JPH0520713B2 - - Google Patents

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ツチ、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、これを信号処理
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）。従つて、受光素子２５に入射される
パルス光は物体Ｓの通過によつて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信号光電流がさらにプ
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２
７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に入力され、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３
０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２７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２
６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つて物体を検知
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・OFF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
つ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
たものであつて、強い外乱光が故意、或いは、偶
然にON・OFFされることによつて、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
いつ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
ーバーする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
によつ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IN１とする判
定回路７、この判定回路７の判定出力IN１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IN２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、フイー
ドバツク抵抗１２、及び、フイードバツク抵抗１
２に並列に接続された２ケ直列のクランプダイオ
ード１３，１３から成つている。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
和してしまうのを或る程度まで防止できるように
なつている。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
プされる程度に強くなると作動して飽和検出信号
IN２を信号処理回路８における後述のフリツプ
フロツプ１９に入力するようになつている。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つのフリツプフロツプ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
イジタル積分回路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からなつている。この
制御回路２１は３つのAND回路２１ａと２１ｂ
と２１ｃとからなつており、上記シフトレジスタ
２０は３つのフリツプフロツプからなつている。
又、上記フリツプフロツプ１８は、そのＳ（セツ
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ツプフロツプ１８の
Ｒ（リセツト）端子はタイミング発生回路１に接
続されている。上記フリツプフロツプ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１
９ｂ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ツプフロツプ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における上記検出ポ
イント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
ポイント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、上記検出ポイント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ｂによつて、上記発光素子駆動回路２
からは、この信号ｂ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IN１が得られ
る。そして、この判定出力IN１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がフリツプフロツプ１９に出力される。
上記タイミング発生回路１からは、同図ｄ，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の一方のゲートに、パルス信号
ｃはフリツプフロツプ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はクロツクパルス
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はフリツプフロツプ１
９のＲ端子に、それぞれ入力されている。また、
フリツプフロツプ１８のＱ端子からは同図ｆに示
す信号が、フリツプフロツプ１９の端子からは
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cl（クロツク）
端子には同図ｉに示す信号が入力されており、制
御回路２１におけるAND回路２１ｃからは同図
ｊ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の最終段フリツプフロツ
プのＱ端子からは同図ｌ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態、
つまり無の状態では、判定出力IN１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、フリツプフロツプ１８はセツト状態にある。
従つて、そのＱ端子出力はハイレベル、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ｌに
示す出力がハイレベル、最終段フリツプフロツプ
の端子出力がロウレベルであるとすると、
AND回路２１ｃからは、クロツクパルス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はセツト状態となり、このシフトレジスタ２
０の出力OUTは常にハイレベルに保持される。
よつて、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
つて遮断される。これにより、受光信号がロウレ
ベルとなり判定出力IN１ロウレベルとなる。よ
つて、サンプリングタイミングＢにおいてフリツ
プフロツプ１８がリセツトされ、そのＱ端子出力
がロウレベル、端子出力がハイレベルとなる。
従つて、AND回路２１ｃの出力はロウレベルと
なり、シフトレジスタ２０へのセツト信号は、
「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回路２１ａからのクロツクパルスｄに応
じてデータがシフトされる。シフトレジスタ２０
の先頭のフリツプフロツプにはシフトレジスタ２
０の最終段の出力が入力されているので、この
先頭のフリツプフロツプには、シフトレジスタ２
０の出力OUT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。したがつて、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がハイレベルからロウレベルに変化する。
これにより、AND回路２１ｂは、クロツクパル
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のリセツト端子に入力されているので、シフ
トレジスタ２０はリセツ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IN１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
リツプフロツプ１９の出力がロウレベルとなる
ので、クロツクパルスｄはAND回路２１ａによ
つて遮断される。このため、サンプリングタイミ
ングＢにおいて判定出力IN１がハイレベルとな
つており、フリツプフロツプ１８がセツトされ、
そのＱ端子出力がハイレベルになつても、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はセツトされない。よつて、シ
フトレジスタ２０の出力OUT、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IN１もハイレベルとなり、フリツ
プフロツプ１８がセツトされ、そのＱ端子出力が
ハイレベル、端子出力がロウレベルとなる。し
たがつて、AND回路２１ｂの出力はロウレベル
となり、シフトレジスタ２０へのリセツト信号は
「０」となる。シフトレジスタの段数だけデータ
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のセツト端子に
セツト信号が入力され、シフトレジスタ２０の出
力は常にハイレベルが保持される。よつて、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、フリツプフロツプ１
８はそのＱ端子出力がハイレベル、端子出力が
ロウレベル、フリツプフロツプ１９はその端子
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IN１がハイレベルと
なつているので、フリツプフロツプ１９はセツト
される。従つて、その端子出力はロウレベルと
なり、クロツクパルスｄはAND回路２１ａによ
つて阻止される。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
リツプフロツプ１８がセツトされ、そのＱ端子出
力がハイレベルになつても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２０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。よつて、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によつて阻止される。

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IN１は
ロウレベルになつてしまうが、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、フリツプフロツプ１９はセツトされた状態を
保持している。よつて、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ｌ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ON・OFFによつて誤動作
してしまうのを防止することができる。よつて、
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ツク図、
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ｌ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ヤート、第６図は従来例
を示すブロツク図、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ヤートであ
る。 １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、１
８，１９はフリツプフロツプ、２０はシフトレジ
スタ、２１は制御回路である。

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。