JPH09329658A

JPH09329658A - 検知器

Info

Publication number: JPH09329658A
Application number: JP8173013A
Authority: JP
Inventors: Nobuharu Ishikawa; 展玄石川; Koji Iguchi; 康二井口; Masahiro Kurokawa; 雅裕黒川; Shinya Otsuki; 真也大槻
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1996-06-11
Publication date: 1997-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】パッシブ方式により検出物体の有無検知を行
う検知器において、信号処理回路の規模を縮小すること
により、センサの小型化、ローコスト化、低消費電流化
を図る。【解決手段】受光素子ＰＤ１，ＰＤ２と受光回路８間
にスイッチＳＷ１，ＳＷ２を設け、ＰＤ１，ＰＤ２から
出力された検出信号がこのスイッチＳＷ１，ＳＷ２を通
過するタイミングを非同期で時分割となるように発振回
路７により制御し、この検出信号をペアとして１系統の
信号処理回路で処理する。これにより、複数の受光素子
から出力された複数の系統の検出信号を１系統の信号処
理回路で処理することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パッシブ方式によ
り被検出物体を検知する検知器に係り、特に検出信号を
時分解で処理する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の検知器として、いわゆる距離設定
形の光電センサについて図２５のブロック構成図と、図
２６の検知動作のタイムチャートを参照して説明する。
検知器１０１は発振回路１０７により得られたパルス信
号で投光回路１０３を駆動させ、投光素子１０４より投
光レンズ１０５を介して投光する。

【０００３】この投光素子１０４から放出された光は検
出物体２において反射され、受光レンズ３を通して２つ
の受光素子３ａ，３ｂに入光し、それぞれの受光素子３
ａ，３ｂでその光量に応じて光−電流変換される。これ
らの電流は受光回路８ａ，８ｂで電圧に変換され、増幅
回路９ａ，９ｂにより増幅される。これらの増幅された
検出信号はそれぞれサンプルホールド回路（以下、Ｓ／
Ｈ回路という）１０ａ，１０ｂでサンプルホールドさ
れ、アナログ−デジタル変換回路（以下、Ａ／Ｄ変換回
路という）１１ａ，１１ｂでデジタル信号に変換され
る。これらのデジタル信号は差動演算回路１２で差動演
算された後、あらかじめ設定されたしきい値と比較回路
１６で比較される。そのしきい値は設定距離に応じたレ
ベルで設定されており、しきい値を上回る差動信号が入
力されると検出物体２は設定距離よりも近方にあるとい
うＯＮ信号が、また、しきい値を下回る差動信号が入力
されると、検出物体２は設定距離よりも遠方にあるとい
うＯＦＦ信号が比較回路１６より出力される。比較回路
１６の出力信号はノイズを除去するために積分回路１７
を通った後、出力回路１８によりセンサ外部にＯＮ／Ｏ
ＦＦ信号として出力される。なお、積分回路１７は、比
較回路１６出力のＯＮ信号が連続して３個以上になれば
ＯＮ信号を出力し、比較回路１６出力のＯＦＦ信号が連
続して３個以上になればＯＦＦ信号を出力するものとな
っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の検知器１０１においては、受光出力数に応
じた受光回路８ａ，８ｂ、増幅回路９ａ，９ｂ、Ｓ／Ｈ
回路１０ａ，１０ｂ、Ａ／Ｄ変換回路１１ａ，１１ｂ等
が必要であるので、信号処理回路の規模が大きくなり、
センサの小型化、ローコスト化、低消費電流化を図るこ
とが困難であるという問題がある。また、この構成で
は、受光回路８ａ，８ｂと信号処理回路間の特性のマッ
チングを図る必要があるので、高精度な回路が要求され
るという問題がある。また、この検知器１０１は自らが
投光した光の反射光により物体２の検出を行うので検出
性能は投光量に大きく依存する。その投光量は投光素子
１０４に流す電流量で決まるため低消費電流化を図りに
くく、検知器１０１をバッテリ駆動する場合には、長時
間の駆動が困難になるという問題がある。

【０００５】本発明は、上述した問題を解決するために
なされたものであり、信号処理回路の規模を縮小するこ
とにより、センサの小型化、ローコスト化、低消費電流
化を図ることができ、また、高精度な回路が要求される
ことのない、パッシブ方式の検知器を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、被検出物体からの光を受光することによ
って被検出物体を検知するパッシブ方式の検知器におい
て、複数の受光視野を構成し、この受光視野内に存する
被検出物体又は背景物体からの光を複数の受光素子によ
り受光し、この受光量に基づいて複数の系統の検出信号
を出力する受光手段と、複数の系統の各検出信号をそれ
ぞれ時分解するゲート手段と、各検出信号がこのゲート
手段を通過するタイミングが非同期で時分割となるよう
にゲート手段にパルス信号を供給するパルス発生手段
と、ゲート手段により時分解された各検出信号をペアに
して１系統で信号処理することにより、受光視野間の光
量変動を検出する信号処理手段とを備えたものである。

【０００７】上記構成においては、受光手段から出力さ
れた複数の検出信号の信号処理手段への入力を、ゲート
手段により非同期で時分割となるようなタイミングで切
り替えるようにしたことにより、複数の系統の検出信号
を１系統の信号処理手段で処理することが可能となるの
で、従来の光電センサのように、受光出力数と同数の受
光回路や増幅回路等の信号処理回路を備える必要が無く
なり、信号処理回路の規模を縮小することができ、回路
部品の削減、消費電流の低減、検知器の外形の縮小、コ
ストの削減、製造不良率の低減等を図ることが可能とな
る。また、回路構成を簡略化することにより、複数の回
路の特性のマッチングを図る必要がなくなるので、高精
度の部品が要求されることがなくなる。さらに、この検
知器は、投光電流が不要なパッシブ方式で検出を行うも
のであるので、さらに低消費電流化を図ることができ、
バッテリー駆動時においてはバッテリーの長寿命化を図
ることができる。

【０００８】また、本発明は、上記信号処理手段への電
源の供給を制御する制御手段を備え、制御手段はパルス
発生手段のパルスと同期し、かつ、このペアとされた検
出信号を信号処理手段が処理するに必要な時間だけ電源
を供給するものであってもよい。

【０００９】この構成においては、信号処理手段への電
源の供給が断続的に行われ、ペアとされた検出信号の同
時処理に必要な時間だけ信号処理手段に電源が供給され
るので、消費電流の低減をより一層図ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態を図面を参照して説明する。（第１の実施形態）図１は本実施形態による検知器のブ
ロック図、図２はこの検知器の動作を示すタイムチャー
トである。この検知器１は、検知器の置かれる場所の自
然散乱光（例えば照明装置、太陽光）の背景や検出物体
２による反射光を受光することにより、検出物体２の有
無検知等を行うパッシブ方式の検知器であり、受光部
（受光手段）は受光用レンズ３と、この受光用レンズ３
の背後に配置された２分割フォトダイオード（受光素
子、以下、ＰＤ１，ＰＤ２と略する）により構成され、
第１，及び第２の受光視野を構成している。なお、図１
には検出物体２が２つの受光視野内の一方（視野２）に
侵入した状態を示している。

【００１１】通常は、背景（例えば白色一面）からの反
射光がレンズ３を通してＰＤ１、ＰＤ２に入射されてい
る。ＰＤ１，ＰＤ２に入射した光は、ここで光−電流変
換され、ＰＤ１からの検出電流Ｉ１、及びＰＤ２からの
検出電流Ｉ２は、スイッチ（ゲート手段）ＳＷ１，ＳＷ
２で断続的に受光回路８に送られる。このスイッチＳＷ
１，ＳＷ２は、発振回路（パルス発生手段）７より供給
される発振パルス信号ＳＧ１，ＳＧ２のクロックで交互
にスイッチングされるようになっており、これにより、
スイッチＳＷ１，ＳＷ２を通過する電流Ｉ１，Ｉ２のタ
イミングは非同期で時分割となる。検出電流Ｉ１，Ｉ２
は受光回路８で電圧に変換された後、増幅回路９で増幅
され、検出電圧Ｖ１，Ｖ２となる。この電圧Ｖ１，Ｖ２
はＳ／Ｈ回路１０で発振回路７のサンプルホールド信号
ＳＨのタイミングでサンプリングされた後、Ａ／Ｄ変換
回路１１でデジタル信号に変換され、それぞれ出力Ｄ
１，Ｄ２となる。これら出力Ｄ１，Ｄ２は演算部１２で
差演算（Ｄ１−Ｄ２）され、演算結果Ｄを得る。この演
算結果Ｄの上下にあるレベルに差を付けたしきい値（Ｖ
Ｔ１，ＶＴ２）がしきい値設定回路１４に設定される。

【００１２】いま、検出物体（黒色一面）２が視野２に
侵入すると、ＰＤ２への入光量が減少し、Ｄ２が小さく
なる。この時の演算部による演算結果Ｄは先のＤよりも
大きくなる。これが上記しきい値（ＶＴ１，ＶＴ２）と
比較回路１６において比較され、図２のごとく、出力Ｄ
がＶＴ１を上回る、又はＶＴ２を下回ると、比較回路１
６よりＯＮ信号が出力される。このＯＮ信号はノイズを
除去するために積分回路１７を通った後、出力回路１８
からセンサ１外部にＯＮ／ＯＦＦ信号として出力され
る。なお、積分回路１７は、比較回路１６出力のＯＮ信
号が連続して３個以上になればＯＮ信号を出力し、比較
回路１６出力のＯＦＦ信号が連続して３個以上になれ
ば、ＯＦＦ信号を出力するものとなっている。

【００１３】このように、２系統の検出信号（Ｉ１，Ｉ
２）を交互にスイッチングし、各検出信号をペアとし
て、１系統の信号処理手段で処理するようにしたことに
より、従来のセンサのように、受光出力数と同数の受光
回路８、増幅回路９、Ｓ／Ｈ回路１０、Ａ／Ｄ変換回路
１１等が不要となるので、信号処理回路の規模の縮小を
図ることができ、回路部品の削減、消費電流の低減、外
形の縮小、コストの削減、製造不良率の低減等を図るこ
とができる。また、回路構成を簡略化することにより、
複数の回路の特性のマッチングを図る必要がなくなるの
で、高精度の部品が要求されることもない。また、この
構成においては、投光電流が不要なパッシブ方式で検出
を行うので、低消費電流化を図ることができる。また、
この低消費電流化により、バッテリ駆動時においてはバ
ッテリの長寿命化を図ることができる。

【００１４】（第２の実施形態）図３は本実施形態に係
る検知器のブロック図である。この検知器２０は上述の
図１に示した検知器１において、ＰＤ１，ＰＤ２と受光
回路８間に備えられていたスイッチＳＷ１，ＳＷ２を、
増幅回路９とＳ／Ｈ回路１０の間に備えるようにしたも
のである。ＰＤ１，ＰＤ２からの検出電流Ｉ１，Ｉ２は
それぞれの受光回路８ａ，８ｂで電圧に変換され、増幅
回路９ａ，９ｂで増幅された後、スイッチＳＷ１，ＳＷ
２で信号ＳＧ１，ＳＧ２のクロックにあわせて交互にス
イッチングされ、電圧Ｖ１，Ｖ２となる。このように、
スイッチングを増幅回路９ａ，９ｂにおいて検出信号を
増幅した後に行うようにしたことにより、インピーダン
スの高いライン（微小信号ライン）にスイッチング素子
を入れずにすむので、受光信号に重畳するスイッチング
ノイズを低減することができる。

【００１５】（第３の実施形態）図４は本実施形態に係
る検知器のスイッチＳＷ近傍の構成図である。本実施形
態はスイッチＳＷを電界効果トランジスタ（以下、ＦＥ
Ｔという）で構成したものである。これにより、高速で
のスイッチングが可能となり、また、漏れ電流がほとん
どなくなるので、微小な検出電流の変化をとらえること
ができ、より正確な物体の有無検出が可能となる。さら
に、ＦＥＴは電圧で制御されるものであるので、より一
層、消費電流を抑えることができる。

【００１６】（第４の実施形態）図５は本実施形態に係
る検知器のスイッチＳＷ近傍の構成図である。本実施形
態はスイッチＳＷをバイポーラトランジスタで構成した
ものである。バイポーラトランジスタはスイッチングに
よるスパイクノイズが小さいので、微小な検出電流の変
化をとらえることができ、より正確な物体の有無検出が
可能となる。

【００１７】（第５の実施形態）図６は本実施形態に係
る検知器のブロック図、図７はこの検知器の動作のタイ
ムチャートである。この検知器２１は、上述の図１に示
した検知器１において、スイッチＳＷ２を、信号ＳＧ２
と第２の比較回路２２の出力信号のＡＮＤでスイッチン
グされるようにしたものである。ＰＤ１，ＰＤ２で受光
された光は検出電流Ｉ１，Ｉ２に変換され、この電流Ｉ
１，Ｉ２は上述の第１の実施形態同様、受光回路８、増
幅回路９、Ｓ／Ｈ回路１０、Ａ／Ｄ変換回路１１を通
り、出力Ｄ１，Ｄ２になる。ここで、出力Ｄ１は、第２
の比較回路２２に入力され、この出力Ｄ１の値がサンプ
リングデータの前後で異っていると、比較回路２２から
ＯＮ信号が出力される。この出力信号と信号ＳＧ２のＡ
ＮＤによりスイッチＳＷ２はスイッチングされる。一
方、出力Ｄ２はデータ保持回路２３で第２の比較回路２
２のＯＮ信号による解除信号が入力されるまで、前回の
データを出力し続け、第２の比較回路２２のＯＮ信号に
よる解除信号が入力されると、データ保持回路２３に保
持されたデータは更新される。この出力Ｄ２と出力Ｄ１
は演算部１２において差動演算され、演算結果Ｄが得ら
れる。演算結果Ｄは、比較回路１６で予め設定されたし
きい値ＶＴ１，ＶＴ２と比較される。比較回路１６は、
演算結果ＤがＶＴ１を上回るか、ＶＴ２を下回ることで
ＯＮ信号を出力する。このＯＮ信号が連続して３個以上
になれば、積分回路１７より２値化されたＯＮ信号が得
られ、この信号は出力回路１８より出力され、センサ２
１外部に受光視野内への検出物体２の侵入を知らせる。

【００１８】このように、片側の経路（ＳＷ１）の信号
（Ｉ１）をモニタし、それに変化があれば、もう一方の
経路（ＳＷ２）を動作させるような構成としているの
で、上述の検知器１と比して、消費電流をより低減させ
ることができる。また、パッシブ方式で得られた２系統
の検出信号（Ｉ１，Ｉ２）を１系統の受光回路を含む信
号処理回路で処理するので、信号処理回路の規模を縮小
することができ、上述の第１の実施形態と同様の作用効
果を得ることができる。

【００１９】（第６の実施形態）図８は本実施形態に係
る検知器のブロック図、図９はこの検知器の動作のタイ
ムチャートである。この検知器２６は、上述の図１に示
した検知器１に変調回路２８を加えたものである。この
変調回路２８は、発振回路２７より供給されるｓｇ１，
ｓｇ２，ｓｈ，ａ／ｄの各正弦波をパルス時間変調し、
ＳＧ１，ＳＧ２，ＳＨ，Ａ／Ｄのパルス信号に変換する
ものである。

【００２０】ＰＤ１，ＰＤ２に入射した光は、ここで光
−電流変換され、ＰＤ１からの検出電流Ｉ１、及びＰＤ
２からの検出電流Ｉ２は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２で断
続的に受光回路８に送られる。このスイッチＳＷ１，Ｓ
Ｗ２は、発振回路７より供給される発振パルス信号ＳＧ
１，ＳＧ２のクロックで交互にスイッチングされるよう
になっており、これにより、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を
通過する電流Ｉ１，Ｉ２のタイミングは非同期で時分割
となる。検出電流Ｉ１，Ｉ２は受光回路８で電圧に変換
された後、増幅回路９で増幅され、検出電圧Ｖ１，Ｖ２
となる。この電圧Ｖ１，Ｖ２はＳ／Ｈ回路１０で発振回
路７のサンプルホールド信号ＳＨのタイミングでサンプ
リングされた後、Ａ／Ｄ変換回路１１でデジタル信号に
変換され、それぞれ出力Ｄ１，Ｄ２となる。これら出力
Ｄ１，Ｄ２は演算部１２で差演算（Ｄ１−Ｄ２）され、
演算結果Ｄを得る。この値Ｄが、比較回路１６でしきい
値ＶＴと比較され、ＶＴを上回るとＯＮ信号が出力され
る。このＯＮ信号が連続して３個以上になれば、積分回
路１７より２値化されたＯＮ信号が得られ、この信号は
出力回路１８より出力され、センサ２６外部に検出物体
２の侵入を知らせる。

【００２１】このように、パッシブ方式で得られた２系
統の検出信号（Ｉ１，Ｉ２）を交互にスイッチングし、
各検出信号をペアとしてサンプルホールドすることによ
り、データの保持を行い、１系統の受光回路を含む信号
処理回路で処理するので、信号処理回路の規模を縮小す
ることができ、上述の第１の実施形態と同様の作用効果
を得ることができる。加えて、検出信号のスイッチング
を行うクロック信号をパルス時間変調し、その信号と同
期をとり、信号処理することで、周期的な検出対象と異
なる物理量的なノイズや電気的なノイズを除去すること
ができるので、高Ｓ／Ｎの検出信号を得ることができ
る。これにより、より微小な検出電流の変化を取り扱う
ことができるので、より正確な物体の有無検出が可能と
なる。

【００２２】（第７の実施形態）図１０は本実施形態に
よる検知器のブロック図、図１１はこの検知器のタイム
チャートである。この検知器３０は、上述の図１に示し
た検知器１に、信号処理回路への電源供給のタイミング
を制御するためのスイッチＳＷ３（制御手段）を加えた
ものである。このスイッチＳＷ３は発振回路７より供給
される信号ＳＧ１，ＳＧ２とそれぞれ同期している信号
ＡＧによりスイッチングされる。これにより、電源の供
給は図１１のタイムチャートに示されるように、信号Ｓ
Ｇ１，及び信号ＳＧ２のそれぞれに関わる信号処理に必
要な時間だけ行われる。

【００２３】このように、パッシブ方式で得られた２系
統の検出信号（Ｉ１，Ｉ２）を交互にスイッチングし、
各検出信号をペアとしてサンプルホールドすることによ
り、データの保持を行い、１系統の受光回路を含む信号
処理回路で処理するので、信号処理回路の規模を縮小す
ることができ、上述の第１の実施形態と同様の作用効果
を得ることができる。加えて、各信号処理回路への電源
の供給を信号処理に必要な時間だけ断続的に行うように
したので、消費電流をより低減させることができる。ま
た、信号ＳＧ１と信号ＳＧ２のそれぞれの発振パルス信
号に応じて電源を供給しているため、電圧Ｖ１と電圧Ｖ
２の信号がお互いに干渉しないように信号ＳＧ１と信号
ＳＧ２のパルス間隔を広くとっても、低消費電流化の効
果を維持したまま、過大入力検出信号に対応することが
できる。

【００２４】（第８の実施形態）図１２に本実施形態に
係る検知器の動作のタイムチャートを示す。本実施形態
に係る検知器は上述の第７の実施形態による検知器３０
と同じ構成である。スイッチＳＷ３は発振回路より供給
される信号ＳＧ１，ＳＧ２をペアの信号とし、このペア
の信号に同期している信号ＡＧによりスイッチングされ
る。これにより、電源の供給は、図１２のタイムチャー
トに示されるように、信号ＳＧ１と信号ＳＧ２に同時に
それらに関わる信号処理に必要な時間だけ行われる。

【００２５】このように、パッシブ方式で得られた２系
統の検出信号（Ｉ１，Ｉ２）を交互にスイッチングし、
各検出信号をペアとしてサンプルホールドすることによ
り、データの保持を行い、１系統の受光回路を含む信号
処理回路で処理するので、信号処理回路の規模を縮小す
ることができ、上述の第１の実施形態と同様の作用効果
を得ることができる。加えて、各信号処理回路への電力
の供給を信号ＳＧ１と信号ＳＧ２の信号処理に必要な時
間だけ行う構成としたので、信号ＳＧ１と信号ＳＧ２の
パルス周期を長くすれば、電力供給時間がより短くなる
ので、より一層の低消費電流化を図ることが可能とな
る。

【００２６】（第９の実施形態）図１３は本実施形態に
よる検知器のブロック図、図１４はこの検知器のタイム
チャートである。この検知器３１は、上述の図１０に示
した検知器３０において、スイッチＳＷ３のスイッチン
グを発振回路７より供給される信号ＳＧ１，ＳＧ２によ
り行うものである。このように、各回路への電源の供給
と検出信号のスイッチングを同一の信号により行うこと
で、発振パルス信号を削減でき、発振回路７の構成を簡
略化できるので、回路規模の縮小と消費電流の低減をよ
り一層図ることが可能となる。

【００２７】（第１０の実施形態）図１５は本実施形態
による検知器のブロック図、図１６はこの検知器のタイ
ムチャートである。この検知器３２は上述の図１に示し
た検知器１において、ＰＤ１，ＰＤ２と受光回路８との
間にスイッチＳＷ４を加え、さらに、増幅回路９とＳ／
Ｈ回路１０との間に帯域通過フィルタ１９を加えたもの
である。スイッチＳＷ４は信号ＳＧ１，ＳＧ２とそれぞ
れに同期している信号ＦＧによりスイッチングされるも
のである。

【００２８】各ＰＤからはＰＤへの入光パワーに応じた
検出電流が出力され、ＰＤ１からは電流Ｉ１，ＰＤ２か
らは電流Ｉ２が出力される。この検出電流Ｉ１，Ｉ２は
それぞれスイッチＳＷ１，ＳＷ２を通り、さらにスイッ
チＳＷ４を通り、受光回路８に送られる。このスイッチ
ＳＷ４を制御する信号ＦＧのパルス幅を、信号ＳＧ１，
ＳＧ２のパルス幅よりも小さいものとしたので、検出電
流Ｉ１，Ｉ２をチョッピングし高周波信号に変換するこ
とが可能となる。この検出電流Ｉ１，Ｉ２は受光回路８
により電圧に変換され、増幅回路９で増幅され、電圧Ｖ
１，Ｖ２となる。この電圧Ｖ１，Ｖ２を帯域通過フィル
タ１９に通すことにより、光源として蛍光灯を用いたと
きに発生する電源低周波ノイズや、受光素子ＰＤ１，Ｐ
Ｄ２や受光回路８で発生する高周波ノイズなどのノイズ
を除去することができる。ノイズ除去された信号Ｆ１，
Ｆ２はＳ／Ｈ回路１０で発振回路７のサンプルホールド
信号ＳＨのタイミングでサンプリングされた後、Ａ／Ｄ
変換回路１１でデジタル信号に変換され、それぞれ出力
Ｄ１，Ｄ２となる。これら出力Ｄ１，Ｄ２は演算部１２
で差演算（Ｄ１−Ｄ２）され、演算結果Ｄを得る。この
値Ｄが、比較回路１６でしきい値ＶＴと比較され、ＶＴ
を上回るとＯＮ信号が出力される。このＯＮ信号が連続
して３個以上になれば、積分回路１７より２値化された
ＯＮ信号が得られ、この信号は出力回路１８から出力さ
れ、センサ３２外部に検出物体２の侵入を知らせる。

【００２９】このように、本実施の形態の検知器３２に
よれば、パッシブ方式で得られた２系統の検出信号（Ｉ
１，Ｉ２）を交互にスイッチングし、各検出信号をペア
としてサンプルホールドすることにより、データの保持
を行い、１系統の受光回路を含む信号処理回路で処理す
るので、信号処理回路の規模を縮小することができ、上
述の第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができ
る。加えて、検出信号をチョッピングし、高周波信号に
変換し、さらにフィルタ１９でノイズ除去することで、
光学的なノイズや、電気的なノイズを除去することがで
きるため、高Ｓ／Ｎの検出信号が得られる。これによ
り、より微小な検出信号の変化を取り扱うことができる
ので、より正確な物体の有無検出が可能となる。

【００３０】（第１１の実施形態）図１７は本実施形態
による検知器のブロック図、図１８はこの検知器のタイ
ムチャートである。本実施形態に係る検知器３３は、ス
イッチＳＷ１，ＳＷ２のスイッチング時において検出信
号を高周波信号に変換するようにしたものである。すな
わち、ＰＤ１からの電流Ｉ１、及びＰＤ２からの電流Ｉ
２は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２により信号ＳＧ１，ＳＧ
２のクロックで交互にスイッチングされる。これらの検
出電流Ｉ１，Ｉ２には、光源として蛍光灯を用いたとき
に発生する電源低周波ノイズが含まれている。それらを
除去するために、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のスイッチン
グ時に低周波ノイズと分離される高周波信号への変換も
行い、その後、帯域通過フィルタ１９に通す。

【００３１】このように、パッシブ方式で得られた２系
統の検出信号（Ｉ１，Ｉ２）を交互にスイッチングし、
各検出信号をペアとしてサンプルホールドすることによ
り、データの保持を行い、１系統の受光回路を含む信号
処理回路で処理するので、信号処理回路の規模を縮小す
ることができ、上述の第１の実施形態と同様の作用効果
を得ることができる。加えて、時間の規正と波形の整形
を同時に行うことにより、波形整形のための専用のスイ
ッチングゲートとそれに与える発振パルス信号が削除で
きるので、上述の検知器３２と比して回路規模を削減す
ることができる。

【００３２】（第１２の実施形態）図１９は本実施形態
による検知器のブロック図である。この検知器３４は、
上述の図１７に示した検知器３３において、発振回路７
を複数の周波数の発振パルス信号を出力する構成とし、
この発振周波数の変更に応じてフィルタ１９の通過周波
数を変更する構成とすることにより、使用環境の変化に
より生じるノイズ状況の変化に対応できるようにしたも
のである。

【００３３】ＰＤ１，ＰＤ２に入射した光は、ここで光
−電流変換され、ＰＤ１からの検出電流Ｉ１、及びＰＤ
２からの検出電流Ｉ２は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２で断
続的に受光回路８に送られる。このスイッチＳＷ１，Ｓ
Ｗ２は、発振回路７より供給される発振パルス信号ＳＧ
１，ＳＧ２のクロックで交互にスイッチングされるよう
になっており、これにより、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を
通過する電流Ｉ１，Ｉ２のタイミングは非同期で時分割
となる。電流Ｉ１，Ｉ２は受光回路８で電圧に変換され
た後、増幅回路９で増幅され、電圧Ｖ１，Ｖ２となる。
電圧Ｖ１，Ｖ２は、帯域通過フィルタ１９を通され、低
周波ノイズを除去され、電圧Ｆ１，Ｆ２となる。この電
圧Ｆ１，Ｆ２は、Ｓ／Ｈ回路１０でサンプルホールド信
号ＳＨのタイミングでサンプリングされる。サンプリン
グされた検出信号は、Ａ／Ｄ変換回路１１でデジタル信
号に変換された後、それぞれ出力Ｄ１，Ｄ２となる。こ
れら出力Ｄ１，Ｄ２は演算部１２で差演算（Ｄ１−Ｄ
２）され、演算結果Ｄを得る。この演算結果Ｄが、比較
回路１６でしきい値ＶＴと比較され、ＶＴを上回るとＯ
Ｎ信号が出力される。このＯＮ信号が連続して３個以上
になれば、積分回路１７より２値化されたＯＮ信号が得
られ、出力回路１８からセンサ３４外部に検出物体２の
侵入を知らせる。

【００３４】検知器３４の置かれた使用環境が変化する
と、ＰＤから出力される検出信号に含まれる電源低周波
ノイズ等のノイズの周波数も変化する。従って、正確な
物体の有無検出を行うためには、使用環境の変化に応じ
て発振回路７から出力される発振パルス信号ＳＧ１，Ｓ
Ｇ２の発振周波数を変化させ、さらにそれに連動して検
出信号のみを取り出すようにフィルタ１９の通過周波数
を変更する必要がある。本実施の形態に係る検知器３４
は、使用環境のノイズの周波数を避けるため、信号ＳＧ
１，ＳＧ２の周波数を外部より変更するスイッチＳＷ５
を付加したものであり、このスイッチＳＷ５の位置によ
り、フィルタ１９の低域遮断周波数１／（２πＲｓＣ
ｓ）を発振パルス信号ＳＧ１，ＳＧ２の発振周波数１／
（２πＲｏＣｏ）に連動して変更できるようになってい
る。

【００３５】このように、パッシブ方式で得られた２系
統の検出信号（Ｉ１，Ｉ２）を交互にスイッチングし、
各検出信号をペアとしてサンプルホールドすることによ
り、データの保持を行い、１系統の受光回路を含む信号
処理回路で処理するので、信号処理回路の規模を縮小す
ることができ、上述の第１実施形態と同様の作用、効果
を得ることができる。さらに、受光信号の発振パルス信
号ＳＧ１，ＳＧ２の発振周波数を使用環境のノイズ状況
に応じて変更し、それと連動して、その信号のみを取り
出すフィルタ１９の通過周波数を変更することで、周期
的な検出対象と異なる物理量ノイズや電気的なノイズを
除去することができるため、高Ｓ／Ｎの検出信号が得ら
れ、より微小な信号を取り扱うことができる

【００３６】（第１３の実施形態）図２０は本実施形態
による検知器のブロック図である。本実施の形態に係る
検知器３５は、発振パルスＳＧ１，ＳＧ２の発振周波数
の変化に連動して増幅回路９のゲインを変更することが
できる構成としたものである。

【００３７】ＰＤ１，ＰＤ２に入射した光は、ここで光
−電流変換され、ＰＤ１からの検出電流Ｉ１、及びＰＤ
２からの検出電流Ｉ２は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２で断
続的に受光回路８に送られる。このスイッチＳＷ１，Ｓ
Ｗ２は、発振回路７より供給される発振パルス信号ＳＧ
１，ＳＧ２のクロックで交互にスイッチングされるよう
になっており、これにより、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を
通過する電流Ｉ１，Ｉ２のタイミングは非同期で時分割
となる。電流Ｉ１，Ｉ２は受光回路８で電圧に変換され
た後、増幅回路９で増幅され、電圧Ｖ１，Ｖ２となる。
電圧Ｖ１，Ｖ２は、帯域通過フィルタ１９を通され、低
周波ノイズを除去され、電圧Ｆ１，Ｆ２となる。この電
圧Ｆ１，Ｆ２は、Ｓ／Ｈ回路１０でサンプルホールド信
号ＳＨのタイミングでサンプリングされる。サンプリン
グされた検出信号は、Ａ／Ｄ変換回路１１でデジタル信
号に変換された後、それぞれ出力Ｄ１，Ｄ２となる。こ
れら出力Ｄ１，Ｄ２は演算部１２で差演算（Ｄ１−Ｄ
２）され、演算結果Ｄを得る。この演算結果Ｄが、比較
回路１６でしきい値ＶＴと比較され、ＶＴを上回るとＯ
Ｎ信号が出力される。このＯＮ信号が連続して３個以上
になれば、積分回路１７より２値化されたＯＮ信号が得
られ、出力回路１８からセンサ３５外部に検出物体２の
侵入を知らせる。

【００３８】検知器３５の置かれた使用環境が変化する
と、ＰＤ１，ＰＤ２から出力される検出信号に含まれる
電源低周波ノイズ等のノイズの周波数も変化する。従っ
て、正確な物体の有無検出を行うためには、使用環境の
変化に応じて発振回路７から出力される発振パルス信号
ＳＧ１，ＳＧ２の発振周波数を変化させ、さらにそれに
連動して検出信号のみを取り出すように増幅回路９のゲ
インを変更する必要がある。本実施の形態に係る検知器
３５は、使用環境のノイズの周波数を避けるため、信号
ＳＧ１，ＳＧ２の周波数を外部より変更するスイッチＳ
Ｗ５を付加したものであり、このスイッチＳＷ５の位置
により、増幅回路９のゲインＲｆ／Ｒｓを発振パルス信
号ＳＧ１，ＳＧ２の発振周波数１／（２πＲｏＣｏ）に
連動して変更できるようになっている。

【００３９】このように、パッシブ方式で得られた２系
統の検出信号（Ｉ１，Ｉ２）を交互にスイッチングし、
各検出信号をペアとしてサンプルホールドすることによ
り、データの保持を行い、１系統の受光回路を含む信号
処理回路で処理するので、信号処理回路の規模を縮小す
ることができ、上述の第１実施形態と同様の作用、効果
を得ることができる。さらに、受光信号の発振パルス信
号ＳＧ１，ＳＧ２の発振周波数を使用環境のノイズ状況
に応じて変更し、それと連動して、増幅回路９のゲイン
を変更することで、周期的な検出対象と異なる物理量ノ
イズや電気的なノイズの除去をより正確に行うことがで
きるため、高Ｓ／Ｎの検出信号が得られ、より微小な信
号を取り扱うことができる。

【００４０】（第１４の実施形態）図２１は本実施形態
による赤外線センサの構成を示す図である。本実施の形
態による赤外線センサ４０は、上述の第１乃至第１３の
実施形態に示した検出器において、ＰＤに代えて赤外線
検出素子４２（サーモパイルなど）を備えたものであ
る。これにより、検出エリア内への人等４３の侵入を検
出する赤外線センサ４２の回路規模の縮小、及び簡略化
を図ることができるので、センサ４０の外形の縮小、コ
ストの削減等を図ることができる。

【００４１】（第１５の実施形態）図２２は本実施形態
による温度センサの構成を示す図である。本実施の形態
による温度センサ４４は、上述の第１乃至第１３の実施
形態に示した検出器において、ＰＤに代えて温度検出素
子４５を備えたものである。これにより、成形機などの
機器内の温度制御等に用いられる温度センサ４４の回路
規模の縮小、及び簡略化を図ることができる。

【００４２】（第１６の実施形態）図２３（ａ）（ｂ）
は本実施形態による圧力センサの構成及びその等価回路
を示す図である。本実施の形態による圧力センサ４６
は、上述の第１乃至第１３の実施形態に示した検出器に
おいて、ＰＤに代えて圧力検出素子４７を備えたもので
ある。これにより、成形機などの機器の圧力部を制御す
る圧力センサ４６の回路規模の縮小、及び簡略化を図る
ことができる。

【００４３】（第１７の実施形態）図２４は本実施形態
によるガスセンサの構成を示す図である。本実施の形態
によるガスセンサ４８は、上述の第１乃至第１３の実施
形態に示した検出器において、ＰＤに代えてガス検出素
子４９を備えたものである。これにより、混合ガスの制
御やガス漏れなどを検出するガスセンサ４８の回路規模
の縮小、及び簡略化を図ることができる。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、被検出物
体からの光を受光することによって検出物体を検知する
パッシブ方式の検知器において、受光素子と信号処理回
路間にゲート手段を設け、受光素子から出力された検出
信号がこのゲート手段を通過するタイミングを非同期で
時分割となるようにパルス発生手段により制御し、この
検出信号をペアにして１系統の信号処理回路で信号処理
することにより、受光素子から出力された複数の系統の
検出信号を１系統の信号処理回路で処理することができ
るので、従来の検知器と比して信号処理回路の規模を縮
小することができ、回路部品の削減、消費電流の低減、
検知器の外形の縮小、コストの削減、製造不良率の低減
等を図ることができる。

【００４５】また、本発明によれば、ペアとされた検出
信号の信号処理に必要な時間だけ信号処理回路に電源を
供給するので、消費電力の低減をより一層図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による検知器の構成図
である。

【図２】本発明の第１の実施形態による検知器の検知動
作のタイムチャートである。

【図３】本発明の第２の実施形態による検知器の構成図
である。

【図４】本発明の第３の実施形態による検知器のスイッ
チ近傍の構成図である。

【図５】本発明の第４の実施形態による検知器のスイッ
チ近傍の構成図である。

【図６】本発明の第５の実施形態による検知器の構成図
である。

【図７】本発明の第５の実施形態による検知器の検知動
作のタイムチャートである。

【図８】本発明の第６の実施形態による検知器の構成図
である。

【図９】本発明の第６の実施形態による検知器の検知動
作のタイムチャートである。

【図１０】本発明の第７の実施形態による検知器の構成
図である。

【図１１】本発明の第７の実施形態による検知器の検知
動作のタイムチャートである。

【図１２】本発明の第８の実施形態による検知器の検知
動作のタイムチャートである。

【図１３】本発明の第９の実施形態による検知器の構成
図である。

【図１４】本発明の第９の実施形態による検知器の検知
動作のタイムチャートである。

【図１５】本発明の第１０の実施形態による検知器の構
成図である。

【図１６】本発明の第１０の実施形態による検知器の検
知動作のタイムチャートである。

【図１７】本発明の第１１の実施形態による検知器の構
成図である。

【図１８】本発明の第１１の実施形態による検知器の検
知動作のタイムチャートである。

【図１９】本発明の第１２の実施形態による検知器の構
成図である。

【図２０】本発明の第１３の実施形態による検知器の構
成図である。

【図２１】本発明の第１４の実施形態による赤外線セン
サの構成図である。

【図２２】本発明の第１５の実施形態による温度センサ
の構成図である。

【図２３】（ａ）は本発明の第１６の実施形態による圧
力センサの平面図、及び断面図、（ｂ）は同センサの回
路構成図である。

【図２４】本発明の第１７の実施形態によるガスセンサ
の構成図である。

【図２５】従来の検知器の構成図である。

【図２６】従来の検知器の検知動作のタイムチャートで
ある。

【符号の説明】

１検知器２検出物体（被検出物体）３受光レンズ（受光手段）７発振回路（パルス発生手段）８受光回路（信号処理回路）９増幅回路（信号処理回路）１０Ｓ／Ｈ回路（信号処理回路）１１Ａ／Ｄ変換回路（信号処理回路）ＳＷ１スイッチ（ゲート手段）ＳＷ２スイッチ（ゲート手段）ＳＷ３スイッチ（制御手段）ＰＤ１フォトダイオード（受光素子；受光手段）ＰＤ２フォトダイオード（受光素子；受光手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大槻真也京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検出物体からの光を受光することによ
って被検出物体を検知するパッシブ方式の検知器におい
て、複数の受光視野を構成し、該受光視野内に存する被検出
物体又は背景物体からの光を複数の受光素子により受光
し、この受光量に基づいて複数の系統の検出信号を出力
する受光手段と、前記複数の系統の各検出信号をそれぞれ時分解するゲー
ト手段と、各検出信号が該ゲート手段を通過するタイミングが非同
期で時分割となるように前記ゲート手段にパルス信号を
供給するパルス発生手段と、前記ゲート手段により時分解された各検出信号をペアに
して１系統で信号処理することにより、前記受光視野間
の光量変動を検出する信号処理手段とを備えたことを特
徴とする検知器。
【請求項２】前記信号処理手段への電源の供給を制御
する制御手段を備え、前記制御手段は、前記パルス発生手段のパルスと同期
し、かつ、前記のペアとされた検出信号を前記信号処理
手段が処理するに必要な時間だけ電源を供給するもので
あることを特徴とする請求項１に記載の検知器。