JPH046410A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光ビームを投受光して被検知対象物の存在を
検知する反射式光電スイッチに関するものである。

［従来の技術］ 第３図は従来の三角測距方式による反射式光電スイッチ
のブロック図を示す。図中、１は投光手段であり、被検
知対象物Ｘに対して光ヒームＰを投光する。投光手段１
は、半導体レーサー等よりなる発光素子１２を備えてお
り、この発光素子１２は駆動口ｌ１１８１１により駆動
される。駆動回路１１は発振回路１０か発生するクロッ
クパルスに応した投光タイミングて発光素子１２に駆動
電流を流すものである。発光素子１２から発せられる光
は凸レンズよりなる投光用光学系１３により光ビームＰ
として検知エリアに投光されるようになっている。

光ビームＰが検知エリア内の被検知対象物Ｘに当たると
、反射光Ｒを生しる。この反射光Ｒは凸レンズよりなる
受光用光学系２により集光されて、その集光面に配置さ
れた位置検出素子４により受光される。受光用光学系２
と位置検出素子４は、上記の投光手段１から所定距離を
隔てて側方に配置されている。位置検出素子４は、例え
ば、１次元位置検出素子＜Ｐ　Ｓ　Ｄ　）’？、分割フ
ォトダイオードなどにより構成されており、集光スポッ
トの位置に対応する位置信号ｌａ、１ｂを出力する。こ
の位置信号１＆、ｌｂは相反した信号となっている。

この位置検出素子４から構成される装置信号１８１ｂは
演算処理回路５に入力される。演算処理回路うでは位置
信号１ａ、　Ｎｂに基づいて、被検知対象物Ｘか所定の
距離範囲以内に存在するかどうかを判定する物体有無判
定回路５ａと、反射光Ｒの光量が十分なレベルか否かを
判定する光量判定回路５ｂとを備えている。才ず、物体
有無判定回路５ａは、位置信号ム、ｌｂをそれぞれ増幅
する第１及び第２の受光回路２１ａ、２１ｂと、各受光
回路２１ａ、２１ｂの出力Ｖ　ａ　、　Ｖ　ｂをそれぞ
れ対数増幅する第１及び第２の対数変換回路２２ａ、２
２ｂと、各対数変換回路２２ａ、２２ｂの出力ｔ’ｎＶ
ａ、１ｎＶｂの差分を求めることにより等測的に割り算
を行う減算回路２３と、減算回路２３の出力１ｎ（Ｖａ
／Ｖｂ）を第１の基準電圧Ｖｒ、と比較する比較回路２
４と、比較回路２４の出力を発振回路１０のクロックパ
ルスに同期してラッチする同期回路２５とを備えている
。

次に、光量判定回路５ｂは、対数変換回路２２ｂの出力
１ｎＶｂを第２の基準電圧Ｖｒ２と比較する比較回路２
９と、比較回路２つの出力を発振回路１０のクロックパ
ルスに同期してラッチする同期回路３０とを備えている
。ここで、第１の基準電圧Ｖｒは被検知対象物Ｘが所定
の位置に存在するときの減算回路２３の出力１ｎ（Ｖａ
／Ｖｂ）に相当する６したがって、同期回路２５でラッ
チされた比較回路２４の出力は、被検知対象物Ｘが所定
の距離範囲以内に存在するか否かを判定する物体有無判
定出力となる。また、第２の基準電圧Ｖｒ２は被検知対
象物Ｘの有無判定が可能となる反射光Ｒの最低光量に対
応している。したがって、同期回路３０でラッチされた
比較回路２９の出力は、反射光Ｒが最低光量よりも大き
いか否かを判定する最低光量判定出力となる。アンド回
路３１では、同期回路２５にラッチされた物体有無判定
出力と、同期回路３０にラッチされた最低光量判定出力
との論理積を取ることにより、反射光Ｒが最低光量以上
で且つ物体か存在すると判定されたときにのみ、物体“
有“状懸を示す信号を８力回路６により出力させるもの
である。

なお、第１及び第２の基準電圧Ｖｒ１とＶｒ２は、電気
的ホリュウムにより設定することが一般的てあり、演算
処理回路５をＩＣ化するときには、これらの電気的ホリ
ュウムは内蔵てきず、外付けとなる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述の従来例では、物体有無判別の信頼性は
、基準電圧Ｖｒ、、Ｖｒ２のレベルに影響される。特に
、第２の基準電圧Ｖ　ｒ２が低く設定されているときに
は、比較回路２９て外来ノイズに対する誤動作が生じや
すくなるので、本来の位置信号１ａ、ｌｂの大小に拘わ
らず、物体有無判別の信頼性低下を招くという問題があ
る。さらに、発光素子１２の発光効率や、受光増幅率の
ばらつきは、対象＊Ｘからの反射光Ｒが小さい場合には
、最低光量判別出力のほらつきを招き、物体有無を判別
可能な距離か充電スイッチ毎にはらつくという問題か生
しる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたちのてあつ、そ
の目的とするところは、光ビームを投受光して被検知対
象物の存在を検知する反射式の光電スイッチにおいて、
反射光か最低光量以上であるか否かの判定の信頼性を高
めることにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明にあっては、上記の課題を解決するために、第１
図に示すように、光ビームを投受光して被検知対象物Ｘ
の存在を検知する反射式の光電スイッチであって、被検
知対象物Ｘが所定の距離範囲以内に存在するか否かを判
定する物体有無判定回路５ａと、被検知対象物Ｘからの
反射光Ｒが最低光量以上であるか否かを判定する最低光
量判定回路５ｂと、各判定回路５ａ、５ｂによる判定結
果の論理積により出力回路６を駆動するアンド回路３１
とを備え、最低光量判定回路らｂは、光量調節可能な発
光手段からの光信号により数紙光量を設定されることを
特徴とするものである。

なお、上記の発光手段は、第２図に示すように、光ビー
ム投光用の発光素子１２からの光を分配する光分配器１
５を含むものであっても構わない。

［作用コ 本発明にあっては、このように、被検知対象物Ｘからの
反射光Ｒが最低光量以上であるか否かを判定する最低光
量判定回路５ｂに基準となる最低光量を設定する手段と
して、従来のように電気的ホリュウムを使用するのでは
なく、光量調節可能な発光手段を用いたから、Ｓ／Ｎ比
に十分余裕のあるレベルの光信号により最低光量を設定
することが可能であり、外来ノイズによる最低光量判定
回路５ｂの誤動作を防止することができる。また、第２
図に示すように、最低光量設定用の発光手段として、独
立した光源を使わず、物体検知用の光ビームの一部を光
分配器１５により分配して使用すれば、発光素子や光学
系による投光量のばらつきを解消できる。

［実施例１］ 第１図は本発明の一実施例のブロック図である。

本実施例では、光ヒーム投光用の発光素子１２ａ以外に
、別の発光素子１２ｂ分設けて、その発光量を光量調節
器１４により可変としている。発光素子１２ｂからの光
信号は、受光素子４Ｃにより受光され、受光回路２１ｃ
により電圧信号Ｖｃに変換され、対数変換回路２２ｃに
より対数信号１ｎ■ｃに変換されて、減算回路２３ｃに
より固定電圧Ｖ　ｃ　２との差分として比較回路２９の
基準電圧となる。

一方、対数変換回ｆ￥ｇ２２ｂの出力１ｎＶｂは、減算
回路２３ｂにより固定電圧Ｖ　ｃ　１との差分として比
較回路２９の入力電圧となる。比較回路２９では入力電
圧と基準電圧とを比較し、その比較結果を発振回路１０
のクロックパルスに従って同期回路３０にラッチさせる
。このように、従来は電気的ボリュウムで最低光量設定
用の基準電圧を設定していたところを、光信号で最低光
量の設定を行えるようにしたので、電気的な外来ノイズ
による影響を受けにくい。また、本実施例では、固定電
圧〜′ＣＶ　ｃ　２と減算回路２３ｂ２３ｃによりレベ
ルシフトを行うことにより、最低光量設定用の光信号は
十分に高いＳ／Ｎ比を確保てきるようなレベルの光信号
とすることかてき、光による外来ノイズの影響も受１−
１にくい。

以下、具体的に電圧値を例示して説明する。ます、固定
電圧Ｖｃ１を＆ｎ（３ｍＶ）とし、受光回路２１ｃから
出力される電圧信号Ｖｃを１００ｍＶとし、固定電圧Ｖ
　ｃ　２をｆｆｉｎ（５０ｍＶ）としたとき、比較回路
２９てはＶｂｌｏ、００３と１００１５０を比較するこ
とになる。したかって、位置信号ｖｂは等測的に０．０
０６と比較されることになる。この例から分かるように
、発光素子１２ｂからの光信号を調節することにより、
受光回路２１ｃから出力される電圧信号Ｖｃのレベルが
変化すると、最低光量の判定基準が変化することになる
。ところで、３ｍＶのような微小な内部基準電圧の変更
を直接可変抵抗などで行うことは難しいことであるか、
本実施例のように、微小ではあるが固定電圧ということ
であれば十分安定な電圧とすることかできる。また、演
算処理回路５をＩＣ化する際には、固定電圧Ｖｃ１．Ｖ
ｃ２は他の回路と同じく１チツプのＩＣに内蔵すること
かでき、耐外来ノイス性能か向上する。

なお、光量調節器１４は発光素子１２ｂに流れる駆動電
流を可変とすることにより、光信号の大きさを調節する
手段てあっても良いし、あるいは、発光素子１．２ｂか
ら受光素子４ｃまての光の伝達経路に光量を調節てきる
ような分光器や反射板や、それに代わる光学的ホリュウ
ムなるものを設置したものでも良い。光学的ホリュウム
の代表例としては、偏光フィルタを２枚重ね合わせて、
一方の偏光フィルタを他方の偏光フィルタに対して回転
自在とした構成か知られている。

［実施例２］ 第２図は本発明の他の実施例のブロック図である０本実
施例にあっては、最低光量設定用の発光手段として、独
立した光源を使わすに、発光素子１２から得られる投光
用の光ビームの一部を光分配器１５により分配し、光量
調節器１４により光量を調節可能とすることにより、上
記の発光手段を実現したものである。このようにすれば
、発光素子１２や光学系による投光量のばらつきを吸収
できる。なぜなら、投光パワーかに倍になって、反射光
Ｒかに倍になっても、最低光量設定用の光信号もに倍と
なるので、比較回路２つの比較結果には影響を与えない
からである。

なお、被検知対象物が所定の距離範囲以内に存在するこ
とを検出するための測距方式は、実施例て示した三角測
距方式に限定されるものではなく、投光パルスと受光パ
ルスの位相差を検出する方式でも構わない。

［発明の効果］ 本発明によれば、光ビームを投受光して被検知対象物の
存在を検知する反射式の光電スイッチにおいて、被検知
対象物からの反射光が最低光量以上であるか否かを判定
する最低光量判定回路に、光量調節可能な発光手段から
の光信号により基準となる最低光量を設定するようにし
たから、外来ノイズにより最低光量判定回路が誤動作す
ることを防止でき、物体有無判定回路による被検知対象
物の距離判定結果と最低光量判定回路による最低光量判
定結果の論理積としての物体検知出力の信頼性か高くな
るという効果かある。

なお、請求項２記載のように、物体検知用の光ヒームを
分配する光分配器を用いて最低光量設定用の発光手段を
構成すれば、別個に発光素子を用意する必要がなくなり
、発光素子や光学系による投光量のばらつきに起因する
最低光量判定出力のばらつきを解消することができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は本発
明の他の実施例のブロック図、第３図は従来例のブロッ
ク図である。 ５ａは物体有無判定回路、５ｂは最低光量判定回路、６
は出力回路、３１はアンド回路である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ビームを投受光して被検知対象物の存在を検知
   する反射式の光電スイッチであって、被検知対象物が所
   定の距離範囲以内に存在するか否かを判定する物体有無
   判定回路と、被検知対象物からの反射光が最低光量以上
   であるか否かを判定する最低光量判定回路と、各判定回
   路による判定結果の論理積により出力回路を駆動するア
   ンド回路とを備え、最低光量判定回路は、光量調節可能
   な発光手段からの光信号により最低光量を設定されるこ
   とを特徴とする光電スイッチ。
2. （２）発光手段は光ビーム投光用の発光素子からの光を
   分配する光分配器を含むことを特徴とする請求項１記載
   の光電スイッチ。