JPS6336183A - 光変調型検出装置 - 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、発光素子と受光素子とを備え、発光素子から
パルス変調されたパルス光を投光し、物体に反射し、或
いは、透過して受光素子に入射されたパルス光の有無を
検知することにより物体の有無を検出する光電スイッチ
、或いは、ホトインタラプタ等に係る光変調型検出装置
に関するものである。

〔従来技術〕

従来の光変調型検出装置は、パルス駆動信号にてパルス
駆動されることにより発光素子から投射されたパルス光
を受光素子にて光電変換し、この光電変換されたパルス
信号をＡＣアンプにより増幅後、上記パルス駆動信号に
同期したサンプリングパルスによりサンプリングし、こ
れを（Ｓ号処理回路により信号処理して検出信号とする
ものが一般的に知られている。この種の光変調型検出装
置としては、例えば第６図に示すような構成があり、そ
の動作は以下の通りである。

タイミング発生回路２２から発生されるパルス信号を受
けることにより、発光素子駆動回路２３からは発光信号
が出力される。この発光信号を受けることにより発光素
子２４がパルス駆動され、パルス変調された光を投射す
る。この光は発光素子２４と受光素子２５との間を通過
する物体Ｓにより受光素子２５への入射を遮断されたり
　（透過型検出装置の場合）、或いは、物体Ｓにより反
射されて受光素子２５に入射される（反射型検出装置の
場合）。従って、受光素子２５に入射されるパルス光は
物体Ｓの通過によってＯＮ・ＯＦＦされることになる。

その結果、受光素子２５に入射したパルス光は、受光素
子２５にて光電変換され、この光電変換にて得られた借
料光電流がさらにプリアンプ２６により電圧に変換され
る。そして、この電圧に変換された受光信号は、ＡＣア
ンプ２７にて増幅され、判定回路２８に入力される。判
定回路２８で波形整形された受光信号は第７図に示す信
号処理回路２９に人力され、この信号処理回路２９にお
いて検出出力が得られ、出力回路３０を通して出力され
る。そして、この出力により物体Ｓの有無が判断される
。

ところが、上記受光素子２５には、発光素子からのパル
ス光の他、ＤＣ的な、或いは、パルス的な外乱光が入射
されることがある。その結果、上記従来の構造では、第
８図に示すように、通常のＤＣ的外乱光はＡＣアンプ２
７により、又、パルス的な外乱光は信号処理回路２９に
より除かれるが、外乱光が非常に強い場合には、プリア
ンプ２６の出力が飽和してしまい、次段のＡＣアンプ２
７へ信号が伝わらず遮光された場合と同じ状態になる。

即ち、この強い外乱光によって物体を検知したのと同じ
状態になるのである。このようなことは通常では生じな
いが、仮に強い外乱光が故意、或いは、偶然にＯＮ・Ｏ
ＦＦされると、物体が無いにも拘らず、物体検知信号が
出力されるといった誤動作につながる虞れがある。

〔発明の目的〕

本発明は、上記従来の問題点を考慮してなされたもので
あって、強い外乱光が故意、或いは、偶然に０Ｎ−ＯＦ
Ｆされることによって、物体が無いにも拘らず、物体検
知信号が出力されてしまうといった誤動作を防止して、
物体検出の信頼性を向上させ得る光変調型検出装置の提
供を目的とするものである。

〔発明の構成〕

本発明の光変調型検出装置は、上記の目的を達成するた
めに、パルス信号に同期して発光素子から投射されるパ
ルス光を受光素子にて受光し、この受光素子から得た受
光信号により発光素子と受光素子との光路中に介在する
物体を検出する光変調型検出装置において、上記受光素
子に入射される入射光の直流レベルが一定値をオーバー
するとこれを検出して飽和検出信号を出力する飽和検出
回路を設ける一方、この飽和検出回路に接続された信号
処理回路を、上記飽和検出信号が入力されると、該信号
処理回路における出力を上記受光素子に入射される入射
光の直流レベルが一定値をオーバースル前の状態に保持
するように構成して、発光タイミングとその次の発光タ
イミングとの間における外乱光検出タイミングにおいて
、パルス状外乱光の検知と同時に、入射光の直流レベル
が一定値をオーバーしても、これをＤＣ的な外乱光と見
做して、この光変調型検出装置が強い外乱光によって誤
動作してしまうのを防止できるように構成したことを特
徴とするものである。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図乃至第５図に基づいて説明す
れば、以下の通りである。

本発明に係る光変調型検出装置は、第１図に示すように
、パルス信号を発生するタイミング発生回路１、上記パ
ルス信号を受けて発光素子３を駆動する発光素子駆動回
路２、パルス光を投射する発光素子３、上記パルス光を
受光して、これを光電変換する受光素子４、この受光素
子４の光電流を電圧に変換するプリアンプ５、このプリ
アンプ５の出力を増幅するＡＣアンプ６、このＡＣアン
プ６の出力を波形整形して判定出力ＩＮＩとする判定回
路７、この判定回路７の判定出力ＩＮＩをサンプリング
して検出出力を出力する信号処理回路８、上記プリアン
プ５の飽和を検出して飽和検出信号Ｉ　Ｎ　２を出力す
る飽和検出回路９、及び、出力回路１０から構成されて
いる。上記プリアンプ５は、第２図に示すように、アン
プ１１、フィードバンク抵抗１２、及び、フィードバッ
ク抵抗１２に並列に接続された２ヶ直列のクランプダイ
オード１３・１３から成っている。ここで、クランプダ
イオード１３は、受光信号が非常に強いとその信号振幅
をクランプして、上記アンプ１１が飽和してしまうのを
成る程度まで防止できるようになっている。また、飽和
検出回路９は、第３図に示すように、ダイオード１４、
抵抗１５・１６、及び、アンプ１７にて構成されており
、受光信号が上記クランプダイオード１３・１３により
クランプされる程度に強くなると作動して飽和検出信号
ＴＮ２を信号処理回路８における後述のフリップフロッ
プ１９に入力するようになっている。また、上記信号処
理回路８は、タイミング発生回路１のパルス信号と同期
し、かつ各々タイミングの異なる２つの検出ポイントＡ
−Ｂを有しており、第４図のごとく構成されている。即
ち、上記検出ポイントＡ−Ｂにおけるデータを各々取り
込み保持する２つのフリップフロップ１８・１９、同一
検出状態をカウントするシフトレジスタ方式のディジタ
ル積分回路２０　（以下、単にシフトレジスタ２０と称
する）、このシフトレジスタ２０の状態を制御する制御
回路２１からなっている。この制御回路２１は３つのＡ
ＮＤ回路２１ａと２１ｂと２　］、　ｃとからなってお
り、上記シフトレジスタ２０は３つのフリップフロップ
からなっている。

又、上記フリップフロップ１８は、そのＳ（セット）端
子にＡＮＤ回路１８ａが接続されており、このＡＮＤ回
路１８ａの一方のゲートは判定回路７に、他方のゲート
及びフリップフロップ１８のＲ（リセット）端子はタイ
ミング発生回路１に接続されている。上記フリップフロ
ップ１９も、そのＳ端子にＡＮＤ回路１９ａが接続され
ており、このＡＮＤ回路１９ａの一方のゲートはＯＲ回
路１９ｂを介して上記判定回路７と飽和検出回路９に、
他方のゲート及びフリップフロップ１９のＲ端子はタイ
ミング発生回路１に接続されている。

ここで、この信号処理回路８における」二記検出ポイン
ｌ−Ａは、発光タイミングとその次の発光タイミングと
の間の外乱光検出ポイントであり、検出ポインｌ−Ｂは
、発光タイミングに一致した物体検出ポイントである。

又、上記検出ポインＩ−Ａの検出タイミングは、上記タ
イミング発生回路１から出力されるパルス信号Ｃ（サン
プリングタイミングＡ）であり、検出ポイントＢの検出
タイミングは、タイミング発生回路１から出力されるパ
ルス信号ａ　（サンプリングタイミングＢ）である。

上記の構成において、タイミング発生回路１のパルス信
号すによって、上記発光素子駆動回路２からは、この信
号すに同期して発光信号が出力され、これを受けて発光
素子３からパルス光が投射される。発光素子３と受光素
子４との間における物体Ｓの通過及び外乱光により、受
光素子４、プリアンプ５、ＡＣアンプ６、及び、判定回
路７を通じて、第５図（ｂ）に示す判定出力ＩＮＩが得
られる。そして、この判定出力ＩＮＩは第１図に示す次
段の信号処理回路８に入力される。ここで、外乱光の直
流成分および低周波成分は、上記ＡＣアンプ６で除かれ
、信号と同程度の高周波成分だけが残される。また、外
乱光が非常に強いときは、飽和検出回路９から、第５図
（ｃ）に示す飽和検出信号ＩＮ２がフリップフロップ１
９に出ノｊされる。上記タイミング発生回路１からは、
同図（（１）（ｅ　）　　（ｈ　）に示すパルス信号ａ
、ｃ、ｄ、及び図示しないパルス信号ｅが出力されてお
り、このうちパルス信号ａはサンプリングタイミングＢ
として上記ＡＮＤ回路１８ａの一方のゲー１−に、パル
ス信号Ｃはフリップフロップ１８のＲ端子及びサンプリ
ングタイミングＡとして上記ＡＮＤ回路１９ａの一方の
ゲートに、パルス信号ｄはクロックパルスｄとして制御
回路２１のＡＮＤ回路２１ａの一方のゲートに、パルス
信号ｅはフリップフロップ１９のＲ端子に、それぞれ入
力されている。

また、フリップフロップ１８のＱ端子からは同図（ｆ）
に示す信号が、フリップフロップ１９の互端子からは同
図（ｇ）に示す信号がそれぞれ出力されている。また、
シフトレジスタ２０におけるｃａ　（クロック）端子に
は同図（ｉ）に示す信号が入力されており、制御回路２
１におけるＡＮＤ回路２１ｃからは同図Ｎ）に示す信号
が、ＡＮＤ回路２１ｂからは同図（ｋ）に示す信号が、
それぞれ出力されている。そして、シフトレジスタ２０
の最終段フリップフロップのＱ端子からは同図（β）に
示す出力（以下、出力ＯＵＴと称する）が出力されてい
る。

物体検出の検出ポイントＢにおけるサンプリングタイミ
ングＢにおいて、本装置が透過型であるとすると、同図
（ａ）に示すように、物体Ｓが発光素子３と受光素子４
との間に位置していない状ｆｌＥ、、つまり無の状態で
は、判定出力ＩＮＩはサンプリングタイミングＢに同期
してハイレベルとなるので、フリップフロップ１８は七
ノド状態にある。従って、そのＱ端子出力はハイレベル
、ζ端子出力はロウレベルに保持されている。このとき
、シフトレジスタ２０の出力ＯＵＴ、即ち、同図（ｎ）
に示す出力がハイレベル、最終段フリップフロップのζ
端子出力がロウレベルであるとすると、ＡＮＤ回路２１
Ｇからは、クロックパルスｄがハイレベルのときシフト
レジスタ２０の出力ＯＵＴが出力され、また、ＡＮＤ回
路２１ｂの出力は常にロウレベルの状態にあるので、シ
フトレジスタ２０はセント状態となり、このシフ１〜レ
ジスタ２０の出力ＯＵ　Ｔは常にハイレベルに保持され
る。よって、この光変調型検出装置は物体が無いと判断
する。

物体Ｓが発光素子３と受光素子４との間に位置すると、
発光素子３からのパルス光が物体Ｓによって遮断される
。これにより、受光信号がロウレベルとなり判定出力Ｉ
ＮＩがロウレベルとなる。

よって、サンプリングタイミングＢにおいてフリップフ
ロップ１８がリセットされ、そのＱ端子出力がロウレベ
ル、ζ端子出力がハイレベルとなる。

従って、ＡＮＤ回路２１ｃの出力はロウレベルとなり、
シフトレジスタ２０へのセント信号は、「０」となる。

一方、ＡＮＤ回路２１ｂは、シフトレジスタ２０の出力
ＯＵＴがハイレベルの間はロウレベルのままであるから
、シフトレジスタ２０はＡＮＤ回Ｐ２１ａからのクロッ
クパルスｄに応じてデータがシフトされる。シフトレジ
スタ２０の先頭のフリップフロップにはシフトレジスタ
２０の最終段のｄ出力が入力されているので、この先頭
のフリップフロップには、シフトレジスタ２０の出力Ｏ
ＵＴがハイレベルのときは、ロウレベルの出力が入力さ
れている。したがって、シフトレジスタ２０の段数だけ
データがシフトされると（ここでは３回）、シフトレジ
スタ２０の出力ＯＵＴがハイＩ／ヘルからロウレベルに
変化する。

これにより、ＡＮＤ回路２１ｂは、クロックパルスｄが
ハイレベルのときハイレベルを出力する。

このＡＮＤ回路２１ｂの出力は、シフトレジスタ２０の
リセット端子に入力されているので、シフトレジスタ２
０はす七ソト状態に保持される。これにより、この光変
調型検出装置は、物体Ｓが有ると判断する。

この物体Ｓが有の状態のときに外乱光が受光素子４に入
射されると、判定出力ｒＮＬは受光素子３のパルス光を
受光したときと同様にハイレベルとなるが、サンプリン
グタイミングＡにおいてフリップフロップ１９の貢出力
がロウレベルとなるので、クロックパルスｄばＡＮＤ回
路２１ａによって遮断される。このため、サンプリング
タイミングＢにおいて判定出力ＩＮＩがハイレベルとな
っており、フリップフロップ１８がセントされ、そのＱ
端子出力がハイレベルになっても、ＡＮＤ回路２１Ｃの
出力はロウレベルのままであり、シフトレジスタ２０は
セットされない。よって、シフトレジスタ２０の出力Ｏ
ＵＴ、即ち、検出出力は変化せず前の状態が保持される
。これにより、物体Ｓがあるにも拘わらず物体Ｓが無い
と判断するのを防止される。

物体Ｓが通過してしまうと、再びサンプリングタイミン
グＢにおいて受光信号がハイレベルとなり、判定出力Ｉ
ＮＩもハイレベルとなり、フリップフロップ１８がセッ
トされ、そのＱ端子出力がハイレベル、ζ端子出力がロ
ウレベルとなる。したがって、ＡＮＤ回路２１ｂの出力
はロウｌ／ベルとなり、シフトレジスタ２０へのリセッ
ト信号はｒＯＪとなる。シフトレジスタの段数だけデー
タがシフｌ−されると（ここでは３回）、シフトレジス
タ２０の出力ＯＵＴがロウレベルからハイレベルに変わ
り、シフトレジスタ２０のセント端子にセット信号が入
力され、シフトレジスタ２ｏの出力は常にハイレベルが
保持される。よって、この光変調型検出装置は、物体Ｓ
が通過したと判断する。

この物体Ｓの無い状態において外乱光が受光素子４に入
射された場合には以下の動作が行われる。

外乱光入射前において、フリップフロップ１８はそのＱ
端子出力がハイレベル、互端子出力がロウレベル、フリ
ップフロップ１９はそのＱＯａ子の出力がハイレベルの
状態にあるとする。ここに外乱光が入射されると、外乱
光がパルス状の外乱光の場合には、受光信号は、ＡＣア
ンプ６、判定回路７を通して信号処理回路８に入力され
るが、サンプリングタイミングＡにおいて受光信号がハ
イレベルとなり、判定出力ＩＮＩがハイレベルとなって
いるので、フリップフロップ１９はセットされる。従っ
て、そのｄ端子出力はロウレベルとなり、クロックパル
スｄはＡＮＤ回路２１ａによって阻止される。このため
、サンプリングタイミングＢにおいて受光信号がハイレ
ベルとなり、フリップフロップ１８がセットされ、その
Ｑ端子出力がハイレベルになってもＡＮＤ回路２１ｃの
出力はロウレベルのままであるので、シフトレジスタ２
０は動作せず、出力ＯＵＴ、即ち、検出出力も変化せず
前の状態が保持される。よって、かかる光変調型検出装
置が外乱光に影響されることはない。

尚、ＤＣ或いは低周波の外乱光の場合には、受光信号は
ＡＣアンプ６によって阻止される。

ここで、外乱光レベルが非常に強いためにプリアンプ５
が飽和してしまうと、判定出力ＩＮＩはロウレベルにな
ってしまうが、このときは、飽和検出回路９が動作して
飽和検出信号ＩＮ２を出力しているので、サンプリング
タイミングＡにおいて、フリップフロップ１９はセット
された状態を保持している。よって、先に述べたように
、通常の外乱光が入射したときと同様に、ＡＮＤ回路２
１ｃはロウレベルのままであり、シフトレジスタ２０も
動作せず、シフトレジスタ２０の出力ＯＵＴ、即ち、検
出出力も変化せず前の状態が保持される。このようにし
て、出力回路１０からは、通常の外乱光、及び、非常に
強い外乱光の影響をうけない同図（Ｎ）に示す出力が得
られる。

〔発明の効果〕

本発明の光変調型検出装置は、以上のように、パルス信
号に同期して発光素子から投射されるパルス光を受光素
子にて受光し、この受光素子から得た受光信号により発
光素子と受光素子との光路中に介在する物体を検出する
光変調型検出装置において、上記受光素子に入射される
入射光の直流レベルが一定値をオーバーするとこれを検
出して飽和検出信号を出力する飽和検出回路を設ける一
方、この飽和検出回路に接続された信号処理回路を、上
記飽和検出信号が入力されると、該信号処理回路におけ
る出力を上記受光素子に入射される入射光の直流レベル
が一定値をオーバーする前の状態に保持するように設定
した構成である。これにより、この光変調型検出装置が
、強い外乱光の故意、或いは、偶然の０Ｎ−ＯＦＦによ
って誤動作してしまうのを防止することができる。よっ
て、該光変調型検出装置の物体検出の信頼性を向上させ
得るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図におけるプリアンプの回路図、第３図は第１図に
おける飽和検出回路の回路図、第４図は第１図における
信号処理回路の回路図、第５図（ａ）乃至（β）は第１
図及び第４図に示した各部の信号を示すタイミングチャ
ート、第６図は従来例を示すブロック図、第７図は第６
図に示した信号処理回路の回路図、第８図の（ａ）乃至
（ｋ）は第７図に示した各部の信号を示すタイミングチ
ャートである。 ■はタイミング発生回路、２は発光素子駆動回路、３は
発光素子、４は受光素子、５はプリアンプ、６はＡＣア
ンプ、７は判定回路、８は信号処理回路、９は飽和検出
回路、１０は出力回路、１８・１つはフリップフロップ
、２０はシフトレジスタ、２１は制御皿回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、パルス信号に同期して発光素子から投射されるパル
   ス光を受光素子にて受光し、この受光素子から得た受光
   信号により発光素子と受光素子との光路中に介在する物
   体を検出する光変調型検出装置において、上記受光素子
   に入射される入射光の直流レベルが一定値をオーバーす
   るとこれを検出して飽和検出信号を出力する飽和検出回
   路を設ける一方、この飽和検出回路に接続された信号処
   理回路を、上記飽和検出信号が入力されると、該信号処
   理回路における出力を上記受光素子に入射される入射光
   の直流レベルが一定値をオーバーする前の状態に保持す
   るように構成したことを特徴とする光変調検出装置。