JPS5811672B2 - ブツタイケンチソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光を用いて物体の有無等を検知する物体検知装
置に関し、特に複数め発光手段と受光手段を用いた物体
検知装置に関する。

発光素子から受光素子へ指向される光線を物体が遮断し
たことを検知して物体の有無等を検知するようにした物
体検知装置は、第４図に示すように発光素子３１、受光
素子３２、送光レンズ３３及び受光レンズ３４からなる
送受光系を用い、発光素子３１からの光線３５を、送光
レンズ３３を介して受光レンズ３４に指向し、受光レン
ズ３４に入射した光線を受光素子３２に集光し、受光素
子３２の出力を検知回路３６に入力している。

しかし、このような装置では１個の送受光系を用いてい
るにすぎないため、発光素子３１又は受光素子３２が故
障すると誤動作し、従って信頼性が低い。

このような欠点を補うために、第５図に示すように発光
素子３１ａ、３１ｂ、受光素子３２ａ。

３２ｂ、送光レンズ３３ａ、３３ｂ及び受光レンズ３４
ａ ＞ ３４ ｂからなる送受光系を２組並設し、両
受光素子３２ａ 、３２ｂの出力信号を別個め検知回路
３６ａ 、３６ｂで処理して両検知回路３６ａ。

３６ｂの出力を論理和回路３７に通して物体検知をする
装置が考えられる。

しかし、このような装置では、光路が平行して存在する
から、検知空間が広くなってしまうし、装置が大型化し
、高価になり、しかも両送受光系の光線３５ａ、３５ｂ
をともに遮断する物体Ａは検知できるが、一方の送受光
系の光線のみを遮断する物体Ｂ、Ｃを検知することがで
きない。

また、この装置は、発光素子と受光素子が対応している
から、一方の発光素子、たとえば３１ａが故障すると対
応する受光素子３２ａが物体の検知に寄与せず、また一
方の受光素子たとえば３２ａが故障すると対応する発光
素子３１ａが物体の検知に寄与せず、従って信頼性はあ
まり高くならない。

さらに、装置の信頼性を高めるとともに、検知空間を狭
くんるために、第６図に示すように、送光レンズ３３と
受光レンズ３４を一対用い、送光レンズ３３側に複数の
発光素子３１を設け、受光レンズ側に複数の受光素子３
２を設けて光学系をを共用にすることが考えられる。

しかし、この装置は、発光素子３１ａと３１ｂ及び受光
素子３２ａと３２ｂをレンズ３３．３４の光軸３８上の
同一位置に複数設けることが物理的に不可能であるから
、各発光素子３１ａ、３１ｂ及び受光素子３２ａ。

３２ｂを図に示すように光軸３８からずれた個所に設け
なければならない。

このため第６図の装置では送光側においては、第７図に
示すように、発光素子３１ａからの光線３５ａと発光素
子３１ｂからの光線３５ｂがともに存在する斜線で示す
範囲３９を各々の光束と一致させることが望ましいが、
このようにするには送光レンズ３３の焦点距離を太きく
しなければならないし、発光素子からの光を有効に利用
するには送光レンズ３３の口径を大きくしなければなら
ず、送光装置全体が大型化し、高価になってしまう。

また第６図の装置では、受光側においては、各光線３５
ａ、３５ｂのレンズ３４による集束位置４０ａ、４０ｂ
が図に示すように異なってしまう。

このため、受光素子３２ ａ ＊ ３２ ｂを前記集束
位置４０ａ 、４０ｂに個々に設けたのでは各受光素子
３２ａ 、３２ｂは一方の光線を受光するのみで、光線
３５ａ、３５ｂｋともに受光することができず、その結
果第５図の装置と同様に発光素子と受光素子が１対１の
形で対応してしまい、信頼性があまり高くならない。

従って受光側では各受光素子３２ａ 、３２ｂを光線３
５ ａ 、３５ ｂがともに存在する図に示す位置に設
けなければならない。

しかし、このような位置は光の密度が焦点位置に比べて
著しく低いし、市販の受光素子の受光窓が一般に円形で
あるから、受光素子に入射する光量が大巾に低下してし
まう。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、一つの
素子が故障しても他の素子は物体の検知に寄与するよう
にして装置の信頼性を高め、かつ発生した光線を有効に
送光できるとともに受光素子への入射光量が多く、その
上小型で廉価になる物体検知装置を提供することを目的
とする。

以下、図面に示す一実施例に基づき詳説する。

第１図において、１および２はレンズ３，４および光分
岐集合部材５，６を有する送光側および受光側のヘッド
で、該ヘッドはレンズ３および４が物体の通路を介して
対向するように配置されている。

夫々の光分岐集合部材５，６は第２図に示すように多数
のオプティカルファイバーで構成され、かつ一方は２分
割されて分岐路７ ａ 、 ７ ｂを構成し、他方は分
岐路７ ａ 、７ ｂのオプティカルファイバーが端面
において均等に配置された集合路７ｃを構成している。

また夫々の光分岐集合部材５，６は集合路７ｃ側がレン
ズ３，４側すなわち光の出射面および入射面側となるよ
うに夫々のヘッド１，２に固定されている。

光分岐集合部材５の分岐路側端部には近赤外光線を発生
する発光素子８ａ、８ｂが設けられており、また光分岐
集合部材６の分岐路側端部には受光素子９ ａ 、 ９
ｂが設けられている。

１０はパルス発振器で、該発振器は第３図ＡおよびＢに
示すように約１８０度の位相差を有する２種類のパルス
を発生し、一方のパルスを駆動回路１１ａへ供給し、他
方のパルスを駆動回路１１ｂへ供給する。

駆動回路１１ａ、１１ｂはパルスが供給されたときのみ
発光素子を動作させる。

したがって、発光素子８ａ、８ｂは交互に発光すること
となる。

１２は受光素子９ａ、９ｂの出力信号に基づいて物体の
有無等を検知する信号処理回路で、該回路は増巾器１３
ａ 、 １３ ｂ、フリップフロップ１４ａ、１４ａ
、整流しきい値回路１５ ａ 、１５ｂおよび論理和回
路１６を備えている。

増巾器１３ａ、フリップフロップ１４ａおよび整流しき
い値回路１５ａに受光素子９ａの出力信号を処理し、ま
た増幅器１３ｂ、フリップフロップ１４ｂおよび整流し
きい値回路１５ｂは受光素子９ｂの出力信号を処理する
。

１７は信号処理回路１２内の信号を一部抽出し、抽出し
た信号に基づいて発光素子８ａ、８ｂやその駆動回路１
１ａ、１１ｂおよび受光素子９ａ。

９ｂや信号処理回路１２の故障を検知する故障検知回路
で、該回路はフリップフロップ１４ａの出力パルスの周
波数が正常時になったとき、パルス“ｌ”を発生する検
知回路１８、整流しきい値回路１５ａ、１５ｂの出力の
いずれかがパルス”０”になったときパルス”１”を発
生する論理回路１９および検知回路１８と論理回路１９
の出力信号の論理和出力を発生する論理和回路２０を備
えている。

上述の装置において、発光素子８ａ、８ｂが第３図Ａお
よびＢに示すような時間々隔で近赤外光線を発生すると
、両光線は光分岐集合部材５を介してレンズ３から受光
側ヘッド２に指向される。

この際、分岐路のオプティカルファイバーが集合路側端
面において均等に配置されているため、夫夫の光線は均
等に分布され、かつレンズ３により所定の開角に制限さ
れてレンズ４に指向される。

レンズ４に入射した光線は光分岐集合部材６の集合路側
端面に集光され、かつ分岐路を介して受光素子９ａ、９
ｂに入射して電気信号に変換される。

夫々の受光素子９ａ、９ｂは発光素子８ａ。８ｂで発光
された光線が交互に入射するため、第３図Ｃに示すよう
なパルス信号、すなわち発振器１０から駆動回路１１ａ
、１１ｂへ供給される信号の和に相当するパルス信号を
発生し、該パルス信号を増巾器１３ａ、１３ｂを介して
フリップフロップ１４ａ、１４ｂへ供給する。

フリップフロップ１４ａ、１４ｂは入力パルス信号を第
３図りに示すような方形波に夫々変換した後、整流しき
い値回路１５ａ、１５ｂへ供給する。

整流しきい値回路１５ａ、１５ｂは入力方形波を整流し
て直流信号に変換し、該変換した直流信号と基準信号を
比較して直流信号が基準信号以上のときパルス″１′”
を夫々発生し、以下のときパルス″０”を夫々発生して
該パルス″１”または０”を論理和回路１６へ供給する
。

上述の装置は、ヘッド１と２の間に物体が介在しない場
合には整流しきい置回路１５ａ、１５ｂにおける直流信
号が基準信号以上であるため、論理和回路１６からパル
ス″ｌ”の出力を発生し、また物体を介在する場合には
レンズ４へ人ヤする光線が物体により遮断され、受光素
子９ａ、９ｂの出力信号が零となるため、整流しきい値
回路１５ａ、１５ｂにおける直流信号が零となり、論理
和回路１６からパルス”０”を発生する。

したがって、本装置によれば論理和回路１６の出力がパ
ルス″０”であることによって両ヘッド間に物体が介在
することを検知できる。

次に、いずれかの素子が故障した場合につき説明する。

先ず、発光素子８ａ、８ｂ、駆動回路１１ａ、１１ｂの
いずれかが故障して発光素子８ａまたは８ｂのいずれか
から光線が射出しない場合には、夫々の受光素子９ａ、
９ｂの出力パルスの周波数が夫々正常時のＫとなるため
、フリップフロップ１４ａ、１４ｂの出力方形波の周波
数も第３図Ｅに示すように正常時ととなり、その結果、
検知回路１８の出力がパルス“１″となるため論理和回
路２０からパルス°“１”の故障信号が発生される。

この際、整流しきい置回路１５ａ、１５ａの出力は入力
方形波の周波数がＫになった場合でもパルス”１”を発
生するため、物体検知信号であるパルス″０”は論理和
回路１６から発生されない。

このように、たとえば発光素子８ａから光線が出射しな
くても、受光素子９ａ、９ｂには素子８ｂからの光線が
入射するから、受光素子９ａ、９ｂはともに物体検知に
寄与する。

また、検出素子９ｂ、増巾器１３ｂ、フリップフロップ
１４ｂのいずれかが故障してフリップフロップ１４ｂの
出力が零になった場合には、論理回路１９の出力パルス
“１″となるため論理和回路２０からパルス“ｌ ”の
故障信号が発生される。

この場合、フリップフロップ１４ａの出力が第３図Ｆに
示すように正常であるため、整流しきい値回路１５ａは
パルス”１″を発生し、論理和回路１６からパルス”１
”が発生される。

またこの場合は、受光素子９ａに両発光素子８ａｙ８ｂ
からの光線がともに入射するから、両発光素子８ａ。

８ｂがともに物体検知に寄与する。

さらに、受光素子９ａ、増巾器１３ａおよびフリップフ
ロップ１４ａのいずれかが故障してフリップフロップ１
４ａの出力が零となった場合には整流しきい値回路１５
ａの出力信号がパルス゛０″となるため、論理回路１９
がパルス″１”を発生して論理和回路２０がパルス”ｌ
”の故障信号を発生する。

この際、フリップフロップ１４ｂの出力が第３図Ｅに示
すように正常であるため、整流しきい値回路１５ｂパル
ス″ｌ”を発生し、論理和回路１６はパルス”１”を発
生する。

この場合も受光素子９ｂに両発光素子ａａ、ａｂからの
光線がともに入射するから、両発光素子８ａ、８ｂはと
もに物体検知に寄与する。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく・たとえ
ば光分岐集合部材は２個以上の分岐路を有する部材であ
ってもよく、３個以上の分岐路を有する光分岐集合部材
を用いる場合には、１個の分岐路を軸合せ用等他の目的
に用いることもできる。

また光線は近赤外光のみならず可視光等地の光線でもよ
い。

以上のように本発明は、対をなす光分岐集合部材のうち
、一方の光分岐集合部材を集合路側が光の出射面となる
ように配置してその各分岐路の端部に発光手段を各々設
け、他方の光分岐集合部材を集合路側が光の入射面とな
るように配置してその各分岐路の端部に受光手段を各々
設けて該受光手段の出力信号に基いて物体を検知するよ
うにしたから、発光手段の全てまたは受光手段の全てが
故障しない限り未故障の発光手段および受光手段の全て
の物体検知に寄与し、装置の信頼性が著しく高い。

また、各発光手段を送光レンズの焦点位置に設けなくて
も各発光手段からの光線を送光レンズの焦点位置から送
光レンズに向けて出射させることができ、また各受光手
段を受光レンズの焦点位置に設けなくても受光レンズに
より集束された光線を各受光素子に入射させることがで
きるから、送光レンズおよび受光レンズの口径を大きく
したり焦点距離を長くしたりすることなく、発生した光
線を有効に送光できるし、受光手段への入射光量を多く
することができ、その上装置が小型になり廉価になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例図、第２図は光分岐集合部材
の一実施例図、第３図は第１図に示す装置における電気
信号の波形を示す図である。 第４図、第５図および第６図は各々従来装置の説明図、
第７図は第６図の従来装置における送光光束の説明図で
ある。 １．２：ヘッド、３，４：レンズ、５，６：光分岐集合
部材、８ａ、８ｂ：発光素子、９ａ、９ｂ。 受光素子、１２：信号処理回範、１７：故障検知回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 集合路と複数の分岐路を有する少なくとも一対の光
   分岐集合部材を有し、対をなす前記光分岐集合部材のう
   ち、一方の光分岐集合部材を集合路側が光の出射面とな
   るように配置してその各分岐路の端部に発光手段を各々
   設け、他方の光分岐集合部材を集合路側が光の入射面と
   なるように配置してその各分岐路の端部に受光手段を各
   々設けて該受光手段の出力信号に基いて物体を検知する
   ようにしたことを特徴とする物体検知装置。