JPH01280920A - 光電スイツチ - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、発光素子と受光素子とが互いに対向して配置
され、その間を通過する物体の有無を検知する光電スイ
ッチに関するものである。

〈従来技術〉 従来の光電スイッチは、例えば第８図に示す如く、対向
して配置される一組の発光素子１と受光素子２とで構成
され、その間を物体３が通過すると光路が遮断されて受
光素子２に光が入射しなくなることを利用して通過物体
３の検出を行なっていた。

また、第９図に示す如く、発光素子と受光素子が複数組
設けられ、通過物体３に対し一側に発光素子群４が、他
側に受光素子群５が配列されたものもある。

く　発明が解決しようとする問題点　〉上記従来技術に
おいて、受光素子には、発光素子からの光の池に、外乱
光が入射する場合がある。

この場合、通過物体が通過して発光素子からの光が遮断
されても、受光素子には外乱光が入射しており、通過物
体の通過を検出できないといっな問題点がある。

そこで、本発明は、外乱光の入射による誤動作を防止で
き、確実な動作が行なわれる光電スイッチの提供を目的
とする。

〈　問題点を解決するための手段　〉 本発明による問題点解決手段は、第１図〜第４図の如く
、発光素子と受光素子とが互いに対向して配置され、そ
の間を通過する物体の有無を検知する光電スイッチにお
いて、通過物体１１に対し一側に第一発光素子１２およ
び第二受光素子１３が配設され、通過物体１１に対し他
側に第一受光素子１４および第二発光素子１５が配設さ
れ、前記第一、第二発光素子１２．１５および第一、第
二受光素子１３，１４は、通過物体１１が存在しない場
合、第一発光素子１２から投射された光は第一受光素子
１４に、第二発光素子１５から投射された光は第二受光
素子１３に夫々入射し、通過物体１１が存在する場合、
第一発光素子１２から投射された光は第二受光素子１３
に、第二発光素子１５から投射された光は第一受光素子
１４に夫々入射するよう配列されたものである。

〈作用〉 上記問題点解決手段において、通過物体１１が存在しな
い場合、第一受光素子１４には第一発光素子１２から投
射された光が、第二受光素子１３には第二発光素子１５
から投射された光が夫々入射する。また、通過物体１１
が存在する場合、逆に、第一受光素子１４には第二発光
素子１５から投射された光が、第二受光素子１３には第
一発光素子１２から投射された光が夫々入射する。

すなわち、両受光素子１３．１４には、常にどちらかの
発光素子１２．１５から投射された光が入射しており、
これらの光は周波数の違い等で判別されるため、外乱光
等の入射による誤動作を防止でき、確実な動作が行なわ
れる。

〈実施例〉 以下、本発明の第一実施例を第１図〜第４図に基づいて
説明する。第１図は本発明の第一実施例における光電ス
イッチを示す発光素子および受光素子の配置図、第２図
は同じく制御回路のブロック図、第３図は同じくパルス
周期検出回路の電気回路図、第４図は同じく信号処理回
路の電気回路図、第５図は同じくタイミング発生回路の
発生するパルス信号のタイミングチャートである。

そして、図示の如く、本発明光電スイッチは、発光素子
と受光素子とが互いに対向して配置され、その間を通過
する物体の有無を検知する光電スイッチにおいて、通過
物体１１に対し一側に第一発光素子１２および第二受光
素子１３が配設され、通過物体１１に対し他側に第一受
光素子１４および第二発光素子１５が配設され、前記第
一、第二発光素子１２．１５および第一、第二受光素子
１３．１４は、通過物体１１が存在しない場合、第一発
光素子１２から投射された光は第一受光素子１４に、第
二発光素子１５から投射された光は第二受光素子１３に
夫々入射し、通過物体１１が存在する場合、第一発光素
子１２から投射された光は餉二受光素子１３に、第二発
光素子１５がら投射された光は第一受光素子１４に夫々
入射するよう配列されたものである。

前記発光素子１２．１５は、一般的な発光ダイオード等
により構成され、前記受光素子１３．１４は一般的なホ
トトランジスタ等により構成される。

そして、第１図の如く、通過物体１１の進行方向（図に
おいて紙面に垂直方向）と垂直な面上に、前記第一発光
素子１２、第一受光素子１４、第二発光素子１５および
第二受光素子１３が配置され、第一発光素子１２と第一
受光素子１４は、通過物体１１の中心を通る直線上に通
過物体１１を挟んで対向して配される。また、第二発光
素子１５と第二受光素子１３は、通過物体１１の中心を
通り前記第一発光素子１２と第一受光素子１４とを結ぶ
直線と鋭角（直角または鈍角でも可）に交差する直線上
に通過物体１１を挟んで対向して配される。

そして、第２図の如く、これらの発光素子１２゜１５を
駆動し受光素子１３．１４の出力を検出する制御回路１
６は、互いに整数倍の関係にない二つの異なる周波数［
１，ｆ２のパルス信号を発生するタイミング発生回路１
７と、該タイミング発生回路１７の発生する周波数ｒ１
のパルス信号と同期して前記第一発光素子１２を駆動す
る第一発光素子駆動回路１８と、前記タイミング発生回
路１７の発生する周波数ｆ２のパルス信号と同期して前
記第二発光素子１５を駆動する第二発光素子駆動回路１
９と、前記第一受光素子１４の出力電流を電圧に変換す
る第一電流電圧変換回路２０と、前記第二受光素子１３
の出力電流を電圧に変換する第二電流電圧変換回路２１
と、前記第一電流電圧変換回路２０の出力電圧を増幅す
る第一増幅回路２２と、前記第二電流電圧変換回路２１
の出力電圧を増幅する第二増幅回路２３と、前記第一増
幅回路２２の出力信号の周波数を検出する第一パルス周
期検出回路２４ど、前記第二増幅回路２３の出力信号の
周波数を検出する第二パルス周期検出回路２５と、前記
第一パルス周期検出回路２４および第二パルス周期検出
回路２５の検出結果に基づいて検出信号を出力する信号
処理回路２６および出力回路２７とから成る。そして、
前記タイミング発生回路１７の発生するパルス信号は、
例えぼ第５図の如く、周波数ｒ１のパルス信号が、′Ｈ
”レベルの時間が６マイクロ秒、“Ｌ″レベル時間が０
．１ミｌｊ秒の信号とされ、周波数ｒ２のパルス信号が
、′Ｈ”レベルの時間は同＋、”Ｌ″レベル時間が約３
分の２の信号とされる。

そして、前記第一パルス周期検出回路２４は、第３図の
如く、−側の入力端子に前記第一増幅回路２２の出力信
号が入力され池側の入力端子にサンプリング信号ｒ３が
入力されるアンドデートにより構成されるサンプリング
デート２８と、データ入力端子が前記サンプリングゲー
ト２８の出力端子に接続されクロック入力端子に前記タ
イミング発生回路１７の発生する周波数ｆ１のパルス信
号から“Ｈ”レベルの時間の２分の１（３マイクロ秒）
だけ遅れた同一波形のパルス信号が入力されるＤ−７リ
ツプ７０ツブにより構成される第一同期検出回路２９と
、データ入力端子が前記サンプリングデート２８の出力
端子に接続されタロツク入力端子に前記タイミング発生
回路１７の発生する周波数１２のパルス信号から“Ｈ″
レベル時間の２分の１（３マイクロ秒）だけ遅れた同一
波形のパルス信号が入力されるＤ−７リツプ７０ツブに
より構成される第二同期検出回路３０と、データ入力端
子が前記第一同期検出回路２つの出力端子に接続されク
ロック入力端子に前記タイミング発生回路１７の発生す
る周波数１１のパルス信号が入力される少なくとも三段
の第一シ７トレジスタ３１と、データ入力端子が前記第
二同期検出回路３０の出力端子に接続されクロック入力
端子に前記タイミング発生回路１７の発生する周波数ｆ
２のパル又信号が入力される少なくとも三段の第ニジ７
トレジスタ３２と、前記第一シ７トレジスタ３１の出力
端子の少なくとも三本の論理積をとるアンドゲートによ
り構成される第−周波数一致検出回路３３と、前記第ニ
ジ７トレノスタ３２の出力端子の少なくとも三本の論理
積をとるアンドデートにより構成される第二周波数−数
構出回路３４とから成る。また、前記第二パルス周期検
出回路２５も同様の構成である。そして、前記サンプリ
ング信号ｆ３は、第５図の如く、周波数ｒ１のパルス信
号と周波数ｒ２のパルス信号との論理和をとって得られ
る。

そして、前記信号処理回路２６は、第４図の如く、前記
第一パルス周期検出回路２４の第−周波数一致検出回路
３３の出力信号Ａ１、第一パルス周期検出回路２４の第
二周波数−数構出回路３４の出力信号Ｂ１、第二パルス
周期検出回路２５の第−周波数一致検出回路（図示せず
）の出力信号Ａ２および第二パルス周期検出回路２５の
第二周波数−数構出回路（図示せず）の出力信号Ｂ２が
入力される入力デート回路３５と、該入力デート回路３
５の出力端子に接続されるＲＳラッチ回路３６とから成
る。そして、前記入力デート回路３５は、第一の入力端
子が出力信号Ａ１に、第二の入力端子がインバータ３７
を介して出力信号Ｂｉｔこ、第三の入力端子がインバー
タ３８を介して出力信号Ａ２に、第四の入力端子が出力
信号Ｂ２に夫々接続される四入力端子型の第一アンドデ
ート３９と、第一の入力端子がインバータ４０を介して
出力信号Ａ１に、第二の入力端子が出力信号Ｂ１（こ、
第三の入力端子が出力信号Ａ２に、第四の入力端子がイ
ンバータ４１を介して出力信号Ｂ２に夫々接続される四
入力端子型の第二アンドデート４２とから成る。また、
前記ＲＳラッチ回路３６のセット入力端子には前記第一
アンドデート３９の出力端子が接続され、リセット入力
端子には前記第二アンドデート４２の出力端子が夫々接
続される。

上記構成において、通過物体１１が存在しない場合、第
１図中に実線で示される如く、第一発光素子１２から投
射された光は直進して第一受光素子１４に入射し、第二
発光素子１５から投射された光は直進して第二受光素子
１３に入射する。

また、通過物体１１が存在する場合、第１図中に二点鎖
線で示される如く、第一発光素子１２から投射された光
は通過物体１１に反射して第二受光素子１３に入射し、
第二発光素子１５から投射された光は通過物体１１に反
射して第一受光素子１４に入射する。

すなわち、通過物体１１が存在しない場合には、第一受
光素子１４に周波数ｆ１のパルス光が、第二受光素子１
３に周波数ｆ２のパルス光が夫々入射し、通過物体１１
が存在する場合、第一受光素子１４に周波数ｆ２のパル
ス光が、第二受光素子１３に周波数１１のパルス光が入
射する。

そして、この光は各受光素子１３．１４により電気信号
に交換され、電流電圧変換回路２０，２１で出力電流が
電圧に変換され、増幅回路２２゜２３で増幅が行なわれ
た後、パルス周期検出回路２４．２５に入る。

パルス周期検出回路２４．２５に入った信号は、その内
部の同期検出回路２９．３０で周波数ｆｌ、ｆ２のパル
ス信号との同期が検出され、シフトレノスタ３１．３２
に記憶される過去３回の検出結果がすべて“Ｈ”レベル
に一致すると、−数構出回路３３．３４が出力信号を発
生する。

すなわち、入力信号の周波数がｆｌと一致しているとき
は第−周波数一致検出回路３３の出力端子が“Ｈ”レベ
ルとなり、ｒ２と一致しているときは第二周波数−数構
出回路３４の出力端子が“Ｈ”レベルとなり、どちらと
も一致していないとき（外乱光が入射したとき等）は両
−数構出回路３３，３４の出力端子が両方とも″Ｌ″レ
ベルとなる。

そして、信号処理回路２６において、パルス周期検出回
路２４．２５から正常な出力信号（通過物体１１が存在
しない場合、Ａ１＝Ｈ，Ｂ１＝Ｌ、Ａ２＝Ｌ、Ｂ２＝Ｈ
となり、通過物体１１が存在する場合、Ａ１＝Ｌ、Ｂ１
＝Ｈ％Ａ２＝Ｈ，Ｂ２＝Ｌとなる）が得られた場合にの
み、ＲＳラッチ回路３６の出力を切換え、出力回路２７
に出力信号を送る。

また、パルス周期検出回路２４．２５から異常な出力信
号が得られた場合（第一受光素子１４および第二受光素
子１３に同一のパルス信号が入射した場合や、第一受光
素子１４または第二受光素子１３に外乱光が常に入射し
ている場合等）、ＲＳラッチ回路３６の出力は切換わら
ないため、外乱光その池の影響を受けずに安定した動作
を得ることができる。

次に、本発明の第二実施例を説明する。

本実施例では、発光素子１２．１５および受光素子１３
．１４の配置が第一実施例と異なっている。

すなわち、第６図の如く、第一発光素子１２と第一受光
素子１４とが通過物体１１の進行方向と直交する直線上
に対向して配置され、第二発光素子１５が第一受光素子
１４と隣接して配置され、第二受光素子１３が第一発光
素子１２と隣接して配置されており、両者の光路は交差
していない。

そして、通過物体１１が存在していない場合は、第６図
中の実線の如く、第一発光素子１２がら投射された光は
直進して第一受光素子１４に入射し、第二発光素子１５
がら投射された光は直進して第二受光素子１３に入射す
る。

また、通過物体１１が存在している場合は、第６図中の
二点鎖線の如く、第一発光素子１２から投射された光は
通過物体１１に乱反射して第二受光素子１３に入射し、
第二発光素子１５がら投射された光は通過物体１１に乱
反射して第一受光素子１４に入射する。

このとき、通過物体１１が鏡の如く光を正反射するもの
であれば、発光素子１２．１５および受光素子１３．１
４としてやや広角の指向特性を持つものを使用するとよ
い。

次に、本発明の第三実施例を説明する。

本実施例によると、第一発光素子１２と第二発光素子１
５は交互に発光しており、制御回路１６の構成が簡単に
なるとともに、異常＄態が発生したことを検出すること
ができる。

そして、本実施例において、発光素子１２．１５および
受光素子１３．１４は、第一実施例または第二実施例の
どちらの配列でもよく、さらに別の配列でもよい。

そして、その制御回路１６は、第７図の如く、デユーテ
ィ比が５０パーセントの周波数１４のパルス信号を発生
するタイミング発生回路１７と、該パルス信号に同期し
て第一発光素子１２を駆動する第一発光素子駆動回路１
８と、前記パルス信号をインバータ（反転回路）４３に
より反転した信号と同期して第二発光素子１５を駆動す
る第二発光素子駆動回路１９と、第一実施例と同様の第
一電流電圧変換回路２０、第二電流電圧変換回路２１、
第一増幅回路２２および第二増幅回路２３と、−側の入
力端子が前記第一増幅回路２２の出力端子に接続され他
側の入力端子に前記タイミング発生回路１７の発生する
周波数ｆ４のパルス信号が入力される第一エクスクル−
シブオアデート４４（ＥＸ−ＯＲデート）と、−側の入
力端子が前記第二増幅回路２３の出力端子に接続され他
側の入力端子に前記タイミング発生回路１７の発生する
周波数「４のパルス信号が入力される第二ＥＸ−○Ｒデ
ート４５と、前記第−ＥＸ−ＯＲデート４４の出力端子
に接続される比較的小さい時定数を有する第一積分回路
４６と、前記第二ＥＸ−ＯＲゲート４５の出力端子に接
続される比較的小さい時定数を有する第二積分回路４７
と、リセット入力端子が前記第一積分回路４６に接続さ
れセット入力端子が前記第二積分回路４７に接続される
ＲＳラッチ回路４８と、−側の入力端子が前記第−ＥＸ
−ＯＲデート４４の出力端子に他側の入力端子が前記第
二ＥＸ−ＯＲデート４５の出力端子に夫々接続される第
三ＥＸ−ＯＲデート４９と、該第三ＥＸ−ＯＲデート４
９の出力端子に接続される第三積分回路５０とから成る
。そして、前記第一積分回路４６は抵抗５１とコンデン
サ５２とから成り、前記第二積分回路４７は、同様に抵
抗５３とコンデンサ５４とから成る。また、前記第三積
分回路５０は、ダイオード５５、抵抗Ｓ　６，５７、コ
ンデンサ５８およびバッファデート５９から成り、該バ
ッファデート５９の出力端子が異常報知出力端子となる
。

そして、通過物体１１が存在していない場合、第−ＥＸ
−ＯＲデート４４の面入力端子は常に一致するため、そ
の出力端子は継続的に“Ｌ”レベルを出力し、第二ＥＸ
−ＯＲデート４５の面入力端子は常に一致しないため、
その出力端子は継続的に“Ｈ″レベル出力する。

また、通過物体１１が存在する場合は、その逆に、第−
ＥＸ−ＯＲデート４４の出力端子は継続的に“Ｈ”レベ
ルを出力し、第二ＥＸ−○Ｒデート４５の出力端子は継
続的に“Ｌ”レベルを出力する。

ユニで、第一積分回路４６は、第−ＥＸ−ＯＲデート４
４の面入力端子に加わる信号の伝達時間のわずかな差に
より、その出力端子から発生する極めて細いパルス信号
を除去するものである。第二積分回路４７も同様の機能
を有する。

この出力信号によりＲＳラッチ回路４８の出力が切換わ
り、動作信号を得ることができる。

そして、上記正常動作時は、第−ＥＸ−ＯＲゲート４４
の出力端子と第二ＥＸ−ＯＲゲート４５の出力端子とは
常に相反しているため、第三ＥＸ−ＯＲゲート４９の出
力端子は継続的に“Ｌ”レベルを保つ。

しかし、何らかの異常動作が発生すると、第三ＥＸ−Ｏ
Ｒゲート４９の出力端子が継続的に“Ｈ”レベルとなっ
たり（両方の受光素子１３．１４に同一の光が入射した
場合等）、周波数「４のパルス信号を出力（片方のみの
受光素子に継続した光が入射した場合等）する。この信
号は、異常報知信号として用いられ、使用者に異常を報
知することができる。

なお、本実施例の制御回路１６では、一方の受光素子に
継続した光が入射し、能力の受光素子に全く光が入射し
なくなった場合に異常報知信号を出力しないが、この場
合にはＲＳラッチ回路４８の出力が異常に早く（周波数
ｆ４と同じ周波数）切換わることから、異常動作である
ことが検知できる。

このように本実施例によると、制御回路１６の構成が簡
単になるとともに、異常事態が発生したことを検出する
ことができる。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく
、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修正および変更
を加え得ることは勿論である。

例えば、二組以上の発光素子と受光素子を設けてもよく
、また、発光素子を夫々異なった色で発光させる等の方
法でどちらの発光素子から投射された光が受光素子に入
射したか判別してもよい。

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかな通り、本発明によると、通過物
体に対し一側に第一発光素子および第二受光素子が配設
され、通過物体に対し他側に第一受光素子および第二発
光素子が配設され、前記第一、第二発光素子および第一
、第二受光素子は、通過物体が存在しない場合、第一受
光素子には第一発光素子から投射された光が、第二受光
素子には第二発光素子から投射された光が夫々入射し、
通過物体が存在する場合、逆に、第一受光素子には第二
発光素子から投射された光が、第二受光素子には第一発
光素子から投射された光が夫々入射するよう配列されて
おり、両受光素子には、常にどちらかの発光素子から投
射された光が入射し、これらの光は周波数の違い等によ
り判別されるため、外乱光の入射による誤動作を防止で
き、確実な動作が行なわれるといった優れた効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例における光電スイッチを示
す発光素子および受光素子の配置図、第２図は同じく制
御回路のブロック図、第３図は同じくパルス周期検出回
路の電気回路図、第４図は同じく信号処理回路の電気回
路図、第５図は同じくタイミング発生回路の発生するパ
ルス信号のタイミングチャート、第６図は本発明の第二
実施例における光電スイッチを示す発光素子および受光
素子の配置図、第７図は本発明の第三実施例における制
御回路のブロック図、第８図および第９図は従来の光電
スイッチを示す発光素子および受光素子の配置図である
。 １１：通過物体、１２：第一発光素子、１３：第二受光
素子、１４：第一受光素子、１５：第二発光素子、１６
二制御回路、１７：タイミング発生回路、１８．１９：
発光素子駆動回路、２０．２１：電流電圧変換回路、２
２，２３：増幅回路、２４，２５：パルス周期検出回路
、２６：信号処理回路、２７：出力回路。 出　願　人　　シャープ株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発光素子と受光素子とが互いに対向して配置され、その
   間を通過する物体の有無を検知する光電スイッチにおい
   て、通過物体に対し一側に第一発光素子および第二受光
   素子が配設され、通過物体に対し他側に第一受光素子お
   よび第二発光素子が配設され、前記第一、第二発光素子
   および第一、第二受光素子は、通過物体が存在しない場
   合、第一発光素子から投射された光は第一受光素子に、
   第二発光素子から投射された光は第二受光素子に夫々入
   射し、通過物体が存在する場合、第一発光素子から投射
   された光は第二受光素子に、第二発光素子から投射され
   た光は第一受光素子に夫々入射するよう配列されたこと
   を特徴とする光電スイッチ。