JPS60195427A - 光検出装置 - 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】 本発明は光信号の通信システムに用いられる光検出装置
に関し、特に光信号の長距離伝送を容易にした斯種装置
を提供するものである。

発光素子と受光素子とを用いて物体の有無、色の違い等
を検出するようにした従来の光検出装置は、光を検出し
た検出信号をトランジスタσ）オープンコレクタ出力あ
るいはリレーの接点信号等σ）ように電気信号として単
用すようにしてｌ、Ｎる。このため光検出装置の検出信
号の出力端と検出信号の受信端とを接続する伝送路が電
磁ノイズの影響を受け易く、駆検出の原因となる。従っ
て、従来は検出信号の伝送距離は１〜５ｍ程度が限界と
なっている。

本発明は上記の笑情に鑑み成されたもので、検出信号を
光信号として出力するように成すと共に、この光信号を
光ファイバを用いて容易に伝送できるようにした光検出
装置を提供するものである。

以下本発明の実施例を図面と共に説明する。

軸１図に示すように、本発明による光検出装置１は２個
の発光素子２，３と１個の受光素子４とが設けられてお
り、これらの発光素子２，３及び受光素子４を選択的に
用いることにより、次の３つの使用モードを選択するこ
とができる。

Ａモード（検出モード） 発光素子２と受光素子４とにより物体の有無、色の違い
等を検出して、その検出信号を出力端子５から電気信号
として出力すると共に、発光素子３から光信号として出
力する。

Ｂモード（受信モード） 他の光検出装置１の発光素子３又は２、あるいは他の光
信号発生装置から直接あるいは光ファイバ等を介して送
られて来る光信号を受光素子４で受信してそれを出力端
子５から電気信号として出力する。

Ｃモード（中継モード） 他の光検出装置ｔ１の発光素子３又は２．あるいはその
他の光信号発生装置から直接あるいＩＪ光ファイバ等を
介して送られて来る光信号を受光素子４で受信し、それ
を発光素子３から光信号として出力し、これをきら１こ
他の光検出装置１の受光素子４あるいは他の受光装置１
こ光ファイバを介して伝送する。

次に第１図の回路動作について土ｉＣＡ、ｎ、Ｃの各モ
ード別に説明する。

Ａモード スイッチ６はオンに成され、スイッチ７は接点Ａ側に閉
さきねる。基準発振器８は周波数１〜１００ＫＨｚ　程
度の基準信号Ｐｏを発揚する。この発振器８としてけ連
１常のＨ，Ｃｌこよる時定数回路を用いた一般的な発振
回路でよく、その他発振用の専用ＩＣや、水晶又はセラ
ミックの発振子を用いたものであってもよい。また発光
素子２，３の光出力を大きくするには駆動パルスのデユ
ーティ比を小さくして一定時間当りの発光素子の消費電
力を小さくシ、尖頭ＩＭ＃Ｌを大きくする方法が採用さ
れる。

しかしチューティ比をあまり小さくすると、受光後の増
ｌ］器を高周波帝績に設計しなければならず、従って増
ｄＪ率の大きな回路を構成することが困難となる。こわ
らのこさから、発振周波数を１〜３０ＫＨｚ、チューテ
ィ比を４０％以下、好ましくは２０〜３０％程度に設計
すると良い。

上記基準信号Ｐ口は駆動回路９に加えられると共に、ス
イン−Ｆ６を介してケート回路１０に加えられ、さらに
ケート回路ＩＮこ加えられる。上記駆動回路９は発光素
子２に駆動パルスを加え、これによって発光素子２は上
記デユーティ比及び周波数で発光する。尚、発光素子２
としては発光ダイオード、ランプ等が用いられる。発光
素子２の光出力はレンズ又は光ファイバ等を通じて被検
出物体（図示せず）を透過し、又は被検出物体に照射さ
れ、その透過光又は反射光が受光素子４で受光される。

受光素子４としてはフォトトランジスタ、フォトダイオ
ード等が用いられる。受光素子４から得られる微弱な電
気信号は増巾器１２で増巾される。この増巾器１２は上
記発振周波数帯域の帯域増巾器に構成されている。

増巾器１２から得られる増巾された信号Ｓ、ｉ−１次に
ゲート１０に加えられて、上記信号ｌ″０と同期がきら
れる。これによって上記信号Ｓ１に含まれる外来光によ
る成分が除去され、発光素子２の発光出力に対応した信
号Ｓ２が得られる。この信号Ｓ２は信号確認回路１３１
こ加えられる。信号確認回路１３は所定時間に上記信号
Ｓ２のパルス数が所定数以上あるか否かを判別し、パル
ス数が所定数以−ヒあるときに正規の信号Ｓ２と見做し
てその確認信号Ｓ３を出力回路１４に加えると共１こス
イッチ７を介してゲート回路１１に加える。出力回路１
４は上記信号Ｓ５に基いて検出信号Ｓ４を電、気信号と
して出力する。尚、信号確認回路１３は積分回路あるい
はカウンタ等を用いたディジタル回路で構成される。

一方、ゲート回路１１は上記信号８５によりゲートが開
かれて信号Ｐｏか通過し、この信号Ｐｏが駆動回路１５
に加えられることによって、発光素子３は上記発振周波
数及びデユーティ比で発光し、検出信号Ｓ５を光信号と
して出力する。

従って、上記検出信号Ｓ５を光ファイバを用いて他の光
検出装置１の受光素子４あるいはその他の受光装置に加
えるようにすれば、検出信号Ｓ５を遠距離才で伝送する
ことができる。尚、出力端子５に電気信号として得られ
る検出信号Ｓ４は前述したようにノイズの影響を受けや
すいので、１〜５ｍ程度が伝送可能な距離である。

Ｂモード スイッチ６はオフ、スイッチ７は接点Ｂ側に閉ざされる
。このときゲート回路１０はゲートを開いて増巾器１２
からの信号Ｓ１を通過きせるように成されている。受光
素子４に、他の光検出装置１の発光素子３又は２あるい
は他の光信号発生装置からの光信号が光ファイバ等を通
じて加えられる。

受光素子４から得られる信号は増巾器１２で増巾された
後、ゲート回路１０を通過して信号確認回路１３１こ加
えられ、ここで前述と同様にして信号′１ｉｆＡ認処理
が行われる。そして出力回路１４は確認信号Ｓ５に基い
て出力端子５に検出信号Ｓ４を出力する。尚、このＢモ
ード及び後述するＣモードでは他の装置から光信号を受
光するのでケート回路１０で同期をとる必要はない。

Ｃモード スイッチ６はオフ、スイッチ７は接点Ｃ（Ｉｌｌに閉ざ
される。受光素子４１こ、他の光検出装置１の発光素子
３又は２あるいは他の光信号発生装置からの光信号が光
ファイバ等を通じて加えられる。受光素子４から得られ
る信号は増ｌ］器１２で増巾された後、ゲート回路１０
を通過して再トリガ型ワンショットマルチバイブレータ
（以下モノマルチと言う）１６に加えられる。このモノ
マルチ１６は上記信号Ｐｏの周期より若干長い時定数を
廟する再トリガ型のものが用いられており、ゲート回路
１０を通過した信号Ｓ、によりトリガされる。このモノ
マルチ１６の出力はスイッチ７を介してゲート回路１１
に加えられてゲートが開かれる。これによって信号Ｐｏ
がこのゲート回路１１を通過して駆動回路１５に加えら
れる。従って発光素子３は受光素子４で受光きれた光信
号に応じた光信号を出力する。この光信号は他の光検出
装置１１の受光素子４に光ファイバを通じて加えられる
。尚、必要に応じて出力端子５から検出信号Ｓ４を得る
ようにしてもよい。

このＣモードでは信号確認処理を省略しているので、信
号確認処理回路１３を構成する積分回路やディジタル回
路等による信号の遅延を除去することができる。このた
め光信号の中継個所を多数個設けても信号が遅延するこ
とがない。また受光素子４から得られる信号はパルス波
形がなまって巾が広くなっているので、この信号をその
まま増巾して発光素子３の駆動信号として用いると、信
号の中継を行う毎にパルス巾が広くなり、このため消費
電力が増大すると共に、誤検出の原因となる。本実施例
ではモノマルチ１６によって、受光素子４が受信した期
間を検出し、この期間に通過する信号Ｐｏにより受光素
子３を駆動しているので、信号を中継する毎にパルスの
波形整形が行われ、従って信頼性の高い伝送を行うこと
ができる。尚、モノマルチ１６に代えて時定数の短い通
常のトリガ型モノマルチを用い、このモノマルチモード
器１２の出力でトリガし、その出力パルスを駆動回路１
５に加えるようにしてもよい。またモノマルチに代えて
Ｄ型フリップフロップを用い、このフリップフロップで
増巾器１２の出力と信号■゛ｏとを同期させ、その出力
パルスを駆動回路１５に加えるようにしてもよい。さら
に発振器８として発振モードとモノマルチモードとを切
換えるよう１こ成された市販のタイマー用ＩＣを使用し
、これを上記ＡモードとＣモードとで切換えて使うよう
にしてもよい。

光ファイバとして石英系光ファイバを用いる場合はその
伝送損失は僅かであり、通常使用される距離では何ら問
題な（伝送することができるが、多成分ガラスやプラス
チック系の安価な光ファイバを用いる場合は伝送距離に
限界が生じる。上述したＣモードはこのような場合に用
いて好適であり、光信号の遠距離伝送を低コストで実現
することが可能となる。また中継地点で検出信号をモニ
ターするように成すことができる。

以上述べたＡ、Ｂ、Ｃの各モードにおいては、第１図の
諸口路のうち必要な回路のみ動作され、他の回路の動作
は停止される。このために例えば駆動回路９，１５等に
は動作を制御する端子１６゜１７が設けられており、駆
動回路９，１５が動作を停止するときは、これらの端子
１６．１７が例えば接地電位になるようにしている。

第２図は３個の光検出装置ＩＡ　、ＩＢ　、ＩＣを用い
て光信号の伝送システムを構成した場合の実施例を示す
。

図において、光検出装置１ＡはＡモードで使用され、光
検出装置１ＢはＢモードで使用され、光検出装置１ｃは
Ｃモードで使用されている。尚、１９゜２０は光ファイ
バを示し、回路部１８は執１図のの諸口路を含むもので
ある。このように本発明による光検出袋Ｍ１は第１図の
回路をユニット化しているので、この光検出装置を検数
個用いて、それらの使用モードを選ぶことにより、第２
図の他ｌども種々の光信号伝送システムを構成すること
かできる。尚、Ａ、Ｂ、Ｃの各モード別に、そわそれ必
要な回路のみを含んでユニット化し、モード別光検出装
置を得るようにしてもよい。

給３図は第１図の回路をユニット化した場合の光検出装
置１の外観を示す実施例である。

ケース２１には発光素子２，３、受光素子４及び図示せ
ずも他の諸口路が内蔵されている。ケース２１の一側面
には光コネクタ２２．２３が設けられたコネクタ部２４
が設けられている。これらの光コネクタ２２．２３は仮
想線で示すように光ファイバ２５．２６が接続されるも
ので、光コネクタ２２は発光素子２と対向配ｔされ、光
コネクタ２３は受光素子４と対向配置されている。尚、
上記コネクタ部２４をケース２１１こ着脱可能１こ成す
と共に発光素子２及び受光素子４とそれぞれ対向する位
置にレンズを設けた別のコネクタを用意し、このコネク
タ部と上記コネクタ部２４とをケース２１に選択的に増
付けるようにしてもよい。

ケース２１の他側面には光ファイバ２７が接続される光
コネクタ２８が発光素子３と対向する位置に設けられて
いる。こむと共にケーブル２９が導出され、このケーブ
ル２９には電源供給端子３０、前記出力端子５．（Ｗ号
用接地端子３１及び接地端子３２等が設けられている。

ケース２１の出力表示等の表示部３６等、必要な操作ス
イッチ、摘み、表示部が設けられている。またケース２
１の底面には取付は孔３７を有する取付は脚３８が設け
られている。

本発明は２個の発光素子と１個の受光素子とを選択的に
使用することにより、１つの光検出装置で物体の有無、
色の違い等の検出と、光信号の受信と、光信号の中継と
を行うことができる。従って、複数個の光検出装置を用
い、それらの使用モードを選ぶと共ｌこ光ファイバで接
続することにより、種々の光信号の伝送システムを容易
１こ構成することができると共に、安価な光ファイバを
用いて光信号の遠距離伝送を容易に実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路系統図、第２図１丁
本発明の使用状態の実施例を示す回路系統図、第３図は
本発明の実施例を示す外観斜視図である。 なお図面に用いた符号においで、 １　・・・・・・・・・・・・光検出装置２．３・・・
・・・・・・発光素子 ４　・・・・・・・・・・・・受光素子５　・・・・・
・・・・・・・検出信号出力端子１０．１１・・・・・
・・・ゲート回路１５・・・・・・・・・・・・駆動回
路である。 特開昭ＧＯ−１９５４２７（５）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１及び第２の発光素子と、受光素子と、上記第１
   の発光素子の駆動回路と、上記受光素子で受光された光
   （１号に応じて上記第２の発光素子を駆動する駆動回路
   とを具備して成る光検出装置。 ２、上記受光素子で受光された光信号に応じた電気信号
   を出力するようにした特ｒｒｔ％をの範囲第１項に記載
   の光検出装置。