JPH0643683Y2

JPH0643683Y2 - エリアセンサ

Info

Publication number: JPH0643683Y2
Application number: JP1989119481U
Authority: JP
Inventors: 尚幸山田
Original assignee: サンクス株式会社
Priority date: 1989-10-12
Filing date: 1989-10-12
Publication date: 1994-11-14
Anticipated expiration: 2004-10-12
Also published as: JPH0360006U

Description

【考案の詳細な説明】［考案の目的］（産業上の利用分野）本発明は複数の投光素子および受光素子を備えてなるエ
リアセンサに関する。

（従来の技術）従来のエリアセンサの概略的構成は次の通りである。即
ち、投光素子と受光素子とは複数組設けられ、制御回路
からの信号に基づき投光素子のうちの１つずつが順次発
光される。一方、受光素子群は複数の入力端子を備えた
選択回路に接続され、それらの受光素子群のうち発光し
ている投光素子と対をなす１つの受光素子のみが投光素
子の発光タイミングと同期して選択回路により有効化さ
れる。そして、受光素子から選択回路を通った受光信号
は、受光アンプにより増幅され、比較回路によって所定
の基準レベルと比較され、いずれかの受光素子における
受光量が低くなったと判断されたときには、その検出エ
リアのうちその投光素子と受光素子の光軸中に物体が侵
入したことが判断される。

（考案が解決しようとする課題）ところで、投光素子から投射された光ビームは受光素子
に向かって進むに従い次第に拡開するため、必ずしもそ
れと対をなす受光素子のみに入射するのではなく、その
近くに設けられている他の受光素子にも比較的強い強度
で入射する。このため、全ての受光素子からの受光信号
が等しく一つの比較回路に入力するように構成したとす
ると、物体の侵入によってある特定の光軸が遮られたと
しても、同一の投光素子から投射された光が隣の光軸の
受光素子に入射することによって生ずる受光信号が比較
回路に与えられてしまい、物体の侵入やその大きさを正
確に検出できなくなるという問題を生ずる。これが、前
述した通りに受光素子群を選択回路に接続して１つの受
光素子のみを有効化する構成としている理由である。

しかしながら、この種のエリアセンサでは、近年、検出
エリアの広範囲化が要望され、従って多数組の投光素子
および受光素子が設けられるようになっている。しかる
に、選択回路を構成する１個のICの入力端子の数は限ら
れているから、多数個の受光素子を設けようとすれば、
選択回路用のICの数を増やす必要があり、コスト増大を
招くのみならず、装置容積の大形化も招来するという問
題がある。

そこで、本考案の目的は、投光素子及び受光素子を多数
組設ける場合でも、選択回路の入力を増やすことを極力
抑えることができて部品数の削減或いは装置容積の小形
化を可能にできるエリアセンサを提供するにある。

［考案の構成］（課題を解決するための手段）本考案のエリアセンサは、検出エリアに向けて光を照射
すべく順次点灯される複数の投光素子と、これらの投光
素子と対をなすように異なる位置に設けられて検出エリ
アからの光を受ける複数の受光素子と、この受光素子か
らの受光信号が与えられる判断手段とを備えたものにお
いて、複数の入力ラインを備えそのうちの１つの入力ラ
インからの信号を選択的に出力ラインに出力する選択回
路を設け、ある１つの投光素子が発光したときに、その
投光素子と対をなす受光素子とその光素子からの光によ
る影響を受けないように位置決めされた１個以上の受光
素子とを並列接続して１つのグループを構成し、全受光
素子を同様にして複数のグループに分けると共にそれら
の各グループを選択回路の各入力ラインに接続し、発光
している投光素子と対をなす受光素子が所属するグルー
プと接続された入力ラインからの信号を前記判断手段に
与えるように前記選択回路を動作させる構成に特徴を有
する。

（作用）各受光素子からの受光信号は選択回路によって１つのみ
が判断手段に与えられる。判断手段では、選択された受
光信号に基づき、検出エリアへ物体の侵入や物体の大き
さ等が判断される。

この場合、複数の受光素子群が共通接続されているか
ら、それらの各受光素子からの受光信号が選択回路を通
ることが許容されているが、共通接続されている受光素
子群は、発光している投光素子と対をなす受光素子以外
はその投光素子からの光による影響を受けないから、受
光信号の混同による誤検出の虞はない。

（実施例）本考案の第１実施例を第１図ないし第３図を参照して説
明する。

この実施例で投光素子１は発光ダイオードであり、例え
ば21個が図示しないホルダーに一列に設けられている。
第１図では各投光素子１に記号L1〜L21を付して区別し
て表示してある（添字はホルダに並べられる順を示
す）。また、受光素子２はフォトダイオードから構成さ
れ、これらもやはり計21個が図示しないホルダーに一列
に設けられていて、第１図では各受光素子２に記号P1〜
P21を付して区別して表示してある。そして、各受光素
子２は投光素子１から検出エリアに向けて投射され同エ
リア内の物体で反射した反射光を受け得るように配置さ
れており、これにて合計21本の反射形の光軸が形成され
ている。この場合、L1と表記した投光素子１は、P1と表
記した受光素子２に対向しており、他も同様に（L2〜P
2），（L3〜P3）…のように同一の添字を有する投光素
子１と受光素子２とが対をなして対向する。

さて、計21個の投光素子１群は、３列×７行のマトリッ
クス回路３によって点灯が制御されるもので、第１列に
はL1〜L7の投光素子１群が、第２列にはL8〜L14の投光
素子１群が、第３列にはL15〜L21の投光素子群がそれぞ
れ属する。これらの第１ないし第３の各列はドライバ回
路４を介してマイクロコンピュータ５の出力ポートP₃₀
〜P₃₂からの信号によって選択的に有効化される。ま
た、マトリックス回路３の７つの各行はドライバ回路６
を介して投光用選択回路７の出力端子に接続されてい
る。そして、上記投光用選択回路７は、マイクロコンピ
ュータ５からの３ビットのセレクト信号S_S1を受けて７
本の出力端子のうちのいずれかに信号を出力する構成
で、結局、21個の投光素子１のうちマトリックス回路３
における行と列とで特定された１個のみが点灯すること
になる。この場合の点灯順序は、L1からL21に向かう方
向である。

一方、計21個の受光素子２群は、全てのカソードが共通
接続されて抵抗８を介して電源ラインVddに接続されれ
いる。また、これらの受光素子２群は３個ずつにグルー
プ化されて７つのグループが構成され、各グループに属
する３個の受光素子２群のアノードは共通接続されてい
る。そして、共通接続されたアノードは、カップリング
コンデンサ９を介して選択回路たる受光用選択回路10の
各入力ラインX₀〜X₆に接続されている。しかして、ここ
でアノードの共通接続によりグループ化された各受光素
子２は、同一の投光素子１からの光による影響を互いに
受けない位置にあるもので、本実施例の場合具体的に
は、７個置きに位置して相互間隔が十分に離れたもので
ある。従って、第１図に示すように、（P1,P8,P15），
（P2,P9,P16）……の３個の受光素子２をグループ化し
た計７グループが存在する。

また、前記受光用選択回路10は上述の通り７本の入力ラ
インX₀〜X₆を備え、そのうちの１本を選択的に有効化し
てその入力ラインからの信号を出力ラインＸから出力す
る構成で、有効化する出力ラインを選択するためのセレ
クト端子A,B,Cには、マイクロコンピュータ５から３ビ
ットのセレクト信号S_S1が与えられる。

選択された受光素子２群からの受光信号S_Dは、受光アン
プ12に与えられて増幅される。この受光アンプ12におい
て、受光信号S_Dはまずオペアンプ13により増幅され、増
幅率調節用の可変抵抗器14を経て次段のオペアンプ15に
て増幅され、さらに可変減衰器16に与えられる。このう
ち可変減衰器16は、オペアンプ13からの出力ラインL_oを
計７個の抵抗17を直列に介して基準ライン_Rに接続する
と共に、上記出力ラインL_O及び各抵抗17間の接続点を選
択回路18の入力端子X₇〜X₁に接続した構成で、マイクロ
コンピュータ５から選択回路18のセレクト端子A,B,Cに
与えられるセレクト信号S_S2に基づき出力ライン電圧の
分圧比を変化させるようになっている。これにて受光ア
ンプ12における受光信号S_Dの増幅率は、可変抵抗器14の
設定値及び可変減衰器16に与えるマイクロコンピュータ
５からのセレクト信号S_S2によって自由に調節できるよ
うにされている。

可変減衰器16から出力される増幅された受光信号S_Dが、
判断手段たる比較回路19の非反転入力端子に与えられ、
ここでそのレベルが固定的な基準レベルVrefと比較さ
れ、受光信号S_Dのレベルが基準レベルVrefよりも低くな
ったときに「Ｌ」となる受光判定信号S_Aが出力され、こ
れがマイクロコンピュータ５に与えられる。マイクロコ
ンピュータ５では、受光判定信号S_Aが出力されたことを
条件に出力処理が実行され、出力ポートP_O1〜P_O6から信
号を出力して出力回路20のトランジスタをスイッチング
動作させる。なお、マイクロコンピュータ５には、補正
モード設定スイッチ21、補正モード表示用LED22及び全
組入光表示用LED23が接続されている。このうち補正モ
ード設定スイッチ21は、これが押圧されるとマイクロコ
ンピュータ５が補正モードとなって補正モード表示用LE
D22が点灯され、そのLED22はその補正モードが終了する
と消灯される。また、全組入光表示用LED23は、検出エ
リア内の全ての光軸について受光信号S_Dのレベルが基準
レベルVrefより低い場合に、即ち21個の受光素子２の全
てについて受光判定信号S_Aが出力されたときに点灯され
る。

さて、通常の動作時には、マイクロコンピュータ５の出
力ポートP₂₁〜P₂₃及び出力ポートP₃₀〜P₃₂からの信号に
より、投光素子１群がL1からL21に向けて順次点灯され
る。このセレクト信号S_S1は、受光用選択回路10のセレ
クト端子A,B,Cにも同様に与えられ、この結果、各３個
の受光素子２からなる７つの受光素子グループは、第１
図中最上段のグループから最下段のグループに向かう順
番で有効化される。例えば、投光用選択回路７の出力端
子X₀に信号が出力されてL1の投光素子１が発光する時に
は、これと同時に受光用選択回路10の入力端子X₀が有効
化されるから、受光素子２群のうち第１のグループに属
するP1,P8,P15の３つの受光素子２からの受光信号が判
断回路12に入力可能な状態となる。

ところが、受光素子P1とP8との間、P8とP15との間は受
光素子６個分離れており、また受光素子P1とP15との間
は受光素子13個分も離れているから、L1の投光素子１か
らこれと対をなすP1の受光素子２に向けて投射された光
は、P8,P15の受光素子２にはほとんど入射しない。ま
た、P1の受光素子２に隣接していて、L1の投光素子１か
らの光が入射する可能性があるP2の受光素子２は別のグ
ループに属しているから、P1,P8,P15の３つの受光素子
２からの受光信号が判断回路12に入力可能な状態となっ
ているとしても、結局、実質的にはL1の投光素子１とP1
の受光素子２との対のみが有効である。従って、比較回
路19はP1の受光素子２からの受光信号S_Dを受け、これに
基づく信号レベルと基準レベルVrefとの比較状態とな
る。また、次いでマイクロコンピュータ５からのセレク
ト信号S_S1によってL2の投光素子１が点灯されたときに
は、P2,P9,P16の受光素子２群からなる第２のグループ
が有効化され、L2の投光素子１からの光が比較的大きな
強度で入射するP1,P3の受光素子２は無効化されてい
る。従って、やはり実質的にはL2の投光素子１とP2の受
光素子２との対のみが有効で、比較回路19はP2の受光素
子２からのみの受光信号S_Dを受け、これに基づく信号レ
ベルと基準レベルVrefとの比較状態となる。以下同様
に、L3,L4,L5…が点灯されると、それに合わせてP3を含
むグループ、P4を含むグループ、P5を含むグループ……
と順に有効化されてゆき、実質的に（L3−P3），（L4−
P4），（L5−P5）の対のみが形成される。

従って、上記実施例によれば、計21個の受光素子２群を
７グループに分け、これらの各グループを受光用選択回
路10の各入力ラインに接続する構成であるから、各受光
素子２を各投光素子１に実質的に１対１に対応して有効
化でき、従って、受光用選択回路10は７入力形のものを
１つ設ければ良い。これにて、必要な受光用選択回路10
の数を削減し、また装置容積を小形化することができ
る。

なお、本実施例で上記マイクロコンピュータ５は、前記
可変減衰器16における各受光素子２毎の適正な減衰率を
記憶するために不揮発性のRAM（図示せず）を内蔵する
と共に、所定のソフトウェアによって動作することによ
り、そのRAMから当該受光素子２に対応する適正減衰率
を読み出し、これらを前記可変減衰器16に与える機能を
有する。その機能実現手段の具体的内容を明確にするた
めに、次に第２図及び第３図のフローチャートも参照し
て説明する。

（１）初期設定まず検出エリア内に補正用検出体を配置する。この場
合、反射形として構成した本実施例では、補正用検出体
としては白色無光沢紙のような反射率のむらが少ない物
体が好ましい。次いで、受光アンプ12の可変抵抗器14を
操作して全組入光表示用LED23が点灯するように受光ア
ンプ12の増幅率を設定する。

ところで、初期状態では、マイクロコンピュータ５は可
変減衰器16に全組について一律に最小の減衰率となるよ
うにセレクト信号S_S2を与えるようにプログラムされて
おり、このため各組について受光アンプ12の増幅率は一
様である。しかし、実際には投光素子１、受光素子２或
いはこれに関連する回路の回路定数等には特性上のばら
つきがあるから、各受光素子２に一様な強度の光が入射
したとしても、受光用選択回路10から出力される増幅前
の各組の受光信号S_Dの各レベルも一様ではなく、このた
め増幅後の比較回路19に与えられる受光信号S_Dの各レベ
ルは一様ではなくなっている。しかし、全組入光表示用
LED23が点灯するように受光アンプ12の増幅率が設定さ
れた上述の状態では、比較回路19に与えられる受光信号
S_Dは全ての組について基準レベルVrefを下回っている。

この後、補正モード設定スイッチ21をオン操作すると、
マイクロコンピュータ５は補正モードにて動作するよう
になる。この補正モードにおける動作は第３図のフロー
チャートに表されている。まず、補正モード表示用LED2
2が点灯され（ステップA1）、次に第１組（「L1−P1」
の組をいう。以下同様）の投光素子１と受光素子２とを
有効化する（ステップA2）。そして、マイクロコンピュ
ータ５の出力ポートP₅₀〜P₅₂から可変減衰器16に与える
セレクト信号S_S2を順次変化させて可変減衰器16におけ
る減衰率を高くする。そして、この過程で、比較回路19
から受光判定信号S_Aが出力されなくなる１つ手前のセレ
クト信号S_S2の値を「適正増幅率データ」として求める
（ステップA3）。なお、ここで最大の減衰率（−∞を除
く）にしても比較回路19から受光判定信号S_Aが出力され
ているならば、補正モード表示用LED22を点滅させる等
の方法により、異常であることを設定者に知らせる。こ
の後、このセレクト信号S_S2のデータはマイクロコンピ
ュータ５のRAMに記憶される（ステップA4）。このデー
タは、第１組の受光素子２についての受光アンプ12にお
ける適正な増幅率に相当する。次に、第２組から第21組
の全ての組についても同様な動作を実行し、各組の受光
素子２についての適正な増幅率に関するデータを全てRA
Mに記憶し、全組についてこのような動作が正常に終了
すると、補正モード表示用LED22が消灯される（ステッ
プA5）。そこで、これを確認して補正操作を終了させ
る。

（２）通常検出モード初期設定が終了した後は、電源を投入し、補正モード設
定スイッチ21をオン操作しなければ、実際の検出物体を
正確に検出できる通常検出モードとなる。この通常検出
モードにおける動作も第３図のフローチャートに表され
ている。

即ち、マイクロコンピュータ５は、まずRAMから第１組
の受光素子２についての適正増幅率データ（セレクト信
号S_S2のデータ）を読み出し（ステップB1）、これを可
変減衰器16の選択回路18にセレクト信号S_S2として与え
る（ステップB2）。これにより受光アンプ12は当該組の
特性に応じた増幅率に設定される。この後、マイクロコ
ンピュータ５からのセレクト信号S_S1により、まず第１
組の投光素子１と受光素子２とが有効化されて（ステッ
プB3）、投光素子１が発光する。そして、直ちに第１組
の受光素子２からの受光信号S_Dが受光アンプ２において
設定された増幅率で増幅され、その出力レベルが比較回
路19にて基準レベルVrefと比較され（ステップB4）、更
に第２組から第21組の全ての組について同様な動作が実
行される。この後は、比較回路19からの受光判定信号S_A
の出力状況に応じて所定の出力処理が行われる（ステッ
プB5）。

その他、本考案は上記し且つ図面に示す実施例に限定さ
れるものではなく、例えば第４図の第２実施例に示すよ
うに、投光素子31及び受光素子32の組数が少なく（８
組）、ある１つの投光素子が受光したときに、その投光
素子と対をなす受光素子及び隣接する受光素子以外にそ
の投光素子からの光による影響を受けないならば、これ
らを２グループに分け、受光用選択回路33を２つのアナ
ログスイッチ33a,33bにて構成してもよい。その他、光
透過形に構成したり、投光素子及び受光素子の組数は必
要に応じて増減させる等、要旨を逸脱しない範囲内で種
々変更して実施することができる。

［考案の効果］本考案は以上述べたように、投光素子及び受光素子を多
数組設ける場合でも、選択回路の入力を増やすことを極
力抑えることができて部品数の削減或いは装置容積の小
形化を可能にできるという実用上優れた効果を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本考案の第１実施例を示し、第１
図は回路図、第２図は初期設定のための手順を示すフロ
ーチャート、第３図はマイクロコンピュータの動作を示
すフローチャート、第４図は本考案の第２実施例を示す
第１図相当図である。図面中、1,31は投光素子、2,32は受光素子、５はマイク
ロコンピュータ、７は投光用選択回路、10は受光用選択
回路、19は比較回路（判断手段）である。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】検出エリアに向けて光を照射すべく順次点
灯される複数の投光素子と、これらの投光素子と対をな
すように異なる位置に設けられて前記検出エリアからの
光を受ける複数の受光素子と、この受光素子からの受光
信号が与えられる判断手段とを備えたものにおいて、複
数の入力ラインを備えそのうちの１つの入力ラインから
の信号を選択的に出力ラインに出力する選択回路を設
け、ある１つの投光素子が発光したときに、その投光素
子と対をなす受光素子とその投光素子からの光による影
響を受けないように位置決めされた１個以上の受光素子
とを並列接続して１つのグループを構成し、全受光素子
を同様にして複数のグループに分けると共にそれらの各
グループを前記選択回路の各入力ラインに接続し、発光
している投光素子と対をなす受光素子が所属するグルー
プと接続された入力ラインからの信号を前記判断手段に
与えるように前記選択回路を動作させることを特徴とす
るエリアセンサ。