JPH0477632A - 光学式検出装置のチャタリング防止回路 - 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、例えば、テープレコーダにおけるリール台の
光学式回転検出装置や、光学式エンコーダ、その他光学
式検出装置に適用可能なチャタリング防止回路に関する
。

（従来の技術） 例えば、テープレコーダにおけるリール台の光学式回転
検出装置では、円板の周方向に光の反射面と無反射面と
を交互に形成した反射板をリール台に一体に設け、この
反射板に発光体から光を照射し、反射板からの反射光を
受光体で検出することによりリール台の回転を検出する
ようになっている。この光学式検出原理は、光学式エン
コーダその他の光学式検出装置に用いられている。

このような光学式検出装置の受光体の検出出力信号は、
被検出体の移動に伴って交番的に変化する。この検出出
力を詳細に観察すると、必ずしも滑らかに変化するもの
ではなく、ノイズが混入したり、あるいは、受光体が反
射板の反射面と無反射面との境界付近に対向する位置で
停止しているとき機械的振動が加わったりすると、第８
図（Ａ）に示すように、小きざみに振動しながら変化す
る。

従って、この受光体の検出出力をそのまま一定の検出レ
ベル■。で波形整形すると、波形整形された信号は、第
８図（Ｂ′）に示すように、検出レベル■。付近での受
光体の検出出力の小きざみな変化に応じて小きざみにハ
イレベルとローレベルに変化し、チャタリングを生じる
。チャタリンクを生じると、検出回路の後のカウンタに
よるカウントミスや制御の誤りなどを生じることになる
。

そこで、周知のように、ヒステリシスをもたせた検呂回
路、即ち５０−レベルからハイレベルに転換するときの
検出レベルと、ハイレベルからローレベルに転換すると
きの検出レベルとを異ならせた検出回路を用い、この検
出回路で受光体の検出信号を波形整形することによりチ
ャタリングを防止している。第６図、第７図はこのよう
な従来のチャタリング防止回路の例を示す。

第６図の例は、ＬＥＤ等の発光体４と抵抗Ｒ２１でなる
発光体駆動回路と、フォトトランジスタ等の受光体５と
抵抗Ｒ１でなる受光回路と、受光体５の検出信号Ａをマ
イナス側の入力とするコンパレータ７とを有してなり、
抵抗Ｒ２３，Ｒ，、による分圧値をコンパレータ７の参
照電圧としてそのプラス側に入力させるようにしたもの
である。上記参照電圧は抵抗Ｒ２５を介してコンパレー
タ７のプラス側に入力される。また、コンパレータ７の
プラス側入力端子と出力端子の間には抵抗Ｒ２＆が接続
されている。これらの抵抗Ｒ，，，Ｒ２，を設けること
により、コンパレータ７はシュミット回路と実質同一の
ヒステリシスを有する回路となる。上記発光体４から出
た光は、例えば反射面と無反射面を交互に有する回転体
で反射され、または光の透過面と非透過面を交互に有す
る回転体を介して受光体５に至るようになっている。上
記コンパレータ７の検出レベル■。（第８図参照）は、
Ｖ、＝＝Ｖｃ　ｃ−Ｒ，／　（Ｒ１＋Ｒ，）となり、そ
のヒステリシスの幅Ｗ（第８図参照）は抵抗ＲＺ　Ｓ　
、Ｒ２Ｇの値によって決まる。

いま、上記回転体が回転すると、受光体５に至る光量が
交互に変化し、受光体５の出力信号Ａが第８図（Ａ）に
示すように交番的に変化する。コンパレータ７が上記検
出レベル■。で受光体５の出力信号を波形整形するもの
とすれば、第８図（Ｂ′）について既に説明したように
チャタリングを生じることになる。しかし、コンパレー
タ７は上記のように幅Ｗのヒステリシスをもっていて、
ローからハイへの反転レベルとハイからローへの反転レ
ベルに差があるため、コンパレータ７で整形された信号
Ｂは、第８図（Ｂ）に示すように。

チャタリングのない信号となる。

第７図に示す例は１発光体４と抵抗Ｒ１１でなる発光体
駆動回路と、受光体５と抵抗Ｒ１でなる受光回路と、受
光体５の検出信号Ａを入力とするシュミットトリガ−回
路８とを有してなる。シュミットトリガ−回路８は周知
のようにヒステリシスを有しているため、第６図の例と
同様に動作し、その出力信号Ｂは、第８図（Ｂ）に示す
ように、チャタリングのない信号となる。

（発明が解決しようとする課題） 従来の光学式検出回路によれば、チャタリングの防止と
いう点では効果が認められる。しかし、第６図に示すよ
うなコンパレータを用いた回路によれば、コンパレータ
を必要とすると共に多くの抵抗を必要とし、コスト高と
なる。また、第７図に示すようなシュミットトリガ−回
路を用いた回路によれば、ヒステリシスの軸が固定され
てしまい、任意に設定することができないという難点が
ある。

本発明は、かかる従来技術の問題点を解消するためにな
されたもので、全く新規な手段でヒステリシス特性をも
たせることによりチャタリングの防止を図ると共に、コ
ストの低減とヒステリシス輻の調整を可能にした光学式
検出装置のチャタリング防止回路を提供することを目的
とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、光学式検出装置において、受光量の変化によ
る受光体の検出出力の変化でオン・オフするスイッチン
グ素子を設け、このスイッチング素子を、そのオン・オ
フ動作により上記発光体の発光量が変化するように接続
したことを特徴とする。

（作　用） 受光体の検出出力のあるレベルを境にしてスイッチング
素子がオン・オフし、このスイッチング素子のオン・オ
フ動作によって発光体の発光量が変化する。発光体の発
光量が変化することによって受光体の検出出力が急激に
変化し、ヒステリシス特性をもつ。

（実施例） 以下、本発明にかかる光学式検出装置のチャタリング防
止回路の実施例について説明する。

まず、本発明の基本的考え方について説明する。

第１図に示すように、円板状回転体１の面に光の反射面
２と無反射面３を周方向に交互に形成し、この回転体を
例えばテープレコーダのリール台に一体に取り付ける。

回転体１の面に向かって光を照射するようにＬＥＤなど
でなる発光体４を配置する。また、回転体１から反射さ
れた上記発光体４からの光を受光することができるよう
に、フォトトランジスタなどでなる受光体５を配置する
。

回転体１を回転させると、発光体４からの光の照射位置
が反射面２と無反射面３に交互に変化し。

受光体５の検出出力が交番的に変化する。

発光体４と受光体５は第２図のように接続される。即ち
、発光体４と電流制限抵抗Ｒ１の直列接続でなる発光体
睡動回路と、受光体５と電圧変換抵抗ｒり２の直列接続
でなる検出回路を設け、これらの回路に電源電圧Ｖｃｃ
を供給する。そして、抵抗Ｒ２の端子電圧を検出信号Ａ
として出力するようにする。

前述のように、回転体１の回転に伴い、検出信号Ａは交
番的に変化するが、いま、電流制限抵抗Ｉく□の値を小
さくすると、発光体４に流れる電流が増大して発光体４
の発光量は大きくなる。第４図（ａ）にａユで示す曲線
はこの場合の受光体５による検出出力であって、全体の
レベルが高くなっている。一方、電流制限抵抗Ｒ工の値
を大きくすると、発光体４に流れる電流が減少して発光
体４の発光量は小さくなる。第４図（ａ）にａ、で示す
曲線はこの場合の受光体５による検出出力であって、全
体のレベルが低くなっている。そこで。

上記ａ１で示す曲線の最低値よりも高く、上記ａ２で示
す曲線の最大値よりも低いレベル■１を設定し、このレ
ベルＶ１を境にして電流制限抵抗Ｒ１の値を切り換える
ものとすれば、上記レベル■、を境にして発光体４の発
光量が変化し、これによって受光体５の検出出力が急激
に変化して、第４図（ｂ）に示すように、上記曲線ａ□
の一部と曲線ａ２の一部が連続した形の検出信号Ａを得
ることができる。第４図（ｂ）に示す検出信号Ａの波形
からもわかるように、検出出力が急激に増加し始めるレ
ベルと急激に減少し始めるレベルとの間には輻Ｗがあり
、これによってヒステリシス特性をもつことになる。そ
こで、検出信号Ａを波形整形する回路の検出レベル■２
を上記＠Ｗ内に設定しておけば、チャタリングのない波
形整形出力を得ることができる。

次に、上記基本的考えを具体化した第３図の実施例につ
いて説明する。第３図に示す実施例は、第２図に示す基
本構成に、スイッチング素子としてのトランジスタＱユ
を付加すると共に、トランジスタロ工と抵抗Ｒ４を直列
に接続してなる回路を発光体４の電流制限抵抗Ｒ３に並
列に接続し、また、受光体５と電圧変換抵抗Ｒ，，Ｒ，
の直列接続でなる受光回路の上記抵抗Ｒ，の電圧を上記
トランジスタＱ１のベースに入力するようにしたもので
ある。トランジスタＱ１は、受光体５の受光量が多くな
ってその検出電流が多くなるとオンし、発光体４への供
給電流を多くして発光量を増大させる一方、受光体５の
受光量が少なくなってその検出電流が少なくなるとオフ
し、発光体４への供給電流を少なくして発光量を減少さ
せる。受光体５と抵抗Ｒ５の接続点の電圧が検出信号Ａ
として波形整形に供される。

いま、受光体５が第１図に示すような回転体１の無反射
面３に対向していて受光量が少ない状態にあるとすれば
、トランジスタＱ、はオフしており、発光体４には抵抗
Ｒ１のみを介して電源が供給されるため、発光体４の発
光量は小さく、検出信号Ａは第４図（ａ）に８２で示す
曲線のように低いレベルで変化する。しかし、回転体１
の回転に伴いその反射面２が受光体５に近づくと１反射
光量が増加して受光体５の検出電流が増大し、抵抗Ｒ６
の端子電圧が上昇する。こうして抵抗ＲＧの端子電圧が
所定のレベル■、に達するとトランジスタＱよがオンす
る。トランジスタＱ１がオンすると、発光体４には抵抗
Ｒ１と抵抗Ｒ４とを介して電源が供給されることになる
ため、発光体４に供給される電流が増大し、発光体４の
発光量が増大する。発光体４の発光量が増大すると、受
光体５の検出電流が急激に増大し、検出信号Ａも急激に
増大して、第４図（ａ）に８１で示す曲線のように高い
レベルで変化する。

さらに、回転体１の回転に伴いその無反射面３が受光体
５に近づくと、反射光量が減少して受光体５の検出電流
が減少し、抵抗ＲＧの端子電圧が低下する。こうして抵
抗Ｒ６の端子電圧が所定のレベルｖ１以下になるとトラ
ンジスタＱ工がオフする。トランジスタＱ、がオンする
と、発光体４には抵抗Ｒ３のみを介して電源が供給され
ることになるため、発光体４に供給される電流が減少し
。

発光体４の発光量が減少する。発光体４の発光量が減少
すると、受光体５の検出電流が急激に減少し、検出信号
Ａも急激に減少して、第４図（、）にａ、で示す曲線の
ように低いレベルで変化する。

第４図（ｂ）は、このようにトランジスタＱ１がオン・
オフすることによる検出信号Ａの変化を示すもので、上
記曲線ａ、の一部と曲線ａ２の一部が連続した形になっ
ている。この第４図（ｂ）からもわかるように、検出信
号Ａが急激に増大し始めるレベルと、急激に減少し始め
るレベルとが異なっており、この間に幅Ｗのヒステリシ
スをもつことになる。そこで、このヒステリシスの幅Ｗ
の範１１１１内に波形整形回路の検出レベルｖ２を設定
しておけば、チャタリングのない検出信号を得ることが
できる。

第３図の例における各抵抗Ｒ３１Ｒ４，Ｒ５，Ｒｓの値
を調整することにより、ヒステリシスの幅Ｗを可変する
ことができる。

上記実施例によれば、受光体５の検出出力の変化でオン
・オフするスイッチング素子としてのトランジスタＱ、
を設け、このトランジスタＱ、のオン・オフ動作で発光
体４の発光量を変化させることによりヒステリシス特性
をもたせ、チャタリングを防止するようにした。従って
、従来のコンパレータを用いた回路のようにコンパレー
タや多くの抵抗を用いる必要がない。また、スイッチン
グ素子としてのトランジスタ０１周辺の回路定数を変え
ることによりヒステリシスの幅を変えることができるた
め、従来のシュミットトリガ−回路を用いた回路のよう
に、ヒステリシスの幅が固定されてしまうというような
問題はない。

第３図に示す実施例では、スイッチング素子としてのト
ランジスタＱ１がＮＰＮ型であったが、スイッチング素
子としてＰＮＰ型のトランジスタを用いても、機能的に
変わりのない回路を構成することができる。第５図はそ
のような実施例を示すもので、電流制限抵抗Ｒ１，と発
光体４の直列接続でなる発光体駆動回路と、電圧変換抵
抗Ｒ０，。

Ｒｏと受光体５の直列接続でなる受光回路とを設けると
共に、スイッチング素子としてのＰＮＰ型トランジスタ
Ｑ２と抵抗Ｒ１，どの直列回路を上記抵抗Ｒ１３と並列
に接続し、トランジスタＱ２のベースを抵抗Ｒ□５と抵
抗Ｒ１６の接続点に接続したものである。この実施例は
、実質的には第３図の実施例と変わりがなく、作用効果
も同じである。

本発明は１例えば、テープレコーダのリール台の回転を
光学的に検出する装置のほか、光学式のロータリーエン
コーダあるいはリニアエンコーダなどにも適用すること
ができる。また、被検出体は、一定のパターンの回転体
や移動体などに限られるものではなく、反射、無反射の
検出、あるいは透過、不透過の検出というような一般的
な光量検出に適用することができる。

（発明の効果） 本発明によれば、受光体の検出出力の変化でオン・オフ
するスイッチング素子により発光体の発光量を変化させ
てヒステリシス特性をもたせ、チャタリングを防止する
ようにしたため、従来のチャタリング防止回路のように
、コンパレータや多くの抵抗を用いる必要がないし、ス
イッチング素子周辺の回路定数を変えることによりヒス
テリシスの幅を変えることができるため、ヒステリシス
の幅が固定されてしまうというような問題を解消するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられる発光体と受光体の構成の例
を示す斜視図、第２図は本発明の基本動作を説明するた
めの回路例を示す回路図、第３図は本発明にかかる光学
式検出装置のチャタリンク防止回路の一実施例を示す回
路図、第４図は同上実施例の動作を説明するための波形
図、第５図は本発明にかかる光学式検出装置のチャタリ
ング防止回路の別の実施例を示す回路図、第６図は従来
の光学式検出装置のチャタリング防止回路の一例を示す
回路図、第７図は従来の光学式検出装置のチャタリング
防止回路の別の例を示す回路図、第８図はヒステリシス
特性によるチャタリング防止原理を説明するための波形
図である。 ４・・・発光体、　５・・・受光体、　Ｑ工、Ｑ、・・
・スイッチング素子としてのトランジスタ。 弔 図 弔 ア 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 発光体と、この発光体からの光が照射される被検出体と
   、この被検出体で反射されまたは被検出体を透過した光
   を受光する受光体とを有し、受光体の検出出力によって
   被検出体を検出する光学式検出装置において、 受光量の変化による上記受光体の検出出力の変化でオン
   ・オフするスイッチング素子を設け、このスイッチング
   素子を、そのオン・オフ動作により上記発光体の発光量
   が変化するように接続したことを特徴とする光学式検出
   装置のチャタリング防止回路。