JPH04271613A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、受光素子からの受光信
号を投光回路からの同期信号に基づいて同期検波する構
成の光電スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、発光素子と受光素子とを対向さ
せて用いる透過形の光電スイッチにおいて、発光素子か
ら投光される周期的なパルス光を受光素子で受光し、こ
の受光素子からの受光信号を投光回路からの同期信号に
基づいて同期検波するものが供されている。

【０００３】これは、例えば照明器具等のノイズ光によ
り光電スイッチが誤動作するのを防止するためで、受光
素子からの受光信号のうち投光タイミングつまり同期信
号のタイミングと一致するもののみを同期検波回路によ
り検出し、これを積分回路にて積分することにより、検
出された受光信号が所定回数以上連続したときのみ受光
状態と判断し、所定回数に達するまでに同期検波回路か
らの受光信号が途絶えたときには発光素子からのパルス
光の受光状態でないと判断する構成である。

【０００４】このような構成とすることにより、受光素
子から出力される受光信号のうち、ノイズ光のような同
期信号のタイミングと一致する可能性の低い信号を除去
し、より確実な検出を行うことができる。

【０００５】ところが、このように同期検波によりノイ
ズ光除去対策を施した光電スイッチであっても、従来、
互いに似通った投光周期を有する複数の光電スイッチを
並設した場合には相互に干渉して誤動作し易くなる問題
があった。これは、投光周期が近似していると、双方の
発光素子からのパルス光の投光タイミングが極めて近接
した状態が継続してしまい、単に同期検波による検出の
みでは双方を区別することができなくなるためである。

【０００６】このような光電スイッチ間の相互干渉を防
ぐため、発光素子から投光される光の投光範囲を絞って
他の光電スイッチの受光素子に投光されないようにする
方法があるが、これでは光軸が狭くなるので調整が難し
く、その上、振動や衝撃によって光軸が少しでもずれる
と誤動作を生ずる。

【０００７】また、双方の光電スイッチの発光素子と受
光素子との配置を逆にすることにより、一方の光電スイ
ッチの発光素子と他方の光電スイッチの受光素子とが対
向することがないようにして相互干渉を防止する方法も
あるが、この方法では、反射率の高い検出物体を検出す
る際には一方の光電スイッチの発光素子からのパルス光
が検出物体で反射して該発光素子と並設された他方の光
電スイッチの受光素子に入射し、結局相互干渉を起こし
てしまう虞がある。

【０００８】そこで、上述のような不具合を解決すべく
、次のような光電スイッチが考えられている。

【０００９】即ち、上述した積分回路における積分動作
を行う際に、投光回路の発光素子によるパルス光の投光
周期を変化させながら行うようにしたものである。つま
り、たとえノイズ光の入射周期が同期信号に一致した場
合でも、積分動作を繰り返すうちに投光回路のパルス光
の周期が変化されてゆくので、ノイズ光の周期とずれて
くるようになり、受光状態と判断する前に同期検波され
なくなるので、結局積分回路に対する入力がなくなり、
投光回路からのパルス光のみを確実に検出することがで
きるものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来構成のものでも、同じタイプの光電スイッチ
からのパルス光がノイズ光として受光素子に入射した場
合には、同様の動作により発振周波数を変更してゆくた
め、これが同期検波により継続して検出されると受光状
態であると誤判定をしてしまう虞がある。

【００１１】また、従来のものでは、受光信号の検出点
が投光パルスの立上りタイミングでのみ見ているため、
投光パルスの他のタイミングでノイズ光が入射されてい
る場合には、これを検出して除去することができない場
合があり、総じてノイズ除去率を向上できない状況であ
った。

【００１２】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、ノイズ光の入射状態を迅速に検出して
その悪影響を極力低減させると共に、同タイプの光電ス
イッチを用いている場合でも、互いに相互干渉を起こし
て誤検出を起こすようなことがない光電スイッチを提供
するにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、周期的な投光
パルスに基づいて発光素子を発光させる投光回路と、受
光素子により受光した信号を前記投光パルスに応じた同
期信号に基づいて同期検波を行う受光回路とを有する光
電スイッチを対象とするものであり、前記受光素子によ
る受光信号が前記投光パルスの立上り或は立下りの何れ
かのタイミングで検出して検出パルスを出力したときに
は前記投光パルスの発振周期を夫々異なる変化量で変更
する投光パルス周期変更手段を設けたところに特徴を有
する。

【００１４】投光パルス周期変更手段を、受光素子から
増幅回路を介して得た出力が非受光レベルから正の所定
レベルに達したとき及び負レベルに達するときにノイズ
信号を検出し、これを検出パルスとして含むように構成
すると好ましい。

【００１５】また、投光パルス周期変更手段を、受光素
子から増幅回路を介して得た出力が非受光レベルから受
光回路の検出レベルよりも低い所定の検出レベルに達し
たときにノイズ信号を検出する比較手段を含んで構成す
ると良い。

【００１６】

【作用】請求項１記載の光電スイッチによれば、投光パ
ルス周期変更手段は、受光素子に入射された光による受
光信号を投光パルスの立上り或は立下りのタイミングで
検出して検出パルスを出力すると、投光パルスの発振周
期をそのときのタイミングが立上りか立下りかの何れか
に応じて異なる変化量で変更する。

【００１７】これにより、ノイズ光の検出が投光パルス
の立上り及び立下りタイミングの両方で行われるので、
ノイズ光検出率が向上する。

【００１８】また、このようにしていることにより、ノ
イズ光の発振周期と投光素子からのパルス光の発振周期
が同じであった場合には、投光パルスの立上りタイミン
グ側から受光素子へのノイズ光の入射が始まったときに
は、例えばパルス光の発振周期の変化量を多くして速や
かにノイズ光の発振周期からずらすようにし、投光パル
スの立下りタイミング側から受光素子へのノイズ光の入
射が始まったときには、例えばパルス光の発振周期を上
述の変化量よりも小さい変化量にする。

【００１９】この結果、ノイズ光源が同じタイプの光電
スイッチから発せられている場合でも、これがノイズ光
の入射により検出パルスが出力される状況においては、
投光パルスの一方の立上りタイミングは他方の立下りタ
イミングとなるので、上述のようにして互いに異なる変
化量で投光パルスの発振周期を変更することにより、速
やかにノイズ光の悪影響は除去される。

【００２０】請求項２記載の光電スイッチによれば、投
光パルス周期変更手段は、受光素子から増幅回路を介し
て出力される受光信号が正の所定レベルに達するか或は
負レベルに達したときにノイズ信号を検出し、これを検
出パルスとして含むので、例えば、受光素子に強いノイ
ズ光が入射したときには、増幅回路の出力が非受光レベ
ルから正の所定レベルを超えた後、非受光レベルよりも
低い負のレベルに低下することがあるが、このような負
のレベルから投光パルスの立上りタイミング側に近接し
てきたノイズ光に対して、発光素子からのパルス光にノ
イズ光が重畳する前にそのノイズ光を避けるように投光
パルスの発振周期を変更させることができる。

【００２１】請求項３記載の光電スイッチによれば、比
較手段により、受光素子から増幅回路を介して出力され
た受光信号が所定の検出レベルつまり受光回路の検出レ
ベルよりも低い検出レベルに達したときにノイズ信号を
検出するので、例えば、ノイズ光が投光パルスに同期し
て入射された場合でも、そのノイズ光源が近接してレベ
ルが受光回路の検出レベルに達する以前にノイズとして
検出して投光パルスの発振周期を変更させるので、ノイ
ズ光による悪影響を未然に防止できる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を反射形光電スイッチに適用し
た場合の一実施例について、図面を参照しながら説明す
る。

【００２３】電気的構成の概略を示す図１において、発
光素子たる発光ダイオード１，駆動回路２及び発振回路
３は順次直列に接続され、投光回路４が構成されている
。駆動回路２は、発振回路３から与えられる投光パルス
に従って発光ダイオード１に駆動電流を与え、所定の発
振周期を有するパルス光を出力する。発振回路３は、後
述するように、カウンタ１４から与えられるカウント値
に応じて、投光パルスの発振周期ｔｎをｔ０〜ｔ１５（
ｔ０＞ｔｎ＞ｔ１５）の範囲内で変更するようになって
おり、さらに、出力した投光パルスが立上がった後にカ
ウンタ１４から与えられるカウント値が変化すると、そ
の時点で投光パルスの出力を停止するようになっている
。

【００２４】受光素子たるフォトダイオード５は、発光
ダイオード１から出力されたパルス光が検出対象に投光
されたときの反射光を検出するためのもので、その出力
端子は増幅回路６の入力端子に接続されている。この増
幅回路６は、フォトダイオード５から出力される光電流
の交流成分を増幅して出力するようになっている。

【００２５】比較回路７は、入力側が増幅回路６に接続
され、出力側が同期回路８に接続されており、増幅回路
６から与えられる受光信号の大きさが予め設定された検
出レベルＬａを超えているかどうかを比較し、検出レベ
ルＬａ以上の受光信号が入力されたときには検出信号を
同期回路８に出力する。同期回路８は、後述するように
、投光パルスに基づく同期信号が与えられるようになっ
ており、この同期信号に基づいて検出信号を同期検波す
ることにより、投光パルスに同期して入射された光か否
かを判定し、同期一致信号を出力する。

【００２６】同期回路８の出力端子は積分回路９に接続
されており、この積分回路９において、同期一致信号が
積分され、その積分値が所定値を超えると、出力回路１
０を介して受光検出信号を出力するようになっている。 そして、以上により受光回路１１が構成されている。

【００２７】さて、前記増幅回路６の出力は比較手段た
るノイズ検出回路１２にも入力されるようになっている
。即ち、増幅回路６の出力端子は、比較器１２ａの非反
転入力端子及び比較器１２ｂの反転入力端子に接続され
ている。そして、比較器１２ａ，１２ｂの出力端子はノ
イズ処理回路１３に接続されている。

【００２８】この場合、比較器１２ａの反転入力端子に
は、前述した比較回路７の検出レベルＬａよりも低いレ
ベルでノイズ検出レベルＬｂが設定されている。また、
比較器１２ｂの非反転入力端子には零レベルＬｃが設定
されている。従って、増幅回路６からの受光信号が、ノ
イズ検出レベルＬｂを超えるか、或は零レベルＬｃより
も低い即ち負のレベルに低下すると、ノイズ処理回路１
３に検出パルスが出力されるようになっている。

【００２９】ノイズ処理回路１３は、前述した発振回路
３から投光パルスが与えられるようになっており、投光
パルスの立上り或は立下りのタイミングで検出パルスが
入力されていたときには２個のパルスを検出パルスとし
てカウンタ１４に与えるようになっている。

【００３０】前記発振回路３の出力端子は、上述のよう
にノイズ処理回路１３に接続されると共に、遅延回路１
５に接続されており、この遅延回路１５の出力端子は前
記同期回路８に接続されると共に、立下り検出回路１６
を介してカウンタ１４に接続されている。カウンタ１４
の出力端子は前記発振回路３に接続されている。この場
合、遅延回路１５は、発振回路３から与えられる投光パ
ルスが所定幅に達すると遅延信号として出力するもので
ある。また、立下り検出回路１６は、遅延回路１６から
与えられた遅延信号の立下りを検出して立下り検出パル
スとしてカウンタ１４に出力する。

【００３１】カウンタ１４は、ノイズ処理回路１３から
検出パルスが与えられるとカウント値を減算し、立下り
検出回路１６から立下り検出パルスが与えられるとカウ
ント値を加算するようになっており、このカウント値は
、前述の発振回路３に出力され、これに応じて発振回路
３は投光パルスの発生周期を変更するようになっている
。そして、以上により投光パルス周期変更手段１７が構
成されている。

【００３２】次に、本実施例の作用について、図２をも
参照しながら説明する。

【００３３】いま、図２に領域（イ）で示す非入光状態
においては、発振回路３から出力される投光パルスａ（
図中（ａ）参照）に基づいた周期で駆動回路２は発光ダ
イオード１を駆動してパルス光による投光動作を行う。 このとき、フォトダイオード５は、いま非入光状態を考
えているので、増幅回路６への受光信号はなく、従って
ノイズ処理回路１３の出力もない。一方、遅延回路１５
及び立下り検出回路１６を介してカウンタ１４には立下
り検出パルスが入力される。カウンタ１４においては、
ノイズ処理回路１３から検出パルスが与えられないので
、結局、カウンタ１４のカウント値は「１」加算され、
例えば、「４」から「５」に変化する。これにより、発
振回路３は、カウンタ１４から与えられるカウント値「
５」に応じてその発振周期をｔ４からｔ５（ｔ５＜ｔ４
）に変更する。

【００３４】この後、発振回路３の発振周期ｔｎは、こ
の非入光状態においては上述と同様にして短くなるよう
に順次変更されてゆき、ｔ０になった後には再びｔ１５
に移行するようになっている。

【００３５】さて次に、上述のような非入光状態、つま
り、発光ダイオード１からのパルス光が検出対象に反射
されてフォトダイオード５に入射されていない状態で、
外来のノイズ光がフォトダイオード５に入射する場合に
ついて述べる。

【００３６】まず、図２の領域（ロ）で示す、投光パル
スａの立下りのタイミングでノイズ光が入射される場合
には、増幅回路６からの交流成分の受光信号ｂ（図中（
ｂ）参照）が比較器１２ａにおいてノイズ検出レベルＬ
ｂを超えている期間中検出パルスを出力し（図中（ｃ）
参照）、一方、比較器１２ｂにおいて、受光信号ｂがノ
イズ検出レベルＬｃを下回っている期間、つまり負のレ
ベルにアンダーシュートしている期間中検出パルスを出
力する（図中（ｄ）参照）。

【００３７】ノイズ処理回路１３においては、比較器１
２ａから与えられた検出パルスが投光パルスａの立下り
タイミングで入力されることにより、カウンタ１４にノ
イズ検出パルスｅ（図中（ｅ）参照）を２個与える。こ
れにより、カウンタ１４のカウント値は、例えば「６」
から「４」に減算される（図中（ｇ）参照）。この後、
カウンタ１４には立下り検出回路１６から投光パルスａ
の立下りを検出して立下り検出パルスｆ（図中（ｆ）参
照）が与えられる。

【００３８】この結果、カウンタ１４のカウント値は「
４」から「５」に加算され、結局、カウンタ１４から発
振回路３に与えられるカウント値は「５」となり、発振
周期はｔ５に設定される。つまり、発振周期ｔｎはｔ６
からｔ５に長くなるように変更されることになる。

【００３９】一方、このときのノイズ光のレベルが比較
回路７の検出レベルＬａを超えている場合には、同期回
路８に検出信号が与えられ、さらに遅延回路１５から与
えられる同期信号により同期検波されると、同期一致信
号が積分回路９に出力される。つまり、この時点では、
積分回路９において発光ダイオード１からのパルス光を
受光した場合と同様にして同期一致信号が出力されてい
るのである。

【００４０】続いて、フォトダイオード５において、再
び投光パルスの立下りタイミングでノイズ光が受光され
ると、上述同様にして発振回路３の発振周期ｔｎがｔ５
からｔ４に変更され、同時に同期回路８からは前述同様
にして同期一致信号が積分回路９に出力される。

【００４１】さて、次に、図２の領域（ハ）で示す、投
光パルスの立上りタイミングでノイズ光が入射される場
合について説明する。この場合には、例えばノイズ光が
投光パルスの立上りタイミング側から近接してくるよう
な状況や、或は、上述のようにして投光パルスの立下り
タイミングでノイズ光を検出して発振回路３の発振周期
が順次長くなって行く結果、ノイズ光の検出タイミング
が次第に投光パルスの立上りタイミングに一致するよう
になる状況である。

【００４２】この場合には、投光パルスが出力される以
前にノイズ検出回路１２の比較器１２ａから検出パルス
が出力されており（図中（ｃ）参照）、この後、投光パ
ルスが出力されて立上りタイミングとなると、ノイズ処
理回路１３から２個のノイズ検出パルスがカウンタに出
力される。したがって、カウンタ１４のカウント値は例
えば「４」から「２」に変更される。

【００４３】これにより、発振回路３においては、投光
パルスを出力した直後にカウンタ１４からのカウント値
の変更があるため、この時点で投光パルスの出力を停止
する。また、これにより、遅延回路１５は、投光パルス
のパルス幅が所定幅に達する前に停止することから、同
期回路８への同期信号の出力及び立下り検出回路１６へ
の遅延出力はなくなる。この結果、発振回路３は、前回
の投光パルスを出力した時点から発振周期ｔ２だけ経過
した時点で再び投光パルスを出力するようになる。

【００４４】以下、同様にして、投光パルスの立上りタ
イミングでノイズ光が検出されると、カウンタ１４のカ
ウント値は「２」ずつ減算されてゆき、発振回路３の発
振周期ｔｎも、例えばｔ４からｔ２，ｔ０へと順次変更
されて行く。この場合、発振周期ｔ０は設定されている
一番長い周期である。カウンタ１４は、カウント値が「
０」の状態で、さらにノイズ処理回路１３から検出パル
スが与えられると、カウント値を「０」から「８」に変
更設定し、以下再び上述と同様にして動作するようにな
っている。

【００４５】このように、発光ダイオード１或はノイズ
光源からフォトダイオード５に入光されると、発振回路
３から出力される投光パルスの発振周期がその立上りタ
イミングか、或は立下りタイミングかに応じて異なる変
化量で変更される。

【００４６】従って、入射されている光がノイズ光のよ
うな投光パルスに応じたパルス光でない場合には、発振
周期が順次長くなっていくパルス光に追随していないの
で、検出タイミングがずれてくるため、ノイズ処理回路
１３に検出されないようになる。また、同期回路８にお
いても、比較回路７にて出力される検出信号が遅延回路
１５から与えられる同期信号とずれてくるため、同期検
波した結果同期一致信号を出力することはなくなり、も
ってノイズ光による誤検出が回避されたことになる。

【００４７】尚、投光パルスａの立上り及び立下りのタ
イミング以外でフォトダイオードに入光した場合には、
投光パルスａとの同期が取られないため、ノイズ処理回
路１３及び同期回路８の何れにおいても受光状態を検出
することはない。

【００４８】このような本実施例によれば、投光パルス
周期変更手段１７により、フォトダイオード５に入射さ
れた光による受光信号を、投光パルスの立上り及び立下
りの両方のタイミングで検出するようにすると共に、何
れのタイミングで検出したかに応じて投光パルスの発振
周期を異なる変化量で変更するようにしたので、同タイ
プの光電スイッチを並用する場合でも、互いのパルス光
を検出して誤動作するということがなくなり、ノイズ光
の除去率を向上させることができる。

【００４９】また、本実施例によれば、ノイズ検出回路
１２の比較器１２ｂにより、増幅回路６からの受光信号
が負のレベルである場合も検出パルスを出力する構成と
したので、ノイズ光を、よりはやく検知してその悪影響
を除去することができ、誤検出をなくしたより確実な検
出ができる。

【００５０】さらに、本実施例によれば、ノイズ検出回
路１２の比較器１２ａにより、増幅回路６からの受光信
号の検出レベルＬｂを比較回路７の検出レベルＬａより
も低い値としたので、ノイズ光の入光レベルが小さい状
態つまり近接する以前の状態でこれを検出してノイズ光
による悪影響を除去することができ、確実な検出ができ
る。

【００５１】

【発明の効果】請求項１記載の光電スイッチによれば、
投光パルス周期変更手段を設けて、受光素子による受光
信号が投光パルスの立上り或は立下りの何れかのタイミ
ングで検出して検出パルスを出力したときには投光パル
スの発振周期を夫々異なる変化量で変更するようにした
ので、ノイズ光が何れのタイミングで近接してきたかに
応じて異なる対応をするので、たとえ同タイプの光電ス
イッチが並設されている場合でも、誤検出を起こすこと
がなくなると共に、ノイズ光の検出を投光パルスの立上
り及び立下りの両タイミングで見ているので、さらにノ
イズ光検出率が向上するという優れた効果を奏する。

【００５２】請求項２記載の光電スイッチによれば、投
光パルス周期変更手段を、増幅回路を介して出力される
受光素子からの受光信号を正の所定レベル及び負レベル
の何れに達したときにもノイズ信号を検出しこれを検出
パルスとして含む構成としているので、ノイズ光の裾と
なる負のレベルの部分が投光パルスと重なるのをより迅
速に検出してこれらを除去することができるという優れ
た効果を奏する。

【００５３】請求項３記載の光電スイッチによれば、投
光パルス周期変更手段を、増幅回路を介して出力される
受光素子からの受光信号を受光回路の検出レベルよりも
低い検出レベルにて検出してノイズ信号を出力するよう
にしたので、より微弱なノイズ光に対しても迅速にこれ
を検出して除去することができるという優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す電気的構成の概略図

【
図２】各部の信号出力状態を示すタイムチャート

【符号の説明】

１は発光ダイオード（発光素子）、２は駆動回路、３は
発振回路、４は投光回路、５はフォトダイオード（受光
素子）、６は増幅回路、７は比較回路、８は同期回路、
９は積分回路、１１は受光回路、１２はノイズ検出回路
（比較手段）、１３はノイズ処理回路、１４はカウンタ
、１５は遅延回路、１６は立下り検出回路、１７は投光
パルス周期変更手段である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　周期的な投光パルスに基づいて発光素
   子を発光させる投光回路と、受光素子により受光した信
   号を前記投光パルスに応じた同期信号に基づいて同期検
   波を行う受光回路とを有する光電スイッチにおいて、前
   記受光素子による受光信号を前記投光パルスの立上り或
   は立下りの何れかのタイミングで検出して検出パルスを
   出力したときには前記投光パルスの発振周期を夫々異な
   る変化量で変更する投光パルス周期変更手段を設けたこ
   とを特徴とする光電スイッチ。
2. 【請求項２】　　投光パルス周期変更手段は、受光素子
   から増幅回路を介して得た出力が非受光レベルから正の
   所定レベルに達したとき及び負レベルに達するときにノ
   イズ信号を検出し、これを検出パルスとして含むように
   構成されていることを特徴とする請求項１記載の光電ス
   イッチ。
3. 【請求項３】　　投光パルス周期変更手段は、受光素子
   から増幅回路を介して得た出力が非受光レベルから受光
   回路の検出レベルよりも低い所定の検出レベルに達した
   ときにノイズ信号を検出する比較手段を含んで構成され
   ていることを特徴とする請求項１或は請求項２記載の光
   電スイッチ。