JP2007205775A - 光電センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光電センサは投光素子10、フォトダイオード20、電流電圧変換回路40、結合コンデンサCo、増幅回路50、CPU60などを備え、更に、電流電圧変換回路と結合コンデンサCoとの間に、アナログスイッチSwを設けている。そして、自投光の信号を読み取る信号読取期間、以外の期間については、アナログスイッチSwをOFFさせて、回路にいかなる信号もとり込ませないように制御している。これにより、光電センサを並べて使用した場合に、自投光の信号を読み取る信号読取期間以外の期間に、隣接する光電センサから出射された光が干渉光として入光したとしても、その影響を排除できる。
【選択図】図1
Description
図9には、投光素子の投光タイミング、並びに受光信号の波形がそれぞれ示されている。このように、受光信号は投光タイミングに対してやや遅れて出力される。また、信号の信号終端にはアンダーシュートが生じているが、これは、回路中に含まれるコンデンサ(例えば、受光信号から直流成分を取り除くためのもの)が信号の通過に伴って、充放電を起こすことに起因する。尚、この種の光電センサの一例として、下記特許文献のものが提案されている。
このように光電センサを併設させると、一の光電センサ(投光素子)が検出動作を行なうべく投光した光が、これと隣接する他の光電センサ(受光素子)に干渉光として入光することがあり、これが測定誤差を招く恐れがある。
例えば、図11には、上段に投光素子1bの投光タイミング、受光素子2bの受光信号が示され、下段に、投光素子1aの投光タイミング、受光素子2aの受光信号がそれぞれ示されている。ここで、投光素子1aの投光タイミングは、投光素子1bの投光タイミングに重なっていないが、先にも述べたように、受光信号は投光タイミングからやや遅れて出力され、しかも、終端がアンダーシュートする。従って、投光素子1aから出射された光が受光素子2bに入光(図中に一点鎖線で示す)すると、アンダーシュートが正規受光信号に重なって、正規受光信号の受光レベルを低下させてしまう。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、独立する光電センサを複数並べて使用しても干渉光の影響を最小限に抑えることが可能な光電センサを提供することを目的とする。
請求項1の発明によれば、同期タイミング以前の所定期間において、干渉光の入光があって受光素子から信号が出力されたとしても、受光手段が同信号の入力を阻止、或いは同信号のレベルを低下させる。このように干渉光による信号については、抑圧する構成としてやれば、必然的に干渉光に起因する信号のアンダーシュートも抑えられるので、対をなす投光素子から出射されて同期タイミングにおいて受光された受光信号のレベルが正しい値に保たれる。これにより、過大な干渉光に対する干渉防止効果や、投光周期が短い場合の干渉防止効果が得られ、信頼性に優れた光電センサの提供が可能となる。尚、過大な干渉光とは、例えば、対をなす投光素子より、隣接された光電センサの投光素子が近くに配置された場合などに起こる。
請求項2の発明によれば、同期タイミング以前の所定期間は、制御部によりアナログスイッチが開状態に制御される。これにより、干渉光に起因する信号がフィルタ、ひいてはそれ以降の後段の回路に入力されることを阻止出来る。
請求項3の発明によれば、干渉光検知期間においては、干渉光検出手段により干渉光の検出動作がなされ、干渉光が検出がされたときには、干渉回避手段により所定の干渉回避動作がなされる。これにより、同期タイミングの直前に干渉光の入光があったとしても、その影響を排除できる。また、所定期間から前記干渉検知期間を除いた期間については、受光手段により、信号の入力を阻止、或いは入力された信号のレベルを低下させる処理が行なわれるので、同期間中(所定期間から前記干渉検知期間を除いた期間)に干渉光の入光があったとしても、その影響を排除できる。
本発明の実施形態1を図1、図2によって説明する。
図1は、光電センサの電気的構成を示すブロック図であり、同図における符号10は投光素子、符号20は受光素子としてのフォトダイオード、符号30は信号処理部(本発明の受光手段に相当)である。フォトダイオード20は電源ラインVcに対して抵抗Rを介して逆バイアスされた状態で接続されている。
検出動作が開始されると、CPU60は、図2に示すように、所定周期で繰り返される投光タイミング信号Scを生成し、これを、投光素子10に出力する。これにより、投光素子10からは、所定周期で検出光が出射される。
次に、本発明の実施形態2を図3によって説明する。
実施形態2は、実施形態1の光電センサに対して干渉光の検出機能、並びに干渉回避機能を新たに追加したものであり、他の構成については実施形態1と同じである。
本発明の実施形態3を図4、図5を参照して説明する。
実施形態3のものは、測定精度の更なる向上を図るべく、外乱光(例えば、高周波点灯されるインバータ方式の蛍光灯の光など)についてのノイズ対策を図ったものである。具体的に言えば、投光素子を外乱光の周波数帯域より更に、高周波のバースト信号によって駆動させることとしている。これにより、受光素子から出力される信号も高周波の信号となる。従って、出力された高周波信号を、阻止域に外乱光の周波数帯域を含むフィルタ(この実施形態では増幅回路120)にかけて外乱光の周波数帯域より更に、高い周波数成分だけを取り出すことで外乱光の成分を抑圧出来る。
検出動作が開始されると、CPU150はパルスが連続してなるバースト信号Bにより投光信号Stを生成し、これを投光素子10に出力する。これにより、投光素子10が高周波点灯される。
本発明の実施形態4を図6を参照して説明する。
実施形態3では、整流回路130とローパスフィルタ140との間にアナログスイッチSwを設け、同期タイミング以前の所定期間についてはこれをOFF状態とすることで、同期間中についてローパスフィルタ140への信号の入力を規制したが、実施形態4では、アナログスイッチSwのON・OFF制御に変えて、増幅率を制御することで信号それ自体を抑圧する構成をとっている。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも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。
また、実施形態3のように投光素子をバースト投光するものであれば、フィルタの切替により信号のレベルを低下させることも出来る。すなわち、予め、通過域の異なる2種のフィルタを用意しておき、信号を通過させたいときには、同信号の帯域を通過域に含むフィルタを選択し、信号を抑圧したい場合には、同信号の帯域を阻止域に含むフィルタを選択してやればよい。
20…フォトダイオード(受光素子)
30…信号処理部(受光手段)
50…増幅回路
60…CPU
Sw…アナログスイッチ
Co…結合コンデンサ(フィルタ)
Claims (3)
- 被検出物へ向けて所定周期ごとに光を投光する投光素子と、
前記投光素子からの光を受光し、受光量に応じた受光信号を出力する受光素子と、
前記投光素子の投光タイミングに同期した同期タイミングで前記受光信号を取り込み、その信号レベルに基づいて前記被検出物の検出を行なう受光手段とを備える光電センサにおいて、
前記受光手段は、
前記同期タイミング以前の所定期間において、前記受光素子から出力される信号の入力を阻止、或いは信号のレベルを低下させることを特徴とする光電センサ。 - 前記受光手段は、
前記受光信号から所定帯域の周波数成分を取り除くフィルタと、
前記フィルタを通過した受光信号のレベルに基づいて、前記被検出物の検出を行なう処理部と、
前記フィルタの入力段に設けられるアナログスイッチと、
前記同期タイミング以前の所定期間は、前記アナログスイッチを開状態に制御することで、前記受光素子から出力される信号の入力を阻止する制御部と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の光電センサ。 - 前記受光手段は、
前記同期タイミング直前の干渉光検知期間において、前記受光素子から出力される信号の有無に基づいて干渉光の検出を行なう干渉光検出手段と、
前記干渉光検出手段において干渉光が検出されたときには、所定の干渉回避動作を行なう干渉回避手段と、を備え、
前記所定期間から前記干渉検知期間を除いた期間について、前記受光素子から出力される信号の入力を阻止、或いは信号のレベルを低下させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光電センサ。
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2006
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