JPH0511683B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種産業において、位置検出、形状
検査等人間の目の代わりを果たす光電スイツチに
関する。

〔従来の技術〕

通常の光電スイツチではパルス変調光を用いて
雑音の除去を図つている。即ち、このパルス変調
光に同期した同期信号を投光側から受光側に導
き、受光側においてこの同期信号によりゲートを
かけて投光されたパルス変調光のみを取り出しそ
の他の雑音成分を除去するようにしたものであ
る。ところで、適用によつては、投光側から受光
側への電気的接続を行えない場合等、投光側から
受光側へ同期信号の伝達をおこなえない場合があ
る。このような場合、従来は、受光側において受
光器からの出力信号を積分し、その積分出力が所
定のレベルに達したときに出力信号を生じるよう
な構成としている。こうして連続しないノイズを
除去し、連続して受光されるパルス変調光のみを
検出しようというのである。このため、従来の光
電スイツチでは、比較的定数が大きな積分回路を
用いる必要があるので、応答速度が遅くなる。ま
た時定数を大きくしても連続して到来してくる雑
音光に対しては誤動作を起こしやすいという欠点
がある。特に光電スイツチを第６図ａに示すよう
に複数個並設して使用する場合、光電スイツチの
投光部Ｔ，Ｔの投射光範囲および受光部
Ｒ，Ｒの受光範囲が広いと、光電スイツチの
投光部Ｔからの光が被検出物体３によつて遮ら
れているにもかかわらず光電スイツチの投光部
Ｔからの光が光電スイツチの受光部Ｒに入
射する。そして投光部Ｔ，Ｔからはそれぞれ
異なつた位相周期のパルス光が投射されるように
なつているが、パルスの周期は似通つている場合
が多く、そのため投光部Ｔ，Ｔのパルス光の
タイミングが全く重なることもある。こうなると
他の光電スイツチの影響で誤動作をおこなつてし
まう。このため従来は、同図ｂで示すように投光
部Ｔ，Ｔおよび受光部Ｒ，Ｒの投光範囲
および受光範囲を狭くして、他の光電スイツチの
投射光が別の光電スイツチの受光部に入射しない
ようにすることが考えられている。しかしなが
ら、こうすると対応する投光部と受光部との光軸
を合わせることが困難になり、振動や衝撃等によ
り光軸が少しでもずれた場合、動作に不都合を来
す欠点がある。また、同図ｃに示すように、投光
部Ｔ，Ｔと受光部Ｒ，Ｒとを交互に配置
することも考えられるが、被検出物体３の表面反
射率が良好な場合には反射光が他の光電スイツチ
の受光部に入射してしまうので不都合である。以
上のように、投光側から受光側へ電気的接続をな
すことができない構成の光電スイツチの場合、連
続して到来するノイズに対して極めて弱く、特に
複数個並設して使用する際には、他の光電スイツ
チの影響を防止することができない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで本発明は光軸調整が容易におこなえるよ
うな投光範囲と受光範囲をもちながら、多数並設
した場合に相互の電気的な接続を必要とせず、他
の光電スイツチの投射光になどの雑音光による影
響を除去し、誤動作を防止することができる光電
スイツチを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前述の問題解決のために、パルス変
調光を投射する投光手段と、このパルス変調光を
受光し且つ２値化信号を出力する受光手段及びそ
の信号処理手段の一対からなり、複数個並設して
使用することを可能となした光電スイツチであつ
て、 特定の光電スイツチのパルス変調光を標準周期
とし、それに隣接する他の光電スイツチのパルス
変調光を異周期として設定してなり、 前記信号処理手段は、少なくともパルス発振回
路と、検出回路と、シフトレジスタと、ビツトパ
ターン検出回路とを有し、 前記パルス発振回路は、時間基準を定めるクロ
ツクパルスを検出回路とシフトレジスタに入力す
るものであり、 前記検出回路は、受光手段から入力される周期
の異なる２種類の２値化信号を同時に検出可能
で、その検出信号をシフトレジスタに出力するも
のであり、 前記シフトレジスタは、Ｄ型フリツプ・フロツ
プを多段に直列に接続したもので、クロツクパル
スに応じて前記検出信号を読み込み且つ順次シフ
トさせ、それぞれ標準周期と異周期に対応するク
ロツクパルス数だけシフトさせる段から並列に２
系列の出力信号ｆ、ｇを取り出し、ビツトパター
ン検出回路に出力するものであり、 前記ビツトパターン検出回路は、標準周期ビツ
トパターン検出部と異周期ビツトパターン検出部
とを備え、標準周期ビツトパターン検出部は標準
周期に略対応する前記並列出力信号ｆをゲート信
号として前記検出信号から標準周期に対応する出
力信号ｊを取り出し、異周期ビツトパターン検出
部は異周期に略対応する前記並列出力信号ｇをゲ
ート信号として前記出力信号ｊから標準周期と異
周期の検出信号が重なつた出力信号ｋを取り出す
ものであり、 前記出力信号ｊと出力信号ｋに基づいて、出力
信号ｊから標準周期と異周期の重なりを排除し、
真に標準周期の信号のみを取り出すことを可能と
なした光電スイツチを構成した。

〔実施例〕

本発明に係る光電スイツチを第１図のブロツク
概念図と第２図の概略タイミングチヤートに基づ
き説明する。尚、自己の発光周期を標準周期T1、
他の光電スイツチによる発光周期を異周期T2と
している。

投光手段１がパルス変調光を投射し、このパル
ス変調光を受光手段２が受光し、この受光した信
号を検出回路３が検出し、この検出回路３の出力
信号である検出信号ｄをシフトレジスタ５がパル
ス発振回路７のクロツクパルスに応じて順次直列
に読み込み且つ順次シフトさせ、並列出力信号
ｆ、ｇを作成する。信号処理手段は、検出回路３
と、シフトレジスタ５と、パルス発振回路７と、
前述の並列出力信号ｆで特定されるビツトパター
ンに次に入光してくる信号があれば、標準周期
T1で入光した信号であると判断するとともに、
この標準周期T1で入光してくるもののうちで並
列出力信号ｇで特定されるビツトパターンに入光
してくる信号を異周期T2による干渉光の信号で
あると判断するビツトパターン検出回路１１と、
この判断された信号ｊ、ｋと前記クロツクパルス
ｂを分周したクリヤ信号i1とi2に基づいて検波信
号と干渉光を引き抜いた信号を作成するストロー
ブ信号引き抜き回路１９から構成されている。

本発明に係る実施例を第３図の回路図、第４図
の回路図、第５図イ，ロのタイミングチヤート図
にて説明する。尚、第３，５図は異周期が標準周
期より長くした場合を例にしている。

第３図で、１は投光手段で、例えば９クロツク
パルス周期（標準周期T1）のパルス変調光を投
光するものである。

２は受光手段で、投光手段１及び他の光電スイ
ツチから入光してくる光信号を受光して光電変換
し、この変換した出力を高、低両レベルに２値化
した信号（２値化信号ｃ）を出力する。ここで、
他の光電スイツチの投光手段からは例えば14クロ
ツクパルス周期（異周期T2）のパルス変調光を
投光するものとしている。

３は検出回路で、前記受光手段２に接続され、
その構成は二つのモノマルチバイブレータ３ａ，
３ｂを並列に接続し、これらの出力はNAND
ゲート４の入力ゲートに供給され、このNAND
ゲート４の出力信号、即ち検出回路３の出力信号
（検出信号ｄ）はシフトレジスタ５に供給される。

シフトレジスタ５の構成は、Ｄ型フリツプ・フ
ロツプを16段に直列に接続し、第９〜11段の各Ｄ
型フリツプ・フロツプの出力端子Ｑから並列に出
力信号f1、f2、f3を取り出し、これらは後述する
３入力NORゲート１４の入力に供給され、同様
に第14〜16段の出力から並列に出力信号g1、
g2、g3を取り出し、これらは後述する３入力
NANDゲート１６に供給される。ここで、f2は
第１段出力信号e′に対して標準周期T1だけシフ
トしてパルスであり、g2は異周期T2だけシフト
したパルスである。

６はフリツプ・フロツプで、パルス発振回路７
より発生するクロツクパルスａを分周した出力信
号（クロツクパルスｂ）をシフトレジスタ５のク
ロツク入力端子等に供給する。このクロツクパル
スｂは、クロツクパルスａの１周期を１パルス幅
として、即ち２倍周期のパルスであり、本実施例
の時間基準はこれにより決定される。

９は分周回路で、フリツプ・フロツプ６のクロ
ツクパルスｂを入力として、さらに分周した信号
を出力し、これらはそれぞれクロツクパルスａと
クロツクパルスｂとともに３入力NANDゲート
１０，１０′に入力され、それぞれクロツクパル
スｂの１周期分だけ位相が異なるクリヤ信号i1と
クリヤ信号i2を出力する。NANDゲート１０の
出力信号であるクリヤ信号i2は後述する検波信号
作成回路１８とストローブ信号引き抜き回路１９
に供給される。

１１はビツトパターン検出回路で、これを標準
周期ビツトパターン検出部と異周期ビツトパター
ン検出部の２つに分割して説明する。

標準周期ビツトパターン検出部１２は前述のシ
フトレジスタ５の第９〜11段の出力信号f1、f2、
f3を入力とする３入力NORゲート１４と、その
出力信号ｆを一方の入力とし、他方の入力をシフ
トレジスタ５の１段目の出力信号ｅとする
NORゲート１５で構成される。従つて、出力信
号ｆは、シフトレジスタ５の第１段の出力信号ｅ
を９クロツクパルス（標準周期T1）だけシフト
させ且つそのパルス信号（低レベル）の前後をク
ロツクパルスｂの１周期分だけ広げたパルス幅を
有する信号波形となる。また、NORゲート１５
の出力信号ｊは、出力信号ｆのパルス信号が存在
している時にのみ、第１段の出力信号ｅのパルス
信号を反転させてそのまま出力した信号波形とな
る。

異周期ビツトパターン検出部１３は、シフトレ
ジスタ５の第14〜16段の出力信号g1、g2、g3を
入力とする３入力NANDゲート１６の出力信号
ｇを一方の入力とし、他方の入力を標準周期ビツ
トパターン検出部１２の出力信号とするNAND
ゲート１７で構成される。従つて、出力信号ｇ
は、シフトレジスタ５の第１段の出力信号ｅを14
クロツクパルス（異周期T2）だけシフトさせ且
つそのパルス信号（高レベル）の前後をクロツク
パルスｂの１周期分だけ広げたパルス幅を有する
信号波形となる。また、NANDゲート１７の出
力信号ｋは、前記出力信号ｊと出力信号ｇの両パ
ルス信号が重なる時にのみ出力信号ｊのパルス信
号を反転させてそのまま出力した信号波形とな
る。

１８は検波信号作成回路で、Ｄ型フリツプ・フ
ロツプ２０と２１を２段に接続した構成であり、
１段目のフリツプ・フロツプ２０に前記出力信号
ｊが入力され、２段目のフリツプ・フロツプ２１
から検波信号ｍが出力される。

１９はストローブ信号引き抜き回路で、Ｄ型フ
リツプ・フロツプ２２，２３の２段とNORゲー
ト２４を直列接続した構成であり、１段目のフリ
ツプ・フロツプ２２に前記出力信号ｋが入力さ
れ、NORゲート２４からストローブ信号ｐが出
力される。

次に、第５図イ，ロのタイミングチヤートに基
づき更に詳しく回路動作をのべる。なお、標準周
期T1で入光してくる信号をc1、異周期T2で入光
してくる信号をc2とし、d′のようにダツシユを付
したものは、パルス信号部分を示す。

受光手段２により出力される２値化信号ｃの立
ち上がりを検出回路３が検出して検出信号ｄを出
力する。ここで検出回路３が２段構成されている
のは、２値化信号ｃのパルス信号c1、c2が連続し
て入力された場合、どちらかのパルス信号を１段
目のモノマルチバイブレータ３ａが出力していて
も、２段目のモノマルチバイブレータ３ｂが次の
パルス信号を検出できるようにするためである。
この検出されたパルス信号d′をシフトレジスタ５
はクロツクパルスｂをシフトパルスとして、順次
シフトさせ、第９〜11段の出力信号f1、f2、f3を
並列に取り出し、NORゲート１４から出力され
るパルス信号f′が存在している間に、シフトレジ
スタ５の１段目からパルス信号e′が出力される
と、NORゲート１５はパルス信号j′を出力する。
このことは、自己の周期つまり標準周期T1で入
光した光を検出したことになる。

前記パルス信号j′は検波信号作成回路１８と異
周期ビツトパターン検出部１３に供給される。検
波信号作成回路１８は信号j′を入力しクロツクパ
ルスｂの反転信号とクリヤ信号i2に基づき検波信
号ｍを出力する。

しかし、これだけでは標準周期T1に入光した
ものを検出するのみで、異周期T2の他の光電ス
イツチのパルス光と自身のパルス光が重なつた時
には、この他の光電スイツチによる干渉光も検出
する。即ち、異周期T2で設定される他の光電ス
イツチの入光信号が、標準周期T1の干渉光にな
る時には、シフトレジスタ５の第14〜16段の出力
信号g1、g2、g3を並列に取り出し、NANDゲー
ト１６から出力されるパルス信号g′が出力されて
いる間に標準周期ビツトパターン検出部１２のパ
ルス信号j′があるときである。

そこで、パルス信号g′とパルス信号j′をNAND
ゲート１７により、両信号が重なるときを検出
し、この時のパルス信号k′をフリツプ・フロツプ
２２がとらえ、クロツクパルスｂの立ち下がりで
記憶し、その記憶された出力がフリツプ・フロツ
プ２３のクロツク入力端子に入力されたとき、フ
リツプ・フロツプ２３の出力端子Ｑの出力は反転
して高レベルとなり、次のクリヤ端子にクリヤ信
号i2のパルス信号i2′の立ち下がりエツジが入力さ
れることによりもとの低レベルにもどる。即ち、
パルス信号n′が作成される。このパルス信号n′お
よびクリヤ信号i1のパルス信号i1′をNORゲート
２４に入力して、ストローブ信号ｐを完成するの
である。即ち、このストローブ信号ｐは標準周期
T1と異周期T2の信号が同期に到来したときは、
パルス信号を出力しておらず、両者を無視した信
号を作成することができたのである。

このストローブ信号ｐと検波信号ｍを後段（図
示しない）の積分回路で処理すると、他の光電ス
イツチの投射光及びその他の不規則雑音光による
誤動作を確実に防止した光電スイツチになる。

上記のものは、標準周期T1より異周期T2が長
い場合を示したが、第４図に標準周期をT2、異
周期をT1とした場合を示す。この回路の相違は
第３図の標準周期ビツトパターン検出部１２と異
周期のビツトパターン検出部１３とを入れ換えた
ものである。この入れ換えは単に手動式のスイツ
チでも可能であり、コンパクトに公知技術である
ゲート回路を組み合わせた切り換え回路で構成し
ても良い。

そして、第３図に示した光電スイツチと第４図
に示した光電スイツチを隣接配置した場合には、
互いに他方の標準周期が異周期となるので、一方
の光電スイツチからの投射光が他方の光電スイツ
チの干渉光となつて誤動作を引き起こすことはな
いのである。

〔発明の効果〕

以上でなる本発明は、シフトレジスタのシフト
段数とビツトパターン検出回路により、自己の発
した光信号と他の光電スイツチの発した光信号が
同時に到来する場合を検出し、両者をともに無視
するため、複数の光電スイツチを並設した場合で
も、他の光電スイツチの投射光に起因する干渉光
による誤動作を防止することができるとともに、
従来と同様に不規則な雑音光の影響も受けないの
で、投射光の範囲を拡張することができ、光軸調
整が極めて容易となる。

また、投光手段のパルス変調光と受光側システ
ムとのクロツクパルスを非同期で使用することを
可能としている為、同期をとるための配線が不用
となり、光電スイツチの設置を極めて容易にし且
ついかなる設備機器に対しても適応可能となつた
のである。

さらには、回路の小型化、特に昨今の半導体技
術を利用して、回路全体をIC化することを可能
にしているので、大量生産ができ、コストを低下
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概念を示すブロツク図、第２
図は本考案の概念を示すタイミングチヤート、第
３，４図は実施例の回路図、第５図は実施例の動
作波形を示すタイミングチヤート、第６図は従来
の光電スイツチの説明図である。 １……投光手段、２……受光手段、３……検出
回路、５……シフトレジスタ、９……分周回路、
１１……ビツトパターン検出回路、１２……標準
周期ビツトパターン検出部、１３……異周期ビツ
トパターン検出部、１８……検波信号作成回路、
１９……ストローブ信号引き抜き回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パルス変調光を投射する投光手段と、このパ
   ルス変調光を受光し且つ２値化信号を出力する受
   光手段及びその信号処理手段の一対からなり、複
   数個並設して使用することを可能となした光電ス
   イツチであつて、 特定の光電スイツチのパルス変調光を標準周期
   とし、それに隣接する他の光電スイツチのパルス
   変調光を異周期として設定してなり、 前記信号処理手段は、少なくともパルス発振回
   路と、検出回路と、シフトレジスタと、ビツトパ
   ターン検出回路とを有し、 前記パルス発振回路は、時間基準を定めるクロ
   ツクパルスを検出回路とシフトレジスタに入力す
   るものであり、 前記検出回路は、受光手段から入力される周期
   の異なる２種類の２値化信号を同時に検出可能
   で、その検出信号をシフトレジスタに出力するも
   のであり、 前記シフトレジスタは、Ｄ型フリツプ・フロツ
   プを多段に直列に接続したもので、クロツクパル
   スに応じて前記検出信号を読み込み且つ順次シフ
   トさせ、それぞれ標準周期と異周期に対応するク
   ロツクパルス数だけシフトさせる段から並列に２
   系列の出力信号ｆ、ｇを取り出し、ビツトパター
   ン検出回路に出力するものであり、 前記ビツトパターン検出回路は、標準周期ビツ
   トパターン検出部と異周期ビツトパターン検出部
   とを備え、標準周期ビツトパターン検出部は標準
   周期に略対応する前記並列出力信号ｆをゲート信
   号として前記検出信号から標準周期に対応する出
   力信号ｊを取り出し、異周期ビツトパターン検出
   部は異周期に略対応する前記並列出力信号ｇをゲ
   ート信号として前記出力信号ｊから標準周期と異
   周期の検出信号が重なつた出力信号ｋを取り出す
   ものであり、 前記出力信号ｊと出力信号ｋに基づいて、出力
   信号ｊから標準周期と異周期の重なりを排除し、
   真に標準周期の信号のみを取り出すことを可能と
   なしたことを特徴とする光電スイツチ。