JP2747187B2 - 光電スイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、投光手段からパルス光
を出力し、受光手段により検出領域からの反射光を受光
して物体の存在の有無を検出する光電スイッチに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、工場内等で用いられる無人搬送
車においては、他の無人搬送車との衝突や人体あるいは
壁等との衝突を防止するために光電スイッチを利用した
衝突防止センサを設けたものがある。この場合、衝突防
止センサとしては、無人搬送車の進行方向前方の遠距離
検出領域に存在する障害物を検出して徐行検出信号を出
力すると共に、至近距離検出領域に存在する障害物を検
出して停止検出信号を出力するように構成したものがあ
り、それらの検出信号に基いて、無人搬送車側の制御装
置により、例えば、遠距離検出領域に障害物が存在する
ときには走行状態を徐行運転に切り換え、近距離検出領
域に障害物が存在するときには停止させるように制御す
ることができる。

【０００３】このような光電スイッチとしては、例えば
図６に示すようなものがある。すなわち、投光回路１は
投光パルス発生回路２から与えられる所定周期の投光パ
ルスに応じて投光素子３に投光電流を与えて投光動作を
行わせるようになっている。投光素子３は投光電流に応
じた光量のパルス光を光学系を介して検出エリアに出力
するようになっている。

【０００４】一方、受光部４においては、検出エリアか
ら入射される反射光を光学系を介して受光素子５により
受光するようになっている。受光素子５には負荷抵抗６
が直列に接続されており、直流電源端子ＶＤを介して逆
バイアス電圧が印加されるようになっている。受光素子
５と負荷抵抗６との共通接続点は出力端子とされ、遠距
離検出用増幅回路７および近距離検出用増幅回路８の各
入力端子に接続されており、受光信号を与えるようにな
っている。これら増幅回路７および８のうち、増幅回路
７は、検出エリアの遠距離検出領域からの反射光による
受光信号を検出するようにゲインが設定されており、増
幅回路８は、検出エリアの近距離検出領域からの反射光
による受光信号を検出するようにゲインが設定されてい
る。さらに、増幅回路７および８においては、それら遠
距離検出領域および近距離検出領域のそれぞれに対応し
て使用者により所望の最大検出距離を設定するための可
変抵抗器７ａおよび８ａが設けられており、それぞれ検
出領域内に対応したゲインの値として設定可能となって
いる。

【０００５】増幅回路７の出力端子は二値化同期積分回
路９を介して徐行信号出力回路１０に接続されており、
二値化同期積分回路９は増幅回路７からの出力信号を投
光パルスの周期に同期して所定レベルで二値化すると共
にその出力を積分して遠距離領域内で物体を検出してい
ることを示す検出信号を出力し、徐行信号出力回路１０
は無人搬送車の走行状態を徐行運転に制御させるべく徐
行信号を出力端子Ｐに出力するようになっている。ま
た、増幅回路８の出力端子は二値化同期積分回路１１を
介して停止信号出力回路１２に接続されており、二値化
同期積分回路１１は増幅回路８からの出力信号を投光パ
ルスの周期に同期して所定レベルで二値化すると共にそ
の出力を積分して近距離領域内で物体を検出しているこ
とを示す検出信号を出力し、停止信号出力回路１２は無
人搬送車の走行を停止させるべく停止信号を出力端子Ｑ
に出力するようになっている。電源回路１３は、外部か
ら直流電源が供給されると所定電圧に変換して上記各回
路に給電すると共に、直流電源端子ＶＤに給電する。

【０００６】上記構成によれば、投光回路１は投光パル
ス発生回路２から所定周期の投光パルスが与えられる
と、投光素子３に投光電流を与えてパルス光を検出エリ
アに向けて出力させるようになる。受光部４の受光素子
５は、検出エリアからパルス光の反射光が入射すると、
負荷抵抗６を介してその受光量に応じた受光電流を出力
し、増幅回路７および８に受光信号として与える。

【０００７】各増幅回路７，８においては、可変抵抗器
７ａ，８ａにより設定された遠距離検出領域，近距離検
出領域内に対応したゲインで受光信号を増幅して出力
し、二値化回路９，１１においては、与えられた信号の
レベルが所定レベル以上であれば検出信号を出力する。
これにより、例えば、検出エリアの遠距離検出領域に物
体が存在しているときには徐行信号出力回路１０から徐
行信号が出力され、無人搬送車が走行するうちに物体が
近距離検出領域内まで入ったときには停止信号出力回路
１２から停止信号が出力されるようになる。無人搬送車
は、これらの信号を受けて走行状態を徐行運転に制御し
たりあるいは停止させたりすることにより、進行方向の
障害物との衝突を防止することができるようになってい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来構成のものでは、次のような不具合がある。
すなわち、投光回路１においては、遠距離検出領域およ
び近距離検出領域のいずれにおいても物体の検出を可能
にするために、遠距離領域に合わせた大光量でパルス光
を出力するようにしている。一方、増幅器７および８に
おいては、ゲインの設定を変えることにより、遠距離離
領域の検出および近距離領域の検出を行う構成とし、一
つの受光部４からの受光信号を判定する構成となってい
るので、近距離検出領域からの反射光が受光素子５に入
射するとその受光量が非常に大きくなる。

【０００９】一般に、このような受光素子５の受光量の
大きさは検出距離に反比例しており、受光素子５におけ
る受光電流の大きさは受光量に比例しているから、受光
電流の大きさは検出距離に反比例する関係となる。しか
し、受光素子５として例えばフォトダイオードを用いて
いる場合に、負荷抵抗６と逆バイアス電圧の関係から、
受光素子５の受光量が大きくなると、受光電流が飽和し
て受光量との比例関係から外れてしまうことがある。つ
まり、検出距離が至近距離領域に入ってそのときの受光
素子５の受光量が非常に大きく増加するのに対して発生
する受光電流の大きさはそれほど増加しなくなるのであ
る。この結果、至近距離領域においては、受光電流に相
当する受光信号を増幅する増幅回路８のゲインの設定量
を僅かに変化させても最大検出距離の設定値が大きく変
化してしまうことになり、逆に、最大検出距離を至近距
離に設定しようとする場合には、その設定の調整幅が設
定距離に対して非常に狭い範囲となるのである（図８参
照）。

【００１０】これは、遠距離領域からの微弱な反射光で
も検出可能とするように、受光部４の負荷抵抗６の抵抗
値を設定しているので、至近距離からの反射光の光量が
検出距離に反比例して大きくなることにより、受光素子
５が発生する受光電流が飽和領域に入るからである。こ
の結果、図８にも示すように、近距離検出領域における
最大検出距離を至近距離に設定しようとするときには、
設定距離に対する可変抵抗器８ａの調整幅が非常に狭い
範囲となり、設定が困難になったり場合によっては設定
不能となる不具合が生じてしまうのである。

【００１１】この場合、投光回路１からのパルス光の光
量を低下させて、受光側で増幅回路７，８のゲインを調
整して受光感度を大きくすることも考えられるが、この
方法では、投光するパルス光の光量を少なくすると外乱
光やノイズに対して弱くなるため、実用上においては、
あまり受光感度を大きくすることができない事情にあ
り、本質的な解決策とは言えないものである。

【００１２】そこで、このような不具合を解消するため
に、例えば、図７に示すように、遠距離検出領域用と近
距離検出領域用とで別々に受光素子１４，１５および負
荷抵抗１６，１７を設けて構成し、パルス光の光量を遠
距離検出領域に対応して設定する場合でも、近距離検出
領域用の受光素子１５で受光したときに、その受光電流
が飽和領域に入らないように負荷抵抗１７の抵抗値を設
定するような構成として、至近距離における最大検出距
離の設定を行う場合でも、可変抵抗器８ａの調整幅に対
して設定距離が大きく変化しないようにして設定を行い
易くすることが考えられる。

【００１３】しかし、このような構成とすることで、遠
距離検出領域用と近距離検出領域用との２つの受光素子
１４，１５を設けるため、検出エリアからの反射光を受
光素子１４，１５に導くための光学系もそれぞれに対応
して設ける必要があり、これでは、全体の構成が大形化
したり複雑化すると共にその分のコストが高くなる不具
合がある。

【００１４】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、受光素子を１つとして光学系を簡単な
構成としながら、最大検出距離が異なる複数の検出領域
を設定できると共に、至近距離における最大検出距離の
設定を行う場合でも、その設定幅を設定距離に対して狭
くすることなく設定し易くして広い範囲で最大検出距離
を設定することができるようにした光電スイッチを提供
するにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の光電スイッチ
は、最大検出距離が異なる複数の検出領域のそれぞれに
適合した光量のパルス光を所定周期で順次切り換えて出
力する投光手段と、前記検出領域からの反射光を受光す
るように設けられ、その受光量に応じたレベルの受光信
号を出力する受光手段と、前記複数の検出領域のそれぞ
れに対応して最大検出距離を設定するための複数の検出
距離設定手段と、これら複数の検出距離設定手段のうち
前記投光手段から出力中のパルス光に適合した検出領域
の最大検出距離を設定するものを有効化し、前記受光手
段からの受光信号に基いて対応する前記検出距離領域内
の物体の存在の有無を検出する検出手段とを設けて構成
したところに特徴を有する。

【００１６】また、本発明の光電スイッチは、所定周期
のパルス光を出力する投光手段と、最大検出距離が異な
る複数の検出領域のそれぞれに対応した抵抗値を有する
負荷抵抗を受光素子に切り換え接続し、前記検出領域か
らの反射光を受光するように設けられ、その受光量と負
荷抵抗とに応じたレベルの受光信号を出力する受光手段
と、前記複数の検出領域のそれぞれに対応して最大検出
距離を設定するための複数の検出距離設定手段と、前記
複数の検出領域のそれぞれに対応する前記負荷抵抗およ
び前記検出距離設定手段を前記パルス光の出力周期に同
期して順次切り換えて有効化し、前記受光手段からの受
光信号に基いて対応する前記検出領域内における物体の
存在の有無を検出する検出手段とから構成することもで
きる。

【００１７】

【作用】請求項１記載の光電スイッチによれば、投光手
段は最大検出距離が異なる複数の検出領域のそれぞれに
適合した光量のパルス光を所定周期で順次切り換えて出
力し、受光側においては、あらかじめ外部から複数の検
出距離設定手段のそれぞれにより複数の検出領域のそれ
ぞれに対応して異なる最大検出距離が設定されており、
検出手段は、それらの検出距離設定手段のうち投光手段
から出力中のパルス光に適合した検出領域の最大検出距
離を設定するものを有効化する。

【００１８】これにより、検出手段は、受光手段から受
光信号を受けると、例えば、そのときのパルス光の光量
が大きく遠距離側の検出領域に対応する場合には、それ
に対応する最大検出距離が設定され、その検出領域の最
大検出距離よりも短距離側に物体が存在する場合には受
光信号のレベルが高いことにより検出することができ
る。また、パルス光の光量が近距離側の検出領域に対応
する場合には、それに対応する最大検出距離が設定され
るので、その検出領域の最大検出距離よりも短距離側に
物体が存在する場合には受光信号のレベルが高くなるこ
とにより検出することができるようになる。

【００１９】また、最大検出距離が異なる検出領域に対
応してパルス光の光量を変化させているので、例えば、
近距離側の検出を行うときには、パルス光の光量が少な
く設定されるようになり、至近距離から反射光が受光素
子に入射する場合でも、その光量が大きすぎることがな
くなり、受光素子の動作状態が飽和領域に入ることがな
くなり、受光信号のレベルは距離に対応して変化するよ
うになり、この結果、検出距離設定手段により至近距離
に設定する場合でも、設定幅に対する設定距離が極端に
狭くなることがなくなり、簡単に設定することができる
ようになる。

【００２０】請求項２記載の光電スイッチによれば、投
光手段は所定周期のパルス光を出力し、受光側において
は、あらかじめ外部から複数の検出距離設定手段のそれ
ぞれにより複数の検出領域のそれぞれに対応して異なる
最大検出距離が設定されており、検出手段は、その複数
の検出領域のそれぞれに対応する負荷抵抗および前記検
出距離設定手段を前記パルス光の出力周期に同期して順
次切り換えて有効化する。

【００２１】受光手段においては、受光素子に接続され
る負荷抵抗が検出領域に応じて切り換えられるので、そ
のときの受光量と負荷抵抗とに応じたレベルの受光電流
が流れるようになり、検出手段に受光信号を与えるよう
になる。この場合、遠距離側に対応する負荷抵抗が接続
されているときには、遠距離から受光素子に入射する微
弱な反射光に対して受光素子の受光電流が減じられない
ようになり、一方、近距離側に対応する負荷抵抗が接続
されているときには、近距離から受光素子に入射する強
い反射光に対して受光電流を減じることにより、至近距
離からの反射光が入射した場合でも受光素子の動作状態
が飽和領域に入らないようになる。この結果、検出距離
設定手段により至近距離に設定する場合でも、設定幅に
対する設定距離が極端に狭くなることがなくなり、簡単
に設定することができるようになる。

【００２２】検出手段においては、負荷抵抗に対応する
検出距離設定手段を前記パルス光の出力周期に同期して
切り換えるので、受光手段からの受光信号のレベルを対
応する検出領域に対応する最大検出距離で判定してその
検出領域内における物体の存在の有無を検出することが
できるようになる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を無人搬送車の衝突防止センサ
に適用した場合の第１の実施例について図１ないし図３
を参照しながら説明する。電気的構成を示す図１におい
て、投光回路２１は、出力端子に直列に接続された３個
のＬＥＤ２２に投光電流を与えて投光動作を行なわせる
もので、入力端子に接続された投光電流切換回路２３か
ら投光電流Ｓ23が与えられる。ＬＥＤ２２は図示しない
光学系を介して検出エリアに向けてパルス光を出力する
ように設けられている。投光電流切換回路２３は、投光
パルス発生器２４に接続され、その投光パルス発生器２
４から所定周期の投光パルスＳ24が与えられると、後述
するように２つの検出領域に対応したパルス光をＬＥＤ
２２に出力させるように投光電流を切り換えて出力する
ようになっている。そして、以上により投光手段として
の投光部２５が構成されている。

【００２４】次に、受光側において、受光手段としての
受光回路２６は、受光素子としての３個のフォトダイオ
ード２７を並列に接続し、それらのカソードを直流電源
端子ＶＤに接続し、アノードを負荷抵抗２８を介してア
ースして構成している。フォトダイオード２７は、検出
エリア側からの反射光を図示しない光学系を介して受光
するように配置されており、直流電源端子ＶＤから逆バ
イアス電圧が印加された状態で受光動作を行うようにな
っている。そして、フォトダイオード２７と負荷抵抗２
８との共通接続点は出力端子Ｄとされ、受光信号Ｓ26を
出力する。

【００２５】検出手段としての検出回路２９において、
遠距離検出用増幅回路３０および近距離検出用増幅回路
３１の各入力端子は受光回路２６の出力端子Ｄに接続さ
れている。遠距離検出用増幅回路３０は、遠距離検出領
域に対応したゲインが設定されており、受光信号Ｓ26を
受けるとこれを増幅して出力する。また、遠距離検出用
増幅回路３０には、外部から遠距離検出領域内における
最大検出距離を設定するための検出距離設定手段として
の可変抵抗器３０ａが設けられている。また、近距離検
出用増幅回路３１は、近距離領域に対応したゲインが設
定されており、受光信号Ｓ26を受けるとこれを増幅して
出力する。また、近距離検出用増幅回路３１には、外部
から近距離検出領域内における最大検出距離を設定する
ための検出距離設定手段としての可変抵抗器３１ａが設
けられている。

【００２６】増幅回路３０および３１の出力端子は、そ
れぞれ二値化回路３２および３３を介してＡＮＤ回路３
４および３５の各一方の入力端子に接続されている。二
値化回路３２および３３は、それぞれ増幅回路３０，３
１から入力される信号のレベルが基準レベル以上である
ときに「Ｈ」レベルの信号を二値化信号Ｓ32，Ｓ33とし
て出力するようになっている。

【００２７】同期回路３６は、遠距離検出領域および近
距離検出領域に対応して投光回路２５から出力されるパ
ルス光のレベルに応じてＡＮＤ回路３４および３５の切
り換え動作を行うもので、その入力端子は投光パルス発
生器２４に接続され、出力端子はＡＮＤ回路３４および
３５の各他方の入力端子に接続されている。そして、同
期回路３６は、投光パルス発生器２４から与えられる投
光パルスＳ24に同期してＡＮＤ回路３４および３５に交
互に「Ｈ」レベルとなる同期信号Ｓ36a およびＳ36b を
出力する。

【００２８】ＡＮＤ回路３４の出力端子は積分回路３７
を介して徐行信号出力回路３８に接続され、ＡＮＤ回路
３５の出力端子は積分回路３９を介して停止信号出力回
路４０に接続されている。積分回路３７および３９は、
ＡＮＤ回路３４，３５から与えられる「Ｈ」レベルの信
号を積分し、その積分値が所定レベルに達すると、検出
信号として出力するようになっている。徐行信号出力回
路３８は、積分回路３７から検出信号が与えられると徐
行信号を出力端子Ｐに出力し、停止信号出力回路４０は
積分回路３９から検出信号が与えられると停止信号を出
力端子Ｑに出力するもので、図示しない無人搬送車の走
行制御回路に各信号が与えられ、その走行状態が制御さ
れるようになっているものである。また、電源回路２９
ａは、電源入力端子Ｖ１，Ｖ２を介して給電されると、
所定の直流電圧に変換して各部に給電すると共に直流電
源端子ＶＤに給電するようになっている。

【００２９】次に、本実施例の作用について図２および
図３をも参照して説明する。すなわち、投光パルス発生
器２４は、図２（ａ）に示すように、所定周期の投光パ
ルスＳ24を投光電流切換回路２３および同期回路３６に
与える。投光電流切換回路２３は、投光パルスＳ24を受
けると同図（ｂ）に示すような投光電流Ｓ23として投光
回路２１に与えるようになる。この場合、投光電流Ｓ23
はその電流レベルがＩａおよびＩｂに交互に切り換えら
れており、それらの電流レベルＩａおよびＩｂは、それ
ぞれ、遠距離検出領域および近距離検出領域に対応して
設定されている。これにより、投光回路２１は、投光電
流Ｓ23に基いてＬＥＤ２２を駆動し、光量が交互に異な
るレベルとなるパルス光を光学系を介して検出エリアに
向けて出力するようになる。

【００３０】検出エリアに出力されたパルス光に対し
て、検出エリア内に物体が存在するときには、その物体
による反射光がフォトダイオード２７に光学系を介して
入射するようになる。このとき、投光電流Ｓ23の電流レ
ベルがＩａであるときには光量が多く、フォトダイオー
ド２７においては、遠距離検出領域からの反射光のレベ
ルも適切な受光量として入射され、投光電流Ｓ23の電流
レベルがＩｂであるときには光量が少なく、フォトダイ
オード２７においては近距離検出領域からの反射光のレ
ベルが適切な受光量として入射する。

【００３１】検出回路２９においては、受光回路２６か
らの受光信号Ｓ26を受けると、遠距離検出用増幅回路３
０および近距離検出用増幅回路３１により増幅動作を行
い、二値化回路３２，３３において基準レベル以上ある
場合には「Ｈ」レベルの信号として出力されるようにな
る。この場合、増幅回路３０および３１における増幅動
作においては、可変抵抗器３０ａおよび３１ａにより設
定された最大検出距離に対応したゲインで行われるよう
になっている。

【００３２】さて、検出回路２９においては、同期回路
３６によりＡＮＤ回路３４および３５に交互に「Ｈ」レ
ベルの同期信号Ｓ36a ，Ｓ36b を出力しているので、Ａ
ＮＤ回路３４および３５は、「Ｈ」レベルの信号が与え
られているときに二値化回路３２，３３から出力される
「Ｈ」レベルの信号を有効化して積分回路３７，３９に
出力するようになる。そして、この同期信号Ｓ36a ，Ｓ
36b は、投光パルスＳ24の出力に同期すると共に投光電
流Ｓ23の電流レベルがＩａ，Ｉｂの各レベルに対応して
「Ｈ」レベルとなるように出力される。

【００３３】したがって、投光回路２５から電流レベル
がＩａのパルス光が出力されたときには遠距離検出用増
幅回路３０から二値化回路３２を介して出力された
「Ｈ」レベルの信号がＡＮＤ回路３４および積分回路３
７を介して徐行信号出力回路３８に与えられるようにな
る。また、投光回路２５から電流レベルがＩｂのパルス
光が出力されたときには近距離検出用増幅回路３１から
二値化回路３３を介して出力された「Ｈ」レベルの信号
がＡＮＤ回路３５および積分回路３９を介して停止信号
出力回路４０に与えられるようになる。

【００３４】このように、遠距離および近距離の２つの
検出領域に対応して投光回路２５から投光電流Ｓ23の電
流レベルをＩａおよびＩｂに切り換えて出力し、遠距離
領域に対応するパルス光が出力されたときには遠距離検
出用増幅回路３０の出力信号をＡＮＤ回路３４を介して
有効化させ、近距離検出領域に対応するパルス光が出力
されたときには近距離検出用増幅回路３１の出力信号を
ＡＮＤ回路３５を介して有効化させるのである。これに
より、検出領域に対応した受光信号が受光回路２６から
増幅回路３０あるいは３１に出力され、そのときには、
投光回路２５から出力されているパルス光の光量が検出
領域に対応しているので、フォトダイオード２７に入射
する反射光の受光量も適切に設定されているので、受光
電流が飽和状態となることがなくなる。

【００３５】一方、このように、検出領域に対応したパ
ルス光が投光回路２５から出力されて、フォトダイオー
ド２７が飽和領域に入るような受光量の反射光を受けた
状態で対応する検出領域の物体の有無の検出動作を行わ
ないので、増幅回路３０あるいは３１において可変抵抗
器３０ａおよび３１ａを用いて最大検出距離の設定を行
う場合に、図３に示すような関係として得ることができ
る。この場合、特に、近距離検出領域における最大検出
距離を至近距離に設定する場合でも、図３に破線で示す
ように、可変抵抗器３１ａの回転角度に対応して最大検
出距離の設定が広い範囲で余裕をもって調節することが
できるのである。

【００３６】このような本実施例によれば、投光回路２
５にて遠距離および近距離の検出領域に対応した光量の
パルス光を所定周期で出力するようにし、検出回路２９
側で、検出距離に応じた増幅回路３０あるいは３１から
の受光信号を有効化するように同期回路３６を設けて同
期した状態で検出信号を得るようにしたので、近距離検
出領域の検出時でもフォトダイオード２７の動作状態が
飽和領域に入るような大きい光量の反射光が入射するこ
とがなくなり、増幅回路３１の可変抵抗器３１ａの調節
により近距離検出領域の特に至近距離に最大検出距離を
設定する場合でも、可変抵抗器３１ａの回転角度幅と最
大検出距離の設定値とが広い範囲で対応させることがで
きるようになり、設定動作が容易に行えるようになる。

【００３７】図４は本発明の第２の実施例を示すもの
で、以下、第１の実施例と異なる部分について説明す
る。すなわち、本実施例においては、図４に示すよう
に、マイクロコンピュータ４１により投光パルスを出力
すると共に、ひとつの増幅回路４２により増幅動作を行
い、二値化回路４３における基準レベルを遠距離検出領
域および近距離検出領域に対応して異なるように設定す
る構成である。

【００３８】図４において、投光電流切換回路２３の入
力端子はマイクロコンピュータ４１の出力端子Ａ，Ｂに
接続され、投光パルスおよび切換信号が与えられるよう
になっている。受光回路２６の出力端子は増幅回路４２
を介して二値化回路４３の比較器４４の非反転入力端子
に接続されている。比較器４４の反転入力端子は、抵抗
４５を介して直流電源端子ＶＤに接続されると共に、ア
ナログスイッチ４６および可変抵抗器４７を介してアー
スされ、さらにアナログスイッチ４８および可変抵抗器
４９を介してアースされている。アナログスイッチ４６
および４８のゲートはマイクロコンピュータ４１の出力
端子ＤおよびＥに接続されている。

【００３９】可変抵抗器４７および４９は、それぞれ遠
距離検出領域および近距離検出領域に対応して比較器４
４の基準レベルを設定するもので、これにより各検出領
域における最大検出距離を設定するものである。徐行信
号出力回路３８および停止信号出力回路４０の各入力端
子はマイクロコンピュータ４１の出力端子ＦおよびＧに
それぞれ接続されている。そして以上により検出手段と
しての検出回路５０が構成されている。

【００４０】次に、本実施例の作用について説明する。
マイクロコンピュータ４１は、出力端子Ａから投光パル
スを出力すると共に出力端子Ｂから切換信号を出力し、
投光電流切換回路２３はこれらの投光パルスおよび切換
信号に応じて、電流レベルがＩａおよびＩｂに交互に切
り換わるようにした投光電流を投光回路２１に与えるよ
うになる。これにより、ＬＥＤ２２は遠距離検出領域お
よび近距離検出領域のそれぞれに対応する光量のパルス
光を光学系を介して所定周期で検出エリアに出力するよ
うになる。

【００４１】一方、受光回路２６においては検出エリア
から光学系を介してフォトダイオード２７に入射する反
射光の受光量に応じた受光信号を出力するので、増幅回
路４２はこれを増幅して出力するようになる。そして、
マイクロコンピュータ４１は、検出領域に対応して出力
したパルス光に適合するアナログスイッチ４６あるいは
４８に出力端子ＤあるいはＥからゲート信号を与え、可
変抵抗器４７あるいは４９により設定された基準レベル
を有効化している。

【００４２】これにより、二値化回路４３においては、
比較器４４の反転入力端子に与えられる基準レベルが検
出領域に対応したレベルに設定されるので、対応する検
出領域内に物体が存在するか否かの検出信号がマイクロ
コンピュータ４１の入力端子Ｃに入力されるようにな
る。マイクロコンピュータ４１は、このとき入力された
検出信号が遠距離検出領域あるいは近距離検出領域のい
ずれに対応する検出信号であるかを判断して、遠距離検
出領域に物体が存在することを検出したときには徐行信
号出力回路３８に検出信号を出力し、近距離検出領域の
場合には停止信号出力回路３９に検出信号を出力するよ
うになる。

【００４３】このような第２の実施例によれば、増幅回
路４２の出力信号をＬＥＤ２２から出力されたパルス光
の光量に応じた検出領域に対応するように二値化回路４
３の比較器４４に設定する基準レベルを切り換えるよう
にしたので、第１の実施例と同様の効果を得ることがで
きる。

【００４４】図５は本発明の第３の実施例を示すもの
で、以下、第１の実施例と異なる部分について説明す
る。投光動作および受光動作を制御する検出手段として
のマイクロコンピュータ５１は、出力端子Ａに投光手段
としての投光回路５２が接続されており、その投光回路
５２に投光パルスを出力する。投光回路５２は、与えら
れた投光パルスに応じて所定の投光電流をＬＥＤ５３に
与えてパルス光を図示しない光学系を介して検出エリア
に向けて出力させる。

【００４５】受光手段としての受光回路５４は、受光素
子としての３個のフォトダイオード５５を並列にしてそ
のカソード側を直流電源端子ＶＤに接続し、アノード側
を切換スイッチ５６および遠距離検出用の負荷抵抗５７
を介してアースすると共に、切換スイッチ５８および近
距離検出用の負荷抵抗５９を介してアースしている。そ
して、フォトダイオード５５のアノード側を出力端子Ｄ
とし、受光信号を出力するようになっている。

【００４６】増幅回路６０は、受光信号を増幅して出力
するもので、その入力端子は受光回路５４の出力端子Ｄ
に接続され、出力端子は検出距離設定手段としての遠距
離設定用の可変抵抗器６１を介してアースされると共
に、近距離設定用の可変抵抗器６２を介してアースされ
ている。可変抵抗器６１および６２の各可変出力端子は
切換スイッチ６３および６４をそれぞれ介して二値化回
路６５の入力端子に接続されている。二値化回路６５
は、入力される信号のレベルが基準レベル以上あるとき
に「Ｈ」レベルの検出信号を出力するもので、その出力
端子はマイクロコンピュータ５１の入力端子Ｂに接続さ
れている。

【００４７】切換スイッチ５６および６３の制御端子は
マイクロコンピュータ５１の出力端子Ｃに接続され、切
換スイッチ５８および６４の制御端子はマイクロコンピ
ュータ５１の出力端子Ｄに接続されており、それぞれマ
イクロコンピュータ５１からの制御信号によりオンオフ
が制御されるようになっている。マイクロコンピュータ
５１の出力端子ＥおよびＦはそれぞれ徐行信号出力回路
６６および停止信号出力回路６７を介して出力端子Ｐお
よびＱに接続されている。

【００４８】次に、本実施例の作用について説明する。
マイクロコンピュータ５１は、出力端子Ａから所定周期
の投光パルスを出力し、その出力タイミングに同期して
出力端子ＣおよびＤから交互に「Ｈ」レベルの信号を出
力し、切換スイッチ５６，６３をオンさせて遠距離検出
用の負荷抵抗５６および遠距離検出領域設定用の可変抵
抗器６３を同時に有効化させる場合と、切換スイッチ５
８，６４をオンさせて近距離検出用の負荷抵抗５８およ
び遠距離検出領域設定用の可変抵抗器６４を同時に有効
化させる場合とを交互に繰り返すようになる。

【００４９】これにより、投光回路５２によりＬＥＤ５
３からパルス光が検出エリアに向けて出力されると、検
出エリア内に物体が存在する場合にはその反射光がフォ
トダイオード５５に入射するようになり、その受光信号
が増幅回路６０に入力されるようになる。このとき、受
光回路５４においては、遠距離検出領域に対する設定状
態と近距離検出領域に対する設定状態とのそれぞれに対
して検出動作を行うので、最大検出距離以内に物体が存
在するか否かを検出することができるようになる。

【００５０】このような第３の実施例によれば、受光回
路５４において負荷抵抗５６，５８を切り換えると共
に、可変抵抗６１，６２を切り換えることにより、フォ
トダイオード５５に入射する反射光を遠距離検出領域お
よび近距離検出領域の両者に対応して検出する構成とし
たので、同じパルス光を出力している場合でも、各検出
領域に対応してフォトダイオード５５に負荷抵抗５６あ
るいは５８を接続することにより飽和領域に入る状態を
解消することができ、したがって、最大検出距離を設定
する可変抵抗器６１あるいは６２のうち、とくに可変抵
抗器６２にて至近距離に設定する場合でも、そのときの
可変抵抗器の回転角度と検出距離との関係が広い範囲と
なるようにできるので、設定動作を容易に行えるように
なる。

【００５１】尚、上記第１および第２の実施例において
は、パルス光の光量を１パルス毎に交互に切換えるよう
にしたが、これに限らず、例えば、複数パルス毎に切換
えるように構成しても良いものである。また、上記各実
施例においては、複数の検出領域として遠距離および近
距離の２つの検出領域を設定する場合について説明した
が、これに限らず、３つ以上の複数の検出領域を設定す
る場合にも適用することができるものである。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光電スイ
ッチによれば、以下のような効果を得ることができる。
すなわち、請求項１記載の光電スイッチにおいては、投
光手段により、最大検出距離が異なる複数の検出領域の
それぞれに適合した光量のパルス光を所定周期で順次切
り換えて出力し、検出手段により、複数の検出距離設定
手段のうち前記投光手段から出力中のパルス光に適合し
た検出領域の最大検出距離を設定するものを有効化し、
受光手段からの受光信号に基いて対応する前記検出距離
領域内の物体の存在の有無を検出する構成とした。

【００５３】これにより、例えば、近距離側の検出を行
うときには、パルス光の光量が少なく設定されるように
なり、至近距離から反射光が受光素子に入射する場合で
も、その光量が大きすぎることがなくなる。したがっ
て、受光素子の動作状態が飽和領域に入ることがなくな
り、受光信号のレベルは距離に対応して変化するように
なる。この結果、検出距離設定手段による設定が至近距
離において極端に狭くなるという従来の不具合が解消さ
れ、至近距離範囲までの広い範囲で最大検出距離の設定
を容易に行うことができるという優れた効果を奏する。

【００５４】請求項２記載の光電スイッチによれば、検
出手段により、複数の検出領域のそれぞれに対応する受
光素子の負荷抵抗および検出距離設定手段をパルス光の
出力周期に同期して順次切り換えて有効化し、前記受光
手段からの受光信号に基いて対応する前記検出領域内に
おける物体の存在の有無を検出する構成としたので、受
光手段においては、受光素子に接続される負荷抵抗が検
出領域に応じて切り換えられるので、そのときの受光量
と負荷抵抗とに応じたレベルの受光電流が流れるように
なり、近距離側に対応する負荷抵抗が接続されていると
きには、近距離から受光素子に入射する強い反射光に対
して受光電流を減じることにより、至近距離からの反射
光が入射した場合でも受光素子が飽和領域に入らないよ
うになるので、検出距離設定手段による設定が至近距離
において極端に狭くなるという従来の不具合が解消さ
れ、至近距離範囲までの広い範囲で最大検出距離の設定
を容易に行うことができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す全体構成のブロッ
ク図

【図２】各部の信号出力状態を示すタイムチャート

【図３】可変抵抗器の回転角度に対する最大検出距離の
相関図

【図４】本発明の第２の実施例を示す図１相当図

【図５】本発明の第３の実施例を示す図１相当図

【図６】従来例を示す図１相当図

【図７】異なる従来例を示す図１相当図

【図８】従来の不具合を説明するための図３相当図

【符号の説明】

２１は投光回路、２２はＬＥＤ、２３は投光電流切換回
路、２４は投光パルス発生器、２５は投光部（投光手
段）、２６は受光回路（受光手段）、２７はフォトダイ
オード、２８は負荷抵抗、２９，５０は検出回路（検出
手段）、２９ａは電源回路、３０は遠距離検出用増幅回
路、３１は近距離検出用増幅回路、３０ａ，３１ａ，４
７，４９は可変抵抗器（検出距離設定手段）、３２，３
３，４３，６５は二値化回路、３４および３５はＡＮＤ
回路、３６は同期回路、３７および３９は積分回路、３
８，６６は徐行信号出力回路、４０，６７は停止信号出
力回路、４１，５１はマイクロコンピュータ、４２，６
０は増幅回路、４４は比較器、４６および４８はアナロ
グスイッチ、５２は投光回路（投光手段）、５３はＬＥ
Ｄ、５４は受光回路（受光手段）、５５，はフォトダイ
オード（受光素子）、５６，５８，６３，６４は切換ス
イッチ、５７，５９は負荷抵抗、６１および６２は可変
抵抗器（検出距離設定手段）である。である。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 最大検出距離が異なる複数の検出領域の
   それぞれに適合した光量のパルス光を所定周期で順次切
   り換えて出力する投光手段と、 前記検出領域からの反射光を受光するように設けられ、
   その受光量に応じたレベルの受光信号を出力する受光手
   段と、 前記複数の検出領域のそれぞれに対応して最大検出距離
   を設定するための複数の検出距離設定手段と、 これら複数の検出距離設定手段のうち前記投光手段から
   出力中のパルス光に適合した検出領域の最大検出距離を
   設定するものを有効化し、前記受光手段からの受光信号
   に基いて対応する前記検出距離領域内の物体の存在の有
   無を検出する検出手段とを具備したことを特徴とする光
   電スイッチ。
2. 【請求項２】 所定周期のパルス光を出力する投光手段
   と、 最大検出距離が異なる複数の検出領域のそれぞれに対応
   した抵抗値を有する負荷抵抗を受光素子に切り換え接続
   し、前記検出領域からの反射光を受光するように設けら
   れ、その受光量と負荷抵抗とに応じたレベルの受光信号
   を出力する受光手段と、 前記複数の検出領域のそれぞれに対応して最大検出距離
   を設定するための複数の検出距離設定手段と、 前記複数の検出領域のそれぞれに対応する前記負荷抵抗
   および前記検出距離設定手段を前記パルス光の出力周期
   に同期して順次切り換えて有効化し、前記受光手段から
   の受光信号に基いて対応する前記検出領域内における物
   体の存在の有無を検出する検出手段とを具備したことを
   特徴とする光電スイッチ。