JPS63280512A - 光電スイッチ - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は光電スイッチ、特にローラ等によって搬送さ
れるシート等に印刷されたマークを検出する光電スイッ
チに関する。

（ロ）従来の技術 シート上に印刷されたマークを検出するのに使用される
従来の反射型光電スイッチは、投光素子からの光を集束
レンズで、シートの所定位置に集束させて、シート及び
シート上に印刷されたマークで反射される光を受光素子
で受け、シート地とマークにおける反射光レベルの変化
によって、シート上のマークを検出するものであった。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 上記従来の反射型光電スイッチでは、シートの種類が変
わり、シートつまり下地の色及びマークの色が変わると
、光の反射率が変わり、その都度に感度調整を遺り直さ
ねばマークを検出することが出来ないという問題があっ
た。また、投光軸方向のシートの通過位置の微小な変動
によって、反射光レベルが変動するので、誤った位置で
マークを検出してしまうおそれがあるという問題があっ
た。また、従来の反射型光電スイッチは、マークの大き
さまでは判別することが出来なかった。

この発明は、上記に鑑み、シートの種類が変わっても、
感度調整が不要であり、シートの通過位置が投光軸方向
に微小距離変動しても誤作動を起こすことなく、その上
マークの大きさの判別まで可能にする光電スイッチを提
供することを目的としている。

（ニ）問題点を解決するための手段及び作用この発明の
光電スイッチは、シート及び検知マークに光を照射する
投光素子と、シート及び検知マークからの光を受ける受
光素子と、この受光素子よりの前記検知マークの前後縁
に対応する正負出力が、それぞれ所定値をこえると対応
して第１と第２の検知パルスを出力する信号検知回路と
、前記第１の検知パルスによりセットされ、前記第２の
検知パルスによりリセットされ、検知マーク幅に応じた
パルス幅信号を出力するラッチ回路とから構成されてい
る。

この光電スイッチでは、シートのマークが通過すると、
マークの前後縁で受光素子に正負の出力が得られ、この
正負の出力がそれぞれ所定値を越えていると、応じて信
号検知回路より、２個の第１と第２の検知パルスが出力
される。これにより、マークの到来が検知される。また
第１の検知パルスでラッチ回路がセットされ、第２の検
知パルスでラッチ回路がリセットされ、ラッチ回路は第
１の検知パルスを受けてから第２の検知パルスを受ける
までの期間パルス信号を出力する。つまり、マーク幅に
応じたパルス幅の信号が出力される。

（ホ）実施例 以下実施例により、この発明をさらに詳細に説明する。

〈実施例１〉 第２図は、この発明が実施される反射型光電スイッチの
概略図である。この反射型光電スイッチは、シート４上
に、間隔をおいて連続的に配置されるマーク５がフォト
ダイオード６の前方を通過すると、投光素子１より光が
ハーフミラ−２、レンズ３を経てマーク５に照射され、
マーク５の像が反転してフォトダイオード６上に結像す
るものである。フォトダイオード６は、２つの受光領域
つまり、フォトダイオードＰＤ−ａ、ＰＤ−ｂか　　　
・らなる複合型受光素子であり、夫々のフォトダイオー
ドＰＤ−ａ、ＰＤ−ｂは、同一の受光面積を有している
。

第１図は、実施例光電スイッチの回路構成を示すブロッ
ク図である。同図において、発光ダイオード（投光素子
）１より発せられた光が複合型フォトダイオード６の受
光領域ＰＤ−ａ、ＰＤ−ｂで受光される。これら受光領
域ＰＤ−ａ、ＰＤ−ｂで受光された信号は、増幅器１１
．１２に入力され所定の増幅率で増幅され、これら増幅
器１１．１２の百出力は、差動増幅器１３に入力される
。

差動増幅器１３は、２つの増幅器１１．１２の出力の差
を増幅することによって、そのレベル差を検出するもの
であり、二〇差動増幅器１３の出力は、波形整形回路１
４．１５に入力されている。

波形整形回路１４には、所定のしきい値＋Ｖいが与えら
れており、差動増幅器１３の出力が＋Ｖいを上回わると
検知信号を出力する。波形整形回路１５には、前記＋ｖ
０と絶対値の等しい負のしきい値−ｖｔｈが与えられて
おり、差動増幅器１３の出力が−Ｖいを下回わるときに
検知信号を出す。

波形整形回路１４の出力は、ラッチ回路１６のセット入
力端子に入力され、波形整形回路１５の出力は、ラッチ
回路１６のリセット入力端に与えられる。ラッチ回路１
６の出力は、出力回路１７を経て、光電スイッチ外部に
導出される。なお、出力回路１７には、ラッチ回路１７
の出力波形を反転して、あるいは非反転で、そのままの
極性で導出するかを選択するためのスイッチＳを備えて
いる。

次に、実施例光電スイッチの動作を説明する。

第２図に示すように、投光素子１からの光が、レンズ３
で集束されてシート４に照射され、また、シート４の搬
送にともない、マーク５にも照射されるものとすると、
その投影像がレンズ３、ハーフミラ−２を介して複合型
フォトダイオード６の受光領域ＰＤ−ａＳＰＤ−ｂを通
過する０図示のようにマーク５が受光領域ＰＤ−ａ、Ｐ
Ｄ−’ｂの分割配列方向に、例えば右側から、矢印方向
に移動すると、マーク５の像は左右が反転して、複合型
フォトダイオード６上に結像するため、受光領域ＰＤ−
ａへの入射光が変化し、次いで受光領域ＰＤ−ｂへの入
射光が変化する。したがって、増幅器１１、工２には、
第３図（ａ）、［有］）に示す信号が入力され、増幅さ
れる。そのため差動増幅器１３から第３図（Ｃ）に示す
信号が出力される。そして、この出力がしきい値＋Ｖい
で弁別されることにより波形整形回路１４より、第３図
（ｄ）に示す検知信号が出力され、またしきい値−■い
で弁別されることにより、波形整形回路１５より、第３
図（ｅ）に示す検知信号が出力される。波形整形回路１
４の出力は、ラッチ回路１６のセット入力端に与えられ
て、ラッチ回路１６をセットし、また波形整形回路１５
の出力は、ラッチ回路１６のリセット入力端に与えられ
、ラッチ回路１６をリセットする。

そのためのラッチ回路１６より、第３図（ｆ）に示す信
号が出力される。この出力信号のパルス幅は、マーク５
の幅に対応する。なお、波形整形回路１４又は１５の出
力信号、つまり検知信号をそのまま光電スイッチの信号
出力としてもよいが、この場合は、マークのエツジ（縁
）で信号が得られるだけであって、マーク幅に対応した
信号を得ることが出来ない。

ラッチ回路１６の出力信号は、出力回路１７を経て、光
電スイッチ外部に導出されるが、この出力は、切替スイ
ッチＳを反転することにより、出力反転して、また切替
スイッチＳを非反転とすることにより、そのままの極性
で出される。つまり切替スイッチＳにより、マーク５の
上でｒＨ（ハイ）」信号を出力するか「Ｌ（ロー）」信
号を出力するかを選択している。従来の光電スイッチの
ライトオン／ダークオン切替スイッチに対応するもので
ある。

ここで、この実施例光電スイッチにおいて、シート４の
種類が変わり、シート４及びマーク５の反射率が変わっ
た場合を想定する。この場合、各受光領域ＰＤ−ａ、Ｐ
Ｄ−ｂの受光出力は、それぞれ変化する。例えば、シー
ト４とマーク５の反射率の差が少なくなった場合、各部
の波形は、第３図の点線で示すものとなり変動するが、
波形整形回路１４．１５のしきい値±Ｖいを越えている
場合には、感度調節を行うことなく、つまりＶｔｈ固定
のままで確実にマークを検出することができる。

また、シート４上のマーク５が集束レンズ３の光軸を横
切るときに、シート４が光軸方向に位置変動し、光電ス
イッチとの距離が変化することがある。この場合は、フ
ォトダイオード６上で、マーク５の像がぼけるため出力
レベルが低下する。

したがって、各部のレベルも、第３図の点線で示すよう
に変化するが、シートの種類が変わった時と同様、確実
にマークを検出することができる。

また、この実施例光電スイッチにおいて、電気的ノイズ
が印加された場合に、コモンモードのノイズ成分は、差
動増幅器で相殺されるため、その影響を受けない。

〈実施例２〉 第４図は、この発明の第２の実施例を示す光電スイッチ
の光学系を示す概略図である。

この実施例光電スイッチでは、光源として集束レンズ２
０の中央部に埋め込まれた発光ダイオード２１を用いて
いる。そして、この発光ダイオード２１、集束レンズ２
０の光軸に沿って、マーク５からの反射光を受光する位
置に第２図のものと同様、複合型フォトダイオード６を
設けている。

この実施例光電スイッチでは、発光ダイオード２１から
の光は、マーク５が付されたシート４に照射され、シー
ト４及びマーク５で反射され、その反射光が発光ダイオ
ード２１の周囲の集束レンズ２０を介して、複合型フォ
トダイオード６の受光領域ＰＤ−ａ、ＰＤ−ｂで受光さ
れる。信号処理については、第１図の回路と同様の処理
でよい。

この実施例光電スイッチによれば、ハーフミラ−が不要
なので、より筒略化された光電スイッチを得ることがで
きる。

〈実施例３〉 第５図（ａ）、第５図（ｂ）は、この発明の他の実施例
を示す光電スイッチの光学系の概略側面図及び正面図で
ある。

ケース体２８は、コ字状に形成され、空間３１を挟み、
上部ケース部（第１収納部）２８ａと下部ケース部（第
２収納部）２８ｂを有する。上部ケース部２８ａには、
発光ダイオード１、発光ダイオード１からの光軸に対し
て４５°の角度を持つハーフミラ−２２、レンズ２３、
さらに複合型フォトダイオード２４が設けられ、下部ケ
ース２８ｂには、複合型フォトダイオード２５が設けら
れている。ここで、複合型フォトダイオード２４．２５
は、それぞれ２つのフォトダイオード２４ａ１２４ｂ及
び２５ａ、２５ｂから構成され、フォトダイオード２４
ａと２４ｂ、２５ａと２５ｂは、同一の受光面積を有す
る。これらフォトダイオード２４ａと２４ｂ、２５ａと
２５ｂは、第５図（ロ）に示すように、シート２９の進
行方向に対して位置をずらして配置している。

この光電スイッチでは、発光ダイオード１からの光がハ
ーフミラ−２２、レンズ２３を経て、空間３１を通過す
るシート２９あるいはマーク３０に照射され、その反射
光がレンズ２３、ハーフミラ−２２を経て、複合型フォ
トダイオード２４に受光される。また、シート２９が透
明の場合は、発光ダイオード１を出た光が、ハーフミラ
−２２、レンズ２３を経て、シート２９を透過し、複合
型フォトダイオード２５に受光される。

第６図は、実施例光電スイッチの回路構成を示すブロッ
ク図である。

発光ダイオード１で発せられた光が複合型フォトダイオ
ード２４の受光領域２４ａ、２４ｂで受光されると、そ
の信号は増幅器１１．１２である程度増幅された後、差
動増幅器１３によって増幅され、差動増幅器１３の出力
は、波形整形回路１４．１５に与えられている。これら
波形整形回路１４．１５の出力は、それぞれラッチ回路
１６のセット入力端とリセット入力端に接続されている
。

以上の回路構成及びその動作は、第１図に示す回路の相
当部分と全く同様である。また複合型フォトダイオード
２５についても、複合型フォトダイオード２４と同様の
構成で、同様の信号処理が施され、つまり波形整形回路
５４．５５は、ラッチ回路５６のセット入力端とリセッ
ト入力端に接続されている。ラッチ回路１６．５６の出
力は、ＯＲ回路５７に接続されており、ラッチ回路１６
．５６の何れか一方に信号出力が存在すると、ＯＲ回路
５７は、信号を出力し、出力回路１７を通して、その信
号が取出されるようになっている。

次に上記実施例光電スイッチの動作を、代表的な３種の
フィルムを使用した場合で説明する。使用されるフィル
ムは、不透明フィルムに反射率の低いマークを付したも
の、透明フィルムに反射率□　の低いマークを付したも
の、透明フィルムに反射率の高いマークを付したものの
３種である。

先ず、不透明フィルムに反射率の低いマークを付したシ
ートを空間部３１を通して９通過させる場合には、第７
図（ａ）に示すように、シート２９は、不透明であるの
で、シート２９及びマーク３０に当たった光は反射され
、再び上部ケース部２６に戻るので、下部ケース部２５
の複合型フォトダイオード２５には受光されない。従っ
て、複合型フォトダイオード２５の受光領域２５ａ、２
５ｂの出力は何れも０である。一方、シート２９及びマ
ーク３０で反射される光は、シート２９の反射光量の方
が大であり、そのレベル差を持つ光信号が複合型フォト
ダイオード２４の受光領域２４ａと２４ｂに時間をずら
して受光され、これらの受光信号は、増幅器１１．１２
でそれぞれ増幅され、差動増幅器１３で差動増幅され、
波形整形回路１４．１５でしきい値±Ｖいを越える信号
をハイレベルで導出し、この信号でラッチ回路１６をセ
ット、リセットし、このラッチ回路１６の出力をＯＲ回
路５７、出力回路１７を経て、マークの検出の意味する
信号として出力する。

また、透明フィルムに反射率の低いマークを付した場合
には、第７図ら）に示すように、シート２９は透明であ
り、光が通過するが、マーク３０は反射率が低いので、
常に反射光が殆どなく、従って複合型フォトダイオード
２４の受光領域２４ａ、２４ｂの出力は殆ど０であり、
差動増幅器１３、波形整形回路１４．１５の出力も０と
なる。これに対し、シート２９を通過した光は、複合型
フォトダイオ−′ド２５の受光領域２５ａ、２５ｂに受
光されるため、その受光出力が導出され、これが所定し
きい値±ｖｔ１．を越えるレベルにおいて、それぞれ波
形整形回路５４．５５より出力が導出され、これらの出
力でラッチ回路５６がセット、リセットされ、このリセ
ット回路５６の出力は、ＯＲ回路５７、出力回路１７を
通して、やはりマーク検出信号が出力される。

さらに、透明フィルムに反射率の高いマークを付した場
合には、第７図（Ｃ）に示すように、マークを付した場
合には、第７図（Ｃ）に示すように、シート２９の透明
部分では、反射光がなく、透明光のみであり、この透過
光は複合型フォトダイオード２５の受光領域２５ａ、２
５ｂで受光されて出力が得られるが、一方、反射率の高
いマーク３０によって反射された光は、複合型フォトダ
イオード２４受光領域２４ａ、２４ｂにも受光され、こ
れらにも出力が得られる。そのため、差動増幅器１３、
波形整形回路１４．１５及び差動増幅器５３、波形整形
回路５４．５５のそれぞれにパルス出力が得られ、これ
らによりラッチ回路１６．５６がセットされ、かつリセ
ットされるので、これらラッチ回路１６．５６の出力は
、ＯＲ回路５７を介して出力回路１７より出力されるの
で、やはりマーク３０を検出することができる。

〈実施例４〉 第１図では、複合型ホトダイオードと、２個の増幅器及
び差動増幅器を用いてマークのエツジに対応する２個の
検知パルスを得ているが、これに代えて、第８図に示す
回路を用いてもよい。この回路は、１個の発光ダイオー
ドＩに対し、１個のフォトダイオード７を用い、フォト
ダイオード７の受光信号を増幅器１１で増幅し、結合コ
ンデンサＣｃにより、正負方向の２つの検知パルスを出
力する。このコンデンサＣｃの出力は、波形整形回路１
４．１５でレベル弁別される。それ以後の構成及び動作
は、第１図のものと同様であり、動作波形も第３図に示
すものと変わりはない。

この実施例４において、発光ダイオードをパルス駆動す
ることも可能であるし、第５図に示す光学系のように反
射型用と透過型用の受光素子を２個設け、回路構成も第
８図のブロック回路を、第６図の回路と同態様で２系統
設け、その出力をＯＲ回路で接続構成してもよい。

（へ）発明の効果 この発明によれば、受光素子にマークの前後縁に対応す
る正負出力が得られ、その正負出力が所定値を越えると
信号検知回路で、それぞれ第一、第２の検知パルスを出
力しているので、シートの種類が変わっても怒度の再調
整は不要であり、また、シートの距離変動によって誤動
作することがない。

さらにコモンモードのノイズの影響を受けにくい。

その上第１の検知パルスでラッチ回路をセットし、第２
の検知パルスでラッチ回路をリセットしているのでマー
ク幅に応じたパルス幅の信号を得ることができるのでマ
ークの大きさも併せて検知できるという利点かをる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の第１の実施例光電スイッチを示す
回路ブロック図、第２図は、同光電スイッチの光学系の
概略側面図、第３図は、同光電スイッチの動作を説明す
るための各部波形図、第４図は、第２の実施例光電スイ
ッチの光学系の概略側面図、第５図（ａ）は、第３の実
施例光電スイッチの光学系の概略側面図、第５図Ｃｂ）
は、同概略正面図、第６図は、同光電スイッチの回路ブ
ロック図、第７図（ａ）（ｂ）（Ｃ）は、同光電スイッ
チの動作を説明す図 るための各部波形図、第８は、第４の実施例光電へ スイッチの回路ブロック図である。 １：発光ダイオード。 ６・７・２４・２５：フォトダイオード。 １１・１２・５１・５２：増幅器。 １３・５３：差動増幅器。 １４・１５・５４・５５：波形整形回路。 １６・５６：ラッチ回路。 特許出願人　　　　　立石電機株式会社代理人　　弁理
士　　中　村　茂　信 １１２図 第４図 第３図 （、、Ｐｏ六イ、、−Ｊ〜−− （１））Ｐ０望カイ３．−二βユー 第５　図（ａ） ２Ｒ 第５図（ｂ） 第７図 （Ｑ）（ｔ））（Ｃ） イ”透明なシート１こ 反ｊけ４１のイ＆ｕマーク　　　　　　反虹午のイヘ１
．７−り　　　　　　　　ｉＬ喪ｔ＋、島１．７−クロ ・−り　　ロ　　　ロ ？雷□□□

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１シート及び検知マークに光を照射する投光素子と、
   シート及び検知マークからの光を受ける受光素子と、こ
   の受光素子よりの前記検知マークの前後縁に対応する正
   負出力が、それぞれ所定値をこえると対応して第１と第
   ２の検知パルスを出力する信号検知回路と、前記第１の
   検知パルスによりセットされ、前記第２の検知パルスに
   よりリセットされ、検知マーク幅に応じたパルス幅信号
   を出力するラッチ回路とを備えたことを特徴とする光電
   スイッチ。