JPH0480566B2

JPH0480566B2 -

Info

Publication number: JPH0480566B2
Application number: JP58076818A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Myashita; Yoshihiko Okuda; Aritaka Yorifuji; Motoo Igari; Yoshiaki Kanbe
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1983-04-30
Filing date: 1983-04-30
Publication date: 1992-12-18
Also published as: JPS59202731A

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は光電スイツチに関するものである。

〔背景技術〕

従来、第１図に示すように被検知物体による受
光レベル変化を検出する受光回路２１出力を対数
増巾回路２２にて対数増巾し、比較回路２４にて
対数増巾回路２２出力の基準電圧V_Sに対する大
小を比較判別してノイズによる誤動作の防止や増
巾手段出力が正常動作範囲に対して余裕があるか
といつた他の処理を行う処理手段を備えたこの種
の光電スイツチにおいて、比較回路２４の動作レ
ベルを設定する基準電圧V_Sは電源電圧V_CCを抵抗
Ra，Rbにて分圧して形成していた。ところで、
このような従来例において、対数増巾回路２２の
温度ドリフトを補正するために抵抗Ra，Rbとし
て感温抵抗体を用いて基準電圧V_Sを対数増巾回
路２２の温度ドリフトに対応して変化させてやる
必要があつたが、抵抗Ra，Rbに対数増巾回路２
２と同等の温度特性をもたせることは難しく、ま
た、感熱抵抗体の応答速度が遅い（通常20sec以
上）ので、対数増巾回路２２の温度ドリフトを補
正を適正に行なうことができなかつた。このよう
に対数増巾回路２２の温度ドリフトが補正できな
い場合、この種の比較回路２３出力にて制御され
る出力回路、誤動作防止手段、余裕表示手段など
が安定に動作しないという問題があつた。なお、
対数増巾回路２２はオペアンプG₀と接合型のダ
イオードＤとで形成されており、ダイオードＤの
電圧−電流特性を利用して対数増巾特性を得てい
る。この場合ダイオードＤの拡散電流ＩはＩ＝I₀〔exp（qV／kT）−１〕但し、ｑ：電気素量、ｋ：ポルツマン定数とな
り、順方向では指数関数の項が−１に比べて充分
大きくなるので、Ｉ＝I₀exp（qV／kT） …(1) となり、順方向電圧Ｖと電流Ｉとの間にＶ∞lnI の関係が成立する。これを第２図に示す。

次に(1)式を書きなおすと、Ｖ＝kT／ｑ〔ln（Ｉ／I₀）〕となり、Ｔ＝300〓（27℃）においてkT／ｑは
26mVであり、１℃当り約0.3％（1/300）の温度
ドリフトがある。第３図はシリコンダイオードの
順電圧V_F−周囲温度Taの特性を示している。

しかも、この種の光電スイツチでは対数増巾回
路２２の出力変化が小さくなつてきたとき、その
出力を識別するために例えば抵抗Rbとして可変
抵抗器を用い、この可変抵抗器にて比較器回路２
４の基準電圧を調整する場合、対数増巾回路２２
の出力変化が小さいために、調整は非常にクリテ
イカルなものとなつてしまう。この場合にはユー
ザによつて、非常に取扱いの悪いものとなる。

［発明の目的］本発明は上記点に鑑みて為されたものであり、
その目的とするところは、対数増巾回路の温度ド
リフトを適正に補正でき、しかも処理手段の調整
が容易な光電スイツチを提供することを目的とす
るものである。

〔発明の開示〕

（実施例１）第４図乃至第６図は領域反射型光電スイツチの
一例を示すもので、被検知物体Ｘに対して光ビー
ムＰを投光する投光手段１と、投光手段１から所
定間隔△Ｌをもつて配設され被検知物体Ｘによる
光ビームＰの反射光Ｒを集光する集光手段として
の受光用光学系３と、受光用光学系３の集光面に
配設され集光スポツトＳの位置に対応した位置信
号を出力する位置検出手段４と、位置検出手段４
出力に基いて被検知物体Ｘが所定の検知エリア
DE内に存在するどうかを判別して出力回路６を
制御する測距制御手段５とを具備し、三角測量方
式によつて被検知物体Ｘまでの距離ｌを判別して
検知エリアDE内に被検知物体Ｘが存在すれば出
力回路６を作動させて物体検知信号を出力するよ
うにしたものである。ここに被検知物体Ｘに対し
てパルス変調光よりなる光ビームＰを投光する投
光手段１は投光タイミングを設定する同期信号を
発生する発振回路１０と、ドライブ回路１１と、
発光ダイオードあるいはレーザーダイオードなど
の投光素子１２と、光ビームＰを形成するコンデ
ンサレンズよりなる投光用光学系１３とで形成さ
れている。投光手段１から所定間隔△Ｌをもつて
側方に並置された受光手段２は、投光手段１およ
び被検知物体Ｘに対して三角測量的に配置されて
おり、この受光手段２は被検知物体Ｘによる反射
光Ｒを集光するための凸レンズよりなる受光用光
学系３と、受光用光学系３の集光面に配設され、
集光スポツトＳの位置に対応した位置信号を出力
する位置検出手段４とで構成されている。この位
置検出手段４は、受光用光学系３の集光面内に配
設され集光スポツトＳの移動方向に連設された２
個の受光素子２０ａ，２０ｂにて形成されてい
る。この受光素子２０ａ，２０ｂとしてはホトト
ランジスタ、ホトダイオード、太陽電池、CdSな
どが用いられる。なお、位置検知手段４として位
置検出素子いわゆるPSDを用いても良い。測距
制御手段５は、受光素子２０ａ，２０ｂからの出
力電流I_A，I_Bを信号電圧V_A，V_Bに増巾変換する
受光回路２１ａ，２１ｂと、オペアンプG₃およ
びダイオードD₁よりなる対数増巾回路２２ａ，
２２ｂと、対数増巾回路２２ａ出力lnV_Aから対
数増巾回路２２ｂ出力lnV_Bを減算する演算手段
としての減算回路２３と、減算回路２３出力
lnV_A／V_Bと検知エリア設定ボリウムVRにて設定
された動作レベルV_Sとを比較して減算回路２３
出力lnV_A／V_Bが基準レベルV_S以下のときＨレベ
ルを出力するコンパレータG₅よりなる比較回路
２４と、投光素子１２から光ビームＰの投光タイ
ミング（発振回路１０から出力される同期信号）
に同期して比較回路２４出力をサンプリング（同
期検波）することにより、被検知物体Ｘが検知エ
リアDE内に存在するかどうかを確実に判別する
ようにした信号処理回路２５と、信号処理回路２
５から所定期間以上連続して信号が出力された場
合あるいは出力されない場合にのみ出力回路６の
制御信号を出す積分回路２６とで形成され、負荷
制御用のリレー、負荷制御用の半導体スイツチ素
子などよりなる出力回路６を制御するようになつ
ている。つまりは、本実施例の場合には、上記比
較回路２４、信号処理回路２５及び積分回路２６
で、減算回路２３出力が予め設定された検知範囲
かどうかを比較して被検知物体Ｘが所定の検知エ
リア内に存在するかどうかを判別する比較判別手
段を構成してある。２７は出力回路６の動作を表
示する動作表示部、２８は過電流保護回路、２９
は電源投入あるいはしや断時の電源電圧が予め設
定された電圧以下のときに出力回路６の誤動作を
防止する誤動作防止回路である。なお、受光回路
２１ａ，２１ｂは反転アンプG₁および非反転ア
ンプG₂を用いて形成され、パルス光信号のみを
通し直流信号をカツトしたり、特定の周波数のみ
を通すバンドパスフイルタ回路を含むものであ
る。また、減算回路２３は差動アンプG₄にて形
成されている。７は受光回路２１ａ出力を基準電
圧V_S′に基いて比較判別するコンパレータG₆より
なる光量制御手段であり、反射光Ｒの光量レベル
に基いて被検知物体Ｘが検知エリアDE内に存在
するかどうかを判別して物体検知信号V_X′を出力
するようにし、被検知物体Ｘが鏡面体である場合
であつても誤動作を防止できるようになつてい
る。８はオペアンプG₇およびダイオードD₂より
なる対数増巾回路８０を用いて形成される基準電
圧発生手段と、コンパレータG₈よりなる比較回
路８１と、アンド回路ANDとで構成されノイズ
による誤動作を防止する誤動作防止手段であり、
対数増巾回路２２ｂから基準電圧V₈以上の信号
が得られているかどうかによつて、外部ノイズあ
るいは受光回路２１ｂに発生する内部ノイズによ
り誤動作しない受光信号lnV_Bが得られているか
どうかを判別し、オア回路ORを介して信号処理
回路２５に入力される物体検知信号V_X，V_X′をア
ンド回路ANDにて阻止自在にしている。９はオ
ペアンプG₉とダイオードD₃よりなる対数増巾回
路９０を用いて形成される基準電圧発生手段と、
コンパレータG₁₀よりなる比較回路９１と、余裕
表示部９２とで形成される余裕表示手段であり、
基準電圧V₉は誤動作防止手段８の基準電圧V₈よ
りも若干高く設定され、対数増巾回路２２ｂ出力
lnV_Bが基準電圧V₉よりも大のとき、余裕表示部
９２が動作して対数増巾回路２２ｂ出力lnV_Bの
レベルが正常動作範囲に対して余裕のあることを
表示する。

以下、実施例の動作について具体的に説明す
る。いま、被検知物体Ｘが第７図ａに示すように
反射型光電スイツチＹから距離la，lb，lcの位置
ａ，ｂ，ｃに存在する場合において、集光面に配
設された受光素子２０ａ，２０ｂに対する集光ス
ポツトＳの位置は第７図ｂのようになり、被検知
物体Ｘが光ビームＰの投光方向に移動すると、受
光素子２０ａ，２０ｂに入射する光量の比率が変
化することになり、受光素子２０ａ，２０ｂの出
力電流I_A，I_Bは集光スポツトＳの位置に対応した
位置信号となる。測距制御手段５では、受光回路
２１ａ，２１ｂにてこの出力電流I_A，I_Bに比例し
た電圧V_A，V_Bを形成し、対数増巾回路２２ａ，
２２ｂにて対数増巾した電圧lnV_A，lnV_Bを減算
回路２３にて減算することにより減算回路２３か
ら受光素子２０ａ，２０ｂに入射する光量の比率
の対数値lnV_A／V_Bが出力されることになる。こ
の減算回路２３出力lnV_A／V_Bは被検知物体Ｘの
移動に応じて変化し、反射型光電スイツチＹから
被検知物体Ｘまでの距離ｌに対する減算回路２３
出力lnV_A／V_Bは第８図に示すようになる。した
がつて、比較回路２４の検知エリア設定ボリウム
VRにて動作レベルV_Sを適当に設定することによ
り、正確な検知エリアDEが容容易に設定でき、
減算回路２３出力lnV_A／V_Bが動作レベル以下と
なつたとき比較回路２４出力がＨレベルとなり、
信号処理回路２５を介して出力回路６が作動され
る。この場合、測距制御手段５は、受光素子２０
ａ，２０ｂ出力のレベル比を演算し、そのレベル
比が予め設定された動作レベルV_Sのとき出力回
路６を作動させるようになつており、被検知物体
Ｘによる反射光Ｒのレベルと関係なく検知エリア
DEが設定されるようになつているので、検知エ
リアDEの後方に存在する光反射率の大きい物体
による誤動作が防止できるとともに、被検知物体
Ｘの光反射率に関係なく検知エリアDEを設定で
き、さらに投、光学系１３，３の汚れの影響を受
けることがない。また、実施例にあつては誤動作
防止手段８と余裕表示手段９の基準電圧発生手段
を形成する対数増巾回路８０，９０は測距制御手
段５の対数増巾回路２２ｂと同等のものが用いら
れており、これらの対数増巾回路２２ｂ，８０，
９０の温度ドリフトは等しくなつている。したが
つて、対数増巾回路２２ｂの温度ドリフトが大き
い場合にあつても、基準電圧発生手段の対数増巾
回路８０，９０にも同様の温度ドリフトが発生す
るので、コンパレータG₈，G₁₀よりなる比較回路
の両入力端子に印加される電圧レベルの相対値が
変化せず、誤動作防止手段８および余裕表示手段
９の実質的な動作レベルが温度によつて変化する
ことがなく、安定な動作が行なわれる。また、コ
ンパレータG₈，G₁₀の入力端子から見た入力信号
源インピーダンスも等しくなり、コンパレータ
G₈，G₁₀の入力バイアス電流による影響をなくす
ことができる。すなわち、コンパレータG₈，G₁₀
には入力バイアス電流と入力信号源インピーダン
スの積によるオフセツト電圧が入力信号源側に発
生し、入力端子から見た入力信号源のインピーダ
ンスが等しくない場合（従来例の場合）におい
て、入力バイアス電流が温度ドリフトすると、こ
のオフセツト電圧の変化量が異なることになつて
コンパレータG₈，G₁₀の動作レベルが変動すると
いう悪影響があつた。なお、コンパレータG₈，
G₁₀としてNEC社製のμPC271Cを用いた場合、入
力バイアス電流は50nAであり、その温度ドリフ
トは０〜80℃の間において40nA程度となる。

（実施例２）第９図は他の実施例を示すもので、前記実施例
と同様の光電スイツチにおいて、余裕表示手段９
の基準電圧発生手段を形成する対数増巾回路を誤
動作防止手段８の対数増巾回路８０を用いて形成
したものであり、抵抗R₁，R₂の値を適当に設定
することにより、基準電圧V₈，V₉の関係を所定
の関係に設定するようになつている。図中R₃〜
R₅は抵抗である。

いま、誤動作防止手段８では、対数増巾回路２
２ｂから出力される受光信号レベルがノイズレベ
ルに比べてある程度大きく、最低弁別レベルより
も大きい場合にのみ両制御手段５，７から出力さ
れる物体検知信号V_X，V_X′にて出力回路６を制
御するようにして、外部ノイズおよび内部ノイズ
による誤動作を防止し、さらに余裕表示手段９で
は、対数増巾回路２２ｂから出力される受光信号
レベルが誤動作防止手段８の動作レベルよりも予
め設定された余裕量だけ大きい場合に余裕表示部
９２を動作させて光軸の調整誤差、レンズの汚れ
などによる受光量の減少をある程度（約20％）吸
収可能であることを表示するようになつており、
この誤動作防止手段８および余裕表示手段９の動
作レベル（すなわち基準電圧V₈，V₉は別々に設
定するときわめて面倒な作業となるが、実施例２
にあつては動作レベル設定用ボリウムにて可変さ
れる可変電流源Ｊによつて連動して設定できるの
で、動作レベルの設定作業が容易になる。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように、被検知物体に光ビーム
を投光する投光手段と、その投光手段の側方に所
定の距離をもつて配設され、被検知物体による光
ビームの反射光を集光する集光手段と、集光手段
の集光面に配設され集光スポツトの一方向の移動
に際して、光量に比例しかつその移動量に応じて
増加する第１の検知信号を出力すると共に、光量
に比例しかつ移動量に応じて減少する第２の検知
信号を出力する位置検出手段と、その両検知信号
を夫々対数増巾する対数増巾回路を含む増巾手段
と、その増巾された信号のレベル比を演算する演
算手段と、演算手段出力が予め設定された検知範
囲かどうかを比較して被検知物体が所定の検知エ
リア内に存在するかを判別する比較判別手段とを
備える光電スイツチであつて、上記増巾手段の検
知信号の基準電圧に対する大小を比較判別するこ
とによりノイズによる誤動作の防止や増巾手段出
力が正常動作範囲に対して余裕があるかといつた
他の処理を行う処理手段を備え、上記処理手段の
基準電圧を発生する基準電圧発生手段を上記対数
増巾回路と同等の対数増巾回路を用いて形成して
あるので、対数増巾回路が温度ドリフトした場合
に、基準電圧も同様に温度ドリフトし、対数増巾
回路の温度ドリフトを適正に補正できて処理手段
の動作を一定にできる。しかも、処理手段の感度
の設定を基準電圧を可変して行う場合に、増幅手
段により対数増巾された出力の変化に伴つて基準
電圧を変化させることができ、このため感度設定
を容易に行うことができる利点がある。例えば、
可変抵抗器を用いて基準電圧発生手段の対数増巾
回路の入力電圧を可変させて出力である基準電圧
を変化させた場合、その基準電圧の変化を対数特
性に応じた変化とすることができ、しかも上記基
準電圧発生手段の対数増巾回路は増幅手段の対数
増巾回路と同等のものであるので、増巾手段の出
力の変動に伴う変化と、可変抵抗器の抵抗値を変
化させた場合の基準電圧の変化とが略平行にな
り、従つて可変抵抗器の調整度合いと感度の調整
度合いとを略一致させることができ、感度設定を
容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の要部回路図、第２図および第
３図は同上の動作説明図、第４図は本発明一実施
例の構成を示す図、第５図は同上の要部ブロツク
回路図、第６図は同上の要部具体回路例を示す
図、第７図および第８図は同上の動作説明図、第
９図は他の実施例の要部回路図である。Ｘは被検知物体、１は投光手段、３は受光用光
学系、４は位置検出手段、８は誤動作防止手段、
９は余裕表示手段、２１ａ，２１ｂは受光回路、
２２ａ，２２ｂは対数増巾回路、２４，８１，９
１は比較回路、２５は信号処理回路、２６は積分
回路、８０，９０は対数増巾回路である。

Claims

【特許請求の範囲】

１被検知物体に光ビームを投光する投光手段
と、その投光手段の側方に所定の距離をもつて配
設され、被検知物体による光ビームの反射光を集
光する集光手段と、集光手段の集光面に配設され
集光スポツトの一方向の移動に際して、光量に比
例しかつその移動量に応じて増加する第１の検知
信号を出力すると共に、光量に比例しかつ移動量
に応じて減少する第２の検知信号を出力する位置
検出手段と、その両検知信号を夫々対数増巾する
対数増巾回路を含む増巾手段と、その増巾された
信号のレベル比を演算する演算手段と、演算手段
出力が予め設定された検知範囲かどうかを比較し
て被検知物体が所定の検知エリア内に存在するか
どうかを判別する比較判別手段とを備える光電ス
イツチであつて、上記増巾手段の検知信号の基準
電圧に対する大小を比較判別することによりノイ
ズによる誤動作の防止や増巾手段出力が正常動作
範囲に対して余裕があるかといつた他の処理を行
う処理手段を備え、上記処理手段の基準電圧を発
生する基準電圧発生手段を上記対数増巾回路と同
等の対数増巾回路を用いて形成して成る光電スイ
ツチ。