JP3451346B2 - 光電スイッチおよびその集積回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、物体の検出等の
用途に用いられる光電スイッチおよびその集積回路に関
し、詳しくは、第１の導電型式または第２の導電型式の
出力トランジスタを有し、その出力トランジスタを動作
させることにより検出出力を発生させることが可能な光
電スイッチと、第１の導電型式または第２の導電型式の
出力トランジスタに電位を供給してその出力トランジス
タの動作により検出出力を発生させるとともに、検出動
作を行なっている旨の報知をするための動作報知手段に
電位を供給してその報知を実行させることが可能な光電
スイッチ用集積回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】所定の領域内において物体の存在の有無
を検出するための装置として、光電スイッチが従来から
用いられている。たとえば、このような光電スイッチ
は、プレス装置等の所定の作業を行なう作業用装置の所
定箇所に設けられ、所定領域内に人間等の物体が侵入し
たか否かを検出するために用いられている。

【０００３】一般的に、このような光電スイッチは、ス
イッチの小型化のために専用の集積回路を備えている。
そのような専用の集積回路の半導体チップには、検出信
号を出力するためのバイポーラトランジスタよりなる出
力トランジスタが外部に接続されている。出力トランジ
スタは、たとえば、欧州ではＰＮＰ型が主に用いられ、
日米ではＮＰＮ型が主に用いられる傾向がある。すなわ
ち、使用される国ごとに、外部に接続される出力トラン
ジスタの導電型式が異なっているのが実情である。

【０００４】このため、光電スイッチの専用の集積回路
は、集積回路の種類を削減するためおよび汎用性を向上
させるために、ＮＰＮ型およびＰＮＰ型の両方の導電型
式の出力トランジスタを選択的に取付けることが可能な
構成にされている。また、光電スイッチの専用の集積回
路には、物体の検出が行なわれた場合に点灯する動作表
示灯も外部に接続されている。

【０００５】以下に、従来の光電スイッチの具体例を説
明する。図１０は、ＮＰＮ型の出力トランジスタが取付
けられた従来の光電スイッチにおける出力トランジスタ
および動作表示灯の接続態様を示す回路図である。図１
０を参照して、光電スイッチは、光電スイッチ用の集積
回路ＩＣ１と、その集積回路ＩＣ１に外部から接続され
た出力トランジスタ６１、抵抗素子６２および動作表示
灯９２等の外付け部品とにより構成されている。なお、
外付け部品は、それらの部品以外にも設けられている
が、ここでは説明を省略する。

【０００６】集積回路ＩＣ１は、電源端子Ｔ１，Ｔ２、
入力端子Ｔ１０〜Ｔ１４、および、出力端子Ｔ３，Ｔ
４，Ｔ５，Ｔ７等の多数の入力ピンおよび出力ピンを有
している。電源端子Ｔ１，Ｔ２は、電源電圧の供給を受
けるための端子である。出力端子Ｔ３は、ＰＮＰトラン
ジスタが出力トランジスタとして設けられた場合の検出
出力用の端子である。出力端子Ｔ４は、ＮＰＮトランジ
スタが出力トランジスタとして設けられた場合の検出出
力用の端子である。

【０００７】集積回路ＩＣ１の外部に設けられた出力端
子Ｔ２３と、接地電位を受ける接地ノードＧＮＤとの間
に出力トランジスタ６１および抵抗素子６２が直列に接
続されている。出力トランジスタ６１は、ベースが出力
端子Ｔ４に接続されている。出力端子Ｔ７は、内部電源
電圧を出力するための端子である。出力端子Ｔ１１は、
発光ダイオードよりなる動作表示灯９２が接続される端
子であり、この出力端子Ｔ１１と、入力端子Ｔ７との間
に動作表示灯９２が接続されている。出力端子Ｔ５は、
集積回路ＩＣ１の外部に取付けられた投光素子（図示せ
ず）を駆動する信号を出力するための端子である。

【０００８】ＰＮＰ型の出力トランジスタを取付ける場
合には、その出力トランジスタが出力端子Ｔ３に接続さ
れる。入力端子Ｔ１０は、光電スイッチの受光量が安定
している場合に点灯される安定表示灯（図示せず）が接
続される端子である。入力端子Ｔ１２は、光電スイッチ
の受光素子（図示せず）が光を受光した場合に物体を検
出した旨の検出出力を出力する動作モードと、その受光
素子が受光する光が遮られた場合に物体を検出した旨の
検出信号を出力する動作モードとを切替えるためのＬ／
Ｄ切替スイッチ（図示せず）が接続される端子である。

【０００９】入力端子Ｔ１３は、光電スイッチの検出周
期を変更するための信号が入力される端子である。入力
端子Ｔ１４は、光電スイッチの検出感度を調整するため
の信号が入力される端子である。このような光電スイッ
チの詳細な構成については、後述する。

【００１０】このように、出力端子Ｔ３およびＴ４のう
ちの出力トランジスタが接続されない方の端子は、接続
対象の出力トランジスタの導電型式に応じて電源電位ま
たは接地電位を受ける。すなわち、集積回路ＩＣ１にお
いて、電位端子Ｔ３およびＴ４のうち、出力トランジス
タが接続されない端子は、特に外付け部品の取付のため
には使用されていなかった。また、動作表示灯９２を取
付けるために、集積回路ＩＣ１には、動作表示灯専用の
入力端子Ｔ１１が設けられていた。

【００１１】次に、図１０に示された従来の光電スイッ
チの詳細な構成について説明する。図１１は、従来の光
電スイッチの詳細な構成を示すブロック図である。図１
１を参照して、この光電スイッチは、半導体チップＣＨ
上に形成された光電スイッチ用の集積回路ＩＣ１と、半
導体チップＣＨに外部から接続された外付け回路とを含
む。

【００１２】集積回路ＩＣ１は、定電圧回路１、電源リ
セット回路２、出力処理回路３ａ、発振回路４、ＬＥＤ
ドライブ回路５、増幅回路６、コンパレータ７、信号処
理回路８ａ、相互干渉防止回路９、タイマ１０およびＬ
／Ｄ切替回路１１を含む。出力処理回路３ａは、出力回
路３１、短絡検出回路３２ａ、および出力禁止回路３３
を含む。さらに、集積回路ＩＣ１には、入出力用のピン
として形成された電源端子Ｔ１，Ｔ２、入力端子Ｔ８〜
Ｔ１２および出力端子Ｔ１〜Ｔ７が含まれる。

【００１３】外付け回路は、電源回路５０、検出出力回
路６０、投光回路７０、受光回路８０、表示回路９０、
Ｌ／Ｄ切換スイッチＳＷ、コンデンサＣ１およびコンデ
ンサＣ２が含まれる。電源回路５０は、ノイズフィルタ
回路５１および外部電源回路５２を含む。検出出力回路
６０は、ＮＰＮ型の出力トランジスタ６１、抵抗素子６
２、およびダイオード６３を含む。投光回路７０は、発
光ダイオード７１、ＮＰＮ型のトランジスタ７２および
抵抗素子７３を含む。受光回路８０は、フォトダイオー
ド（ＦＤｉ）８１、および、Ｉ／Ｖ変換増幅回路８２を
含む。表示回路９０は、安定表示灯９１、動作表示灯９
２およびコンデンサ９３を含む。

【００１４】次に、このような構成の光電スイッチの動
作を説明する。電源電位Ｖｃｃを受ける電源端子Ｔ２１
と、接地ノードＧＮＤに接続され、接地電位Ｖｇを受け
る接地端子Ｔ２２とから外部電源電圧がノイズフィルタ
回路５１に供給される。ノイズフィルタ回路５１は、外
部電源電圧のノイズを除去し、ノイズが除去された外部
電源電圧を外部電源回路５２へ供給する。外部電源回路
５２は、供給された外部電源電圧を所定の電圧に変換
し、その変換した電源電圧を電源端子Ｔ１およびＮＰＮ
用の出力端子Ｔ３に供給する。

【００１５】集積回路ＩＣ１は、接地ノードＧＮＤから
電源端子Ｔ２を介して接地電位を受ける。この接地電位
は、光電スイッチ用集積回路ＩＣ１内の各回路に供給さ
れる。定電圧回路１は、外部電源回路５２から電源端子
Ｔ１を介して電源電位を受け、所定の定電圧である内部
電源電圧を発生させる。その内部電源電圧は、集積回路
ＩＣ１内の各回路に供給され、各回路の動作のために用
いられる。

【００１６】発振回路４は、所定周期のパルス信号を発
振させ、そのパルス信号をＬＥＤドライブ回路５および
信号処理回路８ａのそれぞれへ供給する。ＬＥＤドライ
ブ回路５は、発光ダイオード７１から投光を行なわせる
ために、発振回路４から受けたパルス信号に同期して、
出力端子Ｔ５を介してトランジスタ７２のベースへトラ
ンジスタ７２を動作させるためのＨレベルの電位を供給
する。その電位に応じてトランジスタ７２にベース電流
が流れる。

【００１７】投光回路７０においては、電源電位Ｖｃｃ
を受ける電源ノードＮ１と、接地ノードＧＮＤとの間
に、発光ダイオード７１、トランジスタ７２および抵抗
素子７３が直列に接続されている。トランジスタ７２
は、コレクタが発光ダイオード７１のカソードに接続さ
れており、エミッタが抵抗素子７３の一端に接続されて
いる。トランジスタ７２においては、ＬＥＤドライブ回
路５からＨレベルの電位を受けると、ベース電流が流
れ、そのベース電流に応じてコレクタ電流が流れる。こ
れにより、トランジスタ７２がオン状態になり、発光ダ
イオード７１に電流が流れ、その発光ダイオード７１が
点灯する。トランジスタ７２には、発振回路４から発振
されるパルス信号に同期した周期でベースにＨレベルの
電位が供給されるので、そのパルス信号に同期した周期
で発光ダイオード７１が点灯し、投光が行なわれる。

【００１８】この光電スイッチでは、発光ダイオード７
１から投光された光が物体等の検出対象物により反射す
ると、その反射光をフォトダイオード８１が受光する。
フォトダイオード８１は、光を受けると、光電変換によ
り電流を発生させる。その電流は、Ｉ／Ｖ変換増幅回路
８２により、電圧変換され、かつその電圧が増幅され
る。Ｉ／Ｖ変換増幅回路８２は、フォトダイオード８１
の受光量に対応する電圧レベルの受光信号を、コンデン
サＣ１および入力端子Ｔ８を介して増幅回路６へ供給す
る。

【００１９】増幅回路６は、供給された受光信号を増幅
し、その増幅した受光信号を出力する。その増幅された
受光信号は、出力端子Ｔ６、コンデンサＣ２および入力
端子Ｔ９を順次介してコンパレータ７へ供給される。コ
ンパレータ７は、供給された受光信号のレベルを所定の
基準レベルと比較し、基準レベル以上のレベルの受光信
号のみを信号処理回路８ａに供給する。

【００２０】信号処理回路８ａは、発振回路４から供給
されるパルス信号に同期して、コンパレータ７からの信
号を取込む。これにより、投光動作と、受光動作とが同
期して行なわれる。信号処理回路８ａは、所定の信号処
理を行なう回路である。信号処理回路８ａが行なう処理
には、安定表示灯９１および動作表示灯９２のそれぞれ
を動作させるための信号処理と、この光電スイッチに並
んで設けられた他の光電スイッチとの間での光の相互干
渉を防ぐための信号処理と、この光電スイッチが物体を
検出したことを示す検出信号を出力するための信号処理
とが含まれる。

【００２１】まず、安定表示灯９１および動作表示灯９
２のそれぞれを動作させるための信号処理について説明
する。安定表示灯９１および動作表示灯９２の各々は、
発光ダイオードよりなる。安定表示灯９１および動作表
示灯９２の各々のアノードには、定電圧回路１から出力
端子Ｔ７を介して内部電源電圧が供給される。その内部
電源電圧の供給経路には、コンデンサ９３が設けられて
おり、このコンデンサ９３に蓄積された電荷により、安
定表示灯９１および動作表示灯９２の点灯状態の安定化
が図られる。安定表示灯９１のカソードが、入力端子Ｔ
１０を介して信号処理回路８ａに接続されている。動作
表示灯９２のカソードが、入力端子Ｔ１１を介して信号
処理回路８ａに接続されている。

【００２２】信号処理回路８ａは、安定表示灯９１およ
び動作表示灯９２の各々のカソードの電位を接地電位Ｖ
ｇに向けて下降させる動作を行なうことにより、安定表
示灯９１および動作表示灯９２の各々を点灯させること
が可能である。信号処理回路８ａでは、コンパレータ７
から供給された受光信号のレベルが所定レベル以上であ
る場合に、安定した受光量で受光がなされた旨を示すた
めに安定表示灯９１を点灯させる。また、信号処理回路
８ａでは、コンパレータ７から所定回数連続して受光信
号が供給された場合に、物体を検出した旨を示すため
に、動作表示灯９２を点灯させる。これにより、物体が
検出された場合には、動作表示灯９２が点灯される。

【００２３】次に、この光電スイッチに並んで設けられ
た他の光電スイッチとの間での光の相互干渉を防ぐため
の信号処理について説明する。信号処理回路８ａは、他
の光電スイッチとの間での光の相互干渉を防ぐために、
相互干渉防止回路９に所定の制御信号を供給する。相互
干渉防止回路９では、供給された制御信号に応答して、
光の相互干渉を防ぐために発振回路４のパルス信号の発
振周期を調整するための制御信号を発振回路４に供給す
る。発振回路４では、相互干渉防止回路９に応じてパル
ス信号の発振周期を調整する。

【００２４】次に、この光電スイッチが物体を検出した
ことを示す検出信号を出力するための信号処理について
説明する。信号処理回路８ａでは、コンパレータ７から
所定回数連続して受光信号が供給された場合に、物体を
検出した旨を示す検出信号を出力するために、出力回路
３１へ信号を供給する。

【００２５】出力回路３１は、物体を検出した旨を示す
検出信号を出力するための動作を行なう回路である。出
力回路３１は、ＮＰＮ型の出力トランジスタ６１を動作
させるための信号をＮＰＮ用の出力端子Ｔ４を介して出
力させることが可能であるとともに、ＰＮＰ型出力トラ
ンジスタを動作させるための信号をＰＮＰ用の出力端子
Ｔ３を介して出力させることが可能である。出力回路３
１の動作は、電源リセット回路２または出力禁止回路３
３によって禁止され得る。電源リセット回路２は、定電
圧回路１から内部電源電圧を受け、光電スイッチの電源
投入後に内部電源電圧の電圧値が安定したレベルに達す
るまで、出力回路３１の動作を禁止するための信号を出
力回路３１へ供給する。

【００２６】短絡検出回路３２ａは、集積回路ＩＣ１に
接続された出力トランジスタ（出力トランジスタ６１）
に接続された負荷が短絡状態になってその出力トランジ
スタに過大な短絡電流が流れたことを検出する。短絡検
出回路３２ａによって短絡電流が検出された場合には、
出力禁止回路３３が動作させられ、その結果として、出
力回路３１の動作が禁止される。そのような動作の禁止
は、過大な短絡電流によって出力トランジスタ６１およ
びそれに加えて集積回路ＩＣ１が破壊されることを防ぐ
ために行なわれる。このような出力禁止回路３３による
出力回路３１の動作の禁止期間は、タイマ１０によって
規定される。

【００２７】Ｌ／Ｄ切替スイッチＳＷは、光電スイッチ
の動作モードを切替えるためのスイッチである。この光
電スイッチは、物体が光を遮ったことを検出した場合に
物体を検出した旨を示す検出信号を出力する動作モード
（Ｄモード）と、物体が光を反射したことを検出した場
合に物体を検出した旨を示す検出信号を出力する動作モ
ード（Ｌモード）の２種類の動作モードを有している。
このＬ／Ｄ切替スイッチＳＷは、スイッチ操作により、
このような２種類の動作モードを切替えるためのもので
ある。Ｌ／Ｄ切替スイッチＳＷは、入力端子Ｔ１２と、
接地ノードＧＮＤとの間に接続されている。入力端子Ｔ
１２には、Ｌ／Ｄ切替回路１１が接続されており、Ｌ／
Ｄ切替回路１１は、Ｌ／Ｄ切替スイッチＳＷの操作状態
に応じて動作モードを切替えるための信号を出力回路３
１へ供給する。出力回路３１は、Ｌ／Ｄ切替回路１１か
ら供給された信号に対応する動作モードで、検出信号の
出力動作を行なう。

【００２８】出力トランジスタ６１は、ベースがＮＰＮ
用の出力端子Ｔ４に接続され、コレクタが出力端子Ｔ２
３に接続され、エミッタが抵抗素子６２を介して接地ノ
ードＧＮＤに接続されている。出力端子Ｔ２３と、接地
ノードＧＮＤとの間には、サージ電流吸収用のダイオー
ド６３が接続されている。その出力端子Ｔ２３は、所定
の負荷（図示せず）に接続されている。

【００２９】出力回路３１の動作により、出力端子Ｔ４
を介して出力トランジスタ６１のベースにＨレベルの電
位が供給される。それに応答して、出力トランジスタ６
１にベース電流が流れ、そのベース電流に応答して、出
力トランジスタ６１にコレクタ電流が流れる。これによ
り、出力トランジスタ６１がオン状態になり、光電スイ
ッチが物体を検出した旨を示す検出信号が負荷に向けて
出力される。

【００３０】次に、集積回路ＩＣ１において、外付けさ
れた動作表示灯９２および出力トランジスタ６１のそれ
ぞれの動作に関連する部分の構成を詳細に説明する。

【００３１】まず、動作表示灯９２の動作に関連する集
積回路ＩＣ１の内部の構成を説明する。図１２は、動作
表示灯９２の動作に関連する集積回路ＩＣ１の内部の構
成を示す回路図である。図１２を参照して、集積回路Ｉ
Ｃ１では、信号処理回路８ａ内において、動作表示灯９
２を駆動するための動作表示灯駆動回路８００が含まれ
ている。

【００３２】動作表示灯駆動回路８００は、定電流源８
０１、抵抗素子８０２、および、３つのＮＰＮ型のトラ
ンジスタ８０３〜８０５を含む。信号処理回路８ａがコ
ンパレータ７から連続して所定回数検出信号を受けてい
ない場合には、トランジスタ８０３のベースに供給され
る信号Ｓの電位がＬレベルになる。したがって、その場
合には、トランジスタ８０３がオフ状態になるので、定
電流源８０１から発生される電流がすべて抵抗素子８０
２に流れる。抵抗素子８０２では、流れる電流に応じて
電位降下が生じ、そのように降下された電位がトランジ
スタ８０４および８０５の各々のベースに供給される。
その場合には、抵抗素子８０２による電位の降下幅が大
きいため、トランジスタ８０４および８０５がオン状態
にならない。したがって、その場合には、動作表示灯９
２が点灯しない。

【００３３】一方、コンパレータ７から信号処理回路８
ａに連続して所定回数検出信号が供給されると、信号Ｓ
がＨレベルになり、トランジスタ８０３がオン状態にな
る。これにより、定電流源８０１からの電流の大部分が
トランジスタ８０３に流れる。これにより、抵抗素子８
０２に流れる電流が減少し、トランジスタ８０４および
８０５の各々のベースに供給される電位のレベルが上昇
し、トランジスタ８０４および８０５がオン状態にな
る。そのようにトランジスタ８０５がオン状態になる
と、動作表示灯９２が点灯する。

【００３４】次に、出力トランジスタ６１の動作に関連
する集積回路ＩＣ１の内部の構成を説明する。図１３
は、出力トランジスタ６１の動作に関連する集積回路Ｉ
Ｃ１の内部の構成を示す回路図である。

【００３５】図１３を参照して、電源端子Ｔ２１と、出
力端子Ｔ２３との間に負荷Ｌが接続されている。出力回
路３１は、ＮＰＮ型の３つのトランジスタ３１１，３１
２，３１３を含む。トランジスタ３１２と、トランジス
タ３１３とは、ベース同士が接続されているとともに、
エミッタ同士が接続されている。トランジスタ３１２お
よび３１３の各々は、ベースがトランジスタ３１１のエ
ミッタに接続されているとともに、エミッタが出力端子
Ｔ４に接続されている。トランジスタ３１３のコレクタ
は、出力端子Ｔ３に接続されている。トランジスタ３１
１は、コレクタが電源端子Ｔ１に接続されている。トラ
ンジスタ３１１のベースおよびトランジスタ３１２のコ
レクタは、信号処理回路８ａから出力される信号Ｓ１を
出力禁止回路３３を介して受ける。この信号Ｓ１は、信
号処理回路８ａがコンパレータ７から検出信号を所定回
数連続して受けた場合にＨレベルになる信号であり、物
体が検出されたことを示すものである。

【００３６】短絡検出回路３２ａは、ＰＮＰ側検出回路
３２１、ＮＰＮ側検出回路３２２およびＯＲ回路３２４
を含む。ＰＮＰ側検出回路３２１は、ＰＮＰ用の出力端
子Ｔ３に接続される出力トランジスタに短絡電流が流れ
たことを検出するための回路であり、電源端子Ｔ１と、
出力端子Ｔ３との間に接続されている。ＰＮＰ側検出回
路３２１の検出信号は、ＯＲ回路３２４の一方の入力端
子に供給される。

【００３７】ＮＰＮ側検出回路３２２は、ＮＰＮ用の出
力端子Ｔ４に接続される出力トランジスタ６１に流れる
短絡電流を検出する回路であり、出力端子Ｔ４と、電源
端子Ｔ２との間に接続される。ＮＰＮ側検出回路３２２
の検出信号は、ＯＲ回路３２４の他方の入力端子に供給
される。ＯＲ回路３２４の出力信号は、出力端子から出
力禁止回路３３に供給される。出力禁止回路３３は、Ｏ
Ｒ回路３２４の出力信号がＨレベルになった場合に、信
号処理回路８ａから出力回路３１に向けて出力される信
号Ｓ１の供給を禁止する。

【００３８】次に、図１３に示された回路の動作を説明
する。ＮＰＮ側検出回路３２２は、出力端子Ｔ４と、電
源端子Ｔ２との間の電圧を検出し、検出された電圧値が
所定のしきい値電圧以上になった場合にＨレベルの信号
をＯＲ回路３２４に供給する。すなわち、図１３に示さ
れるように、負荷Ｌが短絡して短絡電流Ｉａがトランジ
スタに流れると、トランジスタ６１および抵抗素子６２
に流れる過電流により出力端子Ｔ４および電源端子Ｔ２
の間の電圧がしきい値電圧以上になる。このため、出力
端子Ｔ４および電源端子Ｔ２の間の電圧値がしきい値電
圧以上になった場合に短絡電流が出力トランジスタ６１
に流れたと判断し、出力信号をＨレベルにするのであ
る。

【００３９】ＰＮＰ側検出回路３２１は、電源端子Ｔ１
および出力端子Ｔ３の間の電圧を検出し、検出された電
圧値が所定のしきい値電圧以下になった場合にＨレベル
の信号をＯＲ回路３２４に供給する。すなわち、ＰＮＰ
側検出回路３２１は、ＰＮＰ型の出力トランジスタが出
力端子Ｔ３に接続された場合において、負荷の短絡によ
り出力トランジスタに流れる過大な短絡電流によって電
源端子Ｔ１および出力端子Ｔ３の間の電圧がしきい値電
圧以下になった場合に、短絡電流が出力トランジスタに
流れたものと判断し、出力信号をＨレベルにする。この
場合は、ＰＮＰ型の出力トランジスタが取付けられてお
らず、出力端子Ｔ３が電源電位を受けるので、ＰＮＰ側
検出回路３２１は、短絡電流が流れたことを検出しな
い。

【００４０】ＮＰＮ側検出回路３２２が短絡電流を検出
していない場合は、ＯＲ回路３２４の出力信号がＬレベ
ルになる。その場合は、出力禁止回路３３が信号Ｓ１を
そのまま出力回路３１に供給する。その場合、出力回路
３１においては、トランジスタ３１１がベースに信号Ｓ
１の電位を受けてオン状態になる。トランジスタ３１１
がオン状態になると、トランジスタ３１２および３１３
の各々のベースの電位が上昇し、それに応答して、トラ
ンジスタ３１２および３１３がともにオン状態になる。
その場合には、トランジスタ３１３がオン状態になるこ
とにより、出力端子Ｔ４の電位がＨレベルになる。それ
に応答して、トランジスタ６１がオン状態になり、光電
スイッチが物体を検出した旨を示す信号が出力される。

【００４１】一方、ＮＰＮ側検出回路３２２が短絡電流
を検出し、ＯＲ回路３２４にＨレベルの信号が供給され
た場合には、ＯＲ回路３２４の出力信号がＨレベルにな
る。その場合には、出力禁止回路３３が、出力回路３１
への信号Ｓ１の供給を禁止する。その場合には、トラン
ジスタ３１１がオフ状態になり、それに応じて、トラン
ジスタ３１２および３１３もともにオフ状態になる。ト
ランジスタ３１３がオフ状態になることにより、出力端
子Ｔ４の電位がＬレベルになる。その場合には、出力ト
ランジスタ６１がオフ状態になり、光電スイッチが物体
を検出した旨を示す検出信号が出力されない。

【００４２】なお、図１３では、出力トランジスタとし
てＮＰＮ型の出力トランジスタを設けた例を説明した
が、ＰＮＰ型の出力トランジスタを設ける場合には、出
力端子Ｔ３に接地電位を供給する構成とする。その場合
には、ＮＰＮ側検出回路３２２は短絡電流を検出し得
ず、ＮＰＮ側検出回路３２２が、出力信号を常にＬレベ
ルにする。したがって、その場合には、ＰＮＰ側検出回
路３２１のみが短絡電流の検出を行なう。

【００４３】以上に説明したように、従来の光電スイッ
チにおいては、光電スイッチの集積回路ＩＣ１におい
て、ＰＮＰ型の出力トランジスタのための出力端子Ｔ３
と、ＮＰＮ型の出力トランジスタ用の出力端子Ｔ４とが
設けられており、ＰＮＰ型の出力トランジスタと、ＮＰ
Ｎ型の出力トランジスタとのどちらの導電型式の出力ト
ランジスタも取付けることが可能になっていた。さら
に、そのような出力トランジスタから検出信号が出力さ
れる場合に点灯を行なう動作表示灯９２の専用の入力端
子Ｔ１１および動作表示灯駆動回路８００が設けられて
いた。

【００４４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したよう
な従来の光電スイッチには、次のような問題があった。

【００４５】従来の光電スイッチでは、動作表示灯９２
を駆動するために、専用の駆動回路である動作表示灯駆
動回路８００と、専用の入力端子である入力端子Ｔ１１
とが集積回路ＩＣ１に設けられていた。このように従来
の光電スイッチでは、動作表示灯の専用の駆動回路が必
要であるために、その回路の分だけ集積回路のチップの
領域を確保する必要があり、それが集積回路のチップ面
積の小型化、集積回路のパッケージの小型化および光電
スイッチの小型化を図ることの障害になるという問題が
あった。

【００４６】また、集積回路の汎用化を図るために集積
回路を多機能化しようとするには、機能の増加に応じて
入出力用の端子数を増やす必要がある。しかし、限られ
た大きさの集積回路に新たに多数の端子を設けることは
困難なことであり、動作表示灯の専用の入力端子が必要
な従来の光電スイッチでは、その動作表示灯の専用の入
力端子が必要であることが多機能化の障害になるという
問題があった。

【００４７】さらに、集積回路においては、発熱による
回路の誤動作および回路の破壊を防ぐために、消費電力
が制限されている。そのように制限された消費電力にお
いて、動作表示灯の駆動専用の電力を確保すると、その
分だけ、集積回路内の他の回路で消費できる電力が少な
くなる。そのように集積回路内の他の回路で消費可能な
電力が少なくなると、他の回路のノイズ耐量を確保する
ことが困難になり、さらに、光電スイッチの異常動作の
自己診断機能等の付加的な機能を設けることが困難にな
るという問題があった。

【００４８】この発明は以上のような問題を解決するた
めになされたものであり、その目的は、光電スイッチ用
の集積回路の小型化および光電スイッチの小型化を図る
ことが可能な光電スイッチおよびその集積回路を提供す
ることである。この発明の他の目的は、光電スイッチの
集積回路の多機能化を図ることが可能な光電スイッチお
よびその集積回路を提供することである。この発明のさ
らに他の目的は、光電スイッチの集積回路内の回路をノ
イズの影響を受けにくいものにすることが可能な光電ス
イッチおよびその集積回路を提供することである。

【００４９】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、光電
スイッチ用集積回路は、第１の導電型式および第２の導
電型式の出力トランジスタのいずれか、ならびに検出動
作を行なっている旨の報知をする動作報知回路を駆動す
る光電スイッチ用集積回路であって、第１の導電型式の
出力トランジスタまたは動作報知回路を接続可能な第１
の出力端子と、第２の導電型式の出力トランジスタまた
は動作報知回路を接続可能な第２の出力端子と、第１お
よび第２の導電型式の出力トランジスタがそれぞれ第１
および第２の出力端子に接続されたときの各出力トラン
ジスタの動作電圧をそれぞれ第１および第２の出力端子
に出力する出力処理回路とを備え、第１の導電型式の出
力トランジスタが第１の出力端子に接続されていると
き、第２の出力端子には、動作報知回路が接続され、第
２の導電型式の出力トランジスタが第２の出力端子に接
続されているとき、第１の出力端子には、動作報知回路
が接続され、出力処理回路は、第１および第２の出力端
子に接続されている素子または回路がいずれも短絡して
いると判断したとき、第１および第２の出力端子への動
作電圧の出力を中止する。

【００５０】第１の出力端子は、第１の導電型式の出力
トランジスタまたは動作報知回路が接続可能であり、出
力トランジスタまたは動作報知回路を動作させることが
可能な電位を出力するためのものである。第２の出力端
子は、第２の導電型式の出力トランジスタまたは動作報
知回路が接続可能であり、接続された出力トランジスタ
または動作報知回路を動作させることが可能な電位を出
力するためのものである。

【００５１】第１の導電型式の出力トランジスタを用い
る場合には、その出力トランジスタが第１の出力端子に
接続される。その場合には、第２の出力端子に出力トラ
ンジスタが接続されないので、第２の出力端子には、動
作報知回路が接続される。一方、第２の導電型式の出力
トランジスタを用いる場合には、その出力トランジスタ
がその導電型式に対応する第２の出力端子に接続され
る。その場合には、第１の出力端子に出力トランジスタ
が接続されないので、第１の出力端子には、動作報知回
路が接続される。

【００５２】このように、光電スイッチ用集積回路にお
いて、出力トランジスタの接続用の出力端子に動作報知
回路を接続することが可能であるので、集積回路におい
て動作報知回路専用の駆動回路および端子を設ける必要
がなくなる。したがって、その分だけ集積回路の小型化
および光電スイッチの小型化を図ることができる。さら
に、動作報知回路専用の駆動回路を設ける必要がなくな
ると、集積回路における動作報知回路以外の回路に使用
可能な電力を増加させることができる。そのように、集
積回路内で使用することが可能な電力が増加すると、集
積回路内の各回路をノイズの影響を受けにくくすること
ができるとともに、その電力を多機能化のために用いる
ことができる。さらに、動作報知回路専用の端子が不要
になると、その端子をその他の機能の実現のために用い
ることができるので、光電スイッチの多機能化を図るこ
とができる。

【００５３】また、この発明によれば、光電スイッチ
は、上述した光電スイッチ用集積回路と、第１の出力端
子に接続される第１の導電型式の出力トランジスタと、
第２の出力端子に接続される動作報知回路とを備える。
あるいは、光電スイッチは、上述した光電スイッチ用集
積回路と、第２の出力端子に接続される第２の導電型式
の出力トランジスタと、第１の出力端子に接続される動
作報知回路とを備える。

【００５４】第１の出力端子は、第１の導電型式の出力
トランジスタが接続可能であり、その出力トランジスタ
を動作させることが可能な電位を出力するためのもので
ある。第２の出力端子は、第２の導電型式の出力トラン
ジスタが接続可能であり、その出力トランジスタを動作
させることが可能な電位を出力するためのものである。
動作報知回路は、第１および第２の出力端子のうちの出
力トランジスタが接続されていない方の出力端子に接続
され、接続された出力端子の電位に基づいて、光電スイ
ッチが動作している旨の報知するためのものである。

【００５５】このように、光電スイッチに第１の導電型
式の出力トランジスタを設ける場合には、その出力トラ
ンジスタが第１の出力端子に接続される。一方、光電ス
イッチに第２の導電型式の出力トランジスタを設ける場
合には、その出力トランジスタを第２の出力端子に接続
される。すなわち、第１の導電型式または第２の導電型
式のいずれか一方の導電型式の出力トランジスタがその
導電型式に対応する出力端子に接続される。そして、第
１および第２の出力端子のうちの出力トランジスタが接
続されていない方の出力端子に動作報知回路が接続さ
れ、その動作報知回路が、接続された出力端子の電位に
基づいて、光電スイッチが動作している旨の報知を行な
うのである。

【００５６】第１および第２の出力端子のうちの空いて
いる方の出力端子に動作報知回路が接続されるため、そ
の動作報知回路の専用の駆動回路および端子を設ける必
要がなくなる。このため、集積回路の小型化および光電
スイッチの小型化を図ることができる。さらに、動作報
知回路の専用の駆動回路および端子を設ける必要がない
ので、その分だけ動作報知回路の動作以外に用いること
が可能な電力を増加させることができるとともに、動作
報知回路の接続用の端子を削減した分だけその他の機能
を実現するために用いる端子数を増加させることができ
る。さらに、動作報知回路の動作以外に用いることが可
能な電力を増加させることができるので、光電スイッチ
内で動作報知回路以外の回路に使用することが可能な電
力を増加させることができると、光電スイッチの各回路
をノイズの影響を受けにくいものにすることができると
ともに、光電スイッチの多機能化のための電力を確保す
ることができる。さらに、動作報知回路専用の端子を設
ける必要がないので、不要になった端子を光電スイッチ
の多機能化のために用いることができる。

【００５７】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態を
図面に基づいて詳細に説明する。

【００５８】第１実施形態 図１は、第１実施形態によるＮＰＮ型の出力トランジス
タが取付けられた光電スイッチの構成を示す回路図であ
る。図１に示された光電スイッチが図１０に示された光
電スイッチと異なるのは、次の点である。動作表示灯９
２が電源端子Ｔ１と、ＰＮＰ用の出力端子Ｔ３との間に
接続されている。さらに、動作表示灯の接続専用の入力
端子が設けられていない。

【００５９】このように、図１の光電スイッチにおいて
は、出力トランジスタ６１が設けられていない方の出力
トランジスタ用の出力端子Ｔ３に動作表示灯９２が接続
されているので、動作表示灯９２の接続専用の端子を集
積回路ＩＣに設ける必要がない。

【００６０】次に、図１の光電スイッチの詳細な構成に
ついて説明する。図２は、図１の光電スイッチの詳細な
構成を示すブロック図である。図２に示された光電スイ
ッチが図１１に示された光電スイッチと異なるのは、次
の点である。

【００６１】動作表示灯９２が、信号処理回路８に接続
されておらず、電源端子Ｔ１と、ＰＮＰ用の出力端子Ｔ
３との間に接続されている。動作表示灯９２は、アノー
ドが電源端子Ｔ１に接続されており、カソードが出力端
子Ｔ３に接続されている。したがって、動作表示灯９２
は、外部電源回路５２から電源電圧の供給を受ける。

【００６２】集積回路ＩＣには、前述したように動作表
示灯９２専用の端子が設けられていない。したがって、
前述した信号処理回路８ａに対応する信号処理回路８に
は、図１２に示されるような動作表示灯９２専用の駆動
回路が設けられていない。さらに、集積回路ＩＣ内に受
光回路８０が設けられている。それに加えて、図１１に
示されるような受光回路に関連する入力端子、出力端
子、および、カップリング用のコンデンサが設けられて
いない。この受光回路８０は、図１１に示されたものと
同様に、フォトダイオード（ＦＤｉ）８１およびＩ／Ｖ
変換増幅回路８２を含む。さらに、出力処理回路３の構
成が、図１１に示されたものとは異なっている。この詳
細については後述する。

【００６３】次に、出力処理回路３について詳細に説明
する。図３は、出力処理回路３の構成を示す回路図であ
る。図３を参照して、図３に示された出力処理回路３が
図１３に示されたものと異なるのは、次の点である。出
力端子Ｔ３または出力端子Ｔ４に接続される出力トラン
ジスタに負荷Ｌから短絡電流が流れ、その短絡電流がＰ
ＮＰ側検出回路３２１またはＮＰＮ側検出回路３２２に
よって検出された場合に、その検出に応じて出力禁止回
路３３へＨレベルの信号を供給する回路がＡＮＤ回路３
２３であることである。ＡＮＤ回路３２３は、一方の入
力端子にＰＮＰ側検出回路３２１の出力信号を受け、他
方の入力端子にＮＰＮ側検出回路３２２の出力信号を受
ける。ＡＮＤ回路３２３の出力端子は、出力禁止回路３
３に接続されている。

【００６４】次に、この第１実施形態による光電スイッ
チの動作を、図３に示された部分の動作を中心として説
明する。図４は、第１実施形態による光電スイッチの動
作タイミングを示すタイミングチャートである。この図
４においては、出力トランジスタ６１に短絡電流が流れ
た場合の動作例が示されている。

【００６５】具体的に、図４には、ＡＮＤ回路３２３の
出力電位Ｅ、ＰＮＰ側検出回路３２１の出力電位ｂＰ、
ＮＰＮ側検出回路３２２の出力電位ｂＮ、出力端子Ｔ３
の電位ｂおよび出力端子Ｔ４の電位ａが示されている。

【００６６】図４を参照して、光電スイッチにより物体
が検出され、信号処理回路８から出力される信号Ｓ１が
Ｈレベルになると、トランジスタ３１１，３１２，３１
３がすべてオン状態になり、電位ｂがＰＮＰ側検出回路
３２１のしきい値電圧ＶP 以下のＬレベルに立下がる。
そのような状態になると、動作表示灯９２に電流Ｉｂが
流れて動作表示灯９２が点灯するとともに、出力電位ｂ
ＰがＨレベルに立上がる。

【００６７】さらに、その状態においては、電位ａが上
昇していき、出力トランジスタ６１がオン状態になる。
その場合に、出力トランジスタ６１に負荷Ｌから短絡電
流Ｉａが流れていなければ、その状態では、出力電位Ｅ
がＬレベルであり、出力禁止回路３３が信号Ｓ１の供給
を禁止しない。しかし、図４に示されるように、電位ａ
がＮＰＮ側検出回路３２２のしきい値電圧Ｖ_N 以上にな
ると、ＮＰＮ側検出回路３２２により短絡電流が流れた
ことが検出され、出力電位ｂＮがＨレベルになる。その
場合には、出力電位ＥがＨレベルになり、出力禁止回路
３３が信号Ｓ１の供給を禁止する。

【００６８】そのように信号Ｓ１の供給が禁止される
と、トランジスタ３１１，３１２，３１３がすべてオフ
状態になり、それに応答して、出力トランジスタ６１が
オフ状態にされるとともに、動作表示灯９２が非点灯状
態にされる。したがって、短絡検出回路３２は、ＰＮＰ
側検出回路３２１およびＮＰＮ側検出回路３２２がとも
に短絡電流を検出した状態になった場合に、負荷Ｌから
の短絡電流を検出したと判断するのである。

【００６９】次に、集積回路ＩＣにＰＮＰ型の出力トラ
ンジスタ６４を接続した場合の光電スイッチの例を説明
する。図５は、ＰＮＰ型の出力トランジスタを用いた光
電スイッチの要部の構成を示す回路図である。この図５
においては、光電スイッチのうちの図３に示された部分
に対応する部分が示されている。

【００７０】図５の光電スイッチが図３のものと異なる
のは次の点である。出力端子Ｔ２４と、接地ノードＧＮ
Ｄとの間に負荷Ｌが接続されている。電源端子Ｔ１と、
出力端子Ｔ２４との間に、抵抗素子６５および出力トラ
ンジスタ６４が直列に接続されている。出力トランジス
タ６４は、ベースが出力端子Ｔ３に接続され、エミッタ
が抵抗素子６５の一端に接続され、コレクタが出力端子
Ｔ２４に接続されている。動作表示灯９２は、アノード
が出力端子Ｔ４に接続され、カソードが電源端子Ｔ２に
接続された態様で、出力端子Ｔ４と、電源端子Ｔ２との
間に接続されている。

【００７１】すなわち、図３に示された場合とは逆に、
ＰＮＰ用の出力端子に出力トランジスタ６４が接続され
るとともに、ＮＰＮ用の出力端子Ｔ４に動作表示灯９２
が接続されているのである。ＰＮＰ型の出力トランジス
タを用いる場合には、この図５に示されたような接続態
様になる。次に、図５に示された光電スイッチの動作を
説明する。以下の説明は、図３の場合と同様に、図５に
示された部分の動作を中心として光電スイッチの動作を
説明する。

【００７２】図６は、ＰＮＰ型の出力トランジスタを用
いた場合の光電スイッチの動作タイミングを示すタイミ
ングチャートである。この図６においては、出力トラン
ジスタ６４に短絡電流Ｉｂが流れた場合の動作例が示さ
れている。具体的に、図６には、図５の場合と同様に、
ＡＮＤ回路３２３の出力電位Ｅ、ＮＰＮ側検出回路３２
２の出力電位ｂＮ、ＰＮＰ側検出回路３２１の出力電位
ｂＰ、出力端子Ｔ３の電位ｂおよび出力端子Ｔ４の電位
ａが示されている。

【００７３】図６を参照して、光電スイッチにより物体
が検出され、信号処理回路８から出力される信号Ｓ１が
Ｈレベルになると、トランジスタ３１１，３１２および
３１３がオン状態になり、電位ａがしきい値電圧ＶN 以
上のＨレベルに立上がる。そのような状態になると、動
作表示灯９２に電流Ｉａが流れて動作表示灯が点灯する
とともに、電位ｂＮがＨレベルに立上がる。

【００７４】さらに、その状態においては、出力端子Ｔ
３の電位ｂが下降していき、出力トランジスタ６４がオ
ン状態になる。その場合に、出力トランジスタ６４に負
荷Ｌから短絡電流が流れなければ、ＰＮＰ側検出回路３
２１が短絡電流を検出せず、出力電位ｂＰがＬレベルに
なっている。その状態では、出力電位ＥがＬレベルであ
り、出力禁止回路３３が信号Ｓ１の供給を禁止しない。
しかし、図６に示されるように、電位ｂがＰＮＰ側検出
回路３２１のしきい値電圧ＶP 以下になると、ＰＮＰ側
検出回路３２１が短絡電流を検出し、ＰＮＰ側検出回路
３２１の出力電位ｂＰがＨレベルになる。その場合に
は、出力電位ＥがＨレベルになり、出力禁止回路３３が
信号Ｓ１の供給を禁止する。

【００７５】そのように信号Ｓ１の供給が禁止される
と、トランジスタ３１１，３１２，３１３がすべてオフ
状態になり、それに応答して、出力トランジスタ６４が
オフ状態にされるとともに、動作表示灯９２が非点灯状
態にされる。したがって、短絡検出回路３２は、ＰＮＰ
側検出回路３２１およびＮＰＮ側検出回路３２２がとも
に短絡電流を検出した状態になった場合に、短絡電流を
検出したと判断するのである。

【００７６】以上に説明したＮＰＮ型の出力トランジス
タ６１またはＰＮＰ型の出力トランジスタ６４を用いる
ことが可能なこの第１実施形態による光電スイッチにお
いては、ＰＮＰ用の出力端子Ｔ３およびＮＰＮ用の出力
端子Ｔ４のうち、出力トランジスタが設けられていない
方の出力端子に動作表示灯９２が接続され、その出力端
子の電位に応じて動作表示灯９２が動作させられる。

【００７７】そして、短絡検出回路３２は、電源端子Ｔ
１および出力端子Ｔ３の間の電圧に基づいてＰＮＰ側検
出回路３２１により短絡電流が検出され、かつ、電源端
子Ｔ２および出力端子Ｔ４の間の電圧に基づいてＮＰＮ
側検出回路３２２により短絡電流が検出された場合に、
出力トランジスタに短絡電流が流れたことを示す信号を
出力するのである。

【００７８】したがって、出力トランジスタが接続され
ていない方の出力端子に動作表示灯９２を接続しても、
その動作表示灯９２が短絡電流の検出の妨げにならな
い。このため、従来の光電スイッチの機能を妨げること
なく、動作表示灯９２をＰＮＰ用の出力端子Ｔ３および
ＮＰＮ用の出力端子Ｔ４のうちの一方の出力端子に接続
することができる。

【００７９】さらに、動作表示灯９２を出力端子Ｔ３お
よび出力端子Ｔ４の一方の出力端子に接続したために、
動作表示灯９２専用の端子を集積回路ＩＣに設ける必要
がなくなるとともに、その動作表示灯９２専用の駆動回
路を集積回路ＩＣに設ける必要がなくなる。このため、
集積回路ＩＣのチップを従来よりも小型化することがで
き、これに従って、集積回路ＩＣを収納するパッケージ
の小型化、さらには光電スイッチ全体の小型化を行なう
ことができる。

【００８０】また、動作表示灯９２は、出力トランジス
タ駆動用の電力に基づいて駆動されるので、動作表示灯
９２の駆動専用の電力を集積回路ＩＣにおいて確保する
必要がなくなる。このため、従来から動作表示灯９２の
駆動専用に用いていた電力を集積回路ＩＣ内の他の回路
に供給することができる。これにより、フォトダイオー
ド８１等のノイズに影響を受けやすい回路に電流を多く
流すことができるので、そのようなノイズに影響を受け
やすい回路を、ノイズの影響を受けにくいものにするこ
とができる。さらに、そのように従来から動作表示灯９
２専用の電力として用いていた電力を、集積回路ＩＣの
機能を増加させるために用いることができ、集積回路Ｉ
Ｃの多機能化を実現することができる。

【００８１】さらに、出力トランジスタが設けられた方
の出力端子と、出力トランジスタとの間に動作表示灯９
２を接続することにより、この第１実施形態と同様に動
作表示灯専用の端子および駆動回路をなくすことが考え
られるが、そのような場合には、動作表示灯の順方向電
圧のばらつきの大きさにより、動作表示灯が接続された
出力端子の電圧のばらつきが大きくなって、短絡検出回
路３２による短絡電流の検出動作に誤動作が生じる場合
がある。これに対し、この第１実施形態によれば、出力
トランジスタが接続されていない方の出力端子に動作表
示灯９２が接続され、検出信号が出力される場合には常
に動作表示灯９２が点灯する構成となっているので、動
作表示灯９２の順方向電圧にばらつきが生じても、短絡
検出回路３２の検出動作に悪影響が及ぼさないようにす
ることができる。

【００８２】また、図１３に示された従来の光電スイッ
チにおいてこの第１実施形態と同様に出力トランジスタ
が接続されていない方の出力トランジスタ用の出力端子
に動作表示灯９２を接続することが考えられるが、その
方法には次のような欠点がある。すなわち、図１３に示
された集積回路ＩＣ１においては、短絡検出回路３２ａ
が、ＰＮＰ側検出回路３２１およびＮＰＮ側検出回路３
２２のうちのいずれか一方の検出回路が短絡電流を検出
した場合に出力トランジスタに短絡電流が流れたものと
判断するため、出力トランジスタを接続していない方の
出力端子に動作表示灯９２を接続すると、常に短絡電流
が検出されてしまうことになる。

【００８３】これに対し、この第１実施形態による光電
スイッチでは、短絡検出回路３２がＰＮＰ側検出回路３
２１およびＮＰＮ側検出回路３２２の両方が短絡電流を
検出した場合に出力トランジスタに短絡電流が流れたと
判断する。このため、光電スイッチは、出力トランジス
タが設けられていない方の出力端子に動作表示灯９２を
接続しても、従来の場合のように短絡検出回路３２によ
り常に短絡電流が流れたことが検出されるものではな
い。このように、この第１実施形態による光電スイッチ
においては、出力トランジスタが接続されていない方の
出力端子に動作表示灯９２を接続するための十分な工夫
がなされているのである。

【００８４】なお、この実施形態においては、光電スイ
ッチが動作している旨の報知をする報知手段として動作
表示灯９２を設けたが、これに限らず、動作表示灯９２
に代えて、または、動作表示灯９２に加えて、スピーカ
等の音を発生する装置を報知手段として、集積回路ＩＣ
の出力トランジスタが接続されていない方の出力端子に
取付けてもよい。

【００８５】以下に、図３および図５に示された出力処
理回路３の変形例を、第２実施形態〜第４実施形態とし
て説明する。

【００８６】第２実施形態 この第２実施形態では、短絡電流が検出された場合に、
出力トランジスタを予め定められた期間オフ状態にする
制御を行なう例について説明する。図７は、第２実施形
態による光電スイッチの要部の構成を示す回路図であ
る。この図７には、図３および図５に示された出力処理
回路３の変形例が示されている。

【００８７】図７を参照して、出力処理回路２０は、光
電スイッチの集積回路内に形成されており、出力回路２
１、短絡検出回路２２、および出力禁止回路２３を含
む。出力回路２１は、ＰＮＰ型のトランジスタ２１ａ〜
２１ｃ、ＮＰＮ型のトランジスタ２１ｄ〜２１ｊ、およ
び、抵抗素子２１ｋ，２１ｍ〜２１ｐを含む。短絡検出
回路２２は、ＰＮＰ側検出回路２２１、ＮＰＮ側検出回
路２２２、および、ＮＯＲ回路２２３を含む。ＰＮＰ側
検出回路２２１は、ＰＮＰ型のトランジスタ２２１ａ、
ＮＰＮ型のトランジスタ２２１ｂ、コンデンサ２２１
ｃ、および、抵抗素子２２１ｄ〜２２１ｇを含む。ＮＰ
Ｎ側検出回路２２２は、ＮＰＮ型のトランジスタ２２２
ａ、コンデンサ２２２ｂ、および、抵抗素子２２２ｃ，
２２２ｄを含む。出力禁止回路２３は、フリップフロッ
プ２３ａ〜２３ｃ、８ビットカウンタ２３ｄ、ＡＮＤ回
路２３ｅ〜２３ｇを含む。

【００８８】出力回路２１では、出力禁止回路２３を介
して、Ｈレベルの信号になった信号Ｓ１に応答する信号
がトランジスタ２１ｊのベースに供給されると、トラン
ジスタ２１ｊがオン状態になる。トランジスタ２１ｊが
オン状態になると、トランジスタ２１ｄのベースの電位
が上昇し、トランジスタ２１ｄがオン状態になり、それ
に応答して、トランジスタ２１ｅおよび２１ｆもオン状
態になる。

【００８９】出力回路２１において、トランジスタ２１
ａ，２１ｂ，２１ｇ〜２１ｉおよび抵抗素子２１ｋ〜２
１ｎは、出力回路２１内に定電流を供給する定電流源を
構成している。その定電流源からトランジスタ２１ｄお
よび２１ｅに一定の電流が供給される。

【００９０】前述したようにトランジスタ２１ｄ，２１
ｅおよび２１ｆがオン状態になると、出力端子Ｔ３の電
位が下降するとともに出力端子Ｔ４の電位が上昇する。
これにより、それらの出力端子Ｔ３またはＴ４に出力ト
ランジスタが接続されている場合には、その出力トラン
ジスタがオン状態になり、一方、その出力端子Ｔ３また
はＴ４に動作表示灯が接続されている場合には、その動
作表示灯が点灯する。

【００９１】また、短絡検出回路２２は次のように動作
する。ＰＮＰ側検出回路２２１は、出力端子Ｔ３の電位
が下降していくと、それに応答して、抵抗素子２２１ｄ
および２２１ｅにより分圧されたトランジスタ２２１ａ
のベースの電位が下降する。そのベースの電位が所定の
しきい値以下になると、トランジスタ２２１ａがオン状
態になり、抵抗素子２２１ｆおよび２２１ｇに電流が流
れる。

【００９２】抵抗素子２２１ｆおよび２２１ｇに電流が
流れると、それらの抵抗素子による分圧により、トラン
ジスタ２２１ｂのベースの電位が上昇し、トランジスタ
２２１ｂがオン状態になる。トランジスタ２２１ｂがオ
ン状態になると、コンデンサ２２１ｃに蓄積された電荷
が減少し、ＮＯＲ回路２２３の一方の入力端子の電位が
Ｌレベルになる。

【００９３】ＮＰＮ側検出回路２２２は、出力端子Ｔ４
の電位が上昇していき、その電位が所定のしきい値以上
になると、トランジスタ２２２ａがオン状態になる。ト
ランジスタ２２２ａがオン状態になると、コンデンサ２
２２ｂに蓄積されていた電荷が減少し、ＮＯＲ回路２２
３の他方の入力端子の電位がＬレベルになる。

【００９４】このように、ＮＯＲ回路２２３の２つの入
力端子のレベルがともにＬレベルになると、ＮＯＲ回路
２２３の出力端子のレベルがＨレベルになる。それに応
答して、フリップフロップ２３ａの出力がＨレベルにな
り、さらにそれに応答してフリップフロップ２３ｂの出
力がＨレベルになる。これにより、ＡＮＤ回路２３ｅの
すべての入力端子の電位レベルがＨレベルになり、ＡＮ
Ｄ回路２３ｅの出力端子の電位がＨレベルになる。これ
により、８ビットカウンタ２３ｄのクリア入力端子ＣＬ
Ｒおよびフリップフロップ２３ｃのセット入力端子Ｓの
各々の電位がＨレベルになる。

【００９５】これにより、８ビットカウンタ２３ｄがカ
ウントを開始するとともに、フリップフロップ２３ｃの
反転出力端子バーＱから出力される信号Ｓ２がＬレベル
になる。信号Ｓ２がＬレベルになっている状態では、信
号Ｓ１がＨレベルになってもＡＮＤ回路２３ｇの出力が
Ｈレベルにならない。このようにして、信号Ｓ１に応答
する信号の出力が禁止される。

【００９６】８ビットカウンタ２３ｄにおいては、クロ
ック信号ＣＬＫに同期して８ビットをカウントすると、
８つの出力端子のすべての出力信号がＨレベルになる。
そのような状態になると、ＡＮＤ回路２３ｆの出力端子
の電位がＨレベルになり、そのＨレベルの電位を受ける
フリップフロップ２３ｃのリセット入力端子Ｒのレベル
がＨレベルになってフリップフロップ２３ｃがリセット
され、フリップフロップ２３ｃの反転出力端子バーＱか
ら出力される信号Ｓ２がＨレベルになる。これにより、
ＡＮＤ回路２３ｇの出力が信号Ｓ１のレベルに応じてＨ
レベルになり得る状態になり、信号Ｓ１に応答する信号
の禁止状態が解除される。

【００９７】このように、この第２実施形態による光電
スイッチでは、８ビットカウンタ２３ｄがタイマの働き
をすることにより、短絡検出回路２２により短絡電流が
検出されてから所定期間光電スイッチの検出出力が禁止
される。

【００９８】第３実施形態 次に、第３実施形態について説明する。この第３実施形
態では、短絡電流が検出された場合に出力トランジスタ
が停止され続ける光電スイッチの例を説明する。

【００９９】図８は、第３実施形態による光電スイッチ
の要部の構成を示す回路図である。図８において図７と
共通する部分には、同一の参照符号を付し、重複した説
明を繰返さない。なお、出力回路２１、ＰＮＰ側検出回
路２２１およびＮＰＮ側検出回路２２２については、図
７と同様のものであるため、トランジスタおよび抵抗素
子等の素子の参照符号を図面において省略する。

【０１００】図８の光電スイッチが図７のものと異なる
のは次の点である。短絡検出回路２２ａに、出力端子が
１つのＮＯＲ回路２２４が含まれている。出力禁止回路
２３０が、ＡＮＤ回路２３ｇの他に、ＯＲ回路２３０ａ
およびフリップフロップ２３０ｂを含む。

【０１０１】次に図８の光電スイッチの動作を説明す
る。ＰＮＰ側検出回路２２１およびＮＰＮ側検出回路２
２２の両方で短絡電流が検出され、ＮＯＲ回路２２４の
出力信号のレベルがＨレベルになると、ＯＲ回路２３０
ａの出力信号がＨレベルになる。そのＨレベルの信号を
フリップフロップ２３０ｂがクロック信号ＣＬＫに同期
して取込むと、フリップフロップ２３０ｂの反転出力端
子バーＱから出力される信号Ｓ２のレベルがＬレベルに
なる。

【０１０２】それに応答して、ＡＮＤ回路２３ｇは、信
号Ｓ１に応じた信号を出力しなくなり、出力トランジス
タの動作が停止される。そのような状態は、フリップフ
ロップ２３０ｂの出力端子ＱからＯＲ回路２３０ａの一
方の入力端子にＨレベルの信号が出力され続けることに
より、継続される。

【０１０３】第４実施形態 次に、第４実施形態について説明する。この第４実施形
態では、短絡電流が検出されたときだけ出力トランジス
タが停止される光電スイッチの例を説明する。図９は、
第４実施形態による光電スイッチの要部の構成を示す回
路図である。図９において図８と共通する部分には、同
一の参照符号を付し、重複した説明を繰返さない。

【０１０４】図９の光電スイッチが図８のものと異なる
のは、短絡検出回路２３１が、ＡＮＤ回路２３ｇの他
に、インバータ２３１ａを含むことである。

【０１０５】次に図９の光電スイッチの動作を説明す
る。ＰＮＰ側検出回路２２１およびＮＰＮ側検出回路２
２２の両方で短絡電流が検出され、ＮＯＲ回路２２４の
出力信号のレベルがＨレベルになると、その信号は、イ
ンバータ２３１ａによりレベルが反転され、信号Ｓ２と
してＡＮＤ回路２３ｇの入力端子に供給される。それに
応答して、ＡＮＤ回路２３ｇは、信号Ｓ１に応じた信号
を出力しなくなり、出力トランジスタの動作が停止され
る。そのような状態は、短絡検出回路２２ａにより短絡
電流が検出されなくなると終了する。

【０１０６】第２実施形態に示されるように、出力禁止
回路は、短絡電流が検出されてから所定期間出力を禁止
してもよい。また、第３実施形態に示されるように、出
力禁止回路は、短絡電流が検出されてから出力を禁止し
続けてもよい。また、第４実施形態に示されるように、
出力禁止回路は、短絡電流が検出されているときのみ出
力を禁止してもよい。

【０１０７】また、短絡検出回路は、ＰＮＰ側検出回路
およびＮＰＮ側検出回路の両方が短絡電流を検出した場
合に、それ以外の場合と異なるレベルの信号を出力する
回路として、ＡＮＤ回路またはＮＯＲ回路のどちらの回
路を採用してもよい。

【０１０８】

【課題を解決するための手段の具体例】

［１］ 図３等に示された出力端子Ｔ４により、第１の
導電型式（ＮＰＮ型）の出力トランジスタ（出力トラン
ジスタ６１）が接続可能であり、その出力トランジスタ
を動作させることが可能な電位を出力するための第１の
出力端子が構成されている。図３等に示された出力端子
Ｔ３により、第２の導電型式（ＰＮＰ型）の出力トラン
ジスタ（出力トランジスタ６４）が接続可能であり、そ
の出力トランジスタを動作させることが可能な電位を出
力するための第２の出力端子が構成されている。図３等
に示された動作表示灯９２により、第１および第２の出
力端子のうちの出力トランジスタが接続されていない方
の出力端子に接続され、接続された出力端子の電位に基
づいて、光電スイッチが動作している旨の報知をするた
めの動作報知手段が構成されている。

【０１０９】［２］ 図３等に示された集積回路ＩＣに
より、第１の導電型式（ＮＰＮ型）または第２の導電型
式（ＰＮＰ型）の出力トランジスタに電位を供給してそ
の出力トランジスタの動作により検出出力を発生させる
とともに、検出動作を行なっている旨の報知をするため
の動作報知手段（動作表示灯９２）に電位を供給してそ
の報知を実行させることが可能な光電スイッチ用集積回
路が構成されている。図３等に示された出力端子Ｔ４に
より、第１の導電型式の出力トランジスタ（出力トラン
ジスタ６１）または動作報知手段（動作表示灯９２）が
接続可能であり、接続された出力トランジスタまたは動
作報知手段を動作させることが可能な電位を出力するた
めの第１の出力端子が構成されている。図３等に示され
た出力端子Ｔ３により、第２の導電型式の出力トランジ
スタ（出力トランジスタ６４）または動作報知手段（動
作表示灯９２）が接続可能であり、接続された出力トラ
ンジスタまたは動作報知手段を動作させることが可能な
電位を出力するための第２の出力端子が構成されてい
る。

【０１１０】［３］ 前記動作報知手段は、発光ダイオ
ード等の光を用いた報知手段であってもよく、スピーカ
等の音を用いた報知手段であってもよい。

【０１１１】［４］ この発明のその他の特定例 以下に、この発明のその他の特定例を列挙する。

【０１１２】（１） 第１の導電型式（ＮＰＮ型）また
は第２の導電型式（ＰＮＰ型）の出力トランジスタを有
し、その出力トランジスタを動作させることにより検出
出力を発生させることが可能な光電スイッチであって、
前記第１の導電型式の出力トランジスタ（出力トランジ
スタ６１）が接続可能であり、その出力トランジスタを
動作させることが可能な電位を出力するための第１の出
力端子（出力端子Ｔ４）と、前記第２の導電型式の出力
トランジスタ（出力トランジスタ６４）が接続可能であ
り、その出力トランジスタを動作させることが可能な電
位を出力するための第２の出力端子（出力端子Ｔ３）
と、前記第１および第２の出力端子のうちの前記出力ト
ランジスタが接続されていない方の出力端子に接続さ
れ、接続された出力端子の電位に基づいて、前記光電ス
イッチが動作している旨の報知をするための動作報知手
段（動作表示灯９２）と、前記第１の出力端子の電位が
予め定められた第１の電位（Ｖ_N ）になり、かつ、前記
第２の出力端子の電位が予め定められた第２の電位（Ｖ
_P ）になった場合に、異常な検出出力状態が発生した旨
の判断を行なう異常判断手段（短絡検出回路３２）とを
含む、光電スイッチ。

【０１１３】このようにすれば、第１の出力端子の電位
が異常な電位になり、かつ第２の出力端子の電位が異常
な電位になった場合に異常な検出出力が発生したと判断
可能なので、第１および第２の出力端子の一方に動作報
知手段を接続しても、動作報知手段の動作が異常判断手
段の動作に悪影響を及ぼさない。

【０１１４】（２） 第１の導電型式（ＮＰＮ型）また
は第２の導電型式（ＰＮＰ型）の出力トランジスタに電
位を供給してその出力トランジスタの動作により検出出
力を発生させるとともに、検出動作を行なっている旨の
報知をするための動作報知手段（動作表示灯９２）に電
位を供給してその報知を実行させることが可能な光電ス
イッチ用集積回路（ＩＣ）であって、前記第１の導電型
式の出力トランジスタ（出力トランジスタ６１）または
前記動作報知手段（動作表示灯９２）が接続可能であ
り、接続された前記出力トランジスタまたは前記動作報
知手段を動作させることが可能な電位を出力するための
第１の出力端子と、前記第２の導電型式の出力トランジ
スタ（出力トランジスタ６４）または前記動作報知手段
（動作表示灯９２）が接続可能であり、接続された前記
出力トランジスタまたは前記動作報知手段を動作させる
ことが可能な電位を出力するための第２の出力端子（出
力端子Ｔ３）と、前記第１の出力端子の電位が予め定め
られた第１の電位（Ｖ_N ）になり、かつ、前記第２の出
力端子の電位が予め定められた第２の電位（Ｖ_P ）にな
った場合に、異常な検出出力状態が発生した旨の判断を
行なう異常判断手段（短絡検出回路３２）とを含む、光
電スイッチ用集積回路。

【０１１５】このようにすれば、第１の出力端子の電位
が異常な電位になり、かつ第２の出力端子の電位が異常
な電位になった場合に異常な検出出力が発生したことが
判断可能なので、第１および第２の出力端子の一方に動
作報知手段を接続しても、動作報知手段の動作が異常判
断手段の動作に悪影響を及ぼさない。

【０１１６】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、第１お
よび第２の出力端子のうちの出力トランジスタが接続さ
れていない方の出力端子に動作報知手段を接続したこと
により、動作報知手段専用の端子および駆動回路を設け
る必要がないので、光電スイッチ用の集積回路の小型化
および光電スイッチの小型化を図ることができる。さら
に、動作報知手段専用の端子および駆動回路が不要であ
るので、そのように不要になった端子と、駆動回路動作
用の電力とを光電スイッチの集積回路の多機能化のため
に用いることができ、光電スイッチの集積回路の多機能
化を図ることができる。さらに、そのような電力を光電
スイッチ内におけるノイズの影響を受けやすい回路に供
給することにより、そのようなノイズの影響を受けやす
い回路がノイズの影響を受けにくくなるようにすること
ができる。

【０１１７】請求項２に記載の発明によれば、第１の出
力端子に第１の導電型式の出力トランジスタまたは動作
報知手段を接続することが可能であり、第２の出力端子
に第２の導電型式の出力トランジスタまたは動作報知手
段を接続することが可能であるため、出力トランジスタ
が接続されていない方の出力端子に動作報知手段を接続
することが可能である。このため、動作報知手段専用の
端子および駆動回路を集積回路に設ける必要がないの
で、光電スイッチ用の集積回路の小型化および光電スイ
ッチの小型化を行なうことができる。さらに、動作報知
手段専用の端子および駆動回路が不要であるので、その
ように不要になった端子と駆動回路動作用の電力と光電
スイッチの集積回路多機能化のために用いることがで
き、光電スイッチの集積回路の多機能化を図ることがで
きる。さらに、そのような電力を、集積回路内でノイズ
の影響を受けやすい回路に供給することにより、光電ス
イッチの集積回路内の回路がノイズの影響を受けにくく
なるようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態による光電スイッチの構成を示す
回路図である。

【図２】図１の光電スイッチの詳細な構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】第１実施形態による出力処理回路の構成を示す
回路図である。

【図４】ＮＰＮ型の出力トランジスタを用いた場合の光
電スイッチの動作タイミングを示すタイミングチャート
である。

【図５】ＰＮＰ型の出力トランジスタを用いた場合の光
電スイッチの要部の構成を示す回路図である。

【図６】ＰＮＰ型の出力トランジスタを用いた場合の光
電スイッチの動作タイミングを示すタイミングチャート
である。

【図７】第２実施形態による光電スイッチの要部の構成
を示す回路図である。

【図８】第３実施形態による光電スイッチの要部の構成
を示す回路図である。

【図９】第４実施形態による光電スイッチの要部の構成
を示す回路図である。

【図１０】従来の光電スイッチの構成を示す回路図であ
る。

【図１１】従来の光電スイッチの詳細な構成を示すブロ
ック図である。

【図１２】動作表示灯駆動回路の詳細な構成を示す回路
図である。

【図１３】従来の光電スイッチの出力処理回路の構成を
示す回路図である。

【符号の説明】

Ｔ３，Ｔ４ 出力端子 ６１，６４ 出力トランジスタ ２０，３ 出力処理回路 ２１，３１ 出力回路 ２２，２２ａ，３２ 短絡検出回路 ２３，３３，２３０，２３１ 出力禁止回路 ＩＣ 集積回路

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−132026（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−189344（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03K 17/00

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の導電型式および第２の導電型式の
   出力トランジスタのいずれか、ならびに検出動作を行な
   っている旨の報知をする動作報知回路を駆動する光電ス
   イッチ用集積回路であって、 前記第１の導電型式の出力トランジスタまたは前記動作
   報知回路を接続可能な第１の出力端子と、 前記第２の導電型式の出力トランジスタまたは前記動作
   報知回路を接続可能な第２の出力端子と、 前記第１および第２の導電型式の出力トランジスタがそ
   れぞれ前記第１および第２の出力端子に接続されたとき
   の前記各出力トランジスタの動作電圧をそれぞれ前記第
   １および第２の出力端子に出力する出力処理回路とを備
   え、 前記第１の導電型式の出力トランジスタが前記第１の出
   力端子に接続されているとき、前記第２の出力端子に
   は、前記動作報知回路が接続され、 前記第２の導電型式の出力トランジスタが前記第２の出
   力端子に接続されているとき、前記第１の出力端子に
   は、前記動作報知回路が接続され、 前記出力処理回路は、前記第１および第２の出力端子に
   接続されている素子または回路がいずれも短絡している
   と判断したとき、前記第１および第２の出力端子への前
   記動作電圧の出力を中止する、光電スイッチ用集積回
   路。
2. 【請求項２】 前記出力処理回路は、 前記第１および第２の出力端子に前記動作電圧を出力す
   る出力回路と、 前記第１および第２の出力端子に接続されている素子ま
   たは回路の短絡を検出する短絡検出回路と、 前記短絡検出回路の検出結果に基づいて、前記出力回路
   を不活性化する出力禁止回路とを含む、請求項１に記載
   の光電スイッチ用集積回路。
3. 【請求項３】 前記短絡検出回路は、前記第１および第
   ２の出力端子に接続されている素子または回路の短絡を
   それぞれ検出する第１および第２の検出回路からなり、 前記第１および第２の検出回路の各々は、対応する前記
   第１または第２の出力端子に前記動作報知回路が接続さ
   れており、かつ、前記動作報知回路が動作して いると
   き、短絡を検出する、請求項２に記載の光電スイッチ用
   集積回路。
4. 【請求項４】 前記出力禁止回路は、前記短絡検出回路
   によって短絡が検出されると所定期間の計時を開始し、
   前記所定期間中、前記出力回路を不活性化する、請求項
   ２または請求項３に記載の光電スイッチ用集積回路。
5. 【請求項５】 前記出力禁止回路は、前記短絡検出回路
   によって短絡が検出されたとき、その後継続して前記出
   力回路を不活性化する、請求項２または請求項３に記載
   の光電スイッチ用集積回路。
6. 【請求項６】 前記出力禁止回路は、前記短絡検出回路
   によって短絡が検出されている間、前記出力回路を不活
   性化する、請求項２または請求項３に記載の光電スイッ
   チ用集積回路。
7. 【請求項７】 請求項１から請求項６のいずれか１項に
   記載の光電スイッチ用集積回路と、 前記第１の出力端子に接続される前記第１の導電型式の
   出力トランジスタと、 前記第２の出力端子に接続される前記動作報知回路とを
   備える光電スイッチ。
8. 【請求項８】 請求項１から請求項６のいずれか１項に
   記載の光電スイッチ用集積回路と、 前記第２の出力端子に接続される前記第２の導電型式の
   出力トランジスタと、 前記第１の出力端子に接続される前記動作報知回路とを
   備える光電スイッチ。