JPH01170886A - 反射形光電スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、三角測量方式により物体の存在を検知する反
射形光電スイッチに関す−る１゜（従来の技術） 被検知物体が予め設定された測定エリア内に存在するか
否かを検知する場合、第３図で示すように、三角測量方
式によって検知を（ｊなうものがある。

第３図において、１１は投光器で、投光レンズ１２を通
して距離ｄ離れた位置にある被検知物体１３に対して直
径１ｍｍＰｉ！度の赤外光ビーム１４を投光Ｊる。１６
は受光器で、はぼ同一の特性を有する２つの受光素子１
６＾、１６Ｂを並置してなり、前記投光器１１から投光
されて被検知物体１３により反則した赤外光ビーム１４
を、受光レンズ１７を介して受光すべくこの受光レンズ
１７と共に配設されている。上記受光素子１６Ａ　、　
１６Ｂは、それぞれ受光量に対応した大ぎさの電気出力
を生じるもので、被検知物体１３が予め設定した測定エ
リアｅ内に存在するとき、両受光素子１６Ａ　、　１６
Ｂには反射した赤外光ビーム１４が均等に入射するよう
位置設定されている。

上記構成において、被検知物体１３が図示破線で示ず位
置、すなわち、測定エリアｅより遠い位置或いは測定エ
リアｅに対し横にずれた位置から測定エリアｅ内に入り
、実線のような位置関係になると、前述のにうにこれに
反則した赤外光ビーム１４の光束は２つの受光素子１６
八、　１６Ｂに均等に入射する。そこで、この状態を瞬
間的にどらえ、測定エリアｅ内に被検知物体１３が存在
することを検知する必要がある。

従来上記検知は次のように行なっていた。まず、各受光
素子１６八、　１０Ｂの発生する微小信号を増幅すると
共に、これらの電気出力ＡおよびＢの加算値（以下、和
と呼ぶ）　Ａ　＋　Ｂと、減算値（以下、差と呼ぶ）Ａ
−Ｂとをそれぞれ求める。上記和Ａ　＋　Ｂは第２図に
おける端子Ｃ１１に、差Ａ−Ｂは端子Ｃ２１にそれぞれ
加えられる。そして、和Δ」Ｂはコンパレータ１９によ
って基準電圧ＶＨと比較され、差Ａ−Ｂはコンパレータ
２０によってしきい値Ｖｓと比較される。コンパレータ
１９は和Ａ＋Ｂが基準値ＶＨ以上であると出力を生じ、
］コンパレータ０は差Ａ−８がしきい値Ｖｓ以下になる
と出力を生じる。これらの出力はアンド回路２１に入力
され、その出力゛は被検知物体１３が測定エリアｅ内に
存在することの検知信号どして出力される３゜上述した
ような反射形光電スイッチでは、その感知幅（エリア）
を１．５＃Ｉ＃Ｉに紺持することが望ましい。この値は
光電スイッチの幾何学的、光学的処理能力および電子回
路の処理能ノｊから設定される。

ところで、被検知物体１３で反則して受光素子１６八、
　１６Ｂに入射する赤外光ビーム１４の拡散光束は、被
検知物体１３の反射部分の傾きや１，１貿によって大ぎ
く変動する。このように入射される反射光束が大きく変
動すると、当然前述した和Ａ十Ｂおよび差Ａ−Ｂも変動
する。ここで、上記差へ−Ｂの変動はそのまま検知エリ
アの変動につながってしまう。すなわち、反射光束の変
動にＪ：り例えば受光素子１６Ａ　、　１６Ｂの受光量
が増え、差Ａ−Ｂが大きくなると、本来検知サベき状態
にあっても第２図にｄ３けるしきい値Ｖｓとの比較によ
り、しきい値Ｖｓ以下とは判定されず、コンパレータ２
０は出力を生じなくなってしまい、実質的に検知エリア
がせまくなってしまう。このため、反射光束の光量変化
に対応してその都度しきい値Ｖｓの値を手動で調節しな
（プればならないが、このような調節は実際的には困難
である。また、投光器１１による投用光束光量を調節し
たり、或いは被検知物体１３の反射部表面に指定された
反則率の反則板を張り付りたすすることも考えられるが
、このようにしても反射部表面の光軸に対する角度の変
動には対処することができない。

（発明が解決しようとする問題点） このように、第２図で示した構成では、反射光束の光量
変動により検知エリアの変動が生じる。

本発明の目的は、反射光束の光量変動が生じても検知エ
リアが変動せず、被検知物体の傾きや材質に影響される
ことなく正確な検知を行なう反射形光電スイッヂを提供
することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するだめの手段） 本発明による反射膜光電スイッチは、被検知物体に対し
て光ビームを投光づ゛る投光器と、この投光器から投光
され被検知物体で反射した光ビームを受光すべく配置さ
れた受光器とを有する。この受光器は、それぞれ受光量
に対応した大きさの電気出力を生じる２つの受光素子を
並置してなる。

そして、前記被検知物体が予め定められた測定エリア内
に位＠すると前記反射光ビームが前記２つの受光素子に
均等に入力されるように位置設定されている。これら２
つの受光素子に対してはその電気出力の和を求める加算
回路および差を求める減算回路を設【ノる。また、前記
加算回路によって求められた和が設定値以上かを検出ザ
る第１の検出手段および前記減算回路によって求められ
た差が前記用の１／Ｋ（Ｋは設定値）以下かを検出する
第２の検出手段を設ける。さらに、これら第１および第
２の検出手段の検出出力により被検知物体が前記測定エ
リア内にあることを検出する第３の検出手段を設ｃノで
いる。

（作用） 本発明では、第２の検出手段にお【プる検出基準を、２
つの受光素子の電気出力の差がこれらの和の１／に以下
と定めＩにとにより、反射光束の光量変動が生じた場合
、前記差に対する比較値が上記変動に応じて自動的に変
化する。このため反射光束の光量変動に影響されること
なく、一定の検知エリアを保って正確な検知を行なうこ
とができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明覆る。

第１図におい−Ｃ１１１は前記のように被検知物体に対
して赤外光ビームを投光する投光器、１６は同じく前記
のように投光器１１から投光され被検知物体で反射した
光ビームを受光づ−る受光器で、この受光器１６は、そ
れぞれ受光量に対応した大きさの電気出力を生じる２つ
の受光素子１６Ａ　、　１６Ｂを並置してなる。そして
、前記被検知物体が予め定められた測定エリア内に位置
すると前記反射光ビームが前記２つの受光素子１６Ａ　
、　１６Ｂに均等に入力されるＪ：うに位置設定されて
いる。これら２つの受光素子１６Ａ　、　１６Ｂの出力
端はバッハ回路２４を介して加算回路２５および減算回
路２６にそれぞれ接続されている。

上記加算回路２５は、演算増幅器２７ど抵抗Ｒ１゜Ｒ２
、Ｒａにより構成されており、それぞれバッハ回路２４
を経た受光素子１６への電気出力Ａと、受光素子１６Ｂ
電気出力Ｂとが入力され、これらの和Ａ十Ｂを端子Ｃ１
に出力する。また、減算回路２６は、出力反転回路２８
および演算増幅器２９と抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６により構
成されてＪ３す、演算増幅器２９にはバッハ回路２４を
経た受光素子１６Ａの電気出力Ａと、同じくバッハ回路
２４を経てかつ出ツノ反転回路２８により極性が反転さ
れた受光水子１６Ｂの電気出力Ｂとが入力され、これら
の差Ａ−Ｂが出力さ（する。３１は絶対値回路で、２つ
の演算増幅器３２．３３とダイオードＤ１．Ｄ２　、抵
抗Ｒ７゜Ｒｅ　、Ｒ９、Ｒｌｏ、Ｒ１１により構成され
Ｉコもので、前記減算回路２６の出力である差△−Ｂを
入力し、その絶対値１／ＩＢＩを端子Ｃ２に出力する。

３５は第１の検出手段で、コンパレータを用いており、
その（−）側端子には基準電圧Ｖ）Ｉを加える回路が接
続されている。このコンパレータ３５の（＋）側端子は
端子Ｃ１と接続しており、前記用Ａ＋８が入力される。

すなわち、第１の検出手段である］ンバレータ３５は、
和Ａ　十Ｂが基準電圧ＶＨ以上のときに出力を生じる。

３７は第２の検出手段で、］ンパレータを用いており、
このコンパレータ３７の（［）側端子はしぎい値１／に
・（Δ十Ｂ）を生じる分圧回路に接続されている。上記
分圧回路は、端子Ｃ１側の電路とアースとの間に接続さ
れた抵抗Ｒ１２，Ｒ１３によるもので、端子Ｃ１に加わ
っている前記和Δ十Ｂを分圧し、前記しきい値１／Ｋ・
（Δ十Ｂ）を得る。また、このコンパレータ３７の（−
）側端子は端子Ｃ２と接続しており、前記差の絶対値Ｉ
　Ａ−Ｂ　ｌが入力される。すなわち、第２の検出手段
である］ンパレータ３７は前記差の絶対値Ｉ　Ａ−Ｂ　
ｌがしぎい値１／に・（Δ十Ｂ）以下の場合に出力を生
じる。

３８は第３の検出手段で、アンド回路を用いており、そ
の一端には前記コンパレータ３５の検出出力が、また他
端には前記コンパレータ３７の検出用ノＪがそれぞれ入
力される。Ｊなわち、第３の検出手段であるアンド回路
３８は、和Ａ＋８が予め設定した基準値ＶＨ以上で、か
つ差の絶対値］Ａ〜Ｂ１がしぎい値１／１＜・（Ａ＋Ｂ
）以下、つまり和Ａ　十Ｂの１／に以下である揚台に出
ノ］　”　１　”を生じる。すなわち、被検知物体１３
が測定エリアｅ内に存在していることの検出信号どなる
。

上記構成において、被検知物体１３が第３図で示しだ測
定エリアｅ内に存在しない場合、受光素子１０Ａ　、　
１６Ｂの出力ＡおよびＢは共にＯであり、Ａ＋Ｂ−０、
Ａ−Ｂ＝Ｏとなるため第３の検出手段３８は検出出力を
生じない。

次に、光ビーム１４に対する反射率の良い被検知物体１
３が測定エリアｅ内に存在する場合を説明する。この場
合、受光素子１６Ａ　、　１６Ｂの受光量は多く、これ
らの出力ＡおよびＢも大きな値となる。

このため、和Ａ＋Ｂは大きな値どなり、第１の検出手段
３５の設定値（基準値）ＶＨ以上どなる。また、差Ａ−
Ｂも大きくなるが、第２の検出手段３７のしきい値は前
記用Ａ　十Ｂを分圧して１／にとしたものであるため、
受光量が多くなり、前記和Ａ十Ｂが多くなった分し、き
い値１７に・＜Ａ＋Ｂ）も大きくなる。したがって、被
検知物体１３が測定エリアｅに入っていれば、差の絶対
値１／１−Ｂｌは第２の検出手段３７のしきい値１／Ｋ
・（Ａ　−１−Ｂ　）以下となる。これらの結果、第３
の検出手段３８は検出出力“′１″を生じる。

次に、被検知物体１３の反０４率が悪い場合を説明する
。この場合も被検知物体１３が測定エリアｅ内には入れ
ば２つの受光素子１６八、　１０Ｂには光ビ一ム１４の
反則光束が均等に入力されるが、これらの出力Ａおよび
Ｂはいずれも小さい。その結果これらの和Ａ　十Ｂも小
ざいが、第１の検出手段であるコンパレータ３５は、こ
の場合の入力値である和Ａ十Ｂより基準値ＶＨを小さく
設定しておく。寸なわち、基準値ＶＨは反射率が非常に
悪い（例えば５．２％）場合を想定して予め設定してお
く。このように設定しておけば、どのような反射率であ
っても被検知物体１３が測定エリアｅ内に存在すれば、
第１の検出手段３５は検出出力を生じる。

また、上述のように、和Ａ　＋　Ｂが小さいため、第２
の検出手段であるコンパレータ３７のしぎい値１／Ｋ・
（Ａ＋Ｂ）も小さな値どなる。したがって、差Ａ　−Ｂ
が充分に小さくならないと、すなわち、被検知物体１３
が測定エリアｅ内に存在して反射光束が受光素子１６Ａ
　、　１６Ｂにほぼ均等に入射されないと、第２の検出
手段３７は検出出力を生じない。

なお、反射光束がＯの場合もＡ−Ｂ＝Ｏとなるが、この
場合は第１の検出手段３５が出力を生じないため、第３
の検出手段３８が出力“′１″を生じることはない。

このにうに、被検知物体１３からの光ビーム１４の反ｑ
・１光束に変動が生じても、第２の検出手段３７のしぎ
い値を自動的に変化させるので、光電スイッチとしての
検知エリアが変動することはない。

ここで、上記動作結果を寄る１＝めには、第２の検出手
段３７のしきい値を決定するＫの値が重要であるが、実
験にＪ：れば、大ぎくでも６以下である。ずなわら、第
２の検出手段であるコンパレータ３７は１／に・（Δ十
Ｂ）　＞　ｌ　Ａ−Ｂ　ｌ　＞０で出力゛１′″を生じ
るにうに設定する。光電スイッチとしての検知−［リア
を縮小する場合は、１７に・（Ａ、−１Ｂ）を小さくし
てＯに近づけ、ｌ　Ａ−８１−〇を検出り−ることが埋
児ｌであるが、実験結果によるとＫ　＝　５であっＩＣ
０ 〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば、反則率の相違舌により、
被検知物体からの反０４光束に変動が生しても、検知エ
リアが変動することはなく、常に正確な検知動作を行な
う。したがって、従来のように、赤外発光光量の出力調
整や赤外受光回路のオートレベルコントロールなどの回
路部品が不要となり、回路部品を大幅に削減できる。ま
た、検知の領域を変更してもエリアの変動が抑制されて
いるため何ら問題なく良好に作動する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による反射形光電スイッチの一実施例を
示す回路図、第２図は従来例を六ず回路図、第３図は三
角測量方式による検知動作の説明図である、。 １１・・投光器、１３・・被検知物体、１４・・光ビー
ム、１６・・受光器、１６Ａ　、　１６Ｂ　・・受光素
子、２５・・加算回路、２Ｇ・・減算回路、３５・・第
１の検出手段、３７・・第２の検出手段、３８・・第３
の検出手段。 そ お ｉ、−一一一一、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検知物体に対して光ビームを投光する投光器と
   、 この投光器から投光され被検知物体で反射した光ビーム
   を受光すべく配置され、それぞれ受光量に対応した大き
   さの電気出力を生じる２つの受光素子を並置してなり、
   前記被検知物体が予め定められた測定エリア内に位置す
   ると前記反射光ビームが前記２つの受光素子に均等に入
   力されるように位置設定された受光器と、 前記２つの受光素子の電気出力の和を求める加算回路お
   よび差を求める減算回路と、 前記加算回路によって求められた和が設定値以上かを検
   出する第１の検出手段と、 前記減算回路によって求められた差が前記和の１／Ｋ（
   Ｋは設定値）以下かを検出する第２の検出手段と、 これら第１および第２の検出手段の検出出力により被検
   知物体が前記測定エリア内にあることを検出する第３の
   検出手段と、 を備えたことを特徴とする反射形光電スイッチ。