JPH0453396B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈技術分野〉 本発明は、たとえば光電スイツチやフオトイン
タラプラとして使用されるパルス変調型光検出装
置に係り、詳しくは、外乱光による誤動作、誤検
出を防止する受光信号処理回路部分の構成に関す
る。

〈従来技術〉 パルス変調型光検出装置は、発光素子と受光素
子とを具備し、発光素子からパルス光を投光し、
検出すべき物体により反射されたパルス光、もし
くは物体を透過したパルス光を受光素子で受光
し、受光素子でのパルス光の受光に応じて物体の
有無を検出するのである。

第４図に従来のパルス変調型光検出装置のブロ
ツク図を示す。同図に示すように、従来のパルス
変調型光検出装置は、パルス発生回路１₀と、発
光素子駆動回路２₀と、発光素子３₀と、受光素子
４₀と、AC増幅回路５₀と、判定回路６₀と、同期
検出回路７₀と、積分回路８₀と、判定回路９₀と、
出力回路１０₀とで構成されている。

しかして、第５図のタイムチヤートの示すよう
に、上記の光検出装置においては、パルス発生回
路１₀からのパルス信号により発光素子駆動回路
２₀が発光信号a₀を出力し、該発光信号a₀により
発光素子３₀が駆動されて、パルス変調された光
を投光する。発光素子３₀からのパルス光は、物
体Ｍに反射され、もしくは物体Ｍを透過して、受
光素子４₀に入射する。したがつて、受光素子４₀
に入射するパルス光は、物体Ｍの有無によつてオ
ン／オフされる。受光素子４₀は、物体Ｍの有無
に応じた信号を出力する。この信号は、AC増幅
回路５₀で増幅されて、第５図（d₀）に示す波形
の受光信号となる。この受光信号d₀は、判定回路
６₀でデジタル信号波形に波形整形され、同期検
出回路７₀に入力する。同期検出回路７₀では、判
定回路６₀の出力e₀が発光信号a₀と一致したタイ
ミングのサンプリングパルスにより同期検出され
て、第５図f₀に示す波形に変換される。同期検出
回路７₀の出力f₀は、積分回路８₀に入力され、そ
の積分出力g₀が判定回路９₀により波形整形され
て、出力回路１０₀から検出信号h₀として出力さ
れる。

ところで、このような光検出装置では、物体Ｍ
の存在により発光素子３₀からのパルス光が受光
素子４₀に入射していない期間に、蛍光灯の点減
光、リモートコントロール装置の光信号の外乱光
C₀がノイズとして受光素子４₀に入射することが
ある。その場合、同期検出回路７₀の出力には、
第５図d₀に示すように、d₁の部分に外乱光C₀の影
響が現われる。そのため、外乱光C₀により光検
出装置が誤動作、誤検出するおそれがある。

この誤動作を防止するために、従来の光検出装
置では、第４図に示したように、大きい時定数の
積分回路８₀が必要であり、この積分回路８₀の動
作のため、応答が遅くなる。また、積分回路８₀
に容量が大きいコンデンサを用いるため、これが
光検出装置を小型化、IC化する上の支障となつ
ていた。

また、特開昭57−136179号公報において、発光
タイミングに一致するタイミング及び発光素子の
非発光タイミングでの受光信号を検出し、デイジ
タル的回路構成により外乱光による誤動作を防止
したものが提案されている。

しかし、これは非発光タイミングで受光信号を
検出したとき、各種タイミング信号を発生させる
分周回路を制御するものであり、またこの分周回
路制御によりパルス発光そのものを一時停止させ
るとともに、発光タイミングで受光信号を検出・
保持するフリツプフロツプのリセツト信号、発光
タイミングでの受光信号の持続回数を計数するカ
ウンタのクロツク信号も遮断しなければならず、
回路構成及び制御系が複雑になる欠点があつた。

〈発明の目的〉 本発明は、上述の問題点に鑑みてなされもので
あつて、２つのラツチ回路とレベル保持回路の簡
単な回路構成により、外乱光による誤動作を確実
に防止するとともに、応答速度を速め、かつ小型
化を可能にすることを目的とする。

〈発明の構成〉 本発明は、上記の目的を達成するために、発光
素子からパルス変調された光を投光し、検出すべ
き物体による反射光もしくは透過光を受光素子で
受光して物体の有無を検出するようにしたパルス
変調型光検出装置において、デジタル化された受
光信号を一発光サイクル毎に発光素子の発光タイ
ミングでラツチする第１のラツチ回路と、デジタ
ル化された受光信号を一サイクル毎に発光素子の
非発光時のタイミングでラツチする第２のラツチ
回路と、第１ラツチ回路の出力を導入してこれに
対応した検出出力を一サイクル毎にクロツクに同
期してデータ入力・保持するとともに第２ラツチ
回路の出力が非発光タイミングでの受光を示すも
のであるときに該出力に応答して前記データ入力
時のクロツクを遮断するレベル保持回路とを備え
てパルス変調型光検出装置を構成したものであ
る。

〈実施例〉 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。第１図は本発明の一実施例のブロ
ツク図である。この実施例のパルス変調型検出装
置は、パルス発生回路１と、発光素子駆動回路２
と、発光素子３と、受光素子４と、AC増幅回路
５と、判定回路６と、同期検出回路７と、出力回
路８とを備えており、従来のパルス変調型光検出
装置におけるような積分回路やその後段の判定回
路を有していない。また、この実施例における同
期検出回路７は、後に詳述するように、従来のパ
ルス変調型光検出装置におけるように発光信号に
一致するタイミングでのみ受光データを取り込ん
で検出するものではなく、発光信号と一致するタ
イミング（以下、発光タイミングという）、およ
び発光信号とは同期するが発光信号とは位相の異
なるタイミング（以下、非発光タイミングとい
う）の以上２つのタイミングで受光データを取り
込んで検出するものである。さらに、パルス発生
回路１は、発光素子駆動回路２に所定の発光用パ
ルスを与えるほか、同期検出回路７に必要な種々
のパルスを供給するようになつている。

前記同期検出回路７の構成を第２図のブロツク
図に示す。同図に示すように、同期検出回路７
は、発光タイミングで判定回路６の出力をラツチ
する第１のラツチ回路９と、非発光タイミングで
判定回路６の出力をラツチする第２のラツチ回路
１０と、第１と第２の両ラツチ回路９，１０の出
力を導入して検出信号を生成するレベル保持回路
１１とからなる。

前記第１ラツチ回路９は、判定回路６の出力ｂ
および発光タイミングパルスｃが入力する
NANDゲート１２と、このNANDゲート１２の
出力ｄがセツト端子に入力する第１のＳ−Ｒ型フ
リツプフロツプ１３とで構成されている。第１の
Ｓ−Ｒ型フリツプフロツプ１３のリセツト端子に
は、発光タイミングパルスｃに対応したリセツト
パルスｅが入力するようになつている。また、第
２ラツチ回路１０は、判定回路６の出力ｂおよび
非発光タイミングパルスｇが入力するのNAND
ゲート１４と、該NANDゲート１４の出力ｈが
セツト端子に入力する第２のＳ−Ｒ型フリツプフ
ロツプ１５とからなる。第２のＳ−Ｒ型フリツプ
フロツプ１５のリセツト端子には、非発光タイミ
ングパルスｇに対応したリセツトパルスｉが入力
するようになつている。

レベル保持回路１１は、第１ラツチ回路９の出
力ｆに対応した検出信号ｍを出力するとともに、
第２ラツチ回路１０の出力ｊが非発光タイミング
で受光を示すものであるときに、該出力ｊに応答
して検出信号レベルを第１ラツチ回路９の前回の
出力ｆに対応したレベルに保持するものであつ
て、第２ラツチ回路１０の反転出力ｊおよびクロ
ツクパルスｋが入力するNANDゲート１６と、
第１ラツチ回路９の出力ｆがＤ入力端子に、また
前記NANDゲート１６の出力ｌがクロツク端子
に、それぞれ入力するＤ型フリツプフロツプ１７
とからなる。

上記の構成の動作を第３図のタイムチヤートに
基づいて説明する。発光素子３の発光動作や、受
光素子４の受光動作、判定回路６による波形整形
動作は、従来のパルス変調型光検出装置と同様で
あり、各部の信号波形も第５図のa₀〜e₀を示すも
のと同じであるので、この点の詳細な説明は省略
する。

今、第５図のタイムチヤートの場合と同様に、
物体Ｍによりパルス光の受光素子４への入射が阻
止されているとき、外乱光が入射し、またパルス
光が受光素子４に入射しているときに外乱光が入
射した場合を考える。その場合の受光信号ａは、
第３図ａに示すような波形になる。この受光信号
ａは、判定回路６で波形整形されて、第３図ｂに
示すデジタル信号波形となつて、同期検出回路７
に入力する。

同期検出回路７においては、判定出力ｂが第１
と第２の両ラツチ回路９，１０の各NANDゲー
ト１２，１４にそれぞれ入力する。しかして、第
１ラツチ回路９においては、発光タイミングパル
スｃと、受光素子４での受光を示す判定出力ｂと
が、ともにハイレベルであるときに、NANDゲ
ート１２の出力ｄ、すなわち第１のＳ−Ｒ型フリ
ツプフロツプ１３のセツト入力はローレベルとな
り、その他の場合は、ハイレベルとなる。したが
つて、セツト入力ｄは、判定出力ｂの各ハイレベ
ル部分（受光素子４での受光を示す部分）を拾つ
た波形となる。なお、この場合、セツト入力ｄ
は、外乱光の受光に対応する信号部分も拾つてい
る。第１のＳ−Ｒ型フリツプフロツプ１３の出力
ｆは、発光タイミングパルスｃ毎に、受光素子４
での受光に対応してハイレベル、受光素子４での
非受光状態に対応してローレベルとなり、結局、
発光タイミングでの受光状態を示している。この
第１のＳ−Ｒ型フリツプフロツプ１３の出力ｆ
は、Ｓ入力ｄと同様に、外乱光に影響された信号
部分f₁を含んでいる。

次に、第２ラツチ回路１０においては、非発光
タイミングパルスｇと、判定出力ｂがともにハイ
レベルであるときには、NANDゲート１４の出
力ｈ、すなわち第２のＳ−Ｒ型フリツプフロツプ
１５のセツト入力がローレベルとなる。したがつ
て、セツト入力ｈは、判定出力ｂの各ハイレベル
部分（受光素子４での受光を示す部分）を拾つた
波形となるが、通常の受光信号のタイミングは、
非発光タイミングパルスｇのタイミングとは位相
がずれているから、非発光タイミングパルスｇに
より拾われるのは、非発光時での受光、すなわち
外乱光の受光によりハイレベルとなつた信号部分
である。そのため、第２のＳ−Ｒ型フリツプフロ
ツプ１５の反転出力ｊは、非発光時での受光を示
す信号となる。

この第２のＳ−Ｒ型フリツプフロツプ１５の出
力ｊと、クロツクパルスｋは、レベル保持回路１
１のNANDゲート１６に入力する。第２のＳ−
Ｒ型フリツプフロツプ１５の出力がローレベルに
なれば、NANDゲート１６でクロツクパルスｋ
が遮断されて、Ｄ型フリツプフロツプ１７に入力
しない。すなわち、非発光時の受光を示す信号
（ローレベルのＳ−Ｒ型フリツプフロツプ出力ｊ）
がNANDゲート１６に入力すると、クロツクパ
ルスｋが遮断されることになる。したがつて、ク
ロツクパルスｋが遮断されるのは、外乱光が受光
された時点である。NANDゲート１６の出力は、
第３図ｌに示す波形となる。

クロツクパルスｋが遮断されることにより、Ｄ
型フリツプフロツプ１７は、前回のクロツクパル
スｋによる出力レベルを維持する。前回のクロツ
クパルスｋによる出力レベルとは、外乱光の影響
を受けていない時点の第１ラツチ回路９の出力ｆ
に対応したレベルである。そのため、Ｄ型フリツ
プフロツプ１７の出力である検出信号ｍのレベル
は、外乱光の影響を受けていない時点の出力レベ
ルに保持される。外乱光の影響を受けていない時
点の第１ラツチ回路９の出力ｆと、外乱光が受光
された時点の第１ラツチ回路９の出力ｆとのレベ
ルが異なつていると、外乱光に影響された出力部
分f₁が、クロツクパルスｋの遮断により、回避さ
れて検出信号ｍに現われなくなり、これによつ
て、検出信号ｍから外乱光の影響が除外される。

〈発明の効果〉 以上のように、本発明によれば、発光タイミン
グでの受光信号のうち、外乱光による信号部分
が、非発光タイミングでの受光信号により除外さ
れることになり、その結果、外乱光による誤動作
を確実に防止することができる。

また、従来のように、積分回路を用いるもので
ないから、応答が速く、瞬時に物体の検出を行な
うことができる。さらに、積分動作のためのコン
デンサを必要とせず、また回路構成もラツチ回路
とレベル保持回路の組み合わせからなり非常に簡
単であり、装置全体をIC化し、小型化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロツク図、第２
図は同期検出回路のブロツク図、第３図は動作説
明に供するタイムチヤート、第４図は従来のパル
ス変調型光検出装置のブロツク図、第５図はその
動作を示すタイムチヤートである。 １……パルス発生回路、２……発光素子駆動回
路、３……発光素子、４……受光素子、６……判
定回路、７……同期検出回路、９……第１ラツチ
回路、１０……第２ラツチ回路、１１……レベル
保持回路、ｃ……発光タイミングパルス、ｇ……
非発光タイミングパルス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発光素子からパルス変調された光を投光し、
   検出すべき物体による反射光もしくは透過光を受
   光素子で受光して物体の有無を検出するようにし
   たパルス変調型光検出装置において、 デジタル化された受光信号を一発光サイクル毎
   に発光素子の発光タイミングでラツチする第１の
   ラツチ回路と、デジタル化された受光信号を一サ
   イクル毎に発光素子の非発光時のタイミングでラ
   ツチする第２のラツチ回路と、第１ラツチ回路の
   出力を導入してこれに対応した検出出力を一サイ
   クル毎にクロツクに同期してデータ入力・保持す
   るとともに第２ラツチ回路の出力が非発光タイミ
   ングでの受光を示すものであるときに該出力に応
   答して前記データ入力時のクロツクを遮断するレ
   ベル保持回路とを備えてなることを特徴とするパ
   ルス変調型光検出装置。