JPS6027882A

JPS6027882A - 光学的検出装置

Info

Publication number: JPS6027882A
Application number: JP58134927A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Iyama; 井山　謙一; Toru Hosaka; 保坂　透
Original assignee: Dowa Mining Co Ltd
Current assignee: Dowa Holdings Co Ltd
Priority date: 1983-07-23
Filing date: 1983-07-23
Publication date: 1985-02-12
Also published as: KR900000689B1; KR850001428A; JPH0311673B2; US4585940A

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】（イ）技術分野この発明は物体の有無を光学的に検出する光学的検出装
置に関する。

（ロ）従来技術一般に、物体の有無を光学的に検出する装置として第１
図に示す回路構成が知られている。この回路はカソード
が接地された赤外線発光ダイオード（以下、発光ダイオ
ードと称する）１のアノードに抵抗を介して所定電圧を
印加した際発光される赤外線をフォトトランジスタ２に
よって受光するもので、この受光によって抵抗Ｒ１を介
して接地されたコレクタに電流（光電流）が増加し、こ
れを電圧出力として取り出し、この電圧出力を検出する
ことにより発光ダイオード１とフォトトランジスタ２と
の間の物体の有無を検出している。

しかしながら、前記回路を照明光あるいは自然光の環境
下で使用する場合、これら外乱光がフォトトランジスタ
２によって検出され、このためコレクタ電流が増加して
フォトトランジスタ２の動作点が偏位することにより発
光ダイオード１からの光を検知する感度が低下する問題
があった。

また、前記外乱光によって生じるノイズ電流のため、前
記回路からの出力をコンピュータ等の電子機器に直接接
続した場合、誤動作の原因となるおそれがあった。この
誤動作を防止するため、トランジスタ２からの出力電流
を複雑なアナログ回路を利用してノイズの除去を行なう
必要があり、このアナログ回路の構成が複雑になる欠点
があった。

（ハ）目　的この発明は前記事情に基づいてなされたもので、その目
的とするところは外乱光の影響を防止して検出性能に優
れると共に、構成が簡単な光学的検出装置を提供するこ
とである。

に）実施例以下、この発明の実施例につき第２図ないし第４図に基
づいて説明する。第２図はこの発明の回路構成図を示し
、同図中１１は発振回路である。

この発振回路１１は予想し得る外乱光の周波数よりも複
数倍の高周波数の矩形の発振信号を出力するもので、こ
の発振信号はインバータ１２を介してシフトレジスタ１
３にシフトクロックとして入力すると共に、直接、４ビ
ツトのカウンタ１４へ計数信号としても入力される。カ
ウンタ１４は入力された計数信号の立下りを計数し、１
／２　、１７４゜１／８．’／１６の分周信号を夫々出
力する。１／２分周信号は増幅器１５を介して赤外線発
光ダイオード（以下、発光ダイオードと略称する）１６
０カソードに印加される。この発光ダイオードｓ１６の
アノードには抵抗を介して正の電圧が印加されており、
カソードがロウレイルになる都度、発光ダイオード１６
に電流が流れて点燈する。また、前記／４．　／８．　
／１６分周信号は夫々対応するインバータを経てナント
ゲート１７に入力され、このナントゲート１７の出力は
前記シフトレジスタ１３に動作時間信号を与える。すな
わち、’／４　、　’／８　。

１／１６　信号の少なくともひとつが出力されていると
シフトレジスタ１３に動作時間信号が与えられ、その時
間中、シフトレジスタ１３は動作可能となる。

前記発光ダイオード１６と対向してフォトトランジスタ
１８が配置されている。このフォトトランジスタ１８の
コレクタに一端が接続された電圧レベル調整用の抵抗Ｒ
１の値は、発光ダイオード１６からの光信号を検知し得
、外乱光による飽和を除去すべく小さい値に設定されて
いる。このフォトトランジスタ１８からの信号は微分回
路１９に与えられ、ここで微分された後、増幅器２０に
出力されて増幅される。この増幅器２０の出力はＣ−Ｍ
ＯＳによって構成したフィルタ回路２１に与えられ、こ
こでＣ−ＭＯＳの応答性の遅れ等のためノイズが除去さ
れ、この結果、波形整形された光検出信号がシフトレジ
スタ１３の入力端に印加される。

シフトレジスタ１３は、前記動作時間信号が入力されて
いる間だけ、前記入力されるシフトクロックの立上がり
で入力端に印加された光信号を１桁目ＡＯに記憶すると
共に各桁の記憶内容を一段上位の桁へとシフトする。シ
フトレジスタ１６の下位４桁ＡＯ〜Ａ３のビット出力は
比較回路２２に夫々並列に入力される。一方、比較回路
２１の桁ＢＯ〜Ｂ３には夫々対応してハイ、ロウ、ハイ
、口ウの各レベルに設定されており、この桁ＢＯ〜Ｂ３
の記憶内容と入力した桁ＡＯ〜Ａ３からのビット出力と
を夫々対応して比較し、各桁の内容がすべて一致すると
一致信号をフリップフロップ２６へ出力する。フリップ
フロップ２６は前記一致信号の立上りでセットされ、こ
のセット出力は発光ダイオード１６の光検出信号として
出力される。また、フリップフロップ２６のＲ端子には
前記動作時間信号が与えられており、この動作時間信号
の立下がりで７リツプフロツゾ２３はリセットされる。

次に、この発明の動作について説明する。まず、発光ダ
イオード１６とフォトトランジスタ１８との間に物体が
存在しないとする。このとき、発振回路１からは第３図
（Ａ）に示すように発振信号が出力されており、発光ダ
イオード１６には同図（ハ）に示すように１／２分周信
号が与えられ、この信号のロウレベル期間だけ発光ダイ
オード１６が点燈している。一方、シフトレジスタ１３
には第３図Ｃ）に示すように発振信号と位相がＣ−ＭＯ
Ｓによって構成されたフィルタによって、半周期ずれた
シフトクロックが与えられ、また同図（至）に示すよう
に、発振信号の２周期ごとに発振信号の７周期の時間継
続する動作時間信号が繰り返し与えられ、さらに同図（
ト）に示すように１／２分周信号のロウレベルに対応し
て点燈する発光ダイオード１６の赤外線の検出信号を波
形整形した光信号が入力されている。なお、第６図（ト
）に示す波形に時間遅れが生じるのはフィルタ回路２１
によって遅延されること、発光ダイオード１６からフォ
トトランジスタ１８への赤外線の到達時間等の原因に基
づく。

いま、時刻ＴＯの時、発振信号の２発目が計数されたと
すると、カウンタ１４からロウレはルの光源点滅信号と
しての１／２分周信号、・・イレはルの１／４分周信号
が出力され、この結果、発光ダイオード″１６は点燈し
てシフトレジスタ１３に動作時間信号が与えられる。こ
れと同時に、シフトレジスタ１３に入力されるシフトク
ロックのタイミングでその入力端に印加されているロウ
レは左信号を桁ＡＯに記憶する。次に、６発目の発振信
号が計数されると、カウンタ１４からハイレベルの１／
２分周信号、ノ・イレベルの１／４分周信号が出力され
、この結果、発光ダイオード″′１６は油溶し、前記動
作時間信号は出力され続ける。これと同時に、シフトレ
ジスタ１ろはその入力端に印加されている光信号を取り
込み、桁Ａｏ、Ａｌの内容を夫々ハイ、ロウレベルとす
る。５発目の発振信号がカウンタ１４によって計数され
ると、シフトレジスタ１３の桁ＡＯ〜Ａ３はノ・イ、ロ
ウ、ノｈイ、ロウの各レベルが記憶されることになり、
これら各信号は比較回路２２の桁ＢＯ〜Ｂ３の設定値と
比較され、第６図（ト）に示すように一致信号が出力さ
れ、この一致信号の立上りで７リツプフロツプ２ろがセ
ットされて同図０）に示すように光検出信号が出力され
る。次に、６発目の発振信号がカウンタ１４によって計
数されると同時に、シフトレジスタ１３の桁ＡＯ〜Ａ３
はロウ、ノ１イ、ロウ、ノ１イの各レベルにシフトされ
、この結果、比較回路２１の内容は不一致となり前記一
致信号の出力は停止するものの７リツプフロツプ２３は
セットされ続けるから光検出信号は出力され続ける。同
様に、７，９゜１１．１３．１５発目の発振信号の立下
り時に前記一致信号が出力され、８．　１０．　１２．
　１４゜１６発目の発振信号の立下り時に一致信号の出
力は停止する。１６発目の発振信号立下り時に、カウン
タ１４の内容は０となり、この結果、動作時間信号の出
力は停止してシフトレジスタ１６は不動作状態に保持さ
れると共に動作時間信号の立下りによってフリップフロ
ップ２６がリセットされ、この結果、前記光検出信号の
出力は停止する。次に、１８発目の発振信号の立下り時
、即ち、動作時間信号の停止時から２発目の発振信号の
立下り時Ｔ１から再び前述と同様な動作が繰り返えされ
る。

ところで、前記動作時間信号出力の間、繰返しシフトレ
ジスタ１３に入力される光信号ｅ１〜ｅ７のうち、例え
ば光信号ｅ２の波形が歪み、この結果、シフトレジスタ
１３にはロウレベルとして取り込まれたとすると、前記
動作時間信号出力の間出力された一致信号ｆ０〜ｆ６の
うちｆｌ、ｆ２は出力され無いものの、１３〜ｆ６は出
力されるから、光信号ｆ３の立上りで光検出信号は出力
されることになり、確実に検出動作が行なわれる。

次に、発光ダイオード１６とフォトトランジスタ１８と
の間に物体が挿入されている場合は、カウンタ１４から
の１／２分周信号がロウレベルとなり発光ダイオード１
６が点燈してもフォトトランジスタ１８には赤外線は検
出されない。したがって、シフトレジスタ１３には動作
時間信号が入力されている期間中にも光信号は入力され
ないから、比較回路２１からは一致信号は出力されず、
したがって光検出信号も出力されない。

第４図はこの発明の光学的検出装置を主に位置検出に利
用する場合の実施例を示すもので、第３図の同一部分は
同一参照符号を附し、詳しい説明は省略する。この光学
的検出装置においては、４ビツトのカウンタ１４を使用
するかわりに８ビツトのカウンタ６１を使用し、発振回
路１１から入力する発振信号を下位４桁において前述し
たように’　／２．　”　／４　、　’　／８　、　”
　／１６　に分周した分周信号を出力すると共に、上位
４桁Ｘｏ、　Ｘｌ、　Ｘ２．　Ｘ３　の各ビット出力は
ラインｌ。、１１，１２，１３　を介してデータ処理装
置（図示せず）に送出される。カウンタ３１の桁Ｘ。、
Ｘｌ、Ｘ２からの出力はマルチプレクサ３２．３３に入
力される。マルチプレクサ６２０８個の出力端子は夫々
対応して赤外線発光ダイオード１６ａ〜１６ｈのカソー
ド９に接続され、これらアノードは共通に接続されてト
ランジスタ６４□のコレクタに接続されている。マルチ
プレクサ３２には前記／２分周信号も入力されており、
桁Ｘ。、Ｘｌ、Ｘ２からの入力データに対応して前記発
光ダイオード″１６ａ〜１６Ａのうちのひとつに対して
１／２分周信号の供給を可能とするように接続の切換え
を行う。また、前記マルチプレクサ６３０８個の出力端
子は夫々対応してフォトトランジスタ１８ａ〜１８Ａの
コレクタに接続され、これらのエミッタは共通に接続さ
れてマルチプレクサろ５の対応するひとつの出力端に接
続されている。マルチプレクサ６３は桁Ｘ。、Ｘ、Ｘ２
がらの入力データに対応してフォトトランジスタ１８０
〜１８ｄのうちのひとつのコレクタを接地して動作可能
状態に指定する。前記発光ダイオード１６ａ〜１６ｈと
フォトトランジスタ１８α〜１８ｄは夫々所定距離離間
して一対ずつ対向配置され、８対で一組が構成されてい
る。

一方、カウンタ６１の桁Ｘ３からの出力はカウンタ３６
に入力され、カウンタ３６の桁Ｘ４．Ｘ５の出力は前記
術Ｘ３の出力と共にマルチプレクサ３７．３５に入力さ
れる。マルチプレクサ６７の各出力は夫々前記組を指定
するトランジスタ６４□〜３４ｒＬの各咬−スに接続さ
れており、桁Ｘ３．Ｘ４゜Ｘ５からの入力データに対応
してトランジスタ３４□〜３４ｒＬのひとつのベースを
ロウレイルに、この残りのトランジスタのベースをハイ
レベルに維持し動作可能な１つの組を指定する。トラン
ジスタ３４１〜３４ｒＬの各コレクタは夫々対応した一
組の発光ダイオード１６α〜１６Ａのアノードに接続さ
れており、そのベースがロウレベルに維持されている間
、ＯＮして電圧を対応する各発光ダイオードのアノード
に印加する。また、マルチプレクサ６５の各出力は夫々
対応した一組のフォトトランジスタ１８α〜１８Ａのエ
ミッタと接続されており、桁Ｘ３．Ｘ４．Ｘ５からの入
力データに対応した組のフォトトランジスタの各エミッ
タをラインｍに接続する。このラインｍには抵抗を介し
て正の電圧が印加されており、接続された組のフォトト
ランジスタを動作可能状態にする。ラインｍを介した信
号はコデンサ６８、増幅器２０、フィルタ回路２１を夫
々介し、シフトレジスタ１３に光信号として入力される
。

前記カウンタ３１から出力される”／４．”／８゜１／
１６分周信号は夫々ナンド回路３９に入力され、この出
力はフリップフロップ２６の光検出信号と共に前記デー
タ処理装置に入力される。さらにデータ処理装置にはラ
イン１４，１５を介して桁Ｘ４゜Ｘ５からのビット出力
も入力される。その他の構成は第６図の場合と同様であ
るから説明は省略する。

次に、第４図の光学的検出装置の動作につき説明する。

いま、カウンタ３１，３４の各出力はロウレベルである
とする。このとき、マルチプレクサ６７には（ロウ、ロ
ウ、ロウ）の信号が入力され、トランジスタ６４□０ベ
ースにロウレベル信号が出力され、この結果、トランジ
スタ６４□に接続された組の発光ダイオード１６α〜１
６Ａの各アノード８が動作可能状態に印加されている。

同様に、マルチプレクサ６５は動作可能状態の発光ダイ
オード８と対になったフォトトランジスタ１８ａ〜１８
ｈの組を選択し、その各エミッタをラインｍに接続して
いる。さらに、桁Ｘ。、ｘｌ、Ｘ２からの（ロウ、ロウ
、ロウ）のデータ入力によりマルチプレクサ３２は発光
ダイオード１６ａを１／２分周信号入力可能状態に接続
し、マルチプレクサ６６はフォトトランジスタ１８ａの
コレクタを接地して動作可能状態に設定される。すなわ
ち、この状態において一対の発光ダイオード″′１６α
とフォトトランジスタ１８αのみが動作状態に指定され
、各桁Ｘ。−Ｘ５の内容が指定状態を示すアドレスデー
タとして送出される。

前述の指定状態において、カウンタ３１は発振回路１１
から１発目〜１６発目の発振信号を計数する間、指定さ
れた一対のダイオード″′１６ａとフォトトランジスタ
１８ａによって前述した第６図に示す動作が行なわれる
（但し、第４図の場合は微分回路１９が設けられてない
）。カウンタ６１は１４発目の発振信号を計数すると、
ナンド８回路３９の出力がハイレベルからロウレベルに
切り変わる。このロウレベルへの切り替わり時はフリッ
プフロップ２６から出力される光検出信号の読み込みの
タイミング信号として送出される。カウンタ６１が１６
発目の発振信号を計数すると、第６図に示すように動作
時間信号、光検出信号の出力は停止すると共に、ナンド
９回路６９の出力はハイレベルに変わる。さらに、この
ときカウンタ３１の桁Ｘ。からハイレベル信号が出力さ
れるから、マルチプレクサ３２．３３は夫々対応してダ
イオード１６α、フォトトランジスタ１８Ｗに替わり発
光タイオートｌ　６　ｂ、フォトトランジスタ１８ｈを
動作可能状態に指定する。カウンタ３１は２回目の１発
目から１６発目の発振信号を計数する間、発光ダイオー
ド″′１６ｂは７回の点滅及びこれに基づく前述の動作
が繰り返えされる。同様な動作が８回繰り返えされ発光
ダイオード″１６ｈとフォトトランジスタ１８ｈの対の
検出動作が終了すると、カウンタ６１の桁Ｘ３からハイ
レ（左信号が出力され、この結果、マルチプレクサ３７
はトランジスタ３４□０ベースに対してロウレベル信号
を出力し、次の組の各発光ダイオードのアノード９を印
加すると共に、マルチプレクサ６５はこの組の各フォト
トランジスタのエミッタとラインｍへ接続を切り替える
。前述と全く同様に、指定された組の中の一対の発光ダ
イオードとフォトトランジスタが順次指定されて同様の
検出動作が行なわれる。

なお、現在指定されている発光ダイオード、フォトトラ
ンジスタの対を示すアト９レスデータは桁Ｘｏ−Ｘ５か
ら送出される。このように、一対の発光ダイオード、フ
ォトトランジスタが順次指定され、その指定位置におけ
る物体の有無の検出が行なわれる。この物体の有無はナ
ンド回路３９から出力されるタイミング信号がロウレは
ルに切替わる際、フリップフロップ２６からの光検出信
号の有無をデータ処理装置が読み取ることにより判別さ
れる。

なお、前記実施例においては一対の発光ダイオード８、
フォトトランジスタを複数対一方向に配列した構成とし
たが、縦横方向に配列して平面上の物体の位置を検出す
ることも可能である。

（ホ）効　果以上説明したようにこの発明は、予想外乱光の周波数よ
りも高い周波数に発振信号を分周した光源点滅信号及び
この分局比よりも複数倍長い分周比に分周した動作時間
信号を出力し、この動作時間信号の入力中、前記発振信
号に同期したクロック入力により受光素子により受光さ
れた光信号を順次シフトし、このシフト出力を設定値と
比較して一致している場合には光検出信号の出力をセッ
トし、前記動作時間信号停止時にこの光検出信号の出力
を停止する構成としだから、外乱光による影響を防止し
て可視外光源からの到達光を精度良く検出することがで
きる。また、複雑なアナログ回路を使用していないため
構成が簡単で小型化が可能である。

また、一対の可視外光源と受光素子とを複数対配置し、
このうちの一対を指定して前記動作時間終了時に指定を
更新し、指定された可視外光源のみに前記光源点滅信号
を入力可能状態に及び指定された受光素子のみを動作可
能状態に夫々切換える構成を備えたから、物体の有無の
検出だけでなく、物体の位置検出においても簡単な構成
で精度良い優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光学的検出装置の要部回路構成図、第２
図はこの発明の一実施例を示す回路構成図、第６図は第
２図の動作を説明するタイミングチャート、第４図はこ
の発明の光学的検出装置を位置検出に使用する場合の実
施例を示す回路構成図である。１１・・・発振回路、１３・・・シフトレジスタ、１４
・・・カウンタ、１６，１６ａ〜１６Ａ・・・赤外線発
光ダイオードゝ、１８．１８α〜１８Ａ・・・フォトト
ランジスタ、２２・・・比較回路、２３・・・フリップ
■ 第１１フロップ、６１・・・カウンタ、３２．３３，３５，３７・・・マルチプレクサ、ろ４・
・・カウンタ。特許出願人　同和鉱業株式会社（イ）図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）発振手段と、この発振手段からの発振信号を所定
比に分周し予想外乱光よりも高い周波数の光源点滅信号
及び前記所定比よりも複数倍長い分周比に分周した動作
時間信号を出力する分局手段と、前記光源点滅信号に従
って点滅する可視外光源と、この可視外光源からの出力
光を受光する受光素子と、前記動作時間信号の入力時間
中、前記発振信号に同期したクロック入力により前記受
光素子によって受光された光信号を順次シフトするシフ
ト手段と、このシフト手段から出力される信号を設定値
と比較する比較手段と、この比較手段から出力される一
致信号によってセットされ、前記動作時間信号の終了時
にリセットされる光検出信号出力手段とを備えてなる光
学的検出装置。
（２）発振手段と、この発振手段からの発振信号を所定
比に分周し予想外乱光より高い周波数の光源点滅信号及
び前記所定比よりも複数倍長い分周比に分周した動作時
間信号を出力する分周手段と、一対の可視外光源と受光
素子を複数対配置した位置検出手段と、この位置検出手
段のうち一対の可視外光源と受光素子を指定し前記動作
時間信号終了時に指定を更新する指定手段と、この指定
手段によって指定された可視外光源のみに前記光源点滅
信号を入力可能状態に及び指定された受光素子のみを動
作可能状態に夫々切換える切換手段と、前記動作時間信
号の入力時間中、前記発振信号に同期したクロック入力
により前記指定された受光素子によって受光された光信
号を順次シフトするシフト手段と、このシフト手段から
出力される信号を設定値と比較する比較手段と、この比
較手段から出力される一致信号によってセットされ、前
記動作時間信号の終了時にリセットされる光検出手段と
を備えてなる光学的検出装置。