JP2005127740A - ビート同期式多光軸透過形光電スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 光軸同期時間帯を周期的に形成し得るビート同期式ワイド型光電スイッチを提供しようとする。
【解決手段】 多光軸透過形光電スイッチにおいて、投光パルスＰ列で構成される投光期間Ｌａと、投光休止期間Ｌｂとを含む投光周期ＴＭ１を繰り返し周波数ｆ１で発生させ、投光パルス列に対応して同一間隔で発生する受光パルス列により構成される受光可能期間Ｒａと、独自の受光休止期間Ｒｂとからなる受光周期ＴＭ２を繰り返し周波数ｆ２（≠ｎｆ１、又は≠ｆ１／ｎ：但し、ｎ＝１以上の整数）で、独立して発生させることにより、これらの周波数の差ｆ１〜ｆ２からなるビート周波数ｆ_ｂによるビート周期１／ｆ_ｂ＝αＴＭ１＝βＴＭ２を設定し、このビート周期内で少なくとも一つの投光周期ＴＭ１内の投光期間と、少なくとも一つの受光周期ＴＭ２内の受光可能期間とが実質的に同期するようにしたものである。、
【選択図】 図１

Description

この発明はワイド領域を通過する物体の検出に有効な多光軸光電スイッチに関するもので、更に詳しくは複数の投光素子と受光素子を対向させて順次駆動するための新規な同期手段を用いた多光軸光電スイッチに関するものである。

多光軸光電スイッチは、複数の投光素子と受光素子を対向させて同期方式により順次駆動させることが検出における必須条件となっている。そしてこの同期方式としては最も確実且つ信頼性に優れている同期ケーブル式が一般的であったが、図１０Ａに示すように、このケーブル式は投光側と受光側との間を検出ライン１００を跨いで同期ケーブル１０１を連結しなければならないと言う配線上の問題があった。

そこで近年、ケーブル同期方式に変わる技術として、投光側と受光側を光信号により同期させる光同期方式が用いられるようになってきた（例えば、特許文献１参照）。この一般的な光同期方式は、図１０Ｂに示すように、同期用光信号１０２を介して投光側と受光側を同期させるものであるため、正規の同期用の光でない外光が同期用受光素子に入った場合に誤作動を生ずるおそれがある。

このような一般的な光同期方式の欠点を克服するため、投光素子からの同期用の光を受光素子で受光し積分することによって外乱光と区別し同期させる方式が開発されているが（例えば、特許文献２参照）、この方式では上記のような外乱光による同期不調は解消されるものの回路的に極めて複雑となり、さらに何らかの原因で一度誤動作すると、以後すべての同期が狂ってしまうという致命的な欠陥があった。
特公平５−２９１６８号公報 特開平６−１３２８０３号公報

本発明の目的は、上記のような同期ケーブル方式及び光同期方式の問題点を一挙に解決するため、投光側の周期に対し受光側の受光タイミングを積極的にずらせることによって投光側と受光側が一致する現象（一般的に「ビート同期」と呼ばれている）を利用した多光軸光電スイッチを提供しようとするものである。

一般に、電気通信技術でビート法と呼ばれる方式は、ヘテロダイン受信機において二つの異なる周波数の電圧を検波器に与え、差の周波数（ビート周波数）の出力を取り出すことを言うが、これを各周波数の周期（ＴＭ１及びＴＭ２）信号から見れば、周波数差ｆ１〜ｆ２からなるビート周波数ｆ_ｂの逆数であるビート周期１／ｆ_ｂ＝αＴＭ１＝βＴＭ２を設定し、このＴＭ１周期信号がα回繰り返され、同時にＴＭ２周期信号がβ回繰り返されるビート周期を単位時間内においてｆ_ｂ回形成し、ビート周期ごとにＴＭ１とＴＭ２との固有の時間関係を繰り返すことを意味する。

従って、本発明における多光軸光電スイッチの「ビート同期」とは、投光側からのパルス列による投光を検波・受光する受光側が上記のようなビート周期１／ｆ_ｂ＝αＴＭ１＝βＴＭ２内において少なくとも１回（１期間）だけは一致受光する現象を利用して同期作動させることを言う。

上記の課題を解決するため、本発明は多光軸透過形光電スイッチにおいて、光軸数に応じたパルス数の投光パルス列で構成される投光期間と、投光休止期間とを含む投光周期ＴＭ１を繰り返し周波数ｆ１で発生させ、前記投光パルス列に対応して同一間隔（周期）Ｔで発生する受光パルス列により構成される受光可能期間と、独自の受光休止期間とからなる受光周期ＴＭ２を繰り返し周波数ｆ２（≠ｎｆ１、又は≠ｆ１／ｎ：但し、ｎ＝１以上の整数）で、前記周波数ｆ１と独立して発生させることにより、これらの周波数の差ｆ１〜ｆ２からなるビート周波数ｆ_ｂによるビート周期１／ｆ_ｂ＝αＴＭ１＝βＴＭ２を設定し、このビート周期内で少なくとも一つの投光周期ＴＭ１内の投光期間と、少なくとも一つの受光周期ＴＭ２内の受光可能期間とが実質的に同期するように構成したものである。

本発明はさらに、前記投光及び受光期間の同期時間帯における物体非検知出力により、受光部が前記ビート周期以上持続するパルス信号を発生し、このパルス信号の有無によって物体の存否を検出することを特徴とするものである。

上記の構成による効果を図１に従って考察すると、本発明の多光軸透過形光電スイッチにおいて、投光側Ａでは光軸数（この場合、２個とする）に応じたパルス数の投光パルス列で構成される投光期間Ｌａと、投光休止期間Ｌｂとを含む投光周期ＴＭ１を繰り返し周波数ｆ１で発生させ、受光側Ｂでは前記投光パルス列に対応して同一間隔（周期）Ｔで発生する受光パルス列により構成される受光可能期間Ｒａと、独自の受光休止期間Ｒｂとからなる受光周期ＴＭ２を繰り返し周波数ｆ２（≠ｎｆ１、又は≠ｆ１／ｎ：但し、ｎ＝１以上の整数であり、この理由については後述する）で、前記周波数ｆ１と独立して発生させる。

投光周期ＴＭ１と受光周期ＴＭ２との時間差Ｒｃは、ビート同期のための蓄積時間であり、ここではＴＭ１−ＴＭ２＝Ｒｃ＝Ｔ／２としてあるが、Ｒｃ＝任意時間でよく、ＴＭ１とＴＭ２の大小関係も自由である。図１の場合、受光周期ＴＭ２は投光周期ＴＭ１よりＲｃだけ短いため、ＴＭ１時間に対しＲｃだけ早く進み、ＴＭ１の繰り返しを追っかけてビート同期することになる。図示の例では、ＴＭ１＝４Ｔ、ＴＭ２＝３．５Ｔであるため、たまたま同期していた最初のｎ１周期からＴＭ１についてはｎ７周期が過ぎたときαＴＭ１＝７×４Ｔ＝２８Ｔ、ＴＭ２についてはｎ８周期が過ぎたときβＴＭ２＝８×３．５Ｔ＝２８Ｔという最小公倍数で一致し、それぞれ次のｎ８周期及びｎ９周期において同期することになる。（但し、投光期間Ｌａは、図のごとく投光パルスＰに続く破線で示した投光余裕時間（ｔ０）１個分だけ受光可能期間Ｒａより短いため、両期間Ｌａ、Ｒａの同期とは、それらの開始時間差に０〜ｔ０の余裕を有することが明らかである。従って、投光周期と受光周期との時間差Ｒｃが、この余裕時間ｔ０より短い場合には、第ｎｉ周期と次の第ｎｊ周期というように２以上の連続周期にわたって同期が成立することがあり得る。）

この関係を、周知の周波数差（ビート周波数）検波に当てはめて検証すると、ここではビート周波数ｆ_ｂ＝ｆ２−ｆ１＝１／ＴＭ２−１／ＴＭ１であることから、ｆ_ｂ＝（１／３．５Ｔ）−１／４Ｔ＝１／２８Ｔとなり、ｆ_ｂはビート周期２８Ｔの逆数となることが明らかである。逆に、ＴＭ２＞ＴＭ１（ｆ１＞ｆ２）の場合には、受光周期ＴＭ２が投光周期ＴＭ１よりＲｃだけ長いため、ＴＭ１時間に対しＲｃだけ遅く進み、ＴＭ１の繰り返しを待ってビート同期し、結局、ビート周波数ｆ_ｂ＝ｆ１〜ｆ２の関係に従うことになる。

なお、ビート周波数ｆ_ｂがゼロであるということはｆ１＝ｆ２、従ってＴＭ１＝ＴＭ２であって、これらの周期に係る投光側と受光側とが独立に駆動される限り、偶然に一致する場合を除き、両周期の時間差を埋める作用が生じないため、持続的な同期をとることは不可能である（この態様については図を参照して後述する）。また、この場合も含め、ビート周波数ｆ_ｂがｆ１又はｆ２の整数倍であってはならないという、前述した繰り返し周波数ｆ２の条件（ｆ２≠ｎｆ１、又は≠ｆ１／ｎ：但し、ｎ＝１以上の整数）は、ｎｆ１＝ｆ２、あるいはｆ１＝ｎｆ２という規則的な関係が成立すれば、ｆ１＝ｆ２の場合と同様な同期不可能性を生ずるが故に守られなければならないことが明らかである。

従って、ｎｆ１＝ｆ２、あるいはｆ１＝ｎｆ２（但し、ｎ＝１以上の整数）の関係にある投光素子列が互いに独立して駆動される限り、両者が空間的に近接し、又は対向関係にあったとしても周期的且つ持続的な同期関係（ビート同期）が成立することはあり得ない。

上記の通り、本発明においては投光側と受光側との間に同期用の回線や、同期専用の光軸を設けることなく、対応する投光素子と受光素子との同期的な作動状態をビート周期において周期的に確立するものである。

以下、図２〜図９を参照して本発明の好ましい実施形態につき説明する。

図２は実施例における投光側の回路ブロックを示す図である。この図において、基準発振回路１は、セラミック発振子又は水晶発振子を含む基準周波数信号を発生する回路であり、分周及びタイミング回路２は、この基準周波数信号を受けて投光パルス幅ｔと投光パルス間隔Ｔ（図３参照）を生成する分周及びタイミング機能を有する。３は投光パルスを反転するインバータであり、４はこの反転出力をクロックタイミングとして受け取り、投光素子を順次発光させる出力を生ずるシフトレジスタ、５は各投光パルスとシフトレジスタ４からの順次発光用出力とを受けて投光素子列６の各素子を発光させるためのＡＮＤゲートである。

投光素子列６としては、ここでは、ＬＥＤ０、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３からなる４個の発光ダイオードを用いた場合を示すが、勿論この数は設計に応じて自由に定められる。従って、この実施例においては対応する４個のＡＮＤゲート５の各々がシフトレジスタ４の、第１〜第４の歩進出力Ｑ０、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３を順次受け取って、分周及びタイミング回路２からの投光パルス時間ｔと一致したときに、順次これらのＬＥＤが発光する。シフトレジスタ４は、仕様変更の自由度等のため、１０進カウンタを用いるが、ここではＱ６出力でリセットし、６進カウンタとして機能させる。

図３は、図２の投光側回路の各部及びＬＥＤ発光のタイミングを示すタイミングチャートである。図３において、Ｐは分周及びタイミング回路２から間隔Ｔで発せられる時間幅ｔの投光パルス、Ｑ０、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３は投光パルスＰの直後（立下り）から開始し、次の投光パルスＰが立下がるまでの時間（間隔Ｔに等しい）だけ持続する前述した歩進出力であり、Ｑ６はリセットパルスであって、それが発せられた瞬間にシフトレジスタ４がリセットされるため、瞬時に終わることを示している。

かくして、ＬＥＤ０、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３は、それぞれシフトレジスタの歩進出力Ｑ０、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３の終期において、投光パルスＰと一致した時間ｔ内に発光し、その発光シーケンスを６Ｔごとに繰り返すことが明らかである。この実施例においては、発光シーケンスの時間幅（投光期間）は投光パルス周期Ｔ及びパルス時間幅ｔを単位とすれば３Ｔ＋ｔであり、ＬＥＤ３の発光後３Ｔが経過してから、次の発光シーケンスが開始、すなわちＬＥＤ０が発光することとなるが、この休止間隔は便宜的にはＴの整数倍として（理論上は任意に）設定することができる。

次に、図４を参照して受光側の実施回路について説明する。図４において、基準発振回路１１は投光側の回路１と同様、セラミック発振子又は水晶発振子を含む基準周波数信号を発生する回路であり、分周及びタイミング回路１２は、回路１１からの基準周波数信号を受けて、ここでの最小時間単位τ（前記投光周期ＴＭ１と受光周期ＴＭ２との時間差Ｒｃに対応する）、投光側のパルス間隔Ｔ＝２τと同一時間幅の基準パルス間隔Ｔ及びその分周間隔を生成する。受光素子列１３は、投光素子列６の各ＬＥＤ素子に対応して配置された４個のフォトダイオードＰＨ０、ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３からなり、各フォトダイオードの出力は増幅器列１４のＡＭＰ０、ＡＭＰ１、ＡＭＰ２、ＡＭＰ３を介してアナログマルチプレクサ１５の各入力に接続される。

アナログマルチプレクサ１５は分周及びタイミング回路１２より、このマルチプレクサ１５に供給されたタイミング信号ａ，ｂ，ｃによって決定される受光可能期間内に、受光素子列１３の各々から受光信号が入力された場合に受光出力ｄを発生し、これをコンパレータ１６に供給する。コンパレータ１６はこの入力ｄが一定の基準値以上であれば真受光出力ｅを発生し、アップカウンタ１７のカウント入力として供給する。アップカウンタ１７は四進カウンタであり、分周及びタイミング回路１２よりタイミング信号ｃと同じリセット入力ｆを受け取る。アップカウンタ１７からの四進出力ｇは、単安定マルチバイブレータ１８のリトリガ入力として用いられ、その安定状態Ｑを表す出力ｈ（ロー）はいずれかの光軸の遮光状態を表し、従ってトリガ出力ｈ（ハイ）は透光状態（物体非検知）を表す。このような状態出力ｈは出力回路１９に供給され、増幅された確実な出力ｚが生成される。

上記の実施形態における受光側の実際の（投光側と独立した）回路動作を説明する前に、投光側と強制同期はされないが、互いに独立して同一の周期動作を行う場合の不都合について説明する。同一の周期動作とは、まずフォトダイオードＰＨ０、ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３による、１光軸目から４光軸目までの各チャンネル間の受光信号取り込み周期を、投光素子の各チャンネル間の投光周期Ｔと同じくし、且つ４光軸目受光周期から１光軸目受光周期に戻る期間を２Ｔとしたものである。そこで図５に示すとおり、単安定マルチバイブレータ１８のトリガー設定期間を投光側の全体周期６Ｔより１Ｔだけ長い７Ｔとした場合において、投光側の発光タイミングと受光側の受光信号取り込みタイミングが偶然にも同期しているものとする。

この例では、受光側の素子ＰＨ０は、最初の（Ａ）周期で遮光されていて、次の（Ｂ）、（Ｃ）周期で入光、更にまた（Ｄ）周期で遮光されるものとする。フォトダイオードＰＨ０、ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３は、同期／全入光条件であれば、ＬＥＤ０〜ＬＥＤ３の発光信号が受光応答可能なレベルである限り入光するが、相対するＬＥＤの光に最も大きく感応し、斜め横に遠ざかるに従って小さくなる。それが、図４のＰＨ０、ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３欄の（Ａ）〜（Ｄ）における０，１，２，３のピーク波形の強弱に現れている。

まず、タイムチャートの周期（Ａ）の部分では、ＰＨ０が光軸を遮断されているので、カウンター１７ではＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３による３カウントしかされず、出力は出ない。周期（Ｂ）の部分では、全フォトダイオードの光軸入光となり、カウンター１７のＱ３出力ｇが発せられる。このＱ３出力ｇをトリガ信号として単安定マルチバイブレータ１８が作動し、出力ｚが発生する。

周期（Ｃ）の部分でも、全フォトダイオードの光軸入光となり、カウンター１７のＱ３出力ｇが発せられ、単安定マルチバイブレータ１８がそのまま再トリガ作動する。次の周期（Ｄ）では再びＰＨ０が遮光されるため、カウンター１７のＱ３出力ｇは発生せず、ほどなく終了する単安定マルチバイブレータ１８の７Ｔ再トリガ出力がオフになると、出力回路１９からの出力ｚも消滅する。

結局、投光側と受光側との同期がとれた状態とは、アナログマルチプレクサ１５のタイミング入力Ｃへのタイミング信号ｃ（ロー）によって規定される受光許容期間内に、光軸一巡用投光パルス列が合致することである。この受光可能期間は（この場合４個の）投光パルス列の一連間隔より僅かに広げてあるが、投光側と強制同期されないで同一の周期動作を行う場合、上記のように投光側と偶然に同期する確率は極めて低く、両側のオン状態がそろった時点で同期しなければ、直ちに別のタイミングで模索しても同期する確率が極めて低いという条件は変わらない。この点に鑑み、本実施例では受光周期信号の受光休止期間を投光パルス列間隔Ｔの１／２（＝τ）だけ異ならしめたことにより、出発点で同期していなくても、一定時間内に必ず同期状態が得られるようにしたものである。

前述した図４の受光側回路の実施例において、マルチプレクサ１５のタイミング入力Ａには、分周及びタイミング回路１２より、この場合、５．５Ｔ時間、即ちＴ時間ごとのロー／ハイによる５Ｔと、１／２Ｔ＝τ時間のハイからなる受光周期信号の基本タイミングａが供給され、タイミング入力Ｂには基本タイミングａ中のＴ≦ｂ＜２Ｔ時間内のロー／ハイ持続信号にのみ応答する二分周ロー／ハイ信号（前記不等式中のｂ）が供給され、タイミング入力Ｃには基本タイミングａと、前記した変則的な二分周ロー／ハイ信号ｂとを合成して４Ｔからなる受光許容期間（ロー）と１．５Ｔからなる受光休止期間（ハイ）とが交互に現れる受光周期信号が供給される。

このような受光周期信号は投光周期信号とは独立した位相と、明らかに異なった時間長を有するものである。なお、受光休止期間を１．５Ｔとせず、投光休止期間２Ｔより０．５Ｔ長い２．５Ｔとしてもよいし、別の任意の時間幅差を与えてもよいことは前述したとおりである。

図６は図４の受光側回路によって生成されるタイムチャートであり、フォトダイオードＰＨ０、ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３は、すべて入光状態にあるものとする。このタイムチャートの最初の周期（Ｅ）では受光信号とマルチプレクサ１５に伝達される受光許容期間ｃローとが一致しないため、マルチプレクサ１５からの受光信号ｄとしては３光軸分しか取出せない。ところが、受光休止期間が１．５Ｔで投光休止期間２Ｔより０．５Ｔだけ短いため、周期（Ｆ）、（Ｇ）では４光軸の受光信号とマルチプレクサ１５のタイミングが合い、各受光許容期間ｃロー内において４光軸分の受光信号ｄ，ｅをとりだすことができる。

しかし、次の周期（Ｈ）ではタイミングがずれ、４光軸の最後ＰＨ３受光信号は受光休止期間ｃハイに重なるため、マルチプレクサ１５からの受光出力ｄのピークは出なくなる。従って、カウンター１７のＱ３出力ｇは発生せず、単安定マルチバイブレータ１８は再トリガされない。この場合、単安定マルチバイブレータ１８は直前の周期（Ｇ）におけるカウンター１７のＱ３出力ｇで再トリガされているため、その時点からトリガ設定期間だけ物体不存在状態を表すハイ状態を持続することになる。

本発明によれば、単安定マルチバイブレータ１８のトリガ設定期間を、投光周期６Ｔ＝１２τより定まる整数Ｎ１＝１２と、受光周期５．５Ｔ＝１１τより定まる整数Ｎ２＝１１との最小公倍数Ｎ＝１３２にＮ１＝１２を加えた時間数１４４［τ］、従って光軸間周期Ｔの７２倍とする。すなわち、ある位相関係において重複する所定の投光周期６Ｔと所定の受光周期５．５Ｔは、 （Ｎ／２）Ｔ＝６６Ｔ後に、その位相関係を必ず再現することになり、図６で言えば、略同期した周期（Ｆ）、（Ｇ）と同じ状態の周期が現れることになる。

ここで、図６の周期（Ｇ）における略同期状態は４光軸目がかろうじて受光許容期間ｃロー内に残存していたものであり、僅かな差で周期（Ｆ）のみしか実質同期していなかった場合も十分に起こり得る。このような（周期Ｇで再トリガされていない）場合において、単安定マルチバイブレータ１８のトリガ設定期間を（Ｎ／２）Ｔ＝６６Ｔとして、次の特定位相周期（Ｆ’≒Ｆ）に安定状態（ロー）に戻すと、この復帰時とカウンター１７のＱ３出力ｇとが重複してチャタリングが生じやすくなる。従って、上記の通り単安定マルチバイブレータ１８のトリガ設定期間を （Ｎ／２）Ｔ＝６６Ｔに（Ｎ１）Ｔ／２＝６Ｔだけ加えて７２Ｔとしたものである。

物体非検知でトリガされた状態を７２Ｔ持続していく間に、その終了直前の周期（６６Ｔ経過）で順当に投光側と受光側が同期すると、この時やはり物体非検知であれば、単安定マルチバイブレータ１８は再トリガされ、更にこの状態を７２Ｔ持続しようとする。逆にこの時、物体を検知してトリガされなければ、単安定マルチバイブレータ１８は待機状態となり、順当には６６Ｔごとに訪れる投／受光同期サイクルにおいて物体非検知（全光軸受光）となれば、前述のようにして単安定マルチバイブレータ１８がトリガされることになる。

以上述べた例においては、図３のように各光軸間の周期を一定の値Ｔとし、最後の光軸から第１の光軸に戻る間隔を３Ｔとした。図７は図３のタイミングパルス信号ｔとシフトレジスタ４の歩進出力Ｑ０〜Ｑ３とから，実施例におけるＬＥＤ発光タイミングを作図したものであり、光軸数４において発光パルス時間ｔ＝２μ［秒］、Ｔ＝１０μ［秒］としたものである。

上記の時間数値を採用した場合、応答速度は
・ １０μ×６６（＝６Ｔ×１１）＝６６０μ［秒］
となる。しかし、実用的にはノイズ対策のため、３回連続して入光と認められたときのみ出力オンとし、逆に３回連続して遮光と認められたときのみ出力オフとする。従って、実応答速度は６６０μ×３＝１．９８６［ミリ秒］となり、十分高速な検査ライン等に対処することができる。

上記実施例の変形として、各光軸間の周期をそれぞれ異ならせてもよい。図８に示す例では、第１の周期Ｔに対し、第２の周期Ｔ１はその１．５倍、第３の周期Ｔ２は２．０倍とし、更に第１周期への復帰時間をＴとしたものである。図７の基本例と同様、この変形例においても投光パルスを時間幅ｔの矩形波又は略矩形波としたが、図９に示すように投光波形Ｗを、高周波数でオン／オフを繰り返すバースト波としてもよい。

以上述べたとおり、本発明における多光軸光電スイッチの「ビート同期」とは、投光側からのパルス列による投光を独立して検波・受光する受光側が、投光周期ＴＭ１＝１／ｆ１、受光周期ＴＭ２＝１／ｆ２において生ずるビート周波数ｆ_ｂ＝ｆ１〜ｆ２の関係より得られたビート周期１／ｆ_ｂ＝αＴＭ１＝βＴＭ２内で、少なくとも１回（１期間）だけは一致受光する現象を利用して同期作動させるものである。

従って、本発明においては投光側と受光側との間に同期用の回線や、同期専用の光軸を設けることなく、対応する投光素子と受光素子との同期的な作動状態をビート周期において周期的に確立するものであるため、回路構成が簡単で低コストで製造可能である。

逆に、ｎｆ１＝ｆ２、あるいはｆ１＝ｎｆ２（但し、ｎ＝１以上の整数）の関係にある投光素子列が互いに独立して駆動される限り、両者が空間的に近接し、又は対向関係にあったとしても周期的且つ持続的な同期関係（ビート同期）は、絶対に成立しないと言う条件を利用して、近接しながらも互いに独立したビート同期関係を維持しなければならない輻輳した複数対の光電スイッチ系を設置できる等、その産業上の利用価値は極めて高いものがある。

本発明の原理を図解するタイミングチャートである。 本発明の実施例における投光側の回路ブロック図である。 図２の回路ブロックにおける基本的部分のタイムチャート図である。 本発明の実施例における受光側の回路ブロック図である。 図４に示した受光側回路ブロックにおいて、投光側と強制同期はされないが同一の周期動作を行うものと仮定した場合の不都合を示すために、その受光側各部のタイムチャートを描いた図である。 図４に示した受光側回路ブロックにおいて、本発明の技術思想に従い、自然に且つ周期的に投光側と同期するようにタイミング設定した場合の不都合を示すために、その受光側各部のタイムチャートを描いた図である。 図３の基本的タイムチャートから、本発明の実施例における投光タイミングを得たタイムチャートである。 実施例の変形として、図７のタイムチャートにおける各光軸間の周期をそれぞれ異ならせた場合のタイムチャートである。 図７の投光タイミングに従うが、投光波形Ｗを、高周波数でオン／オフを繰り返すバースト波とした場合のタイムチャートである。 従来の多光軸ワイド形光電スイッチにおける配線同期式（Ａ）及び光同期式（Ｂ）の構成の概略を示す斜視図である。

符号の説明

Ｐ 投光パルス
Ｌａ 投光期間
Ｌｂ 投光休止期間
Ｒａ 受光期間
Ｒｂ 受光休止期間
Ｒｃ 蓄積時間
ＴＭ１ 投光周期
ＴＭ２ 受光周期
１ 基準発振回路
２ 分周及びタイミング回路
３ インバータ
４ シフトレジスタ
５ ＡＮＤゲート
６ 投光素子列
ＬＥＤ０、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３ 発光ダイオード
１１ 基準発振回路
１２ 分周及びタイミング回路
１３ 受光素子列
ＰＨ０、ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３ フォトダイオード
１４ 増幅器列
１５ アナログマルチプレクサ
１６ コンパレータ
１７ アップカウンタ
１８ 単安定マルチバイブレータ
１９ 出力回路

Claims (2)

1. 多光軸透過形光電スイッチにおいて、光軸数に応じたパルス数の投光パルス列で構成される投光期間と、投光休止期間とを含む投光周期ＴＭ１を繰り返し周波数ｆ１で発生させ、前記投光パルス列に対応して同一間隔で発生する受光パルス列により構成される受光可能期間と、独自の受光休止期間とからなる受光周期ＴＭ２を繰り返し周波数ｆ２（≠ｎｆ１、又は≠ｆ１／ｎ：但し、ｎ＝１以上の整数）で、前記周波数ｆ１とは独立して発生させることにより、これらの周波数の差ｆ１〜ｆ２からなるビート周波数ｆ_ｂによるビート周期１／ｆ_ｂ＝αＴＭ１＝βＴＭ２を設定し、このビート周期内で少なくとも一つの投光周期ＴＭ１内の投光期間と、少なくとも一つの受光周期ＴＭ２内の受光可能期間とが実質的に同期するようにしたことを特徴とするビート同期式多光軸透過形光電スイッチ。
2. 前記投光及び受光期間の同期時間帯における物体非検知出力により、受光部が前記ビート周期以上持続するパルス信号を発生し、このパルス信号の有無によって物体の存否を検出することを特徴とする請求項１記載のビート同期式多光軸透過形光電スイッチ。

Images