JPS6329591A - 光電式物体検出装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は光電式の物体検出装置に関する。

従来の技術 物体の検出にはマイクロスイッチ、近接スイッチなどの
機械方式や磁気方式が用いられていたが、近年、発光ダ
イオードなどの発光素子とフォトトランジスタなどの受
光素子を用いた光電式が多く用いられるようになってき
た。

光電式はその構造によって透過形と反射形に分類できる
。透過形は第１１図のように発光素子１と受光素子２が
一定の間隔で対向して配設されており、発光素子１と受
光素子２との間の被検出物通路３を被検出物体４が矢印
入方向に通過することによって前記受光素子２へ入射す
る検出光５の光量変化を利用し、出力信号Ｖを単一の基
準レベルと比較して被検出物体４の有無が検出されてい
る。

反射形は、第１２図のように発光素子１と受光素子２を
同一方向に向けて併置した構造であり、被検出物体４か
らの反射光の光量変化を利用し、出力信号を単一の基準
レベルと比較して被検出物体４の有無が検出されている
。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の構成では、透過形では被検出物体４の
透過率が高くなった場合に、反射形では被検出物体４の
反射率が低くなった場合に被検出物体４を検出できなく
なる。

本発明は被検出物体の透過率や反射率がばらついても、
従来よりも確実に被検出物体を検出できる光電式物体検
出装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明の光電式物体検出装置は、第１の受光素子と時分
割点灯する第１、第２の発光素子とを反射結合または透
過結合のいずれかに光結合して第１、第２の光結合路を
構成するか、前記第１、第２の光結合路を、第１、第２
の受光素子と第１の発光素子とを反射結合または透過結
合して構成し、第１の発光素子が点灯時の第１の受光素
子の出力信号と第２の発光素子が点灯時の第１の受光素
子の出力信号とを入力信号として処理するか、入力とし
て第１、第２の受光素子の出力信号を処理して前記第１
．第２の光結合路内の被検出物体の有無を判定する処理
回路を設けたことを特徴とする。

作用 この構成によると、単一の透過形あるいは反射形の光電
式物体検出装置だけで被検出物体の有無を判定せずに、
１つの受光素子と２つの発光素子か、２つの受光素子と
１つの発光素子によって。

第１、第２の光結合路を構成して、この第１、第２の光
結合路の出力信号と第２の光結合路の出力信号を処理回
路に入力して、少なくとも何れかの光結合路で「被検出
物体有り」と検出されたときに、被検出物体有りの信号
を外部へ出力する。

実施例 以下、本発明の実施例を第１図〜第１０図に基づいて説
明する。

第１図〜第３図は２つの発光素子と１つの受光素子の組
合せの要部構成を示し、第４図〜第６図は１つの発光素
子と２つの受光素子の組合せの要部構成を示す。この各
組合せによる第１、第２の光結合路を説明する。

第１図は第１、第２の発光素子６，７と受光素子８とを
被検出物体９の通過する被検出物通路に対して同じ側に
配置して第１、第２の光結合路を構成している。詳しく
は、第１の発光素子６の光Ｐｈ４が被検出物体９で反射
して受光素子８に入射して反射形の第１の光結合路を形
成し、第２の発光素子７の光Ｐｈ２が被検出物体９で反
射して受光素子８に入射して反射形の第２の光結合路を
形成している。前記第１、第２の発光素子６，７は同時
に点灯しないように時分割駆動されており、前記受光素
子８の出力信号レベルＶ、は、処理回路１０において第
１の発光素子６の点灯時には出力信号レベルｖ６と第１
の基準レベルＶ、、とを比較し、第２の発光素子７の点
灯時には第２の基準レベルｖｒｚ（ただし、Ｖ　ｒ２　
（Ｖ　ｒ、〕とを比較し、処理回路１０はＶ、≧ｖ２、
とｖ８≧Ｖ、の論理和を被検出物体９の有無判定結果と
している。

この第１の構成では、従来のように単一の反射形光結合
路の出力信号レベルを単一の基準信号レベルと比較して
いては反射率が低くて検出できなかった被検出物体９も
■≦≧ｖｒ２によって検出できる。

第２図は第１の発光素子６と受光素子８を被検出物通路
の一方の側Ｉに配設し、第２の発光素子７を被検出物通
路の他方の側■に配設している。

第１の発光素子６の光ｐｈ工は被検出物体９で反射して
受光素子８に入射して反射形の第１の光結合路を形成し
、第２の発光素子７の光Ｐｈ２は被検出物体９を透過し
て受光素子８に入射して透過形の第２の光結合路を形成
している。第１、第２の発光素子６，７は同時に点灯し
ないように時分割駆動されており、前記受光素子８の出
力信号レベルＶ≦は、処理回路１１において第１の発光
素子６の点灯時には出力信号レベルＶ、と第１の基準レ
ベルＶＰ１とを比較し、第２の発光素子７の点灯時には
第２の基準レベルｖｒｉ（但しｖｒ３≠ｖ２、〕とを比
較し、処理回路１１はＶｇ≧ｖｒ、と■５≦ｖｒ３の論
理和を被検出物体９の有無判定結果としている。

この第２図の構成によると、透過率が高くて従来の透過
形単独では検出できなかった被検出物体９も、第１の発
光素子６と受光素子８で形成されている第１の光結合路
によって反射率変化から確実に検出できる。

第３図は第１、第２の発光素子６，７を被検出物通路の
一方の側Ｉに配置し、受光素子８を他方の側■に配置し
、第１、第２の発光素子６，７の光Ｐｈ１．Ｐｈ、が被
検出物体９を透過して受光素子８に入射する透過形の第
１．第２の光結合路を形成されている。第１．第２の発
光素子６，７は同時点灯しないよう時分割駆動されてお
り、前記受光素子８の出力信号レベルＶｓは、処理回路
１２において第１の発光素子６の点灯時には第１の基準
レベルＶｒ、と比較し、第２の発光素子７の点灯時には
第２の基準レベルｖｒ２〔ただし、ｖｒ２くｖｒ工〕と
を比較し、処理回路１２はＶＳ≦ｖｒｘとＶＧ≦ｖ７の
論理和を被検出物体９の有無判定結果としている。

この第３図の構成によると、単一の透過形光結合路の出
力信号レベルを単一の基準信号レベルと比較している従
来のものでは透過率が高くて検出できなかった被検出物
体９もＶＳ≦Ｖよによって確実に検出できる。

第４図は発光素子６と第１．第２の受光素子８゜１３と
を被検出物通路に対して同じ側ｌに配設し、発光素子６
の光Ｐｈ、が被検出物体９で反射して第１の受光素子８
に入射して反射形の第１の光結合路を形成し、発光素子
６の光Ｐｈ、が被検出物体９で反射して第２の受光素子
１３に入射して反射形の第２の光結合路を形成しており
、第１．第２の受光素子８，１３の出力信号レベルＶＳ
工？ＶＳ２は、処理回路１４においてそれぞれＶｔ、１
．　Ｖ、、と比較され、処理回路１４はＶＳ工≧Ｖ　ｒ
’ｘ　、　Ｖ　ｓ２≧ｖ７の調理和を被検出物体９の有
無判定結果としている。

この第４図の構成によると、単一の反射形光結合路の出
力信号レベルを単一の基準信号レベルと比較している従
来のものでは反射率が低くて検出できなかった被検出物
体９もＶＳ≧ｖ７によって検出できる。

第５図は発光素子６と第２の受光素子１３を被検出物通
路の一方の側Ｉに配設し、第１の受光素子８を被検出物
通路の他方の側Ｈに配設している。

発光素子６の光Ｐｈ１は被検出物体６で反射して第２の
受光素子１３に入射して反射形の第１の光結合路を形成
し、発光素子６の光ｐｈ１は被検出物体９を透過して第
１の受光素子８に入射して透過形の第２の光結合路を形
成している。前記第１．第２の受光素子８，１３の出力
信号レベルｖ６□＋ＶＢｘは、処理回路１５において第
１．第２の基準レベルｖ１、。

ＶＦ３（ただし、ｖ７≠Ｖや、〕とを比較し、処理回路
１５はＶＳ≧ｖ４１とＶｓ≦■、３の論理和を被検出物
体９の有無判定結果としている。

この第５図の構成によると、透過率が高くて従来の透過
形単独では検出できなかった被検出物体９も、発光素子
６と第２の受光素子１３で形成されている第１の光結合
路によって反射率変化から確実に検出できる。

第６図は発光素子６を一方の側Ｉに配置し、第１、第２
の受光素子８，１３被検出物通路の他方の側■に配置し
、発光素子６の光ｐｈよが被検出物体９を透過して第１
．第２の受光素子８，１３に入射する透過形の第１．第
２の光結合路が形成されている。前記第１．第２の受光
素子８，１３の出力信号レベルＶＳ工、ＶＳ２は、処理
回路１６において第１゜第２の基準レベル■ｒｘｙＶｒ
ｚ（ただし、Ｖ　ｒｚ　＜　Ｖ　ｒ、〕を比較し、処理
回路１６はＶＳ工≦ｖｒ１と■ｓ２≦■ｒ２の論理和を
被検出物体９の有無判定結果としている。

この第６図の構成によると、単一の透過形光結合路の出
力信号レベルを単一の基準信号レベルと比較している従
来のものでは透過率が高くて検出できなかった被検出物
体９もＶＳ□≦Ｖｒ工によって確実に検出できる。

第７図は第２図と第５図を組合せたもので、第１、第２
の発光素子６，７と第１．第２の受光素子８，１３が使
用されている。詳しくは、被検出物体９で光Ｐｈ工が減
衰するように被検出物通路を挟んで第１の発光素子６と
第１の受光素子８とが対向配置され、被検出物通路に対
して前記第１の発光素子６と同じ側Ｉで被検出物体９で
反射された第１の発光素子６からの光ｐｈ工を受光する
よう第２の受光素子１３が配置され、被検出物通路に対
して前記第１の受光素子８と同じ側■で前記第２の受光
素子１３に対向するとともに被検出物体６を介して第１
の受光素子８に反射光を送るよう第２の発光素子７を配
置している。

第１．第２の発光素子６，７の点灯駆動回路および第１
．第２の受光素子８，１３の出力信号の処理回路は第８
図のように構成されている。

第８図において、第１の発光素子６〔第９図においてＬ
ＥＤＩと記す〕と第２の発光素子７〔第９図においてＬ
ＥＤ２と記す〕はそれぞれ第９図（ａ）（ｂ）に示すパ
ルスＰＬ、Ｐ２によって同時点灯しないように時分割駆
動されている。パルスＰ１は信号源３０の出力信号、パ
ルスＰ２はパルスＰ１をインバータ３１で反転させた信
号である。第２の受光素子１３の出力信号ＶＳ２は第３
のコンパレータ１９の反転入力端子（−）と第４のコン
パレータ２０の非反転入力端子（＋）に印加され、第１
の受光素子８の出力信号ＶＳ□は第１のコンパレータ１
７の反転入力端子（−）と第２のコンパレータ１８の非
反転入力端子（＋）に印加されている。第１〜第４のコ
ンパレータ１７〜２０にはそれぞれ基準信号レベルＶ　
Ｐ　ｅ　ｌ　ｘ〜■、ｅいが印加されており、ＶＩ’ｅ
Ｆよ・・・第１の発光素子６と第１の受光素子８とで構
成する透過形の光結合路のスレ ッシュホールドレベル ｖ１ｅ□・・・第２の発光素子７と第１の受光素子８と
で構成する反射形の光結合路のスレ ッシュホールドレベル Ｖ？ｅ？ｖ・・・第２の発光素子７と第２の受光素子１
３とで構成する透過形の光結合路のスレ ッシュホールドレベル ｖｒｅ□・・・第１の発光素子６と第１の受光素子８と
で構成する反射形の光結合路のスレ ッシュホールドレベル である。第１〜第４のコンパレータ１７〜２０の各出力
を保持するラッチ回路２１〜２４には、ここでは各入力
８１〜Ｓ４が“Ｈ１１レベルになったときのそれぞれの
データ入力Ｄ１〜Ｄ４を保持して出力０１〜○、に出力
するものが使用されており、入力８１〜Ｓ４に印加され
る入力パルスは前縁がデータ入力の前縁より遅く立ち上
がり、データ入力の後縁より早く立ち下がるようにする
ことが望ましい。このため、入力Ｓ１と８４には前記パ
ルスＰ１を遅延回路２５を介してさらに単安定マルチバ
イブレータ２６を介してパルス幅を短くして第９図（Ｃ
）のような信号を印加し、入力Ｓ２と８２には前記パル
スＰ２を遅延回路２７を介してさらに単安定マルチバイ
ブレータ２８を介してパルス幅を短くして第９図（ｄ）
のような信号を印加している。

このように構成したため、第８図では各コンパレータ１
７〜２０の時々の判定結果がラッチ回路２１〜２４に保
持され、ラッチ回路２１〜２４の出力Ｏ工〜０４の４つ
の信号の論理和がオアゲート２９で検出され、オアゲー
ト２９の出力信号レベルが”Ｈ”レベルで「被検出物体
９の有りＪ、′Ｌ”レベルで？被検出物体９の無し」の
判定出力となっている。

第８図では上記のように４つの比較結果の論理和を最終
的な判定結果としているため、第２図や第５図のように
２つの比較結果の論理和を最終的な判定結果としたもの
に比べて、より判定結果の精度が向上する。

この実施例によれば第１、第２の発光素子６゜７と第１
、第２の受光素子８，１３を用いて４組の透過方式、反
射方式のセンサを構成し、被検出物体により、透過方式
、反射方式のＳＮ比の最も高いセンサを自動的に選択し
て検出するため、高信頼性、高感度の物体検出装置とな
る。

第１０図は第７図における第１、第２の発光素子６．７
を異なる２つの周波数ｆ、、　ｆ、により点灯駆動した
実施例を示す。第２の受光素子１３の出力と第４のコン
パレータ２０の間、第１の受光素子８の出力と第１のコ
ンパレータ１７の間には周波数ｆ工の成分を通過させて
周波数ｆ２の成分を遮断する第１のバンドパスフィルタ
３２．３３を介装し、第２の受光素子１３の出力と第３
のコンパレータ１９の間、第１の受光素子８の出力と第
２のコンパレータ１８の間には周波数ｆ２の成分を通過
させて周波数ｆ１の成分を遮断する第２のバンドパスフ
ィルり３４　、３５が介装されている。各バンドパスフ
ィルタ３３，３５，３４．３２の出力と第１〜第４コン
パレータ１７〜２０の入力との間にはそれぞれピークホ
ールド回路３６〜３９が介装されている。第１〜第４の
コンパレータ１７〜２０に印加されているｖｒ’ｅｔｚ
〜■Ｐｅｔ４は第８図と同じである。第１〜第４のコン
パレータ１７〜２０の出力はオアゲート２９を介して最
終的な判定結果となっている。

第８図と第１０図の実施例ではオアゲート２９において
、４つの比較結果の論理和を演算したがこれは前記４つ
の比較結果のうちの３つの論理和を演算することによっ
て第２図、第５図よりも検出精度の向上を期待でき、４
つの比較結果の論理和を演算することによってその検出
精度は３つの論理和の場合よりも向上する。

発明の詳細 な説明のように本発明の光電式物体検出装置は、２つの
発光素子と１つの受光素子、あるいは１つの発光素子と
２つの受光素子を使用して第１、第２の光結合路を構成
し、この第１、第２の光結合路の出力信号を処理して判
定結果とするため、単一の透過形、反射形の光結合路を
使用している従来のものに比べて、被検出物体の透過率
や反射率が多少ばらついても確実に検出することができ
、従来よりも検出精度が向上するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１０図は本発明の光電式物体検出装置の実施
例を示し、第１図は２個の発光素子と１個の受光素子に
よる第１、第２の光結合路が反射形の場合の構成図、第
２図は２個の発光素子と１個の受光素子による第１、第
２の光結合路が反射形と透過形の場合の構成図、第３図
は２個の発光素子と１個の受光素子による第１、第２の
光結合路が透過形の場合の構成図、第４図は１個の発光
素子と２個の受光素子による第１、第２の光結合路が反
射形の場合の構成図、第５図は１個の発光素子と２個の
受光素子による第１、第２の光結合路が反射形と透過形
の場合の構成図、第６図は１個の発光素子と２個の受光
素子による第１、第２の光結合路が透過形の場合の構成
図、第７図は２個の発光素子と２個の受光素子による場
合の構成図、第８図は第７図の第１の具体構成図、第９
図は第８図の要部波形図、第１０図は第７図の第２の具
体構成図、第１１図と第１２図はそれぞれ従来の光電式
物体検呂装置の構成図である。 ６・・・第１の発光素子、７・・・第２の発光素子、８
・・・第１の受光素子、９・・・被検出物体、１０，１
１，１２゜１４．１５．１６・・・処理回路、１３・・
・第２の受光素子、１７〜２０・・・第１〜第４のコン
パレータ、２９・・・オアゲート代理人　　　森　　本
　　義　　弘 第を図 秩　　　″ 第４図 第７図 乙−′″Ｊ＝／り発光＋：） ７−・・芥２つ発７ＩＩＩＪ士す 、ｐ−−一１−７莢克素） ２−植接ぬ物体 ／３−ギ２・喪先キ） 第１図 第７ρ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の受光素子と時分割点灯する第１、第２の発光
   素子とを反射結合または透過結合のいずれかに光結合し
   て第１、第２の光結合路を構成するか、前記第１、第２
   の光結合路を、第１、第２の受光素子と第１の発光素子
   とを反射結合または透過結合して構成し、第１の発光素
   子が点灯時の第１の受光素子の出力信号と第２の発光素
   子が点灯時の第１の受光素子の出力信号とを入力信号と
   して処理するか、入力として第１、第２の受光素子の出
   力信号を処理して前記第１、第２の光結合路内の被検出
   物体の有無を判定する処理回路を設けた光電式物体検出
   装置。 ２、第１の受光素子と時分割点灯する第１、第２の発光
   素子で構成される第１、第２の光結合路を、第１、第２
   の発光素子の光が被検出物体で反射して第１の受光素子
   に入射する反射結合としたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の光電式物体検出装置。 ３、第１の受光素子と時分割点灯する第１、第２の発光
   素子で構成される第１、第２の光結合路を、第１の発光
   素子の光が被検出物体で反射して第１の受光素子に入射
   する反射結合とし、第２の発光素子の光が被検出物体で
   減衰して第１の受光素子に入射する透過結合としたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光電式物体検
   出装置。 ４、第１の受光素子と時分割点灯する第１、第２の発光
   素子で構成される第１、第２の光結合路を、第１、第２
   の発光素子の光が被検出物体で減衰して第１の受光素子
   に入射する透過結合としたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の光電式物体検出装置。 ５、第１、第２の受光素子と第１の発光素子で構成され
   る第１、第２の光結合路を、第１の発光素子の光が被検
   出物体で反射して第１、第２の受光素子に入射する反射
   結合としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の光電式物体検出装置。 ６、第１、第２の受光素子と第１の発光素子で構成され
   る第１、第２の光結合路を、第１の発光素子の光が被検
   出物体で反射して第１の受光素子に入射する反射結合と
   し、第１の発光素子の光が被検出物体で減衰して第２の
   受光素子に入射する透過結合としたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の光電式物体検出装置。 ７、第１、第２の受光素子と第１の発光素子で構成され
   る第１、第２の光結合路を、第１の発光素子の光が被検
   出物体で減衰して第１、第２の受光素子に入射する透過
   結合としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の光電式物体検出装置。 ８、処理回路を、異なるレベルの複数の判断基準信号を
   使用して各入力信号のレベルを判定するよう構成した特
   許請求の範囲第１項記載の光電式物体検出装置。