JP2002368595A - 放射パルス介在型センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノイズパルスが周期的に現れしかもその発生
タイミングがサンプリングタイミングと重なるような状
況下にあっても、有効に機能する誤動作防止対策を組み
込まれた放射パルス介在型センサ並びにそのための要素
技術を提供する。 【解決手段】 放射パルスを繰り返し送り出す送出側装
置と、放射パルスを受け取る受取側装置とを有する放射
パルス介在型センサにおいて、受取側装置に、受け取っ
た放射パルスを電気パルスに変換する変換手段と、変換
手段の出力ライン上に現れる電気パルスが、送出側装置
から送り出された放射パルスを受け取ったことに起因す
る真の電気パルスか、ノイズに起因する偽の電気パルス
かを、真の電気パルスに関する既知の波形的特徴に基づ
いて判別するパルス真偽判別手段と、パルス真偽判別手
段の判別結果に基づいて目的とする出力信号を生成する
手段と、を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば光電セン
サ、超音波センサ、マイクロ波センサ、インパルスレー
ダ等のような放射パルス介在型センサに係り、特に、ノ
イズパルスが周期的に現れしかもその発生タイミングが
サンプリングタイミングと重なるような状況下にあって
も、有効に機能する誤動作防止対策を組み込まれた放射
パルス介在型センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、物体の有無、距離、形状等を非接
触で検知するためのセンサとしては、光電センサ、超音
波センサ、マイクロ波センサ、インパルスレーダ等のよ
うな放射パルス介在型センサが知られている。なお、こ
こで、放射パルスとは、光パルス、超音波パルス、マイ
クロ波パルス、インパルス状電磁波等を総称するもので
ある。

【０００３】放射パルス介在型センサには、放射パルス
を検出対象領域へと送り出す送出側装置（一般には、投
光器や送波器と称される）と、検出対象領域を経由した
放射パルスを受け取る受取側装置（一般には、受光器や
受波器等と称される）とが含まれている。

【０００４】このような放射パルス介在型センサは、透
過型のものと、反射型のものとに大別される。透過型セ
ンサの場合、送出側装置から送り出された放射パルス
は、検出対象物体で遮られることにより、受取側装置に
は到達しない。反射型センサの場合、送出側装置から送
り出された放射パルスは、検出対象物体で反射されるこ
とにより、受取側装置に到達する。

【０００５】放射パルス介在型センサは、さらに、送出
側装置と受取側装置とを共通のハウジングに収容してな
る送受一体型のものと、送出側装置と受取側装置とを別
々のハウジングに収容してなる送受別体型のものとに大
別される。送受一体型センサは、送出側と受取側との連
繋（同期等）が取りやすい利点がある。反射型センサの
多く、並びに、ヘッド分離方式の透過型センサ（例え
ば、ファイバタイプの光電センサ等）の多くは、送受一
体型のセンサとして構成される。ヘッド非分離方式の透
過型センサの多くは送受別体型のセンサとして構成され
る。

【０００６】ところで、放射パルス介在型センサの設置
環境には、正常な放射パルスのみならず、光、音、電磁
波等の様々なノイズの存在が想定される。これらのノイ
ズの影響により、受取側装置の検出端変換器（例えば、
光／電気・変換素子、超音波／電気・変換素子、磁気／
電気・変換素子等）の結合コンデンサを経由する（すな
わち、交流カップリングされた）出力ラインには、変換
器経由で混入したり、或いは電源ライン経由で混入した
ノイズパルスが現れる。ノイズパルスには周期的に現れ
るものと、ランダムに現れるものとが存在する。

【０００７】ノイズパルスによる受取側装置の誤動作を
防止するために、従来より様々な対策がとられている。
一つの誤動作防止対策としては、同期検波技術の採用が
挙げられる。同期検波技術の採用された放射パルス介在
型センサにおいては、送出側装置の放射パルス送出タイ
ミングと受取側装置のサンプリングタイミングとは同期
が取られる。他の一つの誤動作防止対策としては、受信
パルス列の連続性に着目したパルス列弁別技術の採用が
挙げられる。パルス列弁別技術の採用された放射パルス
介在型センサにおいては、受信パルスが規定個数以上連
続的に現れない限り、センサ出力はオンされない。ひと
たび、センサ出力がオンされたのちにあっては、受信パ
ルスが規定個数以上連続的に欠落しない限り、センサ出
力はオフされない。つまり、オンオフ時のオン点、オフ
点のそれぞれにヒステリシス特性が付与されている。さ
らに、他の一つの誤動作防止対策としては、同期検波技
術とパルス列弁別技術の併用とが挙げられる。この場合
には、前段において同期検波技術の採用により、サンプ
リングタイミングを外れたノイズパルスが除去され、後
段においてパルス列弁別技術の採用により、サンプリン
グタイミングとたまたま一致したようなノイズパルスが
除去される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の誤動作
防止対策は、ノイズパルスがランダムに現れる状況下に
あっては比較的に有効に機能する。しかし、ノイズパル
スが周期的に現れしかもその発生タイミングがサンプリ
ングタイミングと重なるような状況下にあっては、殆ど
有効に機能し得ない。

【０００９】このような状況としては、照明器として蛍
光灯（常用周波数タイプ、インバータタイプの双方を含
む）が採用された工場や倉庫等に据え付けられる光電セ
ンサ、周期的な電磁ノイズを発生する溶接機、超音波洗
浄機等が設置された工場等に据え付けられる各種の放射
パルス介在型センサ等が挙げられる。

【００１０】この種の放射パルス介在型センサにおける
放射パルスの送出周期（サンプリングタイミング）は、
センサに要求される応答性等との兼ね合いで、規定範囲
に制限されるから、放射パルスの送出周期を変更するこ
とによるノイズパルス回避には限界がある。

【００１１】この発明は、上述の問題点に着目してなさ
れたものであり、その目的とするところは、ノイズパル
スが周期的に現れしかもその発生タイミングがサンプリ
ングタイミングと重なるような状況下にあっても、有効
に機能する誤動作防止対策を組み込まれた放射パルス介
在型センサ並びにそのための要素技術を提供することに
ある。

【００１２】この発明のさらに他の目的とするところ
は、以下の明細書の記述を参照することにより、当業者
であれば容易に理解されるであろう。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の放射パルス介在型センサは、放射パルスを
繰り返し送り出す送出側装置と、放射パルスを受け取る
受取側装置とを有し、受取側装置には、受け取った放射
パルスを電気パルスに変換する変換手段が含まれてお
り、さらに、受取側装置内には、変換手段の出力ライン
上に現れる電気パルスが、送出側装置から送り出された
放射パルスを受け取ったことに起因する真の電気パルス
か、ノイズに起因する偽の電気パルスかを、真の電気パ
ルスに関する既知の波形的特徴に基づいて判別するパル
ス真偽判別手段が設けられており、それにより、受取側
装置はパルス真偽判別手段の判別結果に基づいて目的と
する出力信号を生成する、ことを特徴とする。

【００１４】本発明の放射パルス介在型センサによれ
ば、ノイズに起因する電気パルスがサンプリングタイミ
ングと重なって出力ライン上に出現しても、当該ノイズ
パルス（偽の電気パルス）と真の電気パルスとを判別す
ることができる。したがって、ノイズパルスがランダム
に表れる状況下はもとより、ノイズパルスが周期的に到
来し、かつ、その発生タイミングがサンプリングタイミ
ングと重なるような状況下にあっても、誤動作のない正
確な検出が可能となる。

【００１５】次に、本発明の別形態による放射パルス介
在型センサは、放射パルスを繰り返し送り出す送出側装
置と、放射パルスを受け取る受取側装置とを有し、受取
側装置には、受け取った放射パルスを電気パルスに変換
する変換手段が含まれており、さらに、送出側装置に
は、所定ビットパターンにしたがって放射パルスを送り
出すパルス送出手段が設けられ、かつ、受取側装置に
は、変換手段の出力ライン上に現れる電気パルスが、送
出側装置から送り出された放射パルスを受け取ったこと
に起因する真の電気パルスか、ノイズに起因する偽の電
気パルスかを、真の電気パルスに関する既知の波形的特
徴に基づいて判別するパルス真偽判別手段と、真の電気
パルスと判定される電気パルスの出現ビットパターンを
基準ビットパターンと照合し、その照合結果に基づい
て、正常に放射パルスを受け取ったか否かを判定するビ
ットパターン判定手段と、が設けられており、それによ
り、受取側装置はビットパターン判定手段の判定結果に
基づいて目的とする出力信号を生成する、ことを特徴と
する。

【００１６】尚、『基準ビットパターン』とあるが、こ
れは、少なくとも、送出側装置における「（所定）ビッ
トパターン」に対応したものであればよく、必ずしも同
一である必要はない。

【００１７】本発明の別形態によれば、パルス真偽判別
手段によるノイズパルスと真の電気パルスとの判別に加
え、ビットパターンの照合によっても、放射パルスの正
常受取有無判別が可能となる。したがって、ノイズパル
スがランダムに表れる状況下はもとより、ノイズパルス
が周期的に到来し、かつ、その発生タイミングがサンプ
リングタイミングと重なるような状況下にあっても、よ
り一層誤動作のない正確な検出が可能となる。

【００１８】本発明の別形態において好ましくは、『ビ
ットパターン判定手段』は、変換手段の出力ライン上に
現れた電気パルスの出現ビットパターンを予め用意され
た位相の異なる２以上の基準ビットパターンと同時に照
合し、その照合結果に基づいて、正常に放射パルスを受
け取ったか否かを判定するようにする。

【００１９】ここで、『位相の異なる』とあるが、具体
的には放射有無ビットの配列が異なるような場合を意味
している。この態様には、例えば、パルス送出手段を介
して２通りのビットパターン（それぞれＡパターン，Ｂ
パターンとする）の交互の入れ替えにより規定される一
定のビットパターン‘Ａ→Ｂ→Ａ→Ｂ…’に従ってパル
ス放射するような場合に、Ａ＋Ｂパターンと、その組み
替えパターンであるＢ＋Ａパターンとの双方を基準ビッ
トパターンとして、出現ビットパターンと同時に照合す
るような場合が含まれる。この場合には、そのとき受取
装置側に出現したビットパターンがＡパターンを先頭と
するもの（Ａ→Ｂ）であっても、或いはＢパターンを先
頭とするもの（Ｂ→Ａ）であっても、それがＡパターン
とＢパターンの連続したものであれば、正常に放射パル
スを受け取ったことが直ちに判別されるから、これによ
り検出速度（センサの応答速度）の向上が図られる。

【００２０】本発明の別形態において好ましくは、ビッ
トパターン判定手段の照合処理におけるビットの『照
合』に関しては冗長性が付与されるようにする。

【００２１】このような態様によれば、出現ビットパタ
ーンの中のいくつかのビットが、なんらかのノイズ等が
原因で本来出現すべきビットと異なることがあっても
（エラーが生じても）、予め定められた範囲内に限り当
該エラーを許容することで（冗長性付与）、そのような
場合にも、本来得られるべき判定結果を得ることが可能
となる。尚、一般に、ノイズ等が混入することにより、
本来、‘放射パルス有り’を示す筈のビットが‘放射パ
ルス無し’を示すビットに変化する場合は少ない。しか
しながら、‘放射パルス無し’を示す筈のビットが‘放
射パルス有り’を示すビットとなることは多々想定され
る。この態様は、このような場合に特に有効である。

【００２２】次に、本発明の放射パルス介在型センサの
受取側装置は、受け取った放射パルスを電気パルスに変
換する変換手段と、変換手段の出力ライン上に現れる電
気パルスが、送出側装置から送り出された放射パルスを
受け取ったことに起因する真の電気パルスか、ノイズに
起因する偽の電気パルスかを、真の電気パルスに関する
既知の波形的特徴に基づいて判別するパルス真偽判別手
段と、が設けられ、それにより、パルス真偽判別手段の
判別結果に基づいて目的とする出力信号を生成する、こ
とを特徴とする。

【００２３】本発明の放射パルス介在型センサの受取側
装置によれば、ノイズに起因する電気パルスがサンプリ
ングタイミングと重なって出力ライン上に出現しても、
当該ノイズパルス（偽の電気パルス）と真の電気パルス
とを判別することができる。したがって、ノイズパルス
がランダムに表れる状況下はもとより、ノイズパルスが
周期的に到来し、かつ、その発生タイミングがサンプリ
ングタイミングと重なるような状況下にあっても、誤動
作のない正確な検出が可能となる。

【００２４】また、本発明の別形態による放射パルス介
在型センサの受取側装置は、受け取った放射パルスを電
気パルスに変換する変換手段と、変換手段の出力ライン
上に現れる電気パルスが、送出側装置から送り出された
放射パルスを受け取ったことに起因する真の電気パルス
か、ノイズに起因する偽の電気パルスかを、真の電気パ
ルスに関する既知の波形的特徴に基づいて判別するパル
ス真偽判別手段と、真の電気パルスと判定される電気パ
ルスの出現ビットパターンを基準ビットパターンと照合
し、その照合結果に基づいて、正常に放射パルスを受け
取ったか否かを判定するビットパターン判定手段と、が
設けられており、それにより、受取側装置はビットパタ
ーン判定手段の判定結果に基づいて目的とする出力信号
を生成する、ことを特徴とする。

【００２５】本発明の別形態の放射パルス介在型センサ
の受取側装置によれば、パルス真偽判別手段によるノイ
ズパルスと真の電気パルスとの判別に加え、ビットパタ
ーンの照合によっても、放射パルスの正常受取有無判別
が可能となる。したがって、ノイズパルスがランダムに
表れる状況下はもとより、ノイズパルスが周期的に到来
し、かつ、その発生タイミングがサンプリングタイミン
グと重なるような状況下にあっても、より一層誤動作の
ない正確な検出が可能となる。

【００２６】本発明の別形態の放射パルス介在型センサ
の受取側装置において好ましくは、『ビットパターン判
定手段』は、変換手段の出力ライン上に現れた電気パル
スの出現ビットパターンを予め用意された位相の異なる
２以上の基準ビットパターンと同時に照合し、その照合
結果に基づいて、正常に放射パルスを受け取ったか否か
を判定するようにする。

【００２７】また、本発明の別形態の放射パルス介在型
センサの受取側装置において好ましくは、ビットパター
ン判定手段の照合処理におけるビットの『照合』に関し
ては冗長性が付与されるようにする。

【００２８】尚、上記記載において、『真の電気パルス
に関する既知の波形的特徴』とあるが、これは、例え
ば、真の電気パルス波形上の２以上の基準時点のそれぞ
れにおける基準値で捉えるようにすることができる。ま
たは、『真の電気パルスに関する既知の波形的特徴』
を、真の電気パルスを微分して得られた波形上の２以上
の基準時点のそれぞれにおける基準値で捉えるようにす
ることもできる。

【００２９】ここで、「基準時点」とあるが、これは、
例えば、波形上のピーク時点に相当するようにすれば、
真の電気パルスと偽の電気パルスとをより正確に判別す
ることができる。尚、この場合、「ピーク時点」には、
波形上の正極性ピーク時点と負極性ピーク時点との双方
が含まれているとより一層正確な真偽判別が可能とな
る。

【００３０】尚、上記記載において、『真偽判別手段』
とあるが、これは、一例を示せば、例えば、変換器の出
力ライン上の信号レベルをそれぞれ真の電気パルス相当
の基準値により弁別する２以上のコンパレータと、それ
らのコンパレータの出力を基準時点同士が整合するよう
に時間軸整合させる遅延手段と、時間軸整合されたのち
のコンパレータ出力同士の論理演算を行う論理演算手段
とを含んだものを挙げることができる。

【００３１】尚、本発明の放射パルス介在型センサを光
電センサに適用すれば、例えばインバータ蛍光灯の直下
等、比較的高周波な光ノイズ成分が混入してしまう状況
下でも好適に使用可能な光電センサを実現することが可
能である。すなわち、本発明の光電センサは、光パルス
を繰り返し送り出す投光側装置と、光パルスを受け取る
受光側装置とを有し、受光側装置には、受け取った光パ
ルスを電気パルスに変換する変換手段が含まれており、
さらに、受光側装置内には、変換手段の出力ライン上に
現れる電気パルスが、投光側装置から送り出された光パ
ルスを受け取ったことに起因する真の電気パルスか、ノ
イズに起因する偽の電気パルスかを、真の電気パルスに
関する既知の波形的特徴に基づいて判別するパルス真偽
判別手段が設けられ、それにより、受取側装置はパルス
真偽判別手段の判別結果に基づいて目的とする出力信号
を生成する、ことを特徴とする。

【００３２】同様に、本発明の放射パルス介在型センサ
の受取側装置は、光電センサの受光側装置として実現す
ることができる。すなわち、本発明の光電センサの受光
側装置は、受け取った光パルスを電気パルスに変換する
変換手段と、変換手段の出力ライン上に現れる電気パル
スが、投光側装置から送り出された光パルスを受け取っ
たことに起因する真の電気パルスか、ノイズに起因する
偽の電気パルスかを、真の電気パルスに関する既知の波
形的特徴に基づいて判別するパルス真偽判別手段が設け
られ、それにより、パルス真偽判別手段の判別結果に基
づいて目的とする出力信号を生成する、ことを特徴とす
る。

【００３３】尚、本発明の光電センサ、並びに光電セン
サ受光側装置にあっても、上述した放射パルス介在型セ
ンサ、並びに放射パルス介在型センサの受取側装置で示
したのと同様の観点に基づき真の電気パルスの既知の波
形的特徴を捉え、それに基づく真偽判別を行うことがで
きる。また、真偽判別手段の構成についても同様であ
る。したがって、得られる特有の効果についてもほぼ同
様に考えることができる。

【００３４】次に、上記課題を解決するための本発明の
別形態の光電センサは、光パルスを繰り返し送り出す投
光側装置と、光パルスを受け取る受光側装置とを有し、
受光側装置には、受け取った光パルスを電気パルスに変
換する変換手段が含まれており、投光側装置には、投光
有りビットと投光無しビットとの所定配列に基づく投光
ビットパターンにしたがって光パルスを送り出すパルス
送出手段が設けられ、かつ、受光側装置には、変換手段
の出力ライン上における電気パルスの出現有無に基づ
き、受光有無ビットを生成する受光有無ビット生成手段
と、受光有無ビットに基づく出現ビットパターンと投光
ビットパターンに基づく基準ビットパターンとを照合
し、その照合結果に基づいて、正常に自身の投光に基づ
く光パルスを受け取ったか否かを判定するビットパター
ン判定手段と、が設けられており、それにより、受光側
装置はビットパターン判定手段の判定結果に基づいて目
的とする出力信号を生成する、ことを特徴とする。

【００３５】ここで、『基準ビットパターン』とある
が、これは、少なくとも、投光側装置における「投光ビ
ットパターン」に対応したものであればよく、必ずしも
同一である必要はない。

【００３６】この形態の光電センサによれば、ノイズに
起因する電気パルスがサンプリングタイミングと重なっ
て出力ライン上に出現しても、ビットパターン照合を介
して、当該ノイズパルス（偽の電気パルス）と真の電気
パルスとを判別することができる。したがって、ノイズ
パルスがランダムに表れる状況下はもとより、ノイズパ
ルスが周期的に到来し、かつ、その発生タイミングがサ
ンプリングタイミングと重なるような状況下にあって
も、誤動作のない正確な検出が可能となる。

【００３７】この形態の光電センサにおいて、好ましく
は、投光有無ビットの配列が異なる複数の投光ビットパ
ターンを予め用意しておくようにする。このような態様
によれば、状況に応じて、例えば、より複雑な投光ビッ
トパターンを選択することにより、ノイズに起因する偽
のパルス配列がたまたま基準ビットパターンと一致して
しまうといった不具合も未然に防がれるから、自身の投
光委基づく受光を高精度で判別（弁別）することが可能
となる。

【００３８】尚、投光有無ビットの配列に基づく投光ビ
ットパターンは、ランダム生成するようにすることもで
きる。もっとも、この場合には、投光側装置と受光側装
置とで、投光ビットパターンに関するデータ通信等が必
要となることを言うまでもないであろう。

【００３９】尚、投光有無ビットの配列には、Ｍ系列を
採用するようにしてもよい。

【００４０】この形態の光電センサにおいて、好ましく
は、ビットパターン判定手段は、受光有無ビットに基づ
く出現ビットパターンを予め用意された投光有無ビット
配列が異なる２以上の基準ビットパターンと同時に照合
し、その照合結果に基づいて、正常に光パルスを受け取
ったか否かを判定するようにされる。この態様には、例
えば、パルス送出手段を介して２通りのビットパターン
（それぞれＡパターン，Ｂパターンとする）の交互の入
れ替えにより規定される一定のビットパターン‘Ａ→Ｂ
→Ａ→Ｂ…’に従ってパルス投光するような場合に、Ａ
＋Ｂパターンと、その組み替えパターンであるＢ＋Ａパ
ターンとの双方を基準ビットパターンとして、出現ビッ
トパターンと同時に照合するような場合が含まれる。こ
の場合には、受光装置側に出現したビットパターンがＡ
パターンを先頭とするもの（Ａ→Ｂ）であっても、或い
はＢパターンを先頭とするもの（Ａ→Ｂ）であっても、
それがＡパターンとＢパターンの連続したものであれ
ば、正常に投光パルスを受け取ったことが直ちに判別さ
れるから、これにより検出速度（センサの応答速度）の
向上が図られる。

【００４１】この形態の光電センサにおいて、好ましく
は、ビットパターン判定手段の照合処理におけるビット
の照合に関しては冗長性が付与される。

【００４２】このような態様によれば、出現ビットパタ
ーンの中のいくつかのビットが、なんらかのノイズ等が
原因で本来出現すべきビットと異なることがあっても
（エラーが生じても）、予め定められた範囲内に限り当
該エラーを許容することで（冗長性付与）、そのような
場合にも、本来得られるべき判定結果を得ることが可能
となる。尚、一般に、ノイズ等が混入することにより、
本来、‘投光パルス有り’を示す筈のビットが‘投光パ
ルス無し’を示すビットに変化する場合は少ない。しか
しながら、‘投光パルス無し’を示す筈のビットが‘投
光パルス有り’を示すビットとなることは多々想定され
る。この態様は、このような場合に特に有効である。

【００４３】この形態の光電センサにおいて、好ましく
は、投光ビットパターンにおける投光有りビットは、２
以上連続して配列されるようにする。この場合には、出
現ビットパターンにおける隣り合うビットが共に‘投光
有りビット’のときのみ投光パルス有りと判定するよう
にする。この態様によれば、２ビット分に満たないショ
ットノイズ等は確実に除去することができる。

【００４４】尚、上記投光ビットパターンは、構成ビッ
ト数、或いは、構成ビット長（各ビットに割り当てられ
る時間長）を可変とすることもできる。このような態様
によれば、より様々なビットパターンを生成乃至保持さ
せることができる。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る放射パルス
介在型センサの好適な実施の一形態を添付図面を参照し
つつ詳細に説明する。

【００４６】本発明が適用された投受別体型光電センサ
（第１実施形態）の回路構成が図１に示されている。

【００４７】同時に示されるように、この光電センサの
回路は、投光側装置１と受光側装置２とを含んでいる。
投光側装置１には、投光タイミングを規定するための駆
動パルスを所定周期で出力するパルス発生器１１と、こ
のパルス発生器１１から出力されるパルスで作動するド
ライブ回路１２（図では、エミッタ抵抗１２ａを有する
エミッタ接地型トランジスタで示される）と、このドラ
イブ回路で駆動される発光素子１３（図では、赤外線や
可視光などを発光する発光ダイオードで示される）とを
含んでいる。そして、発光素子１３からはパルス発生器
１１からの駆動パルスに同期して、一定周期のパルス光
が検出対象領域へ向けて出力される。

【００４８】一方、受光側装置２は、検出対象領域を経
由し到来する光パルスを電気パルスに変換する光電変換
器２１と、この光電変換器２１の出力ライン上に現れる
電気パルスが、真の電気パルスか偽の電気パルスである
かを判別するためのパルス真偽判別回路２２と、パルス
真偽判別回路２２から出力されるパルスに対してさらに
フィルタ処理を行うデジタルローパスフィルタ２３とを
含んでいる。

【００４９】この例では、光電変換器２１は、電源とア
ースとの間に直列接続された抵抗２１１と、フォトダイ
オード２１２と、それらの接続点に現れる電圧の変化分
を取り出す結合コンデンサ２１３と、結合コンデンサ２
１３で取り出された交流信号を増幅する増幅回路（ＡＭ
Ｐ）２１４とから構成されている。

【００５０】一方、パルス真偽判別回路２２は光電変換
器２１の出力側に並列に設けられた２台のコンパレータ
２２１（ＣＭＰ１），２２２（ＣＭＰ２）と、これらコ
ンパレータの内の一方（ＣＭＰ１）の出力を遅延する遅
延回路２２３と、コンパレータ２２１の出力遅延後の両
コンパレータ出力の論理積を取るアンドゲート２２４と
を含んでいる。

【００５１】図８中（ａ）は、光電変換器２１（ＡＭＰ
２１４）の出力ライン上に現れる真の電気パルス（投光
側装置から送り出される光パルスに基づく電気パルス）
に関する波形的特徴（この例では、投光パルスの前方エ
ッジと後方エッジ（オーバーシュート）にそれぞれ対応
するピーク値Ｐ１，Ｐ２を有する出力波形Ｗｓ）を示す
グラフである。同グラフにおいて、出力電圧値ＡＣ０を
挟む２つの基準値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２は、それぞれ、第
１コンパレータ２２１の閾値Ｖｔｈ１（正極性）と、第
２コンパレータ２２２の閾値Ｖｔｈ２（負極性）を示し
ている。ここで、閾値Ｖｔｈ１は、波形Ｗｓの第１ピー
ク値Ｐ１よりやや低い値に設定されており、また、Ｖｔ
ｈ２は、波形Ｗｓの第２ピーク値Ｐ２よりやや高い値に
設定されている。尚、それぞれの閾値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ
２を相対するピーク値Ｐ１，Ｐ２の何割程度に設定する
かは、センサの設置状況等を考慮して任意に変更可能で
ある。

【００５２】第１コンパレータ２２１の出力は、増幅器
２１４の出力レベルが閾値Ｖｔｈ１を上回るときに
‘Ｈ’となり、下回るとき‘Ｌ’となる。また、第２コ
ンパレータ２２２の出力は、増幅器２１４の出力レベル
が閾値Ｖｔｈ２を上回るとき‘Ｌ’となり、下回るとき
‘Ｈ’となる。

【００５３】また、同グラフにおいて、‘τ’は、遅延
回路２２３の設定遅延時間‘τ’を示しており、この設
定遅延時間‘τ’は、真の波形Ｗｓが有する２つのピー
ク値Ｐ１，Ｐ２が出現するそれぞれの基準時点Ｔ１，Ｔ
２との時間差で求められる。即ち、遅延回路２２３の出
力側には、第１コンパレータ２２１の比較結果が時間
‘τ’分だけ遅延して出力されることとなる。従って、
アンドゲート２２４の入力側では、波形Ｗｓにおけるそ
れぞれの基準時点Ｔ１，Ｔ２におけるレベル比較結果同
士が時間軸整合された形で照合される。尚、アンドゲー
ト２２４の出力は、２つの入力が‘Ｈ’のときに限り
‘Ｈ’となり、それ以外のときには‘Ｌ’となる。

【００５４】図１に戻り、デジタルローパスフィルタ２
３は、データ入力端子ＩＮとクロック入力端子ＣＬＫを
有するｎステージのシフトレジスタ２３１と、シフトレ
ジスタ２３１へのデータ取り込みタイミングを規定する
ための駆動パルスを所定周期で出力するパルス発生器２
３２と、アンドゲート２２４の出力でセットされ前記パ
ルス発生器２３２から出力されるパルスでリセットされ
るＲＳフリップフロップ２３３と、シフトレジスタ２３
１の各ステージ出力の論理積を取るアンドゲート２３４
と、同様に各ステージ出力の反転論理和を取るＮＯＲゲ
ート２３５と、アンドゲート２３４の出力でセットされ
ＮＯＲゲート２３５の出力でリセットされるＲＳフリッ
プフロップ２３６とを備えている。

【００５５】ここで、パルス発生器２３２のパルス発生
タイミングは、この例では投光側装置の投光タイミング
ならびにシフトレジスタのステージ数に相関して予め設
定されるものである（これについては後述する）。すな
わち、デジタルローパスフィルタ２３においては、パル
ス発生器２３２からのクロックパルスに基づいて、アン
ド回路２２４から出力される複数の真偽判別結果
（‘Ｈ’，‘Ｌ’）が、フリップフロップ２３３を介し
てシフトレジスタ２３１の各ステージへと順次シフト入
力される。尚、パルス発生器２３２からフリップフロッ
プ２３３へのパルス入力タイミング（フリップフロップ
２３３のリセットタイミング）は、同パルス発生器２３
２からシフトレジスタ２３１のクロック入力端子ＣＬＫ
へのパルス入力タイミング（シフトレジスタへのデータ
取り込みタイミング）から所定時間遅延させる必要があ
るため、実際には、パルス発生器とフリップフロップ２
３３との間には遅延回路等が設けられるが、ここでの図
示は省略されている。

【００５６】そして、シフトレジスタ２３１の各ステー
ジ（ステージ１〜ｎ）がすべて‘Ｈ’を示す‘１’のと
き、アンド回路２３４の出力は‘Ｈ’となり、フリップ
フロップ２３６はセット状態となる。このときフリップ
フロップ２３６の出力は、受光側装置において投光側装
置から送り出された光パルスを正常に受け取ったことを
示す‘Ｈ’となる。一方、シフトレジスタ２３１の各ス
テージ（ステージ１〜ｎ）がすべて‘Ｌ’を示す‘０’
のときには、ＮＯＲ回路２３５の出力が‘Ｈ’、アンド
回路２３４の出力は‘Ｌ’となり、フリップフロップ２
３６がリセット状態となる。これにより、フリップフロ
ップ２３６の出力は、再びアンド回路２３４からのセッ
ト入力があるまで出力状態は‘Ｌ’となる。

【００５７】このように、本発明第１実施形態の光電セ
ンサにおいては、受光側装置２において、投光側装置１
から送り出された光パルスが所定回数繰り返し受け取ら
れたときのみ、‘Ｈ’を出力するようにされている。ま
た、一度‘Ｈ’の出力がなされると、シフトレジスタ２
３１の各ステージがすべて‘０’となるまで‘Ｈ’の出
力が継続されるから、それによりヒステリシス特性が維
持されている。

【００５８】上述の第１実施形態による光電センサの検
出原理が図２のタイミングチャートにより示されてい
る。

【００５９】ここで、同図中（ａ）〜（ｈ）の各段で示
される内容は、それぞれ図１中における符号（ａ）〜
（ｈ）が示す箇所における出力状態等に対応している。
即ち、図２において、（ａ）は投光側装置１の投光タイ
ミング（パルス発生器１１のパルス発生タイミング）、
（ｂ）は光電変換器２１（増幅器２１４）の出力ライン
上に現れる真の電気パルスの出力（波形Ｗｓ）、（ｃ）
は閾値Ｖｔｈ１を有する第１コンパレータ２２１の出
力、（ｄ）は遅延回路２２３からの出力（第１コンパレ
ータ２２１の出力遅延後の出力）、（ｅ）は閾値Ｖｔｈ
２を有する第２コンパレータ２２２の出力、（ｆ）はア
ンド回路２２４の出力、（ｇ）はパルス発生回路２３２
のパルス発生タイミング、（ｈ）はフリップフロップ２
３３の出力（シフトレジスタ２３１への入力）をそれぞ
れ示している。

【００６０】尚、同図には、投光側装置１から投光され
た光パルスが、受光側装置２においてすべて受光されて
いる状態が示されているものとする。

【００６１】同図中（ａ）に示されるように、投光側装
置１から所定周期で光パルスが送り出されると、受光側
装置２においては、投光パルスを受け取る毎に、同図中
（ｂ）に示される電気パルス（ピーク値Ｐ１，Ｐ２を有
する波形Ｗｓ）が光電変換器２１の出力ライン上に出現
する。

【００６２】同図中（ｃ）に示されるように、第１コン
パレータ２２１は、電気パルスの出力値が閾値Ｖｔｈ１
を越えている間、出力が‘Ｈ’となる。

【００６３】また、同図中（ｄ）に示されるように、遅
延回路２２３は、第１コンパレータ２２１の出力‘Ｈ’
を設定遅延時間‘τ’分だけ遅延させてアンド回路２２
４へと出力する。

【００６４】同図中（ｅ）に示されるように、第２コン
パレータ２２２は、電気パルスの出力値の絶対値が閾値
Ｖｔｈ２の絶対値を越えている間、出力が‘Ｈ’とな
る。

【００６５】ここで、設定遅延時間‘τ’は、先に述べ
たように、波形Ｗｓが有する２つのピーク値Ｐ１，Ｐ２
が出現するそれぞれの基準時点Ｔ１，Ｔ２との時間差に
より求められるものであるから、投光側装置１からの投
光パルスを受け取ったときには、第１コンパレータ２２
１の遅延後の出力状態‘Ｈ’と、第２コンパレータ２２
２の出力状態‘Ｈ’とは同タイミングで出現することと
なる。そのため、同図中（ｆ）に示されるように、両コ
ンパレータの出力の論理積をとるアンド回路２２４は、
第２コンパレータの出力値が‘Ｈ’となるのに同期して
その出力が‘Ｈ’となる。

【００６６】同図中（ｈ）に示されるように、フリップ
フロップ２３３は、アンド回路２２４の出力が‘Ｈ’に
変化するタイミングに同期してセット状態となる。ま
た、同図中（ｇ）に示されるタイミングで発生されるパ
ルス発生器２３２からのパルス発生（入力）タイミング
に同期してリセット状態となる。ここで、パルス発生器
２３２からのパルスは、シフトレジスタ２３１のクロッ
ク入力端子ＣＬＫへも供給されているから、入力端子Ｃ
ＬＫにクロックパルスが入力される毎に、シフトレジス
タ２３１の各ステージには、フリップフロップ２３３の
直前の出力状態（同図では５連続の‘Ｈ’状態が示され
ている）が順次取り込まれ、同時にフリップフロップ２
３３はリセット状態になる。

【００６７】尚、この例では、受光側装置２のパルス発
生器２３２のパルス発生周期は、投光側装置１のパルス
発生器１１のパルス発生周期よりも、やや長めの周期と
されている。すなわち、この例では、アンド回路２２４
（パルス真偽判別回路２２）の出力変化が、シフトレジ
スタ２３１の各ステージにすべて取り込まれるのではな
く、パルス発生器２３２で生成される前回のパルス発生
タイミングから今回のパルス発生タイミングまでの間の
フリップフロップ２３３の出力状態が順次シフトレジス
タの各ステージに取り込まれる。このようにすること
で、投受光非同期を前提とする光電センサにあっても、
安定した検出動作を確保可能としている。

【００６８】次に、受光側装置においてノイズパルス
（例えば蛍光灯による外乱光）が混入した場合における
第１実施形態による光電センサの検出動作を図３のタイ
ミングチャートに基づき説明する。

【００６９】ここで、同図中（ａ）〜（ｈ）の各段で示
される内容は、それぞれ図１中における符号（ａ）〜
（ｈ）が示す箇所における出力状態等に対応している。
即ち、図３において、（ａ）は投光側装置１の投光タイ
ミング（パルス発生器１１のパルス発生タイミング）、
（ｂ）はノイズパルスの混入により、光電変換器２１
（増幅器２１４）の出力ライン上に現れる電気パルスの
出力（２つのピーク値Ｐｎ１，Ｐｎ２を有する波形Ｗ
ｎ）、（ｃ）は閾値Ｖｔｈ１を有する第１コンパレータ
２２１の出力、（ｄ）は遅延回路２２３からの出力（第
１コンパレータ２２１の出力遅延後の出力）、（ｅ）は
閾値Ｖｔｈ２を有する第２コンパレータ２２２の出力、
（ｆ）はアンド回路２２４の出力、（ｇ）はパルス発生
回路２３２のパルス発生タイミング、（ｈ）はフリップ
フロップ２３３の出力（シフトレジスタ２３１への入
力）をそれぞれ示している。

【００７０】尚、この例では、投光側装置１からの投光
パルスは受光側装置２には届いていないものとして説明
する。すなわち、この種の光電センサにおいては、受光
側装置に本来受光すべき光パルス（投光側装置から投光
された光パルス）の受光があるときにノイズパルスが混
入しても、それが真の電気パルスの出力を相殺あるいは
その出力絶対値を大幅に減少させてしまうようなノイズ
パルスでない限り、誤動作を引き起こすことはない。
（無論、そのようなノイズパルスの混入も想定されるた
め、これについての対策は後述する。）これに対し、投
光側装置から投光された光パルスが受光側装置に届いて
いないにもかかわらず、ノイズパルスの混入により‘受
光’と判定されると誤動作を引き起こすこととなる。

【００７１】図３中（ａ）並びに（ｂ）に示されるよう
に、この例では、投光側装置１からの投光周期に、ノイ
ズパルスの発生周期が一致してしまった最悪のケースが
示されている。

【００７２】このとき、同図中（ｃ）に示されるよう
に、第１コンパレータ２２１は、ノイズパルスの出力値
が閾値Ｖｔｈ１を越えている間、出力が‘Ｈ’となる。

【００７３】また、同図中（ｄ）に示されるように、遅
延回路２２３は、第１コンパレータ２２１の出力‘Ｈ’
を設定遅延時間‘τ’分だけ遅延させてアンド回路２２
４へと出力する。

【００７４】同図中（ｅ）に示されるように、第２コン
パレータ２２２は、電気パルスの出力値の絶対値が閾値
Ｖｔｈ２の絶対値を越えている間、出力が‘Ｈ’とな
る。

【００７５】設定遅延時間‘τ’は、先に述べたよう
に、真の電気パルス波形Ｗｓが有する２つのピーク値Ｐ
１，Ｐ２が出現するそれぞれの基準時点Ｔ１，Ｔ２との
時間差により求められるものである。ここで、この例で
は、ノイズ波形Ｗｎの有する２つのピーク値Ｐｎ１，Ｐ
ｎ２の出現間隔（λ）は、真の電気パルス波形Ｗｓの２
つピーク値Ｐ１，Ｐ２の出現間隔（τ）に比して長い。
従って、第１コンパレータ２２１の遅延後の出力と、第
２コンパレータ２２２との出力タイミングが一致するこ
とはない。すなわち、同図中（ｆ）に示されるように、
アンド回路２２４は、本来受光すべき光パルスが到来し
ない限り、ノイズ波形Ｗｎが混入しても、その出力は
‘Ｌ’に維持される。そのため、同図中（ｈ）に示され
るように、フリップフロップ２３３（シフトレジスタ２
３１への入力）は、アンド回路２２４の出力‘Ｌ’によ
り、同図中（ｇ）に示されるパルス発生器２３２からの
パルス入力タイミングに関係なく、常時‘Ｌ’状態とな
る。

【００７６】このように、第１実施形態においては、パ
ルス真偽判別回路２２は、光電変換器２１の出力ライン
上の信号レベルを、第１，第２のコンパレータにより、
それぞれ真の電気パルス相当の基準値により弁別する。
次いで、それらのコンパレータの出力を、遅延回路２２
３を介して基準時点同士が整合するように時間軸整合さ
せ、時間軸整合されたのちのコンパレータ出力同士の論
理演算を行うことにより、光電変換器２１の出力ライン
上に現れる電気パルスの真偽判別を可能としている。

【００７７】これにより、投光側装置から投光された光
パルスが受光側装置に届いていないにもかかわらず、ノ
イズパルスの存在により‘受光’と判定されるといった
誤動作を防止可能としている。

【００７８】次に、本発明の放射パルス介在型センサ
は、送受一体型センサにも適用することができる。

【００７９】本発明が適用された投受一体型光電センサ
（第２実施形態）の回路構成が図４に示されている。

【００８０】同図に示されるように、第２実施形態の光
電センサには、第１実施形態で示した光電センサのもの
とほぼ同様の回路が使用されている。従って、第１実施
形態と同一構成回路には同一番号を付してその説明を省
略する。尚、１（投光側装置）、２（受光側装置）、２
２（パルス真偽判別回路）、２３（デジタルローパスフ
ィルタ）については必ずしも同一とは言えないが、理解
を容易とするため、ここでは第１実施形態と同一番号を
付することとする。

【００８１】第２実施形態においては投受光同期が可能
な光電センサ（投受一体型）が使用されているため、第
１実施形態（投受別体型）で用いられた受光側装置２の
パルス発生回路２３２は使用されない。代わって、投光
側装置１のパルス発生器１１からのパルスがフリップフ
ロップ２３３のリセット入力端子ならびにシフトレジス
タ２３１のクロック入力端子へと入力される。すなわ
ち、先に図２中（ｇ）で示したパルス発生タイミング
は、第２実施形態においては、投光側装置１の投光タイ
ミングと同期して出現することとなる。このようにする
ことで、アンド回路２２４（パルス真偽判別回路２２）
の出力変化を、シフトレジスタ２３１の各ステージにす
べて取り込むことができるから、デジタルローパスフィ
ルタ２３を介したより正確なフィルタ処理を行うことが
可能となる。

【００８２】また、第２実施形態においては、第１コン
パレータ２２１と遅延回路２２３の間に、新たなアンド
回路２２５が設けられる。このアンド回路２２５は、第
１コンパレータ２２１の出力と、パルス発生回路１１か
らのパルス出力との論理積を取るためのものであり、発
生回路１１からのパルス入力時に第１コンパレータの出
力が‘Ｈ’のときその出力が‘Ｈ’となる。すなわち、
このアンド回路２２５により、第１コンパレータにおい
ては、真の電気パルスのピーク値Ｐ１の受光タイミング
を正確に捉えて、基準値Ｖｔｈ１と比較することが可能
となるから、より正確な電気パルスの真偽判別を行うこ
とが可能となる。

【００８３】次に、本発明が適用される光電センサにあ
っては、真の電気パルスを微分して得られる波形上の既
知の複数（以下に示す例では３つ）の基準時点のそれぞ
れにおける基準値により、変換器の出力ライン上に現れ
る電気パルスの真偽を判別するようにすることができ
る。

【００８４】本発明の第３実施形態の光電センサの回路
構成が図５に示されている。

【００８５】同図に示されるように、第３実施形態にお
ける光電センサは、この例では投受別体型の光電センサ
とされ、第１実施形態で示した光電センサと一部同様の
回路が使用されている。従って、第１実施形態と同一構
成回路には同一番号を付してその説明を省略する。尚、
２（受光側装置）、２２（パルス真偽判別回路）につい
ては必ずしも同一とは言えないが、理解を容易とするた
め、ここでは第１実施形態と同一番号を付することとす
る。

【００８６】第３実施形態が第１実施形態と異なる点
は、パルス真偽判別回路２２の構成にある。即ち、第３
実施形態においては、パルス真偽判別回路２２は、微分
回路を構成し増幅器２１４の出力を取り込むハイパスフ
ィルタ２１５（ＨＰＦ）と、ハイパスフィルタ２１５の
出力側に並列に設けられた２台のコンパレータ２２１１
（第１コンパレータＣＭＰ１），２２２１（第２コンパ
レータＣＭＰ２）と、これらコンパレータのそれぞれの
出力を遅延する２台の遅延回路２２３１，２２３２と、
第１コンパレータ２２１１の出力遅延後の出力と第２コ
ンパレータ２２２１の出力遅延後の出力と第１コンパレ
ータの出力（遅延前）との３つの入力に対する論理積を
取るアンドゲート２２４１とを含んでいる。

【００８７】図８中（ｂ）は、光電変換器の出力ライン
上に現れる真の電気パルス（投光側装置から送り出され
る光パルスに基づく電気パルス）を、更にハイパスフィ
ルタ２１５に通すことにより得られる電気パルスに関す
る波形的特徴（この例では、第１実施例で示した波形Ｗ
ｓに対応した３つのピーク値Ｐ３（正極），Ｐ４（負
極），Ｐ５（正極）を有する出力波形Ｗｓ２を示すグラ
フである。

【００８８】同グラフにおいて、出力電圧値ＡＣ０を挟
む２つの基準値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２は、それぞれ、第１
コンパレータ２２１１の閾値Ｖｔｈ１（正極性）と、第
２コンパレータ２２２１の閾値Ｖｔｈ２（負極性）を示
している。ここで、閾値Ｖｔｈ１は、波形Ｗｓ２の第１
ピーク値Ｐ３，第３ピーク値Ｐ５の双方よりもやや低い
値に設定されており、また、Ｖｔｈ２は、波形Ｗｓ２の
第２ピーク値Ｐ４よりやや高い値に設定されている。
尚、それぞれの閾値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２を相対するピー
ク値Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５の何割程度に設定するかは、セン
サの設置状況等を考慮して任意に変更可能である。

【００８９】第１コンパレータ２２１１の出力は、ハイ
パスフィルタ２１５の出力レベルが閾値Ｖｔｈ１を上回
るときに‘Ｈ’となり、下回るとき‘Ｌ’となる。ま
た、第２コンパレータ２２２１の出力は、ハイパスフィ
ルタ２１５の出力レベルが閾値Ｖｔｈ２を上回るとき
‘Ｌ’となり、下回るとき‘Ｈ’となる。

【００９０】また、同グラフにおいて、‘τ２’は、遅
延回路２２３１の設定遅延時間‘τ２’を示しており、
この設定遅延時間‘τ２’は、真の波形Ｗｓ２が有する
ピーク値Ｐ３とピーク値Ｐ５が出現するそれぞれの基準
時点Ｔ３，Ｔ５との時間差で求められる。即ち、アンド
ゲート２２４１には、基準時点Ｔ５における第１コンパ
レータ２２１１の比較結果と、基準時点Ｔ３における第
１コンパレータ２２１１の比較結果とが同時に入力され
ることとなる。

【００９１】また、同グラフにおいて、‘τ３’は、遅
延回路２２３２の設定遅延時間‘τ３’を示しており、
この設定遅延時間‘τ３’は、真の波形Ｗｓ２が有する
ピーク値Ｐ４とピーク値Ｐ５が出現するそれぞれの基準
時点Ｔ４，Ｔ５との時間差で求められる。即ち、アンド
ゲート２２４１には、上述した基準時点Ｔ５における第
１コンパレータ２２１１の比較結果と、基準時点Ｔ３に
おける第１コンパレータ２２１１の比較結果とに加え、
基準時点Ｔ４における第２コンパレータ２２２１の比較
結果が同時に入力されることとなる。

【００９２】従って、アンドゲート２２４１において
は、波形Ｗｓ２におけるそれぞれの基準時点Ｔ３，Ｔ
４，Ｔ５におけるレベル比較結果同士が時間軸整合され
た形で照合される。尚、アンドゲート２２４１の出力
は、３つの入力が‘Ｈ’のときに限り‘Ｈ’となり、そ
れ以外のときには‘Ｌ’となる。尚、アンドゲート２２
４１の出力は、第１実施形態と同様のデジタルローパス
フィルタ２３に入力される。

【００９３】このように、第３実施形態においては、真
の電気パルスを微分して得られた既知の波形（Ｗｓ２）
上の３つの基準時点（Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５）のそれぞれに
おける基準値（Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ１）で構成
される波形的特徴に基づいて、変換手段の出力ライン上
に現れる電気パルスの真偽を判別するものであるから、
より正確に真の電気パルスを捉えることが可能となる。

【００９４】尚、第３実施形態においては、基準時点Ｔ
３とＴ５における基準値を、同一のコンパレータ（第１
コンパレータ２２１１）が有する閾値Ｖｔｈ１とした
が、それぞれの基準時点における基準値を別個に設ける
ようにすれば、より確度の高い真偽判別が可能となるこ
とは言うまでもないであろう。

【００９５】また、第３実施形態においては、光電セン
サを投受別体型のものとしたが、投受一体型のセンサに
適用することもできる。

【００９６】次に、先にも説明したように、この種の光
電センサ（放射パルス介在型センサ）においては、受光
側装置に本来受光すべき光パルス（投光側装置から投光
された光パルス）の受光があるときに、例えば比較的低
周波のノイズパルスが混入することにより、真の電気パ
ルスの出力が相殺あるいはその出力絶対値が減少してし
まうといった場合が想定される。

【００９７】図６は、そのようなノイズパルスが混入し
た場合に、第１，第２の実施形態における光電変換器２
１の出力ライン上に出現する電気パルスを示すタイミン
グチャートである。

【００９８】同図中において、（ａ）は投光側装置１か
ら送り出される光パルスの投光タイミング、（ｂ）はノ
イズパルスがないときに光電変換器２１の出力ライン上
に現れる真の電気パルスの出力（波形Ｗｓ）、（ｃ）は
放射パルスが受光側装置２に届いていないときに光電変
換器２１に現れるノイズパルス（比較的低周波のノイズ
波形Ｗｎ）の出力、（ｄ）は同図中（ｂ）、（ｃ）で示
される真の電気パルスとノイズパルスとが混在すること
により光電変換器２１の出力ライン上に現れる混合パル
スの出力（混合波形Ｗｓ＋ｎ）をそれぞれ示している。

【００９９】図６から明らかであるように、この例に示
す光電センサにおいては、投光側装置１に本来受光すべ
き光パルス（投光側装置から投光された光パルス）の受
光があるときに、同図中（ｃ）に示すようなノイズパル
ス（波形Ｗｎ）が混入すると、光電変換器２１の出力ラ
イン上には、混合パルスＷｓ＋ｎが出現することとな
る。混合パルス波形Ｗｓ＋ｎは、同図中（ｄ）に示され
るように、真の光パルス波形Ｗｓの第１、第２のピーク
値に対応するエッジ出力を有するものの、その値は流動
的であり、真偽判別のための閾値Ｖｔｈ１，２を有する
第１，第２のコンパレータは実質上ほとんど機能しない
こととなる。

【０１００】以下に示す本発明の第４実施形態において
は、上述のような比較的低周波のノイズパルスが混入し
た場合にも、光電変換器２１の出力ライン上に現れる電
気パルスの真偽判別を可能としたものである。

【０１０１】本発明の第４実施形態の光電センサの回路
構成が図７に示されている。尚、本発明の第４実施形態
と、上述した第１と第２の実施の形態との相違点は、パ
ルス真偽判別回路２２の構成のみであり、理解を容易と
するため、同図には投光側装置２１とパルス真偽判別回
路２２のみが示されている。すなわち、第１，第２の実
施形態における真偽別回路２２を同図に示されるパルス
真偽判別回路２２に置き換えることで本発明の第４実施
形態が実現される。無論、第４実施形態を第３実施形態
に適用することも可能であるが、そのような場合のパル
ス真偽判別回路２２の構成は、以下の記述を参照するこ
とにより当業者であれば容易に想到されるであろうから
ここでの説明は省略する。

【０１０２】図７に示されるように、第４実施形態にお
けるパルス真偽判別回路２２は、第１、第２の実施形態
と同様、２台のコンパレータ２２１（ＣＭＰ１），２２
２（ＣＭＰ２）と、それらコンパレータの内の一方（Ｃ
ＭＰ１）の出力を遅延（後述する設定遅延時間‘τ５−
τ４’）する遅延回路２２３と、コンパレータ２２１の
出力遅延後の両コンパレータ出力の論理積を取るアンド
ゲート２２４とを含んでいる。

【０１０３】そして、第１コンパレータ２２１と増幅器
２１４との間には、非反転入力端子（＋）と反転入力端
子（−）への２つの入力値の差分を出力する第１減算回
路２２６が設けられ、また、この第１減算回路の反転入
力端子（−）と増幅器２１４との間には、増幅器２１４
からの入力を設定遅延時間‘τ４’だけ遅延させて出力
する遅延回路２２８が設けられている。

【０１０４】また、第２コンパレータ２２２と増幅器２
１４との間には、非反転入力端子（＋）と反転入力端子
（−）への２つの入力値の差分を出力する第２減算回路
２２７が設けられ、また、この第２減算回路の反転入力
端子（−）と増幅器２１４との間には、増幅器２１４か
らの入力を設定遅延時間‘τ５’だけ遅延させて出力す
る遅延回路２２９が設けられている。

【０１０５】尚、第１，第２の減算回路２２６，２２７
のそれぞれの非反転入力端子（＋）には、増幅器２１４
からの出力が遅延されることなく入力される。

【０１０６】図８中（ｃ）は、設定遅延時間‘τ４’、
‘τ５’を説明するためのグラフである。同グラフにお
いて、Ｗｓは、先に説明した真の電気パルスに関する既
知の出力波形Ｗｓを示している。設定遅延時間‘τ４’
は、波形Ｗｓの第１ピーク値Ｐ１が出現する基準時点Ｔ
１と、出力波形Ｗｓの立ち上がり基準時点Ｔ６との時間
差で求められる。また、設定遅延時間‘τ５’は、波形
Ｗｓの第２ピーク値Ｐ２が出現する基準時点Ｔ２と、出
力波形Ｗｓの立ち上がり基準時点Ｔ６との時間差で求め
られる。

【０１０７】従って、本発明の第４実施形態において
は、第１減算回路２２６により、光電変換器２１の出力
ライン上に現れる電気パルスから、時間‘τ４’の間に
おける出力変化が取り出され、これが真の波形Ｗｓのピ
ーク値Ｐ１に相当するか否かの判別が第１コンパレータ
２２１により行われる。

【０１０８】また、第２減算回路２２７により、光電変
換器２１の出力ライン上に現れる電気パルスから、時間
‘τ５’の間における出力変化が取り出され、これが真
の波形Ｗｓのピーク値Ｐ２に相当するか否かの判別が第
２コンパレータ２２２により行われる。

【０１０９】次いで、遅延回路２２３により、第１コン
パレータ２２１の出力を設定遅延時間‘τ５−τ４’遅
延させることにより、アンド回路２２４により第１と第
２コンパレータの出力をそれぞれ時間軸を整合させて照
合が行われる。

【０１１０】すなわち、第４実施形態においては、先の
図６（ｄ）に示されるように、光電変換器２１からの出
力が真の電気パルスの出力を大幅に変えてしまうような
混合パルスＷｓ＋ｎであっても、この混合パルスＷｓ＋
ｎから、真のパルス波形Ｗｓを弁別することができる。

【０１１１】従って、本発明の第４実施形態によれば、
投光側装置に本来受光すべき光パルス（投光側装置から
投光された光パルス）の受光があるときに比較的低周波
のノイズパルスが混入することにより、真の電気パルス
の出力が相殺あるいはその絶対値が大幅に減少してしま
うといった場合にも、光電変換器２１の出力ライン上に
現れる電気パルスに基づく受光有無を的確に判別するこ
とができる。

【０１１２】次に、上述した第１、第２の実施形態に
は、更に、投光側装置１から所定ビットパターンに従っ
て光パルスを送り出すと共に、受光側装置２において真
の電気パルスと判定される電気パルスの出現ビットパタ
ーンを基準ビットパターンと照合することにより正常に
光パルスを受け取ったか否かを判定するビットパターン
判定機能を付加することができる。

【０１１３】以下に、上述した第１、第２実施形態にビ
ットパターン判定機能を付加した例を示す。尚、以下に
示すビットパターン判定機能は、上述した第３、第４の
実施形態にも適用可能であるが、そのような場合におけ
る光電センサの構成は以下の記述を参照することにより
当業者であれば容易に想到されるであろうからその説明
は省略する。

【０１１４】第１実施形態にビットパターン判定機能を
付加した光電センサ（第５実施形態）の回路構成が図９
に示されている。尚、第１実施形態と同一箇所には同一
番号を付してその説明を省略する。

【０１１５】同図に示されるように、第５実施形態で
は、投光側装置１においては、パルス発生器１１とドラ
イブ回路１２との間にパルスパターン生成器１４が設け
られる。このパルスパターン生成器１４は、同図中右上
に示されるように、パルス発生器１１の駆動パルスに同
期して、投光ビット‘１’または‘０’をシリアルに生
成する。この例では、パルスパターン生成器１４の生成
ビットが‘１’のときドライブ回路１２からは光パルス
が送り出され、パルスパターン生成器１４の生成ビット
が‘０’のときは、ドライブ回路１２からは投光が行わ
れない。

【０１１６】また、この例では、ビットパターンは、同
図に示されるパルスパターン生成器１４の番号“１”〜
“６”の６つのボックスで示されるように、６ビットで
一巡するようにされており、パルスパターン生成器１４
においては、予め設定された順番で、シリアルに‘１’
→‘０’→‘０’→‘１’→‘１’→‘０’のビットを
生成するものとする。すなわち、同図に示されるパルス
パターン生成１４の６つのボックス中、網掛け部は生成
ビット‘１’を、白地部は生成ビット‘０’をそれぞれ
示している。尚、ビットパターンが一巡するのに要する
ビット数、あるいはビットパターンが一巡するまでの
‘１’または‘０’のビット出現頻度は適宜に変更可能
である。これについては後に一具体例を挙げ詳細に説明
する。

【０１１７】受光側装置２には、ビットパターンが一巡
するまでのビット数（６ビット）に対応して、６ステー
ジを有するシフトレジスタ２３１０が適用されている。
各ステージ１〜６には、パルス発生器２３２のクロック
タイミングに従って、パルス真偽判別後の‘Ｈ’，
‘Ｌ’出力がフリップフロップ２３３から順に取り込ま
れる。尚、この例では、投光側装置のパルス発生器１１
と受光側装置２のパルス発生器２３２のパルス発生周期
は同一となるように予め設定されている。

【０１１８】デジタルローパスフィルタ２３では、シフ
トレジスタ２３１０の各ステージ１〜６に取り込まれた
‘Ｈ’（‘１’）、‘Ｌ’（‘０’）による出現ビット
パターンが、受光装置側に設けられたパルスパターン生
成器２３７に予め記憶されたビットパターン（基準ビッ
トパターン）と照合される。このパルスパターン生成器
２３７は、投光側装置１のパルスパターン生成器１４に
記憶されたビットパターンと同様のビットパターンをパ
ラレル（同時）に出力するものである。尚、説明の便宜
上、同図には、パルスパターン生成器２３７のビットパ
ターンは、パルス生成器１４のビットパターンと左右
（並び順）が反転して描かれている。

【０１１９】この例では、３つのアンド回路と３つのＮ
ＯＲ回路とを有する論理回路群２３８により、シフトレ
ジスタ２３１０の各ステージ１〜６の出力と、対応する
パルスパターン生成器２３７のビット出力１〜６との論
理演算が行われる。すなわち、この例では、シフトレジ
スタ２３１０のステージ１，４，５については取り込ま
れたビットが‘１’のとき、ステージ２，３，６につい
ては取り込まれたビットが‘０’のとき、論理回路群２
３８のすべての出力が‘Ｈ’となる。これにより、アン
ド回路２３４の出力も‘Ｈ’となり、フリップフロップ
２３６はセット状態となる。このときフリップフロップ
２３６の出力は、受光側装置において投光側装置から送
り出された光パルスを正常に受け取ったことを示す
‘Ｈ’となる。

【０１２０】また、シフトレジスタ２３１０の各ステー
ジ１〜６がすべて‘Ｌ’を示す‘０’のときは、ＮＯＲ
回路２３５の出力が‘Ｈ’、アンド回路２３４の出力は
‘Ｌ’となり、フリップフロップ２３６がリセット状態
となる。これにより、フリップフロップ２３６の出力
は、再びアンド回路２３４からのセット入力があるまで
出力状態は‘Ｌ’となる。

【０１２１】このように、第５実施形態においては、光
電変換器２１の出力ライン上に現れる電気パルスの真偽
判別を行うと共に、真の電気パルスと判定される電気パ
ルスの出現ビットパターンを基準ビットパターンと照合
することにより正常に光パルスを受け取ったか否かを判
定するビットパターン判定機能を有している。そのた
め、ノイズパルスが周期的に現れしかもその発生タイミ
ングがサンプリングタイミングと重なるような状況下に
あっても、より正確に真の光パルスの到来を検知するこ
とが可能となる。

【０１２２】尚、上述の説明では、第５実施形態におい
て、論理回路群２３８により、各ステージ１〜６の出力
と対応するパルスパターン生成器のビット出力１〜６と
の論理演算値を求め、それら論理回路群２３８のすべて
の出力が‘Ｈ’のとき、アンド回路２３４の出力が
‘Ｈ’となるものとしたが、照合処理における投光パル
ス有りビットの照合に関しては以下に示すように冗長性
を付与することもできる。

【０１２３】第５実施形態における好ましい他の実施形
態が図１０の回路ブロック図に示されている。尚、同図
において、図９に示される光電センサと同一の箇所には
同一番号を付してその説明を省略する。

【０１２４】図１０に示されるように、この例では、ア
ンド回路２３４と論理回路群２３８の３つのＮＯＲ回路
との間には、冗長性演算器２３９が設けられている。こ
の冗長性演算器２３９は、ＮＯＲ回路からの出力を予め
設定された冗長性判断基準に基づき論理演算し、
‘Ｈ’，‘Ｌ’による演算結果をアンド回路２３４へと
出力するものである。すなわち、この例ではパルスパタ
ーン生成器２３７により生成されるビット‘０’に対応
したシフトレジスタ２３１０のステージ２，３，６に関
しては、例えば、それら３つのステージの１つのみが
‘１’であっても（３つのＮＯＲ回路の出力のうち何れ
かが‘Ｌ’であっても）、冗長性演算器２３９からの出
力が‘Ｈ’となるように冗長性判断基準を設定すること
で、アンド回路２３４からの出力に冗長性を付与するこ
とが可能となる。

【０１２５】また、この例では、フリップフロップ２３
６とシフトレジスタ２３１０との間にも冗長性演算器２
４０が設けられている。すなわち、先に図９で示したＮ
ＯＲ回路２３５にあっては、シフトレジスタ２３１０の
各ステージがすべて‘０’とならない限り、その出力は
‘Ｌ’とならないが、この例では、冗長性演算器２４０
により冗長性を付与することにより、例えば、すべての
ステージが‘０’とならなくても、フリップフロップ２
３６のリセット入力端子への出力を‘Ｈ’とすることが
できる。

【０１２６】従って、図１０に示される第５実施形態の
光電センサにあっては、例えばノイズパルスの混入によ
りパルスパターン生成器１４におけるビットが‘０’の
ときにシフトレジスタの対応するステージに‘１’が取
り込まれても、それらを設定範囲内で許容することがで
きる。

【０１２７】第５実施形態の更に好ましい他の例におい
ては、受光側装置２のパルスパターン生成器が複数台設
けられる。

【０１２８】受光側装置２に照合用のパルスパターン生
成器を２台設けた例が図１１に示されている。尚、図１
０に示される光電センサと同一箇所には同一番号を付し
てその説明を省略する。

【０１２９】図１１に示されるように、この例では、受
光側装置２には、投光側装置１のパルス生成器１４に記
憶されたビットパターンと同一のビットパターン（図１
１に示されるビット番号１→２→３→４→５→６）をパ
ラレルに出力するパルスパターン生成器２３７１と、投
光側装置１のパルス生成器１４に記憶されたビットパタ
ーンを組み替えたビットパターン（ビット番号４→５→
６→１→２→３）をパラレルに出力するパルスパターン
生成器２３７２とが設けられている。

【０１３０】尚、『組み替えたビットパターン』とある
が、これは、同図中右上（枠囲み欄）に示されるよう
に、この例ではパルスパターン生成器１４に記憶された
６ビットの出現パターンを、それぞれ位相の異なる３ビ
ットづつの組‘Ａ’，‘Ｂ’で捉え、その並びを、（Ａ
＋Ｂ）から（Ｂ＋Ａ）に置き換えたものである。

【０１３１】すなわち、この例では、ビットパターン照
合のための基準ビットパターンが、Ａ＋Ｂ，Ｂ＋Ａの２
通り用意され、この２通りの基準ビットパターンは同時
にシフトレジスタ２３１０の６ステージに出現するビッ
トパターンに照合される。

【０１３２】これにより、ビットパターン（Ａ＋Ｂ）が
投光側装置１から繰り返し送り出されるような場合（投
光ビットパターンＡ→Ｂ→Ａ…）に、例えば、ノイズ等
により先頭のビットパターンＡが欠落するようなことが
あっても、再び受光側装置２のシフトレジスタ２３１０
にビットパターン（Ａ＋Ｂ）が取り込まれるのを待つこ
となく、Ｂ＋Ａのビットパターンが出現した時点で直ち
に照合を完了することができる。

【０１３３】それにより、出現ビットパターンと基準ビ
ットパターンとの照合をより高速に行うことができるか
ら、光電センサの応答性を向上させることが可能とな
る。

【０１３４】次に、本発明の第２実施形態にビットパタ
ーン判定機能を付加した光電センサ（第６実施形態）の
回路構成を図１２の回路ブロック図に示す。尚、先述し
た第２実施形態または第５実施形態と同一箇所には同一
番号を付してその説明を省略するものとする。

【０１３５】同図に示されるように、第６実施形態にお
ける光電センサは投受一体型のものであるため、同一の
パルスパターン生成器１５が使用されている。また、こ
の例では、第５実施形態と同様に２台の冗長性演算器２
３９，２４０が使用され、ビットパターン照合に際して
の冗長性が付与されている。

【０１３６】この例では、パルス発生器１１はパルスパ
ターン生成器１５に駆動パルスを送出する。パルスパタ
ーン生成器１５は、この駆動パルスに同期して、予め設
定されたビットパターンをドライブ回路１２にシリアル
に出力するとともに、受光側装置２におけるビットパタ
ーンの照合に際して使用されるビットパターンを論理回
路群２３８にパラレルに出力する。それにより、シフト
レジスタ２３１０のステージ１〜６に取り込まれたビッ
トパターンとの照合が行われる。

【０１３７】このように、ビットパターン判定機能は本
発明の第２実施形態にも適用可能することができる。

【０１３８】尚、上述の例ではビットパターンの組み替
えを２通り（Ａ＋Ｂ，Ｂ＋Ａ）のみ示したが、組み替え
はこれ以外にも可能である。例えば、ビットパターンを
３通りの組に分け、３通りの基準ビットパターンを設け
ることができる。

【０１３９】また、投光ビットパターンは１通り（Ａ→
Ｂ→Ａ…）のみを示したが、例えば、投光ビットパター
ンを予め複数種類（例えば、Ａ→Ｂ→Ｃ，Ｄ→Ｅ→Ｆ
…）用意しておき、投光側装置１の側で任意選択するよ
うにすることもできる。無論それらを更に任意に組み替
えて投光するようにすることもできるし、完全にランダ
ムな投光ビットパターンを生成することも可能である。
もっともそのような場合には、例えば、受光側装置２の
側に対応した基準ビットパターンを予め設けておくか、
或いはその都度、投光側装置１と受光側装置２との間で
ビットパターンに関するデータ交換を行うなどして、受
光側装置２の側において、投光ビットパターンに応じた
基準ビットパターンにより出現ビットパターンとの照合
が行われるようにする必要があることは言うまでもな
い。

【０１４０】次に、上述したビットパターン判定機能を
光電センサに適用する場合に、影響を与えると思われる
光電センサの特性項に基づく要件として以下のものが挙
げられる。 １．センサの応答時間が短い（１ｍｓの場合を後述す
る） ２．送信パルス列の基本周波数に制限がある（Ｓ／Ｎの
問題） ３．送信パルス列の基本デューティ比に制限がある ４．個体間に別々のクロックがある これらを満たすようにビットパターン判定機能の構成を
工夫することが望ましい。そこで、以下、具体的構成に
ついて説明する。

【０１４１】尚、以下に示す内容は、第５、第６の実施
形態において説明した内容と一部重複しているが、ここ
では、その内容をより詳細に説明するものと理解された
い。また、以下の説明には、図１３（ａ）で示される言
語（ビット、コード長、ビット長）を使用する。

【０１４２】ノイズパルス除去のためにビット数を多く
することによりノイズパルスとの類似度を小さくするこ
とが可能となる。ビット長（パルス投光間隔）が短くな
れば短いコード長にてビット数を多く確保することがで
きるが、一般的な光電センサに於いてはビット長・コー
ド長にそれぞれ制約条件が有りビット数を必要十分に確
保することは難しい。

【０１４３】一方、実験により、蛍光灯などの数十ｋＨ
ｚの周期的なノイズパルスやランダムに発生するノイズ
パルスを完璧に除去するためには、大凡３０ビットのビ
ット数が必要であることが分かった。ここでは光電セン
サ特有の制約条件をみたしつつ、いかに３０ビットのビ
ット数を確保するかについて述べる。尚、図１３（ｂ）
には、コード長が３０ビットの場合のビット配列の一例
が示されている。同図中において、網掛け部は投光ビッ
ト（生成ビット“１”）を、白地部は不投光ビット（生
成ビット“０”）をそれぞれ示している。また、この例
では、後述するように、コード長全体を２ブロック（こ
こでは１５ビットづつの２組、Ａ／Ｂ）に分けた場合に
おける‘Ａ’を先頭とするコード（ＮＯＭＡＬ）と、Ｂ
を先頭とするコード（ＮＯＭＡＬ２）との双方が示され
ている。これについては後述する。

【０１４４】制約 光電センサとして必要な感度（Ｓ
／Ｎ） Ｓ／Ｎは投光パルスのパルス幅と受光アンプの周波数特
性によって大まかに決まる。投光パルスのパルス幅を小
さくすると受光アンプの周波数帯域を広げなくてはなら
ず、Ｓ／Ｎの悪化に繋がる。またビット長を小さくする
ためにアンプの収束時間を早くするためには、アンプの
周波数帯域にて低域をカットする必要が有り、これもＳ
／Ｎの悪化を招く。これらの制限からビット長（パルス
投光間隔）は２０μｓ程度、投光パルス幅は２．５μｓ
程度が適当かと思われる。ただし、汎用の光電センサほ
ど感度を必要としないアプリケーションに於いてはこの
限りではない。

【０１４５】制約 応答時間 例えば、応答時間１ｍｓのアンプ内蔵光電センサにあっ
ては、この応答時間１ｍｓによる制約がビット数を制限
する最大の問題となる。このような場合、センサはばら
つきを含めて最大１ｍｓ以内に投光されたコードのビッ
トパターンを全て読み取らなくてはいけない。

【０１４６】単純に１ｍｓを上記制約によって定めら
れたビット長で割ると最大ビット数は５０ビットとな
る。しかしながらセンサの応答時間は検出対象物体が検
出されてから信号が出るまでの最大時間に相当するの
で、ビット長が即座に応答時間になるわけではない。そ
こで、以下にセンサの応答時間を左右する要因を述べ、
その対策の一例を示す。

【０１４７】要因 センサクロックのばらつき センサのクロックはＩＣ内部にて生成されるケースが多
い。そのような場合、ＩＣ内部のＣＲばらつきによりク
ロックの絶対値が±２０％程度バラつくことが多い。そ
こで、このような場合には、クロックが＋２０％ばらつ
いても応答時間を守れるようにセンサ自身の応答時間を
あらかじめ０．８倍にしておくのが好ましい。（応答時
間１ｍｓのときにはセンサの応答時間を８００μｓにす
る。）これを考慮すると最大ビット数は４０ビットとな
る。最大ビット数の制限がこの後に述べる理由から４０
ビットでは問題がある場合には、外部に発振子などをつ
けてより精度よくクロックを生成するとよいであろう。

【０１４８】要因 検出タイミングのばらつき 投光パルスをコード化（ビットパターン化）すると、全
コードを受信するまで検出判定を行えない問題が生じ
る。この問題はコードのどのタイミングを投光している
か受光側が把握していない投受別体型の光電センサにお
いて深刻な制約条件となる。

【０１４９】コード途中にて光電センサの検出対象領域
内に検出対象物体が入った場合の問題点を図１４に示
す。同図中（ａ）から明らかであるように、検出対象物
体が入ってから検出と判定するタイミングまでの時間
は、コード長よりも長く最大２コード長になる。このこ
とから、コード長は応答時間の半分以下にする必要があ
るが、前述した最大コード長から考えるとビット数を２
５ビットにしかできない。これではノイズパルス除去の
効果が不十分である。

【０１５０】そこで図１４中（ｂ）に示されるように、
コード長を２ブロック（ここではＡ／Ｂとする）に分
け、Ａ→Ｂと受信した場合でもＢ→Ａと受信した場合で
も復号できるようにすることで、有効ビット数を大きく
とることができる。先に示したように、図１３（ｂ）に
は、このようなコード分割方式を採用した具体的一例と
して、コード長が３０ビットの場合にＡ→Ｂと受信した
場合（ＮＯＲＭＡＬ）と、Ｂ→Ａと受信した場合（ＮＯ
ＲＭＡＬ２）とのそれぞれが上下に並べて示されてい
る。

【０１５１】この方式では検出対象物体が入ってから検
出と判定するまでの時間は、最大１．５コード長になる
ので最大コード長を３３（ビット長分）にすることがで
きる。同様に３ブロックに分けたら最大コード長は３７
にできる。

【０１５２】次に、その他の対策について記述する。 その他対策ビットスリップの問題 透過型センサ等の投受別体型光電センサにおいては、投
光側装置のクロックと受光側装置のクロックが大幅に異
なった場合、ビットの読み間違い（ビットスリップ）を
起こす可能性がある。この問題はエラー訂正符号をコー
ドの中にまぜておくことにより解決することができる。

【０１５３】尚、コード長が制限されるためにエラー訂
正符号に必要なビット数が確保できない場合には、コー
ド長内でビットストリップが起こらない最小のクロック
誤差に抑えれば誤動作を防ぐことができる。たとえばコ
ード長が８００μｓでビット長が２０μｓの場合、クロ
ック誤差は±１．２５％（２０／８００／２）以内とな
る。これらは、例えばＩＣの外付けにてセラミック振動
子などを使用することにより可能になる。

【０１５４】その他対策ビットパターンについて 光電センサのパルス幅は２．５μｓ程度が好ましいと前
述したが、パルスデューティについても若干の制約があ
る。光電センサの投光電流ピーク値をできるだけ大きく
するためには、パルスデューティは出来るだけ小さくす
ることが好ましい（トータルの平均消費電流を抑えるた
め）。そこで、例えば、パルスデューティを２．５％程
度にしようとすると、これにより、パルス幅２．５μｓ
でビット長２０μｓの場合、５ビットに一回しか投光で
きないこととなる。つまりビット数３０であれば投光ビ
ットは６以下に制限されるため、ビットパターンは、そ
の中で最適なパターンにする必要がある。そこで、最も
スペクトラムが拡散するようなビットパターン列にする
（投光パルス間隔ができるだけ離散するような組み合わ
せを選ぶ）。

【０１５５】その他対策ノイズパルスの除去について 図１５（ａ）は、従来の光電センサにおけるノイズによ
る誤判定の内容を示す図である。同図（ａ）上段に示さ
れるように、自身の投光パルス（真の光パルス）を受光
しているときにノイズパルスが混入し、それにより本来
の受光パルスがうち消され、受光信号が入光→遮光と変
化する事はめったにない。したがって、自分が投光して
いる間の受光パルスだけを使用する光電センサであれ
ば、そのような入光判定エラーが出ることはめったにな
い。仮に、単発でそのようなことが起こっても、ローパ
スフィルタ（シフトレジスタ）の使用により、そのよう
なエラーはほぼ無視することができる。

【０１５６】しかしながら、同図（ａ）下段に示される
ように、自身のパルスを受光していないときにノイズパ
ルスが混入し、受光信号が遮光→入光と変化する事は頻
繁に起こり得る（この現象は特にランダムに発生する各
種ノイズによるものを考えたほうがわかりやすい）。

【０１５７】ここで、本発明の光電センサに適用される
ビットパターン生成方式では入光判定に自分が投光して
いない時間の遮光も確認される。従って、そのままで
は、投光パルスが到来していないにも関わらずノイズパ
ルスにより入光と判断してしまうといったことが頻繁に
起こり得る。そのような場合には、蛍光灯等によるノイ
ズパルスによって入光誤動作を起こさないと言ったメリ
ットもあるが、ノイズパルスがあるときに入光判定が行
われないのであれば誤動作と状況は同じになってしま
う。

【０１５８】そのための有効な対策として、投光‘な
し’ビットが‘有り’ビットとなっていてもある程度の
数までは許容する方式（冗長性の付与）の適用が挙げら
れる。より具体的には、入遮光判定のときに、投光なし
ビットに対する入光の数を測定しておき、許容数ｎ以下
であれば遮光状態であったと判定する冗長性演算回路を
付加する。

【０１５９】図１６に入光判定におけるその効果を、図
１７に遮光判定におけるその効果を示す。尚、同図にお
いて、「ＡＤＤ」は、３０ビット中、不投光２４ビット
の遮光判定において許容したビットの数を示している。
同図に示されるように、この例では、ｎ＝３程度許容す
ることにより、入光判定をミスする確率が減り良好な結
果が得られることが確認された。

【０１６０】また、他の対策として、投光‘なし’ビッ
トの情報を圧縮して使用する方法が挙げられる。好まし
い一例として、２ビット圧縮方式を図１５中（ｂ）に示
す。この場合には、隣り合うビットが共に入光の時のみ
入光と判断される。尚、この方法を採用すると、投光ビ
ットは常に２ビットづつ連続していないといけない等、
ビットパターン生成に工夫を要することも想定される
が、このような方法を採用すれば、２ビット分に満たな
いショットノイズに関しては確実に除去することが可能
となる。

【０１６１】尚、上述の説明では、放射パルス介在型セ
ンサとして光電センサを示したが、本発明は、光電セン
サに限らず、超音波センサ、マイクロ波センサ、インパ
ルスレーダ等のような種々の放射パルス介在型のセンサ
に適用することができる。

【０１６２】そして、本発明によれば、蛍光灯等の光に
よるノイズパルスはもとより、その他の光、音、電磁波
等の様々なノイズに柔軟に対応して、正確な検出動作が
可能な放射パルス介在型センサが実現できる。

【０１６３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、ノイズパルスが周期的に現れしかもその発生タ
イミングがサンプリングタイミングと重なるような状況
下にあっても、有効に機能する誤動作防止対策を組み込
まれた放射パルス介在型センサ並びにそのための要素技
術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された投受別体型光電センサ（第
１実施形態）の回路構成を示すブロック図である。

【図２】同第１実施形態による光電センサの検出原理を
示すタイミングチャート（その１）である。

【図３】同第１実施形態による光電センサの検出原理を
示すタイミングチャート（その２）である。

【図４】本発明が適用された投受一体型光電センサ（第
２実施形態）の回路構成を示すブロック図である。

【図５】本発明が適用された光電センサ（第３実施形
態）の回路構成を示すブロック図である。

【図６】光電変換器の出力ライン上に出現する電気パル
スを説明するためのタイミングチャートである。

【図７】本発明が適用された光電センサ（第４実施形
態）の回路構成を示すブロック図である。

【図８】真の電気パルスに関する既知の波形的特徴を示
す図である。

【図９】本発明が適用された投受別体型光電センサ（第
５実施形態）の回路構成を示す図である。

【図１０】同第５実施形態における好ましい他の一例を
示す図である。

【図１１】同第５実施形態における好ましい更に他の一
例を示す図である。

【図１２】本発明が適用された投受一体型光電センサ
（第６実施形態）の回路構成を示す図である。

【図１３】ビットパターン生成の内容を説明するための
図（その１）である。

【図１４】ビットパターン生成の内容を説明するための
図（その２）である。

【図１５】ビットパターン投受光時におけるノイズにつ
いて説明するための図である。

【図１６】遮光判定時におけるノイズ発生率と正解率と
の関係をグラフで示した図である。

【図１７】入光判定時におけるノイズ発生率と正解率と
の関係をグラフで示した図である。

【符号の説明】

１ 投光側装置 ２ 受光側装置 １１ パルス発生器 １２ ドライブ回路 １２ａ エミッタ抵抗 １３ 発光素子 １４ パルスパターン生成器 ２１ 光電変換器 ２２ パルス真偽判別回路 ２３ デジタルローパスフィルタ ２１１ 抵抗 ２１２ フォトダイオード ２１３ 結合コンデンサ ２１４ 増幅回路（ＡＭＰ） ２２１ 第１コンパレータ（ＣＭＰ１） ２２２ 第２コンパレータ（ＣＭＰ２） ２２４ アンドゲート ２３１ シフトレジスタ ２３２ パルス発生器 ２３３ ＲＳフリップフロップ ２３５ ＮＯＲゲート ２３６ ＲＳフリップフロップ ２３７ パルスパターン生成器 ２３９，２４０ 冗長性演算器 Ｐ１〜Ｐ５ ピーク値 Ｗｓ 真の電気パルスに関する出力波形 Ｗｎ ノイズ波形 Ｗｓ＋ｎ 混合波形 τ１〜τ５ 設定遅延時間 Ｔ１〜Ｔ６ 基準時点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中西 弘明 京都府京都市下京区塩小路通堀川東入南不 動堂町801番地 オムロン株式会社内 Ｆターム(参考） 5J039 BB20 KK01 KK05 KK10 KK19 KK20 KK26 LL03 NN00 NN05 5J050 AA12 BB20 CC00 DD03 EE02 EE13 EE24 EE34 EE35 EE36 FF04 FF10 5K052 AA01 BB21 DD01 EE00 FF00 GG42 GG43

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射パルスを繰り返し送り出す送出側装
   置と、放射パルスを受け取る受取側装置とを有し、受取
   側装置には、受け取った放射パルスを電気パルスに変換
   する変換手段が含まれており、さらに受取側装置内に
   は、変換手段の出力ライン上に現れる電気パルスが、送
   出側装置から送り出された放射パルスを受け取ったこと
   に起因する真の電気パルスか、ノイズに起因する偽の電
   気パルスかを、真の電気パルスに関する既知の波形的特
   徴に基づいて判別するパルス真偽判別手段が設けられて
   おり、 それにより、受取側装置はパルス真偽判別手段の判別結
   果に基づいて目的とする出力信号を生成する、ことを特
   徴とする放射パルス介在型センサ。
2. 【請求項２】 放射パルスを繰り返し送り出す送出側装
   置と、放射パルスを受け取る受取側装置とを有し、受取
   側装置には、受け取った放射パルスを電気パルスに変換
   する変換手段が含まれており、さらに送出側装置には、 所定ビットパターンにしたがって放射パルスを送り出す
   パルス送出手段が設けられ、かつ受取側装置には、 変換手段の出力ライン上に現れる電気パルスが、送出側
   装置から送り出された放射パルスを受け取ったことに起
   因する真の電気パルスか、ノイズに起因する偽の電気パ
   ルスかを、真の電気パルスに関する既知の波形的特徴に
   基づいて判別するパルス真偽判別手段と、 真の電気パルスと判定される電気パルスの出現ビットパ
   ターンを基準ビットパターンと照合し、その照合結果に
   基づいて、正常に放射パルスを受け取ったか否かを判定
   するビットパターン判定手段と、が設けられており、 それにより、受取側装置はビットパターン判定手段の判
   定結果に基づいて目的とする出力信号を生成する、こと
   を特徴とする放射パルス介在型センサ。
3. 【請求項３】 真の電気パルスに関する既知の波形的特
   徴が、真の電気パルス波形上の２以上の基準時点のそれ
   ぞれにおける基準値により構成されている、請求項１又
   は２に記載の放射パルス介在型センサ。
4. 【請求項４】 真の電気パルスに関する既知の波形的特
   徴が、真の電気パルスを微分して得られた波形上の２以
   上の基準時点のそれぞれにおける基準値により構成され
   ている、請求項１又は２に記載の放射パルス介在型セン
   サ。
5. 【請求項５】 基準時点が波形上のピーク時点に相当す
   る、請求項３又は４に記載の放射パルス介在型センサ。
6. 【請求項６】 ピーク時点には波形上の正極性ピーク時
   点と負極性ピーク時点との双方が含まれている、請求項
   ５に記載の放射パルス介在型センサ。
7. 【請求項７】 真偽判別手段が、変換手段の出力ライン
   上の信号レベルをそれぞれ真の電気パルス相当の基準値
   により弁別する２以上のコンパレータと、それらのコン
   パレータの出力を基準時点同士が整合するように時間軸
   整合させる遅延手段と、時間軸整合されたのちのコンパ
   レータ出力同士の論理演算を行う論理演算手段とを含
   む、請求項３又は４に記載の放射パルス介在型センサ。
8. 【請求項８】 受け取った放射パルスを電気パルスに変
   換する変換手段と、変換手段の出力ライン上に現れる電
   気パルスが、送出側装置から送り出された放射パルスを
   受け取ったことに起因する真の電気パルスか、ノイズに
   起因する偽の電気パルスかを、真の電気パルスに関する
   既知の波形的特徴に基づいて判別するパルス真偽判別手
   段と、が設けられ、 それにより、パルス真偽判別手段の判別結果に基づいて
   目的とする出力信号を生成する、ことを特徴とする放射
   パルス介在型センサの受取側装置。
9. 【請求項９】 受け取った放射パルスを電気パルスに変
   換する変換手段と、 変換手段の出力ライン上に現れる電気パルスが、送出側
   装置から送り出された放射パルスを受け取ったことに起
   因する真の電気パルスか、ノイズに起因する偽の電気パ
   ルスかを、真の電気パルスに関する既知の波形的特徴に
   基づいて判別するパルス真偽判別手段と、 真の電気パルスと判定される電気パルスの出現ビットパ
   ターンを基準ビットパターンと照合し、その照合結果に
   基づいて、正常に放射パルスを受け取ったか否かを判定
   するビットパターン判定手段と、が設けられており、 それにより、受取側装置はビットパターン判定手段の判
   定結果に基づいて目的とする出力信号を生成する、こと
   を特徴とする放射パルス介在型センサの受取側装置。
10. 【請求項１０】 真の電気パルスに関する既知の波形的
    特徴が、真の電気パルス波形上の２以上の基準時点のそ
    れぞれにおける基準値により構成されている、請求項８
    又は９に記載の放射パルス介在型センサの受取側装置。
11. 【請求項１１】 真の電気パルスに関する既知の波形的
    特徴が、真の電気パルスを微分して得られた波形上の２
    以上の基準時点のそれぞれにおける基準値により構成さ
    れている、請求項８又は９に記載の放射パルス介在型セ
    ンサの受取側装置。
12. 【請求項１２】 基準時点が波形上のピーク時点に相当
    する、請求項１０又は１１に記載の放射パルス介在型セ
    ンサの受取側装置。
13. 【請求項１３】 ピーク時点には波形上の正極性ピーク
    時点と負極性ピーク時点との双方が含まれている、請求
    項１２に記載の放射パルス介在型センサの受取側装置。
14. 【請求項１４】 真偽判別手段が、変換手段の出力ライ
    ン上の信号レベルをそれぞれ真の電気パルス相当の基準
    値により弁別する２以上のコンパレータと、それらのコ
    ンパレータの出力を基準時点同士が整合するように時間
    軸整合させる遅延手段と、時間軸整合されたのちのコン
    パレータ出力同士の論理演算を行う論理演算手段とを含
    む、請求項１０又は１１に記載の放射パルス介在型セン
    サの受取側装置。
15. 【請求項１５】 ビットパターン判定手段は、変換手段
    の出力ライン上に現れた電気パルスの出現ビットパター
    ンを予め用意された位相の異なる２以上の基準ビットパ
    ターンと同時に照合し、その照合結果に基づいて、正常
    に放射パルスを受け取ったか否かを判定する、請求項２
    に記載の放射パルス介在型センサ。
16. 【請求項１６】 ビットパターン判定手段は、変換手段
    の出力ライン上に現れた電気パルスの出現ビットパター
    ンを予め用意された位相の異なる２以上の基準ビットパ
    ターンと同時に照合し、その照合結果に基づいて、正常
    に放射パルスを受け取ったか否かを判定する、請求項９
    に記載の放射パルス介在型センサの受取側装置。
17. 【請求項１７】 ビットパターン判定手段の照合処理に
    おけるビットの照合に関しては冗長性が付与されてい
    る、請求項２に記載の放射パルス介在型センサ。
18. 【請求項１８】 ビットパターン判定手段の照合処理に
    おけるビットの照合に関しては冗長性が付与されてい
    る、請求項９に記載の放射パルス介在型センサの受取側
    装置。
19. 【請求項１９】 放射パルスは光パルスである、請求項
    １乃至１８の何れかに記載の放射パルス介在型センサ。
20. 【請求項２０】 光パルスを繰り返し送り出す投光側装
    置と、光パルスを受け取る受光側装置とを有し、受光側
    装置には、受け取った光パルスを電気パルスに変換する
    変換手段が含まれており、さらに投光側装置には、 投光有りビットと投光無しビットとの所定配列に基づく
    投光ビットパターンにしたがって光パルスを送り出すパ
    ルス送出手段が設けられ、かつ受光側装置には、 変換手段の出力ライン上における電気パルスの出現有無
    に基づき、受光有無ビットを生成する受光有無ビット生
    成手段と、 受光有無ビットに基づく出現ビットパターンと、投光ビ
    ットパターンに基づく基準ビットパターンとを照合し、
    その照合結果に基づいて、正常に自身の投光に基づく光
    パルスを受け取ったか否かを判定するビットパターン判
    定手段と、が設けられており、 それにより、受光側装置はビットパターン判定手段の判
    定結果に基づいて目的とする出力信号を生成する、こと
    を特徴とする光電センサ。
21. 【請求項２１】 投光有無ビットの配列が異なる複数の
    投光ビットパターンが予め用意されている、ことを特徴
    とする請求項２０に記載の光電センサ。
22. 【請求項２２】 投光側装置には、投光有無ビットの配
    列に基づく投光ビットパターンをランダム生成する手段
    が更に設けられている、ことを特徴とする請求項２０に
    記載の光電センサ。
23. 【請求項２３】 投光有無ビットの配列には、Ｍ系列が
    採用されていることを特徴とする、請求項２０に記載の
    光電センサ。
24. 【請求項２４】 ビットパターン判定手段は、受光有無
    ビットに基づく出現ビットパターンを予め用意された投
    光有無ビット配列が異なる２以上の基準ビットパターン
    と同時に照合し、その照合結果に基づいて、正常に光パ
    ルスを受け取ったか否かを判定する、請求項２０に記載
    の光電センサ。
25. 【請求項２５】 ビットパターン判定手段の照合処理に
    おける受光有りビットの照合に関しては冗長性が付与さ
    れている、請求項２０に記載の光電センサ。
26. 【請求項２６】 投光ビットパターンにおける投光有り
    ビットは、２以上連続して配列される、ことを特徴とす
    る請求項２０に記載の光電センサ。
27. 【請求項２７】 投光ビットパターンの構成ビット数を
    可変としたことを特徴とする請求項２０に記載の光電セ
    ンサ。
28. 【請求項２８】 投光ビットパターンの構成ビット長を
    可変としたことを特徴とする請求項２０に記載の光電セ
    ンサ。