JPH0227215A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光ビームを投受光して被検知物体の存在を検
知する三角測距方式の反射型光電スイッチに関するもの
である。

【従来の技術１ 第４図に従来の三角測距方式による反射型充電スイッチ
の光学ブロック及び電子回路ブロックを示す。液検知物
体ｘＩ：討しで光ビームＰを投光する投光手段１は、投
光タイミングを設定するクローＩクバルスを発生する発
振回路１０、発を素子１２を駆動するドライブ回路１１
、及び凸レンズよりなる投光用光学系１３とで構成され
ており、発光素子１２から発せられる光を光学系１３に
て光ビームＰとして、検知エリアに投光するようになっ
ている。この投光手段１から所定距離をもって側方に配
設され、被検知物体Ｘによる光ビームＰの反射光Ｒｔｉ
：集光する受光用光学系２は、凸レンズにて形成されて
いる。この光学系２の集光面に配設され集光スポットの
位置に対した位置信号■＾νｒｎを出力する位置検出手
段４は、例えば１次元位置検出素子（ＰＳＤ）や、分割
式７オトダイオード、あるいは所定距離を置いて配設さ
れた複数の７オトダイオードなどより構成されており、
この出力信号である位置信号Ｉ　ＡＩ　Ｉ　ｎは相反し
た信号となっている。この位置検出手段４出力に基づい
て被検知物体Ｘが所定の検知エリアに存在するかどうか
を判別して、出力回路６を制御する判別＄制御手＃′ｉ
５は、位置検出手段４から構成される装置信号（相反す
る電流信号Ｉ＾、ＩＦｌ）を夫々増幅して、電圧信号■
＾ｒ　Ｖ　Ｂに変換する受光回路２１ａ、２１ｂと、受
光回路２１ａ、２１ｂ出力を対数増幅する対数増幅回路
２２ａ、２２ｂと、対数増幅回路２２ａ。

２２ｂ出力１ｎ■＾、１ｎＶａの減算を打う減算回路２
３と、減算回路２３出力Ｉｎ（Ｖ　Ａ／　Ｖ　ｅ）と距
離設定用ボリュームＶＲにて設定された基準電圧ｖｋと
を比較して、減算回路２３出力Ｉｎ（Ｖ＾／ＶＢ）が基
準電圧■Ｒ以上のとき（被検知物体Ｘが検知エリア内に
存在するとき）に出力がＨ”レベルとなる比較回路２４
と、比較回路２４出力を発振回路１０出力であるクロッ
クパルスに同期してレベルを判定仁、このときの比較回
路２４の出力状態を保持する信号処理回路２５とで構成
しており、信号処理回路２５から物体検知信号が出力さ
れたとき、出力回路６を駆動するようになっている。な
お、上記信号処理回路２５では、発振回路１０出力に基
づいてチエツク（クロックパルスに同期してレベルを判
定）することにより誤動作を防止するようにしである。

ところで、比較回路２４の動作にはヒステリシスを持た
せてあり、検知エリア内の被検知物体Ｘの存在が検知さ
れ、比較回路２４出力が”Ｈ″レベルなり、信号処理回
路２５出力がｍ　Ｈ＋＋＋レベルになったとき、比較回
路２４の基準電圧■Ｒを下げて、減算回路２３出力の僅
かな変動で比較回路２４出力がばたついたりすることが
ないようにしである。Ａ体的には、信号処理回路２５出
力が″′Ｌ″レベルであるときは、比較回路２４の基準
電圧■１はそのままで、信号処理回路２５出力がＨ”レ
ベルであるとき、基準電圧Ｖ、をヒステリシス量Ｖｌ＋
だけ減少させ、比較回路２４出力が被検知物体Ｘを検知
した状態、即ちＨ”レベル状態を安定に保持するように
しである。つまり、この従来の光電スイッチでは、一定
のヒステリシス量を比較回路２４に持たせてあった。こ
のようにヒステリシス量を一定にしである理由は、この
光電スイッチでは、位ｆｆ１Ｍ号■＾＋ＩＢを電圧変換
して増幅した電圧信号ｖＡ、ＶＢを、対数増幅回路２２
ａ、２２ｂで対数変換し、さらに減算回路２３で減算し
ており、この減算出力はＩ　ｎ　（Ｖ＾／ＶＢ）の形に
なり、電圧信号Ｖ　Ａ　ｔ　ｖ　ｏの大きさ、つまりは
光量レベル（例えば、被検知物体Ｘの反射率）に関係せ
ず、しかも第５図に示すようにｌｌ’ｉｌに対して位置
検出信号ＩＡｔＩＦ＋が近似的にリニアに変化するため
である。

ｆＪＩＪ５図中の上側に白紙のような反射率の高い被検
知物体Ｘによる位置信号Ｉ　、、　Ｉ　Ｂの距離に対す
る変化を、また下側に黒紙のような反射率の低い被検知
物体Ｘによる位置検出信号Ｉ　Ａ、　Ｉ　、の距離に対
する変化を示す。このように被検知物体Ｘの反射率が異
なっても、同じ距離での減算回路２５出力Ｉｎ（Ｖ　Ａ
／　Ｖ　ｅ）は同じ値となる。

上述の場合は光量レベルが充分である場合についての説
明であったが、光量レベルが低い場合にはヒステリシス
量を一定にすると問題を生じる。

つまり、光量レベルが低い場合には、位置信号ＩＡＩ　
Ｉ　ｎのＳ／Ｎ比が悪くなり、減算出力Ｉｎ（Ｖ　ｐ、
／ＶＢ）はノイズの影響で変動しやすくなる。このため
、ヒステリシス量を一定にした場合、ノイズによる変動
がヒステリシス量を越えることがあり、このときには比
較回路２４出力が不安定にばたつく、このため、従来の
光電スイッチでは、ビステリシス量を光量レベルの低い
ところで安定するように決めていた。しかし、このよう
にすると、今度は充分な光量レベルのとき、必要以上に
大きなヒステリシスが設定されたことになり、物体検知
感度が低下し、微少物体を検知でトなくなるという問題
があった。

１発明が解決しようとする課題］ 本発明は上述の点に鑑みて為されたものであり、その目
的とするところは、光景レベルが充分なときには、高感
度化することができ、また逆に光量レベルの低いときに
は、動作を安定させることができる光電スイッチを提供
することにある。

［ＷＸ題を解決するための手段１ 上記目的を達成するために、本発明は位置検出手段出力
から光量レベルを判定し、光量レベルが充分であるとき
判別制御手段のヒステリシス量を小すく設定すると共に
、光量レベルが低いときヒステリシス量を大きく設定す
るヒステリシス量制御手段を備えている。

（作用） 本発明では、上述の構成を備えることにより、ｔｔレベ
ルが充分なときには、高感度化のためにヒステリシス量
を小さく、逆に光量レベルの低いと外には、ヒステリシ
ス蟻を大きくして、動作を安定させ、つまりは光量レベ
ルに応じてヒステリシス量を変えるようにしたものであ
る。

（実施例） 第１図乃至第３図に本発明の一実施例を示す。

本実施例の基本構成は上述の従来例と同一であるので、
以下の説明では本実施例の特徴とする部分のみを説明す
る１本実施例では光電スイッチの基本構成に加え、電圧
信号ＶＢと光量レベルの低下で減算出力が問題となる値
に設定された基準電圧との比較を行う比較回路２６と、
比較回路２６出力と信号処理回路２５出力に応じてヒス
テリシス量を決定するｗ１哩回路２７と、論理回路２７
出力により比較回路２５に適宜ヒステリシス量を与える
ヒステリシス発生回路２８とを設けである。なお、上記
各回路２６〜２８でヒステリシス量制御手段が構成され
る。

第２図に上記比較回路２４．２６、論理回路２７、ヒス
テリシス発生回路２８の具体回路を示す。

比較回路２６は、オペアンプＯＰ７、インバータＩＮＶ
、、＝ｒンｙ”：ｚ’？Ｃ，及’　抵抗Ｒ＋　＋　−Ｒ
ｌ　２、Ｒ２、〜Ｒ２３で構成してあり、位置信号ＶＢ
が抵抗Ｒ２〜Ｒ１，で決まる電圧よりも亮い場合にオペ
アンプｏ　ｐ　＋　出力が″Ｌ″レベル、低いときにＨ
”レベルとなり、この出力をインバータＩＮＶ、で反転
して出力しである。論理回路２７は、Ｄアップ１７０ツ
ブＦＦ、及びアンドデートＡＮＤ、、ＡＮＤ２で構成し
てあり、Ｄ７リツプ７０フブＦＦ、で比較回路２６出力
を発振回路１０出力であるクロックパルスと同期して取
り込みんで保持し、このときの出力Ｑ及び反転出力Ｑ夫
々と信号処理回路２５出力とのアンドをアンドデートＡ
ＮＤ、、ＡＮＤ２でとり、この信号処理回路２５出力が
′″Ｈ″Ｈ″レベルとき、つまりは被検知物体Ｘが検知
されたとき、光量レベルに応じた出力を７ンドデートＡ
ＮＤ、、ＡＮＤ２から夫々出力する。ヒステリシス発生
回路２８は、トランジスタＱ、、Ｑ、及び抵抗Ｒ：ｌ、
ＩＲ，２などで構成してあり、論理回路２７の夫々の出
力でオンするトランジスタＱ、、Ｑ２により、ヒステリ
シス量を決定する抵抗Ｒ）　ｌ　Ｔ　Ｒ３□を比較回路
２４の基準電圧ｖＲＩｉ：設定するボリュームＶＲの両
端に夫々接続する。なお、抵抗Ｒ）ｌの抵抗値の方が抵
抗Ｒ１２の抵抗値よりも大きくしである。

本実施例の光電スイッチの動作を説明する。被検知物体
Ｘが検知されていない場合、信号処理回路２５出力は”
Ｌ″レベルあり、このときの論理回路２７出力であるヒ
ステリシス量を決定する出力は比較回路２６の出力に拘
わらずいずれも”Ｌ″レベル、比較回路２４はボリュー
ムＶＲと抵抗Ｒ４１との分圧電圧で決まる基準電圧■６
と減算回路２３出力Ｉｎ（Ｖ＾／ＶＦＩ）との比較動作
を行っている。そして、減算回路２３出力Ｉｎ（ＶＡ／
Ｖｎ）が比較回路２４の基準電圧■Ｒよりも大きくなっ
た、つまり被検知物体Ｘが検知エリア内に存在する場合
には、信号処理回路２５出力が”Ｈ″レベルなる。この
ときには、比較回路２６で位置信号ＶＢを基準電圧と比
較し、光量レベルが充分でこの比較回路２６出力が”Ｈ
″レベルあるとすると、Ｄ７リツプ７０ツブＦＦ、はク
ロックパルスが入力されたとき、比較回路２６の出力を
ラッチし、このとき出力Ｑが″Ｈ″レベルとなる。従っ
て、アンドデー）　ＡＮＤ、出力がＨ”レベルとなり、
ヒステリシス発生回路２８のトランジスタＱ１がオンと
なるため、抵抗値の大きな抵抗Ｒ３１がボリュームＶ　
Ｒの両端に接続され、比較回路２４にヒステリシスがか
けられる。つまり、この場合には光量レベルが充分であ
り、ノイズの影響が少ないので、ヒステリシス量を小さ
く設定する。これにより、光量レベルが充分である場合
には、比較回路２４を高感度動作させることができ、微
少物体でも検知できろ。逆に、光量レベルが不足しでい
る場合には、比較回路２６出力が″′Ｌ″レベルになり
、このときＤ　７１）ツブ７０ツブＦＦ、の出力Ｑは°
゛［、”レベルであるので、アンドデー）　Ａ　Ｎ　Ｌ
’）　、出力は”Ｌ″レベル、トランジスタＱ１はオフ
である。

方、このときにはＤ７リツプ７０ツブＦＦ、の反転出力
Ｑが”トＩ″レベルとなるので、７ンドデートＡＮＤ２
出力が”１」”レベルとなり、ヒステリシス発生回路２
８のトランジスタＱ２がオンする。従って、比較回路２
４のボリュームＶＲに抵抗値の小さな抵抗Ｒ３□が接続
され、ヒステリシス量は大きく設定される。これにより
、光量レベルが低くノイズが′ｍ畳されて減算回路出力
Ｉｎ（Ｖ＾／Ｖｅ）が大きく変動しても、比較回路２４
出力がばたつくことが少なくなり、比較回路２４の動作
を安定させることができる。従って、本実施例の光電ス
イッチによれば、光量レベルが充分な場合には、第３図
（、）に示すように被検知物体Ｘが別の物体の上にあり
、この被検知物体Ｘが微少な物体である場合や、あるい
は被検知物体Ｘの表面に小さな凹凸がある場合でも微少
物体や凹凸などを検知することができるようになる。

［発明の効果１ 本発明は上述のように、位置検出手段出力から光量レベ
ルを判定し、光量レベルが充分であると！判別制御手段
のヒステリシス量を小さく設定すると共に、光量レベル
が低いときヒステリシス量を大きく設定するヒステリシ
ス量制御手段を備えているので、光量レベルが充分なと
きには、高感度化のためにヒステリシス量を小さくする
ことができ、しかも光量レベルの低いときには、ヒステ
リシス量を大きくして、動作を安定させることができる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路構成を示すブロック図
、第２図は同上の要部の具体回路図、第３図（ａ）、（
ｂ）は同上の用途の説明図、第４図は従来例の回路構成
を示すブロック図、ｔｉ１１５図は位置信号の特性図で
ある。 １は投光手段、２．１３は光学系、４は位置検出手段、
５は判別卵制御手段、６は出力回路、１２は発光素子、
２６は比較回路、２７はｒＩ！埋回路、２８はヒステリ
シス発生回路である。 代理人　井埋土　石　１）艮　七 （ａ） Δ 第３図 第４ 第５図 とｍ　（ｍｍ） 手続補正書（自 発

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）発光素子の発する光を投光用光学系で光ビームに
   成形して、検知エリアに投光する投光手段と、投光手段
   の側方に所定距離をもって配設され、被検知物体からの
   光ビームの反射光を集光する受光用光学系と、この受光
   用光学系の集光面に配設され、被検知物体までの距離に
   応じて集光面で移動する集光スポットの位置に対応した
   位置信号を出力する位置検出手段と、位置検出手段出力
   に基づいて被検知物体が所定の検知エリア内に存在する
   かどうかを判別して出力回路を制御すると共に、被検知
   物体の検知時と被検知時とでヒステリシスを持った判別
   動作を行う判別制御手段と、上記位置検出手段出力から
   光量レベルを判定し、光量レベルが充分であるとき判別
   制御手段のヒステリシス量を小さく設定すると共に、光
   量レベルが低いときヒステリシス量を大きく設定するヒ
   ステリシス量制御手段とを備えて成ることを特徴とする
   光電スイッチ。