JP3608318B2

JP3608318B2 - 光電センサ及びその投光方法

Info

Publication number: JP3608318B2
Application number: JP33408596A
Authority: JP
Inventors: 淳岩本
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1996-12-13
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2016-12-13
Also published as: JPH10173507A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光電センサに関し、特にその光軸調整に特徴を有する光電センサ及びその投光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
透過型光電センサにおいては投光部と受光部の光軸を一致させる光軸調整が必要となる。又反射型光電センサにあってもワークへの光の照射位置を所定位置とするために光軸の調整が必要となる場合がある。
【０００３】
図７は従来の光電センサの一例を示すブロック図である。本図において発振回路１は一定周期の投光パルスを発生する発振回路であり、投光パルスは投光ドライブ回路２に与えられる。投光ドライブ回路２は投光パルスに基づいて投光素子３を駆動するものであり、光軸調整時に投光パルスのピークレベルを増加させるためのスイッチＳＷ１が設けられる。そしてこの光を受光するために受光素子４，受光プリアンプ５が設けられ、カップリングコンデンサＣ１を介して交流信号がメインアンプ６に加えられる。メインアンプ６は交流信号を増幅するものであり、更にカップリングコンデンサＣ２を介して比較回路７に与えられる。比較回路７には所定の閾値が設定されており、閾値を越えるレベルの信号をゲート回路８に伝える。ゲート回路８の他方の入力端には発振回路１の投光パルス信号が入力されており、投光パルスと一致するタイミングでの比較回路７の出力がゲート回路８を通ってノイズ除去回路９に加わる。ノイズ除去回路９は一定周期連続して受光信号が得られたときに物体の検知又は非検知状態を判別するものであり、その出力はＥＯＲ回路１０を介して出力回路１１に与えられる。ＥＯＲ回路１０の他方の入力端には出力モード切換用のスイッチＳＷ２が接続される。
【０００４】
このような従来の光電センサにおいて、例えば特開平２−２７６３０７号公報では、図８（ａ）を通常動作時の投光レベルとすると、光軸調整時にはこれに比べて図８（ｂ）に示すように投光パルスのピーク電圧を大きくして平均投光電流を増加させている。こうすることにより投光スポットの視認性が向上し、光軸調整を容易にすることができる。又同公報には、図８（ｃ）に示すように投光パルスに直流電流を重畳させ、平均投光電流を増加することにより投光スポットの視認性を向上し、光軸調整を容易にする方法も提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような従来の光電センサの光軸調整方法にあっては、いずれも投光素子は投光パルスに応じて光電流を変化させたままで平均投光電流を増加させている。従って光軸調整時にも受光部にパルス状の光が入光し、物体検知信号が出力されて、調整時に負荷が変動してしまうという欠点があった。又平均投光電流を増加した光軸調整モードでもそのまま使用することができるため、誤って継続して使用されると投光素子として使われる発光ダイオードが劣化し、光出力レベルが低下するという問題点があった。
【０００６】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであって、光軸調整時に平均投光電流を増加させることにより視認性を向上させると共に、物体検知信号を出力できないようにしてこのような問題点を解決することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１の発明は、周期的に投光パルスを発生するパルス発生手段と、投光素子と、通常動作時には前記パルス発生手段からの投光パルスに基づいて前記投光素子を駆動すると共に、光軸調整時には一定のレベルで連続して前記投光素子を駆動する投光素子駆動手段と、物体検知領域を介して前記投光素子から照射される光を受光する受光素子と、前記受光素子の出力のうちカップリングコンデンサを介して交流成分を抽出して増幅する交流増幅手段と、前記交流増幅手段の増幅出力のレベルに基づいて物体の有無を判別する信号処理手段と、を具備することを特徴とするものである。
【０００８】
本願の請求項２の発明は、周期的に投光パルスを発生し、通常動作時には前記投光パルスに基づいて投光素子を駆動すると共に、光軸調整時には一定のレベルで連続して前記投光素子を駆動し、受光素子により物体検知領域を介して照射された光を受光し、前記受光素子の出力のうちカップリングコンデンサを介して交流成分を抽出して増幅し、交流増幅信号に基づいて物体の有無を判別することを特徴とするものである。
【０００９】
このような特徴を有する本発明によれば、通常の動作時には投光パルスに基づいて投光素子を駆動し、受光素子により受光信号を得ている。そしてその出力を交流増幅手段により交流増幅し、増幅出力に基づいて物体の有無を判別している。そして光軸の調整時には一定のレベルで投光素子を駆動している。このため光軸調整時には平均電流を増加させることができるが、交流増幅手段により受光信号は増幅されないため、信号処理手段より物体の有無に応じて物体検知信号が出力されることがなくなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施の形態による光電センサ２０の全体構成を示すブロック図であり、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。本図において、発振回路１は投光パルスを発生するパルス発生手段であって、投光パルスがオア回路２１を介して投光ドライブ回路２２に伝えられる。オア回路２１の他方の入力端にはスイッチ回路２３よりスイッチ信号が与えられる。このスイッチ回路２３は通常の動作時にはＬレベル、光軸調整時にはＨレベルの信号をオア回路２１に与えるものである。又投光ドライブ回路２２はオア回路２１を介して投光パルス信号又は連続してＨレベルの信号が入力されたときに、その信号に対応して投光素子３を駆動するものである。投光素子３としては通常、発光ダイオードが用いられる。ここでオア回路２１，投光ドライブ回路２２及びスイッチ回路２３は、投光パルスに基づいて投光素子３を駆動すると共に、光軸調整時に一定のレベルで投光素子を連続して駆動する投光素子駆動手段を構成している。
【００１１】
一方受光側の構成については前述した従来例と同様であり、物体検知領域を介して受光素子４に受光される信号を受光プリアンプ５、メインアンプ６、カップリングＣ１，Ｃ２により交流増幅する。増幅信号は比較回路７により所定の閾値と比較され、ゲート回路８を介して投光パルスに同期した信号がノイズ除去回路９に与えられる。ノイズ除去回路９及び出力モード切換用のＥＯＲ回路１０，スイッチＳＷ２，出力回路１１についても従来例と同様である。ここで受光プリアンプ５、メインアンプ６、カップリングコンデンサＣ１，Ｃ２は、受光信号を交流増幅する交流増幅手段を構成しており、ゲート回路８，ノイズ除去回路９，ＥＯＲ回路１０，スイッチＳＷ２と出力回路１１は、交流増幅手段の増幅出力のレベルに基づいて物体の有無を判別する信号処理手段を構成している。
【００１２】
図２は投光素子駆動手段の詳細な構成例を示す回路図である。本図において投光素子ドライブ回路２２はトランジスタＱ１と抵抗により構成され、電源に投光素子３，トランジスタＱ１，抵抗が直列接続されている。そしてオア回路２１の一方の入力端には投光パルス信号が与えられ、他方の入力端にはスイッチ回路２３からＨ又はＬの論理レベルの信号が与えられる。スイッチ回路２３は一端が電源に接続された押ボタンスイッチＳＷ３とプルダウン抵抗とによって構成され、押ボタンスイッチＳＷ３をオン状態としたときにのみＨレベルの信号がオア回路２１に加わるように構成される。
【００１３】
図３はこの光電センサ２０の光軸調整時の概略図である。この実施の形態による光電センサ２０を反射型光電センサとすると、スイッチＳＷ３が所定の部分に設けられており、このスイッチを投入したときに連続点灯されてワーク２４に投光スポットが照射される。そしてワークの角度や光電センサの取付角度等を調整する。
【００１４】
次に本実施の形態の動作について説明する。図４（ａ）はスイッチ回路２３のスイッチＳＷ３をオフとしたときのオア回路２１の出力を示している。スイッチ回路２３よりＨレベルの信号が加わらなければ、オア回路２１は投光パルス信号をそのまま出力する。従って投光素子３はパルス点灯することとなり、受光レベルに応じた交流信号が図４（ｂ），（ｃ）に示すように受光プリアンプ５，メインアンプ６より交流増幅されて比較回路７に加わる。
【００１５】
一方スイッチ回路２３のスイッチＳＷ３をオン状態とすれば、スイッチ回路２３より連続したＨレベルの信号が出力され、オア回路２１からも図４（ｄ）に示すようにＨレベルの信号が出力される。そのため投光ドライブ回路２２より投光素子３が連続して駆動されることとなる。そうすれば発光が連続するので光スポットが明瞭となり、光軸調整を容易に行うことができる。例えば図３に示すように光電センサ２０に対応してワーク２４を配置した場合には、ワーク２４に光が連続して照射するため投光スポットを確認することができる。このため光電センサの取付角度や取付位置等を最適位置に調整することが容易となる。このときにワーク２４からの反射光等が受光素子４に受光されると、図４（ｅ）に示すように受光プリアンプ５によって受光信号が増幅される。この場合には投光素子４が連続点灯しているため交流成分がなく、受光信号はカップリングコンデンサＣ１，Ｃ２により遮断されて図４（ｆ）に示すようにメインアンプ６を通過せず、比較回路７には出力が与えられない。そのためワークの有無にかかわらず物体検知信号は変化せず、出力回路１１の出力は無意味なものとなる。そのため出力回路１１に接続される負荷が動作するのを防止することができる。このように光軸調整時には直流駆動しているため、平均電流を大きくすることができる一方、物体検知信号は出力されない。従って従来例のように誤って光軸調整状態のままでの使用、即ち投光素子３の連続点灯を未然に防止することができ、光源の劣化を防止することができる。
【００１６】
尚前述した第１の実施の形態ではオア回路２１，スイッチ回路２３を介してスイッチＳＷ３の投入により連続点灯又は投光パルスによるパルス駆動を切換えるようにしているが、投光ドライブ回路２２内にこのような回路を付加することもできる。
【００１７】
図５は第２の実施の形態による光電センサの投光ドライブ回路の一例を示す回路図である。この実施の形態ではオア回路２１，スイッチ回路２３はなく、発振回路１の出力が直接投光素子ドライブ回路２５に加わる。本図においてトランジスタＱ２は発振回路１から投光パルス信号がベース端に加えられる。トランジスタＱ２のエミッタは接地されており、コレクタは電源との間に抵抗Ｒ１〜Ｒ３が接続される。抵抗Ｒ２の中点はＬＥＤ駆動用のｐｎｐトランジスタＱ３のベースに接続される。トランジスタＱ３のエミッタは抵抗を介して電源に、コレクタは投光素子である発光ダイオード３Ａを介して接地されている。そしてトランジスタＱ３のベースと接地端との間には、スイッチＳＷ４と抵抗Ｒ４が直列接続されており、その中点は分圧回路を介してトランジスタＱ４のベースに接続される。トランジスタＱ４のコレクタ・エミッタ間はトランジスタＱ２のベース・エミッタ間に接続されている。ここでスイッチＳＷ４とトランジスタＱ４及びその周辺抵抗回路は通常の投光素子ドライブ回路に付加して設けられ、スイッチＳＷ４を投入したときに投光素子を直流駆動する直流点灯回路２６を構成している。その他の構成は従来例と同様である。
【００１８】
次にこの実施の形態の動作について説明する。スイッチＳＷ４がオフ状態では投光パルス信号はトランジスタＱ２のベースに加わり、反転されてトランジスタＱ３に加わる。従って投光パルスに応じて発光ダイオード３Ａをパルス点灯することができる。そして直流点灯回路２６のスイッチＳＷ４をオン状態とすると、このときトランジスタＱ４のベースには一定の電圧が加わってオン状態となる。従って発振回路１からの投光パルス信号はトランジスタＱ２のベースには加えられなくなる。そのため直流点灯成分に重畳したパルス駆動成分がなくなり、トランジスタＱ３のベース電圧が一定レベルとなり、発光ダイオード３Ａが直流点灯される。このため第１の実施の形態と同様に、直流成分に交流成分が重畳することがなく、直流点灯することができる。こうすれば光電センサの光軸を容易に調整することができ、しかも受光側回路において受光信号がカップリングコンデンサにより遮断されるため、物体検知信号が変化しなくなる。
【００１９】
図６（ａ）は第３の実施の形態による光電センサの投光ドライブ回路２７を示す回路図である。この実施の形態ではオア回路２１，スイッチ回路２３はなく、発振回路１の出力が直接投光素子ドライブ回路２７に加わる。この実施の形態においては、投光パルスがトランジスタＱ５のベースに直接加えられ、そのコレクタと電源との間に投光素子である発光ダイオード３Ａが接続される。このトランジスタＱ５のコレクタと接地端間には直流点灯用のスイッチＳＷ５と抵抗Ｒ５とが直列に接続される。そしてスイッチＳＷ５と抵抗の共通接続端にはトランジスタＱ６のベースが接続されている。トランジスタＱ６は投光パルスを遮断するためのものであって、そのコレクタ・エミッタ間はトランジスタＱ５のベース・エミッタ間に接続される。
【００２０】
この実施の形態による投光ドライブ回路では、スイッチＳＷ５がオフ状態では投光パルスにより発光ダイオードがパルス点灯される。スイッチＳＷ５をオン状態とすればトランジスタＱ６によってトランジスタＱ５のベースに加わる投光パルスが遮断され、抵抗Ｒ５の抵抗値で定まる直流電流により発光ダイオード３Ａが直流駆動されることとなる。
【００２１】
図６（ｂ）は第４の実施の形態による投光ドライブ回路２８であり、更に構成を簡略化したものである。本図において、トランジスタＱ７のコレクタ・エミッタ間を短絡するスイッチＳＷ６を設けている。スイッチＳＷ６がオフ状態では投光パルスに応じて発光ダイオード３Ａがパルス駆動され、オン状態となれば発光ダイオード３Ａが直流点灯されることとなる。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００２２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、光電センサの光軸を調整する際にスイッチを投入することにより投光素子を直流駆動により連続して点灯することができる。従って光軸の調整を容易に行うことができる。この状態では有効な物体検知信号は得られないため、誤って光軸調整モードで長時間動作することがなく、投光素子の劣化を未然に防止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】本発明の第１の実施の形態による光電センサの全体構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態の光電センサのスイッチ回路、投光ドライブ回路及び投光素子の構成を示す回路図である。
【図３】本実施の形態による光電センサの光軸調整時の概略図である。
【図４】本実施の形態による動作モードと光軸調整モードでの投光信号と受光信号の変化を示す波形図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態による光電センサの投光ドライブ回路の構成を示す回路図である。
【図６】本発明の第３，第４の実施の形態による光電センサの投光ドライブ回路の構成を示す回路図である。
【図７】従来の光電センサの全体構成を示すブロック図である。
【図８】従来の光電センサの動作時及び光軸調整時の投光素子の駆動信号を示す波形図である。
【符号の説明】
１発振回路
２，２２，２５，２７，２８投光ドライブ回路
３投光素子
４受光素子
５受光プリアンプ
６メインアンプ
７比較回路
８ゲート回路
９ノイズ除去回路
１０ＥＯＲ回路
１１出力回路
２１オア回路
２３スイッチ回路
２６直流点灯回路

Claims

周期的に投光パルスを発生するパルス発生手段と、
投光素子と、
通常動作時には前記パルス発生手段からの投光パルスに基づいて前記投光素子を駆動すると共に、光軸調整時には一定のレベルで連続して前記投光素子を駆動する投光素子駆動手段と、
物体検知領域を介して前記投光素子から照射される光を受光する受光素子と、
前記受光素子の出力のうちカップリングコンデンサを介して交流成分を抽出して増幅する交流増幅手段と、
前記交流増幅手段の増幅出力のレベルに基づいて物体の有無を判別する信号処理手段と、を具備することを特徴とする光電センサ。
周期的に投光パルスを発生し、
通常動作時には前記投光パルスに基づいて投光素子を駆動すると共に、光軸調整時には一定のレベルで連続して前記投光素子を駆動し、
受光素子により物体検知領域を介して照射された光を受光し、
前記受光素子の出力のうちカップリングコンデンサを介して交流成分を抽出して増幅し、
交流増幅信号に基づいて物体の有無を判別することを特徴とする光電センサの投光方法。