JP2001133550A - 反射型光センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光強度を適切に維持することにより、表面
が汚れた場合の検知能力の低下を防止すると共に表面が
綺麗な場合の無駄な消費電力を無くすようにした反射型
光センサを提供する。 【解決手段】 発光素子８と受光素子９により構成さ
れ、発光素子８からの光Ｌ１の受光強度の高低を検出
し、受光強度が低下した場合には発光素子８の発光強度
を上げることにより、受光強度が高い場合には発光素子
８の発光強度を下げることによりそれぞれ対象物１１を
検知できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は反射型光センサ、特
に発光強度を適切に維持することにより、表面が汚れた
場合の検知能力の低下を防止すると共に表面が綺麗な場
合の無駄な消費電力を無くすようにした反射型光センサ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、対象物の有無を検知する光セ
ンサとしては、例えば図６に示されている反射型光セン
サがあり、図示する反射型光センサは、制御部２０に発
光素子２１と受光素子２２を接続した構成を有する。

【０００３】図６において、対象物２４が無いときは、
発光素子２１からの光は、放射したままであって受光素
子２２には受光されない。

【０００４】従って、この場合は、制御部２０は、対象
物２４が無いと判断する。

【０００５】ところが、対象物２４が有ると、発光素子
２１からの光がその対象物２４に反射して、受光素子２
２に受光される。

【０００６】このため、制御部２０は、対象物２４が有
ると判断し、受光信号２５を出力する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】

【０００８】しかし、図６に示す反射型光センサの表面
２３が汚れると、発光素子２１から表面２３を通過して
照射される光量は減少し、それに伴って、対象物２４か
らの反射光量も減少する。

【０００９】その結果、受光素子２２の受光量が減少し
て受光強度が低下し、反射型光センサが対象物２４を検
知できる距離が短くなり、検知能力が低下する。

【００１０】このような表面２３の汚れによる検知能力
の低下を防止するために、従来は、検知能力の低下分だ
け発光素子２１の発光強度を常時上げておくという手段
を用いていた。

【００１１】しかし、この手段は、常時発光強度を上げ
ておくため、表面が綺麗であって発光強度を上げる必要
がない状態では、余分な消費電力が増加し無駄になる。

【００１２】また、この方式では、壁までの距離が比較
的近い廊下などで使用した場合には、発光強度を上げ過
ぎると壁からの反射光を検知してしまい、そのため常時
検知状態となってしまう。

【００１３】即ち、発光強度を常時上げておくことによ
り、検出能力の低下を防止する手段は、無駄な消費電力
が増加し、また常時検知状態になる場合などがあるとい
った不都合があり、好ましくない。

【００１４】本発明の目的は、発光強度を適切に維持す
ることにより、表面が汚れた場合の検知能力の低下を防
止すると共に表面が綺麗な場合の無駄な消費電力を無く
すようにした反射型光センサを提供する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明は、図１と図４に示すように、発光素子８と
受光素子９により構成され、発光素子８からの光Ｌ１の
受光強度の高低を検出し、受光強度が低下した場合には
発光素子８の発光強度を上げることにより、受光強度が
高い場合には発光素子８の発光強度を下げることにより
それぞれ対象物１１を検知できるようにした。

【００１６】上記本発明の構成によれば、例えば一定周
期Ｔ（図２）ごとの補正信号Ｓ２により発光素子８（図
１）を起動し、補正信号Ｓ２による光を壁１２に反射さ
せてから受光素子９により受光強度の高低を検出し、受
光強度が低下した場合で受光信号Ｓ４が出力されないと
きには（例えば図２（Ｃ）から（Ｂ）に向かう矢印
（５））、補正信号Ｓ２のより高い電流値（例えば図２
（Ｂ）の４０ｍＡ）の一定の割合の電流値（例えば図２
（Ｂ）の２０ｍＡ）を有する検知信号Ｓ３を出力して発
光素子８の発光強度を上げ、受光強度が高い場合で受光
信号Ｓ４が出力されるときには（例えば（図２（Ｃ）か
ら（Ｂ）に向かう矢印（１））、補正信号Ｓ２のより低
い電流値（例えば図２（Ｂ）の３０ｍＡ）の一定の割合
の電流値（例えば図２（Ｂ）の１５ｍＡ）を有する検知
信号Ｓ３を出力して発光素子８の発光強度を下げる。

【００１７】従って、従来のように発光強度を常時上げ
ておく（図６）のとは異なり、本発明によれば、受光強
度の高低に応じて発光素子８の発光強度を変化させるよ
うにしたことにより、発光強度が適切に維持され、例え
ば表面の汚れにより受光強度が低下した場合でも、上記
のように発光素子８の発光強度を上げるので、検知能力
の低下が防止され、また表面が綺麗で受光強度が高い場
合には、上記のように発光素子８の発光強度を下げるの
で、無駄な消費電力を無くすことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態により
添付図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施
形態を示す図である。

【００１９】図示する反射型光センサは、一定周期Ｔ
（図２）ごとの補正信号Ｓ２による発光素子８からの光
Ｌ１（図１）を壁１２に反射させ、反射光Ｌ２の受光強
度の高低を受光素子９で検出し、その場合の受光強度の
高低に応じて補正信号Ｓ２の電流値の一定の割合の電流
値を有する検知信号Ｓ３を出力して発光素子８の発光強
度を上下させるようになっている。

【００２０】この方式は、一般家庭の廊下など、対面す
る壁１２までの距離が比較的小さく、発光素子８からの
光Ｌ１の反射光Ｌ２を受光可能な場所で適用可能であ
る。

【００２１】図１の反射型光センサは、制御部１と、電
子ボリューム２と、交流発振器３と、送信アンプ４と、
パルス発振器５と、受信レベル判定部６と、受信アンプ
７と、発光素子８と、受光素子９と、記憶部１３により
構成されている。

【００２２】制御部１は、反射型光センサの判断主体で
あって、図１に示す装置全体を制御することにより所定
の動作を行わせる。

【００２３】電子ボリューム２は、交流発振器３から発
振され送信アンプ４により増幅された所定の周波数の交
流に基づく電流の値ｉを（図２（Ｂ））、上記制御部１
の指示により、変化させる。

【００２４】例えば、電子ボリューム２は、反射型光セ
ンサの表面１０と（図１）壁１２の間に対象物１１が無
い場合に（図２）、受光信号Ｓ４が出力されて（図２
（Ｃ）から（Ｂ）に向かう矢印（１））壁１２が検知さ
れるまで、補正信号Ｓ２の電流値ｉを増加させることに
より発光素子８の発光強度を徐々に上昇させる（図２
（Ｂ）の時点ｔ１からｔ２まで）。

【００２５】パルス発振器５は、一定の周期Ｔのタイミ
ング信号Ｓ１を出力し（図２（Ａ））、このタイミング
信号Ｓ１に基づいて、制御部１が上記電子ボリューム２
を介して、前記したように発光強度を徐々に上昇させる
補正信号Ｓ２を一定周期Ｔごとに出力する（図２
（Ｂ））。

【００２６】記憶部１３は、反射型光センサの動作に必
要なデータ、例えば前記したように、受光信号Ｓ４が出
力されて（図２（Ｃ）から（Ｂ）に向かう矢印（１））
壁１２が検知されたときの補正信号Ｓ２の電流値ｉ（例
えば３０ｍＡ）を記憶する。

【００２７】発光素子８は（図１）、上記補正信号Ｓ２
と検知信号Ｓ３により起動し、それぞれの電流値ｉ（図
２（Ｂ））に比例した光Ｌ１を発光する。

【００２８】即ち、発光素子８は、上記電子ボリューム
２に規制された電流値ｉの補正信号Ｓ２や、補正信号Ｓ
２の電流値ｉの一定の割合の電流値ｉを有する検知信号
Ｓ３を（図２（Ｂ））光Ｌ１に変換して発光し、その光
Ｌ１は（図１）パネルカバーの表面１０を通って出射さ
れる。

【００２９】受光素子９は、受光した光により起動し、
その受光強度に比例した電気信号を出力する。

【００３０】即ち、受光素子９は、反射光Ｌ２を表面１
０を介して受光しそれを電気信号に変換し、該電気信号
は、受信アンプ７で増幅され、受信レベル判定部６で所
定のレベルと比較され、そのレベルを越えた場合には、
受光信号Ｓ４が出力され例えば壁１２有りと（図２
（Ｃ）から（Ｂ）に向かう矢印（１））判断される。

【００３１】以下、前記構成を有する本発明（図１）の
動作を、図２に基づいて説明する。

【００３２】先ず、制御部１が（図１）パルス発振器５
を起動してタイミング信号Ｓ１を出力させると（図２
（Ａ））、補正信号Ｓ２が一定周期Ｔごとに出力され
（図２（Ｂ））、それに比例した光Ｌ１（図１）が発光
素子８から発光される。

【００３３】このとき、制御部１は、電子ボリューム２
を制御することにより、発光素子８に入力される補正信
号Ｓ２の電流値ｉを徐々に増加させ（図２（Ｂ）の時点
ｔ１以降）、発光素子８から発光される光Ｌ１の発光強
度を徐々に上昇させて行く。

【００３４】これにより、壁１２からの反射光Ｌ２が受
光素子９に受光され、その受光強度も徐々に上昇して、
やがて受信レベル判定部６から受光信号Ｓ４が出力さ
れ、壁１２有りと判断される（図２（Ｃ）から（Ｂ）に
向かう矢印（１）、時点ｔ２）。

【００３５】制御部１は、このときの補正信号Ｓ２の電
流値ｉ（３０ｍＡ）を記憶部１３に記憶させる。

【００３６】そして、制御部１は、電子ボリューム２を
制御することにより、上記壁１２が検知されたときの
（図２（Ｃ）から（Ｂ）に向かう矢印（１））補正信号
Ｓ２の電流値３０ｍＡの半分である電流値１５ｍＡの
（図２（Ｂ）の矢印（２））検知信号Ｓ３が出力される
ようにする（図２（Ｂ）の時点ｔ２からｔ３まで）。

【００３７】即ち、検知信号Ｓ３（図２（Ｂ））によ
り、誤って壁１２を人１１など実際の対象物であると検
知せず、かつ人１１などを検知できる最長検知距離を得
るためには、この最長検知距離を、上記補正信号Ｓ２に
より壁１２を検知した場合の距離の７割ほどにすればよ
い。

【００３８】このことを、発光強度に換算すれば、検知
信号Ｓ３による発光強度を補正信号Ｓ２による発光強度
の５割とすればよい。

【００３９】例えば、発光強度は電流値ｉに（図２
（Ｂ））比例することから、壁１２が検知されたときの
（図２（Ｃ）から（Ｂ）に向かう矢印（１））補正信号
Ｓ２の電流値ｉが３０ｍＡの場合には、検知信号Ｓ３の
電流値ｉを１５ｍＡとすればよい（図２（Ｂ）の矢印
（２））。

【００４０】従って、以降、次の２番目の補正信号Ｓ２
が出力されるまで、前記したように、電流値ｉが１５ｍ
Ａの検知信号Ｓ３が出力される（図２（Ｂ）の時点ｔ２
からｔ３まで）。

【００４１】そして、反射型光センサの（図１）の表面
１０が汚れていなければ、２番目の補正信号Ｓ２の電流
値ｉを徐々に増加させて行くと（図２（Ｂ）の時点ｔ３
以降）、前回と同様に、電流値ｉが３０ｍＡに到達した
時点ｔ４で壁１２が検知される（図２（Ｃ）から（Ｂ）
に向かう矢印（３））。

【００４２】従って、制御部１は、電子ボリューム２を
制御することにより、同様に、補正信号Ｓ２の電流値３
０ｍＡの半分である電流値１５ｍＡの（図２（Ｂ）の矢
印）検知信号Ｓ３が出力されるようにし、この状態
は、３番目の補正信号Ｓ２が出力されるまで継続する
（図２（Ｂ）の時点ｔ４からｔ５まで）。

【００４３】しかし、反射型光センサ（図１）の表面１
０が汚れて、受光素子９の受光強度が低下し、例えば３
番目の補正信号Ｓ２の電流値ｉを徐々に増加して行って
も、前回までの電流値３０ｍＡでは壁１２は検知されな
いことがある（図２（Ｃ）から（Ｂ）に向かう矢印
（５））。

【００４４】この場合には、補正信号Ｓ２の電流値ｉを
更に増加して行き（図２（Ｂ）の時点ｔ６以降）、例え
ば電流値ｉが４０ｍＡになり、このとき受光信号Ｓ４が
出力され壁１２が検知されたとする（図２（Ｃ）から
（Ｂ）に向かう矢印（６））。

【００４５】これにより、制御部１は、電子ボリューム
２を制御することにより、上記補正信号Ｓ２の電流値４
０ｍＡの半分である電流値２０ｍＡの（図２（Ｂ）の矢
印（７））検知信号Ｓ３が出力されるようにし（図２
（Ｂ）の時点ｔ７以降）、この状態は、４番目の補正信
号Ｓ２が出力されるまで継続する。

【００４６】上述したように、本発明によれば、表面１
０が汚れて受光強度が低下した場合には（図２（Ｃ）か
ら（Ｂ）に向かう矢印（５））、より高い電流値ｉ（例
えば図２（Ｂ）の２０ｍＡ）の検知信号Ｓ３を出力して
発光素子８の発光強度を上げるので、本来の受光強度に
戻って対象物１１を検知できるようになり、検知能力の
低下が防止される。

【００４７】また、表面１０が綺麗で受光強度が高い場
合には（例えば図２（Ｃ）から（Ｂ）に向かう矢印
（１））、より低い電流値ｉ（例えば図２（Ｂ）の１５
ｍＡ）の検知信号Ｓ３を出力して発光素子８の発光強度
を下げて対象物１１を検知するので、無駄な消費電力が
無くなる。

【００４８】上記壁１２からの反射光を利用し受光強度
の高低に応じて発光強度を変化させる方式においては
（図１）、補正信号Ｓ２が壁１２ではなく、実際の対象
物である人１１などに反射した場合には、次のような現
象が発生する。

【００４９】即ち、人１１は（図１）壁１２よりも反射
型光センサに近いので、発光素子８の発光強度が低くて
も、換言すれば、補正信号Ｓ２の電流値ｉが小さくて
も、受光信号Ｓ４が出力され（図３（Ｃ）から（Ｂ）に
向かう矢印（８））、人１１は検知される。

【００５０】例えば、制御部１が電子ボリューム２を制
御し、発光素子８に入力される補正信号Ｓ２の電流値ｉ
を徐々に増加させて行くと（図３（Ｂ）の時点ｔ７以
降）、図２と比べて低い電流値１０ｍＡのときに、前記
したように、受光信号Ｓ４が出力される（図３（Ｃ）か
ら（Ｂ）に向かう矢印（８））。

【００５１】このため、補正信号Ｓ２の電流値１０ｍＡ
の半分である電流値５ｍＡの検知信号Ｓ３が出力され
（図３（Ｂ）の矢印（９））、この状態が次の補正信号
Ｓ２まで継続することになる（図３（Ｂ）の時点ｔ８か
らｔ９まで）。

【００５２】しかし、この場合の検知信号Ｓ３の電流値
５ｍＡは、あまりに低く、この検知信号Ｓ３により発光
素子８（図１）から光Ｌ１を発光しても、人１１（図
１）が居るにもかかわらず実際には検知できないという
不合理な現象が発生する。

【００５３】そこで、人１１を検知した場合（例えば図
３（Ｃ）から（Ｂ）に向かう矢印（８））の補正信号Ｓ
２の電流値１０ｍＡの寄与率を１０％とすることによ
り、人１１が（図１）通過しても補正信号Ｓ２の影響を
少なくし、上記のように、検知信号Ｓ３の電流値ｉの下
げ過ぎによる不合理な現象が発生しないようにした。

【００５４】具体的には、次式により、現状の検知信号
Ｓ３の補正を行う。

【００５５】Ａ＝補正後の検知信号電流値、Ｂ＝現状の
検知信号電流値、Ｃ＝人又は壁を検知したときの補正信
号電流値として、 Ａ＝（Ｂ×９＋Ｃ×１／２）／１０・・・・・・・・（１）

【００５６】この（１）式に、Ｂ＝現状の検知信号電流
値＝２０ｍＡ（図２（Ｂ）の時点ｔ７以降）、Ｃ＝人１
１（図１）を検知したときの補正信号電流値＝１０ｍＡ
（図３（Ｃ）から（Ｂ）に向かう矢印（８））を代入す
ると、以下のようになる。

【００５７】 Ａ＝（２０×９＋１０×１／２）／１０＝１８．５

【００５８】従って、制御部１は（図１）、電子ボリュ
ーム２を制御することにより、検知信号Ｓ３の電流値ｉ
を１８．５ｍＡに減少させるが、この電流値ｉであれば
人１１を検知することができ（図３（Ｃ）から（Ｂ）に
向かう矢印（１０））、この１８．５ｍＡの検知信号Ｓ
３は、次の補正信号Ｓ２まで出力を継続する（図３
（Ｂ）の時点ｔ１０からｔ１１まで）。

【００５９】次の補正信号Ｓ２のときにも、上記同様反
射光が強ければ、その場合の検知信号Ｓ３も（図３
（Ｂ）の時点ｔ１２以降）、同様に（１）式を用いて、
（１８．５×９＋１０×１／２）／１０＝１７．１５ｍ
Ａと減少させて行くことで、徐々に正規の値（この場合
は、５ｍＡ（図３（Ｂ）の時点ｔ８からｔ９まで））へ
と移行して行く。

【００６０】若し、人１１（図１）が居なくなって壁１
２からの反射光が返って来るような場合には、検知信号
Ｓ３の電流値ｉは、Ａ＝（１８．５×９＋４０×１／
２）／１０＝１８．６５と補正され、徐々に本来の値
（この場合は、２０ｍＡ（図２（Ｂ）の時点ｔ７以
降））へと戻って行く。

【００６１】このように、徐々に検知信号Ｓ３の電流値
ｉを変化させることにより、実際の対象物である人１１
を正確に検知できるようになり、前記したような人１１
を検知できなくなるような状態は防止される。

【００６２】図４は本発明の第２実施形態を示す図であ
る。

【００６３】図示する反射型光センサにおいては、発光
素子８の前方に補正用受光素子１４が設けられている点
が、図１と異なる。

【００６４】この図４の構成により、発光素子８から出
射した光Ｌ１は、対象物１１に入射すると共に、一部は
上記補正用受光素子１４に入射する。

【００６５】補正用受光素子１４で発光素子８からの光
Ｌ１を受光してそれを電気信号に変換し、その電気信号
は補正用受信アンプ１３を介して補正用受信レベル判定
部１４に入力し、所定のレベルと比較されて受光強度の
高低が判定される。

【００６６】そして、受光強度の高低に応じて（図５
（Ｂ））、電子ボリューム２を制御し、発光素子８の発
光強度を上下させる（図５（Ａ））。

【００６７】例えば、表面１０が（図４）綺麗な場合の
補正用受光素子１４の受光強度を１とし（図５（Ｂ）の
時点ｔ１）、この表面１０が汚れて受光強度が０．５に
なったときには（図５（Ｂ）の時点ｔ２）、電子ボリュ
ーム２を（図４）制御して、発光素子８に２倍の電流を
流す（図５（Ｂ）から（Ａ）に向かう矢印（１１））。

【００６８】これにより、受光強度が低下した場合に
は、発光素子８の発光強度が上がり、表面が汚れた場合
の検知能力の低下が防止される。

【００６９】また、上記のように発光素子８に２倍の電
流値を流していたが（図５（Ａ）の時点ｔ２からｔ３ま
で）、更に表面１０が（図４）汚れて受光強度が０．５
になったときには（図５（Ｂ）の時点ｔ３）、電子ボリ
ューム２を（図４）制御して、発光素子８に元の３倍の
電流を流す（図５（Ｂ）から（Ａ）に向かう矢印（１
２））。

【００７０】しかし、発光素子８に３倍の電流を流して
いる間に、表面１０を（図４）清掃することにより綺麗
になり、受光強度が元の２倍を越えたとする（図５
（Ｂ）の時点ｔ４からｔ５まで）。

【００７１】この場合には、電子ボリューム２を制御し
て、発光素子８に流れる電流を元の１に戻すことによ
り、発光強度を下げる（図５（Ｂ）から（Ｃ）に向かう
矢印（１３））。

【００７２】これにより、受光強度が高い場合には、発
光素子８の発光強度が下がり、表面が綺麗な場合の無駄
な消費電力が無くなる。

【００７３】

【発明の効果】上記のとおり、本発明によれば、受光強
度の高低に応じて発光素子の発光強度を変化させるよう
にしたことにより、発光強度が適切に維持され、表面の
汚れにより受光強度が低下した場合には発光強度を上げ
るので、検知能力の低下が防止されると共に、表面が綺
麗で受光強度が高い場合には発光強度を下げるので、無
駄な消費電力を無くすことができるという効果がある。

【００７４】また、発光素子の経年変化により発光強度
が劣化し、受光強度が低下した場合でも、表面が汚れた
場合と同様に、発光強度を上げることにより検知能力の
低下が防止される効果があり、更に、壁からの反射光を
利用する場合には、壁を誤検知しないように、検知距離
の自動補正がなされるので、検知距離を無調整の状態で
センサを廊下などに設置できるという効果もある。

【００７５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す図である。

【図２】図１の動作説明図である。

【図３】図１の不都合を解消するための動作説明図であ
る。

【図４】本発明の第２実施形態を示す図である。

【図５】図４の動作説明図である。

【図６】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１ 制御部 ２ 電子ボリューム ３ 交流発振器 ４ 送信アンプ ５ パルス発振器 ６ 受信レベル判定部 ７ 受信アンプ ８ 発光素子 ９ 受光素子 １０ 表面 １１ 対象物 １２ 壁 １３ 補正用受信アンプ １４ 補正用受光素子 １５ 補正用受信レベル判定部

フロントページの続き (72)発明者 相田 隆一 東京都千代田区丸の内３丁目３番１号 日 本信号株式会社内 Ｆターム(参考） 2G065 AB28 BA01 BC14 BC20 BC21 BC33 CA11 CA23 CA25 DA15 5J084 AA02 AB07 AD03 BA02 BA32 CA03 CA23 CA70 DA09 EA40

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子と受光素子により構成され、発
   光素子からの光の受光強度の高低を検出し、受光強度が
   低下した場合には発光素子の発光強度を上げることによ
   り、受光強度が高い場合には発光素子の発光強度を下げ
   ることによりそれぞれ対象物を検知できるようにしたこ
   とを特徴とする反射型光センサ。
2. 【請求項２】 一定周期ごとの補正信号と補正信号に基
   づく検知信号により発光素子を起動し、補正信号による
   光を壁に反射させてから受光素子により受光強度の高低
   を検出し、受光強度の高低に応じて補正信号の電流値の
   一定の割合の電流値を有する検知信号を出力して発光素
   子の発光強度を上下させる請求項１記載の反射型光セン
   サ。
3. 【請求項３】 上記補正信号の電流値の寄与率を考慮す
   ることにより、検知信号の電流値を補正する請求項２記
   載の反射型光センサ。
4. 【請求項４】 上記発光素子の前方に補正用受光素子を
   設け、該補正用受光素子により受光強度の高低を検出す
   る請求項１記載の反射型光センサ。