JP3283569B2 - 光電スイッチ及び光電スイッチ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物体に光を照射し、そ
の反射光を受光することによって物体までの距離を測定
し、物体までの距離に応じてオン信号とオフ信号とを択
一的に出力する光電スイッチ及び光電スイッチ制御装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図４に示すように、物体４の
表面に点状の光パターンである投光スポットを形成する
投光素子１と、物体４の表面での反射光を収束させる収
束レンズよりなる受光光学系３と、受光光学系３により
収束されて受光面に結像する受光スポットの位置に対応
して出力レベルの比率が決まる一対の位置信号を出力す
るＰＳＤよりなる位置検出素子２とを備えた測距式の光
電スイッチが提案されている。すなわち、位置検出素子
２の出力に基づいて三角測量法によって物体４までの距
離を演算し、物体４が所定の距離範囲内に存在するかど
うかに応じてオン信号とオフ信号とを択一的に出力する
のである。

【０００３】さらに具体的に説明する。投光素子１は、
図９に示すように、投光タイミングを設定するためのク
ロックパルスを発生する発振回路１１と、投光素子１を
駆動する駆動回路１２とからなる発光駆動部の出力を受
けて間欠的に発光する。投光素子１からの光は収束レン
ズよりなる投光光学系１３を通して監視空間に照射され
る。

【０００４】一方、位置検出素子２として用いるＰＳＤ
は、図５に示すように、ｐｉｎ構造を有して長手方向の
両端に出力電極Ｅａ，Ｅｂを有する受光素子であり、受
光面に集光スポットＰが照射されると高抵抗層であるｐ
層が、集光スポットＰの照射位置と各出力電極Ｅａ，Ｅ
ｂとの距離に逆比例して分割され、各出力電極Ｅａ，Ｅ
ｂからは全電流Ｉを分割した出力電流である位置信号Ｉ
ａ，Ｉｂが取り出されるようになっている。すなわち、
各出力電極Ｅａ，Ｅｂから出力される位置信号Ｉａ，Ｉ
ｂは、出力電極Ｅａ，Ｅｂの間の抵抗をＺｓとし、ｐ層
の分割比をＺａ：Ｚｂとすれば、 Ｉａ＝（Ｚｂ／Ｚｓ）・Ｉ … Ｉｂ＝（Ｚａ／Ｚｓ）・Ｉ … になる。電極Ｅａから集光スポットＰまでの距離がｘ、
両出力電極Ｅａ，Ｅｂの間の距離がＬであるとすれば、 ｘ＝（Ｚａ／Ｚｓ）・Ｌ … であるから、式及び式を用いて、式のＺａ，Ｚｓ
を消去し、距離ｘを位置信号Ｉａ，Ｉｂと、電極Ｅａ，
Ｅｂの間の距離Ｌとを用いて表せば、 （１／ｘ）＝｛１＋（Ｉａ／Ｉｂ）｝／Ｌ … となる。一方、図６に示すように、投光素子１の光軸と
出力電極Ｅａとの距離をＢＬ、位置検出素子２と受光光
学系３との距離をＦとすれば、受光光学系３から物体４
までの距離Ｒは、 Ｒ＝ＢＬ・Ｆ／ｘ … であるから、式に式を代入すれば、 Ｒ＝｛１＋（Ｉａ／Ｉｂ）｝・ＢＬ・Ｆ／Ｌ … になる。調整済の装置では、ＢＬ、Ｆ、Ｌは定数になる
から、位置信号Ｉａ，Ｉｂによって物体４までの距離Ｒ
を求めることができる。ここに、位置信号Ｉａ，Ｉｂは
距離Ｒが大きいほどレベルが小さくなるから図７のよう
になる。

【０００５】位置検出素子２から出力された位置信号Ｉ
ａ，Ｉｂは、それぞれ受光回路２１ａ，２１ｂにより増
幅されるとともに電圧信号Ｖａ，Ｖｂに変換される。ま
た、各電圧信号Ｖａ，Ｖｂはそれぞれ対数増幅回路２２
ａ，２２ｂにより対数増幅され、電圧信号Ｖａ，Ｖｂの
レベルの対数に比例したレベルを有する対数信号Ｌａ，
Ｌｂが出力される。各対数信号Ｌａ，Ｌｂは減算回路２
３に入力され、対数信号Ｌａ，Ｌｂのレベル差が求めら
れる。すなわち、減算回路２３の出力は、 Ｌａ−Ｌｂ＝ｌｎ（Ｖａ）−ｌｎ（Ｖｂ） ＝ｌｎ（Ｖａ／Ｖｂ） ＝ｌｎ（Ｉａ／Ｉｂ） となるから、図８に示すように、距離Ｒは減算回路２３
の出力値に対して単調増加する。すなわち、減算回路２
３は距離検出部として機能する。したがって、減算回路
２３の出力値と、距離範囲設定部２４によってあらかじ
め設定してある距離範囲とを、距離判定部である比較回
路２５によって比較すれば、所定の距離範囲内での物体
４の存否に対応する判定信号を比較回路２５の出力とし
て得ることができる。比較回路２５での判定結果は、発
振回路１１からのクロックパルスに同期してラッチ回路
２６に保持される。すなわち、投光素子１の発光期間の
終了時に比較回路２５の判定結果をラッチ回路２６に取
込み、次の判定結果が得られるまで判定結果を保持す
る。

【０００６】ところで、位置検出素子２での受光量が少
ないと、位置信号Ｉａ，Ｉｂが小さくなるから、対数増
幅回路２２ａ，２２ｂに入力される電圧信号Ｖａ，Ｖｂ
と雑音とのレベル差が小さくなって、誤動作を生じるこ
とになる。そこで、距離を求めることができる最低限の
受光量を規定するために、一方の対数増幅回路２２ｂの
出力値と、受光量設定部３１によってあらかじめ設定し
てある最小受光量とを比較回路３２によって比較し、対
数増幅回路２２ｂの出力値が最小受光量以上であるかど
うかを判定するようになっている。比較回路３２での比
較結果は、発振回路１１からのクロックパルスに同期し
てラッチ回路３３に保持される。すなわち、ラッチ回路
３３は、ラッチ回路２６と同様に、投光素子１の発光期
間の終了時に比較回路３２の判定結果を取込み、次の判
定結果が得られるまで判定結果を保持する。ラッチ回路
３３に保持された値は、監視空間での物体４の存否に対
応することになる。

【０００７】判定回路２７では、ラッチ回路３３に保持
されている値に基づいて監視空間での物体４の存否を判
定し、物体４が存在すると判定されたときには、ラッチ
回路２６に保持された判定結果に基づいて出力回路２８
を制御する。たとえば、減算回路２３で求めた距離が設
定した距離範囲内であるときにラッチ回路２６の保持値
がＨレベルになり、監視空間に物体４が存在するときに
ラッチ回路３３の保持がＨレベルになるとすれば、判定
回路２７は、両ラッチ回路２６，３３の保持値の論理積
を出力するように構成される。出力回路２８は判定回路
２７の出力に対応してオン信号とオフ信号とを択一的に
出力する。

【０００８】ところで、上記構成において対数増幅回路
２２ａ，２２ｂを用いているのは、物体４までの距離を
求める際に、式のように位置信号Ｉａ，Ｉｂの除算を
行うよりも対数信号Ｌａ，Ｌｂの減算を行うほうが回路
構成が簡単になり、かつ、電圧信号Ｖａ，Ｖｂを対数圧
縮することによって入力のダイナミックレンジに比べて
回路のダイナミックレンジを小さくすることができると
いう利点を有するからである。すなわち、物体４の表面
の反射率は物体４によって大きく異なり、たとえば、白
色の紙と黒色の紙とでは位置検出素子２に入射する光量
が距離変化に伴い１０００倍程度も異なるものである
が、対数増幅回路２２ａ，２２ｂを用いていることによ
って、対数増幅回路２２ａ，２２ｂの後段側の回路部分
のダイナミックレンジを数１０倍程度に低減できるので
ある。

【０００９】ラッチ回路２６では、発振回路１１から出
力されるクロックパルスに基づいてタイミング信号発生
回路２９から出力されるタイミング信号によって比較回
路２５からの出力の取込みタイミングが設定されてい
る。これは、投光素子１の発光期間において減算回路２
３の出力値が安定するまでに時間を要するからであっ
て、一般的には投光素子１の発光終了時の減算回路２３
の出力値に対する比較回路２５での判定結果をラッチ回
路２６に取り込むようになっている。

【００１０】しかしながら、物体４の反射率の相違によ
って受光量に差があるから、反射率の小さい物体４では
投光素子１の発光期間内で減算回路２３の出力値が安定
レベルに達しないことがある。したがって、物体４の反
射率の大小によって計測した距離に誤差が生じることに
なる。また、クロックパルスの立ち下がり時には急峻な
変化によってノイズが発生しやすいものであり、このよ
うなノイズは投光素子１の発光輝度にも影響を与えるか
ら、距離の計測結果の誤差要因になる。とくに、上述し
たように位置検出素子２への入射光量は物体４が白色で
あるか黒色であるかによって１０００倍程度も差がある
から、物体４が黒色である場合には受光量が小さくなっ
てノイズの影響による誤差が大きくなる。

【００１１】このような問題を解決するために、比較回
路２５の比較結果をラッチ回路２６に取込むタイミング
を物体４の種類等に応じて選択できるようにすることが
考えられている。すなわち、図１０に示すように、クロ
ックパルスに基づいて任意のタイミングでタイミング設
定パルスを発生するタイミング設定回路４１と、クロッ
クパルスの立ち下がり時点とタイミング設定パルスの立
ち下がり時点とのいずれか一方から一定時間幅のタイミ
ング信号を出力するセレクタ４２とによってタイミング
信号発生回路２９を構成するのである。タイミング設定
回路４１では、設定用端子Ｔ₁ に時定数回路を接続する
ことによってタイミング設定パルスの時間幅を設定し、
また、切換用端子Ｔ₂ に選択スイッチを接続することに
よってセレクタ４２がクロックパルスとタイミング設定
パルスとのいずれを有効な入力パルスとするかを選択す
るようになっている。

【００１２】具体的には、図１１に示すような構成にな
る。すなわち、タイミング設定回路４１は、Ｄフリップ
フロップＦＦ₁ の反転出力端にベースを接続したトラン
ジスタＱ₁ を備え、トランジスタＱ₁ のコレクタに設定
用端子Ｔ₁ を介して抵抗Ｒ₁とコンデンサＣ₁ との直列
回路である時定数回路４３が接続される。また、設定用
端子Ｔ₁ は、コンデンサＣ₁ の端子電圧を基準電圧Ｖre
f₁と比較するコンパレータＣＰ₁ に接続される。このコ
ンパレータＣＰ₁ の出力はＤフリップフロップＦＦ₁ の
リセット端子に接続される。

【００１３】この構成では、図１２（ａ）のようにクロ
ックパルスが立ち上がると、ＤフリップフロップＦＦ₁
の反転出力がＬレベルになり、トランジスタＱ₁ がオフ
になる。この間にコンデンサＣ₁ が抵抗Ｒ₁ を介して充
電され、図１２（ｂ）のように端子電圧が上昇する。コ
ンデンサＣ₁ の端子電圧が基準電圧Ｖref₁に達するとＤ
フリップフロップＦＦ₁ がリセットされる。したがっ
て、ＤフリップフロップＦＦ₁ の非反転出力は図１２
（ｃ）のように時定数回路４３で設定された時間幅のタ
イミング設定パルスを出力することになる。ここに、タ
イミング設定パルスの時間幅は、Ｒ₁ ・Ｃ₁ ・ｌｎ
｛（Ｖcc−Ｖref₁）／Ｖcc｝になる。

【００１４】セレクタ４２では、一対の２入力のアンド
回路ＡＮＤ₁ ，ＡＮＤ₂ の出力がノア回路ＮＯＲに入力
される。一方のアンド回路ＡＮＤ₁ にはタイミング設定
パルスが入力され、他方のアンド回路ＡＮＤ₂ にはクロ
ックパルスが入力される。また、切換用端子Ｔ₂ に接続
した選択スイッチＳＷによって切換用端子Ｔ₂ をＨレベ
ルとＬレベルとに択一的に設定できるようにしてあり、
選択スイッチＳＷによって一方のアンド回路ＡＮＤ₁ ，
ＡＮＤ₂ が入力信号を通過させるように一方のアンド回
路ＡＮＤ₁ には否定回路ＮＯＴ₁ を通して選択スイッチ
ＳＷが接続される。すなわち、選択スイッチＳＷが接点
ａ側に設定されていると、アンド回路ＡＮＤ₂ に入力さ
れるクロックパルスが有効な入力パルスなり、クロック
パルスが立ち下がるとノア回路ＮＯＲの出力が立ち上が
ってＤフリップフロップＦＦ₂ をトリガする。また、選
択スイッチＳＷが接点ｂ側に設定されていると、アンド
回路ＡＮＤ₁ に入力されるタイミング設定パルスが有効
な入力パルスになり、タイミング設定パルスが立ち下が
るとＤフリップフロップＦＦ₂ がトリガされる。Ｄフリ
ップフロップＦＦ₂ は、抵抗Ｒ₂ 、コンデンサＣ₂ 、否
定回路ＮＯＴ₂ よりなる遅延回路が非反転出力端に接続
され、遅延回路の出力によってリセットされる。したが
って、ＤフリップフロップＦＦ₂ がトリガされてから遅
延回路の遅延時間に相当する一定時間幅のパルスである
タイミング信号が、ＤフリップフロップＦＦ₂ の非反転
出力端から出力されるのである。タイミング信号のパル
ス幅は、Ｒ₂ ・Ｃ₂ ・ｌｎ（１／２）になる。

【００１５】要するに、選択スイッチＳＷが接点ａ側に
設定されると、ＤフリップフロップＦＦ₂ への入力は図
１２（ｄ）のようにクロックパルスを反転した信号にな
り、図１２（ｅ）のようなタイミング信号を得ることが
できる。また、選択スイッチＳＷが接点ｂ側に設定され
ていると、ＤフリップフロップＦＦ₂ への入力は図１２
（ｆ）のようにタイミング設定パルスを反転した信号に
なり、図１２（ｇ）のようなタイミング信号を得る。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上記構成では、時定数
回路４３を接続するための設定用端子Ｔ₁ と、選択スイ
ッチＳＷを接続するための切換用端子Ｔ₂ とが必要であ
るから、回路部分を集積回路として構成する場合には、
部品を付加するための２つの端子が必要になる。すなわ
ち、端子数が多くなるから、集積回路を構成する場合に
パッケージの小型化を阻害する要因になるという問題が
ある。

【００１７】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、端子数を削減することができるように回路を
構成した光電スイッチ及び光電スイッチ制御装置を提供
しようとするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、物体の表面に点状の光パターンである
投光スポットを形成する投光素子と、投光素子を間欠的
に発光させる発光駆動部と、投光素子から照射された光
の物体表面での反射光を収束させる受光光学系と、受光
光学系によって収束され受光面上に集光された受光スポ
ットの位置に対応して出力レベルの比率が決まる一対の
位置信号を出力する位置検出素子と、投光素子の発光期
間における位置信号のレベル差に基づいて物体までの距
離を演算する距離検出部と、距離検出部により求めた距
離があらかじめ設定した距離範囲内であるか否かを判定
する距離判定部と、投光素子の発光期間を設定するクロ
ックパルスに基づく所定のタイミングで距離判定部の判
定結果を取り込んで保持するラッチ回路と、ラッチ回路
に保持されている距離判定部での判定結果に基づいてオ
ン信号とオフ信号とを択一的に出力する出力部と、距離
判定部の判定結果をラッチ回路に取り込むタイミングを
設定するタイミング信号をクロックパルスに基づいて発
生させるタイミング信号発生回路とを備え、タイミング
信号発生回路は、クロックパルスの開始点でトリガされ
クロックパルスよりも時間幅を短く設定したタイミング
設定パルスを出力するタイミング設定回路と、選択信号
の設定状態に応じてタイミング設定パルスとクロックパ
ルスとのいずれか一方を有効な入力パルスとし入力パル
スの終了点から一定時間幅のパルスであるタイミング信
号を出力するセレクタと、入力端の電位が第１の閾値以
下であるとクロックパルスをセレクタへの有効な入力パ
ルスとする選択信号を発生させ、入力端の電位が第２の
閾値以上になるとタイミング設定パルスをセレクタへの
有効な入力パルスとする選択信号を発生させる選択信号
発生回路とを備え、タイミング設定回路は選択信号発生
回路の入力端と共通に接続された接続端子を備え、抵抗
を介してコンデンサを充電する時定数回路の抵抗とコン
デンサとの接続点を接続端子に接続する状態と、選択信
号発生回路の入力端の電位が第１の閾値以下になるよう
に接続端子の電位を設定する状態とを選択する選択スイ
ッチを接続端子に接続し、時定数回路が接続端子に接続
されている状態では、タイミング設定回路は抵抗とコン
デンサとの接続点の電位が所定値に達するとコンデンサ
を放電し、選択信号発生回路の第２の閾値はコンデンサ
の放電直前の電位よりも低い電位に設定されているので
ある。

【００１９】

【作用】上記構成によれば、入力端の電位が第１の閾値
以下であるとクロックパルスをセレクタへの有効な入力
パルスとする選択信号を発生させ、入力端の電位が第２
の閾値以上になるとタイミング設定パルスをセレクタへ
の有効な入力パルスとする選択信号を発生させる選択信
号発生回路を設け、タイミング設定回路に選択信号発生
回路の入力端と共通に接続された接続端子を設け、接続
端子に選択スイッチを接続することによって、時定数回
路を接続端子に接続する状態と、選択信号発生回路の入
力端の電位が第１の閾値以下になるように接続端子の電
位を設定する状態とを選択できるようにしているのであ
って、選択信号発生回路の第２の閾値はコンデンサの放
電直前の電位よりも低い電位に設定されているので、接
続端子に時定数回路を接続するように切換スイッチを設
定すれば、時定数回路をタイミング設定回路に接続して
タイミング設定パルスを発生させることができるととも
に、時定数回路の動作によって接続端子の電位が上昇し
たときに選択信号発生回路から出力される選択信号によ
ってタイミング設定パルスをセレクタへの有効な入力パ
ルスとして選択することができるのである。また、接続
端子に時定数回路を接続しないように選択スイッチを設
定した状態では、クロックパルスをセレクタへの有効な
入力パルスとする選択信号を選択信号発生回路から発生
させるように接続端子の電位を設定することができる。
その結果、１つの接続端子を用いて切換スイッチと時定
数回路とを接続することができるのであって、回路を集
積化する場合には、端子数を従来よりも削減できるので
ある。すなわち、パッケージの小型化につながるのであ
る。

【００２０】

【実施例】基本的な構成は、従来の技術の項で説明した
ものと同様であるから、主として相違点について説明す
る。すなわち、本実施例では図３に示すように、タイミ
ング信号発生回路２９に、選択信号発生回路４４を設
け、タイミング設定回路４１への時定数回路の接続端と
選択信号発生回路４４の入力端とを共通に接続した接続
端子Ｔを設けた点が相違する。選択信号発生回路４４
は、接続端子Ｔの電位に応じた選択信号を出力し、選択
信号によってクロックパルスとタイミング設定パルスと
のいずれか一方をセレクタ４２に対する有効な入力パル
スとする。

【００２１】タイミング信号発生回路２９は、具体的に
は図１のように構成される。すなわち、タイミング設定
回路４１は、従来構成と同様に、ＤフリップフロップＦ
Ｆ₁の反転出力端にベースを接続したトランジスタＱ₁
を備え、トランジスタＱ₁ のコレクタに接続端子Ｔ及び
選択スイッチＳＷを介して抵抗Ｒ₁ 及びコンデンサＣ ₁
の直列回路である時定数回路４３が接続される。また、
接続端子Ｔは、コンデンサＣ₁ の端子電圧を基準電圧Ｖ
ref₁と比較するコンパレータＣＰ₁ に接続される。この
コンパレータＣＰ₁ の出力はＤフリップフロップＦＦ₁
のリセット端子に接続される。

【００２２】したがって、図２（ｂ）のようにクロック
パルスが立ち上がると、ＤフリップフロップＦＦ₁ の反
転出力がＬレベルになり、トランジスタＱ₁ がオフにな
る。この間にコンデンサＣ₁ が抵抗Ｒ₁ を介して充電さ
れ、図２（ｃ）のように端子電圧が上昇する。コンデン
サＣ₁ の端子電圧が基準電圧Ｖref₁に達するとＤフリッ
プフロップＦＦ₁ がリセットされる。したがって、Ｄフ
リップフロップＦＦ₁の非反転出力は図２（ｄ）のよう
に時定数回路４３で設定された時間幅のタイミング設定
パルスを出力することになる。選択スイッチＳＷが接点
ａ側に設定されていて時定数回路４３がタイミング設定
回路４１に接続されているときは上述のように動作する
が、選択スイッチＳＷが接点ｂ側に設定されているとき
には接続端子Ｔが接地されるから、Ｄフリップフロップ
ＦＦ₁ の出力はＨレベルに保たれることになる。

【００２３】セレクタ４２も、従来構成と同様に、一対
の２入力のアンド回路ＡＮＤ₁ ，ＡＮＤ₂ の出力がノア
回路ＮＯＲに入力される。一方のアンド回路ＡＮＤ₁ に
はタイミング設定パルスが入力され、他方のアンド回路
ＡＮＤ₂ にはクロックパルスが入力される。どちらのア
ンド回路ＡＮＤ₁ ，ＡＮＤ₂ に入力された入力パルスを
有効にするかは、後述する選択信号発生回路からの選択
信号によって決定される。すなわち、選択信号によって
一方のアンド回路ＡＮＤ₁ ，ＡＮＤ₂ が入力パルスを通
過させるように一方のアンド回路ＡＮＤ₂ には否定回路
ＮＯＴ₃ を通して選択信号が入力される。選択信号がＬ
レベルであると、アンド回路ＡＮＤ₂ に入力されるクロ
ックパルスが有効な入力パルスなり、クロックパルスが
立ち下がるとノア回路ＮＯＲの出力が立ち上がってＤフ
リップフロップＦＦ₂ をトリガする。また、選択信号が
Ｈレベルであると、アンド回路ＡＮＤ₁ に入力されるタ
イミング設定パルスが有効な入力パルスになり、タイミ
ング設定パルスが立ち下がるとＤフリップフロップＦＦ
₂ がトリガされる。ＤフリップフロップＦＦ₂ は、抵抗
Ｒ₂ 、コンデンサＣ₂ 、否定回路ＮＯＴ₂ よりなる遅延
回路が非反転出力端に接続され、遅延回路の出力によっ
てリセットされる。したがって、ＤフリップフロップＦ
Ｆ₂ がトリガされてから遅延回路の遅延時間に相当する
一定時間幅のパルスであるタイミング信号が、Ｄフリッ
プフロップＦＦ₂ の非反転出力端から出力されるのであ
る。

【００２４】選択信号発生回路４４は、接続端子Ｔの電
位と基準電圧Ｖref₂とを比較するコンパレータＣＰ₂ を
備える。基準電圧Ｖref₂は、基準電圧Ｖref₁よりも低く
設定されている。接続端子Ｔの電位が基準電圧Ｖref₂を
越えるとコンパレータＣＰ₂の出力がＬレベルに立ち下
がり、コンパレータＣＰ₂ の出力端に接続されたＲＳフ
リップフロップＦＦ₃ の出力がＨレベルになる。ＲＳフ
リップフロップＦＦ₃の出力はＤフリップフロップＦＦ
₄ のデータ端子に入力され、ＤフリップフロップＦＦ₄
のクロック端子にはクロックパルスが入力されるから、
ＲＳフリップフロップＦＦ₃ の出力がＨレベルである
と、次のクロックパルスの立ち上がりによってＤフリッ
プフロップＦＦ₄ の反転出力はＬレベルになる。この立
ち下がりによってＲＳフリップフロップＦＦ₅ の出力が
Ｈレベルになる。接続端子Ｔの電位が基準電圧Ｖref₂よ
りも低いときには、コンパレータＣＰ₂ の出力はＨレベ
ルに保たれるから、ＲＳフリップフロップＦＦ₃ の出力
はＬレベル、ＤフリップフロップＦＦ₄ の反転出力はＨ
レベル、ＲＳフリップフロップＦＦ₅ の出力はＬレベル
になる。

【００２５】ＲＳフリップフロップＦＦ₅ の出力は選択
信号となるのであり、Ｈレベルであればタイミング設定
パルスを有効にし、Ｌレベルであればクロックパルスを
有効にする。したがって、接続端子Ｔの電位が基準電圧
Ｖref₂よりも高いときには、タイミング設定パルスが有
効になり、接続端子Ｔの電位が基準電圧Ｖref₂よりも低
いときにはクロックパルスが有効になる。

【００２６】要するに、選択スイッチＳＷが接点ａ側に
設定されると、接続端子Ｔの電位は、図２（ｃ）のよう
に基準電位Ｖref₂を越えるから、図２（ｅ）のようにコ
ンパレータＣＰ₂ の出力が立ち下がり、図２（ｆ）のよ
うにＲＳフリップフロップＦＦ₃ の出力が立ち上がる。
その結果、図２（ｇ）のように次のクロックパルスの立
ち上がりに伴ってＲＳフリップフロップＦＦ₅ の出力が
立ち上がる。ＲＳフリップフロップＦＦ₅ の出力が立ち
上がった後は、図２（ｈ）のようにタイミング設定パル
スがセレクタ４２への有効な入力パルスになり、図２
（ｉ）のようにタイミング設定パルスの立ち上がりから
一定時間幅のパルスであるタイミング信号が出力される
ことになる。

【００２７】一方、選択スイッチＳＷが接点ｂ側に設定
されているときには、接続端子Ｔの電位は図２（ｊ）の
ように基準電位Ｖref₂よりも低いから、上述したよう
に、ＲＳフリップフロップＦＦ₅ の出力はＬレベルにな
る（図２（ｋ）参照）。その結果、図２（ｌ）のよう
に、クロックパルスがセレクタ４２への有効な入力パル
スになり、図２（ｍ）のように、クロックパルスの立ち
上がりから一定時間幅のパルスであるタイミング信号が
出力される。選択信号発生回路４４におけるＲＳフリッ
プフロップＦＦ₃ ，ＦＦ₅ 、ＤフリップフロップＦＦ₄
には図２（ａ）のようなリセット信号ＲＳＴが入力され
る。

【００２８】上記構成によれば、接続端子Ｔに選択スイ
ッチＳＷを介して時定数回路４３を接続することにな
り、一つの接続端子Ｔのみで選択スイッチＳＷと時定数
回路４３とを接続することができるから、従来構成に比
較すれば、外付部品を接続するための端子が削減される
のである。したがって、集積化する際にパッケージの小
型化につながるのである。

【００２９】

【発明の効果】本発明は上述のように、入力端の電位が
第１の閾値以下であるとクロックパルスをセレクタへの
有効な入力パルスとする選択信号を発生させ、入力端の
電位が第２の閾値以上になるとタイミング設定パルスを
セレクタへの有効な入力パルスとする選択信号を発生さ
せる選択信号発生回路を設け、タイミング設定回路に選
択信号発生回路の入力端と共通に接続された接続端子を
設け、接続端子に選択スイッチを接続することによっ
て、時定数回路を接続端子に接続する状態と、選択信号
発生回路の入力端の電位が第１の閾値以下になるように
接続端子の電位を設定する状態とを選択できるようにし
ているのであって、選択信号発生回路の第２の閾値はコ
ンデンサの放電直前の電位よりも低い電位に設定されて
いるので、接続端子に時定数回路を接続するように切換
スイッチを設定すれば、時定数回路をタイミング設定回
路に接続してタイミング設定パルスを発生させることが
できるとともに、時定数回路の動作によって接続端子の
電位が上昇したときに選択信号発生回路から出力される
選択信号によってタイミング設定パルスをセレクタへの
有効な入力パルスとして選択することができるのであ
る。また、接続端子に時定数回路を接続しないように選
択スイッチを設定した状態では、クロックパルスをセレ
クタへの有効な入力パルスとする選択信号を選択信号発
生回路から発生させるように接続端子の電位を設定する
ことができる。その結果、１つの接続端子を用いて切換
スイッチと時定数回路とを接続することができるのであ
って、回路を集積化する場合には、端子数を従来よりも
削減できるのである。すなわち、パッケージの小型化に
つながるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のタイミング信号発生回路を示す回路図
である。

【図２】実施例のタイミング信号発生回路の動作説明図
である。

【図３】実施例のブロック回路図である。

【図４】本発明に係る光電スイッチの光学系を示す概略
構成図である。

【図５】本発明に係る光電スイッチに用いる位置検出素
子を示す構成図である。

【図６】本発明に係る光電スイッチの原理説明図であ
る。

【図７】本発明に係る光電スイッチにおける位置検出素
子の出力特性を示す説明図である。

【図８】本発明に係る光電スイッチにおける減算回路の
出力例を示す説明図である。

【図９】従来例を示すブロック回路図である。

【図１０】従来のタイミング信号発生回路を示すブロッ
ク回路図である。

【図１１】従来のタイミング信号発生回路を示す回路図
である。

【図１２】従来のタイミング信号発生回路を示す動作説
明図である。

【符号の説明】 １ 投光素子 ２ 位置検出素子 ３ 受光光学系 ４ 物体 ５ａ バイアス信号発生回路 ５ｂ バイアス信号発生回路 ２２ａ 対数増幅回路 ２２ｂ 対数増幅回路 ２３ 減算回路 ２４ 距離範囲設定部 ２５ 比較回路 ２６ ラッチ回路 ２７ 判定回路 ２８ 出力回路 ２９ タイミング信号発生回路 ４１ タイミング設定回路 ４２ セレクタ ４３ 時定数回路 ４４ 選択信号発生回路 Ｃ₁ コンデンサ Ｒ₁ 抵抗 ＳＷ 選択スイッチ Ｔ 接続端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺前 勝広 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 西川 正和 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 松井 真治 東京都立川市曙町３丁目５番３号 サン クス株式会社内 (72)発明者 鈴木 正則 神奈川県川崎市川崎区駅前本町25番地１ 東芝マイクロエレクトロニクス株式会 社内 (72)発明者 宮崎 正治 東京都立川市曙町３丁目５番３号 サン クス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−177722（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−291921（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03K 17/78 G01C 3/06 H01H 35/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体の表面に点状の光パターンである投
   光スポットを形成する投光素子と、投光素子を間欠的に
   発光させる発光駆動部と、投光素子から照射された光の
   物体表面での反射光を収束させる受光光学系と、受光光
   学系によって収束され受光面上に集光された受光スポッ
   トの位置に対応して出力レベルの比率が決まる一対の位
   置信号を出力する位置検出素子と、投光素子の発光期間
   における位置信号のレベル差に基づいて物体までの距離
   を演算する距離検出部と、距離検出部により求めた距離
   があらかじめ設定した距離範囲内であるか否かを判定す
   る距離判定部と、投光素子の発光期間を設定するクロッ
   クパルスに基づく所定のタイミングで距離判定部の判定
   結果を取り込んで保持するラッチ回路と、ラッチ回路に
   保持されている距離判定部での判定結果に基づいてオン
   信号とオフ信号とを択一的に出力する出力部と、距離判
   定部の判定結果をラッチ回路に取り込むタイミングを設
   定するタイミング信号をクロックパルスに基づいて発生
   させるタイミング信号発生回路とを備え、タイミング信
   号発生回路は、クロックパルスの開始点でトリガされク
   ロックパルスよりも時間幅を短く設定したタイミング設
   定パルスを出力するタイミング設定回路と、選択信号の
   設定状態に応じてタイミング設定パルスとクロックパル
   スとのいずれか一方を有効な入力パルスとし入力パルス
   の終了点から一定時間幅のパルスであるタイミング信号
   を出力するセレクタと、入力端の電位が第１の閾値以下
   であるとクロックパルスをセレクタへの有効な入力パル
   スとする選択信号を発生させ、入力端の電位が第２の閾
   値以上になるとタイミング設定パルスをセレクタへの有
   効な入力パルスとする選択信号を発生させる選択信号発
   生回路とを備え、タイミング設定回路は選択信号発生回
   路の入力端と共通に接続された接続端子を備え、抵抗を
   介してコンデンサを充電する時定数回路の抵抗とコンデ
   ンサとの接続点を接続端子に接続する状態と、選択信号
   発生回路の入力端の電位が第１の閾値以下になるように
   接続端子の電位を設定する状態とを選択する選択スイッ
   チを接続端子に接続し、時定数回路が接続端子に接続さ
   れている状態では、タイミング設定回路は抵抗とコンデ
   ンサとの接続点の電位が所定値に達するとコンデンサを
   放電し、選択信号発生回路の第２の閾値はコンデンサの
   放電直前の電位よりも低い電位に設定されていることを
   特徴とする光電スイッチ。
2. 【請求項２】 物体の表面に投光し、投光スポットを形
   成する投光素子を発光させる駆動信号を間欠的に出力す
   る発光駆動手段と、投光素子から照射された光の物体表
   面での反射光により形成される受光スポットの位置に対
   応して出力レベルの比率が決まる一対の位置信号に基づ
   いて物体があらかじめ設定された距離内にあるか否かを
   判別する距離判別手段と、上記駆動信号と外部から与え
   られる調整信号とに基づき、タイミング信号を発生する
   タイミング信号発生手段と、上記タイミング信号に基づ
   いて上記距離判別手段の出力を取り込んで保持する保持
   手段と、この保持手段の内容に基づいて、オン信号とオ
   フ信号とを択一的に出力する出力手段とを備え、上記タ
   イミング信号発生手段は、上記調整信号の最大レベルに
   応じて、上記駆動信号の立ち下がりに同期した第１のタ
   イミング信号と、上記調整信号の立ち下がりに同期した
   第２のタイミング信号とを選択的に発生し、上記調整信
   号は１つの端子に与えられることを特徴とする光電スイ
   ッチ制御装置。