JP3443886B2 - 光電センサ - Google Patents

光電センサ

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JP3443886B2
JP3443886B2 JP21190993A JP21190993A JP3443886B2 JP 3443886 B2 JP3443886 B2 JP 3443886B2 JP 21190993 A JP21190993 A JP 21190993A JP 21190993 A JP21190993 A JP 21190993A JP 3443886 B2 JP3443886 B2 JP 3443886B2
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利明 吉安
正治 宮崎
安記 嘉正
隆 田中
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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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
の反射光に基づいて物体を検出する光電センサに関する
ものである。 【0002】 【従来の技術】従来より、図5に示すように、投光ドラ
イブ回路6によって投光素子1を間欠的に発光させて監
視空間に光を投光し、監視空間内に存在する物体での反
射光を受光素子2で受光し、受光素子2の出力に基づい
て物体の存否や位置を検出するものがある。図5に示し
た構成では受光素子2としてPSDを用いており、投光
素子1から物体に対してビーム状の光を照射して物体の
表面に投光スポットを形成し、この投光スポットの像を
受光光学系(図示せず)を通して受光素子2の受光面に
結像させることによって、結像位置に応じて比率が決ま
る一対の電流信号を受光素子2から出力するようになっ
ている。 【0003】受光素子2の2出力は信号処理回路3に入
力されてそれぞれ電圧信号に変換されて増幅され、さら
に一方の電圧信号を他方の電圧信号の信号値で除算する
ことによって物体までの距離に対応した信号値を得るよ
うになっている。この信号値は抵抗R1 によって設定さ
れている距離の基準値と比較され、物体が規定の距離内
に存在するか否かが判定され、判定結果が距離比較出力
端子tdから出力される。また、両電圧信号の信号値は
受光素子2での受光光量に対応しているから、抵抗R2
によって設定された最低光量と一方の電圧信号の信号値
とが比較され、光量不足が生じていると最低比較出力端
子tlから不足信号が出力され、最低光量に対して受光
レベルが規定範囲内であるときには余裕比較出力端子t
fから余裕信号が出力される。さらに、受光光量が過剰
であるときには過入光比較出力端子tuから過剰信号が
出力される。また、信号処理回路3では抵抗R3 によっ
てヒステリシスの幅が設定され、物体までの距離が基準
値付近であるときに距離比較出力端子tdから出力され
る判定結果にチャタリングが生じないようにしてある。 【0004】距離比較出力端子td、最低比較出力端子
tl、余裕比較出力端子tf、過入光比較出力端子tu
から出力される各信号は出力処理回路4に入力される。
出力処理回路4では、信号処理回路3から出力された信
号を組み合わせることによって外部機器の制御を行なう
制御出力および受光光量の過不足などに関する警報出力
を発生する。また、出力処理回路4では、投光ドライブ
回路6に対して投光素子1を間欠的に発光させるための
タイミング信号を出力する。この出力処理回路4は、マ
イクロコンピュータやゲートアレイにより構成されてい
る。 【0005】信号処理回路3および出力処理回路4へは
電源回路5により常時供給されている。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】ところで、光電センサ
における投光素子1の発光周期に対して発光期間は数パ
ーセント程度に設定されている。一方、信号処理回路3
に設けた増幅系では微弱な信号を処理しかつ高速に動作
させることが要求されるから比較的大きな電流を供給す
ることが必要である。すなわち、投光素子1の発光期間
にしか受光素子2への入力には意味がないにもかかわら
ず、投光素子1が発光していない期間にも信号処理回路
3には常時大きな電流を供給していることになり、しか
も投光素子1の発光期間は発光周期に対して数パーセン
ト程度と短いのであるから、結果的に信号処理回路3で
は無駄に電力を消費していることになる。その結果、消
費電流が像債するのはもちろんのこと発熱量が多くなる
とともに容量の大きな電源回路5が必要になって大型化
するなどの問題が生じる。 【0007】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、無駄な電力消費を抑制した光電センサを提供
しようとするものである。 【0008】 【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、上記
目的を達成するために、監視空間に間欠的に光を投光す
る投光部と、投光部からの光の物体による反射光を受光
する受光部と、受光部の出力に基づいて物体を検出する
信号処理部とを備える光電センサにおいて、信号処理部
は、給電から安定動作に達するまでの時間が比較的長い
第1処理部と、給電から安定動作に達するまでの時間が
比較的短い第2処理部とを備え、第1処理部に対して連
続給電する第1電源部と、投光部からの光の投光期間を
み動作が安定するまでの期間と信号処理の遅れ時間と
を考慮して投光期間を前後に延長した特定期間にのみ
2処理部に対して間欠的に給電する第2電源部とを設け
ている。 【0009】 【0010】 【作用】請求項1の構成によれば、信号処理部のうち、
給電から安定動作に達するまでの時間が比較的長い第1
処理部には常時給電し、給電から安定動作に達するまで
の時間が比較的短い第2処理部には投光部からの光の投
光期間を含み動作が安定するまでの期間と信号処理の遅
れ時間とを考慮して投光期間を前後に延長した特定期間
にのみ間欠的に給電するのであって、平均の消費電流が
従来よりも低減されるとともに、安定した動作が得られ
ることになる。すなわち、無駄な電力消費が少なくな
り、発熱量が低減するとともに電源容量も小さくするこ
とができるのである。 【0011】 【0012】 【実施例】(実施例1)本実施例の基本構成は従来構成
と同様であって、図1において図5に示した従来構成と
同符号のものは同様の機能を有している。また、信号処
理回路3には専用の集積回路が用いられており、信号処
理回路3は、たとえば図2のような構成を有している。 【0013】すなわち、信号処理回路3は、受光素子2
から出力される電流信号を電流−電圧変換するとともに
増幅する増幅回路11a,11b,12a,12b、増
幅回路12a,12bの出力値の一方を他方で除算する
演算回路13を備える。また、各増幅回路11a,11
bの出力値は、飽和レベル発生部14から発生する上限
基準値と比較器15a,15bにおいてそれぞれ比較さ
れる。さらに、増幅回路12bの出力値は最低光量設定
部16aで設定した最低光量と比較器17aで比較さ
れ、増幅回路12bの出力値は最低受光量設定部16a
で設定した最低受光量値に余裕光量設定部16bで所定
の係数を乗じて設定した余裕基準値と比較器17bで比
較される。各比較器15a,15b,17a,17bか
らはそれぞれ2値信号が出力され、比較器15a,15
bから出力される2値信号はオア回路18を通して過剰
信号として過入光比較出力端子tuから出力される。ま
た、比較器17a,17bの出力信号は、それぞれ最低
比較出力端子tl、余裕比較出力端子tfを通して出力
される。距離設定部16c、最低光量設定部16aには
それぞれ抵抗R1 ,R2 が外付され、所望の設定値に設
定できるようにしてある。また、図ではヒステリシスの
設定に関しては省略してある。 【0014】演算回路13から出力される信号は距離設
定部16cで設定された距離の基準値と比較器19にお
いて比較され、演算回路13の出力の信号値と距離の基
準値との大小関係に応じて比較器19の出力値が反転す
る。したがって、比較器19から出力される2値信号を
用いれば、距離の基準値に対して物体の存在範囲が近い
か遠いかを判定することができるのである。この判定結
果は、距離比較出力端子tdから出力される。 【0015】信号処理回路3から出力された各信号は、
出力処理回路4において投光素子1の発光周期に同期し
て処理されるのであって、たとえば、受光光量の過不足
が複数回の発光に対して継続して検出されているときに
警報出力を発生するなどの処理を行なう。また、信号処
理回路3では投光素子1の発光周期および発光時間を決
定している。 【0016】ところで、信号処理回路3に対する電源回
路5からの給電路にはトランジスタよりなるスイッチ要
素Sが挿入され、このスイッチ要素Sは出力処理回路4
からの制御信号によって投光素子1の発光タイミングに
同期してオンになるように制御される。すなわち、投光
素子1の発光期間を含む特定期間にのみ信号処理回路3
に電源が供給されるように間欠的に給電するのである。
図3に示すように、給電期間T1 は増幅回路11a,1
1b,12a,12b等の動作が安定するまでの期間と
信号処理の遅れ時間とを考慮して、投光素子1の発光期
間T2 の前後に若干の幅を持たせて設定してある。この
ように間欠的に給電することによって、必要な電力を得
るようにしながらも信号処理回路3での平均の消費電流
を連続給電する場合よりも低減させることができ、結果
的に、無駄な電力消費を低減することができ、発熱を抑
制するともに電源回路5の電源容量を低減して電源回路
5を小型化することができるのである。ここに、信号処
理回路3に給電する際の電流をIccとし、投光素子1
の発光間隔をTとすれば、本実施例での平均の消費電流
は、Icc×T1 /Tになる。従来技術で説明したよう
に、発光期間T2 は発光間隔Tに対して数パーセント程
度であるから、給電期間T1 が発光期間T2よりも若干
大きいとしても平均の消費電流は大幅に低減されるので
ある。 【0017】(実施例2)本実施例では、信号処理回路
3の一部には常時給電し、残りの部分については間欠的
に給電するようにしたものである。すなわち、信号処理
回路3の内部回路のうち増幅回路11a,11b,12
a,12bや基準電圧を与える部分などは給電開始から
動作が安定するまでの時間が比較的長く、かつ安定に動
作することが要求されるから常時給電するようにし、比
較器12a,12b,15a,15b、17a,17b
や設定を行なう部分などは給電開始から動作が安定する
までの時間が比較的短いから、間欠的に給電するように
しているのである。具体的には図4のように構成される
のであって、電源回路5から信号処理回路3への給電路
を2系統に分離し、一系統については常時給電できるよ
うに電源回路5を信号処理回路3に直接接続し、他系統
については実施例1と同様にスイッチ要素Sを介して電
源回路5を信号処理回路3に接続しているのである。こ
のような構成とするために、信号処理回路3を構成する
集積回路の内部の電源系統を2系統に分離しているのは
いうまでもない。 【0018】本実施例の構成では、安定な動作が必要な
部分については常時給電することによって正確な測定結
果を得ることができ、しかも従来構成に比較すれば消費
電流を低減することができるのである。他の構成は実施
例1と同様である。 【0019】 【発明の効果】請求項1の発明は、信号処理部のうち、
給電から安定動作に達するまでの時間が比較的長い第1
処理部には常時給電し、給電から安定動作に達するまで
の時間が比較的短い第2処理部には投光部からの光の投
光期間を含み動作が安定するまでの期間と信号処理の遅
れ時間とを考慮して投光期間を前後に延長した特定期間
にのみ間欠的に給電するので、平均の消費電流が従来よ
りも低減されるとともに、安定した動作が得られるとい
う利点がある。すなわち、無駄な電力消費が少なくな
り、発熱量が低減するとともに電源容量も小さくするこ
とができるという効果を奏する。 【0020】
【図面の簡単な説明】 【図1】実施例1を示すブロック図である。 【図2】実施例1に用いる信号処理回路のブロック図で
ある。 【図3】実施例1の動作説明図である。 【図4】実施例2を示すブロック図である。 【図5】従来例を示すブロック図である。 【符号の説明】 1 投光素子 2 受光素子 3 信号処理回路 4 出力処理回路 5 電源回路 S スイッチ要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 隆 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−75420(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 17/78

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 監視空間に間欠的に光を投光する投光部
    と、投光部からの光の物体による反射光を受光する受光
    部と、受光部の出力に基づいて物体を検出する信号処理
    部とを備える光電センサにおいて、信号処理部は、給電
    から安定動作に達するまでの時間が比較的長い第1処理
    部と、給電から安定動作に達するまでの時間が比較的短
    い第2処理部とを備え、第1処理部に対して連続給電す
    る第1電源部と、投光部からの光の投光期間を含み動作
    が安定するまでの期間と信号処理の遅れ時間とを考慮し
    て投光期間を前後に延長した特定期間にのみ第2処理部
    に対して間欠的に給電する第2電源部とを設けて成るこ
    とを特徴とする光電センサ。
JP21190993A 1993-08-26 1993-08-26 光電センサ Expired - Lifetime JP3443886B2 (ja)

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