JPH02293606A - 光学的入力検出装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、発光素子から受光素子へ出光される光ビー
ムの遮断の有無を検出する光学的入力装置に関する。

（口）従来技術 従来、第５図に示すように、一対の発光素子１と受光素
子２を所定距離離間して複数対配置して検出パ不ル３を
構成し、一対の素子を順次作動させることにより該パネ
ル上の物体４の位置を検出する装置が知られている。

第６図は上記パネル上の一対の発光素子ｌと受光素子２
に係る受光信号の処理回路の概略構成を？している。該
６図において、マイクロプロセッサ５により発光素子マ
ルチプレクザを介して駆動制御される発光■素子ｌから
出力された光は対応する対の受光素子２において受光さ
れて電気信号に変換され、受光素子マルチプレクサを介
して増幅回路６に与えられ、ここで増幅されて一定レベ
ルの信号が出力され、比較器７に入力されて基準レベル
と比較され、その比較出力はマイクロプロセッサ５に与
えられる。即ち、第７図（Ａ）に示すように、発光素子
ｌが一定の周期で駆動されると、対をなす受光素子２、
増幅回路６を経て同図（Ｂ）に示す受光出力が比較器７
に入力されるものの、物体４により光ビームが遮断され
ている場合には受光出力は無い。比較器７は増幅器６力
出力を基準レベルＶｆと比較し、第７図（Ｃ）に示すよ
うに該出力が基準レベル以上の場合はロウ信号を、基準
レベル以下の場合はハイ信号を出力する。マイクロプロ
セッサ５は第７図（Ｄ）に示すように発光素子ｌの駆動
出力中の一定のタイミングで比較器の出力を取込み、ロ
ウ信号の場合は物体無し、ハイ信号の場合は物体有りの
判断をおこなう。

（ハ）この発明が解決しようとする課題上記装置におけ
る第７図に示す物体有無の検出動作は、周囲環境からの
光、即ち外乱光が強い場合には誤検出が発生する問題が
ある。

第８図は誤検出が発生する場合の動作説明を示し、同図
（Ｂ）において、物体の遮断が無い場合は比較器７の入
力は発光素子ｌからの出光と外乱光が加算された受光量
に対応し、比較される基準レベルＶｆ（第８．図（Ｂ）
中に点線で示す）を遥かに越えるため、比較器７の出力
はロウ信号となり、物体無しと検出されて問題は無い。

しかし、発光素子ｌの光ビームが物体により遮断されて
いる場合は比較器７には外乱光に相当する入力があり、
その値が基準レベルより高くなると比較器７の出力はロ
ウとなって、物体が有るにもかかわらず物体無しと誤検
出される問題があった。

この発明の目的は、外乱光の影響を受けずに正確に物体
の有無を検出できる光学的入力装置を提供することであ
る。

（二）課題を解決するための手段 この発明は発光素子駆動中に前記受光素子により受光さ
れた受光量を表す受光信号を積分して積分信号を得る手
段と、前記発光素子の駆動後に続く一定の非駆動期間に
前記受光素子に受光される外乱光の受光量を表す外乱信
号を前記積分された積分信号から除去して補償積分信号
を得る手段と、前記補償積分信号を基準信号と比較する
比較手段と、を備えることによ−り達成される。

また、この発明は、一対の発光素子と受光素子に対する
光ビームの遮斯の有無を検出するひとつの検出期間中に
、前記発光素子は複数回同一時間の駆動および非駆動が
繰り返され、前記除去された積分信号は各駆動時間中の
受光信号の積分値から各非駆動時間中の外乱信号を除去
した値となるように構成されている。

（ホ）作用 本発明は、発光素子駆動中に受光素子より受光された発
光出力および外乱光の和に相当する受光量を積分し、続
く発光素子の非駆動期間に受光素子に受光される外乱光
に相当する受光量を前記積分された値から除去して該積
分値を発光出方にのみ相当する信号に補償してから比較
器へ比較出刀する。このため、外乱光の影響を除いそ光
ビームの遮断の有無の検出が行われる。

また本発明は、複数回の発光素子駆動中の受光量の積分
値から各駆動後に続く複数回の非駆動期間の外乱光の受
光量の積分値を除去して複数回の発光出力にのみ相当す
る信号に補償してから比較出力している。このため正確
さが保証され、積分しているために、ノイズに対して非
常に強いものとなる。

（へ）実施例 第１図はこの発明の一実施例の概略構成を示し、第６図
と同一部分は同一符号を付して示し、その説明は省略す
る。第６図と相異するところは増幅″ａ６の出力は比較
器７に入方される前に、積分増幅器８により充電及び放
電がおこなわれ、外乱光が除去された、発光出方に対応
する受光出方のみが取り出されて比較器７に与えられ、
基準レベルＶｆと比較される。積分器８の充電及び放電
はマイクロプロセッサ５により制御されている。

第２図は、第１図において受光素子２がホトトランジス
タの場合の具体的回路構成を示すものである。第２図に
おいて受光素子２から出力される電流出力は、増幅器６
に相当する電流／電圧変換用抵抗器９によって電圧信号
に変換されて積分器８に入力される。積分器８は演算増
幅器８０１、コンデンサ８０２と８０３、スイッチ８０
４〜８０７を含んで構成されている。スイッチ８０４は
演算増幅器８０１のマイナス側を入力信号の受信端子、
零電圧レベルの共通電圧端子または解放端子のいずれか
への切換接続をする。スイッチ８０５は演算増幅器８０
１のプラス側を前記受信端子、共通電圧端子または解放
端子のいずれかに切換える。スイッチ８０６と８０７は
それぞれコンデンサ８０２と８０３に並列に接続されて
その蓄積された電荷を放電する機能を行う。

第３図は第１図、具体的には第２図の動作を説明する動
作説明図である。第３図（Ａ）に示すように一対の発光
素子ｌと受光素子２間の物体の有無の一回分の検出のた
めに、発光素子ｌは複数回、この例では３回分、非駆動
期間Ｔ２と等しい駆動期間Ｔ１を有して発光駆動される
。一方、対をなす受光素子２は前記３回分の時間、動作
状態に駆動されており、第３図（Ｂ）に示すように、物
体の遮光が無い場合においては発光駆動中には発光出力
と外乱光との和に相当する信号（Ｖ＋＋Ｖ２）を、非発
光駆動中には外乱光にのみ相当する信号Ｖ２を、それぞ
れ出力し、該信号は積分器８へと供給される。物体の遮
光がある場合においては、受光素子２からは発光素子ｌ
の発光駆動中にも外乱光にのみ相当する信号Ｖ，が出力
される。積分器８の各スイッチはマイクロプロセッサ５
により切換制御されており、受光素子２が駆動されてい
る間、スイッチ８０６と８０７とは開放され、受光素子
２の非駆動と同時に閉成され、それに並列接続されたコ
ンデンサ８０２と８０３の電荷を放電する。発光素子ｌ
が駆動されている期間Ｔ１においては、スイッチ８０４
は共通電圧端子に、スイッチ８０５は受信端子に接続制
御されており、この期間Ｔ１に入力された遮光無しの信
号（ｖ１＋Ｖ２）または遮光有りの信号ｖ２は演算増幅
器８０ｌのプラス側入力端に導かれて、第３図（Ｃ）に
示すように積分されて一定の傾斜で増加する。発光素子
ｌの発光駆動に続く、非駆動期間Ｔ，においては、スイ
ッチ８０４は受信端子に、スイッチ８０５は共通電圧端
子にそれぞれ切換制御され、この結果、外乱光に相当す
る信号Ｖ，は演算増幅器８０１のマイナス側入力端に導
かれて反転して漬分され、前記積分により蓄積された電
荷は一定の傾斜で放電され、外乱光に相当する信号Ｖ２
の積分値が除去される。このような電荷の蓄積（期間Ｔ
１）、放電（期間Ｔ２）の動作が一つの発光素子１の１
走査期間に３回繰り返される。この３回目の非駆動期間
Ｔ２が終了すると、スイッチ８０４と８０５は解放端子
側へと切換制御され、現時点の積分器８の出力が保持さ
れる。即ち、物体の遮光が無い場合には外乱光が除去さ
れた電圧（ＶＶ２）の３倍が保持され、また物体の遮光
がある場合には電圧（Ｖ２　　ｖｔ）”ｏの出カが保持
される。

前記保持された積分器８の出カは比較器７に入力され基
準レベルと比較される。この比較器７の出力は第３図（
Ｄ）に示すように、基準レベルを越えた入力の場合はロ
ウ信号、基準レベル以下の場合はハイ信号となる。しか
して、物体の遮光が無い場合は少なくとも３回目の期間
Ｔ１においてはロウ信号が出力され、一方、物体の遮光
がある場合は少なくとも３回目の期間Ｔ２の終了時点で
はハイ信号が出力されることになる。この比較器７の出
力はマイクロプロセッサ５に供給される。

マイクロプロセッサ５は３回目の期間Ｔ，が終了して積
分器８の出力が保持されている期間に、第３図（Ｅ）に
示すタイミングで比較器７からの出力を取り込む。マイ
クロプロセッサ５は取り込まれた信号がロウである場合
は物体の遮光無しを、ハイである場合は物体の遮光有り
を判断する。

第４図は第１図において受光素子２がフォトトランジス
タである場合において、第２図と別の実施例を示してい
る。第４図において受光素子２から出力される電流信号
は電流／電圧変換増幅器ｌｌに与えられ、ここで反転さ
れた負の電圧信号に変換されて積分器１２の一方の入力
端子及びインバータｌ３に供給され、さらにインバータ
ｌ３の正の出力は積分器ｌ２の他方の入力端子に与えら
れる。積分器ｌ２は演算増幅器１２１１マイクロプロセ
ッサ１４により制御されるスイッチ１２２、１２３を備
え、スイッチ１２２は前記一方または他方の入力端子の
いずれかの入力を演算増幅器ｌ２ｌのマイナス側に導く
。またスイッチ１２３は前記スイッチ８０６と同様な動
作をする。発光素子ｌが発光駆動されている第３図に示
す期間Ｔ，においてはスイッチ１２２は一方の入力端子
に接続されて電流／電圧変換増幅器１１からの電圧信号
が積分器ｌ２において積分される。また、発光駆動に続
く非駆動期間Ｔ，にはスイッチ１２２は他方の入力端子
に切換接続され、インバータｌ３からの出力が積分器ｌ
２に導かれて蓄積された電荷が放電される。このように
して、前述された第３図に示す動作と同様に物体の有無
の検出動作が行われる。

前述の実施例のように一対の発光素子および受光素子の
一回分の検出動作において複数回の発光出力、即ち複数
回の積分の充電及び放電動作をおこなうと、外乱光を除
く発光出力自体の信号を確実に取り出すことができ、一
層正確な検出が実行できる。勿論、前記一回分の検出動
作において一回の発光出力とこれに続く一回の非発光駆
動をおこなうことにより外乱光を除去し、本発明を実施
できるものである。

また、第１図において積分器の制御はマイクロプロセッ
サ５のソフトウェアによることなく、論理回路の制御に
よっても実現できる。

また、第１図において比較器７の換わりにアナログ／デ
イジタル変換器を接続し、積分器８のアナログ出力をデ
イジタル値に変換してマイクロプロセッサ５に入力し、
マイクロプロセッサ５のプログラムにより基準値と比較
しても良い。この場合、アナログ／デイジタル変換器は
マイクロプロセッサ５に備えられたものを使用しても良
い。

（ト）効果 この発明は、受光した信号から外乱光に相当する信号を
除去した後の発光出力のみに相当する信号を基準信号と
比較するように構成しているから、外乱光の影響による
光ビーム遮断の有無の誤検出を除去することができる。

また、本発明は、一回の検出につき複数回の積分の充電
、放電動作を行っているから、発光出力を示す信号が顕
著に検出でき、積分を行なっているのでノイズにも強く
、誤検出を確実に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す図、第２図は第１図
をさらに具体化した構成図、第３図はこの発明の動作を
示すタイミン図、第４図は第１図をさらに具体化した他
の構成図、第５図は従来から使用されている発光素子及
び受光素子の配置パネルを示す図、第６図は従来の光学
的入力検出装置の概略図、第７図は第６図の検出動作を
説明するタイミング図、第８図は第６図の装置の課題を
説明するタイミング囚である。 ｌ・・・発光素子、２・・・受光素子、５・・・マイク
ロプロセッサ、７・・・比較器、８、ｌ２・・・積分器
、１１・・・アナログ／デイジタル変換器、ｌ３・・・
インバータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも一対の発光素子と受光素子とを所定距離
   離間し、該発光素子から受光素子へ出光される光ビーム
   の遮断の有無を検出する光学的入力検出装置において、 前記発光素子駆動中に前記受光素子により受光された受
   光量を表す受光信号を積分して積分信号を得る手段と、 前記発光素子の駆動後に続く一定の非駆動期間に前記受
   光素子に受光される外乱光の受光量を表す外乱信号を前
   記積分された積分信号から除去して補償積分信号を得る
   手段と、 前記補償積分信号を基準信号と比較する比較手段と、を
   備えることにより、外乱光の影響を除いて前記光ビーム
   の遮断の有無を検出することを特徴とする光学的入力検
   出装置。 ２、前記一対の発光素子と受光素子に対する光ビームの
   遮断の有無を検出するひとつの検出期間中に、前記発光
   素子は複数回同一時間の駆動および非駆動が繰り返され
   、前記補償積分信号は各駆動時間中の受光信号の積分値
   から各非駆動時間中の外乱信号を除去した値となる、こ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学的入力
   検出装置。