JPS60177722A - 光電スイツチ回路 - 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】 〔技術分野］ 末完ｆ３Ａｌｌ−ｊ：光を用いて物体の存在を検知する
光電スイッチ回路に関するものである。

〔背景技術］ 第１図は従来の一般的な光電スイッチの回路図である。

同図に示す光電スイッチは、発振回路（１）の所定周期
の発振りＤツクにてパルス変調された光信号を送る投光
回路（２）と、この光信号を受ける受７光回路（３）と
、受光回路（３）の出力信号を増巾する項中回路（４）
と、この項中回路（４）の出力を所定レベルにて弁別す
るレベル弁別口ｂｆ４　（５）と、その出力信号に応じ
て波形を引き伸ばす信号匙理回路（６）と、この引き伸
ばされた出力信号を外部に導びく出力回路（７）とによ
り構成されており、受光信号量の絶対値の大小で物体の
有無を判断している。この第１図の方式は、一般に仏教
反射式と呼ばれるもので、被検知物体表向からの反射光
量の大小で物体の有無を判別するものである。また従来
、一般に対向式と呼ばれる方式も提案されており、この
方式では投光系と受光系とが別ケースにて構成さね、投
光−受光間の光ビームをさえぎることにより物体の有無
を判別するものである。さらに第三の方式として当社が
提案している半導体位置検出素子等の位置検出手段を用
いて物体の有無を検知する方式（領域反射式）がある。

第２図および第３図はこの領域反射式による従来例を示
している。第２図において、（８ンは被検知物体（３）
に対してパルス変調光よりなる光ビーム（Ｐ）を投光す
る投光手段である。この投光手段（８）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（１）と、投
光回路（９）と、発光タイオードあるいはレーザータイ
オートなどの投光素子、（１０と、ハーフ三う−リＤお
よび集光しｙス（ロ）よりなる投光用光学系とで構成さ
れている。（１１は集光手段であり、被検知物体（３）
による光ビームＣＰ）の反射光（６）を集光する第１の
集光レンズ＠と、第１の集光レンズ（２）による反射光
（６）の集光点の光軸方向の変位を光軸と直交方向（矢
印Ｍ）の変位に変換する第２の集光し、７ズ（１４）と
よりなり、第２の集光しンズα〜はその光軸を第１の集
光しシズ（６）の光軸に対して所定距離Δしたけずらせ
て配設しである。（１Ｇは集光手段Ｑ律にて集光された
集光スポット（Ｓ）の位置を検出する位置検出手段であ
り、集光しンズ０４１の集光面に配設され、集光スポッ
ト（Ｓ）の位置に対応した位置信号を出力する。第３図
のブロック図において、０Ｑは判別制御手段であり、位
置検出手段（ト）の出力に基いて被検知物体（３）が所
定の検知エリア内に存在するかどうかを判別して出力回
路（７）を制御するようになっている。

この判別制御手段ａＱは、位置検出手段からの出力電流
ＩＡ、ＩＢを信号電圧ＶＡ、ＶＢに増巾変換する受光回
路Ｕ″ｉ）（至）と、対数増巾回路０呻翰と、対数増巾
回路α呻の出力１ｎＶＡから対数増巾回路（４）の出力
１ｎＶＢを減算する減算回路ｅυと、減算回路Ｑｐの出
；力４ｎ、Ｙ４／ｙＢが検知エリア設定ボリウム（ＶＲ
）にて設定された予め設定された範囲のときＨレベルを
出力する比較回路（イ）と、投光素子ｕ１からの光ビー
ム（Ｐ）の投光タイミング（発振回＃ｊＩＩ（１）から
出力される同期信号）に同期して比較回路（４）出力を
サンプリシジすることにより、被検知物体（３）が検知
エリア内に存在するかどうかをｉ実に判別するようにし
た信号処理回路（６）とで構成さね、信号処理回ＩＩ　
（６）の出力にて負荷制御用リレー、負荷制御用の半導
体スイッチ素子などよりなる出力回路（７）を制御する
ようになっている。この従来例にあっては、第１の集光
レンズ（２）から被検知物体（３）までの距ｍｌが変化
すると、第１の集光レンズＱ功による集光点が光軸方向
に変位し、′ｆＪ２の集光レンズαａによる集光点が光
軸と直交方向（矢印Ｍ）に変位し、位置検出手段四Ｆの
集光スポット（Ｓ）の位置が距離ｌに応じて変位するこ
とになり、判別制御手段Ｈではこの集光スボッＩ−（Ｓ
）の位置に応じた位置検出手段Ｑ５の出力電流ＩＡ、１
Ｂの比ＩＡ／ＩＢの対数値Ｐｎ（ＬＡ／ＩＢ）に基いて
被検知物体（３）が所定の検知エリア内に存在するかど
うかを判別して出力回路（７）を制御するわけである。

しかるにこの場合、被検知物体（３）による反射光■）
のレベルと関係なく物体検知が行なわ力ることになるの
で、反射光（２）のレベルが著しく低い場合には物体検
知出力の信頼性が低下するという問題があった。

〔発明の目的］ 本発明は上述のような点に鑑みて為されたものであり、
受光信号量に基づく検知信号と、被検知物体との間の距
離情報にもとづく検知信号との論理積により物体検知出
力を生じるようにして、より信頼性の高い物体検知を行
ない得るようにした光電スイッチ回路を提供することを
目的とするものである。

［発明の開示］ 以下、本発明の構成を図示実施例について説明する。第
４図は本発明の一実施例に係る光電スイッチ回路のブロ
ック図である。同図において、第３図従来例と同一の機
能を有するブロックには同一の符号を付してその説明を
省略する。また投光素子四および位置検出手段αθを含
む光学系については第２図従来例の場合と同様である。

本発明において特徴を有する部分は点線（１）で囲まれ
た部分である。即ち、本発明においては、対数増中回路
四の出力を所定の基準レベルと比較する比較回路（４）
を有しており、この比較回路＠の出力と、減算回路ンυ
の出力を所定の基＄Ｖベベル比較する比較回路磐の出力
とを入力とするアンド回路−の出力を信号処理回路（６
）の前段に設けである。（イ）は基準レベル発生手段で
あり、比較回路＠に対数増幅回路（７）の出力と比較さ
れる基準レベル電圧を供給するものである。しかしてこ
の基準レベルは、対数増巾回路（７）から出力される信
号しベルが、正しい検知動作を行なうのに要する最小の
しベルよりも若干大きく設定されている。したがって受
光信号量が非常に小さいときには比較回路中の出力はＬ
レベルになり、このため比較回路（イ）の出力が仮にＨ
レベルになっても物体検知出力を生じるこさばなく、検
知出力の信頼性は高くなるものである。

以下、本実施例の動作について順を追って説明する。半
導体装置検出素子（ＰＳＤ）のような位置検出手段四か
らの検出電流１１、Ｉ２は受光回路Ｏη０樽でそねぞれ
電流電圧変換され、増巾されて電圧Ｖ＋　、　ＶＲＫ　
＊換される。受光１ｍｕη（至）はパルス光のみを通し
直流光をカットしたり、特定の周波数のみを通すバンド
パスフィルタ回路をも含むものである。さらに対数増幅
回路（６）（７）は電圧Ｖｒ　、Ｖｚを対数圧縮して増
巾する回路で、次の減算回路竪υを通すことにより、１
ｎＶｌ／Ｖ２　が得られる。これが比較回路に）の入力
となり、基準電圧と比較される。基準電圧は検知エリア
設定用の可変ボリウム（ＶＲ）等の手段を用いて可変と
されるもので、こねによって光電スイッチの検知距離を
設定されるものである。設定距離内に被検知物体が存在
すれば比較回路（財）の出力は、ＬレベルからＨレベル
に変化する。第５図に受光信号量０＋　、Ｉ２）と被検
知物体までの距離との関係を示す。この関係は光学系の
配置（投光系上受光系の配置）により常にＩＩ＞Ｉ２の
関係を満足させることができる。つ捷り位置検出手段四
の検出電流りを常に他方の検出電流■２よりも大きくす
ることができる。電圧１ｎＶｘけ比較回路−の入力とな
り、基準電圧と比較される。　−この基準電圧を最低動
作レベルとする。最低動作レベルとは受光回路αη明、
対数増巾回路０１（イ）の変換インピータンス、層中率
、内部ノイズ、外米ノイズなどによって決定される最低
の弁別レベルで、この動作レベル塩との受光信号量が得
られると光電スイッチの回路系として動作が保証される
レベルを意味するものである。本実施例ではこの最低動
作レベルでもって小さい方の検出電流Ｉ２を監視し、比
較回路（ト）によって比較している。しかし　′てこの
最低動作レベル基ｔの信号が入力した時に比較回路（ト
）の出力はＬレベルからＨしベルに変化する。比較回路
＠脅の出力はアシド回路（ハ）を経由して、信号処理回
路（６）に導びかれ、発振回路（１）の所定のりＯツク
に同期したタイミングで上記入力を読み込むものであり
、その出力は出力回路（７）に導びかれて、外部のリレ
ー等を制御するものである。

第６図は本発明の他の実施例の要部構成を示すブロック
図である。本実施例にあっては光学系の配直により常に
１２＞Ｉ、の関係を満足させることができるようにして
おり、第７図は受光信号量（ＩＩ、Ｉ２）と被検知物体
までの距離との関係を示している。減算回路＆］）は対
数増幅回路四の出力１ｎＶｘから、他方の対数増巾回路
（７）の出力１ｎＶｒを減算した信号１ｎＶｘ／Ｖ＋を
算出して比較回路（ホ）に入力するものである。この比
較回ｗ！ｒ（財）は上記の信号１ｎＶ２／’Ｖ１がボリ
ウム（ＶＲ）にて設定した所定のレベル塩りであればＨ
レベルの出力を生じるものである。

まだ比較回路磐は対数増巾回路ｔ、ＩＩの出力１ｎＶ＋
を所定の基準レベルと比較し、基準レベル以上であれば
ＨＬ／ベルの出力を生じるようになっている。したがっ
て本実施例にあっても、レベルの小さい方の検出電流１
１が所定のレベル以下であるときには物体検出信号が出
ないようになっており、これによって検出力の信頼性を
高めているものである。

第８図は本発明のさらに他の実施例のブロック図である
。本実施例にあっては、第４図実施例の比較回路に）の
出力とアシド回路（ロ）の入力との間に、オア回路（７
）を介装し、このオア回路（イ）の一方の入力にＨレベ
ルまたはＬレベルの電圧信号を選択的に与える切換回路
＠を設けである。切換回路（イ）の出力をＬレベルに設
定したときには第４図実施例と全く同じ動作となる。ま
た切換回路（イ）の出力をＨレベルに設定したときには
、比較回路（イ）の出力には関係なく、受光レベルを判
定する比較回路嗜の出力のみによって物体検知出力を生
じる。したがって、この場合には第９図に示すような接
続を行なうことにより、第１図従来例と同様に受光量の
大小によって物体の有無を検出する仏教反射型の光電ス
イッチ回路として使用することができる。すなわち第９
図の光電スイッチ回路においては、投光素子四からの光
信号が物体にて拡散反射さねで、位置検出手段（ＩＱに
入力されるが、位置検出手段０９の２つの検出電流Ｉ＋
、ｈは共に受光回路μ句に入力されて電圧信号（Ｖｌ　
＋Ｖ２　）となり、この受光回路ｕＱの出力は対数増巾
回路（４）にて対数変換されて重圧イ＝号１　ｎ　（Ｖ
ｌ　＋Ｖ２　）となって、比較回路ｑにより所定の基準
レベルと比較されるものである。したがって第９図の回
路は、＄１図従来例の光電スイッチ回路と同じ動作を行
なうものである。本実施例のように切換回路（ロ）を設
けて、その出力をＨレベルとＬレベルとに切り換えるよ
うにすれば、上述の＠域反射式、仏教反射式、および対
向式のそねぞれについて１つのＩＣを兼用することがで
きるので好都合なものである。

〔発明の効果］ 本発明は叙上のように構成されており、被検知物体に対
して光信号を投光する投光手段と、被検知物体による光
信号の反射光を集光し、集光面Ｆの集光スポットを被検
知物体との離間距離に応じて変位せしめる集光手段と、
集光手段の集光面に配設され、集光スポットの位置に６
じて位置検出信号を生じる位置検出手段と、位置検出手
段の出力に基い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して出力回路を制御する判別制御
手段とを有して成る光電スイッチ回路において、位置検
出手段による受光信号レベルが判別制御手段の最低動作
レベル以上であるときに、判別制御手段から出力回路へ
の信号入力を阻止する出力禁止回路を設けたものである
から、位置検出手段の出力によれば被検知物体が所定の
検知エリア内に存在すると判断される場合でも、位は検
出手段の受光信号レベルが非常に小さくて判別制御手段
の正常な判別動作が期待できないときには、出力禁止回
路によって物体検知出力が生じることを阻止することが
でき、これによって物体検知出力の信頼性を高く保持す
るこ七ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例のブロック図、第２図は他の従来例の光
学系の概略構成図、第３図は同−Ｅに用いる電子回路の
プロ９９図、第４図は本発明の一実施例のブロック図、
第５図は同上の動作説明図、第６図は本発明の他の実施
例のブロック図、第７図は同上の動作説明図、第８図は
本発明のさらに他の実施例のブロック図、第９図は同上
の一使用状態を示すブロック図である。 （７）は出力回路、（８）は投光手段、（Ｌｌは集光手
段、Ｕυは位置検出手段、ｕＱは判別制御回路、＠は比
較回路、（ハ）はアンド回路である。 代理人　弁理士　石　１）長　七

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検知物体に対して光信号を投光する投光手段と
   、被検知物体による光信号の反射光を集光し、集光面と
   の集光スポットを被検知物体との離間距離に応じて変位
   せしめる集光手段と、集光手段の集光面に配設され、集
   光スポットの位置に応じて位＋１検出信号を生じる位置
   検出手段と、位置検出手段の出力に基いて被検知物体が
   所定の検知エリア内に存在するかどうかを判別して出力
   回路を制御する判別制御手段とを有して成る光電スイッ
   チ回路において、位置検出手段による受光信号レベルが
   ヤ」別制曲１手段の最低動作レベル以Ｆであるときに、
   判別制御手段から出力回路への信号入力を阻止する出力
   禁止回路を設けて成ることを特徴とする光電スイッチ回
   路。