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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter,
der Paare von Lichtausstrahlvorrichtungen und lichtempfangenden
Vorrichtungen aufweist, bei dem ein lichtempfangende Vorrichtung
dafür eingerichtet
ist, das Licht in Synchronisation mit dem Ausstrahlen eines entsprechenden
Lichts von Lichtausstrahlvorrichtungen in einem Detektionsbereich
zu empfangen, um so einen lichtabschirmenden Zustand im Detektionsbereich
zu detektieren. Genauer gesagt, bezieht sich die vorliegende Erfindung
auf einen Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter, der in der Lage ist,
eine inkorrekte Detektion zu vermeiden, die beispielsweise vom Auftreten
eines multiplen Lichtemissionszustands verursacht wird.
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Der
Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter ist ein Schalter, der eine Mehrzahl
von optischen Strahlengängen
oder Kanälen
beinhaltet, die durch Paare von Licht ausstrahlenden Vorrichtungen
einer lichtausstrahlenden Einheit und lichtempfangenden Vorrichtungen
einer lichtempfangenden Einheit bestehen, und dafür angeordnet
ist, eingeschaltet zu werden, wenn irgendeiner der Strahlengänge durch
ein Objekt abgeschirmt wird. Bislang ist der vorstehende Schalter
als ein "Bereichssensor" bekannt gewesen, der
dazu in der Lage ist, das Vorhanednsein eines Objekts über einen
breiten Detektionsbereich zu detektieren. Der Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter wird
verwendet, um die Sicherheit eines Bedieners einer Werkzeugmaschine,
einer Stanzmaschine, einer Pressmaschine, einer Steuerung, einer
Formmaschine, einer automatischen Steuerung, einer Wickelmaschine,
eines Roboters, einer Gussmaschine oder dergleichen, zu verbessern.
Der vorstehende Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter wird in einer
gefährlichen
Region einer Pressmaschine oder dergleichen angeordnet, um das Abschirmen
eines Strahlengangs zu detektieren, das veranlasst wird, wenn ein
Bereich des Körpers
eines Bedieners, beispielsweise der Finger oder die Hand des Bedieners,
den Detektionsbereich betritt. Damit wird der Betrieb der Maschine
sofort unterbrochen oder es wird ein Alarm ausgegeben, um den Bediener
zu schützen.
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Die
Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter werden entlang von automatischen
Fabrikationslinien in einer Anlage angeordnet, um die Existenz sich bewegender
Artikel zu detektieren. Somit werden die Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter als
Sensoren in einem automatischen Steuersystem eingesetzt, mit welchem
das Betreiben eines nächsten
Schritts startet, falls ein Artikel detektiert wird. Als ein Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter
des vorstehenden Typs ist beispielsweise der folgende "Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter" (im Nachfolgenden
als ein konventionelles Beispiel bezeichnet) bekannt. Das konventionelle
Beispiel hat eine schematische Struktur wie sie in den 12 und 13 gezeigt
ist. 12 ist eine Gesamtstrukturansicht, welche den
konventionellen Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter zeigt. 13 ist
ein Schaltungsdiagramm einer lichtausstrahlenden Einheit 102.
Unter Bezugnahme auf 12 beinhaltet der konventionelle
Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter eine Mehrzahl von Paaren (8 Paare)
lichtausstrahlender Vorrichtungen 211 bis 218 und
lichtempfangender Vorrichtungen 311 bis 318, die
Paare bilden. In Reaktion auf ein von einer Lichtausstrahlvorrichtungs-Steuerschaltung 124 bereitgestellten
Signal werden Lichtausstrahlvorrichtungs-Antriebsschaltungen 1291 bis 1298 in
einer lichtaustrahlenden Schaltung 123 so betrieben, dass sie
die Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 218 veranlassen,
nacheinander Licht in einen Detektionsbereich auszustrahlen. Andererseits
ist eine Gruppe von lichtempfangenden Vorrichtungen 311 bis 318 mit
einer lichtempfangenden Schaltung 103 verbunden, die eine
Mehrzahl von Eingangsanschlüssen aufweist.
Nur eine lichtempfangende Vorrichtung aus der Gruppe der lichtempfangenden
Vorrichtungen 311 bis 318, die ein Paar mit einer
Lichtausstrahlvorrichtung bildet, die derzeit Licht ausstrahlt,
wird freigeschaltet, um Licht durch die lichtempfangende Schaltung 103 in
Synchronisation mit Lichtausstrahlzeit der Lichtausstrahlvorrichtung
zu empfangen. Dies heißt,
dass die lichtempfangenden Vorrichtungen nur zum Ausstrahltiming
der entsprechenden Lichtausstrahlvorrichtungen betrieben werden,
so dass keine der lichtempfangenden Vorrichtungen auf ein Licht
reagiert, das von einer Lichtausstrahlvorrichtung ausgestrahlt wird,
bei der sich die Lichtausstrahlzeit von der der lichtempfangenden
Vorrichtung in dem entsprechenden Strahlengang unterscheidet.
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Im
vorstehenden Fall weist, um die Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 218 aufeinanderfolgend einzuschalten,
die lichtausstrahlende Schaltung 123 eine Struktur auf,
die z.B. wie in 13 gezeigt angeordnet ist. Das
heißt,
dass Schieberegister 1271 bis 1278 mit den entsprechenden
Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 218 verbunden
sind. Darüberhinaus
sind die Schieberegister 1271 bis 1278 in Reihe miteinander
verbunden. Ein Taktsignal wird von einem Anschluss C der Lichtausstrahlvorrichtungs-Steuerschaltung 124 übertragen.
Zum Ausgabezeitpunkt des Taktsignals werden die Zustände der Ausgänge der
Schieberegister 1271 bis 1278 nacheinander verschoben.
Die vorstehende Struktur ist auch für die lichtempfangende Vorrichtung 103 angepasst.
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Lichtempfangssignale
von den lichtempfangenden Vorrichtungen 311 bis 318 werden
durch Empfangssignalverstärker
verstärkt
und dann durch eine Auswahlschaltung, welche eine Struktur eines Schieberegisters
aufweist, einer Vergleichsschaltung zugeführt und die Lichtempfangssignale
werden mit einem vorgegebenen Referenzpegel in der Vergleichsschaltung
verglichen. Falls detektiert wird, dass eine Menge an an einer der
Lichtempfangsvorrichtungen empfangenen Lichts vermindert ist, wird festgestellt,
dass sich ein Objekt in einem Strahlengang im detektierten Bereich
begeben hat, der von der entsprechenden Lichtausstrahlvorrichtung
und der lichtempfangenden Vorrichtung gebildet wird.
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Wenn
eine Lichtausstrahlvorrichtung Licht ausstrahlt, wird nur ein Lichtempfangssignal
von der lichtempfangenden Vorrichtung, die mit der vorstehenden
Lichtausstrahlvorrichtung ein Paar bildet, empfangbar gemacht und
die Gründe
hierfür
werden wie folgt beschrieben. Von der Lichtausstrahlvorrichtung
ausgestrahltes Licht fällt
nämlich
nicht immer in die zugehörige
lichtempfangende Vorrichtung. Licht relativ starker Intensität kann manchmal
durch eine benachbarte lichtempfangende Vorrichtung empfangen werden.
Falls daher eine Struktur so konstruiert ist, dass Lichtempfangssignale
von allen lichtempfangenden Vorrichtungen gleichermaßen an eine Vergleichsschaltung
geliefert werden, könnte
inkorrekt festgestellt werden, dass der derzeitige Zustand ein Lichtempfangszustand
ist, obwohl der optische Pfad aufgrund des Durchgangs eines Objekts
tatsächlich
in einem lichtabgeschirmten Zustand ist.
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Falls
die Schaltung zum Betrieb der Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 218 in
der lichtausstrahlenden Einheit 102 einen Defekt erleidet,
werden die Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 218 nicht nacheinander
mit dem vorgegebenen Timing angeschaltet, selbst in einem Fall,
in dem die Schieberegister 1271 bis 1278 normal
arbeiten. Daher tritt das Problem auf, dass zwei oder mehr Lichtausstrahlvorrichtungen
ihr Licht gleichzeitig ausstrahlen (was als "Mehrfachlichtemission" in dieser Beschreibung
bezeichnet wird). In einem Fall, bei dem ein durchgehendes Objekt
den Strahlengang, der bei dieser Mehrfachlichtemission besteht,
abschirmt, wird Licht, das von einer anderen Lichtausstrahlvorrichtung
ausgestrahlt wird, nicht abgeschirmt. Daher wird befürchtet,
dass das Licht auf der Lichtempfangsvorrichtung einfallen kann,
die zur Lichtausstrahlvorrichtung gehört, welche die Lichtausstrahlzeit
hat. Somit können
die lichtabgeschirmten Zustände
nicht korrekt bestimmt werden, weil die lichtempfangende Einheit 103 ein
von der Lichtausstrahlvorrichtung ausgestrahltes Signal empfängt. Zusätzlich zu
einem Defekt der Steuerschaltung und der Betriebsschaltung der Lichtausstrahlvorrichtung
kann angenommen werden, dass Mehrfachlichtaustrahlung auftritt, falls
inkorrekte Daten in eines der Schieberegister 1271 bis 1278 aufgrund
von Rauschen oder dergleichen eingestellt werden.
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Um
die inkorrekte Detektion zu verhindern, die aufgrund der Erzeugung
von Mehrfachlichtemission auftritt, verwendet der Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter
gemäß dem konventionellen
Beispiel die folgende Technik: Das vorstehende konventionelle Beispiel
hat nämlich
eine Struktur, die eine elektrische Stromdetektorschaltung 126 zum
Detektieren elektrischer Ströme
beinhaltet, die den Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 218 zugeführt werden.
Darüber
hinaus beinhaltet die Struktur ein Statusdetektionsmittel 126b,
um das Auftreten eines abnormen Zustands beim Betrieb der Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 218 nach
außen
zu kommunizieren. Die Kommunikation wird aufgebaut, wenn die von
der elektrischen Stromdetektionsschaltung 126 detektierten
elektrischen Detektionsstrompegel einen Bereich von elektrischen
Lastströmen übersteigen,
die notwendig sind, um die Lichtausstrahlvorrichtungen zur Einschaltzeit
anzuschalten.
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Das
heißt,
dass das vorstehende konventionelle Beispiel eine solche Struktur
aufweist, dass elektrische Lastströme in der Mehrzahl von Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 218,
die zu vorgegebenen Zeiten nacheinander eingeschaltet werden, durch
die elektrischen Stromdetektionsmittel 126 detektiert werden.
Dann stellt das Zustandsdetektionsmittel 126b fest, ob
die detektierten elektrischen Strompegel im vorgegebenen Bereich
liegen oder nicht. Falls somit ein elektrischer Laststrom, der den Bereich
des elektrischen Laststroms übersteigt,
der zum Einschalten einer Lichtausstrahlvorrichtung benötigt wird,
detektiert wird, d.h. falls ein Mehrfachlichtemissionszustand, bei
dem eine Mehrzahl der Lichtausstrahlvorrichtungen gleichzeitig zu
einer gewissen Lichtemissionszeit eingeschaltet werden, realisiert
wird, kann der vorstehende Zustand detektiert werden. Somit kann
die Zuverlässigkeit
des Betriebs zum Detektieren des lichtabgeschirmten Zustands verbessert
werden.
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Jedoch
ist der konventionelle Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter auf ein Verfahren eingerichtet, bei
dem die Summe von elektrischen Strömen, die in den Lichtausstrahlvorrichtungen
fließen,
detektiert wird, um das Auftreten von Mehrfachlichtemission festzustellen,
falls ein elektrischer Strom nicht niedriger ist als ein vorgegebener
Wert eines elektrischen Stromflusses. Daher muss die Schaltung Spezifikationen
aufweisen, bei denen die elektrischen Ströme, die in allen Lichtausstrahlvorrichtungen
fließen,
im wesentlichen gleich sind. Daher tritt das Problem auf, dass kein
Einstellen unterschiedlicher elektrischer Strompegel für optische
Pfade zum Zwecke des Kalibrierens effektiver Winkelöffnungen
durchgeführt werden
kann. Das heißt,
dass es dem Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter manchmal ermöglicht wird,
leicht die benötigte
effektive Winkelöffnung
und die Leichtigkeit zu erhalten, mit der die Strahlengänge durch
individuelles Einstellen an den Strahlengängen von elektrischen Strömen, die
in, zu den Strahlengängen
gehörenden,
Lichtausstrahlvorrichtungen fließen, eingeregelt werden können. Hier
tritt jedoch das Problem auf, dass der konventionelle Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter elektrische
Ströme
nicht individuell an den Strahlengängen einstellen kann und die
Entwurfsfreiheit eingeschränkt
ist, weil elektrische Ströme,
die in den, zu den Strahlengängen gehörenden Lichtausstrahlvorrichtungen
fließen,
im wesentlichen gleich sind.
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Wie
oben beschrieben, findet die Mehrfachlichtemission aufgrund eines
inkorrekten Signals an die lichtausstrahlende Vorrichtung statt,
beispielsweise einem Einstellen von inkorrekten Daten, die aufgrund
von Defekten oder Rauschen der lichtausstrahlenden Schaltung (der
Steuerschaltung und der Betriebsschaltung) auftreten. Zusätzlich zum
vorstehenden Grund findet eine Mehrfachlichtemission statt, falls
metallisches Fremdmaterial in die Apparatur eingebracht ist oder
falls Ausgangsanschlüsse der
Steuerschaltung der Lichtausstrahlvorrichtung aufgrund der Lötbrücke, die
im Prozess des Montierens von Elementen auf einem Substrat erzeugt
worden ist. Falls die Steuerschaltung der Lichtausstrahlvorrichtung
einen üblichen
Logik-IC beinhaltet, ermöglicht
ein Ausgangssignal der Steuerschaltung eine schwache Spannungsamplitude,
die etwa die Hälfte
des "H"-Pegels beträgt, der
im Normalfall erzeugt wird. Auch ein elektrischer Strom, der in
einer Lichtausstrahlvorrichtung fließt, wird etwa halbiert. Daher
kann das konventionelle Verfahren, mit dem die Summe der elektrischen
Ströme,
die in den Lichtausstrahlvorrichtungen fließen, detektiert wird, die Mehrfachlichtemission
nicht einfach detektieren.
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US-A-5,640,006
offenbart eine Steuerschaltung für
einen ausfallsicheren Multizugriffslichtstrahltypsensor.
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Im
Hinblick auf das Vorstehende ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, einen Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter bereitzustellen, der einen
abnormalen Zustand im Betrieb einer lichtausstrahlenden Vorrichtung,
wie etwa Mehrfachlichtemission oder dergleichen, detektiert, die
stattfindet, wenn ein unerwünschter
Durchgang von metallischer Fremdmaterie in dem Apparat oder eine
Lötbrücke, wenn
Elemente auf einem Substrat montiert sind, um so eine inkorrekte
Detektion zu verhindern, die beispielsweise aufgrund des Erzeugens
eines Mehrfachlichtemissionszustands auftritt und es ermöglicht,
einen lichtabgeschirmten Zustand schneller zu entdecken. Der vorstehende
abnorme Zustand beim Betrieb findet aufgrund eines Defekts oder
eines Rauschens einer lichtausstrahlenden Schaltung (einer Steuerschaltung
oder einer Betriebsschaltung) der Lichtausstrahlvorrichtung oder
der Zufuhr eines inkorrekten Signals an die Lichtausstrahlvorrichtung statt,
wie etwa ein Einstellen inkorrekter Daten, das aufgrund eines Defekts
oder von Rauschen auftritt. Darüber
hinaus findet der abnorme Zustand aufgrund eines Kurzschlusses an
Ausgangsanschlüssen
der Steuerschaltung der Lichtausstrahlvorrichtung statt, der auftritt,
falls Ausgangsanschlüsse
der Steuerschaltung der Lichtausstrahlvorrichtung aufgrund des Durchgangs
von metallischer Fremdmaterie in dem Apparat oder Erzeugung einer
Lötbrücke, wenn
Elemente auf einem Substrat montiert werden, kurzgeschlossen werden.
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Um
die oben erwähnte
Aufgabe gemäß der vorliegenden
Erfindung zu lösen,
wird ein Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter
bereitgestellt, der umfasst:
eine Mehrzahl von Lichtausstrahlvorrichtungen
zum Ausstrahlen eines Lichtes durch jede der lichtausstrahlenden
Vorrichtungen;
Lichtemissionssteuermittel zum Erzeugen eines Lichtemissionstimingsignals
zum Bestimmen einer vorgegebenen Lichtemissionszeit;
Lichtausstrahlvorrichtungs-Treiberschaltungen
zum sequenziellen Treiben der Mehrzahl von Lichtausstrahlvorrichtungen
in Reaktion auf die Lichtemissionszeitsignale, die vom Lichtemissionssteuermittel geliefert
werden;
eine Mehrzahl von lichtempfangenden Vorrichtungen,
die alle das von der jeweiligen Lichtausstrahlvorrichtung ausgestrahlte
Licht empfangen; und
Lichtempfangssteuermittel zum Erzeugen
eines Lichtempfangssignals, das von der Mehrzahl der lichtempfangenden
Vorrichtungen in Synchronisation mit den Lichtemissionszeitsignalen
kommt, gekennzeichnet
dadurch, dass die Lichtemissionsvorrichtungstreiberschaltungen
eine Mehrzahl von Schaltmitteln zum Ein- und Ausschalten eines elektrischen
Stroms aufweisen, der jeder der Lichtausstrahlvorrichtungen in Reaktion
auf das Lichtemissionszeitsignal zugeführt wird;
durch Spannungsdetektionsmittel
zum Detektieren der Eingangs- oder Ausgangsspannung der Schaltmittel;
und
Abnormzustandsdetektionsmittel zum Detektieren eines abnormen
Betriebs der Mehrzahl von Lichtausstrahlvorrichtungen anhand der
Betriebsspannungen, die durch das Spannungsdetektionsmittel detektiert
werden.
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Die
vorliegende Erfindung kann eine Struktur aufweisen, bei der das
Spannungsdetektionsmittel ein Widerstandsnetzwerk zum Vereinigen
der Spannungen der Lichtausstrahlvorrichtungs-Treibersschaltungen
in eine Spannung aufweist und das Abnormzustandsdetektionsmittel
eine Vergleichsschaltung ist, die eine Ausgabe des Widerstandsnetzwerks
an einem Ende derselben empfängt
und ein Referenzpotential an einem anderen Ende derselben empfängt und
die ein Abnormsignal übermittelt.
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Das
Abnormzustandsdetektionsmittel kann zwei Vergleichsschaltungen aufweisen,
wobei ein Referenzpotential einer der Vergleichsschaltungen niedriger
ist als ein Wert eines Ausgangs des Widerstandsnetzwerks, der erzeugt
wird, wenn aufgrund einer Fehlfunktion des Lichtemissionssteuer-mittels eine
doppelte Lichtemission durchgeführt
worden ist, und höher
ist als ein Wert eines Ausgangs des Widerstandsnetzwerkes, das in
einem Normalzustand erzeugt wird, ein Referenzpotential der anderen
Vergleichsschaltung höher
ist als ein Wert eines Ausgangs des Widerstandsnetzwerks, der erzeugt
wird, wenn eine Duplexlichtemission aufgrund eines Kurzschlusses
zwischen Ausgangsanschlüssen
der Lichtemissionssteuermittel durchgeführt worden ist, und niedriger
als ein Wert eines Ausgangs des Widerstandsnetzwerks, der in einem
Normalzustand erzeugt wird.
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Als
Ergebnis kann ein abnormer Zustand beim Betrieb, der aufgrund eines
Defekts oder Rauschens eines Lichtemissionssteuermittels oder Zufuhr
eines inkorrekten Signals an die Lichtausstrahlvorrichtung stattfindet,
wie etwa Einstellen inkorrekter Daten, welches aufgrund eines Defekts
oder von Rauschen auftritt, Kurzschluss von Ausgangsanschlüssen der
Steuerschaltung der lichtausstrahlenden Vorrichtung, der auftritt,
falls Ausgangsanschlüsse
der Steuerschaltung der Lichtausstrahlvorrichtung aufgrund des Durchgangs
von metallischem Fremdmaterial in dem Apparat oder Erzeugung einer
Lötbrücke, wenn
Elemente auf einem Substrat montiert sind, kurzgeschlossen werden,
ohne Ausnahme detektiert werden. Somit kann eine inkorrekte Detektion,
die aufgrund der Erzeugung eines Mehrfachemissionszustands stattfindet,
verhindert werden. Darüber
hinaus kann die Detektion eines lichtabgeschirmten Zustands zuverlässig detektiert
werden.
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Falls
Spannungen, die in Fällen
entdeckt werden, die zu Ursachen von Abnormalitäten des Betriebs korrespondieren,
zuvor wahrgenommen werden, kann eine Ursache eines abnormalen Zustands des
Betriebs anhand eines Spannungspegels detektiert werden, der durch
das Spannungsdetektionsmittel detektiert wird. Da das Spannungsdetektionsmittel durch
ein sternförmiges
Widerstandsnetzwerk oder dergleichen realisiert wird, um das Mehrfachlichtemissionsdetektionsmittel
zu veranlassen, einen abnormen Betrieb anhand eines detektierten
Spannungspegels zu detektieren, kann die Größe der Schaltung verringert
werden. Da ein Verfahren, das Betriebsspannungen überwacht,
die den Lichtausstrahlvorrichtungen zugeführt werden, verwendet wird,
wird keinerlei Einfluss von den Werten elektrischer Ströme, die
in den Lichtausstrahlvorrichtungen fließen, auf den Betrieb zum Einstellen
eines optimalen elektrischen Stromwerts für jeden Strahlengang ausgeübt. Somit
kann die Konstruktionsfreiheit verbessert werden.
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1 ist
eine schematische Ansicht, die einen Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Gesamtperspektivansicht, welche den Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter
gemäß der Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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3 ist
ein detailliertes Schaltdiagramm, welches einen maßgeblichen
Teil einer lichtausstrahlenden Einheit des Mehrfachstrahlengang-Lichtschalters (mit
acht Strahlengängen)
gemäß der Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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4 ist
ein Timingdiagramm, welches einen essentiellen Teil des Mehrfachstrahlengang-Lichtschalters gemäß der Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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5 ist
ein Diagramm, welches eine partielle Struktur und einen Betrieb
der lichtausstrahlenden Einheit zeigt, der in einem Normalzustand
ausgeführt
wird;
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6 ist
ein Timingdiagramm eines essentiellen Teils der lichtausstrahlenden
Einheit in einem Normalbetriebszustand;
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7 ist
ein Diagramm, welches eine partielle Struktur der lichtausstrahlenden
Einheit im Falle eines abnormalen Betriebs zeigt (im Falle des Auftretens
von Mehrfachlichtemission);
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8 ist
ein Timingdiagramm eines essentiellen Teils der lichtausstrahlenden
Einheit im Falle eines abnormalen Betriebs (im Falle des Auftretens von
Mehrfachlichtemission);
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9 ist
ein Diagramm, welches eine partielle Struktur der lichtausstrahlenden
Einheit im Falle eines abnormalen Betriebs zeigt (in einem Fall
des Auftretens eines Kurzschlusses);
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10 ist
ein Timingdiagramm eines essentiellen Teils der lichtausstrahlenden
Einheit im Falle eines abnormalen Betriebs (im Falle des Auftretens eines
Kurzschlusses);
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11 ist
ein detailliertes Schaltungsdiagramm, welches einen essentiellen
Teil der lichtausstrahlenden Einheit eines Mehrfachstrahlengang-Lichtschalters
gemäß einer
Modifikation zeigt;
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12 ist
eine Gesamtstrukturansicht, welche einen konventionellen Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter zeigt;
und
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13 ist
ein Schaltungsdiagramm, welches eine lichtausstrahlende Einheit
des konventionellen Mehrfachstrahlengang-Lichtschalters zeigt.
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Ausführungen
eines Mehrfachstrahlengang-Lichtschalters gemäß der vorliegenden Erfindung
werden nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine schematische Ansicht, welche einen Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine
Gesamtperspektivsicht, welche den Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter
gemäß dieser
Ausführungsform
zeigt. 3 ist ein detailliertes Schaltungsdiagramm eines
essentiellen Teils einer lichtausstrahlenden Einheit 2 des
Mehrfachstrahlengang-Lichtschalters
(mit acht Strahlengängen)
gemäß dieser
Ausführungsform.
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Unter
Bezugnahme auf die 1 und 2 beinhaltet
der Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung eine lichtausstrahlende Einheit 2 und eine lichtempfangende
Einheit 3. Die Lichtausstrahlvorrichtungen 21 der
lichtausstrahlenden Einheit 2 und die lichtempfangenden Vorrichtungen 31 der
lichtempfangenden Einheit 3 sind einander gegenüber angeordnet.
Somit werden Strahlengänge
(Lichtstrahlen) 5, die von den Lichtausstrahlvorrichtungen 21 abgestrahlt
werden, verwendet, um einen Detektionsbereich zu bilden.
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Unter
Bezugnahme auf 1 beinhaltet die lichtausstrahlende
Einheit 2 eine Mehrzahl von Lichtausstrahlvorrichtungen 21 (211 bis 21N),
Lichtausstrahlvorrichtungs-Treiberschaltungen 221 bis 22N, eine
Lichtausstrahlungsvorrichtungs-Umschaltschaltung 23, eine
Lichtausstrahlungseinheit-Steuerschaltung 24, eine Spannungsdetektionsschaltung 25 und eine
Mehrfachlichtemissionsdetektionsschaltung 26. Die Lichtempfangseinheit 3 beinhaltet
eine Mehrzahl von lichtempfangenden Vorrichtungen 31 (311 bis 31N),
Empfangssignalverstärkungsschaltungen 321 bis 32N,
eine Lichtempfangsvorrichtungs-Umschaltschaltung 33, eine
Lichtempfangsschaltungs-Steuerschaltung 34, eine Ausgabeschaltung 35,
eine Lichtempfangssignalverarbeitungsschaltung 36 und eine Anzeigeneinheit 6.
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In
der Lichtausstrahleinheit 2 werden die mehreren Lichtausstrahlvorrichtungen 21 (211 bis 21N)
durch lichtausstrahlende Dioden usw. realisiert, so dass N lichtausstrahlende
Dioden unter einem vorgegebenen Abstand auf einer zur Lichtempfangseinheit 3 weisenden
Oberfläche
angeordnet sind. Die N Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 21N werden durch
Lichtausstrahlvorrichtungs-Treiberschaltungen 221 bis 22N angetrieben
und gesteuert. Beispielsweise, wie in 3 gezeigt,
bestehen die N Lichtausstrahlvorrichtungs-Treiberschaltungen 221 bis 22N, wie
beispielsweise in 3 gezeigt, aus NPN-Transistoren
Q1 bis Q8 und Widerständen
R11 bis R18, die zwischen Enden der Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 21N in
Reihe geschaltet sind, wobei die anderen Enden mit dem Stromversorgungspotential
Vcc und dem Erdungspotential GND verbunden sind, um so durch einen
Schaltsteuerbetrieb der NPN-Transistoren Q1 bis Q8 betrieben und
gesteuert zu werden.
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Die
Lichtausstrahlvorrichtungs-Umschaltschaltung 23 und die
Lichtausstrahleinheit-Steuerschaltung 24 entsprechen einem
Lichtemissionssteuermittel. Die Lichtausstrahleinheit-Steuerschaltung 24 überträgt an die
Lichtausstrahlvorrichtungs-Umschaltschaltung 23 einen Takt
zum Bestimmen einer vorgegebenen Lichtemissionszeit. Die Lichtausstrahlvorrichtungs-Umschaltschaltung 23 verwendet ein
Zeitteilerverfahren, um die N Lichtausstrahlvorrichtungs-Treiberschaltungen 221 bis 22N abzutasten. Ähnlich wie
beim konventionellen Beispiel besteht die Lichtausstrahlvorrichtungs-Umschaltschaltung 23 aus
Schieberegistern, die miteinander in Reihe verbunden sind, um so
die Zustände
von Ausgängen
der Schieberegister zu Zeiten sequenziell zu verschieben, die durch
die von der Lichtausstrahleinheits-Steuerschaltung 24 zugeführten Takte
repräsentiert
werden. Somit werden die Lichtausstrahlvorrichtungs-Treiberschaltungen 221 bis 22N in
Zeitdivisionsweise so abgetastet, dass sie nacheinander die Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 21N einschalten.
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Die
Spannungsdetektionsschaltung 25 entspricht einem Spannungsdetektionsmittel,
welches Betriebsspannungen detektiert, die den N Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 21N zugeführt werden. Im
Beispiel der Struktur der in 3 gezeigten
Schaltung werden die Emitterpotentiale der NPN Transistoren Q1 bis
Q8 durch ein sternförmiges
Widerstandsnetzwerk detektiert, das durch Kombinieren der Widerstände R20
bis R28 und der Dioden D1 bis D8 gebildet wird. Die Mehrfach-Lichtemissionsdetektionsschaltung 26 entspricht
einem Abnormzustandsdetektionsmittel, welches einen abnormen Zustand beim
Betrieb der N Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 21N anhand
der durch die Spannungsdetektionsschaltung 25 detektierten
Betriebsspannungen detektiert. In den Beispielen der in
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3 gezeigten
Struktur besteht die Mehrfach-Lichtemissionsdetektionsschaltung 26 aus
zwei Komparatoren CMP1 und CMP2 und Widerständen Ra, Rb und Rc zum Erzeugen
von Referenzpotentialen Vab bis Vbc. Falls das Potential Vn einer
Verbindung des Widerstandsnetzwerks einen Bereich von einem Referenzpotential
Vab bis Vbc erfüllt,
wird festgestellt, dass der Zustand in einem Normalzustand ist.
Falls der vorstehende Bereich nicht erfüllt ist, wird festgestellt,
dass der Zustand in einem abnormen Zustand ist.
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Bei
der Lichtempfangseinheit 3 wird die Mehrzahl von Lichtempfangseinrichtungen 31 (311 bis 31N)
durch Fototransistoren usw. realisiert und so angeordnet, dass N
der Mehrzahl der Lichtempfangsvorrichtungen 31 (311 bis 31N)
im selben Abstand wie derjenige der N Lichtausstrahlvorrichtungs-Treiberschaltungen 221 bis 22N der
lichtausstrahlenden Einheit 2 angeordnet sind. Die Lichtempfangsvorrichtungen 311 bis 31N werden
jeweils durch Empfangssignal-Verstärkungsschaltungen 321 bis 32N verstärkt.
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Die
Lichtempfangsvorrichtungs-Umschaltschaltung 33 und die
Lichtempfangsschaltungssteuerschaltung 34 entsprechen den
Lichtempfangssteuermitteln. Die Lichtempfangsschaltungs-Steuerschaltung 34 überträgt an die
Lichtempfangsvorrichtungs-Umschaltschaltung 33 einen Takt
synchron zum Lichtemissionstiming. Die Lichtempfangsvorrichtungs-Umschaltschaltschaltung 33 verwendet das
Zeitteilerverfahren, um die N Empfangssignalverstärkungsschaltungen 321 bis 32N abzutasten. Das
heißt,
dass die N Lichtempfangsvorrichtungen 311 bis 31N so
selektiv betrieben werden, dass sie nur zur Lichtemissionszeit der
entsprechenden N Lichtausstrahlvorrichtung 211 bis 21N betrieben
werden. Somit wird eine Hemmung der Reaktion auf Licht, das von
einer Lichtausstrahlvorrichtung ausgestrahlt wird, die Licht zu
einer anderen Zeit als der an der Lichtausstrahlvorrichtung eingestellten
Zeit ausstrahlt, durchgeführt.
Somit besteht die Lichtempfangsvorrichtungs-Umschaltschaltung 33 aus
Schieberegistern oder dergleichen, die in Reihe geschaltet sind, ähnlich wie
im konventionellen Beispiel. Zu der durch den von der Lichtempfangsschaltungs-Steuerschaltung 34 zugeführten Takt
repräsentierten
Zeit werden die Empfangssignalverstärkungsschaltungen 321 bis 32N in
Zeitteilerweise abgetastet. somit werden von den Empfangssignalverstärkungsschaltungen 321 bis 32N übertragene
Lichtempfangssignale an die Lichtempfangssignal-Verarbeitungsschaltung 36 übermittelt.
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Die
Anzeigeeinheit 6 zeigt einen Zustand des Mehrfachstrahlengang-Lichtschalters 1 an.
Falls die Anzeigeneinheit 6 eine Anzeigeneinheit beinhaltet, die
zum Darstellen von roten und grünen
Anzeigen in der Lage ist, strahlt die Anzeigeneinheit 6 grünes Licht
in einem Zustand aus, bei dem alle Strahlengänge miteinander koinzidieren.
In anderen Fällen strahlt
die Anzeigeneinheit 6 rotes Licht aus. Falls eine einzelne
Anzeigenlampe verwendet wird, wird die Lampe angeschaltet, wenn
alle Strahlengänge miteinander
koinzidieren. In anderen Fällen
wird die Lampe abgeschaltet. Falls abnormer Betrieb detektiert wird,
strahlt die Anzeigeneinheit Blitzlicht aus. Obwohl die Anzeigeneinheit 6 bei
dieser Ausführungsform
für die
Lichtempfangseinheit 3 vorgesehen ist, kann die Anzeigeneinheit 6 für die Lichtausstrahleinheit 2 jeder
der Lichtausstrahleinheiten 2 und Lichtausstrahleinheiten 3 vorgesehen
sein.
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Die
Lichtempfangssignal-Verarbeitungsschaltung 36 besteht beispielsweise
aus einer Verstärkerschaltung
zum Verstärken
des Lichtempfangssignals, einer binär kodierenden Schaltung, welche
das verstärkte
Lichtempfangssignal Vergleichen mit einem vorgegebenen Schwellenwert unterwirft,
um so das Lichtempfangssignal in ein Binärsignal umzuwandeln, welches
anzeigt, ob der Zustand ein Lichtempfangssignal oder ein Lichtabschirmstatus
ist oder nicht und eine Wellendetektionsschaltung zum Bestimmen
eines Zustands von Lichteinfall in Reaktion auf das Binärsignal.
Eine Ausgabe der Lichtempfangssignal-Verarbeitungsschaltung 36 wird
der Lichtempfangsschaltungs-Steuerschaltung 34 zugeführt. Die
Lichtempfangsschaltungs-Steuerschaltung 34 stellt
fest, dass kein Objekt in dem Detektionsbereich in einem Lichtempfangszustand durchgegangen
ist, in dem alle Strahlengänge
miteinander koinzidieren. Falls ein oder mehrere optische Pfade
im Lichtabschirmzustand sind und damit der Lichtabschirm-Lichtabschirmzustand
realisiert ist, stellt die Lichtempfangsschaltungs-Steuerschaltung 34 den
Durchgang eines Objekts im Detektionsbereich fest. Ein Ergebnis
der Feststellung ist durch die Ausgangsschaltung 35 eine
Pressmaschine oder dergleichen, die mit dem Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter 1 versehen
ist. Somit wird eine Steuerung durchgeführt, um beispielsweise den
Betrieb zu unterbrechen.
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Der
Betrieb des Mehrfachstrahlengang-Lichtschalters mit der oben erwähnten Struktur und
gemäß dieser
Ausführungsform
wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die
grundlegende Struktur wird nunmehr unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Der Betrieb der Spannungsdetektionsschaltung 35 und der
Mehrfach-Lichtemissionsdetektionsschaltung
26 zum Verhindern inkorrekter Detektion in einem abnormen Zustand
wird nunmehr unter Bezugnahme auf die 5 bis 10 beschrieben,
wobei der Betrieb zum Verhindern einer inkorrekten Detektion ein
Charakteristikum dieser Ausführungsform
ist. 4 ist ein Timingdiagramm eines essentiellen Teils
des Mehrfachstrahlengang-Lichtschalters 1. 5 ist
ein Diagramm, welches die partielle Struktur der lichtausstrahlenden
Einheit 2 und den Betrieb, der im Normalzustand ausgeführt wird,
zeigt. 6 ist ein Timingdiagramm, welches einen essentiellen
Teil des Betriebs der lichtausstrahlenden Einheit 2 zeigt,
der im Normalzustand ausgeführt
wird. 7 ist ein Diagramm, welches die partielle Struktur
und den Betrieb der lichtausstrahlenden Einheit 2 zeigt,
der in einem abnormen Zustand durchgeführt wird (in einem Zustand
des Auftretens von mehreren Lichtemissionen). 8 ist
ein Timingdiagramm des Betriebs der lichtausstrahlenden Einheit 2 in
einem abnormen Zustand (in einem Zustand, bei dem Mehrfach-Lichtemission
auftritt). 9 ist ein Diagramm, welches den
Betrieb eines essentiellen Teils der Struktur der lichtausstrahlenden
Einheit 2 zeigt, der in einem Zustand des Auftretens eines
abnormen Zustands (Erzeugung eines Kurzschlusses) durchgeführt wird. 10 ist
ein Timingdiagramm eines essentiellen Teils des Betriebs der lichtausstrahlenden
Einheit 2, der in einem Zustand eines abnormen Zustands
(Erzeugung eines Kurzschlusses) durchgeführt wird.
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Die
grundlegende Struktur des Mehrfachstrahlengang-Lichtschalters 1 gemäß dieser
Ausführungsform
wird nunmehr beschrieben. Die Lichtausstrahlvorrichtungs-Treiberschaltungen 221 bis 22N veranlassen
die Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 21N der
lichtausstrahlenden Einheit 2 dazu, zyklisch Abtastlicht
in vorgegebenen Intervallen auszustrahlen. Synchron zur Lichtemissionszeit
empfangen auch die Empfangssignalverstärkungsschaltungen 321 bis 32N der
lichtempfangenden Einheit 3 zyklisch Abtastlicht, um festzustellen,
ob jeder der Strahlengänge
Licht empfängt
oder nicht.
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Das
heißt,
Licht wird von der lichtausstrahlenden Einheit 2 zu einem
Timing ausgestrahlt, wie es in den Wellenformen von Signalen gezeigt
wird, die durch einen ersten lichtausstrahlenden Strahlengang bis
zu einem N-ten lichtausstrahlenden Strahlengang ausgestrahlt werden,
wie in 4 gezeigt. Die Lichtausstrahleinheit-Steuerschaltung 24 steuert das
Timing, so dass die Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 21N durch
die Lichtausstrahlvorrichtungs-Umschaltschaltung 23 und
Lichtausstrahlvorrichtungs-Treiberschaltungen 221 bis 22N nacheinander
Abtastlicht ausstrahlen.
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Bei
der Lichtempfangseinheit 3 wird das Lichtempfangstiming
für einen
ersten lichtempfangenden Strahlengang bis zu einem N-ten lichtempfangenden
Strahlengang wie in 4 gezeigt realisiert. Um das
vorstehende Timing zu realisieren, steuert die Lichtempfangsschaltungs-Steuerschaltung 34 das
Timing, um die Empfangssignalverstärkungsschaltung 311 bis 31N der
Lichtempfangsvorrichtungen 311 bis 31N dazu zu
veranlassen, betrieben zu werden. Somit wird Abtastlichtempfang durchgeführt. Die
Synchronisation zwischen den Lichtausstrahltimings, die durch die
Lichtausstrahleinheiten-Steuerschaltung 24 realisiert wird,
und das Lichtempfangstiming, das durch die Lichtempfangsschaltungs-Steuerschaltung 34 realisiert
wird, wird durch Übertragen
eines Synchronisationswahrnehmungspulsmusters von der Lichtempfangseinheit 3 zur
lichtausstrahlenden Einheit 2 über die Signalleitung 8 aufgebaut.
Als eine Alternative zum das vorstehende elektrische Signal verwendenden
Verfahren kann als machbar angesehen werden, ein Verfahren zu verwenden,
mit dem ein optisches Burstsignal übertragen wird. Falls der Zustand
in vorstehendem Fall durch die Anzeigeneinheit der Lichtempfangseinheit 3 angezeigt
wird, wird die Signalleitung 8 zwischen der Lichtausstrahleinheit 2 und
der Lichtempfangseinheit 3 nicht benötigt.
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Das
Lichtempfangssignal, welches von der Lichtempfangseinheit 3 übertragen
wird, wird wie in 4 gezeigt ausgeführt. Das
heißt,
dass die Lichtempfangssignale vom ersten Strahlengang bis zur N-ten
Lichtempfangsvorrichtung (Ausgaben der Empfangssignal-Verstärkungsschaltungen 321 bis 32N)
durch die Verstärkungsschaltung
der Lichtempfangssignal-Verarbeitungsschaltung 36 verstärkt werden.
Die Binärkodierungsschaltung
vergleicht die verstärkten
Lichtempfangssignale (analoge Ausgaben) mit einem vorgegebenen Schwellenwert,
um so die Signale in Binärsignale
umzuwandeln, die anzeigen, ob jeder Zustand ein Lichtempfangszustand oder
ein Lichtabdeckungszustand ist (man beachte (a) und (b) von 4).
Das heißt,
dass, falls der Pegel des verstärkten
Lichtempfangssignals höher
ist als der Schwellenwert, ein Lichtempfangszustand festgestellt
und ein Puls übertragen
wird (Wert 1). Falls der Pegel nicht höher ist als der Schwellenwert, wird
ein Lichtabschirmzustand festgestellt und die Übertragung des Pulses wird
unterdrückt
(Wert 0). In Reaktion auf ein von der Wellendetektionsschaltung detektiertes
Signal stellt die Lichtempfangsschaltungs-Steuerschaltung 34 keinen
Durchgang eines Objekts im Detektionsbereich fest, falls alle Strahlengänge sich
im Lichtempfangszustand befinden. Falls einer der Strahlengänge in den
Lichtabschirmzustand gebracht wird, wird eine Feststellung eines Durchgangs
eines Objekts im Detektionsbereich festgestellt.
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Der
Betrieb eines essentiellen Teils der Lichtausstrahleinheit 2,
der durchgeführt
wird, um eine inkorrekte Feststellung zu verhindern, die auftritt,
wenn der Betrieb des Mehrfachstrahlengang-Lichtschalters 1 gemäß dieser
Ausführungsform
abweicht, wird nunmehr beschrieben.
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In
der nachfolgenden Beschreibung wird angenommen, dass acht optische
Pfade von einem ersten Strahlengang bis zu einem achten Strahlengang vorgesehen
sind und Referenzpotentiale Vab bis Vbc, die durch die Widerstände Ra,
Rb und Rc erzeugt werden, 2,2 V und 1,5 V betragen. Falls das Potential
Vn an der Verbindung des Widerstandsnetzwerks einen Bereich vom
Referenzpotential Vab = 2,2 V bis zu Vbc = 1,5 V erfüllt, wird
ein Normalzustand festgestellt. Falls der vorstehende Bereich nicht
erfüllt
wird, wird ein abnormer Zustand festgestellt.
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Der
Betrieb eines essentiellen Teils der Lichtausstrahleinheit 2 (der
Spannungsdetektionsschaltung 25 und der Mehrfach-Lichtemissionsdetektionsschaltung 26),
der in einem Normalbetriebszustand durchgeführt wird, bei dem keine Mehrfach-Lichtemission
und kein Kurzschluss stattfinden, wird nunmehr unter Bezugnahme
auf die 5 und 6 beschrieben. 5 zeigt
die Lichtausstrahlvorrichtung 211 bis 213 vom
ersten Strahlengang zum dritten Strahlengang, die Lichtemissionsvorrichtungs-Treiberschaltung 221 bis 223 und
einen Teil der verbundenen Spannungsdetektionsschaltung 25 (ein
Widerstandsnetzwerk). Die Wellenformen von Spannungen sind diejenigen
am Lichtemissionstimung des zweiten Strahlengangs (entsprechend
dem in 6 gezeigten Timing T1).
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In
der Lichtausstrahleinheit 2 werden die Spannungswellenformen
der Betriebspannung VC1 bis VC8, welche Ausgaben der Lichtausstrahlvorrichtungs-Umschaltschaltung 23 sind,
sequenziell und zyklisch entwickelt, um die Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 21N dazu
zu veranlassen, Abtastlicht auszustrahlen, wie in (a) bis (b) von 6 gezeigt. Beim
Lichtemissionstimung T1 des zweiten Strahlengangs, sind die Betriebsspannungen
VC1 bis VC3 (siehe 5), die von der Lichtaustrahlvorrichtungs-Umschaltschaltung 23 angelegt
werden, derart, dass nur die Betriebspannung VC2 5 V ist und die anderen
Betriebsspannungen 0 V sind. Daher wird nur ein Transistor Q2 der
Lichtausstrahlvorrichtungs-Betriebsschaltung 222 eingeschaltet,
so dass ein vorgegebener elektrischer Strom in der Lichtausstrahlvorrichtung 212 fließt. Somit
strahlt nur die Lichtausstrahlvorrichtung 212 Licht aus.
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Zu
diesem Zeitpunkt berägt
das Potential an der Verbindung zwischen der Lichtausstrahlvorrichtungs-Treiberschaltung 222 und
der Spannungsdetektionsschaltung 25 (dem Widerstandsnetzwerk), d.h.
das Emitterpotential des NPN-Transistors
Q2 etwa 4,4 V. Das Potential Vn an der Verbindung des Widerstandsnetzwerks
wird auf etwa 1,9 V (siehe (i) von 6) durch
Durchsenken der von den Widerständen
R20 bis R28 durchgeführten
Spannungsteilung (siehe (i) in 6) gebracht.
Das Potential Vn = 1,9 V an der Verbindung des Widerstandsnetzwerks ist
nicht niedriger als das Referenzpotential Vbc = 1,5 V am Komparator
CMP 1, der Komparator CMP 1 erzeugt eine Ausgabe
von 0 V (Wert 0) (siehe (j) in 6). Da das
Referenzpotential Vab am Komparator CMP 2 2,2 V oder niedriger
ist, erzeugt der Komparator CMP 2 eine Ausgabe von 5 V
(Wert 1) (siehe (k) in 6). Das heißt, dass das Potential Vn an
der Verbindung des Widerstandsnetzwerkes den Bereich vom Referenzpotential
Vab = 2,2 V bis Vbc = 1,5 V erfüllt.
Daher wird ein Normalbetrieb festgestellt.
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Der
Betrieb eines essentiellen Teils der lichtausstrahlenden Einheit 2 (der
Spannungsdetektionsschaltung 25 und der Mehrfach-Lichtemissionsdetektionsschaltung 26)
der lichtausstrahlenden Einheit 2, der in einem abnormen
Zustand durchgeführt
wird, bei dem eine Mehrfach-Lichtemission
durch Durchsenken eines Defekts einer Steuerschaltung, wie der Lichtausstrahlvorrichtungs-Umschaltschaltung 23, auftritt,
wird nunmehr mit Bezugnahme auf die 7 und 8 beschrieben. Ähnlich wie 5 zeigt 7 die
Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 213 vom ersten
Strahlengang zum dritten Strahlengang, die Lichtaustrahlvorrichtungs-Treiberschaltungen 221 bis 223 und
einen Teil der verbundenen Spannungsdetektionsschaltung 25 (das
Widerstandsnetzwerks). Die Wellenform von Spannungen sind solche zum
Lichtemissionstiming des zweiten Strahlengangs (entsprechend dem
in 8 gezeigten Timung T1).
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Bei
der lichtausstrahlenden Einheit 2, wie in (a) bis (h) von 8 gezeigt,
werden die Spannungswellenformen der Betriebsspannungen VC1 bis
VC8, welche Ausgaben der Lichtaustrahlvorrichtungs-Umschaltschaltung 23 sind,
sequenziell und zyklisch entwickelt, um die Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 21N dazu
zu veranlassen, Abtastlicht auszustrahlen. Falls Mehrfach-Lichtemissionen am
zweiten Strahlengang und am dritten Strahlengang bei Lichtemissionstiming
T1 des zweiten Strahlengang auftreten, sind die Betriebsspannungen
VC1 bis VC3 (siehe 7), die von der Lichtausstrahlvorrichtungs-Umschaltschaltung 23 angelegt
werden, derart, dass jede der Betriebsspannungen VC2 und VC3 5 V
beträgt
und jede der anderen Betriebsspannungen 0 V beträgt. Daher werden die Transistoren
Q2 und Q3 der Lichtausstrahlvorrichtungs-Treiberschaltungen 222 und 223 eingeschaltet,
so dass die Lichtausstrahlvorrichtungen 212 und 213 Licht
ausstrahlen.
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Zu
diesem Zeitpunkt beträgt
das Emitterpotential jedes der NPN-Transistoren Q2 und Q3 etwa 4,4
V und das Potential Vn der Verbindung des Widerstandsnetzwerks wird
auf etwa 2,5 V gebracht, aufgrund der durch die Widerstände R20
bis R28 durchgeführten
Spannungsteilung (siehe (i) von 8). Da das
Potential Vn an der Verbindung des Widerstandsnetzwerks 2,5V beträgt und das
Referenzpotential Vbc = 1,5 V oder höher am Komparator CMP 1,
wird die Ausgabe des Komparators CMP 1 auf 0 V gebracht
(Wert 0) (siehe (j) von 8).
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Da
das Referenzpotential Vab 2,2 V oder mehr am Komparator CMP 2 ist,
wird die Ausgabe des Komparators CMP 2 ebenfalls auf 0
V gebracht (Wert 0) (siehe (k) von 8). Das
heißt,
dass, wenn das Potential Vn an der Verbindung des Widerstandsnetzwerkes
nicht den Bereich vom Referenzpotential Vab = 2,2 V bis zu Vbc =
1,5 V erfüllt,
ein abnormer Zustand festgestellt wird.
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Der
Betrieb eines essentiellen Teils (die Spannungsdetektionsschaltung 25 und
die Mehrfach-Lichtausstrahldetektionsschaltung 26),
der in einem abnormen Zustand durchgeführt wird, durch welchen ein
Kurzschluss stattfindet, wird nunmehr unter Bezugnahme auf 9 und 10 beschrieben. Ähnlich wie
in 5 zeigt 9 die Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 213 vom
ersten Strahlengang zum dritten Strahlengang, die Lichtausstrahlvorrichtungs-Treiberschaltung 221 bis 223 und
einen Teil der verbundenen Spannungsdetektionsschaltung 25 (das
Widerstandsnetzwerk). In der Zeichnung gezeigte Spannungswellenformen
zeigen solche zum Lichtemissionstiming (entsprechend dem in 8 gezeigten
Timing T1) des zweiten Strahlengangs an.
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In
der lichtausstrahlenden Einheit werden Spannungswellenformen von
Betriebsspannungen VC1 bis VC8, die Ausgaben der Lichtausstrahlvorrichtungs-Umschaltschaltung 23 sind,
sequenziell und zyklisch entwickelt, um die Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 21N dazu
zu veranlassen, Abtastlicht auszustrahlen, wie in (a) bis (h) von 10 gezeigt. Falls
die Signalleitung zwischen den Betriebsspannungen VC2 und VC3, die
Ausgaben der Lichtausstrahlvorrichtungs-Umschaltschaltung 23 sind,
kurzgeschlossen wird, sind die Betriebsspannungen VC1 bis VC3 (9),
die von der Lichtausstrahlvorrichtungs-Umschaltvorrichtung 23 angelegt
werden, so, dass jede der Betriebsspannungen VC2 und VC3 2,5 V beträgt und die
andere Betriebsspannung 0 V in dem Fall beträgt, bei dem die Ausgangsimpedanzen von
VC2 und VC3 gleich sind. Der Grund dafür liegt darin, dass VC2 5,0
V ist und VC3 3,0 V ist, wenn kein Kurzschluss stattfindet. Daher
werden die Transistoren Q2 und Q3 der Lichtausstrahlvorrichtungs- Treiberschaltungen 222 und 223 eingeschaltet.
Damit strahlen die Lichtausstrahlvorrichtungen 212 und 213 Licht
aus.
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Zu
diesem Zeitpunkt beträgt
das Emitterpotential der NPN-Transistoren
Q2 und Q3 etwa 1,9 V, und das Potential Vn an der Verbindung des
Widerstandsnetzwerks beträgt
etwa 0,86 V aufgrund von durch die Widerstände R20 bis R28 durchgeführter Spannungsteilung
(siehe (i) in 10). Da das Potential Vn = 0,86
V an der Verbindung des Widerstandsnetzwerks und das Referenzpotential
Vbc am Komparator CMP 1 1,5 V niedriger ist, erzeugt der Komparator
CMP 1 eine Ausgabe von 5 V (Wert 1) (siehe (j) in 10).
Da das Referenzpotential Vab = 2,2 V oder niedriger am Komparator
CMP 2 ist, wird auch die Ausgabe des Komparators CMP 2 auf
5 V eingestellt (Wert 1) (siehe (k) in 1). Das
heißt, dass
das Potential Vn am Verbindungspunkt des Widerstandsnetzwerks den
Bereich vom Referenzpotential Vab = 2,2 V bis Vbc = 1,5 V nicht
erfüllt.
Daher wird ein abnormer Zustand festgestellt.
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Bei
dieser Ausführungsform
sind die Ausgänge
der Komparatoren CMP 1 und CMP 2 0 V (Wert 0),
wenn Mehrfach-Lichtemission
stattfindet. Wenn andererseits ein Kurzschluss zwischen den Ausgangsanschlüssen der
Lichtausstrahlvorrichtungs-Umschaltschaltung 23 stattfindet,
wird jeder der Ausgänge
der Komparatoren CMP 1 und CMP 2 auf 5 V gebracht
(Wert 1). Daher kann die Art der abnormen Zustände (ob Mehrfach-Lichtemission
stattfindet oder ein Kurzschluss stattfindet) durch Kombinieren
der Ausgangswerte der Komparatoren CMP 1 und CMP 2 detektiert
werden.
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Elektrische
Ströme,
die in den Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 218 fließen, entsprechend
den vorstehenden Strahlengängen
, werden durch die Werte der Widerstände R11 bis R18 eingestellt.
Wenn individuelle elektrische Stromwerte auf die Strahlengänge gesetzt
werden, müssen
die Widerstandswerte der Widerstände
R11 bis R18 verändert
werden. Selbst im oben erwähnten
Fall ist der Unterschied der Spannung zwischen den Emitteranschlüssen der
NPN-Transistoren
bei den Strahlengängen
hinreichend klein, weil der Ausgangswiderstand jeder Emitterfolgerschaltung
zur Verwendung in den Lichtausstrahlvorrichtungs-Treiberschaltungen 221 bis 228 einen
hinreichend niedrigen Wert hat. Daher tritt kein Problem auf, wenn
die Schaltung betrieben wird.
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Wie
oben beschrieben, weist der Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter gemäß dieser Ausführungsform
eine solche Struktur auf, dass die Spannungsdetektionsschaltung 25 Betriebsspannungen detektiert,
die den N Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 21N zugeführt werden.
Die Mehrfach-Lichtemissionsdetektionsschaltung 26 detektiert
einen abnormen Zustand jeder der N Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 21N anhand
der Betriebsspannungen, die durch die Spannungsdetektionsschaltung 25 detektiert
werden. Daher kann jeglicher abnorme Zustand der Lichtausstrahlvorrichtung
detektiert werden, wie etwa Mehrfach-Lichtemission, die erzeugt
wird, wenn ein inkorrektes Signal den Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 21N zugeführt wird,
beispielsweise durch Einstellen inkorrekter Daten, was vorkommt,
wenn die Steuerschaltung (die Lichtausstrahleinheits-Steuerschaltung 24,
die Lichtausstrahlvorrichtungs-Umschaltschaltung 23 oder
dgl.) der Lichtausstrahlvorrichtungen kaputt ist oder Rauschen erzeugt
wird oder wenn die Signalleitungen der Steuerung der Lichtausstrahlvorrichtungen
aufgrund von Durchgang von metallischem Fremdmaterial oder einer Lötbrücke beim
Montieren von Elementen auf einem Substrat kurzgeschlossen wird.
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Bei
dieser Ausführungsformen
werden die Ausgangswerte der Komparatoren CMP 1 und CMP 2 der
Mehrfach-Lichtemissionsdetektionsschaltung 26 so
kombiniert, dass die Art der abnormen Zustände (ob Mehrfach-Lichtemission
oder ein Kurzschluss aufgetreten ist) detektiert werden können. Da
das Widerstandsnetzwerk der Spannungsdetektionsschaltung 25 nur
eine Mehrfach-Lichtemissionsdetektionsschaltung 26 erfordert,
um einen abnormen Zustand in irgendeinem der Strahlengänge zu detektieren, kann
die Größe der Schaltung
verringert werden. Da ein die Wellenformen der Betriebsspannungen
der Lichtausstrahlvorrichtung-Treiberschaltungen 221 bis 22N überwachendes
Verfahren verwendet wird, wird jeglicher Einfluss eines elektrischen
Stroms, der in jeder der Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 21N fließt, nicht
auf die Einstellung eines optimalen elektrischen Stromwerts für jeden
der Strahlengänge ausgeübt. Damit
kann auch die Konstruktionsfreiheit verbessert werden.
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Als
Modifikation des Mehrfachstrahlengang-Lichtschalters 1 gemäß der oben
erwähnten Ausführungsform
wird nunmehr ein anderes Beispiel der Schaltungsstruktur der Spannungsdetektionsschaltung 25 beschrieben. 11 ist
ein detailliertes Schaltungsdiagramm eines essentiellen Teils der lichtausstrahlenden
Einheit 2 des Mehrfachstrahlengang-Lichtschalters gemäß dieser
Modifikation (bei der acht optische Pfade vorgesehen sind). Die
vorstehende Zeichnung ersetzt 3, welche
die oben erwähnte
Ausführungsform
zeigt.
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Das
heißt,
unter Bezugnahme auf 11, dass die Spannungsdetektionsschaltung 25 Betriebsspannungen
detektiert, die den Lichtausstrahlvorrichtungen 211 bis 218 zugeführt werden.
Somit werden die Basenpotentiale der NPN Transistoren Q1 bis Q8
(einen Ausgang der Lichtausstrahlvorrichtungs-Umschaltschaltung 23)
durch ein sternförmiges
Widerstandsnetzwerk detektiert, das aus den Widerständen R20
bis R28 und den Dioden D1 bis D8 besteht. Die Mehrfach-Lichtemissionsdetektionsschaltung 26 besteht
aus zwei Komparatoren CMP 1 und CMP 2 und Widerständen Ra,
Rb und Rc zum Erzeugen von Referenzpotentialen Vab und Vbc. Falls
das Potential Vn an der Verbindung des Widerstandsnetzwerks einen
Bereich vom Referenzpotential Vab bis Vbc erfüllt, wird ein Normalzustand
festgestellt. Falls der Bereich nicht erfüllt wird, wird ein abnormer
Betrieb festgestellt.
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Im
Vergleich mit der Struktur der in 3 gezeigten
Schaltung unterscheidet sich die Spannungsdetektionschaltung gemäß dieser
Modifikation in Positionen, an denen Spannungswellenlängen der Lichtausstrahlvorrichtungs-Treiberschaltungen 221 bis 22N der
entsprechenden Strahlengänge
extrahiert werden. Das heißt,
dass die Verbindung zum Widerstandsnetzwerk am Basenanschluss jedes NPN
Transistors Q1 bis Q8 hergestellt wird. Auch bei dieser Modifikation
verwenden die Lichtausstrahlvorrichtungs-Treiberschaltungen 221 bis 22N aus
NPN Transistoren gebildete Emitterfolgerschaltungen. Daher sind
die dem Widerstandsnetzwerk zugeführten Wellenformen von Spannungen
um eine Spannung Vbe zwischen der Basis und dem Emitter des NPN Transistors
höher als
solche gemäß der vorstehenden
Ausführungsform
(welche die in 3 gezeigte Struktur aufweist).
Wenn daher die Referenzpotentiale Vab und Vbc der Mehrfach-Lichtemissionsdetektionsschaltung 26 auf
Werte höher
als die Spannung Vbe zwischen der Base und dem Emitter eingestellt werden,
kann die in Bezugnahme auf 5 bis 10 gemachte
Beschreibung, welche die vorstehende Ausführungsform zeigt, wie gegeben
angewendet werden. Es versteht sich, dass ähnliche Effekte wie der oben
erwähnte
Effekt erhalten werden können.
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Wie
oben beschrieben, weist der Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter gemäß der vorliegenden Erfindung
eine solche Struktur auf, dass das Spannungsdetektionsmittel die
Betriebsspannungen detektiert, die der Mehrzahl von Lichtausstrahlvorrichtungen
zugeführt
werden und das Abnormzustandsdetektionsmittel detektiert abnormen
Betrieb der Mehrzahl von Lichtausstrahlvorrichtungen anhand der
durch das Spannungsdetektionsmittel detektierten Betriebsspannungen.
Daher kann jeglicher abnorme Betrieb der lichtausstrahlenden Vorrichtung, wie
etwa Mehrfach-Lichtemission,
detektiert werden, die erzeugt wird, wenn ein inkorrektes Signal
den Lichtausstrahlvorrichtungen zugeführt wird, beispielsweise ein
Einstellen von inkorrekten Daten, was auftritt, wenn die Steuerschaltung
(die Lichtausstrahleinheit-Steuerschaltung, die Lichtausstrahlvorrichtungs-Umschaltvorrichtung 23 und
dergl.) der Lichtausstrahlvorrichtungen kaputt ist oder Rauschen
erzeugt wird oder wenn Signalleitungen der Steuerung der Lichtausstrahlvorrichtungen
aufgrund eines Durchgangs von metallischem Fremdmaterial oder einer
Lötbrücke beim
Montieren von Elementen auf einem Substrat kurzgeschlossen werden.
Als Ergebnis kann der Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter bereitgestellt
werden, der in der Lage ist, eine inkorrekte Detektion zu detektieren,
die auftritt, wenn ein Mehrfach-Lichtemissionszustand
erzeugt wird und der darüber
hinaus zuverlässig
einen Lichtabschirmzustand detektiert.
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Der
Mehrfachstrahlengang-Lichtschalter gemäß der vorliegenden Erfindung
inkorporiert das Spannungsdetektionsmittel, welches Lichtemissionstimingsignale
oder Spannungen der Mehrzahl von Umschaltmitteln detektiert, die
dafür angeordnet sind,
in Reaktion auf Lichtemissionstimingsignale einausgeschaltet zu
werden. Falls Spannungen, die abhängig von Ursachen abnormer
Betriebe detektiert werden, zuvor wahrgenommen werden, ist das Spannungsdetektionsmittel
in der Lage, die Ursache des abnormen Betriebs anhand des von den
Spannungsdetektionsmitteln detektierten Spannungspegels zu detektieren.
Falls das Spannungsdetektionsmittel durch das sternförmige Widerstandsnetzwerk oder
dgl. realisiert wird, um so einen abnormen Betrieb durch die Mehrfach-Lichtemissionsdetektionsmittel
anhand eines Spannungspegels zu detektieren, kann die Größe der Schaltung
verringert werden. Da ein die Betriebsspannungen, die den Lichtausstrahlvorrichtungen
zugeführt
werden, überwachende
Verfahren verwendet wird, wird kein Einfluss der Werte von elektrischen
Spannungen, die in den Lichtausstrahlvorrichtungen fließen, auf
das Einstellen der optimalen elektrischen Stromwerte für die Strahlengänge ausgeübt. Daher
kann auch die Konstruktionsfreiheit verbessert werden.