JP3181250B2 - 光電センサ及びカラーセンサ - Google Patents
光電センサ及びカラーセンサInfo
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- JP3181250B2 JP3181250B2 JP29874097A JP29874097A JP3181250B2 JP 3181250 B2 JP3181250 B2 JP 3181250B2 JP 29874097 A JP29874097 A JP 29874097A JP 29874097 A JP29874097 A JP 29874097A JP 3181250 B2 JP3181250 B2 JP 3181250B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、演算増幅器からな
る交流増幅回路を備えた光電センサ及びカラーセンサに
関する。
る交流増幅回路を備えた光電センサ及びカラーセンサに
関する。
【０００２】
【従来の技術及びその問題点】図４に、例えば反射形の
光電センサの従来例を示す。これには投光素子１が設け
られ、ＣＰＵ２から出力される投光信号Ｓに基づいてパ
ルス点灯される。投光素子１からの光が被検出物Ｘで反
射して受光素子３に入射すると受光回路４から受光信号
ａが出力され、これが交流増幅回路５によって増幅さ
れ、サンプリングホールド回路６からＣＰＵ２に与えら
れる。
光電センサの従来例を示す。これには投光素子１が設け
られ、ＣＰＵ２から出力される投光信号Ｓに基づいてパ
ルス点灯される。投光素子１からの光が被検出物Ｘで反
射して受光素子３に入射すると受光回路４から受光信号
ａが出力され、これが交流増幅回路５によって増幅さ
れ、サンプリングホールド回路６からＣＰＵ２に与えら
れる。
【０００３】交流増幅回路５は、例えば図５に示すよう
に演算増幅器７を備えた非反転増幅回路を所要段数連ね
て構成される。各演算増幅器７の非反転入力側には、直
流成分をカットするための結合コンデンサ８と抵抗９と
からなる微分回路が構成されている。
に演算増幅器７を備えた非反転増幅回路を所要段数連ね
て構成される。各演算増幅器７の非反転入力側には、直
流成分をカットするための結合コンデンサ８と抵抗９と
からなる微分回路が構成されている。
【０００４】ところが、結合コンデンサ８は直流成分を
除去するために交流増幅回路としては必要不可欠なもの
ではあるが、受光信号ａが入力された後、その終了時に
蓄積された電荷を抵抗９を通じてゆっくりと放電するこ
とになるため、受光信号ａの立ち下がり後に交流増幅回
路の出力信号にオバーシュートとアンダーシュートとを
繰り返すリンギングを誘発する（図６実線参照）。特
に、増幅度を高めるために増幅回路を多段接続したもの
では、その最終出力においてこのリンギングが相当に大
きくなる。このため、図６の破線に示すように、リンギ
ングが残留するうちに次の投光動作が行われるような投
光周期Ｔ’に設定してあると、出力信号の電圧において
ｘに相当する誤差が生じて誤検出の原因となる。このこ
とは、リンギングが減衰するまで次の投光動作を待つこ
とが必要で、光電センサにおいては高速で移動する物体
の検出ができなくなることを意味する。
除去するために交流増幅回路としては必要不可欠なもの
ではあるが、受光信号ａが入力された後、その終了時に
蓄積された電荷を抵抗９を通じてゆっくりと放電するこ
とになるため、受光信号ａの立ち下がり後に交流増幅回
路の出力信号にオバーシュートとアンダーシュートとを
繰り返すリンギングを誘発する（図６実線参照）。特
に、増幅度を高めるために増幅回路を多段接続したもの
では、その最終出力においてこのリンギングが相当に大
きくなる。このため、図６の破線に示すように、リンギ
ングが残留するうちに次の投光動作が行われるような投
光周期Ｔ’に設定してあると、出力信号の電圧において
ｘに相当する誤差が生じて誤検出の原因となる。このこ
とは、リンギングが減衰するまで次の投光動作を待つこ
とが必要で、光電センサにおいては高速で移動する物体
の検出ができなくなることを意味する。
【０００５】一方、カラーセンサでは、波長が異なる複
数の投光素子を設けてこれらを順次点灯させることで色
の判別を行うようにしているが、やはり増幅回路におけ
るリンギングによって投光間隔Ｔを短くすることができ
ないため、高速で移動する物体に対しては検出誤差（色
ずれ）を生じてしまうという問題があった。
数の投光素子を設けてこれらを順次点灯させることで色
の判別を行うようにしているが、やはり増幅回路におけ
るリンギングによって投光間隔Ｔを短くすることができ
ないため、高速で移動する物体に対しては検出誤差（色
ずれ）を生じてしまうという問題があった。
【０００６】なお、上記問題を解決すべく、図５に破線
で示すように、抵抗９にアナログスイッチ９Ａを並列接
続し、結合コンデンサ８の放電時にアナログスイッチ９
Ａをオン作動させて蓄積電荷を速やかに放電させる構成
も考えられている。しかしながら、アナログスイッチ９
Ａのオン時にも僅かな内部抵抗が存在するから、特に長
距離検出時のように交流増幅回路のゲインを大きく設定
したり多段接続した場合には、リンギングの抑制効果は
十分ではない。
で示すように、抵抗９にアナログスイッチ９Ａを並列接
続し、結合コンデンサ８の放電時にアナログスイッチ９
Ａをオン作動させて蓄積電荷を速やかに放電させる構成
も考えられている。しかしながら、アナログスイッチ９
Ａのオン時にも僅かな内部抵抗が存在するから、特に長
距離検出時のように交流増幅回路のゲインを大きく設定
したり多段接続した場合には、リンギングの抑制効果は
十分ではない。
【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、リンギングの抑制を確実に行うことが
でき、投光間隔を短くして高速で移動する物体の検出に
も適用できる光電センサ及びカラーセンサを提供すると
ころにある。
で、その目的は、リンギングの抑制を確実に行うことが
でき、投光間隔を短くして高速で移動する物体の検出に
も適用できる光電センサ及びカラーセンサを提供すると
ころにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の光電センサは、間欠的に投光動作を行う
投光素子と、この投光素子から照射されて被検出物で反
射した光を受光する受光素子とを備えるとともに、受光
素子から出力される受光信号を結合コンデンサを通して
入力して増幅するためのコンデンサ入力形の交流増幅回
路を備えた光電センサにおいて、その交流増幅回路を、
少なくとも１つの抵抗入力形の非反転増幅回路を含んだ
複数の抵抗入力形演算増幅回路で構成し、結合コンデン
サの出力端には基準電位との間に短絡可能な第１の短絡
手段を設け、非反転増幅回路の反転入力端子には抵抗及
びコンデンサを介して基準電位に接続されると共に、そ
のコンデンサに第２の短絡手段を並列接続し、投光素子
が投光動作を行った後の所定時間は前記両短絡手段を短
絡動作させるところに特徴を有する。
に、請求項１の光電センサは、間欠的に投光動作を行う
投光素子と、この投光素子から照射されて被検出物で反
射した光を受光する受光素子とを備えるとともに、受光
素子から出力される受光信号を結合コンデンサを通して
入力して増幅するためのコンデンサ入力形の交流増幅回
路を備えた光電センサにおいて、その交流増幅回路を、
少なくとも１つの抵抗入力形の非反転増幅回路を含んだ
複数の抵抗入力形演算増幅回路で構成し、結合コンデン
サの出力端には基準電位との間に短絡可能な第１の短絡
手段を設け、非反転増幅回路の反転入力端子には抵抗及
びコンデンサを介して基準電位に接続されると共に、そ
のコンデンサに第２の短絡手段を並列接続し、投光素子
が投光動作を行った後の所定時間は前記両短絡手段を短
絡動作させるところに特徴を有する。
【０００９】請求項２のカラーセンサは、互いに異なる
波長の光を投光する複数の投光素子と、これらの投光素
子から照射されて被検出物で反射した反射光を受光する
受光素子とを備えるとともに、受光素子から出力される
受光信号を結合コンデンサを通して入力して増幅するた
めの交流増幅回路及び増幅された各波長の光に基づく受
光信号の比率によって被検出物の色を判定する色判定手
段とを備えたカラーセンサにおいて、前記交流増幅回路
を、少なくとも１つの抵抗入力形の非反転増幅回路を含
んだ複数の抵抗入力形演算増幅回路で構成し、前記結合
コンデンサの出力端には基準電位との間に短絡可能な第
１の短絡手段を設け、前記非反転増幅回路の反転入力端
子には抵抗及びコンデンサを介して前記基準電位に接続
されると共に、そのコンデンサに第２の短絡手段を並列
接続し、投光素子が投光動作を行った後の所定時間は両
短絡手段を短絡動作させるところに特徴を有する。
波長の光を投光する複数の投光素子と、これらの投光素
子から照射されて被検出物で反射した反射光を受光する
受光素子とを備えるとともに、受光素子から出力される
受光信号を結合コンデンサを通して入力して増幅するた
めの交流増幅回路及び増幅された各波長の光に基づく受
光信号の比率によって被検出物の色を判定する色判定手
段とを備えたカラーセンサにおいて、前記交流増幅回路
を、少なくとも１つの抵抗入力形の非反転増幅回路を含
んだ複数の抵抗入力形演算増幅回路で構成し、前記結合
コンデンサの出力端には基準電位との間に短絡可能な第
１の短絡手段を設け、前記非反転増幅回路の反転入力端
子には抵抗及びコンデンサを介して前記基準電位に接続
されると共に、そのコンデンサに第２の短絡手段を並列
接続し、投光素子が投光動作を行った後の所定時間は両
短絡手段を短絡動作させるところに特徴を有する。
【００１０】
【発明の作用・効果】本発明によれば、受光素子から受
光信号が出力されると、結合コンデンサで直流成分が除
去され、交流成分のみが交流増幅回路によって増幅され
る。この受光信号の立上り時に結合コンデンサは充電さ
れるが、投光素子が投光動作を行った後の所定時間にお
いて第１及び第２の両短絡手段が短絡されることから、
結合コンデンサに充電された電荷は第１の短絡手段を介
して一気に放電される。また、交流増幅回路を構成する
抵抗入力形演算増幅回路は結合コンデンサを使用しない
から、結合コンデンサに充電された電荷の放電によるリ
ンギングの発生がなくなり、残留電荷による前段の演算
増幅回路の入力端への影響もなくなってリンギングの抑
制に効果的である。しかも、非反転増幅回路の反転入力
側に設けられたコンデンサにも第２の短絡手段が並列接
続され、これが投光素子が投光動作を行った後の所定時
間に短絡されることから、そのコンデンサに充電された
電荷も一気に放電される。また、その間は、コンデンサ
入力形の増幅回路の入力端子は正負両相が基準電位に維
持されることになるから、増幅作用が停止して、増幅回
路の出力も基準電位に維持されることになり、リンギン
グの発生が抑制される。
光信号が出力されると、結合コンデンサで直流成分が除
去され、交流成分のみが交流増幅回路によって増幅され
る。この受光信号の立上り時に結合コンデンサは充電さ
れるが、投光素子が投光動作を行った後の所定時間にお
いて第１及び第２の両短絡手段が短絡されることから、
結合コンデンサに充電された電荷は第１の短絡手段を介
して一気に放電される。また、交流増幅回路を構成する
抵抗入力形演算増幅回路は結合コンデンサを使用しない
から、結合コンデンサに充電された電荷の放電によるリ
ンギングの発生がなくなり、残留電荷による前段の演算
増幅回路の入力端への影響もなくなってリンギングの抑
制に効果的である。しかも、非反転増幅回路の反転入力
側に設けられたコンデンサにも第２の短絡手段が並列接
続され、これが投光素子が投光動作を行った後の所定時
間に短絡されることから、そのコンデンサに充電された
電荷も一気に放電される。また、その間は、コンデンサ
入力形の増幅回路の入力端子は正負両相が基準電位に維
持されることになるから、増幅作用が停止して、増幅回
路の出力も基準電位に維持されることになり、リンギン
グの発生が抑制される。
【００１１】この結果、本発明による光電センサ及びカ
ラーセンサによれば、交流増幅回路の出力電圧を投光動
作の終了後に直ちに基準電位に復帰させることができ、
もって長距離で高速移動する被検出物でもその検出及び
カラー測定が可能になるという優れた効果が得られる。
ラーセンサによれば、交流増幅回路の出力電圧を投光動
作の終了後に直ちに基準電位に復帰させることができ、
もって長距離で高速移動する被検出物でもその検出及び
カラー測定が可能になるという優れた効果が得られる。
【００１２】
＜第１実施形態＞
【００１３】以下、本発明の光電センサを具体化した一
実施形態について図１及び図２を参照して説明する。
実施形態について図１及び図２を参照して説明する。
【００１４】図１中、１１は、中央演算処理装置（以
下、ＣＰＵという。）であり、投受光動作の制御及び受
光信号に基づいて被検出物Ｘの検出を行う。このＣＰＵ
１１には投光回路１２を介して投光素子１３が接続さ
れ、ＣＰＵ１１から出力される投光信号ｓに基づいて被
検出物Ｘに対して投光動作を行うようになっている。
下、ＣＰＵという。）であり、投受光動作の制御及び受
光信号に基づいて被検出物Ｘの検出を行う。このＣＰＵ
１１には投光回路１２を介して投光素子１３が接続さ
れ、ＣＰＵ１１から出力される投光信号ｓに基づいて被
検出物Ｘに対して投光動作を行うようになっている。
【００１５】また、投光素子１３から被検出物Ｘに対し
て照射される光の反射光を受光するために、受光素子１
４が設けられており、この受光素子１４は受光回路１５
に接続されている。受光回路１５の出力側には、後述す
る交流増幅回路２０が設けられており、受光回路１５か
ら出力される受光信号ａを増幅した後、アナログスイッ
チ４１とコンデンサ４２とからなるサンプリングホール
ド回路４０を介してＣＰＵ１１に受光信号ａが送られる
ようになっている。
て照射される光の反射光を受光するために、受光素子１
４が設けられており、この受光素子１４は受光回路１５
に接続されている。受光回路１５の出力側には、後述す
る交流増幅回路２０が設けられており、受光回路１５か
ら出力される受光信号ａを増幅した後、アナログスイッ
チ４１とコンデンサ４２とからなるサンプリングホール
ド回路４０を介してＣＰＵ１１に受光信号ａが送られる
ようになっている。
【００１６】さて、上記交流増幅回路２０は、図１に示
すように、演算増幅器２１を備えた抵抗入力形の反転増
幅回路２２と、その後段に連ねた演算増幅器３１を備え
た抵抗入力形の非反転増幅回路３２とからなる。前段の
反転増幅回路２２の反転入力端子は入力抵抗２３と結合
コンデンサ２４とを直列に介して受光回路１５の出力端
に接続されており、演算増幅器２１の出力端と反転入力
端子との間には帰還抵抗２５が設けられ、非反転入力端
子は抵抗２６を介して基準電位ラインＶccに接続されて
いる。そして、上記結合コンデンサ２４の出力端（入力
抵抗２３との共通接続点）と上記基準電位ラインＶccと
の間には第１の短絡手段に相当するアナログスイッチ２
７が接続されている。
すように、演算増幅器２１を備えた抵抗入力形の反転増
幅回路２２と、その後段に連ねた演算増幅器３１を備え
た抵抗入力形の非反転増幅回路３２とからなる。前段の
反転増幅回路２２の反転入力端子は入力抵抗２３と結合
コンデンサ２４とを直列に介して受光回路１５の出力端
に接続されており、演算増幅器２１の出力端と反転入力
端子との間には帰還抵抗２５が設けられ、非反転入力端
子は抵抗２６を介して基準電位ラインＶccに接続されて
いる。そして、上記結合コンデンサ２４の出力端（入力
抵抗２３との共通接続点）と上記基準電位ラインＶccと
の間には第１の短絡手段に相当するアナログスイッチ２
７が接続されている。
【００１７】一方、後段の非反転増幅回路３２は、演算
増幅器３１の非反転入力端子を入力抵抗３３を介して前
段の出力端に接続してなるやはり抵抗入力形であって、
その出力端子が帰還抵抗３４を介して反転入力端子に接
続されている。そして、その反転入力端子は、抵抗３５
及びオフセット消去コンデンサ３６を介して基準電位ラ
インＶccに接続され、そのコンデンサ３６に第２の短絡
手段に相当するアナログスイッチ３７が並列接続されて
いる。なお、上記各アナログスイッチ２７，３７，４１
はＣＰＵ１１からの信号に基づいて動作が次の作用説明
に述べるように制御される。
増幅器３１の非反転入力端子を入力抵抗３３を介して前
段の出力端に接続してなるやはり抵抗入力形であって、
その出力端子が帰還抵抗３４を介して反転入力端子に接
続されている。そして、その反転入力端子は、抵抗３５
及びオフセット消去コンデンサ３６を介して基準電位ラ
インＶccに接続され、そのコンデンサ３６に第２の短絡
手段に相当するアナログスイッチ３７が並列接続されて
いる。なお、上記各アナログスイッチ２７，３７，４１
はＣＰＵ１１からの信号に基づいて動作が次の作用説明
に述べるように制御される。
【００１８】本実施形態は以上の構成であり、次にその
作用を図２に示すタイミングチャートも参照して述べ
る。ＣＰＵ１１から投光信号ｓが所定の周期Ｔ（例えば
５５μｓ程度）で間欠的に出力されると、投光素子１３
から光が照射される。ここで、その光の照射範囲内に被
検出物Ｘが存在すると、投光素子１３からの光が被検出
物Ｘで反射して受光素子１４に入射し、この結果、受光
回路１５から受光信号ａが出力される。そして、各受光
信号ａは結合コンデンサ２４を介して演算増幅器２１の
反転入力端子に与えられる。この際、外乱光成分である
直流成分は結合コンデンサ２４で除去され、交流成分の
みが反転増幅回路３４に送られて反転増幅されることに
なる。そして、さらにその受光信号は入力抵抗３３を介
して演算増幅器３１の非反転入力端子に入力され、交流
成分が抵抗３４，３５の抵抗比で決まる増幅率で増幅さ
れる。この場合、直流成分に対しては、オフセット消去
コンデンサ３６の存在によって抵抗３５が無限大に作用
するため、増幅作用が生じない。
作用を図２に示すタイミングチャートも参照して述べ
る。ＣＰＵ１１から投光信号ｓが所定の周期Ｔ（例えば
５５μｓ程度）で間欠的に出力されると、投光素子１３
から光が照射される。ここで、その光の照射範囲内に被
検出物Ｘが存在すると、投光素子１３からの光が被検出
物Ｘで反射して受光素子１４に入射し、この結果、受光
回路１５から受光信号ａが出力される。そして、各受光
信号ａは結合コンデンサ２４を介して演算増幅器２１の
反転入力端子に与えられる。この際、外乱光成分である
直流成分は結合コンデンサ２４で除去され、交流成分の
みが反転増幅回路３４に送られて反転増幅されることに
なる。そして、さらにその受光信号は入力抵抗３３を介
して演算増幅器３１の非反転入力端子に入力され、交流
成分が抵抗３４，３５の抵抗比で決まる増幅率で増幅さ
れる。この場合、直流成分に対しては、オフセット消去
コンデンサ３６の存在によって抵抗３５が無限大に作用
するため、増幅作用が生じない。
【００１９】交流増幅回路２０からの出力信号はサンプ
リングホールド回路４０に与えられるから、ここでアナ
ログスイッチ４１が投光信号ｓの出力後所定のサンプリ
ング時間Ｔｓだけ開状態にされることによって受光信号
がサンプリングされ、最大振幅がコンデンサ４２に記憶
される。そして、ＣＰＵ１１は、例えば受光信号ａの振
幅の最大値をＡ／Ｄ変換して設定値と比較し、設定値を
越えるパルスが所定の数だけ続いた場合に被検出物Ｘが
存在すると判別して所要の出力動作を実行する。
リングホールド回路４０に与えられるから、ここでアナ
ログスイッチ４１が投光信号ｓの出力後所定のサンプリ
ング時間Ｔｓだけ開状態にされることによって受光信号
がサンプリングされ、最大振幅がコンデンサ４２に記憶
される。そして、ＣＰＵ１１は、例えば受光信号ａの振
幅の最大値をＡ／Ｄ変換して設定値と比較し、設定値を
越えるパルスが所定の数だけ続いた場合に被検出物Ｘが
存在すると判別して所要の出力動作を実行する。
【００２０】さて、上述の交流増幅回路２０における受
光信号ａの増幅動作中において、結合コンデンサ２４及
びオフセット消去コンデンサ３６は、受光回路１５から
受光信号ａの立上り時に充電され、その立ち下がり時に
放電されることになる。ところが、本実施形態では、投
光信号ｓの出力後、微少の遅延時間ｔだけ遅れてＣＰＵ
１１からアナログスイッチ２７，３７に開閉信号が与え
られ、これらが所定時間だけ短絡状態にされる。この結
果、結合コンデンサ２４及びオフセット消去コンデンサ
３６に充電された電荷は各スイッチ２７，３７を介して
一気に放電される。また、その間、反転増幅回路２２で
はアナログスイッチ２７の短絡によって演算増幅器２１
の正負両入力端子が共に基準電位Ｖccに維持されるか
ら、増幅作用が消失してその出力が基準電位Ｖccに保持
されるようになり、結局、交流増幅回路２０の出力が基
準電位Ｖccに納まって図２に示すようにリンギングの発
生が抑えられる。なお、図２の交流増幅回路出力信号に
おいて一点鎖線で示す波形は、結合コンデンサに充電さ
れた電荷の影響によってリンギングが発生した場合のも
のを示す。本実施形態において、反転増幅回路３２のア
ナログスイッチ３７の短絡によってオフセット消去コン
デンサ３６の機能が失われることでオフセット電圧が一
時的に発生するが、アナログスイッチ３７が開放された
時点で基準電位Ｖccに直ちに復帰する。そして、各アナ
ログスイッチ２７，３７は各コンデンサ２４，３６の電
荷が十分に放電されてリンギングの問題がない時点で開
放され、次の投光動作の準備がなされる。
光信号ａの増幅動作中において、結合コンデンサ２４及
びオフセット消去コンデンサ３６は、受光回路１５から
受光信号ａの立上り時に充電され、その立ち下がり時に
放電されることになる。ところが、本実施形態では、投
光信号ｓの出力後、微少の遅延時間ｔだけ遅れてＣＰＵ
１１からアナログスイッチ２７，３７に開閉信号が与え
られ、これらが所定時間だけ短絡状態にされる。この結
果、結合コンデンサ２４及びオフセット消去コンデンサ
３６に充電された電荷は各スイッチ２７，３７を介して
一気に放電される。また、その間、反転増幅回路２２で
はアナログスイッチ２７の短絡によって演算増幅器２１
の正負両入力端子が共に基準電位Ｖccに維持されるか
ら、増幅作用が消失してその出力が基準電位Ｖccに保持
されるようになり、結局、交流増幅回路２０の出力が基
準電位Ｖccに納まって図２に示すようにリンギングの発
生が抑えられる。なお、図２の交流増幅回路出力信号に
おいて一点鎖線で示す波形は、結合コンデンサに充電さ
れた電荷の影響によってリンギングが発生した場合のも
のを示す。本実施形態において、反転増幅回路３２のア
ナログスイッチ３７の短絡によってオフセット消去コン
デンサ３６の機能が失われることでオフセット電圧が一
時的に発生するが、アナログスイッチ３７が開放された
時点で基準電位Ｖccに直ちに復帰する。そして、各アナ
ログスイッチ２７，３７は各コンデンサ２４，３６の電
荷が十分に放電されてリンギングの問題がない時点で開
放され、次の投光動作の準備がなされる。
【００２１】このように本実施形態によれば、リンギン
グの発生が効果的に抑えられるから、投光信号ｓの周期
Ｔを短くしても誤動作することがなくなり、もって高速
移動する被検出物Ｘの検出が可能になるという優れた効
果が得られる。また、リンギングの発生を抑制できるこ
とから、交流増幅回路２０の利得を大きく設定すること
もできるから、これにて遠い位置にある被検出物Ｘの検
出も可能になる。さらに、特に本実施形態では、投光信
号ｓの出力後、微少の遅延時間ｔだけ遅れてアナログス
イッチ２７，３７に開閉信号を与える構成としたから、
各部品のばらつきがあっても、投光動作が行われている
間（例えば３μｓ程度）にアナログスイッチ２７，３７
が短絡してしまうことを確実に防止できる。なお、その
遅延時間ｔは、例えばＣＰＵ１１の１命令ステップ程度
の短時間で実用上十分である。
グの発生が効果的に抑えられるから、投光信号ｓの周期
Ｔを短くしても誤動作することがなくなり、もって高速
移動する被検出物Ｘの検出が可能になるという優れた効
果が得られる。また、リンギングの発生を抑制できるこ
とから、交流増幅回路２０の利得を大きく設定すること
もできるから、これにて遠い位置にある被検出物Ｘの検
出も可能になる。さらに、特に本実施形態では、投光信
号ｓの出力後、微少の遅延時間ｔだけ遅れてアナログス
イッチ２７，３７に開閉信号を与える構成としたから、
各部品のばらつきがあっても、投光動作が行われている
間（例えば３μｓ程度）にアナログスイッチ２７，３７
が短絡してしまうことを確実に防止できる。なお、その
遅延時間ｔは、例えばＣＰＵ１１の１命令ステップ程度
の短時間で実用上十分である。
【００２２】＜第２実施形態＞
【００２３】図３は本発明をカラーセンサに適用した第
２実施形態を示す。前記実施形態との相違は、３組の投
光素子１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ及び投光回路１２Ａ〜１
２Ｃを設け、ＣＰＵ１１から投光回路１２Ａ〜１２Ｃに
投光信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃが順次出力されると、それに
応じて各投光素子１３Ａ〜１３Ｃが赤、青、緑の互いに
異なる波長の光を発光するようになっている。受光側の
構成は前記第１実施形態と同様であり、被検出物Ｘから
の各色の反射光は受光素子１４にて受光され、受光信号
ａが交流増幅回路２０にて増幅される。そして、ＣＰＵ
１１は各色の反射光の比率に基づいて被検出物Ｘの色を
判別するのである。
２実施形態を示す。前記実施形態との相違は、３組の投
光素子１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ及び投光回路１２Ａ〜１
２Ｃを設け、ＣＰＵ１１から投光回路１２Ａ〜１２Ｃに
投光信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃが順次出力されると、それに
応じて各投光素子１３Ａ〜１３Ｃが赤、青、緑の互いに
異なる波長の光を発光するようになっている。受光側の
構成は前記第１実施形態と同様であり、被検出物Ｘから
の各色の反射光は受光素子１４にて受光され、受光信号
ａが交流増幅回路２０にて増幅される。そして、ＣＰＵ
１１は各色の反射光の比率に基づいて被検出物Ｘの色を
判別するのである。
【００２４】この実施形態によっても、アナログスイッ
チ２７，３７を短絡することによってリンギングを抑制
することができるから、やはり投光間隔Ｔを短くでき
る。このように投光間隔Ｔを短くできることは、３色の
投光素子１３Ａ〜１３Ｃを一連に投光動作させることに
よって初めて正確な色が測定できるというこの種の連続
投光形のカラーセンサにあっては、高速に移動する被検
出物Ｘであっても「色ずれ」を起こすことなく正確な色
を判別できることを意味する。
チ２７，３７を短絡することによってリンギングを抑制
することができるから、やはり投光間隔Ｔを短くでき
る。このように投光間隔Ｔを短くできることは、３色の
投光素子１３Ａ〜１３Ｃを一連に投光動作させることに
よって初めて正確な色が測定できるというこの種の連続
投光形のカラーセンサにあっては、高速に移動する被検
出物Ｘであっても「色ずれ」を起こすことなく正確な色
を判別できることを意味する。
【００２５】＜他の実施形態＞
【００２６】本発明は上記実施形態に限定されるもので
はなく、例えば次のように変形して実施することがで
き、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。 （１）上記各実施形態では、第１及び第２の短絡手段と
してアナログスイッチ２７，３７を用いているが、トラ
ンジスタ等の他のスイッチング手段を利用して短絡動作
を行わせるようにしてもよい。 （２）上記各実施形態では、基準電位は安定化された電
源電圧Ｖｃｃ（例えば、＋５Ｖ）に設定したが、基準電
位は接地電位（例えば０Ｖ）側にとってもよい。 （３）上記各実施形態では、前段のコンデンサ入力形の
増幅回路を反転増幅回路２２により構成したが、信号反
転の必要がなければ、後段と同様に構成した非反転増幅
回路３２に代えて非反転増幅回路を２段に連ねる構成と
してもよい。また、非反転増幅回路とその次段に連ねた
反転増幅回路とから交流増幅回路を構成してもよく、こ
の場合には前段の非反転増幅回路がコンデンサ入力形と
なり、後段の反転増幅回路が抵抗入力形となる。さらに
は、交流増幅回路全体の利得を大きくするために、例え
ば、反転増幅−非反転増幅−非反転増幅の組合わせ、或
いは非反転増幅−反転増幅−反転増幅の組合わせ等の３
段以上の演算増幅回路を組み合わせて交流増幅回路を構
成してもよい。要するところ、交流増幅回路としてコン
デンサ入力であって少なくとも１つの抵抗入力形の非反
転増幅回路を含んだ複数段の演算増幅回路を組み合わせ
て構成し、その非反転増幅回路の反転入力端子を抵抗及
びコンデンサを介して基準電位に接続し、そのコンデン
サに第２の短絡手段を並列接続した構成とすればよいも
のである。 （４）光電センサとしては、第１実施形態のような１光
軸形のものに限られず、投光素子及び受光素子を多数組
配置した多光軸形のものに適用することもできる。 （５）また、カラーセンサとして、第２実施形態のよう
に３個の投光素子１２Ａ〜１２Ｃに対して１個の受光素
子１３を設ける構成に限らず、複数個の投光素子に対し
て同数の受光素子を対応させる構成としてもよい。この
場合には、各受光回路からの受光信号をゲート回路を通
して選択的に１個の交流増幅回路に入力するようにして
もよく、或いは、各受光素子に対応してそれぞれ交流増
幅回路を設ける構成であってもよい。後者の場合には、
各受光素子に対応する投光素子からの反射光だけが入射
するフィルタを設けることにより、複数の投光素子を同
時に発光させることができるから、より高速に移動する
被検出物のカラー測定に適用することができる。 （６）上記各実施形態では、コンデンサ４２に最大電圧
を記憶させるサンプリングホールド回路４０を設け、そ
の電圧をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１１において設定値とデ
ジタル的に比較するようにしたが、必ずしもこれに限ら
ず、交流増幅回路２０の出力信号を設定電圧と比較する
アナログ比較回路に入力する構成としてもよい。この場
合でも上記各実施形態と同様に、投光信号ｓの立ち下が
りから所定時間だけアナログスイッチ２７，３７を短絡
させる構成となり、その短絡動作時間は実験的に設定す
ることができる。 （７）上記第１実施形態では、ＣＰＵ１１が被検出物Ｘ
の存在を判断する判別手段として機能し、第２実施形態
では各波長の光に基づく受光信号の比率によって被検出
物の色を判定する色判定手段として機能する構成とした
が、それらの機能は必ずしもＣＰＵにより構成するに限
らず、ディスクリート素子によって個別の回路として構
成してもよい。また、投光回路に投光信号を与える機能
部分も、ＣＰＵによって構成するに限らず、やはり個別
回路として構成してもよい。その他、本発明は要旨を逸
脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
はなく、例えば次のように変形して実施することがで
き、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。 （１）上記各実施形態では、第１及び第２の短絡手段と
してアナログスイッチ２７，３７を用いているが、トラ
ンジスタ等の他のスイッチング手段を利用して短絡動作
を行わせるようにしてもよい。 （２）上記各実施形態では、基準電位は安定化された電
源電圧Ｖｃｃ（例えば、＋５Ｖ）に設定したが、基準電
位は接地電位（例えば０Ｖ）側にとってもよい。 （３）上記各実施形態では、前段のコンデンサ入力形の
増幅回路を反転増幅回路２２により構成したが、信号反
転の必要がなければ、後段と同様に構成した非反転増幅
回路３２に代えて非反転増幅回路を２段に連ねる構成と
してもよい。また、非反転増幅回路とその次段に連ねた
反転増幅回路とから交流増幅回路を構成してもよく、こ
の場合には前段の非反転増幅回路がコンデンサ入力形と
なり、後段の反転増幅回路が抵抗入力形となる。さらに
は、交流増幅回路全体の利得を大きくするために、例え
ば、反転増幅−非反転増幅−非反転増幅の組合わせ、或
いは非反転増幅−反転増幅−反転増幅の組合わせ等の３
段以上の演算増幅回路を組み合わせて交流増幅回路を構
成してもよい。要するところ、交流増幅回路としてコン
デンサ入力であって少なくとも１つの抵抗入力形の非反
転増幅回路を含んだ複数段の演算増幅回路を組み合わせ
て構成し、その非反転増幅回路の反転入力端子を抵抗及
びコンデンサを介して基準電位に接続し、そのコンデン
サに第２の短絡手段を並列接続した構成とすればよいも
のである。 （４）光電センサとしては、第１実施形態のような１光
軸形のものに限られず、投光素子及び受光素子を多数組
配置した多光軸形のものに適用することもできる。 （５）また、カラーセンサとして、第２実施形態のよう
に３個の投光素子１２Ａ〜１２Ｃに対して１個の受光素
子１３を設ける構成に限らず、複数個の投光素子に対し
て同数の受光素子を対応させる構成としてもよい。この
場合には、各受光回路からの受光信号をゲート回路を通
して選択的に１個の交流増幅回路に入力するようにして
もよく、或いは、各受光素子に対応してそれぞれ交流増
幅回路を設ける構成であってもよい。後者の場合には、
各受光素子に対応する投光素子からの反射光だけが入射
するフィルタを設けることにより、複数の投光素子を同
時に発光させることができるから、より高速に移動する
被検出物のカラー測定に適用することができる。 （６）上記各実施形態では、コンデンサ４２に最大電圧
を記憶させるサンプリングホールド回路４０を設け、そ
の電圧をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１１において設定値とデ
ジタル的に比較するようにしたが、必ずしもこれに限ら
ず、交流増幅回路２０の出力信号を設定電圧と比較する
アナログ比較回路に入力する構成としてもよい。この場
合でも上記各実施形態と同様に、投光信号ｓの立ち下が
りから所定時間だけアナログスイッチ２７，３７を短絡
させる構成となり、その短絡動作時間は実験的に設定す
ることができる。 （７）上記第１実施形態では、ＣＰＵ１１が被検出物Ｘ
の存在を判断する判別手段として機能し、第２実施形態
では各波長の光に基づく受光信号の比率によって被検出
物の色を判定する色判定手段として機能する構成とした
が、それらの機能は必ずしもＣＰＵにより構成するに限
らず、ディスクリート素子によって個別の回路として構
成してもよい。また、投光回路に投光信号を与える機能
部分も、ＣＰＵによって構成するに限らず、やはり個別
回路として構成してもよい。その他、本発明は要旨を逸
脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【図１】本発明の第１実施形態を示す回路図である。
【図２】同実施形態におけるタイミングチャートであ
る。
る。
【図３】本発明の第２実施形態を示す回路図である。
【図４】従来の光電センサを示す回路図である。
【図５】従来の交流増幅回路を示す回路図である。
【図６】従来の光電センサにおけるタイミングチャート
である。
である。
１１…ＣＰＵ（色判定手段） １３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ…投光素子 １４…受光素子 ２０…交流増幅回路 ２２…反転増幅回路（抵抗入力形演算増幅回路） ２３…入力抵抗 ２４…結合コンデンサ ２７…アナログスイッチ（第１の短絡手段） ３１…非反転増幅回路（抵抗入力形演算増幅回路） ３３…入力抵抗 ３６…オフセット消去コンデンサ ３７…アナログスイッチ（第２の短絡手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−201169（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−19673（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−144621（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−189028（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01J 1/00 - 1/60 G01J 3/00 - 3/52
Claims (2)
- 【請求項１】 間欠的に投光動作を行う投光素子と、こ
の投光素子から照射されて被検出物で反射した光を受光
する受光素子とを備えるとともに、前記受光素子から出
力される受光信号を結合コンデンサを通して入力して増
幅するためのコンデンサ入力形の交流増幅回路を備えた
光電センサにおいて、 前記交流増幅回路は、少なくとも１つの抵抗入力形の非
反転増幅回路を含んだ複数の抵抗入力形演算増幅回路で
構成され、 前記結合コンデンサの出力端には基準電位との間に短絡
可能な第１の短絡手段を設け、前記非反転増幅回路の反
転入力端子は抵抗及びコンデンサを介して前記基準電位
に接続されると共に、そのコンデンサに第２の短絡手段
を並列接続し、前記投光素子が投光動作を行った後の所
定時間において前記両短絡手段を短絡動作させることを
特徴とする光電センサ。 - 【請求項２】 互いに異なる波長の光を投光する複数の
投光素子と、これらの投光素子から照射されて被検出物
で反射した反射光を受光する受光素子とを備えるととも
に、前記受光素子から出力される受光信号を結合コンデ
ンサを通して入力して増幅するための交流増幅回路及び
増幅された各波長の光に基づく受光信号の比率によって
被検出物の色を判定する色判定手段とを備えたカラーセ
ンサにおいて、 前記交流増幅回路は、少なくとも１つの抵抗入力形の非
反転増幅回路を含んだ複数の抵抗入力形演算増幅回路で
構成され、 前記結合コンデンサの出力端には基準電位との間に短絡
可能な第１の短絡手段を設け、前記非反転増幅回路の反
転入力端子は抵抗及びコンデンサを介して前記基準電位
に接続されると共に、そのコンデンサに第２の短絡手段
を並列接続し、前記投光素子が投光動作を行った後の所
定時間において前記両短絡手段を短絡動作させることを
特徴とするカラーセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29874097A JP3181250B2 (ja) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | 光電センサ及びカラーセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29874097A JP3181250B2 (ja) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | 光電センサ及びカラーセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11132846A JPH11132846A (ja) | 1999-05-21 |
| JP3181250B2 true JP3181250B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=17863648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29874097A Expired - Fee Related JP3181250B2 (ja) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | 光電センサ及びカラーセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3181250B2 (ja) |
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| KR102475144B1 (ko) | 2015-12-22 | 2022-12-07 | 인텔 코포레이션 | 간헐적으로 조명된 영역으로부터의 신호의 복조 |
| DE102016121898B4 (de) | 2015-12-25 | 2023-10-19 | Panasonic Industrial Devices Sunx Co., Ltd. | Lichtrezeptionsstromkreis und photoelektrischer Sensor |
| JP6812188B2 (ja) | 2016-09-30 | 2021-01-13 | パナソニック デバイスＳｕｎｘ株式会社 | 受光回路及び光電センサ |
| JP6998741B2 (ja) * | 2017-11-20 | 2022-01-18 | エイブリック株式会社 | センサ装置 |
| CN112097910A (zh) * | 2019-06-17 | 2020-12-18 | 广州市合熠电子科技有限公司 | 一种智能型rgb数字颜色传感器电路系统 |
-
1997
- 1997-10-30 JP JP29874097A patent/JP3181250B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH11132846A (ja) | 1999-05-21 |
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