JPH0587567A - 光電式検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、光集積回路の完成後においてもヒ
ステリシス特性を調整することが出来、検知範囲を装置
の用途に応じて自由に可変することの出来る光電式検知
装置を提供することを目的とする。 【構成】 トランジスタ４３は対象物２が検知されない
場合にはオン状態にあり、投光器１へ供給される駆動電
流は第２の抵抗４２のみによって制限される。このた
め、投光器１から出射される光量が増大して検知距離は
長くなる。一方、対象物２が検知されると、光集積回路
３から出力される検知信号はロウレベルになる。このた
め、トランジスタ４３はオフ状態になり、投光器１へ供
給される駆動電流は第１の抵抗４１および第２の抵抗４
２によって制限される。このため、投光器１から出射さ
れる光量が減少して検知距離は短くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は対象物からの反射光を受
光してその対象物を検知する光電式検知装置に関し、特
に、検知出力特性にヒステリシスを持つ光電式検知装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光電式検知装置を用いることによって検
知対象物の有無が調べられる。しかし、検知対象物の背
景に光反射率の大きな物体が存在する場合には次のよう
な不都合を生じる。つまり、検知装置が対象物を検知し
た後、この対象物がなくなっても、検知装置は背景にあ
る物体からの反射光によって対象物がいまだ存在するも
のと判断し、誤検知を起こす。

【０００３】このような誤検知をなくすため、検知出力
特性にヒステリシスを持つ光電式検知装置が実現されて
いる。すなわち、この検知装置は、反射光を受光する回
路が集積された光集積回路に、受光光量変化に対する検
知出力変化にヒステリシスを持たす信号処理回路がさら
に集積されている。検知装置が所定量の反射光を対象物
から検知して検知状態になった場合、次に、非検知状態
になるのは、この信号処理回路により、検知装置に入力
される光量が上記所定光量の例えば６５％以下に減じた
時になる。つまり、検知出力特性にヒステリシスが生
じ、受光される光量変化が所定量の範囲に対象物が存在
する時にのみこの対象物は検知装置に検知される。従っ
て、背景物体をこの範囲外に置けば、例えば、６５％以
下に受光光量が変化する範囲に置けば、誤検知は解消さ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光電式検知装置においては、ヒステリシス特性は光
集積回路の設計段階で既に決まっており、光集積回路の
完成後にその特性を調整することは不可能である。従っ
て、例えば１００〜６５％の光量が検知装置に受光され
る範囲内にどうしても背景物体が入ってしまう用途の場
合には、前述のように検知装置は誤検知を起こしてしま
う。一方、このような事態を避けるため、検知装置の光
検知感度を減じてしまうと今度は適正な検知距離が確保
できなくなり、必要な対象物を検知することが出来なく
なってしまう。

【０００５】本発明はこのような課題を解消するために
なされたもので、光集積回路の完成後においてもヒステ
リシス特性を調整することが出来、検知範囲を装置の用
途に応じて自由に可変することの出来る光電式検知装置
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、対象物が検知
された場合に投光器から出射される光量を減少させて検
知距離を短くし、対象物が検知されない場合に投光器か
ら出射される光量を増大させて検知距離を長くする投光
量調節手段を設け、ヒステリシス特性を調節するもので
ある。

【０００７】

【作用】投光量調節手段によって投光器からの出射光量
が調節されることによって検知距離は可変され、ヒステ
リシス特性は受光側でなく投光側で調整される。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の一実施例による反射型の光電
式検知装置の概略を示す構成図である。

【０００９】検知装置５は、発光ダイオードからなる投
光器１と、この投光器１から出射されて対象物２で反射
された光を検知する光集積回路（ＰＩＣ）３と、投光器
１から出射される光量を調節する投光量調節回路４とか
ら構成されている。また、この検知装置５は電源端子５
ａおよび接地端子５ｃ間に電圧Ｖ_ccが供給されて動作
し、端子５ｂに検知結果が出力される。

【００１０】光集積回路３には、対象物２からの反射光
を受光する受光回路と、この受光回路に入力される光量
変化に対する検知出力変化にヒステリシス特性を持たせ
る信号処理回路と、投光器１を駆動する回路とが同一チ
ップ上に集積化されている。このような光集積回路３と
しては例えば浜松ホトニクス（株）が製造している光セ
ンサ内蔵のＰＩＣ（型名Ｓ４２８２−１１）があり、本
実施例における光集積回路３にもこのＰＩＣが用いられ
ている。このＰＩＣは、出力が生じる光量の６５％にま
で減じる光量変化があると非検知状態を出力するヒステ
リシス特性を有している。このヒステリシス特性はユー
ザ側で変更することは出来ない。

【００１１】投光量調節回路４内には、第１の抵抗４１
および第２の抵抗４２が投光器１に直列に接続されてい
る。この第１の抵抗４１には、バイポーラトランジスタ
４３のコレクタ・エミッタ回路が並列に接続されてい
る。ベースには抵抗４４を介して電源電圧Ｖ_ccが与えら
れており、またこれと共に、抵抗４５を介して光集積回
路３から対象物検知出力が与えられる。この検知出力
は、非検知時にはハイレベル信号、検知時にはロウレベ
ル信号になる。

【００１２】このような構成において、対象物２が検知
されていない時には、投光量調節回路４内のトランジス
タ４３はオン状態になっている。このため、第１の抵抗
４１は短絡状態になっており、投光器１へ供給される駆
動電流は第２の抵抗４２のみによって制限される。一
方、光集積回路３に対象物２からの反射光が入力される
と、光集積回路３から出力される検知信号はハイレベル
からロウレベルになる。この検知結果は端子５ｂに出力
されると共に、抵抗４５を介してトランジスタ４３のベ
ースに伝えられる。このため、トランジスタ４３はオン
状態からオフ状態になり、トランジスタ４３のコレクタ
・エミッタ回路を流れていた電流は第１の抵抗４１側に
転流する。つまり、投光器１へ供給される駆動電流は第
１の抵抗４１および第２の抵抗４２によって制限される
ようになる。

【００１３】すなわち、対象物２が検知されない場合に
は、駆動電流は第２の抵抗４２のみによって制限される
ために大きくなり、投光器１から出射される光量が増大
して検知距離は長くなる。一方、対象物２が検知された
場合には、駆動電流は第１の抵抗４１および第２の抵抗
４２によって制限されるために小さくなり、投光器１か
ら出射される光量が減少して検知距離は短くなる。この
検知距離の長さの変化、つまり、ヒステリシス特性は第
１の抵抗４１および第２の抵抗４２の各抵抗値の比によ
って設定することが出来る。

【００１４】例えば、これら各抵抗値の比を適当に選択
して投光量調節回路４を構成することにより、次のよう
な効果が得られる。つまり、光集積回路３に初めて対象
物２が検知される検知距離を図示のようにＤ１とし、検
知信号が検出されなくなる距離をＤ２とする。投光量調
節回路４を設けていない従来の検知装置においては、距
離Ｄ１を２０ｃｍに設定すると、対象物２が検知されな
くなる距離Ｄ２は約３０ｃｍであった。この距離Ｄ２は
光集積回路３に内蔵された信号処理回路によってこの光
集積回路３の設計段階時に既に決まっており、従って、
従来においてはこのヒステリシス特性は調節することは
出来なかった。このため、距離２０ｃｍに存在する対象
物２の背景、例えば、検知装置５から距離２５ｃｍの背
景に反射物が存在する場合には、距離２０ｃｍにある対
象物２が無くなってもこの背景の反射物によって検知装
置には反射光が入力した。このため、従来の検知装置に
おいては対象物２が無くなってもこの反射光によって対
象物２が有るものと誤検知していた。

【００１５】ところが、本実施例においては投光量調節
回路４によって上述のように投光器１から出射される光
量が可変される。つまり、距離Ｄ１にある対象物２が初
めて検知装置５に検知されると、トランジスタ４３はオ
フして投光器１への駆動電流は上述のように大きく制限
され、投光器１から出射される光量は減少する。従っ
て、検知装置５の検知距離は短くなり、検知されなくな
る距離Ｄ２は約２２ｃｍになる。このため、距離２５ｃ
ｍの背景に反射物が存在していても、距離２０ｃｍの所
に存在する対称物２が無くなれば、検知装置５には何物
も検知されなくなり、従来の誤検知の問題は解消され
る。すなわち、本実施例によれば、投光量調節回路４に
よって投光器１からの出射光量が調節されることによっ
て検知距離は可変され、ヒステリシス特性は受光側でな
く投光側で調整されることになる。このため、光集積回
路３の完成後においてもヒステリシス特性を調整するこ
とが可能な光電式検知装置が提供されるようになる。し
かも、本実施例による検知装置５は、光集積回路３に汎
用的な安価な製品を用いることが出来、かつ、投光量調
節回路４が安価なバイポーラトランジスタ４３および抵
抗４１，４２，４４，４５で構成されているため、所望
の検知特性を備えた光電式検知装置が安価に実現され
る。

【００１６】また、上記実施例による光電式検知装置は
次のように使用することにより、簡易型の光電式測距装
置としても機能するようになる。

【００１７】つまり、上記検知装置のヒステリシス特性
は、上述したように第１の抵抗４１および第２の抵抗４
２の各抵抗値の比を任意に設定することにより調整され
る。しかし、上記装置を測距装置として使用する場合に
はこのヒステリシスが邪魔になるため、検知距離Ｄ１と
Ｄ２とが等しくなるように、つまり、ヒステリシス特性
がキャンセルされるように、各抵抗４１および４２の抵
抗値の比を設定する。この結果、検知範囲は図２に示さ
れるように範囲Ａ１と範囲Ｂ１との２つの領域に分割さ
れ、範囲Ａ１に対象物が存在する時には対象物は光集積
回路３に検知されず、検知装置５の出力検知信号はハイ
レベルになる。また、範囲Ｂ１に対象物が存在する時に
は対象物は光集積回路３に検知され、検知装置５の出力
検知信号はロウレベルになる。従って、検知装置５の出
力端子５ｂに現れる信号レベルを読み取ることにより、
対象物が範囲Ａ１または範囲Ｂ１のいずれに存在するか
を知ることが出来、簡易測距が行われる。

【００１８】また、ヒステリシス特性のキャンセルの度
合いを必要以上にかけると、つまり、検知距離Ｄ１に対
して検知距離Ｄ２が短くなるように各抵抗４１，４２の
抵抗値の比を設定すると、検知範囲は図３に示されるよ
うに範囲Ａ２，Ｂ２，Ｃ２の３つの領域に分割される。
この場合、第１の抵抗４１の抵抗値は第２の抵抗４２の
抵抗値よりも大きくなる。範囲Ａ２に対象物が存在する
時にはこの対象物は光集積回路３に検知されず、検知装
置５の出力検知信号はハイレベルになる。一方、範囲Ｃ
２に対象物が存在する時にはこの対象物は光集積回路３
に検知され、検知装置５の出力検知信号はロウレベルに
なる。

【００１９】また、範囲Ｂ２に対象物が存在する時に
は、検知装置５の検知距離は最初は距離Ｄ１まであるた
め、対象物は光集積回路３に検知されて検知装置５の出
力検知信号はロウレベルになる。しかし、検知出力がロ
ウレベルになると前述したようにトランジスタ４３はオ
フするため、投光器１への駆動電流が減少して検知装置
５の検知距離は短くなり、距離Ｄ２になる。つまり、範
囲Ｂ２にある対象物には投光器１からの照射光が届かな
くなり、対象物は光集積回路３に検知されなくなる。こ
の結果、検知装置５の出力検知信号は非検知を示すハイ
レベルになる。このため、今度はトランジスタ４３がオ
ンして投光器１への駆動電流が増大し、投光器１から出
射される光量が増大して検知距離は再びＤ１に伸びる。
従って、範囲Ｂ２にある対象物は再び光集積回路３に検
知され、検知装置５の出力検知信号はロウレベルにな
る。その後は上記の動作が繰り返して行われる。すなわ
ち、範囲Ｂ２に対象物が存在する時には、検知装置５の
検知出力信号はロウレベルおよびハイレベルを繰り返す
発振出力になる。

【００２０】このため、検知装置５の出力端子５ｂに現
れる信号レベルを読み取ることにより、対象物が範囲Ａ
２または範囲Ｂ２または範囲Ｃ２のいずれに存在するか
を知ることが出来る。つまり、端子５ｂに現れる信号が
ハイレベルであれば、対象物が範囲Ａ２に存在すること
が判別される。また、ロウレベルであれば対象物が範囲
Ｃ２に存在することが判別される。また、発振出力であ
れば対象物が範囲Ｂ２に存在することが判別される。従
って、図２に示される場合よりも分解能を高くして簡易
測距を行うことが可能になる。

【００２１】なお、上記の図２および図３において、図
１と同一または相当する部分には同符号を用いており、
その説明は省略している。また、上記実施例において
は、トランジスタ４３にバイポーラトランジスタを用い
た場合について説明したが、電界効果トランジスタを用
いても良く、上記実施例と同様な効果を奏する。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、投
光量調節手段によって投光器からの出射光量が調節され
ることによって検知距離は可変され、ヒステリシス特性
は受光側でなく投光側で調整される。このため、光集積
回路の完成後においてもヒステリシス特性を調整するこ
とが出来、検知範囲を装置の用途に応じて自由に可変す
ることの出来る光電式検知装置が提供される。

【００２３】また、ヒステリシス特性を適宜選択するこ
とにより、光電式検知装置は簡易な測距装置として機能
するようにもなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による光電式検知装置の概略
を示す構成図である。

【図２】本実施例による光電式検知装置を２領域の分解
能を持つ測距装置として用いる場合の構成を説明するた
めの図である。

【図３】本実施例による光電式検知装置を３領域の分解
能を持つ測距装置として用いる場合の構成を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１…投光器、２…対象物、３…光集積回路、４…投光量
調節回路、４１，４２，４４，４５…抵抗、４３…バイ
ポーラトランジスタ、５…光電式検知装置、５ａ…電源
端子、５ｂ…検知出力端子、５ｃ…接地端子。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投光器と、この投光器から出射されて対
   象物で反射された光を受光する受光回路およびこの受光
   回路に入力される光量変化に対する出力変化にヒステリ
   シス特性を持たせる信号処理回路が集積化された光集積
   回路とを備え、前記対象物を検知する反射型の光電式検
   知装置において、 対象物が検知された場合に前記投光器から出射される光
   量を減少させて検知距離を短くし、対象物が検知されな
   い場合に前記投光器から出射される光量を増大させて検
   知距離を長くする投光量調節手段を設け、前記ヒステリ
   シス特性を調節する機能を持たせたことを特徴とする反
   射型の光電子式検知装置。
2. 【請求項２】 投光量調節手段は、投光器に直列に接続
   された第１の抵抗および第２の抵抗と、コレクタ・エミ
   ッタ回路またはドレイン・ソース回路がこの第１の抵抗
   に並列に接続されベースまたはゲートに光集積回路から
   の対象物検知出力が与えられるバイポーラトランジスタ
   または電界効果トランジスタとから構成され、対象物が
   検知された場合には前記トランジスタが不導通になって
   前記投光器へ供給される駆動電流は第１の抵抗および第
   ２の抵抗によって制限され、対象物が検知されない場合
   には前記トランジスタが導通して前記投光器へ供給され
   る駆動電流は第２の抵抗によって制限されることを特徴
   とする請求項１記載の光電式検知装置。
3. 【請求項３】 信号処理回路で決まるヒステリシス特性
   が投光量調節手段によってキャンセルされていることを
   特徴とする請求項１または請求項２記載の光電式検知装
   置。
4. 【請求項４】 投光量調節手段により、最初に対象物が
   検知される検知距離よりもその後に対象物が検知される
   検知距離の方が短くなるヒステリシス特性に設定されて
   いることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光
   電式検知装置。