JP3223528B2 - Photoelectric sensor - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は光電センサにおける投光
量の自動補正回路に特徴を有する光電センサに関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photoelectric sensor having a feature in an automatic correction circuit for a projected light amount in the photoelectric sensor.
【0002】[0002]
【従来の技術】光電センサには投光素子として発光ダイ
オードやレーザダイオード等が使用されている。これら
の投光素子は温度により発光効率が変化し、その変化に
よって検出距離が変動する。従って温度が変化しても投
光素子の発光効率が一定となるように従来から投光量自
動補正回路(APC回路)が用いられている。この投光
量自動補正回路は例えば「現場技術者実践シリーズ3,
オプトディバイス応用ノウハウ、伊藤弘編著、CQ出版
社」の第109頁図4−34等に示されているように、
投光素子の近傍にモニタ用の受光素子を設け、その受光
素子の受光レベルが一定となるように投光素子を駆動す
るものである。2. Description of the Related Art A light emitting diode, a laser diode, or the like is used as a light emitting element in a photoelectric sensor. The luminous efficiency of these light emitting elements changes depending on the temperature, and the detection distance fluctuates due to the change. Therefore, an automatic projection light amount correction circuit (APC circuit) is conventionally used so that the light emission efficiency of the light emitting element is kept constant even when the temperature changes. This automatic circuit for correcting the amount of emitted light is described in, for example,
Opt Device Application Know-how, edited by Hiroshi Ito, CQ Publishing Company, page 109, FIG. 4-34, etc.
A light receiving element for monitoring is provided near the light emitting element, and the light emitting element is driven so that the light receiving level of the light receiving element is constant.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】このように光電センサ
に投光量自動補正回路を付加すれば、温度変化や経年変
化等による投光素子の投光量を補正することができる。
しかしながら光電センサは受光素子の出力を増幅しその
増幅出力を信号処理することによって物体の検知を行っ
ている。従って増幅回路の増幅度に温度による変動があ
れば検出距離は変動してしまうこととなる。従って従来
の光電センサでは、投光素子駆動回路内だけはフィード
バックループになっており投光量を一定に保つことがで
きるが、光電センサとして検出回路を含めて考えればオ
ープンループとなっている。そのため光電センサは増幅
回路等の温度特性に依存してしまうという欠点があっ
た。By adding an automatic light emission correction circuit to the photoelectric sensor as described above, it is possible to correct the light emission of the light emitting element due to a change in temperature, a change over time, or the like.
However, the photoelectric sensor detects an object by amplifying the output of the light receiving element and performing signal processing on the amplified output. Therefore, if the amplification degree of the amplifier circuit fluctuates due to the temperature, the detection distance will fluctuate. Therefore, in the conventional photoelectric sensor, only the inside of the light emitting element driving circuit is a feedback loop, and the amount of emitted light can be kept constant. However, considering the detection circuit as the photoelectric sensor, it is an open loop. Therefore, the photoelectric sensor has a drawback that it depends on the temperature characteristics of the amplifier circuit and the like.
【0004】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、光電センサの温度依存特性をな
くすようにすることを技術的課題とする。[0004] The present invention has been made in view of such conventional problems, and has as its technical object to eliminate the temperature-dependent characteristics of a photoelectric sensor.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本願の請求項1の発明
は、物体検知領域に光を照射する投光素子と、投光素子
より照射された光のうち物体検知領域から得られる反射
光を受光する第1の受光素子と、投光素子の光を直接受
光する第2の受光素子と、第1,第2の受光素子からの
入力をクロック信号に応じて交互に切換える第1の信号
切換手段と、第1の信号切換手段の出力を増幅する増幅
手段と、第1の信号切換手段による第1の受光素子の出
力選択時に増幅手段の出力によって物体検知領域の検知
物を識別する信号処理手段と、第1の信号切換手段にク
ロック信号を出力する発振回路と、第1の信号切換手段
による第2の受光素子の出力選択時に増幅手段の出力を
保持すると共に、その出力が一定レベルとなるように発
振回路の出力に応じて断続的に投光素子を駆動する駆動
手段と、を具備することを特徴とするものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a light projecting element for irradiating an object detection area with light, and a reflected light obtained from the object detection area among the light emitted from the light projection element. A first light receiving element for receiving light, a second light receiving element for directly receiving light from the light emitting element, and a first signal switching for alternately switching inputs from the first and second light receiving elements according to a clock signal. Means, amplifying means for amplifying the output of the first signal switching means, and signal processing for identifying a detected object in the object detection area by the output of the amplifying means when the output of the first light receiving element is selected by the first signal switching means. Means, an oscillating circuit for outputting a clock signal to the first signal switching means, an output of the amplifying means when the output of the second light receiving element is selected by the first signal switching means, and an output of the amplifying means having a constant level. According to the output of the oscillation circuit It is characterized in that it comprises driving means for driving the intermittently projecting element.
【0006】本願の請求項3の発明は、物体検知領域に
光を照射する投光素子と、投光素子より照射された光の
うち物体検知領域から得られる反射光を受光する第1の
受光素子と、投光素子の光を直接受光する第2の受光素
子と、第1,第2の受光素子からの入力をクロック信号
に応じて交互に切換える第1の信号切換手段と、第1の
信号切換手段の出力を増幅する増幅手段と、投光素子の
駆動直前の増幅出力を保持する第1のサンプルホールド
回路と、投光素子の投光直後の増幅出力を保持する第2
のサンプルホールド回路と、第1,第2のサンプルホー
ルド回路の出力差をとる差動回路と、第1の信号切換手
段による第1の受光素子の出力選択時に差動回路の出力
によって物体検知領域の検知物を識別する信号処理手段
と、第1の信号切換手段にクロック信号を出力する発振
回路と、第1の信号切換手段による第2の受光素子の出
力選択時に差動回路の出力を保持すると共に、その出力
が一定レベルとなるように発振回路の出力に応じて断続
的に投光素子を駆動する駆動手段と、を具備することを
特徴とするものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided a light projecting element for irradiating light to an object detection area, and a first light receiving element for receiving reflected light obtained from the object detection area out of the light emitted from the light projection element. An element, a second light receiving element for directly receiving light from the light emitting element, first signal switching means for alternately switching inputs from the first and second light receiving elements in response to a clock signal, Amplifying means for amplifying the output of the signal switching means; a first sample and hold circuit for holding the amplified output immediately before driving the light emitting element; and a second sample and hold circuit for holding the amplified output immediately after the light emitting element emits the light.
And a differential circuit for obtaining an output difference between the first and second sample-and-hold circuits, and an output of the differential circuit when the output of the first light receiving element is selected by the first signal switching means. Signal processing means for identifying an object to be detected, an oscillation circuit for outputting a clock signal to the first signal switching means, and holding the output of the differential circuit when the output of the second light receiving element is selected by the first signal switching means. And a driving means for intermittently driving the light emitting element in accordance with the output of the oscillation circuit so that the output becomes a constant level.
【0007】[0007]
【作用】このような特徴を有する本願の請求項1の発明
によれば、投光素子が断続的に駆動され検知領域の物体
によってその光が反射され、第1の受光素子及び直接第
2の受光素子に与えられる。そして第1の信号切換手段
によってその出力が切換えられ、いずれも増幅手段を介
して第1の受光素子の出力は信号処理回路、第2の受光
素子の出力は駆動手段に与えられ、投光レベルが一定レ
ベルとなるように制御される。そのため同一の増幅回路
を介して得られる出力が一定となるように制御されるこ
ととなり、投光素子や増幅回路の温度特性や経年変化等
の影響を除くことができる。又本願の請求項3の発明で
は、投光素子による投光前後の増幅出力の差によって物
体検知信号及び光量調節用の信号としてる。そのため低
周波ノイズ等の影響を少なくすることができる。According to the first aspect of the present invention having such a feature, the light emitting element is driven intermittently, the light is reflected by the object in the detection area, and the first light receiving element and the second light Provided to the light receiving element. The output is switched by the first signal switching means, the output of the first light receiving element is given to the signal processing circuit, the output of the second light receiving element is given to the driving means via the amplifying means, Is controlled to be a constant level. Therefore, the output obtained through the same amplifier circuit is controlled so as to be constant, so that the influence of the temperature characteristics of the light emitting element and the amplifier circuit, aging, and the like can be eliminated. In the invention of claim 3 of the present application, the object detection signal and the signal for adjusting the light amount are determined based on the difference between the amplified outputs before and after the light is projected by the light emitting element. Therefore, the influence of low frequency noise and the like can be reduced.
【0008】[0008]
【実施例】図1は本発明の一実施例による光電センサの
全体構成を示すブロック図である。本図においてV/I
変換器1は入力電圧を電流に変換するものであって、そ
の出力端には投光素子、例えば発光ダイオード2が接続
される。発光ダイオード2の近傍には図示のように第2
の受光素子であるモニタ用のフォトダイオード3が近接
して取付けられている。又投光素子2の光は物体検知領
域に照射され、物体検知領域に光を反射する物体があれ
ばその反射光は第1の受光素子であるフォトダイオード
4に伝えられる。フォトダイオード3及び4にはアナロ
グマルチプレクサ5が接続される。又この光電センサに
は所定の周期でクロック信号を発振する発振回路6が設
けられる。発振回路6は一定の周期Tを有するクロック
信号CK1及びその出力を分周したクロック信号CK2
を有している。第1のクロック信号CK1はアナログス
イッチ7に与えられ、第2のクロック信号CK2は遅延
回路8及びサンプルホールド回路(S/H回路)9に与
えられる。遅延回路8はその出力の立下りを遅延するオ
フディレー型の遅延回路であって、その出力は第1,第
2の信号切換手段であるアナログマルチプレクサ5及び
アナログデマルチプレクサ10に与えられる。FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a photoelectric sensor according to an embodiment of the present invention. In the figure, V / I
The converter 1 converts an input voltage into a current, and a light emitting element, for example, a light emitting diode 2 is connected to an output terminal thereof. In the vicinity of the light emitting diode 2, as shown in FIG.
The monitor photodiode 3, which is a light receiving element, is mounted in close proximity. The light from the light projecting element 2 is applied to the object detection area, and if there is an object that reflects light in the object detection area, the reflected light is transmitted to the photodiode 4 as the first light receiving element. An analog multiplexer 5 is connected to the photodiodes 3 and 4. The photoelectric sensor is provided with an oscillation circuit 6 that oscillates a clock signal at a predetermined cycle. The oscillation circuit 6 includes a clock signal CK1 having a constant cycle T and a clock signal CK2 obtained by dividing the output of the clock signal CK1.
have. The first clock signal CK1 is supplied to the analog switch 7, and the second clock signal CK2 is supplied to the delay circuit 8 and the sample / hold circuit (S / H circuit) 9. The delay circuit 8 is an off-delay type delay circuit for delaying the fall of its output, and its output is given to an analog multiplexer 5 and an analog demultiplexer 10 as first and second signal switching means.
【0009】さて図2(a)はアナログマルチプレクサ
5の具体的な回路例であり、一対のアナログスイッチ5
a,5bが入力1,入力2に接続され、その出力が共通
接続されて出力端に接続される。これらのアナログスイ
ッチ5a,5bは遅延回路8の出力及びその出力を反転
させるインバータ5cによって択一的に入力1又は2を
出力端に伝えるものである。こうして選択された出力は
I/V変換器11に与えられる。I/V変換器11は受
光素子であるフォトダイオード3,4の受光電流を電圧
に変換するものであって、その出力は増幅回路12を介
してアナログデマルチプレクサ10に伝えられる。デマ
ルチプレクサ10は図2(a)の入出力を逆転させたも
のであって、増幅出力をコンパレータ13又はサンプル
ホールド回路9に択一的に出力する。ここでアナログマ
ルチプレクサ5によってモニタ用のフォトダイオード3
が選択されているときには、デマルチプレクサ10の出
力はサンプルホールド回路9に伝えられ、アナログマル
チプレクサ5によって検出用のフォトダイオード4が選
択されているときには、増幅回路12の出力はコンパレ
ータ13に伝えられる。コンパレータ13には図示しな
いゲート回路が組み込まれており、発振出力に同期して
入力信号を所定の閾値レベルで弁別するものであって、
その出力は信号処理回路14に与えられる。信号処理手
段を構成するコンパレータ13,信号処理回路14は通
常の光電センサと同一であり、所定レベルを越える信号
が連続して得られるときに物体検知信号を出力するもの
である。FIG. 2A shows a specific example of the circuit of the analog multiplexer 5.
a and 5b are connected to the input 1 and the input 2 and their outputs are connected in common and connected to the output terminal. These analog switches 5a and 5b selectively transmit the input 1 or 2 to the output terminal by the output of the delay circuit 8 and the inverter 5c for inverting the output. The output selected in this way is provided to the I / V converter 11. The I / V converter 11 converts the light receiving current of the photodiodes 3 and 4 as light receiving elements into a voltage, and its output is transmitted to the analog demultiplexer 10 via the amplifier circuit 12. The demultiplexer 10 is obtained by inverting the input and output of FIG. 2A and outputs an amplified output to the comparator 13 or the sample and hold circuit 9 alternatively. Here, the photodiode 3 for monitoring is controlled by the analog multiplexer 5.
Is selected, the output of the demultiplexer 10 is transmitted to the sample and hold circuit 9, and when the photodiode 4 for detection is selected by the analog multiplexer 5, the output of the amplifier circuit 12 is transmitted to the comparator 13. The comparator 13 incorporates a gate circuit (not shown), which discriminates an input signal at a predetermined threshold level in synchronization with an oscillation output.
The output is given to the signal processing circuit 14. The comparator 13 and the signal processing circuit 14 constituting the signal processing means are the same as the ordinary photoelectric sensor, and output an object detection signal when a signal exceeding a predetermined level is continuously obtained.
【0010】さてサンプルホールド回路9は図2(b)
に示すように、発振回路6のクロック信号CK2によっ
て動作するアナログスイッチ9a及びその出力を保持す
るためのコンデンサCとボルテージフォロワ9bから成
り立っており、その出力は差動・積分回路15に与えら
れる。差動・積分回路15は入出力端間に帰還用のコン
デンサが接続された演算増幅器であって、非反転入力端
には基準電圧原Vrefが接続されている。差動・積分回
路15はサンプルホールド回路9の出力が基準電圧Vre
f と等しくなるように差動電圧信号を出力するものであ
り、その出力はアナログスイッチ7を介してV/I変換
器1に与えられる。V/I変換器1はこの電圧値を電流
に変換して発光ダイオード2を駆動するものである。こ
こでサンプルホールド回路9,差動・積分回路15,ア
ナログスイッチ7及びV/I変換器1は、第2の受光素
子の受光出力が選択されたときに増幅回路12の出力を
保持し、その出力が一定となるよう断続的に投光素子を
駆動する駆動手段を構成している。The sample and hold circuit 9 is shown in FIG.
As shown in (1), the analog switch 9a is operated by the clock signal CK2 of the oscillation circuit 6, and a capacitor C for holding its output and a voltage follower 9b are provided. The differential / integration circuit 15 is an operational amplifier in which a feedback capacitor is connected between the input and output terminals, and the reference voltage source Vref is connected to the non-inverting input terminal. The differential / integration circuit 15 outputs the reference voltage Vre
The differential voltage signal is output so as to be equal to f, and the output is supplied to the V / I converter 1 via the analog switch 7. The V / I converter 1 drives the light emitting diode 2 by converting this voltage value into a current. Here, the sample hold circuit 9, the differential / integration circuit 15, the analog switch 7, and the V / I converter 1 hold the output of the amplifier circuit 12 when the light receiving output of the second light receiving element is selected. Driving means for intermittently driving the light emitting element so that the output becomes constant is configured.
【0011】又図3(c)は遅延回路8の一例を示す回
路図であって、クロック信号CK2をトランジスタQ1
によって反転しCRの時定数回路によって信号を所定時
間遅延させ、インバータ8aによってその出力を反転さ
せて出力するように構成されている。FIG. 3C is a circuit diagram showing an example of the delay circuit 8, in which a clock signal CK2 is supplied to a transistor Q1.
And a signal is delayed for a predetermined time by a CR time constant circuit, and the output is inverted and output by an inverter 8a.
【0012】次に本実施例の動作についてタイムチャー
トを参照しつつ説明する。図3は本実施例の各部の波形
を示すタイムチャートであって、(a)〜(l)は図1
に示すa〜lの各部の波形を示している。さて発振回路
6は、図3(a),(b)に示すように所定周期のクロ
ックCK1及びその出力を分周したクロックCK2を発
振しており、クロック信号CK1が「H」のときにはア
ナログスイッチ7が導通するため、図3(l)に示すよ
うに差動・積分回路15の出力がV/I変換器1に伝え
られ、発光ダイオード2が断続的に発光する。さてこの
光を受光するモニタ用フォトダイオード3,受光用のフ
ォトダイオード4からは夫々図3(d),(e)に示す
ような受光信号が得られたとする。発振回路6のクロッ
クCK2は図3(b),(c)に示すように遅延回路8
によって遅延され、遅延出力によってフォトダイオード
3,4が切換えられる。遅延回路8の出力(c)が
「H」のときにはフォトダイオード3が選択されてI/
V変換器11,増幅回路12を介して図3(f),
(g)に示すように増幅される。そして図3(i)に示
すようにアナログデマルチプレクサ10によってその出
力がサンプルホールド回路9に伝えられる。一方遅延回
路8の出力が「L」のときにはアナログマルチプレクサ
5,デマルチプレクサ10によってフォトダイオード4
の出力がI/V変換器11,増幅回路12、デマルチプ
レクサ10を介してコンパレータ13側に与えられる。
ここでマルチプレクサ5,デマルチプレクサ10の切換
タイミングはモニタ用フォトダイオードの間隔が短くな
っているが、これを逆転させてもよい。Next, the operation of this embodiment will be described with reference to a time chart. FIG. 3 is a time chart showing the waveform of each part of the present embodiment, and FIGS.
3 shows waveforms of respective portions a to l. The oscillation circuit 6 oscillates a clock CK1 having a predetermined period and a clock CK2 obtained by dividing the output thereof as shown in FIGS. 3A and 3B. When the clock signal CK1 is "H", the analog switch As shown in FIG. 3 (l), the output of the differential / integration circuit 15 is transmitted to the V / I converter 1, and the light emitting diode 2 emits light intermittently. Now, it is assumed that light-receiving signals as shown in FIGS. 3D and 3E are obtained from the monitoring photodiode 3 and the light-receiving photodiode 4 which receive the light, respectively. The clock CK2 of the oscillation circuit 6 is supplied to the delay circuit 8 as shown in FIGS.
, And the photodiodes 3 and 4 are switched by the delay output. When the output (c) of the delay circuit 8 is "H", the photodiode 3 is selected and the I / O
3 (f) through the V converter 11 and the amplifier circuit 12,
It is amplified as shown in (g). Then, as shown in FIG. 3 (i), the output is transmitted to the sample and hold circuit 9 by the analog demultiplexer 10. On the other hand, when the output of the delay circuit 8 is “L”, the analog multiplexer 5 and the demultiplexer 10
Is supplied to the comparator 13 via the I / V converter 11, the amplifier circuit 12, and the demultiplexer 10.
Here, the switching timing of the multiplexer 5 and the demultiplexer 10 is such that the interval between the monitoring photodiodes is short, but this may be reversed.
【0013】こうして交互に取り入れられた受光信号は
いずれもI/V変換器11,増幅回路12を介して増幅
される。コンパレータ13,信号処理回路14は通常の
光電センサと同様の処理が行われ、入力信号のレベルに
よって物体の検知信号が出力される。又サンプルホール
ド回路9は図3(i),(j)に示すようにクロック信
号CK2が「H」のときにサンプリングされ、立下りで
ホールドされて基準電圧Vref との比較が可能なように
直流信号に変換される。この信号は差動・積分回路15
によって基準電圧Vref と比較され、発光量が一定とな
るようにフィードバックがかかる。その出力はアナログ
スイッチ7によってクロック信号CK1でパルス信号に
変換されてV/I変換器1を介して発光ダイオード2が
駆動される。こうすればモニタ信号と検出信号とが同一
の増幅回路を通過することとなるため、検出回路やAP
C回路の増幅回路の相違による温度特性の違いやばらつ
きをなくすることができる。The light-receiving signals alternately taken in are amplified through the I / V converter 11 and the amplifier circuit 12. The comparator 13 and the signal processing circuit 14 perform the same processing as a normal photoelectric sensor, and output an object detection signal according to the level of an input signal. The sample hold circuit 9 is sampled when the clock signal CK2 is "H" as shown in FIGS. 3 (i) and 3 (j), and is held at the falling edge so that the DC voltage can be compared with the reference voltage Vref. Converted to a signal. This signal is supplied to the differential / integration circuit 15
Is compared with the reference voltage Vref, and feedback is applied so that the light emission amount becomes constant. The output is converted into a pulse signal by a clock signal CK 1 by an analog switch 7, and the light emitting diode 2 is driven via the V / I converter 1. In this case, the monitor signal and the detection signal pass through the same amplifier circuit.
Differences and variations in temperature characteristics due to differences in the amplifier circuits of the C circuit can be eliminated.
【0014】図4は本発明の第2実施例による光電セン
サの構成を示すブロック図である。前述した第1実施例
では受光用のフォトダイオード3,4の出力をアナログ
マルチプレクサ5を介してI/V変換器11に導いてい
るが、マルチプレクサに通すとS/N比が劣化すること
もあり得る。従って第2実施例では図示のようにフォト
ダイオード3,4の出力をI/V変換器21,22に与
えて電圧信号に変換する。そしてこれらのI/V変換器
の出力をアナログマルチプレクサ5に接続し、それらの
出力を切換えて増幅回路12に与える。その他の構成は
前述した第1実施例と同様であるので詳細な説明を省略
する。本実施例ではI/V変換器21,22の特性が一
致するようにペアトランジスタ等の同特性の部品を使用
することが好ましい。こうすればS/N比が劣化するこ
となく、検出回路とAPC回路や増幅回路の温度特性の
相違をなくすることができるという効果が得られる。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a photoelectric sensor according to a second embodiment of the present invention. In the above-described first embodiment, the outputs of the photodiodes 3 and 4 for receiving light are led to the I / V converter 11 via the analog multiplexer 5. However, if they pass through the multiplexer, the S / N ratio may deteriorate. obtain. Therefore, in the second embodiment, the outputs of the photodiodes 3 and 4 are supplied to the I / V converters 21 and 22 to convert them into voltage signals as shown. Then, the outputs of these I / V converters are connected to the analog multiplexer 5, and their outputs are switched and applied to the amplifier circuit 12. The other configuration is the same as that of the first embodiment described above, and a detailed description thereof will be omitted. In this embodiment, it is preferable to use parts having the same characteristics such as pair transistors so that the characteristics of the I / V converters 21 and 22 match. This has the effect of eliminating the difference in temperature characteristics between the detection circuit, the APC circuit, and the amplifier circuit without deteriorating the S / N ratio.
【0015】図5は本発明の第3実施例を示すブロック
図である。投光周期が短い場合や低周波のノイズ成分が
信号に重畳されたときには、投光素子からの信号が図6
(e)に示すように変動する場合がある。従ってこのま
まアナログマルチプレクサで信号を切換えたのでは、正
しい受光信号を後段の回路に送ることができなくなる。
そこで第3実施例では受光信号の入光直前のレベルと受
光信号のピークとの差を検出している。FIG. 5 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention. When the light emitting cycle is short or when a low-frequency noise component is superimposed on the signal, the signal from the light emitting element is
It may fluctuate as shown in (e). Therefore, if the signal is switched by the analog multiplexer as it is, a correct light receiving signal cannot be sent to the subsequent circuit.
Therefore, in the third embodiment, the difference between the level immediately before the light receiving signal is input and the peak of the light receiving signal is detected.
【0016】図5において第1実施例と同一部分は同一
符号を付して詳細な説明を省略する。本実施例では発振
回路6Aは第1実施例と同様のクロックCK1,CK2
に加えてクロックCK1の立上り時に立下る第3のクロ
ック信号CK3を出力するものとする。CK2は遅延回
路8を介してアナログマルチプレクサ5に与えられる。
又アナログマルチプレクサ5で選択されたフォトダイオ
ード3又は4の光電流がI/V変換器11によって電圧
信号に変換され、増幅回路12によって増幅されること
は前述した第1実施例と同様である。本実施例では増幅
回路12の出力側に第1,第2のサンプルホールド回路
32,31を接続する。サンプルホールド回路31はク
ロック信号CK1によって入力をサンプルホールドする
ものであり、サンプルホールド回路32はクロック信号
CK3によって入力をサンプルホールドするものであっ
て、夫々の出力は差動回路33に与えられる。差動回路
33はその差動出力をコンパレータ13及びサンプルホ
ールド回路9に与えるものである。又発振回路6Aのク
ロック信号CK1は分周器34に与えられる。分周器3
4はクロック信号を1/2に分周し、クロック信号CK
2とは異なるタイミングのゲート信号をコンパレータ1
3に出力するものである。その他の構成は前述した第1
実施例と同様であるので、詳細な説明を省略する。In FIG. 5, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the detailed description is omitted. In this embodiment, the oscillation circuit 6A uses the same clocks CK1 and CK2 as those in the first embodiment.
In addition, a third clock signal CK3 that falls when the clock CK1 rises is output. CK2 is applied to the analog multiplexer 5 via the delay circuit 8.
Also, the photocurrent of the photodiode 3 or 4 selected by the analog multiplexer 5 is converted into a voltage signal by the I / V converter 11 and amplified by the amplifier circuit 12, as in the first embodiment described above. In the present embodiment, first and second sample hold circuits 32 and 31 are connected to the output side of the amplifier circuit 12. The sample and hold circuit 31 samples and holds the input by a clock signal CK 1, and the sample and hold circuit 32 samples and holds the input by a clock signal CK 3, and each output is given to a differential circuit 33. The differential circuit 33 supplies the differential output to the comparator 13 and the sample hold circuit 9. The clock signal CK1 of the oscillation circuit 6A is supplied to the frequency divider 34. Divider 3
4 divides the clock signal by 、 and generates the clock signal CK
A gate signal at a timing different from that of the comparator 2
3 is output. Other configurations are the same as those of the first
Since this is the same as the embodiment, a detailed description is omitted.
【0017】次に本実施例の動作について説明する。図
6の(a)〜(k)は図5の各部a〜kの波形を示す波
形図である。本図において発振回路6Aは図6(a)〜
(c)に示すようにクロック信号CK1〜CK3を夫々
発振しており、図6(a)のクロック信号CK1によっ
て発光ダイオード2が点灯する。この信号をフォトダイ
オード3,4によって受光し、アナログマルチプレクサ
5,I/V変換器11及び増幅回路12を介して図6
(e)に示す信号が得られたものとする。この信号には
前述したように低周波ノイズが重畳されている。サンプ
ルホールド回路31は図6(a)に示すクロック信号C
K1によってサンプリングされ、その立下りでホールド
されるため、図6(f)に示すように夫々の受光信号の
ピーク値が保持されることとなる。又サンプルホールド
回路32はCK1の立上りで立下るクロック信号CK3
によってサンプリングされ、その立下りによってホール
ドされるため、図6(g)に示すように入光直前のレベ
ルが保持されることとなる。従って差動回路33でこれ
らの前後の信号の差をとることによって図6(h)に示
すように純粋な受光信号レベルの大きさが得られる。こ
の信号はコンパレータ13,サンプルホールド回路9に
与えられる。コンパレータ13では前述したように発振
回路6Aの信号CK1を分周した信号によってゲートが
かけられているため、マルチプレクサ5で検出用のフォ
トダイオード4が選択されたときの差動信号のみを抽出
することができる。又サンプルホールド回路9はクロッ
ク信号CK2でサンプルしその信号をホールドするた
め、マルチプレクサ5でモニタ用のフォトダイオード3
が選択されたときの差動信号のみを差動・積分回路15
に与えることができる。その他の処理は前述した第1実
施例と同様であるため詳細な説明を省略する。こうすれ
ば低周波等のノイズによって受光信号が変動する場合に
も、純粋な検出信号成分とモニタ信号成分とを取り出す
ことができ、第1実施例の場合と同一の効果が得られる
こととなる。Next, the operation of this embodiment will be described. FIGS. 6A to 6K are waveform diagrams showing waveforms of the respective parts a to k in FIG. In this figure, the oscillation circuit 6A is shown in FIGS.
As shown in FIG. 6C, the clock signals CK1 to CK3 are oscillating, and the light emitting diode 2 is turned on by the clock signal CK1 in FIG. This signal is received by the photodiodes 3 and 4, and is passed through the analog multiplexer 5, the I / V converter 11 and the amplifier circuit 12,
It is assumed that the signal shown in (e) is obtained. As described above, low-frequency noise is superimposed on this signal. The sample-and-hold circuit 31 outputs the clock signal C shown in FIG.
Since the signal is sampled by K1 and held at the falling edge, the peak value of each light receiving signal is held as shown in FIG. The sample and hold circuit 32 outputs a clock signal CK3 falling at the rising edge of CK1.
Since the signal is sampled and held at the falling edge, the level immediately before the light is input is held as shown in FIG. Accordingly, by taking the difference between the preceding and succeeding signals in the differential circuit 33, a pure light receiving signal level can be obtained as shown in FIG. This signal is supplied to the comparator 13 and the sample hold circuit 9. As described above, since the comparator 13 is gated by the signal obtained by dividing the signal CK1 of the oscillation circuit 6A, it is necessary to extract only the differential signal when the photodiode 4 for detection is selected by the multiplexer 5. Can be. The sample and hold circuit 9 samples with the clock signal CK2 and holds the signal.
The differential / integration circuit 15 converts only the differential signal when
Can be given to The other processes are the same as those in the first embodiment, and thus detailed description is omitted. In this way, even when the received light signal fluctuates due to low frequency noise or the like, a pure detection signal component and a monitor signal component can be extracted, and the same effect as in the first embodiment can be obtained. .
【0018】尚前述した第1実施例ではデマルチプレク
サ10を用いて増幅回路1の出力をコンパレータ13と
サンプルホールド回路9に切り換えているが、第3実施
例と同様にコンパレータ13にゲート信号を与えること
によって、マルチプレクサ5によりフォトダイオード4
が選択されたときに増幅出力をコンパレータ13に与え
るようにしてもよい。又第3実施例においても第1実施
例と同様に、差動回路33の出力をデマルチプレクサ1
0を介してコンパレータ13とサンプルホールド回路と
に切り換えて出力するようにすることも可能である。In the first embodiment, the output of the amplifier circuit 1 is switched to the comparator 13 and the sample-and-hold circuit 9 by using the demultiplexer 10, but a gate signal is supplied to the comparator 13 as in the third embodiment. Thus, the multiplexer 4 allows the photodiode 4
May be provided to the comparator 13 when is selected. Also, in the third embodiment, the output of the differential circuit 33 is connected to the demultiplexer 1 as in the first embodiment.
It is also possible to switch between the comparator 13 and the sample-and-hold circuit via 0 to output.
【0019】[0019]
【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
1,2の発明によれば、投光素子の光量を調整する投光
量自動補正回路の補正量を受光素子やその増幅回路を含
めてフィードバックをかけ投光レベルを一定とするよう
にしている。従って光電センサ全体として投光素子の出
力レベルを調整することができ、温度変化や経年変化等
に対する検出距離の変動を小さくすることができるとい
う効果が得られる。又請求項3,4の発明では、受光信
号に低周波ノイズ等の雑音が重畳された場合にも、受光
信号のみを抽出して投光信号のレベルを補正することが
できるという効果が得られる。As described above in detail, according to the first and second aspects of the present invention, the correction amount of the automatic projection light amount correcting circuit for adjusting the light amount of the light emitting element includes the light receiving element and its amplification circuit. Feedback is applied to make the light emission level constant. Accordingly, the output level of the light emitting element can be adjusted as a whole of the photoelectric sensor, and the effect of reducing the fluctuation of the detection distance due to temperature change, aging, and the like can be obtained. According to the third and fourth aspects of the present invention, even when noise such as low-frequency noise is superimposed on the received light signal, the effect is obtained that only the received light signal can be extracted and the level of the projected light signal can be corrected. .
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明の第1実施例による光電センサの全体構
成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a photoelectric sensor according to a first embodiment of the present invention.
【図2】(a)はアナログマルチプレクサ、(b)はサ
ンプルホールド回路、(c)は遅延回路の構成例を示す
回路図である。2A is a circuit diagram illustrating an example of a configuration of an analog multiplexer; FIG. 2B is a circuit diagram illustrating a configuration example of a sample-hold circuit; and FIG.
【図3】第1実施例の各部の波形を示すタイムチャート
である。FIG. 3 is a time chart showing waveforms at various points in the first embodiment.
【図4】本発明の第2実施例の構成を示すブロック図で
ある。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第3実施例による光電センサの全体構
成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an overall configuration of a photoelectric sensor according to a third embodiment of the present invention.
【図6】第3実施例の各部の波形を示すタイムチャート
である。FIG. 6 is a time chart showing waveforms at various points in the third embodiment.
1 V/I変換器 2 発光ダイオード 3,4 フォトダイオード 5 アナログマルチプレクサ 6,6A 発振回路 7 アナログスイッチ 8 遅延回路 9,31,32 サンプルホールド回路 10 アナログデマルチプレクサ 11,21,22 I/V変換器 12 増幅回路 13 コンパレータ 14 信号処理回路 15 差動・積分回路 33 差動回路 34 分周器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 V / I converter 2 Light emitting diode 3, 4 Photodiode 5 Analog multiplexer 6, 6A Oscillation circuit 7 Analog switch 8 Delay circuit 9, 31, 32 Sample hold circuit 10 Analog demultiplexer 11, 21, 22 I / V converter 12 amplifying circuit 13 comparator 14 signal processing circuit 15 differential / integrating circuit 33 differential circuit 34 frequency divider
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−283725(JP,A) 特開 平3−261219(JP,A) 実開 昭59−119646(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 17/78 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-1-283725 (JP, A) JP-A-3-261219 (JP, A) JP-A-59-119646 (JP, U) (58) Investigation Field (Int.Cl. 7 , DB name) H03K 17/78
Claims (4)
と、 前記投光素子より照射された光のうち物体検知領域から
得られる反射光を受光する第1の受光素子と、 前記投光素子の光を直接受光する第2の受光素子と、 前記第1,第2の受光素子からの入力をクロック信号に
応じて交互に切換える第1の信号切換手段と、 前記第1の信号切換手段の出力を増幅する増幅手段と、 前記第1の信号切換手段による前記第1の受光素子の出
力選択時に前記増幅手段の出力によって物体検知領域の
検知物を識別する信号処理手段と、 前記第1の信号切換手段にクロック信号を出力する発振
回路と、 前記第1の信号切換手段による前記第2の受光素子の出
力選択時に前記増幅手段の出力を保持すると共に、その
出力が一定レベルとなるように前記発振回路の出力に応
じて断続的に前記投光素子を駆動する駆動手段と、を具
備することを特徴とする光電センサ。A light-emitting element for irradiating the object detection area with light; a first light-receiving element for receiving reflected light obtained from the object detection area among light emitted from the light-emitting element; A second light receiving element for directly receiving light from the element, a first signal switching means for alternately switching an input from the first and second light receiving elements in accordance with a clock signal, and a first signal switching means Amplifying means for amplifying the output of the first light-receiving element; signal processing means for identifying a detected object in an object detection area by an output of the amplifying means when the output of the first light receiving element is selected by the first signal switching means; An oscillation circuit for outputting a clock signal to the signal switching means, and an output of the amplifying means being held when the output of the second light receiving element is selected by the first signal switching means, and the output being at a constant level. The oscillation times The photoelectric sensor characterized by comprising driving means for driving intermittently the light emitting element, the according to the output of.
1の信号切換手段の信号切換に対応して前記第1,第2
の受光素子の出力を分離し、夫々信号処理手段及び駆動
手段に与える第2の信号切換手段を具備することを特徴
とする請求項1記載の光電センサ。2. An output of said amplifying means is provided, and said first and second signals are switched in response to signal switching by said first signal switching means.
2. The photoelectric sensor according to claim 1, further comprising second signal switching means for separating the output of said light receiving element and supplying it to a signal processing means and a driving means, respectively.
と、 前記投光素子より照射された光のうち物体検知領域から
得られる反射光を受光する第1の受光素子と、 前記投光素子の光を直接受光する第2の受光素子と、 前記第1,第2の受光素子からの入力をクロック信号に
応じて交互に切換える第1の信号切換手段と、 前記第1の信号切換手段の出力を増幅する増幅手段と、 前記投光素子の駆動直前の増幅出力を保持する第1のサ
ンプルホールド回路と、 前記投光素子の投光直後の増幅出力を保持する第2のサ
ンプルホールド回路と、 前記第1,第2のサンプルホールド回路の出力差をとる
差動回路と、 前記第1の信号切換手段による前記第1の受光素子の出
力選択時に前記差動回路の出力によって物体検知領域の
検知物を識別する信号処理手段と、 前記第1の信号切換手段にクロック信号を出力する発振
回路と、 前記第1の信号切換手段による前記第2の受光素子の出
力選択時に前記差動回路の出力を保持すると共に、その
出力が一定レベルとなるように前記発振回路の出力に応
じて断続的に前記投光素子を駆動する駆動手段と、を具
備することを特徴とする光電センサ。3. A light projecting element for irradiating the object detection area with light, a first light receiving element for receiving reflected light obtained from the object detection area out of light emitted from the light projecting element, and A second light receiving element for directly receiving light from the element, a first signal switching means for alternately switching an input from the first and second light receiving elements in accordance with a clock signal, and a first signal switching means Amplifying means for amplifying the output of the light emitting element, a first sample and hold circuit for holding an amplified output immediately before driving the light emitting element, and a second sample and hold circuit for holding an amplified output immediately after light emitting of the light emitting element A differential circuit for obtaining an output difference between the first and second sample-and-hold circuits; and an object detection area based on an output of the differential circuit when an output of the first light receiving element is selected by the first signal switching means. Signal processing for identifying detected objects Means, an oscillation circuit for outputting a clock signal to the first signal switching means, and an output of the differential circuit when an output of the second light receiving element is selected by the first signal switching means. Driving means for intermittently driving the light emitting element in accordance with the output of the oscillation circuit so that the output becomes a constant level.
1の信号切換手段の切換信号に対応して前記第1,第2
の受光素子からの出力を夫々信号処理手段及び駆動手段
に与える第2の信号切換手段を具備することを特徴とす
る請求項3記載の光電センサ。4. An output of said differential circuit is provided, and said first and second signals are output in response to a switching signal of said first signal switching means.
4. The photoelectric sensor according to claim 3, further comprising second signal switching means for providing an output from said light receiving element to a signal processing means and a driving means, respectively.
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