JPH0583005B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、検出光としてパルス発光を用いるパ
ルス変調型光電スイツチに関し、更に詳しくは被
検出物体を検出した瞬間時等において、パルス発
光周期を切り換えることにより応答速度を向上さ
せた光電スイツチに関する。

〔従来の技術〕 従来、パルス変調型光電スイツチでは、非検出
時から検出時又は検出時から非検出時への応答速
度は、パルス発光周期の長さ及び受光信号を積分
する積分回路の時定数によつて決まるため、応答
速度を向上させるためには、パルス発光周期を短
くする方法、又は積分回路の時定数を小さくする
方法が採用されていた。

しかし、前者の方法では、発光素子へ供給され
る平均電圧が上昇し、消費電力が増加するため、
大きな電力に耐えうる発光素子を使用する必要が
ある。現在、一般的に発光素子としては発光ダイ
オード（LED）が用いられており、そのピーク
電流値は100mA〜500mAであるため、これ以上
の電流値に耐えうることができるLEDは高価で
あるとともに、発熱の問題を生じている。

また、後者の方法では、僅かな信号で検出信号
を出力してしまうため、ノイズによる誤動作を生
じやすくなる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとする
ところは、パルス発光周期の長さを適宜切り換え
ることにより、消費電力を増加させることなく応
答速度を向上させることができる光電スイツチを
提供する点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前述の問題点解決のためになされた
ものであり、本発明の光電スイツチを第１図のブ
ロツク概念図に基づき説明すると、 本発明は、検出光を発光する発光手段Ｃと前記
発光手段Ｃより投射され被検出物体の有無に応じ
て反射若しくは透過した検出光を受光した時にの
み受光信号を出力する受光手段Ｄと、前記受光手
段Ｄから出力される受光信号を入力して、信号処
理を行い検出信号を出力する信号処理手段Ｅを有
する光電スイツチにおいて、 長短２周期の発振信号を発生させ、該発振信号
を前記発光手段Ｃに与える発振手段Ａと、前記受
光信号及び前記検出信号に応じて、前記発振手段
Ａから前記発光手段Ｃに与えられる発光信号の周
期を切り換える切換信号を発生する切換信号発生
手段（発振周期制御手段Ｂの一部を構成する）
と、前記切換信号発生手段から出力される切換信
号に応じて前記発振手段Ａから前記発光手段Ｃに
与えられる発振信号の周期を切り換える発振信号
切換手段（発振周期制御手段Ｂの一部を構成す
る）とから構成さる。

〔作用〕

以上の如き内容からなる本発明の光電スイツチ
作用を反射型の場合を例にして説明する。

最初、被検出物体が検出光の投射範囲に存在し
ていない時、発光周期は長周期に設定されてい
る。

次に、投射範囲に被検出物体が存在する状態に
なると、被検出物体から反射した検出光に基づく
最初の受光信号により、発振周期制御手段Ｂを構
成する切換信号発生手段から切換信号を発生し、
該切換信号を同じく発振周期制御手段Ｂを構成す
る発振信号切換手段に入力して発振手段Ａの発振
信号の周期を短い周期に切り換え、発光手段Ｃか
ら投射する検出光の発光周期は短周期となる。従
つて、受光信号の周期も短周期となり、信号処理
手段Ｅはこの短周期の受光信号を所定の回数計数
し、検出信号を出力する。この検出信号をフイー
ド・バツクさせて、前記切換信号発生手段に供給
する。今度はこの切換信号発生手段から出力され
た切換信号により発振信号切換手段が短周期の発
振信号を長周期の発振信号に切り換え、発光周期
に長周期となる。

その後、検出光が入光しなくなると（受光信号
を出力しなくなると）、切換信号発生手段から入
力された切換信号によつて発振信号切換手段は再
び長周期の発光周期を短周期の発光周期に切り換
え、この短周期で投光されている範囲内に被検出
物体が存在していないことを確認し、積分回路に
リセツト信号を供給し、検出信号の出力を反転さ
せる。この反転信号により再び発振周期制御手段
Ｂ（切換信号発生手段及び発振信号切換手段）は
発振手段Ａの発振周期を短周期から長周期に切り
換える。

本装置は上記動作を繰り返すものであり、短周
期発振信号の周期を長周期発振信号の周期より短
くする程、応答速度は速くなるものであり、リニ
ア素子つまり発光素子、受光素子等の応答速度に
より最適な比率を採用するものである。また、本
装置は信号処理の対応を反転させるダークオン
型、又は透過型にも適応される。

〔実施例〕

本発明に係る光電スイツチの実施例を第２図、
第３図の回路図、第４図のタイミングチヤート図
にて詳細に説明する。

第２図で、Ａは発振手段、Ｂは発振周期制御手
段、Ｃは発光手段、Ｄは受光手段、Ｅは信号処理
手段である。

発振手段Ａは、発振回路１と、この発振回路１
により発生された短周期発振信号ａを分周して、
長周期発振信号ｂを発生する分周回路２よりな
る。

発振周期制御手段Ｂは、前記発振手段Ａより出
力される長短両周期の発振信号ａ，ｂを何れかに
切り換え、この信号を発光手段Ｃに供給する切換
回路３（発振信号切換手段）と、後述する受光手
段Ｄのレベル弁別回路１１の出力信号である２値
化信号ｄのパルス信号内に立ち下がりエツジが存
在しうる位置に信号の位相をずらせた計数信号ｅ
を作成する計数信号発生回路４と、後述する信号
処理手段Ｅの出力回路１５の出力信号である検出
信号ｆと前記２値化信号ｄに基づいて、長短いず
れかの周期に切り換える切換信号ｉを切換回路３
に供給する切換信号発生回路５（切換信号発生手
段）とよりなる。

ここで、切換回路３は、例えば実施例のように
ANDゲート２１，２１′、インバータ２２及び
ORゲート２３よりなる一般的な切換回路を採用
している。

発光手段Ｃは、前記発振周期制御手段Ｂにより
選択された長短いずれかの周期の発振信号ａ，ｂ
を増幅する電流増幅回路６と、この増幅された信
号に基づき発光を繰り返し、検出光を被検出物体
８に投射する発光素子７よりなる。

受光手段Ｄは、被検出物体８より反射して入光
してくる検出光を電気信号（受光信号）に変換す
るホトダイオード等の半導体素子からなる受光素
子９、受光信号を増幅する増幅回路１０、高レベ
ルを低レベルに弁別し２値化信号ｄを出力するレ
ベル弁別回路１１及びゲート回路１２よりなり、
ここでゲート回路１２は、例えば、論理ゲート等
で構成され、計数信号ｅを同期信号として自己の
発光周期に同期した受光信号のみを通過させ、こ
の通過した信号を信号処理手段Ｅに供給する。

信号処理手段Ｅは、積分回路１３、波形整形回
路１４及び出力回路１５よりなり、積分回路１３
は例えばデジタル的に、ゲート回路１２を通過し
た２値化信号ｄのパルス数を計数し、所定の数で
あると出力する。ここで、積分回路１３はアナロ
グ的にコンデンサと抵抗等のリアクタンス素子で
構成し、一定レベルで弁別してもよい。

波形整形回路１４は、この判別された信号波形
を整形し、出力回路１５は整形された検出信号ｆ
を出力する。

以上の構成からなる光電スイツチの動作を第３
図のタイミングチヤートにて時間経過通りに説明
する。

Ｔ：受光信号が出力されていない時 被検出物体８が検出光の投光範囲に存在してい
ない時点では、２値化信号ｄ及び検出信号ｆは低
レベルの状態であり、この内の２値化信号ｄと検
出信号ｆを入力とする排他ゲート１６は低レベル
を出力している。排地ゲート１６の出力ｈをＤ入
力端子１８の入力とし、計数信号ｅをクロツク入
力端子１９の入力とするＤ型フリツプ・フロツプ
１７の出力端子２０（切換信号ｉ）は高レベル
を出力している。この切換信号ｉが高レベル時に
は、切換回路３は分周回路２側に長周期発振信号
ｂを選択し、発光手段Ｃは長周期パルスｂに応じ
て発光する。

Ｔ：一発目の受光信号が出力された時 被検出物体８が検出光の投射範囲に存在する
と、２値化信号ｄはパルスｇを出力し、排他ゲー
ト１１６の一方の入力はパルスｇ、他方の入力で
ある検出信号ｆは現時点では低レベルであり、排
他ゲート１６はパルスｇと同じパルス信号ｈを出
力する。このパルス信号ｈの高レベル部がＤ入力
端子１８に入力されている間に計数信号ｅの立ち
下がりエツジｊがクロツク入力端子１９に入力さ
れた時、Ｄ型フリツプ・フロツプ１７の出力端子
Ｑ２０は低レベルの切換信号ｉを出力する。従つ
て、投光範囲に被検出物体８が存在した時に、切
換信号ｉは低レベルとなり、切換回路３は最初に
受光したパルス信号ｇより発光手段Ｃの発生周期
を長周期から短周期に切り換える。

Ｔ：受光信号が出力されている時 従つて、計数信号ｅ及び２値化信号ｄは短周期
となり、この短周期の２値化信号ｄの高レベル部
がＤ入力端子１８に入力されている間、クロツク
入力端子１９に計数信号ｅの立ち下がりエツジｊ
が入力されても、出力端子２０の出力（切換信
号ｉ）は反転しない。この間に短周期の２値化信
号ｄを積分回路１３が所定の回数計数することに
より、検出信号ｆは高レベルになる。この高レベ
ルの検出信号ｆが入力されることにより、排他ゲ
ート１６の出力ｈは反転し、低レベルになる。こ
の低レベル信号をＤ入力端子１８の入力としてい
る間に計数信号ｅの立ち下がりエツジｊがクロツ
ク入力端子１９に入力されると、出力端子２０
の出力（切換信号ｉ）は高レベルとなる。

従つて、切換回路３は短周期発振信号ａを長周
期発振信号ｂに切り換え、発光手段Ｃは長周期で
発光する。積分回路１３は所定の回数計数するま
で、高レベルを維持する。

Ｔ：受光信号が出力されなくなつた時 次に、被検出物体８が検出光の投光範囲に存在
しなくなつた時、即ち、長周期で受光している信
号がなくなつた時、２値化信号ｄは低レベルにな
り、排他ゲート１６の２値化信号ｄを入力とする
方は低レベル、検出信号ｆを入力とする方は高レ
ベルであるから、排他ゲート１６は高レベルの信
号ｈを出力する。この高レベル出力をＤ入力端子
１８の入力としている間に、計数信号ｅの立ち下
がりエツジｊがクロツク入力端子１９に供給され
ると、出力端子２０の出力である切換信号ｉは
低レベルになる。従つて、切換回路３は短周期発
振信号ａを選択し、発光手段Ｃは短周期で発光す
る。

この短周期の発光信号により被検出物体８が投
光範囲に現時点で存在しないことが確認された時
点で積分回路１３をリセツトする。または、計数
信号ｅを検出信号ｆが高レベルの時に通過させ、
この短周期のパルス数を積分回路１３は所定の回
数計数する等して、急速に検出信号ｆを低レベル
にする。そして、次に、入光する信号を待機す
る。

又、切換信号発生回路５は、上記回路以外にも
種々考えられ、例えば、第４図に示すように、切
換信号発生回路５のフリツプ・フロツプ部にＤ型
フリツプ・フロツプ２４，２５を付加して、切換
回路３の出力信号ｃの切り換えをより確実にする
回路が考慮される。

第４図はＤ型フリツプ・フロツプ１７の出力端
子Ｑの出力ｋを次段のＤ型フリツプ・フロツプ２
４のＤ入力端子の入力としているので、Ｄ型フリ
ツプ・フロツプ２４はＤ型フリツプ・フロツプ１
７の出力ｋを短周期の発振信号ａでシフトし、同
様にＤ型フリツプ・フロツプ２５はＤ型フリツ
プ・フロツプ２４でシフトされた信号を長周期の
発振信号ｂでシフトして、切換信号ｉを作成する
のである。上記のようにいかなるタイミングで受
光信号をとらえても、短周期の発振信号ａでシフ
トし、次に長周期の発振信号ｂのタイングで切換
信号ｉを発生するので、より確実に長短周期の信
号を切り換えるタイミングを決定することが可能
になる。

ここで、短周期発振信号ａと長周期発振信号ｂ
の周期の比率により、積分回路１３の応答速度は
決定されるが、採用する素子により、比率は変更
しうるものであり、実施例の比率に限定されるも
のではない。又、実施例はいずれも基準レベルを
正論理で動作させているが、負論理で動作させて
も良い。

〔発明の効果〕

以上にしてなるスイツチは、検出光が被検出物
体を捕らえた直後と捕らえなくなつた直後に短周
期の信号で積分回路の出力を急速に反転させるこ
とにより、必要な時にのみ発光周期を短くし、そ
の他の時は発光周期を長くすることによつて、応
答速度を上げるとともに、併せて消費電力も殆ど
従来通りの光電スイツチを提供することを可能と
した。また、被検出物体のより正確な検出を可能
とし、又、半導体で回路構成すれば投光素子及び
受光素子以外は１チツプで作成可能であるため、
量産化及び低廉化を可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のブロツク概念図、第２図は本
発明に係る光電スイツチの実施例の回路図、第３
図は実施例のタイミングチヤート図、第４図は切
換信号発生回路の他の具体例である。 Ａ：発振手段、Ｂ：発振周期制御手段、Ｃ：発
光手段、Ｄ：受光手段、Ｅ：信号処理手段、１：
発振回路、２：分周回路、３：切換回路、４：計
数信号発生回路、５：切換信号発生回路、７：発
光素子、８：被検出物体、９：受光素子、１１：
レベル弁別回路、１２：ゲート回路、１３：積分
回路、１６：排他ゲート、１７，２４，２５：Ｄ
型フリツプ・フロツプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 検出光を発光する発光手段と、 前記発光手段より投射され被検出物体の有無に
   応じて反射若しくは透過した検出光を受光した時
   にのみ受光信号を出力する受光手段と、 前記受光手段から出力される受光信号を入力し
   て、信号処理を行い検出信号を出力する信号処理
   手段を有する光電スイツチにおいて、 長短２周期の発振信号を発生させ、該発振信号
   を前記発光手段に与える発振手段と、 前記受光信号及び前記検出信号に応じて、前記
   発振手段から前記発光手段に与えられる発振信号
   の周期を切り換える切換信号を発生する切換信号
   発生手段と、 前記切換信号発生手段から出力される切換信号
   に応じて前記発振手段から前記発光手段に与えら
   れる発振信号の周期を切り換える発振信号切換手
   段と、 からなる光電スイツチ。