JPH0540593Y2

JPH0540593Y2 -

Info

Publication number: JPH0540593Y2
Application number: JP1986147331U
Authority: JP
Priority date: 1986-09-25
Filing date: 1986-09-25
Publication date: 1993-10-14
Anticipated expiration: 2001-09-25
Also published as: JPS6355629U

Description

【考案の詳細な説明】〔技術分野〕この考案は反射型光電スイツチに関する。

〔背景技術〕

反射型光電スイツチは、発光ダイオードなどの
発光素子から投光された光が、被検知物体で反射
され、この反射光を受光素子で受けて、被検知物
体の存在を検知する。

このような反射型光電スイツチの中に、スイツ
チからみた被検知物体の位置が所定内の距離範囲
（検知可能領域）にあるときにのみ被検知物体の
検知が行われる反射型の光電スイツチがある。こ
の検知可能領域は、通常、距離によつて変わる反
射光の強さを基準にして設定されている。

ところが、反射型光電スイツチでは、被検知物
体の表面の反射率が違うと、投光の強さが同じで
あつても、反射光の強さが違つてくる。そのた
め、前記した検知可能領域を設定できる反射型光
電スイツチの場合、反射率の低い被検知物体で
は、被検知物体が検知可能領域にあつても、受光
素子から出る受光信号が弱過ぎので、被検知物体
が検知可能領域よりも遠くに存在すると判断され
ることがある。逆に、反射率の高い被検知物体
は、受光信号が強過ぎるために、検知可能領域よ
りも遠くにあるのに検知可能領域内に存在すると
判断されることがある。

このような、被検知物体の表面の反射率の違い
による誤作動を防ぐために、次に説明するような
反射型光電スイツチが考えられた。

すなわち、被検知物体から反射される光を受け
て２系列の受光信号を出す受光手段と、この２系
列の受光信号の比を算出する算出手段を備えてい
て、この算出手段の出力信号によつて、被検知物
体の検知を行うようにしたものである。

この算出手段を備えた反射型光電スイツチで
は、被検知物体の位置が同じであれば、被検知物
体の反射率が異なつていても、２系列の受光信号
の比、すなわち算出手段から出る出力信号は同じ
になる。そのため、被検知物体が同一の距離にあ
れば、反射率の如何にかかわらず、正確に検知が
できるという利点がある。

第５図は、検知可能領域内における被検知物体
の位置と、２系列の受光信号の関係を表したグラ
フである。図の右側にいくほどスイツチからみて
遠い位置となる。

曲線Ａ，A′は、一方の系列、すなわちチヤン
ネル１の受光信号をあらわし、曲線Ｂ，B′は、
他方の系列、すなわちチヤンネル２の受光信号を
あらわしている。実線の曲線Ａ，Ｂは、高反射率
の被検知物体（例えば、白紙）の場合の受光信号
を示しており、受光信号量は高くなつている。破
線の曲線A′，B′は、低反射率（例えば、黒紙）
の被検知物体の場合の受光信号を示しており、受
光信号量が、前記曲線Ａ，Ｂに比べて、全体的に
小さくなつているまた、チヤンネル１の受光信号は、距離が遠く
なるに従つて信号量が高くなるような特性を示
し、チヤンネル２の受光信号は、距離が遠くなる
に従つて信号量が小さくなるような特性を示して
いる。このようなチヤンネル毎の受光特性は、受
光素子の特性や受光素子に接続される受光回路の
構成により設定される。

したがつて、被検知物体を同じ位置においた場
合は、被検知物体の反射率が違つても、チヤンネ
ル１の受光信号量と、チヤンネル２の受光信号量
との比、すなわち、算出手段からの出力信号は同
じになり、前記したように、反射率の如何にかか
わらず、正確な検知ができるようになるのであ
る。

ところが、反射率の低い被検知物体の場合、光
電スイツチからの距離が、一定以上に遠くなる
と、反射光量が少なくなり過ぎて、曲線B′にみ
るように、チヤンネル２の最低受光信号量E₀を
下回つてしまう。

最低受光信号量E₀を下回る範囲では、正確な
受光信号は得られないから、前記したチヤンネル
１の受光信号量とチヤンネル２の受光信号量との
比も、不正確な値となり、算出手段からの出力信
号をもとにして、被検知物体を検知することが出
来なくなる。

つまり、上記したような構造の反射型光電スイ
ツチでは、反射率の低い被検知物体に対しては、
検知可能領域内にあつても、光電スイツチからの
距離があまり遠くなつてしまうと、検知できなく
なる。言い換えると、低反射率被検知物体の最大
検出距離l₀が存在するのである。

このような検討の結果、従来、２系列の受光信
号の比を用いる構造の反射型光電スイツチは、被
検知物体の反射率の違いには全く影響を受けず、
常に正確な検知ができると考えられていたのであ
るが、実際には、最大検出距離を超えた位置にあ
る低反射率検知物体は検知できず、反射率により
検知性能に影響が生じることが判つた。

前記した最低受光信号量E₀は、受光素子や回
路の特性によつて決まるが、このような特性は、
製造加工条件などにより微妙に変化するので、低
反射率被検知物体の最大検出距離l₀も、製造され
た光電スイツチ毎に違つてくる可能性がある。

しかし、同じ機種の光電スイツチ同士では、前
記最大検出距離l₀を、製造段階で、一定に揃えて
おくのが望ましい。また、同時に使用する複数の
光電スイツチ同士でも、最大検出距離l₀を揃えて
おいたほうがよい。さらに、使用目的や要求性能
に合わせて、使用段階で、最大検出距離l₀を変え
たい場合も出てくる。

このような場合、例えば、前記チヤンネル２に
おける増幅器の増幅率を変えれば、受光信号の強
さを変えることができ、最大検出距離l₀を調整す
ることが可能である。しかしながら、チヤンネル
２の増幅率を変えてしまうと、受光信号の比すな
わち算出手段の出力信号を変えないためには、チ
ヤンネル１の増幅率も合わせて変えないといけな
い。チヤンネル１の増幅率を変えないのであれ
ば、算出手段を再調整して出力信号が変わらない
ようにしなければならない。何れにしても、複雑
で手間のかかる作業が必要となる。しかも、この
ような調整を可能にするのに必要な回路の構成も
複雑となるなど、およそ実用的ではない。さら
に、受光信号の増幅率を上げると、ノイズも増幅
されてしまうという不都合もある。

その他にも、最大検出距離l₀を調整するための
手段や装置は考えられるが、実用的に使用できる
には、適切な調整が行えるだけでなく、調整作業
や回路構成が簡単であることや調整範囲が安定し
ていることなども求められる。

〔考案の目的〕

この考案は、上記の事情に鑑み、前記したよう
な２系列の受光信号の比を算出手段で算出した出
力信号を用いることによつて、被検知物体の反射
率の違いにかかわらず、正確な検知が行えるよう
になつた反射型光電スイツチにおいて、低反射率
の被検知物体に対する最大検出距離l₀を、適切に
調整できるとともに、調整作業や回路構成が簡単
で調整範囲も安定している反射型光電スイツチを
提供することを目的としている。

〔考案の開示〕

この考案は、前記目的を達成するため、検知可
能領域に光を照射する投光手段と、この検知可能
領域に存在する被検知物体で反射された光を受け
て２系列の受光信号を出力する受光手段を備えて
いるとともに、前記２系列の受光信号の比を算出
する算出手段をも備えていて、この算出手段の出
力信号によつて前記被検知物体の検知がなされる
反射型光電スイツチにおいて、低反射率被検知物
体の最大検出距離を調整する手段を備えており、
この最大検出距離調整手段として、前記投光手段
では、前記発光ダイオードがコレクタ側に接続さ
れ抵抗素子がエミツタ側に接続されベース側より
点灯制御信号が入力されるトランジスタが設けら
れているとともに、前記発光ダイオードに流れる
電流量を単独で調整するための可変抵抗器が前記
トランジスタのエミツタ側またはベース側に配設
されており、かつ、光電スイツチ表面に前記可変
抵抗器の調整用ツマミが配設されていることを特
徴とする反射型光電スイツチを要旨とする。

以下、この考案に係る反射型光電スイツチを、
その一例をあらわす図面を参照しながら詳しく説
明する。

第２図は、この考案にかかる反射型光電スイツ
チの一例の電気系ブロツク図をあらわしたもので
ある。

パルス発生回路１は、連続的なパルス信号を出
力している。ドライブ回路２は、パルス信号を受
けて、受光ダイオード３を発光駆動する。発光ダ
イオード３から出た光は、被検知物体で反射され
て受光素子４，５で光電変換された後、増幅回路
６，７で増幅されて、２系列の受光信号として出
力される。つまり、受光素子４，５と増幅回路
６，７で、２系列の受光信号を出力する受光手段
を構成しているのである。算出回路（算出手段）
８は、この２系列の受光信号の比を算出する。信
号処理回路９は、算出回路８から送られてくる出
力信号を判別し、被検知物体有りと判別すると、
出力回路１０へ検知信号を与える。一方、前記パ
ルス信号は、信号処理回路９へも送られていて、
投光がなされているときにのみ判別動作がされる
ようになつている。検知信号は、通常３〜５回つ
づけて被検知物体有りの判定がなされたときに出
されるようになつている。

第１図ａは、ドライブ回路２と、光源である発
光ダイオード３の具体的回路構成例をあらわした
ものである。

パルス信号は、トランジスタＱ１のベースに入
力される。パルス入力期間中、トランジスタＱ１
が導通するので、発光ダイオード３に電流が流れ
る。そして、可変抵抗器VR１の抵抗値を変化さ
せると、発光ダイオード３を流れる電流が変わる
ので、発光強度（光量）が調節できる。上記回路
構成から判るように、可変抵抗器VR１の抵抗値
を変化させても、他の回路には影響を与えないの
で、発光強度のみを単独で調節することができ
る。なお、この回路では、トランジスタＱ１のエ
ミツタ側に接続される抵抗と可変抵抗が兼用され
た形となつている。

第１図ｂは、他の回路構成をあらわしたもので
ある。可変抵抗器VR２の抵抗値を変化させる
と、抵抗Ｒ１にかかるパルス電圧が変わるので、
パルス入力期間中、トランジスタＱ２が導通した
ときの発光ダイオード３の電流量を変えることが
できる。この場合も、他の回路には影響を与える
ことなく、発光ダイオード３の発光強度（光量）
が単独で調節できる。

また、発光強度の調整が可能な第１図ａ，ｂの
回路は、発光ダイオード３が、トランジスタのコ
レクタ側に接続されていて、点灯制御信号がベー
ス側より入力されるとともに、電流量調整用の可
変抵抗器が、前記トランジスタのエミツタ側また
はベース側に配設されており、電流量はエミツタ
側ないしベース側で決定され、発光ダイオードの
あるコレクタ側には事実上関係しないため、光量
調整範囲が、発光ダイオードの順方向電圧降下
VFのバラツキに影響されない。その結果、光量
調整範囲で決まる物体検知距離の調整範囲が、非
常に安定することになる。

このように、発光素子３の発光強度が変わる
と、チヤンネル２から出力される受光信号の強さ
も変わるので、第４図にみるように、低反射率の
被検知物体に対する最大検出距離を、l₁，l₂、あ
るいは、l₃というように，自由に調整できること
になる。

逆に、複数の光電スイツチで、光源（発光ダイ
オード）発光強度にバラツキがあると、最大検出
距離が、l₁，l₂、あるいは、l₃とバラツクことに
なるが、各光電スイツチの可変抵抗器を調整すれ
ば、最大検出距離を、たとえばl₁に統一すること
ができる。

このように、可変抵抗器を調整して、発光強度
を変えると、受光信号の強さが変わるので、受光
信号の強さによつて検知に影響の出る光電スイツ
チでは正確な検知ができない。そのため、このよ
うな光電スイツチでは、発光強度を変えるのに合
わせて、受光回路の感度を調整したりする必要が
ある。

しかし、この考案の場合、２系列の受光信号の
比をとるので、それぞれの受光信号の強さには全
く影響を受けない。発光強度が変わつても、算出
手段からの信号量は変わらないのであり、受光回
路などの再調整は不要である。したがつて、製造
工程時であれ、使用中であれ、簡単に前記最大検
出距離を調整することができる。この最大検出距
離の調整を実現するために必要な回路構成も、可
変抵抗器を１個追加する程度で良く、極めて簡単
である。

可変抵抗器の調整は、第３図にみるように、光
電スイツチのケース外面２０ａに、可変抵抗器
VR１の調整ツマミ２２を設けておくと、使用中
に調整するときなどには便利である。

調整の作業は、つぎのようにすればよい。ま
ず、検知する必要がある様々な反射率の被検知物
体のうち、最も低反射率の物体すなわち低反射率
被検知物体を、最大検出距離として設定したい位
置におく。光電スイツチを作動させて、動作表示
ランプや報知手段の状態や動きを見ながら、ツマ
ミ２２を回し、被検知物体が確実に検知できる状
態に調整すればよい。

この考案は、上記実施例に限定されない。可変
抵抗器は、連続的に抵抗値が変化するものだけで
なく、機械的スイツチや電子スイツチが用いられ
ていて、段階的に抵抗値が変化するものであつて
もよい。

２系列の受光信号を得るための二つの受光素子
４，５としては、１個の一次元光位置検出素子
（PSD素子）を使うようにしても良いし、二つの
受光ダイオードを用いてもよい。

受光素子に、例えば、PSD素子が使われてい
て、得られる２系列の受光信号が、第５図にみる
ような差動的に変わるような特性を有する場合に
は、検知可能領域内の位置に応じて、算出回路か
らの出力量が変化する。そのため、算出回路から
の出力量がある範囲にある場合だけ、検知信号が
得られるようにしておけば、検知可能領域内にお
いて、より狭い一定範囲の被検知物体のみを検知
するようにすることもできる。

反射型光電スイツチのタイプも、通常、限定反
射型や領域反射型と呼ばれるものなどがあり、特
に限定されない。

〔考案の効果〕

この考案にかかる反射型光電スイツチは、以上
に述べた構成であるため、下記の効果を奏するこ
とが出来る。

効果(1) 低反射率被検知物体の最大検出距離を調
整できるため、前記した２系列の受光信号の比
を用いて、反射率の違いによる誤作動を解消し
た光電スイツチの性能を、より向上させること
ができる。

これは、この考案の前提技術である、２系列の
受光信号の比を用いる反射型光電スイツチでは、
前記したように、低反射率被検知物体の最大検出
距離にバラツキがあり、この点で、検知が不正確
になる可能性があつた。

しかし、この考案では、調整スイツチを調節す
るだけで、低反射率被検知物体の最大検出距離を
調整することができるので、光電スイツチ毎の最
大検出距離の違いを無くしたり、目的に応じて、
最大検出距離を設定し直したりすることが可能に
なる。

その結果、前記した２系列の受光信号の比を用
いること、および、低反射率被検知物体の最大検
出距離を調整できるようにしておくことの、ふた
つの技術を組み合わせることによつて、反射率の
違いによる検知性能への影響を、より確実に無く
すことができ、光電スイツチの性能をさらに向上
させることが可能になる。

効果(2) 低反射率被検知物体の最大検出距離を変
更するための発光ダイオードの光量調整操作が
容易に行える。

これは、光電スイツチ表面に可変抵抗器の調整
ツマミが配設されているからであり、ユーザーサ
イドでも簡単に調整操作が可能となる。

効果(3) 最大検出距離の調整範囲が安定してい
る。

これは、最大検出距離の調整範囲を決める発光
ダイオードの光量調整範囲が、発光ダイオードの
順方向電圧降下V_Fのバラツキに影響されないか
らである。

発光ダイオードは、トランジスタのコレクタ側
に接続されていて、点灯制御信号がベース側より
入力されるとともに、電流量調整用の可変抵抗器
が前記トランジスタのエミツタ側またはベース側
に配設されており、電流量はエミツタ側ないしベ
ース側で決定され、発光ダイオードのあるコレク
タ側には事実上関係しないため、光量調整範囲が
発光ダイオードのV_Fのバラツキに影響されない
のである。

効果(4) 最大検出距離の調整回路が、非常に簡単
である。

これは、前記した２系列の受光信号の比を用い
る反射型光電スイツチの回路に対して、最大検出
距離の調整を行う可変抵抗器を追加することと、
それに伴つて他の素子の配置を適当に行う程度の
ことで、事足りるからである。

効果(5) 低反射率被検知物体の最大検出距離の適
切な調整が行える。

これは、発光ダイオードの光量を決めるトラン
ジスタの電流量が、可変抵抗により単独で調整す
ることが出来るからである。もしも、発光ダイオ
ードの光量の変更が単独で行えず、例えば、光量
変更が検知可能領域の変更に連動するようだと、
最大検出距離が変更できても、その結果、検出所
望領域外の物体までも検知してしまうようにな
る、という不都合が起こるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは、それぞれ、この考案にかかる
反射型光電スイツチにおける発光素子と駆動回路
の具体的構成例をあらわす回路図、第２図は、こ
の考案にかかる反射型光電スイツチの一例におけ
る電気系ブロツク図、第３図は、この光電スイツ
チの外観斜視図、第４図は、光源の発光強度を変
えたときの、最大検出距離の移動状態を説明する
ための線図、第５図は、検知領域内における被検
知物体の位置と、２系列の受光信号量の関係をあ
らわした線図である。３……発光ダイオード、４，５……受光素子、
６，７……増幅回路、８……算出回路、VR１，
VR２……可変抵抗器。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

検知可能領域に光を照射する投光手段と、この
検知可能領域に存在する被検知物体で反射された
光を受けて２系列の受光信号を出力する受光手段
を備えているとともに、前記２系列の受光信号の
比を算出する算出手段をも備えていて、この算出
手段の出力信号によつて前記被検知物体の検知が
なされるようになつている反射型光電スイツチに
おいて、低反射率被検知物体の最大検出距離を調
整する手段を備えており、この最大検出距離調整
手段として、前記投光手段では、前記発光ダイオ
ードがコレクタ側に接続され抵抗素子がエミツタ
側に接続されベース側より点灯制御信号が入力さ
れるトランジスタが設けられているとともに、前
記発光ダイオードに流れる電流量を単独で調整す
るための可変抵抗器が前記トランジスタのエミツ
タ側またはベース側に配設されており、かつ、光
電スイツチ表面に前記可変抵抗器の調整用ツマミ
が配設されていることを特徴とする反射型光電ス
イツチ。