JPH01279531A

JPH01279531A - 光電スイッチ

Info

Publication number: JPH01279531A
Application number: JP63109987A
Authority: JP
Inventors: Atsuhito Kobayashi; 小林　敦仁; Shoichi Ono; 省一小野; Takayuki Shiraishi; 白石　隆行; Kohei Sakuyama; 柞山　交平
Original assignee: Kodak Digital Product Center Japan Ltd
Current assignee: Kodak Digital Product Center Japan Ltd
Priority date: 1988-05-06
Filing date: 1988-05-06
Publication date: 1989-11-09
Anticipated expiration: 2013-02-25
Also published as: JP2719593B2; US4952800A; EP0340442A3; EP0340442A2

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、本体に設けられた前面の光透過板に対し結露
防止対策を施した光電スイッチに関する。

（従来の技術）光電スイッチは、物体の有無検出や位置検出手段として
、ＦＡ分野等において視覚センサとして利用されている
。光電スイッチは他の無接点スイッチ（電ｔａ誘導形・
静電容量形の近接スイッチ）と比較して検出距離が長い
等、優れたセンサであるが、耐環境性に問題がある。特
に、光の透過を防げる水の飛散付着や結露、氷着等によ
る誤動作が問題となる。

このような問題を解決するため、第５図および第６図で
示すように、光電スイッチの本体１１に結露防止用のヒ
ーティングフード１２を取付けたものがある。ここで、
第５図は、回帰反射型の充電スイッチを例示しており、
本体１１内には発光部と受光部とが内蔵されている。す
なわち、本体１１内の発光部から反射板１３に向って赤
外線等の光を投射し、反射板１３からの反射光を同じく
本体１１内に設けた受光部で受光する形式のものである
。そして、これらの投射光または反射光を被検知物体１
４が遮光すると、これを受光部での受光量の変化として
捕え、物体１４が所定位置に存在することを検出する。

前記ヒーティングフード１２は、本体１１の前面外周に
嵌合する外形部１５と、この外形部１５内に設けられ本
体１１への装着時に本体１１の前面を覆う光透過板１６
とを持つ。この光透過板１６の裏面周縁部には、カーボ
ン抵抗や電熱線等による発熱体１７を設け、電源１８か
らリード線１９を介して電流を流して発熱させ、光透過
板１６の結露を防ぐようにしている。

上記構成において、結露防止用のヒーティングフード１
２は、結露や飛散した水等が付着するような環境下で光
電スイッチを使用する際に、その本体１１の前面に取付
けられるもので、発熱体１７への通電は本体１１の動作
、すなわち投光および受光とは関係なく、いわゆるＡ同
期で行なわれている。

例えば、使用者の判断により手動で発熱体１７への通電
制御を行なったり、或いは常時通電を行なったりしてい
る。また、ヒーティングフード１２内に感温センサを取
付け、このセンサの測定する温度が設定温度になること
により、通電の開始、終了を制御するものもある。

このように発熱体１７に通電することにより、光透過板
１６は発熱体１７が設けられた裏面から加熱され、この
熱により光透過板１６の前面における結露等を取去って
いる。

（発明が解決しようとする課題）発熱体１７は、第６図で示すように、光透過板１６の裏
面の周縁部に接するように設けられているため、光透過
板１６の光が実際に透過する部分（上部中央）に達する
までの熱伝動効率が悪く、上記透過部分の結露を除去す
るまで時間がかかる。また、上記構成では、光透過板１
Ｇ全体を加熱することになるが、光電スイッチとしては
光透過部分の結露を除去できるだけでよく、光透過板１
６全体を加熱する必要はない。このことから熱の使用効
率も低い。

前記ヒーティングフード１２は必要に応じて本体１１の
前面部に取付ける、いわゆる外付は式のものであり、ま
た、その発熱体１７は光電スイッチの本体１１とは非同
期で動作させられるので、環境変化に対応し難い。すな
わち、発熱体１７への通電は、前述したように、使用者
の判断によりオン・オフされたり、常時通電されたり、
感温センサの潤度情報によりオン・オフさゼたすしてい
るが、いずれにしても実際に結露が生じて受光光量が減
少したり、結露の解消により受光光ｌが元の光量に復帰
したりという環境変化に対する応答性に問題がある。

本発明の目的は、熱の使用効率が高く、しか６ｒＭ境変
化に対する応答性にすぐれた結露防止機構を有する光電
スイッチを提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明による光電スイッチは、受光部を有する本体に設
けられた光透過板の光線透過部の周囲に発熱体を形成し
ている。また、前記受光部への受光量に対応した電気信
号を生じ、かつこの電気信号を設定レベルと比較し、こ
れが設定レベル以下かを判定する受光ａ判定回路を設け
ると共に、前記本体の周囲温度変化に対応した電気信号
を生じる温度回路を設けている。さらに、上記温度回路
の電気信号が設定温度以下のレベルとなり、かつ前記受
光部が設定レベル以下となったことを条件に前記発熱体
を発熱させる駆動回路を設けている。

（作用）本発明では、光透過板の光線透過部を取り囲むようにそ
の周囲に設けた発熱体によって、上記光線透過部のみを
加熱するので、熱の使用効率がよく、＠時にして結露を
取り去ることができる。

また、この発熱体は、周囲温度が低下し、かつ受光部へ
の受光量が低下したことを条件に通電制御されるので、
結露により受光同低下が生じれば、直ちに通電制御され
て結露が取り去られ、受光量が回復すれば直ちに発熱体
への通電を断つことができる。すなわち、環境変化に速
応して発熱体への通電を制御することができるので、結
露等による誤動作を確実に防止できる。

（実施例）以下、本発明の・一実施例を図面を参照して説明する。

第１図において、２１は回帰反射型充電スイッチの本体
で、その内部には図示しないが発光部および受光部が設
けられている。また、この本体１１の前面、すなわち、
発光部の発光レンズおよび受光部の受光レンズとそれぞ
れ対向する面には、ガラス板等による光透過板２２が設
けられている。この光透過板２２には、発光部からの投
射光線および外部の反射板から受光部に入射される反射
光線が透過する光線透過部２３があるが、その周囲には
この光線透過部２３を取り囲むように発熱体２４を設け
る。

２５は温度回路で、発熱体２４近くの光透過板２２の裏
面に取付けたサーミスタ等の温度センサ２６からの信号
を入力し、本体２１周囲のｌ１ｌｌｆ変化に対応した電
気信号を出力する。

２７は受光部に設けられる受光量判定回路で・受光素子
２８からの受光信号に基づき受光量に対応した電気信号
を生じると共に、この電気信号のレベルが予め設定した
レベルより低下したかを判定する。

２９は駆動回路で、前記温度回路２５からの電気信号が
設定温度以下のレベルとなり、かつ前記受光量が設定レ
ベル以下になったことを条件にリード線３０および電極
３１を通して前記発熱体２４に通電し、これを発熱させ
る。

前記発熱体２４は、第２図で示すように形成する。すな
わち、光透過板２２上の光線透過部２３周囲に、これを
取り囲むように銀等の導電材料により電流通路３３と、
この両端に接続される前記電極３１とをそれぞれ印刷形
成する。また、上記電流通路３３の途中にはギャップ３
４を複数個形成する。そして、このギャップ３４を含む
電流通路３３上にカーボン材料３５を印刷形成する。な
お、電極３１上にカーボン材料３５は印刷しない。この
ように形成すると、電極３１間に電流を流した場合、各
ギャップ３４の部分で発熱が生じる・第３図は、第１図で示した温度回路２５、受光量判定回
路２１、駆動回路２９の具体的回路構成を示している。

まず、受光量判定回路２７を説明する。

この受光量判定回路２７は、光電変換部２７ａ、ピーク
ホールド部２７ｂ１比較部２７ｃからなる。充電変換部
２７ａは、演算増幅器（以下オペアンプと略称する）Ｏ
Ｐｌを有し、その←）入力端と←）入力端との間には受
光素子（例えばフォトダイオード）２８が図示極性で接
続されている。また、その出力端と０入力端との間には
帰還抵抗Ｒ１が設けられている。そして、このオペアン
プＯＰ１の出力端には受光素子２８への受光量に対応し
た電気信号が出力される。

ピークホールド部２７ｂは、上記充電変換部２７ａの出
力を入力し、物体の検出動作等による瞬間的な光ｍ低下
に対し大幅な出力低下とならないように、充分大きな時
定数により前記入ツノのピーク値をホールドする。その
ために、このピークホールド部２１ｂは２つのオペアン
プＯＰｚ　、ＯＲ３と時定数設定用のコンデンサＣ１お
よび抵抗Ｒｚ。

Ｒａを有する。すなわち、オペアンプＯＰ２の（ト）入
力端には、前記オペアンプＯＰ１の出力端が接続されて
いる。また、このオペアンプＯＰ２の出ノ】端は、逆流
阻止用のダイオードＤ１を介してオペアンプＯＰ３の←
）入力端に接続すると共に、自己の←）入力端とも接続
している。さらに、上記ダイオードＤ１のカソード側に
は、前記抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１との直列回路と、抵
抗Ｒ３とがそれぞれアースとの間に接続されている。ま
た、前記オペアンプＯＰ＋の出力端は同オペアンプＯＰ
ａの←）入力端に接続している。

比較部２７ｃは、コンパレータＣｏｍｐｌを有し、その
←）入力端に印加されるピークホールド部２７ｂの出力
レベルと、予め設定した基準電圧Ｖｍとを比較する。そ
して、ピークホールド部の出力レベルが基準電圧ＶＨＴ
を越えていれば［Ｈルベルの出力を生じ、反対に基準電
圧ＶＨＴ以下であればｒＬＪレベルの出力を生じる。

温度回路２５は、電源子ＶＣとアースとの間に抵抗Ｒ４
と温度センサ２６であるサーミスタＲ３とを直列に接続
したもので、上記両名間には周囲温度に対応した電気信
号（電圧Ｖｅ　）が生じる。

駆動回路２９は、上記電圧Ｖｅをベースに入力するＮＰ
Ｎ型のトランジスタＱ１を有する。このトランジスタＱ
１のエミッタは、前記コンパレータＣ０ＩＩＤＩの出力
端と接続し、また、コレクタは抵抗Ｒ５を介してＰ　Ｎ
　Ｐ　！ｔ！のトランジスタＱ２のベースに接続してい
る。このトランジスタＱ２のコレクタとアースとの間に
は、前記発熱体２４が接続される。また、エミッタは発
熱体２４用の図示しない電源に接続すると共に、抵抗Ｒ
６を介して同トランジスタＱ２のベースとも接続してい
る。

上記構成において、図示しない発光部から投射されたパ
ルス状の光は受光部の受光素子２８により受光される。

受光素子２８にはこの受光量に対応する電流が流れ、こ
れはオペアンプＯＰ１で電流−Ｎ正変換される。そして
、変換後の受光部に対応した電圧信号は、そのピーク値
がピークホールド部２７ｂにより所定の時定数によって
ホールドされる。このホールドされた値は、コンパレー
クＣｏｍｐｌで基準電圧Ｖトｒｒと比較される。

ここで、通常の測定状態では、受光部が充分であるため
、ピークホールド部２７ｂの出力レベルはコンパレータ
Ｃｏｍｐ１の基準電圧ＶＨＴ以上であり、コンパレータ
Ｃ０Ｉｌｐ１はｒＨＪレベルの出力を生じている。これ
に対し、結露等により受光量が低下すると、ピークホー
ルド部２７ｂの出力も除々に低下し、基準電圧ＶＨＴ以
下になるとコンパレータＣｏｎ＋ｐｌの出力は「シ」レ
ベルに反転する。

一方、温度回路２５では周囲温度が低下すると温度セン
サ２６であるサーミスタＲ３の抵抗値が増大し、抵抗Ｒ
４との分圧値である電圧Ｖｅの値は上昇する。そして、
周囲温度が結露を生じる値まで低下したことにより、電
圧Ｖｅが約０，６■になると、トランジスタＱ１はオン
状態となる。もちろん、トランジスタＱ１がオン状態と
なるためには、受光量低下によりコンパレータＣｏｍｐ
１の出力が「１−」レベルに反転していることが条件で
ある。

すなわち、受光量がある閾値以下になり、かつ周囲温度
がある決められた温度以下に低下したことにより結露発
生と判断し、トランジスタＱ１はオン状態となる。この
トランジスタＱ１がオン状態になるとトランジスタＱ２
もオン状態となり、発熱体２４に電流を流し、これを発
熱させる。

Ｆ開発熱体２４の発熱により、この発熱体２４に取り囲
まれている光線透過部２３は加熱され、この部分の結露
は除去される。発熱体２４による光線透過部２３の加熱
は、発熱体２４が光線透過部２３を取り囲むように設け
られているため、効率よく行なわれ、少い電力でこの部
分の温度を瞬時に上昇させ、結露を直ちに除去すること
ができる。すなわち、実験によれば、百ｍＷＰｉ！度の
小電力により、−２０℃の環境下において結露を除去で
きた。

この結露除去に伴い、受光量が増大するとコンパレータ
Ｃｏｍｐ１の出力はｒＨＪレベルとなるので、トランジ
スタＱ１およびＱ２はオフ状態となり、発熱体２４への
通電は断たれる。

なお、受光ｍ低下によりコンパレータＣ０１ｌｌｐｌの
出力が「１−」レベルになっても周囲温度が低下せず、
電圧Ｖｅがｏ、ｅｖまで上昇しなければ、トランジスタ
Ｑ１．Ｑ２はオン状態とはならず、発熱体２４へは通電
されない。すなわち、周囲温度が低下していないことは
結露による受光量低下ではなく、別の原因による受光量
低下であることを表わしており、この場合は、発熱体２
４への通電は行なわない。

第４図は透過型光電スイッチに適用される光透過板２２
を示す。透過型光電スイッチは、周知のように、発光部
と受光部とを別体に構成し、これらを対向配置しており
、発光部から投射された光を受光部で受光するものであ
る。したがって、受光部を有する本体前面に設けられた
光透過板２２には、受光部への入射光線のみが通る円形
の光線透過部２３が生じる。したがって、発熱体２４を
構成する電流通路３３は、この光線透過部２３の周囲に
これを取り囲むように円環状に形成し、かつその途中に
複数のギャップ３４を設けている。そして、電極３１を
除く円環状の電流通路３３の外側仝而に、抵抗体として
のカーボン材料３５を塗布する。

上記構成においても、発熱体２４への通電により、狭い
範囲の光線透過部２３は瞬峙に加熱され、結露を短時間
のうちに除去できる。また、カーボン材料（黒色）３５
を、円環状電流通路３３の外側全面に塗布しているので
、光透過板２２の光線透過部２３以外を黒く塗装したこ
とと同等の効果が生じる。

すなわち、光電スイッチの本体２１内部を覆い隠すこと
ができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、周囲Ｈａｌｆの低下と受
光量の低下とをアンド条件として発熱体への通電を制御
するので、結露を直ちに除去できると共に、結露除去後
の受光量回復時には直ちに発熱体の通電を断つことがで
き、環境変化に速応した対応をとることができる。また
、そのための構造は、安価でコンパクトな内蔵形とする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光電スイッチの一実施例を示す斜
視図、第２図は第１図における光透過板を示す正面図、
第３図は第１図における各回路の具体的構成例を示す回
路図、第４図は本発明の他の実施例における光透過板を
示す正面図、第５図および第６図は従来の装置を説明す
るための斜視図である。２１・・本体、２２・・光透過板、２３・・光線透過部
、２４・・発熱体、２５・・温度回路、２７・・受光量
判定回路、２７・・駆動回路。５３丁） ′）１５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）受光部を有する本体に設けられた光透過板の光線
透過部の周囲に形成された発熱体と、前記受光部への受
光量に対応した電気信号を生じ、かつこの電気信号を設
定レベルと比較し、これが設定レベル以下かを判定する
受光量判定回路と、前記本体の周囲温度変化に対応した電気信号を生じる温
度回路と、この温度回路の電気信号が設定温度以下のレベルとなり
、かつ前記受光量が設定レベル以下となつたことを条件
に前記発熱体を発熱させる駆動回路と、を備えたことを特徴とする光電スイッチ。