JP3401800B2

JP3401800B2 - 光電スイッチ

Info

Publication number: JP3401800B2
Application number: JP13991692A
Authority: JP
Inventors: 武史芝
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1992-05-01
Filing date: 1992-05-01
Publication date: 2003-04-28
Anticipated expiration: 2018-04-28
Also published as: JPH05308268A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は感度を自動的に調整する
ようにした光電スイッチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来光電スイッチは例えば図８に示すよ
うにクロック信号を発生する発振回路１０１の出力を投
光素子駆動回路１０２及び信号処理回路１０３に与え、
投光素子をパルス点灯すると共に投光素子と対向する位
置又は物体からの反射光を受光する位置に受光素子１０
５を設けている。そして受光信号を増幅回路１０６によ
り増幅し、その信号を波形整形し、発振回路１０１の出
力をゲート信号として信号処理回路１０３によってその
出力を波形整形し、出力回路１０７より出力するように
していた。しかるに反射型光電スイッチにあっては、物
体の検出位置に対応して投光素子の投光レベルや受光感
度を最適値に設定する必要がある。しかしながら長期間
の使用によって投光素子の劣化により光量が劣化したり
受光感度が低下し、誤動作が起こることがあるという欠
点があった。

【０００３】このような欠点を解消するために例えば特
開平３−261219号に示されているように、投光素子や光
学系のレンズ等に曇りが生じても受光レベルが一定とな
るように受光感度を上昇させたり、投光レベルを変化さ
せてほぼ一定の受光感度が得られるようにした光電スイ
ッチが提案されている。図９はこのような従来の光電ス
イッチの従来感度を調整する際の従来レベルの変化を示
す図である。図９（ａ）は初期状態における投光パルス
に対応した従来レベルの変化を示している。本図におい
てt₁は背景又は反射量が低い物体を光電スイッチの前方
の所定位置に配置した状態で受光量を所定のレベルとな
るように感度を設定した状態を示している。ここで受光
量を判別するためＡ／Ｄ変換して処理することが必要と
なる。このＡ／Ｄ変換値の分解能を例えば「８」とする
と、受光量が最小レベルでサンプリングをかけるので、
Ａ／Ｄ変換値が例えば「３」となるようにレベルを調整
するものとする。このとき検出レベルは例えばＡ／Ｄ変
換値の「５」とすると、図９（ａ）に示されるように２
つの受光信号に対応して物体検知出力が得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし例えば投光素子
の経年変化により投光レベルが低下して、図９（ｂ）に
示すように、同一の物体を配置したときの受光量は初期
設定値に比べて５／６に低下したものとする。この場合
には同一の物体を近接させても閾値が「５」以上となる
２つの受光信号を検知することができず、物体検知出力
も異なってしまう。このとき補正用受光量はＡ／Ｄ変換
値で「２」と判断される。そこで前述した光電スイッチ
ではその感度を上昇させ、受光量の補正を行って感度を
３／２倍する。こうすれば図９（ｃ）に示すように調整
後の受光量は｛５／６｝×｛３／２｝＝５／４倍とな
る。

【０００５】こうすれば同一の物体を受光する際にも受
光感度が高くなりすぎて誤動作を起こしてしまうという
欠点があった。これはＡ／Ｄ変換器の最小分解能が低
く、実際の光量の劣化量５／６を２／３として処理して
いるからである。このＡ／Ｄ変換値は光量劣化と関係な
く何らかのレベルが得られる物体等を検出して光量を修
正するため低いレベルとしておく必要があって、誤動作
が生じ易いという欠点があった。

【０００６】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、Ａ／Ｄ変換器のＡ／Ｄ変換範囲
を変化させることによって最小分解能を実質的に小さく
し、誤動作なく感度補正を行えるようにすることを技術
的課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明は
図１（ａ）に示すように、投光素子を含み投光素子を駆
動する投光部１と、受光素子を含み受光出力を弁別する
ことによって物体検知信号を出力する受光部２と、を有
する光電スイッチであって、反射光量が低い背景を検出
しているときに、補正用感度により受光レベルを取り込
む手段と、受光レベルが所定の受光レベルとなるように
補正用感度を更新する手段と、前記の更新前の補正用感
度と更新後の補正用感度の値の比に対応させて検出用感
度を更新する手段を有するものである。

【０００８】本願の請求項２の発明は図１（ｂ）に示す
ように、投光素子を含み投光素子を駆動する投光部１０
と、受光素子を含み受光出力を弁別することによって物
体検知信号を出力する受光部１１と、を有する光電スイ
ッチであって、反射光量が低い背景を検出しているとき
に、補正用投光レベルにより受光レベルを取り込む手段
と、受光レベルが所定の受光レベルとなるように補正用
投光レベルを更新する手段と、前記の更新前の補正用投
光レベルと更新後の補正用投光レベルの値の比に対応さ
せて検出用投光レベルを更新する手段を有するものであ
る。

【０００９】

【作用】このような特徴を有する本願の請求項１の発明
によれば、通常の検出動作を続けることにより、投光レ
ベルが劣化したり光学系の曇りが生じて検出用感度によ
る受光レベルが低下した場合に、反射光量が低い背景等
を検出して、補正用感度により受光レベルを取込み、受
光レベルが所定の受光レベルとなるように補正用感度を
更新し、更新前の補正用感度と更新後の補正用感度の値
の比に対応させて検出用感度を更新することで、繰り返
し、低下する前の検出用感度による受光レベルの状態に
戻して検出動作を行うことができる。

【００１０】又本願の請求項２の発明では、通常の検出
動作を続けることにより、投光レベルが劣化したり光学
系の曇りが生じて検出用投光レベルによる受光レベルが
低下した場合に、反射光量が低い背景等を検出して、補
正用投光レベルにより受光レベルを取込み、受光レベル
が所定の受光レベルとなるように補正用投光レベルを更
新し、更新前の補正用投光レベルと更新後の補正用投光
レベルの値の比に対応させて検出用投光レベルを更新す
ることで、繰り返し、低下する前の検出用投光レベルに
よる受光レベルの状態に戻して検出動作を行うことがで
きる。

【００１１】

【実施例】第２図は本発明の一実施例による光電スイッ
チの受光部を示すブロック図である。本図において図示
しない投光部から照射された光は受光素子２１に与えら
れ、受光回路２２を介して可変増幅率増幅器２３に与え
られる。可変増幅率増幅器２３は制御部２４の受光ゲイ
ンデータ、例えば「００」〜「ＦＦ」までのいずれかの
値に基づいてそのゲインを変化させるものであり、増幅
出力はコンパレータ２５ａ〜２５ｃ及びＡ／Ｄ変換器２
６に与えられる。コンパレータ２５ａ〜２５ｃは所定の
閾値で与えられた信号を弁別するものであり、コンパレ
ータ２５ａの出力は信号処理回路２７を介して外部に与
えられ、又動作信号として制御部２４に与えられる。コ
ンパレータ２５ｂ，２５ｃには夫々コンパレータ２５ａ
の閾値の上下例えば±20％のレベルが設定されており、
その閾値レベルで入力信号を弁別するものであり、その
出力を自己診断処理回路２８に与える。自己診断処理回
路２８はコンパレータ２５ｃからの出力が与えられた後
一定時間後にコンパレータ２５ｂからの出力が得られな
い場合には不安定な動作状態にあるものと判別して自己
診断信号を制御部２４に与える。一方Ａ／Ｄ変換器２６
は増幅出力をデジタル信号に変換して受光量データとし
て制御部２４に与える。制御部２４は記憶手段５として
メモリ２９を有している。制御部２４は後述するように
自己診断信号によって可変増幅率増幅器２３の利得を変
化させ、感度の設定が不可能なときには信号出力回路３
０を介して感度設定不能信号を外部に出力するものであ
る。ここで可変増幅率増幅器２３は受光感度を設定に応
じて変化させる受光感度調整手段３を構成している。

【００１２】次に本実施例の動作について説明する。図
３は本実施例の動作を示すフローチャートであり、図４
はその受光パルスの一例を示す図である。これらの図に
おいて初期設定時にはまずステップ３１に進んで検出感
度を設定する。検出感度は例えば図４（ａ）に実線で示
すように、受光レベルが増幅器の最大出力範囲（Ａ／Ｄ
変換値）の例えば８０％の閾値Ｔh1になるように図示し
ない可変抵抗器等で調整するものとする。こうして設定
された感度値をＫ１とし、メモリ２９に記憶する。そし
てステップ３２に進んで補正用感度に切換える。この補
正用感度とは感度補正時にのみ用いる感度である。図４
では低いレベルの反射光量が得られる物体、又は背景等
を検知したときの受光レベルを破線で示しており、この
最大値が所定の補正用閾値Ｔh2と一致するように感度を
連続して変化させる。ステップ３３はこのために受光量
を取込み、ステップ３４，３５において受光量と補正用
閾値Ｔh2とを比較する。そして閾値Ｔh2と一致しなけれ
ば、補正用感度をディクリメント又はインクリメントと
する（ステップ３６，３７）。そして再びステップ３３
に戻って受光量を取込み、閾値Ｔh2と一致するかどうか
をチェックする。そして図４（ｃ）に示すように閾値Ｔ
h2と一致すれば通常の検出物体は飽和レベルとなってい
る。このときステップ３８において補正用の第２の感度
をＫ２としてメモリ２９に記憶する。そして再び検出用
の第１の感度Ｋ１となるように増幅率を切換える（ステ
ップ３９）。こうして投光素子や光学系が正常な状態で
そのときの検出用感度Ｋ１と補正用感度Ｋ２とをメモリ
２９に記憶させておく。尚図４においては閾値Ｔh1, Ｔ
h2は同一レベルとしているが、同一レベルである必要は
ない。

【００１３】さて投受光素子が劣化したり温度変化等に
よって出力レベルが低下し、又は投受光部の光学系に曇
り等が発生した場合には、受光レベルも低下する。そし
て受光量がコンパレータ２５ｃの閾値を越えた後所定時
間内にコンパレータ２５ｂより比較信号が得られないと
きには、自己診断処理回路２８より自己診断信号が与え
られる。図４（ｄ）はこの状態を示している。この信号
が与えられれば図５のステップ４１から４２に進んで、
可変増幅率増幅器２３の感度を補正用感度Ｋ２に切換え
る。そしてステップ４３〜４５において受光量を取込
み、受光量と閾値Ｔh2とを比較する。Ｔh2が小さければ
感度を低下させ（ステップ４６）、大きければ感度を上
昇させ（ステップ４７）、受光量を取込んで同様の処理
を繰り返す。こうして図４（ｆ）に示すように補正用物
体の受光レベルが閾値Ｔh2と一致すれば、そのときの感
度Ｋ３を第３の感度値とする。そしてこの感度を用いて
新たな検出用感度Ｋ４を算出する（ステップ４８）。こ
の検出用感度は次式により算出される。Ｋ４＝（Ｋ３／Ｋ２）×Ｋ１

【００１４】こうして新たな検出用感度Ｋ４を算出し、
この検出用感度Ｋ３，Ｋ４を夫々Ｋ２，Ｋ１に代えてメ
モリ２９に記憶させる。そしてステップ５０において新
たな検出用感度Ｋ１（算出したＫ４）に切換えて処理を
終える。こうすれば図４（ｄ）に示すように感度レベル
が低下していた状態で、補正用感度が閾値Ｔh2と一致す
る補正用感度をＫ３を得てこれによって新たな検出用感
度Ｋ４を得ることができる。こうすれば投光素子の劣化
や曇り等にかかわらず図４（ａ），（ｇ）に示すように
初期の状態と同一の感度が得られることとなる。ここで
制御部２４はステップ３１〜３７及びステップ４１〜４
７において第１〜第４の感度値を得る感度値検出手段４
の機能を達成しており、ステップ３９，５０において検
出用感度を受光感度調整手段に設定する感度設定手段６
の機能を達成している。又制御部２４はステップ４８に
おいて、検出用感度を算出する感度値算出手段７の機能
を達成している。

【００１５】次に本発明の第２実施例について図６を参
照しつつ説明する。本実施例において前述した従来例と
同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。本
実施例では受光回路１２の出力は一対の可変増幅率増幅
器２３，５１に与えられる。可変増幅率増幅器２３，５
１は夫々受光回路２２の出力信号を制御部２４からの検
出用感度及び補正用感度の設定に基づいて増幅するもの
であって、その出力はＡ／Ｄ変換器２６及び５２を介し
て制御部２４に与えられる。制御部２４はこれらの一対
の出力が与えられるため、これらを特に切換えることな
く前述した第１実施例と同様の処理を行うようにしてい
る。その他の構成及び動作は前述した実施例と同様であ
る。

【００１６】図７は本発明の第３実施例を示すブロック
図である。本図において前述した第１実施例と同一部分
は同一符号を付して詳細な説明を省略する。本実施例で
は制御部２４からＤ／Ａ変換器６１に投光量のレベルが
データとして与えられる。Ｄ／Ａ変換器６１はこの値を
アナログ信号に変換しゲート回路６２に与える。ゲート
回路６２には投光パルス発生回路６３の出力が与えられ
ており、所定周期毎にＤ／Ａ変換された出力によってト
ランジスタ６４が駆動され、投光素子であるＬＥＤ６５
を点灯させるものである。そしてこの投光レベルが制御
部２４からの出力によって制御される。その他の構成は
第１実施例と同様である。

【００１７】本実施例では投光レベルを調整することに
よって受光感度を図４に示すように閾値Ｔh1又はＴh2に
なるように調整している。その他の構成は前述した第１
実施例と同様であるので詳細な説明を省略する。本実施
例においても第１実施例と同様に光電スイッチを設置し
た時点の最大受光量を記憶しておき、自己診断信号に基
づいて現在の最大受光量の比によって新たな投光レベル
を検出し、投光レベルを調整する。こうすれば経年変化
や環境の変化に対しても自動的に最適な投光レベルを有
する近接スイッチとすることができる。

【００１８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、光電スイッチが設置された後に経時変化や光電スイ
ッチのレンズ面の汚れや曇り等による受光レベルが低下
しても、受光感度や投光レベルを再設定することによっ
て元の感度を得ることができる。従って光電スイッチの
維持に要する手間を不要とすることができる。又温度変
化が激しい環境下においても自動的に感度を再設定する
ことによって温度特性に基づく誤動作を防止することが
できるという効果が得られる。又Ａ／Ｄ変換器を用いて
感度を再設定する場合にも量子化誤差の影響を受けずに
正確に感度を設定することができるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の機能的構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第１実施例による光電スイッチの受光
部の構成を示すブロック図である。

【図３】動作開始後の正常時の感度記憶動作を示すフロ
ーチャートである。

【図４】感度記憶時の受光信号の変化を示す図である。

【図５】補正時の動作を示すフローチャートである。

【図６】本発明の第２実施例による受光部を構成を示す
ブロック図である。

【図７】本発明の第３実施例による光電スイッチの構成
を示すブロック図である。

【図８】従来の光電スイッチの一例を示すブロック図で
ある。

【図９】従来の光電スイッチの受光信号の変化を示す図
である。

【符号の説明】

１，１０投光部２，１１受光部３受光感度調整手段４感度値検出手段５，１４記憶手段６，１５感度値設定手段７，１６感度値算出手段２３，５１可変増幅率増幅器２４制御部２５ａ〜２５ｃコンパレータ２６，５２Ａ／Ｄ変換器２７信号処理回路２８自己診断処理回路２９メモリ３０信号出力回路６１Ｄ／Ａ変換器６３投光パルス発生回路６５投光素子

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】投光素子を含み前記投光素子を駆動する
投光部と、受光素子を含み受光出力を弁別することによって物体検
知信号を出力する受光部と、を有する光電スイッチにお
いて、反射光量が低い背景を検出しているときに、補正用感度
により受光レベルを取り込む手段と、前記受光レベルが所定の受光レベルとなるように補正用
感度を更新する手段と、前記の更新前の補正用感度と更新後の補正用感度の値の
比に対応させて検出用感度を更新する手段を有する光電
スイッチ。
【請求項２】投光素子を含み前記投光素子を駆動する
投光部と、受光素子を含み受光出力を弁別することによって物体検
知信号を出力する受光部と、を有する光電スイッチにお
いて、反射光量が低い背景を検出しているときに、補正用投光
レベルにより受光レベルを取り込む手段と、前記受光レベルが所定の受光レベルとなるように補正用
投光レベルを更新する手段と、前記の更新前の補正用投光レベルと更新後の補正用投光
レベルの値の比に対応させて検出用投光レベルを更新す
る手段を有する光電スイッチ。