３）、もし小さければ（ステップＳ３，ＮＯ）、ステップＳ２とステップＳ３を繰り返す。
【００６１】
センサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４よりも大きいか等しくなったと判断すれば（ステップＳ３、ＹＥＳ）、比較器４の出力状態が遮光状態から通光状態に変移したとＬＳＩ６は判断し、その際のスレッショルド電圧をセンサ出力電圧１１として検出・取得する（ステップＳ３）。
【００６２】
次に、ステップＳ３で認識した通光状態でのセンサ出力電圧１１を基に、検出物２１の透過率を加味した実運用時のスレッショルド電圧１４の値を算出する（ステップＳ４）。算出の一例をあげると、検出物の最大透過率が３０％の場合、ステップＳ３で認識した通光状態でのセンサ出力電圧の「３０％＋α」の電圧値を実運用時のスレッショルド電圧とする。
【００６３】
ここで図４はセンサ出力電圧１１と比較器４の二値化出力１２との関係を示す図であり、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれセンサ出力電圧１１が標準、小、大の場合の様子をスレッショルド電圧１４を含めて示している。
【００６４】
図４（ａ）を参照すると、ステップＳ３で認識した通光状態でのセンサ出力電圧１１はＶ２であり、遮光となるときのセンサ出力電圧１１はＶ２の３０％の値であるＶ1となる。
【００６５】
そこでスレッショルド電圧１４はＶ１＋α＝Ｖtoとする。この場合、スレッショルド電圧１４の値Ｖtoは遮光時のセンサ出力電圧値Ｖ１とＶ２の間の値をとるため遮光時と通光時とを誤って検出することはない。
【００６６】
次に最後の手順として、ステップＳ４で算出した実運用時のスレッショルド電圧１４になる様にＬＳＩ６は制御信号１３をＤＡコンバータ５に送る。このようにしてＬＳＩ６はスレッショルド電圧１４の設定を行う（ステップＳ５）。その後、実運用に移行し、光センサ１により検出物２１の有無を検知する（ステップＳ６）。
【００６７】
ここで図４（ｂ）を参照してセンサ出力電圧１１が小さい場合のスレッショルド電圧１４の値がどのようになるかを検討する。ステップＳ３で認識した通光状態でのセンサ出力電圧１１はＶ４であり、遮光となるときのセンサ出力電圧１１はＶ４の３０％の値であるＶ３となる。そこでスレッショルド電圧１４はＶ３＋α＝Ｖt１とする。この場合、スレッショルド電圧１４の値Ｖt1は遮光時のセンサ出力電圧値Ｖ３とＶ４の間の値をとるため遮光時と通光時とを誤って検出することはない。
【００６８】
さらに図４（ｃ）を参照してセンサ出力が過大である場合のスレッショルド電圧１４の値がどのようになるかを検討する。ステップＳ３で認識した通光状態でのセンサ出力電圧１１はＶ６であり、遮光となるときのセンサ出力電圧１１はＶ６の３０％の値であるＶ５となる。そこでスレッショルド電圧１４はＶ５＋α＝Ｖt２とする。この場合、スレッショルド電圧１４の値Ｖt２は遮光時のセンサ出力電圧値Ｖ５とＶ６の間の値をとるため遮光時と通光時とを誤って検出することはない。
【００６９】
尚、光センサ出力の取得とスレッショルド電圧の決定のプロセス（Ｓ１〜Ｓ５）は必要に応じて定期的に又は不定期に行えばよい。毎日、毎月、電源立ち上げ時毎回、定期点検時の光センサ１の清掃時等が考えられるがこれに限られるわけではない。
【００７０】
尚、上記の例で仮にスレッショルド電圧１４を、通光時のセンサ出力レベルの３０％に設定した場合、センサ出力レベルが増加する方向に変動した際に誤検知してしまう。よってαの値はこのような誤検知を防ぐ為のマージンとして付加する。具体的には、電源／周囲温度／センサの対向（光軸）の変動および電気的ノイズ、外乱光などの影響を考慮して決定する。
【００７１】
αの値が大きすぎると、センサ出力レベルが低下する方向に変動した際に誤検出するのでこれを防ぐことができる値を決定する必要がある。具体的には、電源／周囲温度／センサの対向（光軸）の変動および電気的ノイズと次回の調整までの期間に生じる発光素子２の経時劣化および塵埃による汚れを考慮する必要がある。
【００７２】
検出物２１の透過率は、材質・厚さ・色（顔料）によって値が異なる。さらに測定する際の光源の波長にもよる為、実際には検出物を評価・測定して透過率を求める必要がある。検出物２１の透過率の測定方法は当業者にとって広く知られた手法であるため、ここでは説明を省略する。
【００７３】
検出物２１の光線透過率の一例として図１１にプラスチック（ポリカーボネート）の透過率と波長と厚みとの関係を示す。また図１２にプラスティックとプラスティック以外の透明材料（射出成形ＰＣ（ポリカーボネート[polycarbonate]）、圧縮成形ＰＣ、射出成形ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル[Polymethl Methacrylate])）の透過率と波長との関係を示す。これらに充填材又は顔料を加えると透過率はこれらより低い値になる。このデータは、三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製であって、製品名がユーピロン（登録商標）／ノバレックス（登録商標）という製品のデータである。尚、図１１、図１２は三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社のホームページ掲載のテクニカルデータより引用した。
【００７４】
検出物の一例としては、ＡＴＭ（Automated Teller Machine)におけるキャッシュカード、レシート、通帳、伝票や、媒体交換型ストレージ装置における記録媒体等が考えられるが、これらは一例であってこれらに限定されるものではない。
【００７５】
以上説明したように、本実施例は現在のセンサ状態に応じて、最適な「通光もしくは遮光状態であるか判断する為のスレッショルド電圧」を可変で設定し運用するすることができる。このため光センサにおける発光素子および受光素子のバラツキによる、「センサ出力の不足により生じる誤検知」、または「センサ出力の過大による検出物透過により生じる誤検知」の問題を回避できるという効果がある。
【００７６】
また本発明は、検出物を検知する運用時において現在のセンサ出力レベルを逐次検出し、基準電圧を決定する処理を行う必要が無い為、運用時の処理速度の高速化が得られるという効果を有している。その理由は検出物の検知を行う運用の前に現在のセンサ出力レベルを取得し、その光センサ出力値をもとに検出物の有無を検知するときの前記基準電圧を決定して運用するためである。
【００７７】
また、本実施例の発明は検出物を検知する前に行う調整が短い時間でできるという効果がある。その理由は以下の通りである。特許文献１では調整時において発光量を調整する為、発光制御電圧に対するセンサの応答性の遅延により、センサ出力電圧が安定するまで時間を要し、待機時間が必要になる。しかし本発明では、発光量の調整は行わずスレッショルド電圧を可変させるのみである為、待機時間が不要になるからである。
【００７８】
さらに本実施例の発明は検出物が光線透過率が高い透明材料かそれに近いものであっても誤動作が少ない正確な検出物検知ができるという効果がある。その理由は検出物の透過率に応じてセンサ出力電圧の変動に対するマージンを確保できるようなスレッショルド電圧を設定する構成を有しているからである。
【００７９】
次に実施例１の変形である変形例１を図５、図８に基づいて説明する。変形例１の構成要素は第１の実施例の図１、図８で示される。
【００８０】
図８を参照すると検出物２１がない状態でのセンサ出力電圧１１を取得する動作において、主制御部６ｂは、入力部６ａからの比較器４の二値化出力１２が通光状態から遮光状態に変化するまで、ＤＡコンバータ制御部６ｅを介し、ＤＡコンバータ５から出力されるスレッショルド電圧１４を１ステップずつ増加させる。
【００８１】
ＤＡコンバータ制御部６ｅは、ＤＡコンバータ５への制御信号１３を生成する機能を有しており、主制御部６ｂにより指定された制御信号１３を生成する。
次に、比較器４の二値化出力１２が通光状態から遮光状態に変化したら、主制御部６ｂは通光状態に変化した際のスレッショルド電圧１４の値を基に演算部６ｃにて運用時のスレッショルド電圧１４を算出する。
【００８２】
運用時におけるスレッショルド電圧１４の算出においては、事前に記憶部６ｄに格納してある、検出物の透過率の値を参照して行う。また、記憶部６ｄは、算出した運用時のスレッショルド電圧１４をメンテナンス情報として記憶しておく。次に主制御部６ｂは、演算部６ｃで算出した運用時のスレッショルド電圧を記憶部６ｄから読み出して、ＤＡコンバータ制御部６ｅを介してＤＡコンバータ５へ制御信号１３を送ることにより、ＤＡコンバータ５にスレッショルド電圧１４を出力させ、実運用に移行する。
【００８３】
次に変形例１の動作を図５により説明する。まず、光センサ１における光の経路中に検出物２１の無い状態でＤＡコンバータ５の出力、すなわちスレッショルド電圧１４を最小に設定する（ステップＳ１１）。
【００８４】
次に、通光状態でのセンサ出力電圧１１を認識する為、スレッショルド電圧１４を一段階上げる操作を行う（ステップＳ１２）。ここでセンサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４よりも小さいかまたは等しいかどうかを判断し（ステップＳ１３）、もし大きければ（ステップＳ１３，ＮＯ）、ステップＳ１２とステップＳ１３を繰り返す。
【００８５】
センサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４よりも小さいか等しくなったと判断すれば（ステップＳ１３、ＹＥＳ）、比較器４の出力状態が通光状態から遮光状態に変移したとＬＳＩ６は判断し、その時の一つ手前のスレッショルド電圧１４を検出・保存する（ステップＳ１３）。その時のスレッショルド電圧１４は厳密にはすでに遮光状態になっている。しかし１ステップ分のスレッショルド電圧１４は誤差の範囲とも考えられるから、その時のスレッショルド電圧１４を通光状態のセンサ出力電圧１１と考え、その値を検出・保存しても良い（ステップ１３）。
【００８６】
次に、ステップＳ１３で認識した通光状態でのセンサ出力電圧１１を基に、検出物の透過率を加味した実運用時のスレッショルド電圧１４の値を算出する（ステップＳ１４）。算出の一例をあげると、検出物の最大透過率が３０％の場合、ステップＳ１３で認識した通光状態でのセンサ出力電圧１１の「３０％＋α」の電圧値を実運用時のスレッショルド電圧１４とする。
【００８７】
ここで図４はセンサ出力電圧１１と比較器４の二値化出力１２との関係を示す図であり、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれセンサ出力電圧１１が標準、小、大の場合の様子をスレッショルド電圧１４を含めて示している。この変形例１の動作についての図４に関する説明は実施例１と同様であるので省略する。
【００８８】
次に最後の手順として、ステップＳ１４で算出した実運用時のスレッショルド電圧になる様にＬＳＩ６は制御信号１３をＤＡコンバータ５に送る。このようにしてＬＳＩ６はスレッショルド電圧１４の設定を行う（ステップＳ１５）。その後、実運用に移行し、光センサ１により検出物２１の有無を検知する（ステップＳ１６）。
【００８９】
上述の変形例１に関する説明以外の点は作用効果の点も含め実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００９０】
次に実施例１の変形例２について以下に説明する。実施例１と異なるのはステップＳ４であり、この点について図２および図１０により説明する。
【００９１】
ステップＳ３で認識した通光状態でのセンサ出力電圧１１を基に、検出物２１の透過率を加味した実運用時のスレッショルド電圧１４の値を算出する（ステップＳ４）。検出物２１が有る状態での光センサ出力を算出する方法として、ステップＳ３で認識した通光状態での光センサ出力電圧１１に検出物２１の透過率をかけた値を用いることにする。その値に、その値と通光状態での光センサ出力との差分に所定値β（０＜β＜１）をかけた値を加算した値をスレッショルド電圧１４の値とする。
【００９２】
ここで図１０は、一例として、透過率が３０％である検出物の場合であって、β＝0.5としたときのセンサ出力電圧１１と比較器４の二値化出力１２との関係を示す図であり、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれセンサ出力電圧１１が標準、小、大の場合の様子をスレッショルド電圧１４を含めて示している。
【００９３】
図１０（ａ）を参照すると、ステップＳ３で認識した通光状態でのセンサ出力電圧１１はＶ２であり、遮光となるときのセンサ出力電圧１１はＶ２の３０％の値であるＶ１となる。
【００９４】
そこでスレッショルド電圧１４はＶ1＋β（Ｖ２−Ｖ1）＝Ｖtoとする。この場合、スレッショルド電圧１４の値Ｖtoは遮光時のセンサ出力電圧値Ｖ１とＶ２の間の値である（Ｖ１＋Ｖ２）／２の値をとるため遮光時と通光時とを誤って検出することはない。
【００９５】
ここで図１０（ｂ）を参照してセンサ出力電圧１１が小さい場合のスレッショルド電圧１４の値がどのようになるかを検討する。ステップＳ３で認識した通光状態でのセンサ出力電圧１１はＶ４であり、遮光となるときのセンサ出力電圧１１はＶ４の３０％の値であるＶ３となる。そこでスレッショルド電圧１４はＶ３＋β（Ｖ４−Ｖ３）＝Ｖt1とする。この場合、スレッショルド電圧１４の値Ｖt1は遮光時のセンサ出力電圧Ｖ３とＶ４との間を２等分する値をとるため遮光時と通光時とを誤って検出することはない。また図４（ｂ）と比較すると、通光側のマージンが大きくなっているため、さらにセンサ出力電圧が低くなるなどの変動があっても誤検出する可能性が低くなるという変形例２特有の効果がある。
【００９６】
さらに図１０（ｃ）を参照してセンサ出力が過大である場合のスレッショルド電圧１４の値がどのようになるかを検討する。ステップＳ３で認識した通光状態でのセンサ出力電圧１１はＶ６であり、遮光となるときのセンサ出力電圧１１はＶ６の３０％の値であるＶ５となる。そこでスレッショルド電圧１４はＶ５＋β（Ｖ６−Ｖ５）＝Ｖt2とする。この場合、スレッショルド電圧１４の値Ｖt2は遮光時のセンサ出力電圧Ｖ５とＶ６の間の値をとるため遮光時と通光時とを誤って検出することはない。
【００９７】
変形例２では、実施例１の効果に加え、遮光となるときのセンサ出力電圧に対して、遮光となるときのセンサ出力電圧１１と通光となるときのセンサ出力電圧１１の差に比例した値を加算してスレッショルド電圧１４を決めているため、マージンが少なくなるケースを避けることができ誤検出する可能性が低くなるという効果がある。
さらに変形例１の特徴と変形例２の特徴を組み合わせた変形例も考えられるが、この構成・効果は以上の説明から当業者が明らかに理解できるため詳細な説明は省略する。
【実施例２】
【００９８】
次に、本発明を実施するための実施例２の動作について図１と図６を参照して説明する。実施例２のブロック図は図１で表現することができる。
【００９９】
本発明の実施例２では、実施例１と同様、二値化を行う為のスレッショルド電圧１４の可変制御が可能な様に受光側回路を構成する。そして現在の通光時におけるセンサ出力レベルとしてセンサ出力電圧１１を認識し、センサ出力電圧１１を基にして、最適なスレッショルド電圧を決定し運用するものである。
【０１００】
まず、光センサ１における光の経路中に検出物２１の無い状態でＤＡコンバータ５の出力、すなわちスレッショルド電圧１４を最大に設定する（ステップＳ２１）。
【０１０１】
次に、通光状態でのセンサ出力電圧１１を認識する為、スレッショルド電圧１４をＸ段階（Ｘは２以上の整数）下げる操作を行う（ステップＳ２２）。ここでセンサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４よりも大きいか又は等しいかどうかを判断し（ステップＳ２３）、もし小さければ（ステップＳ２３，ＮＯ）、ステップＳ２２とステップＳ２３を繰り返す。
【０１０２】
センサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４よりも大きいか等しくなったと判断すれば（ステップＳ２３、ＹＥＳ）、遮光状態から通光状態に変移したがスレッショルド電圧を下げすぎたとＬＳＩ６は判断し、次はスレッショルド電圧を１段階上げる（ステップＳ２４）。ここでセンサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４より小さいか又は等しいかどうか判断し（ステップＳ２５）、もし大きければステップＳ２４とステップＳ２５を繰り返す。
【０１０３】
センサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４よりも小さいか等しくなったと判断すれば（ステップＳ２５、ＹＥＳ）、比較器４の出力状態が通光状態から遮光状態に変移したとＬＳＩ６は判断し、その時の一つ手前のスレッショルド電圧１４を検出・保存する（ステップＳ２５）。というのはその時のスレッショルド電圧１４は厳密にはすでに遮光状態になっているからである。しかし１ステップ分のスレッショルド電圧１４は誤差の範囲とも考えられるから、その時のスレッショルド電圧１４を通光状態のセンサ出力電圧と考え、その値を検出・保存しても良い（ステップ２５）。
【０１０４】
これ以降のステップＳ２６，Ｓ２７，Ｓ２８は実施例１の図２のステップＳ４，Ｓ５，Ｓ６と同様であるので説明を省略する。
【０１０５】
本実施例では２ステップ以上の定数の幅をもって二値化出力１２の状態が変化するまで可変させ、状態が変化後に逆方向に１ステップずつ二値化出力１２の状態が変化するまで可変させ、検出するというステップをとる。このため、実施例１の効果に加え、センサ出力レベルの検出速度がさらに短縮するという本実施例特有の効果がある。
【０１０６】
次に実施例２の変形である変形例３について図１および図７を参照して説明する。
【０１０７】
変形例３のブロック図は図１で表現することができる。
【０１０８】
本発明の変形例３は、実施例１と同様、二値化を行う為のスレッショルド電圧１４の可変制御が可能な様に受光側回路を構成する。そして現在の通光時におけるセンサ出力レベルとしてセンサ出力電圧１１を認識し、センサ出力電圧１１を基にして、最適なスレッショルド電圧１４を決定し運用するものである。
【０１０９】
まず、光センサ１における光の経路中に検出物２１の無い状態でＤＡコンバータ５の出力、すなわちスレッショルド電圧１４を最小に設定する（ステップＳ３１）。
【０１１０】
次に、通光状態でのセンサ出力電圧１１を認識する為、スレッショルド電圧１４をＸ段階（Ｘは２以上の整数）上げる操作を行う（ステップＳ３２）。ここでセンサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４よりも小さいか又は等しいかどうかを判断し（ステップＳ３３）、もし大きければ（ステップＳ３３，ＮＯ）、ステップＳ３２とステップＳ３３を繰り返す。
【０１１１】
センサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４よりも小さいか等しくなったと判断すれば（ステップＳ３３、ＹＥＳ）、通光状態から遮光状態に変移したがスレッショルド電圧１４を上げすぎたとＬＳＩ６は判断し、次はスレッショルド電圧１４を１段階下げる（ステップＳ３４）。ここでセンサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４より大きいか又は等しいかどうか判断し（ステップＳ３５）、もし小さければステップＳ３４とステップＳ３５を繰り返す。
【０１１２】
センサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４よりも大きいか等しくなったと判断すれば（ステップＳ３５、ＹＥＳ）、比較器４の出力状態が遮光状態から通光状態に変移したとＬＳＩ６は判断し、その時のスレッショルド電圧１４を通光状態のセンサ出力電圧１１と考え、その値を検出・保存する（ステップ３５）。
【０１１３】
これ以降のステップＳ３６，３７，Ｓ３８は実施例１の図２のステップＳ４，Ｓ５，Ｓ６と同様であるので説明を省略する。
【０１１４】
変形例３の作用効果は実施例２と同様であり、変形例３では２ステップ以上の定数で二値化出力１２の状態が変化するまで可変させ、状態が変化後に逆方向に１ステップずつ二値化出力１２の状態が変化するまで可変させ、検出するというステップをとる。このため、実施例１の効果に加え、センサ出力レベルの検出速度がさらに短縮するという効果がある。
【０１１５】
次に実施例２の変形である変形例４について以下に説明する。実施例２と異なるのはステップＳ２６であり、この点について図６および図１０および実施例１の変形例２のステップ４の説明により理解することができる。
【０１１６】
ステップＳ２５で認識した通光状態でのセンサ出力電圧１１を基に、検出物の透過率を加味した実運用時のスレッショルド電圧１４の値を算出する（ステップＳ２６）。算出の一例をあげると、検出物の最大透過率が３０％の場合、ステップＳ３で認識した通光状態での光センサ出力電圧１１に検出物の透過率をかけた値にその値と通光状態での光センサ出力電圧１１との差分に所定値β（０＜β＜１）をかけた値を加算した値とする。このように、実施例１の変形例２の説明によりこれとと同様に理解することができるので説明は省略する。
【実施例３】
【０１１７】
次に、本発明の実施例３について、図３と図９を参照して説明する。
【０１１８】
発光素子２および受光素子３における各素子間の対向距離（光路長）が遠い場合は実施例１の構成ではセンサ出力電圧１１が減少してしまう。この問題を解決するために、対向距離が遠い場合には発光ダイオード等の発光素子２に直流順電流よりも振幅が大きいパルス順電流を流し、放射強度を増加させてセンサ出力電圧１１を増大させることができる。
【０１１９】
但し、パルス順電流を流す場合は、発光素子２の発光を点滅させる必要がある。この為、実施例３は、図１に示したの実施例１の構成に加えて発光回路側にトランジスタ等のスイッチング素子７を備える。実施例３のその他の構成要素は後述するＬＳＩ６１を除くと実施例１のそれと同一であるので、個々の説明を省略する。
【０１２０】
そして、ＬＳＩ６１においては、発光素子２が点灯している際のセンサ出力１１を発光素子２の点滅に同期して検出する機能が必要になる。本機能を実現する為に、実施例１におけるＬＳＩ６における構成に加えて同期タイミング生成部６ｆとＯＮ／ＯＦＦ制御信号生成部６ｇを備えている。
【０１２１】
同期タイミング生成部６ｆとＯＮ／ＯＦＦ制御信号生成部６ｇは、スイッチング素子７をＯＮ／ＯＦＦ制御信号１５にて制御し、発光素子２に直流順電流よりも大きいパルス順電流を流している。
【０１２２】
スイッチング素子７がＯＦＦしている際は発光素子２が消灯している為、発光素子２が点灯している際のセンサ出力電圧１１とスレッショルド電圧１４に基づいて比較器４から出力される二値化出力１２を主制御部６ｂにてラッチし、有効データとしている。この点は運用時に検出物を検知する時も、調整時に光センサ出力電圧１１を取得する時も当てはまる。
【０１２３】
同期タイミング生成部６ｆは、ＯＮ／ＯＦＦ制御信号１５を生成するためのＯＮ／ＯＦＦタイミング信号１７とこの信号に同期して主制御部６ｂへ供給するラッチタイミング信号１６を生成し、常に発光素子２が点灯時に主制御部６ｂが有効データをラッチできるようにするものである。
【０１２４】
そしてＯＮ／ＯＦＦ制御信号生成部６ｇは、スイッチング素子７に適したＯＮ／ＯＦＦ制御信号１５を生成するため回路であり、具体的には信号レベルの変換などを行う。
【０１２５】
このようにスイッチング素子７がＯＮ（点灯）の際のＯＮ／ＯＦＦ制御信号１５に同期して、受光側回路におけるコンパレータ等の比較器４から出力される二値化出力１２をＬＳＩ６１でラッチする。そしてラッチしたデータを光センサ１の状態としての有効データとする。
【０１２６】
本実施例のように、発光ダイオード等の発光素子２に直流順電流よりも大きいパルス順電流を流し、放射強度を増加させて使用する場合、検出物透過により生じる誤検知が生じ易くなる。しかし前述の実施例１にて説明した動作と同様の手順（図２のステップＳ１からＳ６）にてスレッショルド電圧を適切に設定することによりこの問題回避する事が可能である。その場合の本実施例の動作は実施例１にて説明した動作と同様である。
【０１２７】
さらに本実施例の構成を同様にして変形例１、変形例２、実施例２，変形例３，変形例４に適用した場合の検出物検知前の調整時にスレッショルド電圧を設定する手順等は各実施例、変形例において動作として記載した内容と同様であるので、説明は省略する。
【０１２８】
本実施例においてはスイッチ素子７とこれを制御するＬＳＩ６の構成により、発光ダイオード等の発光素子２に直流順電流よりも大きいパルス順電流を流し、放射強度を増加させてセンサ出力電圧１１を増大させている。このため対向距離が遠い場合でも現在のセンサ状態に応じた最適なスレッショルド電圧で運用する事が可能になり、誤検出を防止できるという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明は、メカトロ製品その他の光センサを用いて検出物を検知する構造を有する機器に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の実施例１および２による検出物検知装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１による検出物検知装置の概略動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の実施例３による検出物検知装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例の比較器におけるセンサ出力電圧、スレッショルド電圧および二値化出力との関係を示す図である。
【図５】本発明の変形例１による検出物検知装置の概略動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の実施例２による検出物検知装置の概略動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明の変形例３による検出物検知装置の概略動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の実施例１および２のＬＳＩ６の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施例３のＬＳＩ６の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の変形例２および変形例４の比較器におけるセンサ出力電圧、スレッショルド電圧および二値化出力との関係を示す図である。
【図１１】ポリカーボネートの光線透過率と波長との関係の一例を示すグラフである。
【図１２】ポリカーボネート他の透明材料の光線透過率と波長との関係の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１３１】
１ 光センサ
２ 発光素子
３ 受光素子
４ 比較器
５ ＤＡコンバータ
６ ＬＳＩ
６１ ＬＳＩ
６ａ 入力部
６ｂ 主制御部
６ｃ 演算部
６ｄ 記憶部
６ｅ ＤＡコンバータ制御部
６ｆ 同期タイミング生成部
６ｇ ＯＮ／ＯＦＦ制御信号生成部
７ スイッチング素子
８ 抵抗
９ 抵抗
１１ センサ出力電圧
１２ 二値化出力
１３ 制御信号
１４ スレッショルド電圧
１５ ＯＮ／ＯＦＦ制御信号
２１ 検出物
【技術分野】
【０００１】
本発明は検出物の有無を検知する装置および方法に関し、特に発光素子と受光素子を組み合わせた光センサにより検出物を検知する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光センサによる検出物の検知手段としては、従来から以下の技術が知られていた。まず、光センサを構成する発光ダイオード等の発光素子とフォトトランジスタ等の受光素子の間の光が通過する位置に検出物を配置する。そして受光素子からの光電流出力を抵抗により電圧出力に変換し、その電圧レベルを所定のスレッショルド電圧を基準として二値化して出力する。このようにして二値化された出力に基づき発光ダイオード等の発光素子から放射された光が通光もしくは遮光状態であるかを判断することによりその位置における検出物の有無を検知していた。
【０００３】
しかしながら、「発光素子の放射強度」および「受光素子の光電流」の選別とランク分けを行っていない各素子を組み合わせた場合、素子の組み合わせによりセンサ出力に数十倍程度のバラツキが生じてしまう。
【０００４】
ここでセンサ出力が大きくなる素子の組み合わせの場合、検出物の「厚さ／色／材質」等に起因する検出物の透過率により、発光素子から放射された光が検出物を透過してしまうケースを考える。このケースはセンサ出力の電圧レベルが二値化を行う為のスレッショルド電圧のレベルを越えてしまい、正常に遮光状態を検知できなくなり、センサとして正常に機能しないという問題が生じる。
【０００５】
一方、センサ出力が小さくなる素子の組み合わせの場合、検出物の無い通光状態においてもセンサ出力の電圧レベルが二値化を行う為のスレッショルド電圧のレベルに達しない場合がある。この場合、正常に通光の状態を検知できなくなり、センサとして正常に機能しないという問題が生じる。
【０００６】
また、発光素子における放射強度の経時劣化によるセンサ出力低下または塵埃によるセンサ出力の低下により、センサ出力のハイレベルの電圧レベルが二値化を行う為のスレッショルド電圧のレベルに達しない場合がある。この場合は正常に通光の状態を検知できなくなり、センサとして正常に機能しないという問題も生じる。
【０００７】
このように、光センサにおける発光素子および受光素子のバラツキにより、センサ出力の不足により生じる誤検知、またはセンサ出力の過大による検出物透過により生じる誤検知、および塵埃および発光素子の経時劣化によるセンサ出力の低下により生じる誤検知の問題があった。
【０００８】
特開平７−３０３９８号公報（以下、特許文献１）は、比較手段による受光素子の出力電圧レベルと検出用基準電圧との比較結果に基づいて検出物の有無を判別することを開示している。それとともに出力レベルと調整用基準電圧との比較結果に基づいて発光素子の発光量を変化させて感度を調整することによりセンサ出力の低下により生じる誤検知の問題を解決しようとする技術を開示している。
【０００９】
特開平１１−２４８８５４号公報（以下、特許文献２）は、受光素子の出力電圧レベルの一定期間の平均値を求めてその値からその出力電圧レベルに応じて可変可能な定数を減算した値を比較器の基準電圧として用いる技術を開示している。
【００１０】
【特許文献１】特開平７−３０３９８号公報
【特許文献２】特開平１１−２４８８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１においては、調整時に発光制御電圧に対する光センサの応答性の遅延により、光センサ出力電圧が安定するまで時間を要し、待機する期間が生じてしまうという問題点があった。その理由は調整時に光センサ出力レベルと調整用基準電圧との比較結果に基づいて発光素子の発光量を変化させて感度を調整するためである。
【００１２】
加えて同文献では経時劣化および汚れ等でセンサ出力レベルが低下した際、最適なセンサ出力電圧を得る為に発光素子の発光量を増大させるが、発光量の増大は発光素子の経時劣化を加速させることになり、さらに消費電力の増加につながるという問題点もあった。
【００１３】
また特許文献２においては、運用時の処理速度が低下し、センサレベルのＡＤ変換やデジタル処理を施す必要があることによる制御回路（ＬＳＩ）の負荷の増大等の問題点があった。その理由は検出物を検出する時（運用時）に現在の受光素子の出力電圧レベルを逐次検出し、それをもとに基準電圧を決定する処理を行う必要があるためである。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の課題である調整時に光センサ出力電圧が安定するまで時間を要する点を解決する光センサによる検出物検知装置および検知方法を提供することにある。また本発明の他の目的は上述した従来の課題である、運用時に現在の受光素子の出力電圧レベルを逐次検出や、基準電圧の決定処理による速度低下等の点を解決する光センサによる検出物検知装置および検知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
かかる課題を解決するために、本発明の検出物検知装置は、発光素子と受光素子を有する光センサを含み発光素子から受光素子に至る光が検出物の位置を通過するように光センサを配置し、光センサの出力状態により検出物の有無を検知する検出物検知装置であり、基準電圧発生部と、光センサ出力値と基準電圧発生部から出力する基準電圧とを比較してその結果により検出物の有無を検知する比較器と、基準電圧発生部に基準電圧を出力させるための制御信号を供給する制御部とを備え、制御部が必要に応じて、検出物を検知する前に光センサ出力値を取得し、光センサ出力値をもとに検出物の有無を検知するときの基準電圧を決定することを特徴とする。
【００１６】
本発明の検出物検知装置は、好ましくは光センサ出力を通光状態であるか遮光状態であるかにより検出物の有無を検知する装置であり、制御部が必要に応じて、検出物を検知する前に基準電圧を変化させたときの比較器の出力の変化により光センサ出力値を取得し、その光センサ出力値をもとに検出物の有無を検知するときの基準電圧を決定することを特徴とする。
【００１７】
本発明の検出物検知装置は、光センサ出力を通光状態とし基準電圧を減少方向に変化させたときの比較器の出力の変化により通光状態の光センサ出力値として取得し、その光センサ出力値をもとに検出物の有無を検知するときの基準電圧を決定してもよい。
本発明の検出物検知装置は、好ましくは光センサ出力を通光状態とし基準電圧を増加方向に変化させたときの比較器の出力の変化により通光状態の光センサ出力値として取得し、その光センサ出力値をもとに検出物の有無を検知するときの基準電圧を決定してもよい。
【００１８】
本発明の検出物検知装置は、基準電圧を階段状に変化させていき比較器の出力が反転したときまたはその直前の基準電圧を通光状態の光センサ出力値として取得し、その光センサ出力値をもとに検出物の有無を検知するときの基準電圧を決定してもよい。
【００１９】
本発明の検出物検知装置は、基準電圧を複数段階ずつ階段状に変化させていき比較器の出力が反転した後に反対方向に１段階ずつ変化させていき再度比較器の出力が反転したときまたはその直前の基準電圧を通光状態の光センサ出力値として取得し、その光センサ出力値をもとに検出物の有無を検知するときの基準電圧を決定してもよい。
【００２０】
本発明の検出物検知装置は、通光状態での光センサ出力値から遮光状態での光センサ出力値を算出しその出力に一定値を加算した値を基準電圧としてもよい。
【００２１】
本発明の検出物検知装置は、通光状態での光センサ出力値に検出物の透過率をかけた値に一定値αを加算した値を基準電圧としてもよい。
【００２２】
本発明の検出物検知装置は、通光状態での光センサ出力値から遮光状態での光センサ出力値を算出しその出力に両者の光センサ出力の差分に所定値β（０＜β＜１）をかけた値を加算した値を基準電圧としてもよい。
【００２３】
本発明の検出物検知装置は、通光状態での光センサ出力値に検出物の透過率をかけた値にその値と通光状態での光センサ出力との差分に所定値β（０＜β＜１）をかけた値を加算した値を基準電圧としてもよい。
【００２４】
本発明の検出物検知装置は、発光素子をオンオフさせるスイッチをさらに備え、制御部がスイッチ素子にスイッチ素子をオンオフさせる制御信号を送ることにより発光素子にパルス状電流を流してもよい。
【００２５】
本発明の検出物検知装置は、制御部は比較器の出力を発光素子のオンオフに同期して比較器の出力を発光素子のオンオフに同期して検出してもよい。
【００２６】
本発明の制御装置は、発光素子と受光素子を有する光センサと、基準電圧発生部と、光センサの出力と基準電圧発生部から出力する基準電圧とを比較する比較器と、を含み、発光素子から受光素子に至る光が検出物の位置を通過するように光センサを配置し、光センサの出力状態により検出物の有無を検知する検出物検知装置を構成する制御装置であり、基準電圧発生部に基準電圧を出力させるための制御信号を供給し、必要に応じて、検出物を検知する前に光センサ出力値を取得し、光センサ出力値をもとに検出物の有無を検知するときの基準電圧を決定することを特徴とする。
【００２７】
本発明の検出物検知方法は、発光素子と受光素子を有する光センサが通光状態と遮光状態のいずれであるかにより検出物の有無を検知する検出物検知方法であり、必要に応じて、検出物を検知する前に光センサ出力値を取得する第１ステップと、光センサ出力値をもとに検出物の有無を検知するときの光センサ出力値の基準電圧を決定する第２ステップと、光センサ出力値と基準電圧とを比較してその比較結果により検出物の有無を検知する第３ステップとを含むことを特徴とする。
【００２８】
本発明の検出物検知方法は、好ましくは第１ステップが、必要に応じて、検出物を検知する前に基準電圧を変化させたときの比較結果の変化により光センサ出力値を取得することを特徴とする。
【００２９】
本発明の検出物検知方法は、第1ステップは、光センサ出力を通光状態とし基準電圧を減少方向に変化させたときの比較結果の変化により通光状態の光センサ出力値として取得してもよい。
【００３０】
本発明の検出物検知方法は、第1ステップが、光センサ出力を通光状態とし基準電圧を増加方向に変化させたときの比較結果の変化により通光状態の光センサ出力値として取得してもよい。
【００３１】
本発明の検出物検知方法は、第１ステップが、基準電圧を階段状に変化させていき比較結果が反転したとき又はその直前の基準電圧を通光状態の光センサ出力値として取得してもよい。
【００３２】
本発明の検出物検知方法は、第１ステップが、基準電圧を複数段階ずつ階段状に変化させていき比較結果が反転した後に反対方向に１段階ずつ変化させていき再度比較結果が反転したときまたはその直前の基準電圧を通光状態の光センサ出力値として取得してもよい。
【００３３】
本発明の検出物検知方法は、第２ステップが、通光状態での光センサ出力値から遮光状態での光センサ出力値を算出しその出力に一定値を加算した値を基準電圧としてもよい。
【００３４】
本発明の検出物検知方法は、第２ステップが、通光状態での光センサ出力値に検出物の透過率をかけた値に一定値αを加算した値を基準電圧としてもよい。
【００３５】
本発明の検出物検知方法は、第２ステップが、通光状態での光センサ出力値から遮光状態での光センサ出力値を算出しその出力に両者の光センサ出力の差分に所定値β（０＜β＜１）をかけた値を加算した値を基準電圧としてもよい。
【００３６】
本発明の検出物検知方法は、第２ステップが、通光状態での光センサ出力値に検出物の透過率をかけた値にその値と通光状態での光センサ出力との差分に所定値β（０＜β＜１）をかけた値を加算した値を基準電圧としてもよい。
【００３７】
本発明の検出物検知方法は、第１および第３ステップにおいて発光素子をオンオフさせることにより発光素子にパルス状電流を流すことにしてもよい。
【００３８】
本発明の検出物検知方法は、第１および第３ステップにおいて発光素子のオンオフに同期して光センサ出力値と基準電圧の比較結果を取り込むことにしてもよい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明は、検出物を検知する運用時において現在のセンサ出力レベルを逐次検出し、基準電圧を決定する処理を行う必要が無い為、運用時の処理速度の高速化が得られるという効果を有している。その理由は検出物の検知を行う運用の前に現在のセンサ出力レベルを取得し、その光センサ出力値をもとに検出物の有無を検知するときの前記基準電圧を決定して運用するためである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００４１】
図１は本発明の実施例１の構成を示すブロック図である。
【００４２】
本発明の光センサによる検出物検知装置は、発光素子２と受光素子３とを含む光センサ１と、受光素子３から出力されたセンサ出力電圧１１とＤＡコンバータ５から出力されるアナログ電圧レベルの基準電圧としてのスレッショルド電圧１４を入力して比較し、比較結果を二値化して出力する比較器４と、比較器４の出力としての二値化出力１２を入力して、ＤＡコンバータ５へ制御信号１３を出力するＬＳＩ６と、ＬＳＩ６からの制御信号１３をＤＡ変換して比較器４にスレッショルド電圧１４を出力するＤＡコンバータ５とを備える。
【００４３】
また、本発明の光センサによる検出物検知装置は、受光素子３の出力端子と接続し受光素子３の電流出力を電圧出力に変換する抵抗９と、発光素子２に接続された抵抗８をも備える。
【００４４】
発光素子２は発光ダイオード等からなり、受光素子３はフォトトランジスタ等からなる。
【００４５】
本実施形態では光センサ１を例に挙げて説明しているが、光センサ１には可視光線以外を用いる赤外線センサ等を使用するものも含まれる。
【００４６】
光センサ１の発光素子２と受光素子３は、発光素子２から受光素子３に至る光が検出物の位置を通過するような位置に配置する。
【００４７】
尚、コンパレータ等からなる比較器４はＤＡコンバータ５が出力するスレッショルド電圧１４をうけとり、これを基準電圧として用いる。そしてセンサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４より大きければ比較器４の二値化出力１２は１レベルとなり通光状態であると判断する。基準電圧としてのスレッショルド電圧１４を出力するＤＡコンバータ５は基準電圧を発生するデバイスである。基準電圧がアナログ信号でＬＳＩ６の出力がデジタル信号の場合である本実施例の場合は、ＤＡコンバータ５を用いているがこれは一例である。
【００４８】
一方、センサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４より小さければ比較器４の二値化出力１２は０レベルとなり遮光状態であると判断する。判断した結果は当該検知装置の外に信号として伝達してもよく、人間に知覚できる形で表示してもよい。
【００４９】
ＬＳＩ６は検出物検知装置全体の制御を行う制御部としての役割を果たす。また、ＬＳＩ６は、現在の光センサ１の状態に応じて、最適なスレッショルド電圧１４を算出し、ＤＡコンバータ５を設定する機能を有する。具体的には現在の通光時のセンサ出力電圧１１に検出物２１の光線透過率（以下、単に透過率という）をかけた値を遮光時のセンサ出力電圧１１と想定しこの値に一定値αを加算した値を最適なスレッショルド電圧１４として決定し保存する。
【００５０】
また次のように説明することもできる。光センサ１の出力電圧レベルが標準（ティピカル値）より大である場合はスレッショルド電圧１４を標準より大きくするようにＤＡコンバータ５への制御信号１３を設定する。 また光センサ１の出力電圧レベルが標準より小である場合はスレッショルド電圧１４を標準より小さくするようにＤＡコンバータ５への制御信号１３を設定する。
【００５１】
ＬＳＩ６は、比較器４からの二値化出力１２を入力する入力部６ａと全体の制御を行う主制御部６ｂ、検出物２１の透過率を加味した運用時のスレッショルド電圧を算出する演算部６ｃ、検出物の透過率および算出したスレッショルド電圧１４を記憶しておく記憶部６ｄ、制御信号１３を生成し、ＤＡコンバータ５を制御するＤＡコンバータ制御部６ｅを備えている。
【００５２】
検出物２１がない状態でのセンサ出力電圧１１を取得する動作において、主制御部６ｂは、入力部６ａからの比較器４の二値化出力１２が遮光状態から通光状態に変化するまで、ＤＡコンバータ制御部６ｅを介し、ＤＡコンバータ５から出力されるスレッショルド電圧１４を１ステップずつ減少させる。
【００５３】
ＤＡコンバータ制御部６ｅは、ＤＡコンバータ５への制御信号を生成する機能を有しており、主制御部６ｂにより指定された制御信号１３を生成する。
次に、比較器４の二値化出力１２が遮光状態から通光状態に変化したら、主制御部６ｂは通光状態に変化した際のスレッショルド電圧１４の値を基に演算部６ｃにて運用時のスレッショルド電圧１４を算出する。
【００５４】
運用時におけるスレッショルド電圧１４の算出においては、事前に記憶部６ｄに格納してある、検出物２１の透過率の値を参照して行う。また、記憶部６ｄは、算出した運用時のスレッショルド電圧１４をメンテナンス情報として記憶しておく。次に主制御部６ｂは、演算部６ｃで算出した運用時のスレッショルド電圧１４を記憶部６ｄから読み出して、ＤＡコンバータ制御部６ｅを介してＤＡコンバータ５へ制御信号１３を送ることにより、ＤＡコンバータ５にスレッショルド電圧１４を出力させ、実運用に移行する。
【００５５】
尚、検出物２１の透過率のデータは記憶部６ｄのなかに製造時に作り込んでおいてもよい。また主制御部６ｂは図示しない上位インタフェース部を介して図示しない外部の上位システムと必要に応じて接続し、主制御部６ｂはその上位システムから透過率のデータを受け取って、記憶部６ｄに書き込むようにしてもよい。こうすれば検出物の変更などにより透過率を変更する必要が生じた場合も、主制御部６ｂはその上位システムから透過率のデータを受け取って、記憶部６ｄに書き込むことにより透過率の変更も可能である。
【００５６】
検出物２１の内容は１種類の場合だけでなく複数の種類がある場合でも対応は可能である。本発明の装置は、事前に検出物２１が何であるか認識している場合には、検出物２１にあわせてＬＳＩ６からＤＡコンバータ５へ検出物２１に対応したスレッショルド電圧１４が設定される様にＬＳＩ６が制御しても良い。また検出の対象となる複数の検出物２１のなかで、最も透過率の大きいものにあわせて透過率データを記憶部６ｄのなかに格納してスレッショルド電圧１４を設定しても良い。この場合最も透過率の大きいものにあわせるのは、遮光なのに通光状態の誤検出することを防止するためである。
【００５７】
次に、本発明を実施するための第１の実施例の動作について図２を参照して説明する。
【００５８】
本発明では、二値化を行う為のスレッショルド電圧１４の可変制御が可能な様に受光側回路を構成する。そして現在の通光時におけるセンサ出力レベルとしてセンサ出力電圧１１を認識し、センサ出力電圧１１を基にして、最適なスレッショルド電圧１４を決定し運用するものである。
【００５９】
まず、光センサ１における光の経路中に検出物２１の無い状態でＤＡコンバータ５の出力、すなわちスレッショルド電圧１４を最大に設定する（ステップＳ１）。
【００６０】
次に、通光状態でのセンサ出力電圧１１を認識する為、スレッショルド電圧１４を一段階下げる操作を行う（ステップＳ２）。ここでセンサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４よりも大きいかまたは等しいかどうかを判断し（ステップＳ３）、もし小さければ（ステップＳ３，ＮＯ）、ステップＳ２とステップＳ３を繰り返す。
【００６１】
センサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４よりも大きいか等しくなったと判断すれば（ステップＳ３、ＹＥＳ）、比較器４の出力状態が遮光状態から通光状態に変移したとＬＳＩ６は判断し、その際のスレッショルド電圧をセンサ出力電圧１１として検出・取得する（ステップＳ３）。
【００６２】
次に、ステップＳ３で認識した通光状態でのセンサ出力電圧１１を基に、検出物２１の透過率を加味した実運用時のスレッショルド電圧１４の値を算出する（ステップＳ４）。算出の一例をあげると、検出物の最大透過率が３０％の場合、ステップＳ３で認識した通光状態でのセンサ出力電圧の「３０％＋α」の電圧値を実運用時のスレッショルド電圧とする。
【００６３】
ここで図４はセンサ出力電圧１１と比較器４の二値化出力１２との関係を示す図であり、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれセンサ出力電圧１１が標準、小、大の場合の様子をスレッショルド電圧１４を含めて示している。
【００６４】
図４（ａ）を参照すると、ステップＳ３で認識した通光状態でのセンサ出力電圧１１はＶ２であり、遮光となるときのセンサ出力電圧１１はＶ２の３０％の値であるＶ1となる。
【００６５】
そこでスレッショルド電圧１４はＶ１＋α＝Ｖtoとする。この場合、スレッショルド電圧１４の値Ｖtoは遮光時のセンサ出力電圧値Ｖ１とＶ２の間の値をとるため遮光時と通光時とを誤って検出することはない。
【００６６】
次に最後の手順として、ステップＳ４で算出した実運用時のスレッショルド電圧１４になる様にＬＳＩ６は制御信号１３をＤＡコンバータ５に送る。このようにしてＬＳＩ６はスレッショルド電圧１４の設定を行う（ステップＳ５）。その後、実運用に移行し、光センサ１により検出物２１の有無を検知する（ステップＳ６）。
【００６７】
ここで図４（ｂ）を参照してセンサ出力電圧１１が小さい場合のスレッショルド電圧１４の値がどのようになるかを検討する。ステップＳ３で認識した通光状態でのセンサ出力電圧１１はＶ４であり、遮光となるときのセンサ出力電圧１１はＶ４の３０％の値であるＶ３となる。そこでスレッショルド電圧１４はＶ３＋α＝Ｖt１とする。この場合、スレッショルド電圧１４の値Ｖt1は遮光時のセンサ出力電圧値Ｖ３とＶ４の間の値をとるため遮光時と通光時とを誤って検出することはない。
【００６８】
さらに図４（ｃ）を参照してセンサ出力が過大である場合のスレッショルド電圧１４の値がどのようになるかを検討する。ステップＳ３で認識した通光状態でのセンサ出力電圧１１はＶ６であり、遮光となるときのセンサ出力電圧１１はＶ６の３０％の値であるＶ５となる。そこでスレッショルド電圧１４はＶ５＋α＝Ｖt２とする。この場合、スレッショルド電圧１４の値Ｖt２は遮光時のセンサ出力電圧値Ｖ５とＶ６の間の値をとるため遮光時と通光時とを誤って検出することはない。
【００６９】
尚、光センサ出力の取得とスレッショルド電圧の決定のプロセス（Ｓ１〜Ｓ５）は必要に応じて定期的に又は不定期に行えばよい。毎日、毎月、電源立ち上げ時毎回、定期点検時の光センサ１の清掃時等が考えられるがこれに限られるわけではない。
【００７０】
尚、上記の例で仮にスレッショルド電圧１４を、通光時のセンサ出力レベルの３０％に設定した場合、センサ出力レベルが増加する方向に変動した際に誤検知してしまう。よってαの値はこのような誤検知を防ぐ為のマージンとして付加する。具体的には、電源／周囲温度／センサの対向（光軸）の変動および電気的ノイズ、外乱光などの影響を考慮して決定する。
【００７１】
αの値が大きすぎると、センサ出力レベルが低下する方向に変動した際に誤検出するのでこれを防ぐことができる値を決定する必要がある。具体的には、電源／周囲温度／センサの対向（光軸）の変動および電気的ノイズと次回の調整までの期間に生じる発光素子２の経時劣化および塵埃による汚れを考慮する必要がある。
【００７２】
検出物２１の透過率は、材質・厚さ・色（顔料）によって値が異なる。さらに測定する際の光源の波長にもよる為、実際には検出物を評価・測定して透過率を求める必要がある。検出物２１の透過率の測定方法は当業者にとって広く知られた手法であるため、ここでは説明を省略する。
【００７３】
検出物２１の光線透過率の一例として図１１にプラスチック（ポリカーボネート）の透過率と波長と厚みとの関係を示す。また図１２にプラスティックとプラスティック以外の透明材料（射出成形ＰＣ（ポリカーボネート[polycarbonate]）、圧縮成形ＰＣ、射出成形ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル[Polymethl Methacrylate])）の透過率と波長との関係を示す。これらに充填材又は顔料を加えると透過率はこれらより低い値になる。このデータは、三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製であって、製品名がユーピロン（登録商標）／ノバレックス（登録商標）という製品のデータである。尚、図１１、図１２は三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社のホームページ掲載のテクニカルデータより引用した。
【００７４】
検出物の一例としては、ＡＴＭ（Automated Teller Machine)におけるキャッシュカード、レシート、通帳、伝票や、媒体交換型ストレージ装置における記録媒体等が考えられるが、これらは一例であってこれらに限定されるものではない。
【００７５】
以上説明したように、本実施例は現在のセンサ状態に応じて、最適な「通光もしくは遮光状態であるか判断する為のスレッショルド電圧」を可変で設定し運用するすることができる。このため光センサにおける発光素子および受光素子のバラツキによる、「センサ出力の不足により生じる誤検知」、または「センサ出力の過大による検出物透過により生じる誤検知」の問題を回避できるという効果がある。
【００７６】
また本発明は、検出物を検知する運用時において現在のセンサ出力レベルを逐次検出し、基準電圧を決定する処理を行う必要が無い為、運用時の処理速度の高速化が得られるという効果を有している。その理由は検出物の検知を行う運用の前に現在のセンサ出力レベルを取得し、その光センサ出力値をもとに検出物の有無を検知するときの前記基準電圧を決定して運用するためである。
【００７７】
また、本実施例の発明は検出物を検知する前に行う調整が短い時間でできるという効果がある。その理由は以下の通りである。特許文献１では調整時において発光量を調整する為、発光制御電圧に対するセンサの応答性の遅延により、センサ出力電圧が安定するまで時間を要し、待機時間が必要になる。しかし本発明では、発光量の調整は行わずスレッショルド電圧を可変させるのみである為、待機時間が不要になるからである。
【００７８】
さらに本実施例の発明は検出物が光線透過率が高い透明材料かそれに近いものであっても誤動作が少ない正確な検出物検知ができるという効果がある。その理由は検出物の透過率に応じてセンサ出力電圧の変動に対するマージンを確保できるようなスレッショルド電圧を設定する構成を有しているからである。
【００７９】
次に実施例１の変形である変形例１を図５、図８に基づいて説明する。変形例１の構成要素は第１の実施例の図１、図８で示される。
【００８０】
図８を参照すると検出物２１がない状態でのセンサ出力電圧１１を取得する動作において、主制御部６ｂは、入力部６ａからの比較器４の二値化出力１２が通光状態から遮光状態に変化するまで、ＤＡコンバータ制御部６ｅを介し、ＤＡコンバータ５から出力されるスレッショルド電圧１４を１ステップずつ増加させる。
【００８１】
ＤＡコンバータ制御部６ｅは、ＤＡコンバータ５への制御信号１３を生成する機能を有しており、主制御部６ｂにより指定された制御信号１３を生成する。
次に、比較器４の二値化出力１２が通光状態から遮光状態に変化したら、主制御部６ｂは通光状態に変化した際のスレッショルド電圧１４の値を基に演算部６ｃにて運用時のスレッショルド電圧１４を算出する。
【００８２】
運用時におけるスレッショルド電圧１４の算出においては、事前に記憶部６ｄに格納してある、検出物の透過率の値を参照して行う。また、記憶部６ｄは、算出した運用時のスレッショルド電圧１４をメンテナンス情報として記憶しておく。次に主制御部６ｂは、演算部６ｃで算出した運用時のスレッショルド電圧を記憶部６ｄから読み出して、ＤＡコンバータ制御部６ｅを介してＤＡコンバータ５へ制御信号１３を送ることにより、ＤＡコンバータ５にスレッショルド電圧１４を出力させ、実運用に移行する。
【００８３】
次に変形例１の動作を図５により説明する。まず、光センサ１における光の経路中に検出物２１の無い状態でＤＡコンバータ５の出力、すなわちスレッショルド電圧１４を最小に設定する（ステップＳ１１）。
【００８４】
次に、通光状態でのセンサ出力電圧１１を認識する為、スレッショルド電圧１４を一段階上げる操作を行う（ステップＳ１２）。ここでセンサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４よりも小さいかまたは等しいかどうかを判断し（ステップＳ１３）、もし大きければ（ステップＳ１３，ＮＯ）、ステップＳ１２とステップＳ１３を繰り返す。
【００８５】
センサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４よりも小さいか等しくなったと判断すれば（ステップＳ１３、ＹＥＳ）、比較器４の出力状態が通光状態から遮光状態に変移したとＬＳＩ６は判断し、その時の一つ手前のスレッショルド電圧１４を検出・保存する（ステップＳ１３）。その時のスレッショルド電圧１４は厳密にはすでに遮光状態になっている。しかし１ステップ分のスレッショルド電圧１４は誤差の範囲とも考えられるから、その時のスレッショルド電圧１４を通光状態のセンサ出力電圧１１と考え、その値を検出・保存しても良い（ステップ１３）。
【００８６】
次に、ステップＳ１３で認識した通光状態でのセンサ出力電圧１１を基に、検出物の透過率を加味した実運用時のスレッショルド電圧１４の値を算出する（ステップＳ１４）。算出の一例をあげると、検出物の最大透過率が３０％の場合、ステップＳ１３で認識した通光状態でのセンサ出力電圧１１の「３０％＋α」の電圧値を実運用時のスレッショルド電圧１４とする。
【００８７】
ここで図４はセンサ出力電圧１１と比較器４の二値化出力１２との関係を示す図であり、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれセンサ出力電圧１１が標準、小、大の場合の様子をスレッショルド電圧１４を含めて示している。この変形例１の動作についての図４に関する説明は実施例１と同様であるので省略する。
【００８８】
次に最後の手順として、ステップＳ１４で算出した実運用時のスレッショルド電圧になる様にＬＳＩ６は制御信号１３をＤＡコンバータ５に送る。このようにしてＬＳＩ６はスレッショルド電圧１４の設定を行う（ステップＳ１５）。その後、実運用に移行し、光センサ１により検出物２１の有無を検知する（ステップＳ１６）。
【００８９】
上述の変形例１に関する説明以外の点は作用効果の点も含め実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００９０】
次に実施例１の変形例２について以下に説明する。実施例１と異なるのはステップＳ４であり、この点について図２および図１０により説明する。
【００９１】
ステップＳ３で認識した通光状態でのセンサ出力電圧１１を基に、検出物２１の透過率を加味した実運用時のスレッショルド電圧１４の値を算出する（ステップＳ４）。検出物２１が有る状態での光センサ出力を算出する方法として、ステップＳ３で認識した通光状態での光センサ出力電圧１１に検出物２１の透過率をかけた値を用いることにする。その値に、その値と通光状態での光センサ出力との差分に所定値β（０＜β＜１）をかけた値を加算した値をスレッショルド電圧１４の値とする。
【００９２】
ここで図１０は、一例として、透過率が３０％である検出物の場合であって、β＝0.5としたときのセンサ出力電圧１１と比較器４の二値化出力１２との関係を示す図であり、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれセンサ出力電圧１１が標準、小、大の場合の様子をスレッショルド電圧１４を含めて示している。
【００９３】
図１０（ａ）を参照すると、ステップＳ３で認識した通光状態でのセンサ出力電圧１１はＶ２であり、遮光となるときのセンサ出力電圧１１はＶ２の３０％の値であるＶ１となる。
【００９４】
そこでスレッショルド電圧１４はＶ1＋β（Ｖ２−Ｖ1）＝Ｖtoとする。この場合、スレッショルド電圧１４の値Ｖtoは遮光時のセンサ出力電圧値Ｖ１とＶ２の間の値である（Ｖ１＋Ｖ２）／２の値をとるため遮光時と通光時とを誤って検出することはない。
【００９５】
ここで図１０（ｂ）を参照してセンサ出力電圧１１が小さい場合のスレッショルド電圧１４の値がどのようになるかを検討する。ステップＳ３で認識した通光状態でのセンサ出力電圧１１はＶ４であり、遮光となるときのセンサ出力電圧１１はＶ４の３０％の値であるＶ３となる。そこでスレッショルド電圧１４はＶ３＋β（Ｖ４−Ｖ３）＝Ｖt1とする。この場合、スレッショルド電圧１４の値Ｖt1は遮光時のセンサ出力電圧Ｖ３とＶ４との間を２等分する値をとるため遮光時と通光時とを誤って検出することはない。また図４（ｂ）と比較すると、通光側のマージンが大きくなっているため、さらにセンサ出力電圧が低くなるなどの変動があっても誤検出する可能性が低くなるという変形例２特有の効果がある。
【００９６】
さらに図１０（ｃ）を参照してセンサ出力が過大である場合のスレッショルド電圧１４の値がどのようになるかを検討する。ステップＳ３で認識した通光状態でのセンサ出力電圧１１はＶ６であり、遮光となるときのセンサ出力電圧１１はＶ６の３０％の値であるＶ５となる。そこでスレッショルド電圧１４はＶ５＋β（Ｖ６−Ｖ５）＝Ｖt2とする。この場合、スレッショルド電圧１４の値Ｖt2は遮光時のセンサ出力電圧Ｖ５とＶ６の間の値をとるため遮光時と通光時とを誤って検出することはない。
【００９７】
変形例２では、実施例１の効果に加え、遮光となるときのセンサ出力電圧に対して、遮光となるときのセンサ出力電圧１１と通光となるときのセンサ出力電圧１１の差に比例した値を加算してスレッショルド電圧１４を決めているため、マージンが少なくなるケースを避けることができ誤検出する可能性が低くなるという効果がある。
さらに変形例１の特徴と変形例２の特徴を組み合わせた変形例も考えられるが、この構成・効果は以上の説明から当業者が明らかに理解できるため詳細な説明は省略する。
【実施例２】
【００９８】
次に、本発明を実施するための実施例２の動作について図１と図６を参照して説明する。実施例２のブロック図は図１で表現することができる。
【００９９】
本発明の実施例２では、実施例１と同様、二値化を行う為のスレッショルド電圧１４の可変制御が可能な様に受光側回路を構成する。そして現在の通光時におけるセンサ出力レベルとしてセンサ出力電圧１１を認識し、センサ出力電圧１１を基にして、最適なスレッショルド電圧を決定し運用するものである。
【０１００】
まず、光センサ１における光の経路中に検出物２１の無い状態でＤＡコンバータ５の出力、すなわちスレッショルド電圧１４を最大に設定する（ステップＳ２１）。
【０１０１】
次に、通光状態でのセンサ出力電圧１１を認識する為、スレッショルド電圧１４をＸ段階（Ｘは２以上の整数）下げる操作を行う（ステップＳ２２）。ここでセンサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４よりも大きいか又は等しいかどうかを判断し（ステップＳ２３）、もし小さければ（ステップＳ２３，ＮＯ）、ステップＳ２２とステップＳ２３を繰り返す。
【０１０２】
センサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４よりも大きいか等しくなったと判断すれば（ステップＳ２３、ＹＥＳ）、遮光状態から通光状態に変移したがスレッショルド電圧を下げすぎたとＬＳＩ６は判断し、次はスレッショルド電圧を１段階上げる（ステップＳ２４）。ここでセンサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４より小さいか又は等しいかどうか判断し（ステップＳ２５）、もし大きければステップＳ２４とステップＳ２５を繰り返す。
【０１０３】
センサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４よりも小さいか等しくなったと判断すれば（ステップＳ２５、ＹＥＳ）、比較器４の出力状態が通光状態から遮光状態に変移したとＬＳＩ６は判断し、その時の一つ手前のスレッショルド電圧１４を検出・保存する（ステップＳ２５）。というのはその時のスレッショルド電圧１４は厳密にはすでに遮光状態になっているからである。しかし１ステップ分のスレッショルド電圧１４は誤差の範囲とも考えられるから、その時のスレッショルド電圧１４を通光状態のセンサ出力電圧と考え、その値を検出・保存しても良い（ステップ２５）。
【０１０４】
これ以降のステップＳ２６，Ｓ２７，Ｓ２８は実施例１の図２のステップＳ４，Ｓ５，Ｓ６と同様であるので説明を省略する。
【０１０５】
本実施例では２ステップ以上の定数の幅をもって二値化出力１２の状態が変化するまで可変させ、状態が変化後に逆方向に１ステップずつ二値化出力１２の状態が変化するまで可変させ、検出するというステップをとる。このため、実施例１の効果に加え、センサ出力レベルの検出速度がさらに短縮するという本実施例特有の効果がある。
【０１０６】
次に実施例２の変形である変形例３について図１および図７を参照して説明する。
【０１０７】
変形例３のブロック図は図１で表現することができる。
【０１０８】
本発明の変形例３は、実施例１と同様、二値化を行う為のスレッショルド電圧１４の可変制御が可能な様に受光側回路を構成する。そして現在の通光時におけるセンサ出力レベルとしてセンサ出力電圧１１を認識し、センサ出力電圧１１を基にして、最適なスレッショルド電圧１４を決定し運用するものである。
【０１０９】
まず、光センサ１における光の経路中に検出物２１の無い状態でＤＡコンバータ５の出力、すなわちスレッショルド電圧１４を最小に設定する（ステップＳ３１）。
【０１１０】
次に、通光状態でのセンサ出力電圧１１を認識する為、スレッショルド電圧１４をＸ段階（Ｘは２以上の整数）上げる操作を行う（ステップＳ３２）。ここでセンサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４よりも小さいか又は等しいかどうかを判断し（ステップＳ３３）、もし大きければ（ステップＳ３３，ＮＯ）、ステップＳ３２とステップＳ３３を繰り返す。
【０１１１】
センサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４よりも小さいか等しくなったと判断すれば（ステップＳ３３、ＹＥＳ）、通光状態から遮光状態に変移したがスレッショルド電圧１４を上げすぎたとＬＳＩ６は判断し、次はスレッショルド電圧１４を１段階下げる（ステップＳ３４）。ここでセンサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４より大きいか又は等しいかどうか判断し（ステップＳ３５）、もし小さければステップＳ３４とステップＳ３５を繰り返す。
【０１１２】
センサ出力電圧１１がスレッショルド電圧１４よりも大きいか等しくなったと判断すれば（ステップＳ３５、ＹＥＳ）、比較器４の出力状態が遮光状態から通光状態に変移したとＬＳＩ６は判断し、その時のスレッショルド電圧１４を通光状態のセンサ出力電圧１１と考え、その値を検出・保存する（ステップ３５）。
【０１１３】
これ以降のステップＳ３６，３７，Ｓ３８は実施例１の図２のステップＳ４，Ｓ５，Ｓ６と同様であるので説明を省略する。
【０１１４】
変形例３の作用効果は実施例２と同様であり、変形例３では２ステップ以上の定数で二値化出力１２の状態が変化するまで可変させ、状態が変化後に逆方向に１ステップずつ二値化出力１２の状態が変化するまで可変させ、検出するというステップをとる。このため、実施例１の効果に加え、センサ出力レベルの検出速度がさらに短縮するという効果がある。
【０１１５】
次に実施例２の変形である変形例４について以下に説明する。実施例２と異なるのはステップＳ２６であり、この点について図６および図１０および実施例１の変形例２のステップ４の説明により理解することができる。
【０１１６】
ステップＳ２５で認識した通光状態でのセンサ出力電圧１１を基に、検出物の透過率を加味した実運用時のスレッショルド電圧１４の値を算出する（ステップＳ２６）。算出の一例をあげると、検出物の最大透過率が３０％の場合、ステップＳ３で認識した通光状態での光センサ出力電圧１１に検出物の透過率をかけた値にその値と通光状態での光センサ出力電圧１１との差分に所定値β（０＜β＜１）をかけた値を加算した値とする。このように、実施例１の変形例２の説明によりこれとと同様に理解することができるので説明は省略する。
【実施例３】
【０１１７】
次に、本発明の実施例３について、図３と図９を参照して説明する。
【０１１８】
発光素子２および受光素子３における各素子間の対向距離（光路長）が遠い場合は実施例１の構成ではセンサ出力電圧１１が減少してしまう。この問題を解決するために、対向距離が遠い場合には発光ダイオード等の発光素子２に直流順電流よりも振幅が大きいパルス順電流を流し、放射強度を増加させてセンサ出力電圧１１を増大させることができる。
【０１１９】
但し、パルス順電流を流す場合は、発光素子２の発光を点滅させる必要がある。この為、実施例３は、図１に示したの実施例１の構成に加えて発光回路側にトランジスタ等のスイッチング素子７を備える。実施例３のその他の構成要素は後述するＬＳＩ６１を除くと実施例１のそれと同一であるので、個々の説明を省略する。
【０１２０】
そして、ＬＳＩ６１においては、発光素子２が点灯している際のセンサ出力１１を発光素子２の点滅に同期して検出する機能が必要になる。本機能を実現する為に、実施例１におけるＬＳＩ６における構成に加えて同期タイミング生成部６ｆとＯＮ／ＯＦＦ制御信号生成部６ｇを備えている。
【０１２１】
同期タイミング生成部６ｆとＯＮ／ＯＦＦ制御信号生成部６ｇは、スイッチング素子７をＯＮ／ＯＦＦ制御信号１５にて制御し、発光素子２に直流順電流よりも大きいパルス順電流を流している。
【０１２２】
スイッチング素子７がＯＦＦしている際は発光素子２が消灯している為、発光素子２が点灯している際のセンサ出力電圧１１とスレッショルド電圧１４に基づいて比較器４から出力される二値化出力１２を主制御部６ｂにてラッチし、有効データとしている。この点は運用時に検出物を検知する時も、調整時に光センサ出力電圧１１を取得する時も当てはまる。
【０１２３】
同期タイミング生成部６ｆは、ＯＮ／ＯＦＦ制御信号１５を生成するためのＯＮ／ＯＦＦタイミング信号１７とこの信号に同期して主制御部６ｂへ供給するラッチタイミング信号１６を生成し、常に発光素子２が点灯時に主制御部６ｂが有効データをラッチできるようにするものである。
【０１２４】
そしてＯＮ／ＯＦＦ制御信号生成部６ｇは、スイッチング素子７に適したＯＮ／ＯＦＦ制御信号１５を生成するため回路であり、具体的には信号レベルの変換などを行う。
【０１２５】
このようにスイッチング素子７がＯＮ（点灯）の際のＯＮ／ＯＦＦ制御信号１５に同期して、受光側回路におけるコンパレータ等の比較器４から出力される二値化出力１２をＬＳＩ６１でラッチする。そしてラッチしたデータを光センサ１の状態としての有効データとする。
【０１２６】
本実施例のように、発光ダイオード等の発光素子２に直流順電流よりも大きいパルス順電流を流し、放射強度を増加させて使用する場合、検出物透過により生じる誤検知が生じ易くなる。しかし前述の実施例１にて説明した動作と同様の手順（図２のステップＳ１からＳ６）にてスレッショルド電圧を適切に設定することによりこの問題回避する事が可能である。その場合の本実施例の動作は実施例１にて説明した動作と同様である。
【０１２７】
さらに本実施例の構成を同様にして変形例１、変形例２、実施例２，変形例３，変形例４に適用した場合の検出物検知前の調整時にスレッショルド電圧を設定する手順等は各実施例、変形例において動作として記載した内容と同様であるので、説明は省略する。
【０１２８】
本実施例においてはスイッチ素子７とこれを制御するＬＳＩ６の構成により、発光ダイオード等の発光素子２に直流順電流よりも大きいパルス順電流を流し、放射強度を増加させてセンサ出力電圧１１を増大させている。このため対向距離が遠い場合でも現在のセンサ状態に応じた最適なスレッショルド電圧で運用する事が可能になり、誤検出を防止できるという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明は、メカトロ製品その他の光センサを用いて検出物を検知する構造を有する機器に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の実施例１および２による検出物検知装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１による検出物検知装置の概略動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の実施例３による検出物検知装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例の比較器におけるセンサ出力電圧、スレッショルド電圧および二値化出力との関係を示す図である。
【図５】本発明の変形例１による検出物検知装置の概略動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の実施例２による検出物検知装置の概略動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明の変形例３による検出物検知装置の概略動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の実施例１および２のＬＳＩ６の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施例３のＬＳＩ６の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の変形例２および変形例４の比較器におけるセンサ出力電圧、スレッショルド電圧および二値化出力との関係を示す図である。
【図１１】ポリカーボネートの光線透過率と波長との関係の一例を示すグラフである。
【図１２】ポリカーボネート他の透明材料の光線透過率と波長との関係の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１３１】
１ 光センサ
２ 発光素子
３ 受光素子
４ 比較器
５ ＤＡコンバータ
６ ＬＳＩ
６１ ＬＳＩ
６ａ 入力部
６ｂ 主制御部
６ｃ 演算部
６ｄ 記憶部
６ｅ ＤＡコンバータ制御部
６ｆ 同期タイミング生成部
６ｇ ＯＮ／ＯＦＦ制御信号生成部
７ スイッチング素子
８ 抵抗
９ 抵抗
１１ センサ出力電圧
１２ 二値化出力
１３ 制御信号
１４ スレッショルド電圧
１５ ＯＮ／ＯＦＦ制御信号
２１ 検出物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と受光素子を有する光センサを含み前記発光素子から前記受光素子に至る光が検出物の位置を通過するように前記光センサを配置し、前記光センサの出力状態により前記検出物の有無を検知する検出物検知装置であり、
基準電圧発生部と、
前記光センサ出力値と前記基準電圧発生部から出力する基準電圧とを比較してその結果により前記検出物の有無を検知する比較器と、
前記基準電圧発生部に前記基準電圧を出力させるための制御信号を供給する制御部とを備え、
前記制御部が必要に応じて、前記検出物を検知する前に前記光センサ出力値を取得し、前記光センサ出力値をもとに前記検出物の有無を検知するときの前記基準電圧を決定することを特徴とする検出物検知装置。
【請求項２】
請求項１記載の検出物検知装置であり、
前記光センサ出力を通光状態であるか遮光状態であるかにより前記検出物の有無を検知する装置であり、
前記制御部が必要に応じて、前記検出物を検知する前に前記基準電圧を変化させたときの前記比較器の出力の変化により光センサ出力値を取得し、その光センサ出力値をもとに前記検出物の有無を検知するときの前記基準電圧を決定することを特徴とする検出物検知装置。
【請求項３】
請求項２記載の検出物検知装置であり、
前記光センサ出力を通光状態とし前記基準電圧を減少方向に変化させたときの比較器の出力の変化により通光状態の光センサ出力値として取得し、その光センサ出力値をもとに前記検出物の有無を検知するときの前記基準電圧を決定することを特徴とする検出物検知装置。
【請求項４】
請求項２記載の検出物検知装置であり、
前記光センサ出力を通光状態とし前記基準電圧を増加方向に変化させたときの比較器の出力の変化により通光状態の光センサ出力値として取得し、その光センサ出力値をもとに前記検出物の有無を検知するときの前記基準電圧を決定することを特徴とする検出物検知装置。
【請求項５】
請求項３乃至４記載の検出物検知装置であり、
前記基準電圧を階段状に変化させていき比較器の出力が反転したときまたはその直前の前記基準電圧を通光状態の光センサ出力値として取得し、その光センサ出力値をもとに前記検出物の有無を検知するときの前記基準電圧を決定することを特徴とする検出物検知装置。
【請求項６】
請求項２記載の検出物検知装置であり、
前記基準電圧を複数段階ずつ階段状に変化させていき比較器の出力が反転した後に反対方向に１段階ずつ変化させていき再度比較器の出力が反転したときまたはその直前の前記基準電圧を通光状態の光センサ出力値として取得し、その光センサ出力値をもとに前記検出物の有無を検知するときの前記基準電圧を決定することを特徴とする検出物検知装置。
【請求項７】
請求項２乃至６記載の検出物検知装置であり、
通光状態での光センサ出力値から遮光状態での光センサ出力値を算出しその出力に一定値を加算した値を前記基準電圧とすることを特徴とする検出物検知装置。
【請求項８】
請求項２乃至６記載の検出物検知装置であり、
通光状態での光センサ出力値に前記検出物の透過率をかけた値に一定値αを加算した値を前記基準電圧とすることを特徴とする検出物検知装置。
【請求項９】
請求項２乃至６記載の検出物検知装置であり、
通光状態での光センサ出力値から遮光状態での光センサ出力値を算出しその出力に両者の光センサ出力の差分に所定値β（０＜β＜１）をかけた値を加算した値を前記基準電圧とすることを特徴とする検出物検知装置。
【請求項１０】
請求項２乃至６記載の検出物検知装置であり、
通光状態での光センサ出力値に前記検出物の透過率をかけた値にその値と通光状態での光センサ出力との差分に所定値β（０＜β＜１）をかけた値を加算した値を前記基準電圧とすることを特徴とする検出物検知装置。
【請求項１１】
請求項１乃至９記載の検出物検知装置であり、
前記発光素子をオンオフさせるスイッチをさらに備え、前記制御部が前記スイッチ素子に前記スイッチ素子をオンオフさせる制御信号を送ることにより前記発光素子にパルス状電流を流すことを特徴とする検出物検知装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の検出物検知装置であり、
前記制御部は前記比較器の出力を発光素子のオンオフに同期して前記比較器の出力を発光素子のオンオフに同期して検出することを特徴とする検出物検知装置。
【請求項１３】
発光素子と受光素子を有する光センサと、基準電圧発生部と、前記光センサの出力と前記基準電圧発生部から出力する基準電圧とを比較する比較器と、を含み、前記発光素子から前記受光素子に至る光が検出物の位置を通過するように前記光センサを配置し、前記光センサの出力状態により前記検出物の有無を検知する検出物検知装置を構成する制御装置であり、
前記基準電圧発生部に前記基準電圧を出力させるための制御信号を供給し、必要に応じて、前記検出物を検知する前に前記光センサ出力値を取得し、前記光センサ出力値をもとに前記検出物の有無を検知するときの前記基準電圧を決定することを特徴とする制御装置。
【請求項１４】
発光素子と受光素子を有する光センサが通光状態と遮光状態のいずれであるかにより前記検出物の有無を検知する検出物検知方法であり、
必要に応じて、前記検出物を検知する前に光センサ出力値を取得する第１ステップと、
前記光センサ出力値をもとに前記検出物の有無を検知するときの前記光センサ出力値の基準電圧を決定する第２ステップと、
前記光センサ出力値と前記基準電圧とを比較してその比較結果により前記検出物の有無を検知する第３ステップとを含むことを特徴とする検出物検知方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の検出物検知方法であり、
前記第１ステップは、必要に応じて、前記検出物を検知する前に前記基準電圧を変化させたときの比較結果の変化により光センサ出力値を取得することを特徴とする検出物検知方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の検出物検知方法であり、
前記第1ステップは、前記光センサ出力を通光状態とし前記基準電圧を減少方向に変化させたときの比較結果の変化により通光状態の光センサ出力値として取得することを特徴とする検出物検知方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の検出物検知方法であり、
前記第1ステップは、前記光センサ出力を通光状態とし前記基準電圧を増加方向に変化させたときの比較結果の変化により通光状態の光センサ出力値として取得することを特徴とする検出物検知方法。
【請求項１８】
請求項１６又は１７記載の検出物検知方法であり、
前記第１ステップは、前記基準電圧を階段状に変化させていき比較結果が反転したとき又はその直前の前記基準電圧を通光状態の光センサ出力値として取得することを特徴とする検出物検知方法。
【請求項１９】
請求項１４又は１５記載の検出物検知方法であり、
前記第１ステップは、前記基準電圧を複数段階ずつ階段状に変化させていき比較結果が反転した後に反対方向に１段階ずつ変化させていき再度比較結果が反転したときまたはその直前の前記基準電圧を通光状態の光センサ出力値として取得することを特徴とする検出物検知方法。
【請求項２０】
請求項１４乃至１９記載の検出物検知方法であり、
前記第２ステップは、通光状態での光センサ出力値から遮光状態での光センサ出力値を算出しその出力に一定値を加算した値を前記基準電圧とすることを特徴とする検出物検知方法。
【請求項２１】
請求項１４乃至２０記載の検出物検知方法であり、
前記第２ステップは、通光状態での光センサ出力値に前記検出物の透過率をかけた値に一定値αを加算した値を前記基準電圧とすることを特徴とする検出物検知方法。
【請求項２２】
請求項１４乃至１９記載の検出物検知方法であり、
前記第２ステップは、通光状態での光センサ出力値から遮光状態での光センサ出力値を算出しその出力に両者の光センサ出力の差分に所定値β（０＜β＜１）をかけた値を加算した値を前記基準電圧とすることを特徴とする検出物検知方法。
【請求項２３】
請求項１４乃至１９記載の検出物検知方法であり、
前記第２ステップは、通光状態での光センサ出力値に前記検出物の透過率をかけた値にその値と通光状態での光センサ出力との差分に所定値β（０＜β＜１）をかけた値を加算した値を前記基準電圧とすることを特徴とする検出物検知方法。
【請求項２４】
請求項１４乃至２３記載の検出物検知方法であり、
第１および第３ステップにおいて前記発光素子をオンオフさせることにより発光素子にパルス状電流を流すことを特徴とする検出物検知方法。
【請求項２５】
請求項２４記載の検出物検知方法であり、
第１および第３ステップにおいて発光素子のオンオフに同期して前記光センサ出力値と前記基準電圧の比較結果を取り込むことを特徴とする検出物検知方法。
【請求項１】
発光素子と受光素子を有する光センサを含み前記発光素子から前記受光素子に至る光が検出物の位置を通過するように前記光センサを配置し、前記光センサの出力状態により前記検出物の有無を検知する検出物検知装置であり、
基準電圧発生部と、
前記光センサ出力値と前記基準電圧発生部から出力する基準電圧とを比較してその結果により前記検出物の有無を検知する比較器と、
前記基準電圧発生部に前記基準電圧を出力させるための制御信号を供給する制御部とを備え、
前記制御部が必要に応じて、前記検出物を検知する前に前記光センサ出力値を取得し、前記光センサ出力値をもとに前記検出物の有無を検知するときの前記基準電圧を決定することを特徴とする検出物検知装置。
【請求項２】
請求項１記載の検出物検知装置であり、
前記光センサ出力を通光状態であるか遮光状態であるかにより前記検出物の有無を検知する装置であり、
前記制御部が必要に応じて、前記検出物を検知する前に前記基準電圧を変化させたときの前記比較器の出力の変化により光センサ出力値を取得し、その光センサ出力値をもとに前記検出物の有無を検知するときの前記基準電圧を決定することを特徴とする検出物検知装置。
【請求項３】
請求項２記載の検出物検知装置であり、
前記光センサ出力を通光状態とし前記基準電圧を減少方向に変化させたときの比較器の出力の変化により通光状態の光センサ出力値として取得し、その光センサ出力値をもとに前記検出物の有無を検知するときの前記基準電圧を決定することを特徴とする検出物検知装置。
【請求項４】
請求項２記載の検出物検知装置であり、
前記光センサ出力を通光状態とし前記基準電圧を増加方向に変化させたときの比較器の出力の変化により通光状態の光センサ出力値として取得し、その光センサ出力値をもとに前記検出物の有無を検知するときの前記基準電圧を決定することを特徴とする検出物検知装置。
【請求項５】
請求項３乃至４記載の検出物検知装置であり、
前記基準電圧を階段状に変化させていき比較器の出力が反転したときまたはその直前の前記基準電圧を通光状態の光センサ出力値として取得し、その光センサ出力値をもとに前記検出物の有無を検知するときの前記基準電圧を決定することを特徴とする検出物検知装置。
【請求項６】
請求項２記載の検出物検知装置であり、
前記基準電圧を複数段階ずつ階段状に変化させていき比較器の出力が反転した後に反対方向に１段階ずつ変化させていき再度比較器の出力が反転したときまたはその直前の前記基準電圧を通光状態の光センサ出力値として取得し、その光センサ出力値をもとに前記検出物の有無を検知するときの前記基準電圧を決定することを特徴とする検出物検知装置。
【請求項７】
請求項２乃至６記載の検出物検知装置であり、
通光状態での光センサ出力値から遮光状態での光センサ出力値を算出しその出力に一定値を加算した値を前記基準電圧とすることを特徴とする検出物検知装置。
【請求項８】
請求項２乃至６記載の検出物検知装置であり、
通光状態での光センサ出力値に前記検出物の透過率をかけた値に一定値αを加算した値を前記基準電圧とすることを特徴とする検出物検知装置。
【請求項９】
請求項２乃至６記載の検出物検知装置であり、
通光状態での光センサ出力値から遮光状態での光センサ出力値を算出しその出力に両者の光センサ出力の差分に所定値β（０＜β＜１）をかけた値を加算した値を前記基準電圧とすることを特徴とする検出物検知装置。
【請求項１０】
請求項２乃至６記載の検出物検知装置であり、
通光状態での光センサ出力値に前記検出物の透過率をかけた値にその値と通光状態での光センサ出力との差分に所定値β（０＜β＜１）をかけた値を加算した値を前記基準電圧とすることを特徴とする検出物検知装置。
【請求項１１】
請求項１乃至９記載の検出物検知装置であり、
前記発光素子をオンオフさせるスイッチをさらに備え、前記制御部が前記スイッチ素子に前記スイッチ素子をオンオフさせる制御信号を送ることにより前記発光素子にパルス状電流を流すことを特徴とする検出物検知装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の検出物検知装置であり、
前記制御部は前記比較器の出力を発光素子のオンオフに同期して前記比較器の出力を発光素子のオンオフに同期して検出することを特徴とする検出物検知装置。
【請求項１３】
発光素子と受光素子を有する光センサと、基準電圧発生部と、前記光センサの出力と前記基準電圧発生部から出力する基準電圧とを比較する比較器と、を含み、前記発光素子から前記受光素子に至る光が検出物の位置を通過するように前記光センサを配置し、前記光センサの出力状態により前記検出物の有無を検知する検出物検知装置を構成する制御装置であり、
前記基準電圧発生部に前記基準電圧を出力させるための制御信号を供給し、必要に応じて、前記検出物を検知する前に前記光センサ出力値を取得し、前記光センサ出力値をもとに前記検出物の有無を検知するときの前記基準電圧を決定することを特徴とする制御装置。
【請求項１４】
発光素子と受光素子を有する光センサが通光状態と遮光状態のいずれであるかにより前記検出物の有無を検知する検出物検知方法であり、
必要に応じて、前記検出物を検知する前に光センサ出力値を取得する第１ステップと、
前記光センサ出力値をもとに前記検出物の有無を検知するときの前記光センサ出力値の基準電圧を決定する第２ステップと、
前記光センサ出力値と前記基準電圧とを比較してその比較結果により前記検出物の有無を検知する第３ステップとを含むことを特徴とする検出物検知方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の検出物検知方法であり、
前記第１ステップは、必要に応じて、前記検出物を検知する前に前記基準電圧を変化させたときの比較結果の変化により光センサ出力値を取得することを特徴とする検出物検知方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の検出物検知方法であり、
前記第1ステップは、前記光センサ出力を通光状態とし前記基準電圧を減少方向に変化させたときの比較結果の変化により通光状態の光センサ出力値として取得することを特徴とする検出物検知方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の検出物検知方法であり、
前記第1ステップは、前記光センサ出力を通光状態とし前記基準電圧を増加方向に変化させたときの比較結果の変化により通光状態の光センサ出力値として取得することを特徴とする検出物検知方法。
【請求項１８】
請求項１６又は１７記載の検出物検知方法であり、
前記第１ステップは、前記基準電圧を階段状に変化させていき比較結果が反転したとき又はその直前の前記基準電圧を通光状態の光センサ出力値として取得することを特徴とする検出物検知方法。
【請求項１９】
請求項１４又は１５記載の検出物検知方法であり、
前記第１ステップは、前記基準電圧を複数段階ずつ階段状に変化させていき比較結果が反転した後に反対方向に１段階ずつ変化させていき再度比較結果が反転したときまたはその直前の前記基準電圧を通光状態の光センサ出力値として取得することを特徴とする検出物検知方法。
【請求項２０】
請求項１４乃至１９記載の検出物検知方法であり、
前記第２ステップは、通光状態での光センサ出力値から遮光状態での光センサ出力値を算出しその出力に一定値を加算した値を前記基準電圧とすることを特徴とする検出物検知方法。
【請求項２１】
請求項１４乃至２０記載の検出物検知方法であり、
前記第２ステップは、通光状態での光センサ出力値に前記検出物の透過率をかけた値に一定値αを加算した値を前記基準電圧とすることを特徴とする検出物検知方法。
【請求項２２】
請求項１４乃至１９記載の検出物検知方法であり、
前記第２ステップは、通光状態での光センサ出力値から遮光状態での光センサ出力値を算出しその出力に両者の光センサ出力の差分に所定値β（０＜β＜１）をかけた値を加算した値を前記基準電圧とすることを特徴とする検出物検知方法。
【請求項２３】
請求項１４乃至１９記載の検出物検知方法であり、
前記第２ステップは、通光状態での光センサ出力値に前記検出物の透過率をかけた値にその値と通光状態での光センサ出力との差分に所定値β（０＜β＜１）をかけた値を加算した値を前記基準電圧とすることを特徴とする検出物検知方法。
【請求項２４】
請求項１４乃至２３記載の検出物検知方法であり、
第１および第３ステップにおいて前記発光素子をオンオフさせることにより発光素子にパルス状電流を流すことを特徴とする検出物検知方法。
【請求項２５】
請求項２４記載の検出物検知方法であり、
第１および第３ステップにおいて発光素子のオンオフに同期して前記光センサ出力値と前記基準電圧の比較結果を取り込むことを特徴とする検出物検知方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−３６７７３（Ｐ２００７−３６７７３Ａ）
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２１８３１６（Ｐ２００５−２１８３１６）
【出願日】平成１７年７月２８日（２００５．７．２８）
【出願人】（０００１６８２８５）エヌイーシーコンピュータテクノ株式会社 (572)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２８日（２００５．７．２８）
【出願人】（０００１６８２８５）エヌイーシーコンピュータテクノ株式会社 (572)
【Ｆターム（参考）】
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