JP3638243B2

JP3638243B2 - 反射式光変調型検出装置

Info

Publication number: JP3638243B2
Application number: JP2000033928A
Authority: JP
Inventors: 雅樹辻
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2005-04-13
Anticipated expiration: 2020-02-10
Also published as: JP2001221859A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子からパルス変調された光を投射し、反射光を受光するか否かに従って、投射光を反射する物体の有無を検出する反射式光変調型検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、物体の有無の検出などのためにホトインタラプタなどの光検出装置が広く用いられている。光検出装置は、発光素子と受光素子とを有し、発光素子からの光が受光素子に投射するように配置しておいて、発光素子と受光素子との間に物体が存在するときに、光を遮ることを利用して物体を検出する透過形と、発光素子からの光が通常は受光素子に受光しないように配置しておいて、物体が存在するときの反射光を受光素子で受光することによって物体を検出する反射型とに大別される。
【０００３】
特開昭６２−２２２１３０号公報や特開昭６２−２４１３８３号公報には、パルス幅変調された光を受光する変調光受光型ホトセンサと、パルス幅変調された光を投射するパルス発光デバイスとについての先行技術がそれぞれ開示されている。また特開昭６３−０３７７１３号公報には、パルス幅変調された光を受光するためのパルス変調光検出回路についての先行技術が開示されている。これらの先行技術では、光検出装置の発光素子を直流電力で発光させるよりも、パルス幅変調を行って周期的なパルスとして発光させる方が、外乱光ノイズの影響を受けにくくなり、かつ電力消費や小形化が可能なことが示されている。
【０００４】
図４および図５は、特公平４−７９５８号公報に図１および図３として、それぞれ開示されている光変調型検出装置およびその一部の構成を示す。図４に示すように、光変調型検出装置は、発振回路１、発光素子駆動回路２、発光素子３、受光素子４、ＡＣアンプ５、判定回路６、同期検出回路７および出力回路８で構成されている。図５は、図４の同期検出回路７の回路構成を示す。同期検出回路７は、２つのＤ型フリップフロップ（以下、「Ｄ−ＦＦ」と略称する）９，１０と、２つのＡＮＤゲート１１，１２および１つのＯＲゲート１３を含むゲート回路１４と、さらにＤ−ＦＦ１５とから成る。
【０００５】
図４に示すように、発光素子３は、発振回路１が周期的に発生するパルス信号に基づき、発光素子駆動回路２によって駆動される。発光素子３から投射される光が直接、あるいは物体などに反射して受光素子４に入射されると、受光素子４の受光出力はＡＣアンプで増幅され、判定回路６でデジタル信号に変換されて、同期検出回路７に入力される。同期検出回路７は、発光素子３の発光パルスに同期し、かつタイミングの異なる２つの検出ポイントＡ，Ｂを有しており、発光素子３の非発光時の検出ポイントＡで外乱光の有無を検知し、外乱光がある場合は直前の出力状態を保持し、外乱光がない場合のみ発光時の検出ポイントＢでＡＣアンプ５からの出力の取込みを行う。
【０００６】
図５に示すように、同期検出回路７は、３つのＤ−ＦＦ９，１０，１５を有する。第１のＤ−ＦＦ９のクロック端子ＣＬには、検出ポイントＡのタイミングパルス信号が入力される。Ｄ−ＦＦ１０のクロック端子ＣＬには、検出ポイントＢのタイミングパルス信号が入力される。検出ポイントＡは発光素子３が発光するタイミングからずれたタイミングであり、検出ポイントＢは発光素子３が発光するタイミングと合っているタイミングである。
【０００７】
図６は、図４および図５に示す光変調型検出装置を反射型として動作させる場合を想定して、各部の信号のタイミングを示す。発光素子３は、（ａ）の発光信号に従って、一定の周期でパルス上に光を投射する。反射型であるので、反射物体がないときには発光素子３から投射される光は受光素子４に入射しない。しかしながら、図６（ｂ）に示すように、外乱光がある場合もある。外乱光は、発光信号のタイミングに合う同期高周波と、発光信号の合わない非同期高周波とが考えられる。（Ｃ）に示すように、同期高周波および非同期高周波に対応してＡＣアンプ５からの出力が得られ、判定回路６によって二値化されて同期検出回路７に与えられる。同期検出回路７内には、Ｄ−ＦＦ９によるノイズ検出回路と、Ｄ−ＦＦ１０による信号検出回路とが形成される。信号検出回路であるＤ−ＦＦ１０のクロック端子ＣＬに図６（ｄ）に示すような発光信号と同期した信号検出ゲート信号が与えられると、外乱光のうちの同期高周波に対して信号検出出力が得られる。Ｄ−ＦＦ９によるノイズ検出回路のクロック端子ＣＬには、図６（ｆ）に示すように、発光信号とはタイミングがずれたノイズ検出ゲート信号が与えられる。Ｄ−ＦＦ９からは、図６（ｇ）に示すノイズ検出出力が外乱光のうちの非同期高周波に対応して得られる。単発的な同期高周波の外乱光によって図６（ｅ）に示すように信号検出出力が得られるけれども、このような単発的な外乱光は、積分回路などを設ければ無視することができる。反射物体なしの場合には、図６（ｈ）に示すように出力回路８の出力はＬｏｗレベルを保つ。反射物体がある場合には、図６（ａ）に示す発光信号が受光素子４に受光され、図６（ｃ）に示すＡＣアンプ５の出力も、発光信号に対応して得られる。ＡＣアンプ出力が図６（ｄ）に示す信号検出ゲート信号に同期しているので、図６（ｅ）に示すように、信号検出出力が得られ、図６（ｈ）に示す出力回路８の出力は、Ｈｉｇｈレベルとなる。
【０００８】
光変調型検出装置に関連する先行技術は、特公平３−３９６４０号公報、特公平４−５３３９５号公報、特公平４−３３３９７号公報および特公平４−７０８０７号公報にも開示されている。特公平４−５３３９５号公報、特公平４−３３３９７号公報、特公平４−７０８０７号公報の先行技術では、特公平４−７９５８号公報に開示されているような信号検出とノイズ検出とを別のタイミングで行い、それぞれの変化の判定を行う際に、ノイズの影響が受けにくくなるようにしている。特公平３−３９６４０号公報に開示されている先行技術では、受光素子とＡＣアンプとの間にスイッチング回路を設け、発光素子の発光タイミング以外のタイミングでは、受光出力が一定のレベルを保持するように構成している。
【０００９】
図４および図５に示すような同期式光変調型検出装置は、受光素子４からの受光出力を検出する信号検出ゲート回路であるＤ−ＦＦ１０のゲート信号のタイミング以外で入射される高周波の外乱光を、ノイズ信号検出ゲート回路としてのＤ−ＦＦ９で検出しているけれども、このノイズ信号検出ゲートの検出タイミングで受光素子４に光が入射したときは、Ｄ−ＦＦ１５で信号検出ゲート回路の判定結果である出力値を保持している。ここで、近年の蛍光灯などはインバータ方式で発光させるものが多く使用されており、このインバータ型の蛍光灯では高周波の光を連続して発光する方式が取られている。このため、反射式光変調型検出装置にインバータ型蛍光灯などからの連続した高周波の光が入射すると、その光量が判定回路６の判定基準レベルを超えて、ノイズ信号検出ゲート回路であるＤ−ＦＦ９からノイズ検出出力が連続して得られ、同期検出回路７としての出力は、インバータ光の入射する以前の出力を維持することとなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示すように、反射物体ありの状態で出力がＨｉｇｈとなっている間に、連続した高周波が外乱光として入射されると、反射物体がなくなっても、反射物体ありに対応するＨｉｇｈレベルの出力が継続して導出されることになる。たとえば、インバータ光などの連続した高周波の光がない場合に、反射式光変調型検出装置の前に紙などの検出物体を通過させると、通過中は検出物体によって発光素子３からの光が反射し、受光素子４に反射光が入射されて検知状態となる。検出物体が通過した後は、発光素子３からの光は反射されずに、受光素子４には入射されなくなって非検知状態となる。しかしながら、インバータ光などの連続した高周波の光が外乱光として受光素子４に入射している状態では、その外乱光と反射式光変調型検出装置との間に紙などの検出物体を通過させたとき、通過中は検出物体によって発光素子３からの光が反射して受光素子４にその光が入射し、検知状態となる。検出物体が通過した後は、発光素子３からの光は反射されず、その光は受光素子４には入射されなくなるけれども、外乱光が受光素子４に入射される。この外乱光がノイズ検出ゲート回路であるＤ−ＦＦ９によって検出され、同期検出回路７としての出力は、検知状態を維持してしまうことになる。
【００１１】
このような検出物体がなくても検知状態を保持し続ける問題は、特公平４−７９５８号公報、特公平４−５３３９５号公報、特公平４−３３３９７号公報および特公平４−７０８０７号公報に開示されている先行技術では、同様に生じ得る。また、特公平３−３９６４０号公報の先行技術では、連続した高周波の外乱光が、発光素子の発光タイミングに合わせても受光素子に入射される場合に、反射物体がなくても反射物体ありと誤判断してしまうおそれがある。
【００１２】
本発明の目的は、インバータ式蛍光灯などの連続した高周波の外乱光が入射しても、誤判断を生じない反射式光変調型検出装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、発光素子から周期的に発光強度が変化するように変調した光を投射し、反射光を受光素子が受光することによって、投射光を反射する物体の有無を検出する反射式光変調型検出装置において、
受光素子の受光出力を、発光素子の発光強度が高いタイミングと合うように同期してサンプリングし、検出信号としてサンプリング結果を導出する信号検出回路と、
受光素子の受光出力を、発光素子の発光強度が高いタイミングと重ならないように同期してサンプリングし、サンプリング結果をノイズ信号として導出するノイズ検出回路と、
信号検出回路からの検出信号に基づいて物体の検出の判定を行い、ノイズ検出回路からのノイズ検出信号に基づいて物体非検出の判定を行う判定回路とを含み、
前記判定回路は、前記ノイズ検出回路からのノイズ検出信号が前記受光素子への反射光の受光を表すとき、前記信号検出回路からの検出信号が受光素子への反射光の受光を表すときでも、前記物体の非検出の判定を行うことを特徴とする反射式光変調型検出装置である。
【００１４】
本発明に従えば、反射式光変調型検出装置は、発光素子から周期的に発光強度が変化するように変調した光を投射し、受光素子が反射光を受光することによって投射光を反射する物体の有無を検出する。反射式光変調型検出装置には、信号検出回路と、ノイズ検出回路と、判定回路とが含まれる。信号検出回路は、発光素子の受光出力を、発光素子の発光強度が高いタイミングと合うように同期してサンプリングし、サンプリング結果を検出信号として導出する。ノイズ検出回路は、受光素子の受光出力を発光素子の発光強度が高いタイミングと重ならないように同期してサンプリングし、サンプリング結果をノイズ信号として導出する。判定回路は、信号検出回路からの検出信号に基づいて物体の検出の判定を行い、ノイズ検出回路からのノイズ検出信号に基づいて物体の非検出の判定を行う。反射式で物体の検出を行うので、物体が存在すれば受光素子には光が入射しなくなり、連続した高周波の外乱光が存在しても、受光素子からの受光出力には現れない。物体がなくなれば、高周波ノイズが発光素子の発光強度が高くなるタイミングや、そのタイミングとはずれたタイミングで検出される。すなわち、ノイズ検出回路によってノイズが検出されるときには、物体がないと判断することができ、インバータ蛍光灯などからの高周波ノイズが連続して入射されても、物体がないことについて誤判定を行わないようにすることができる。
【００１６】
また、ノイズ検出回路からのノイズ検出信号によって物体が存在しないと判定することを、信号検出回路からの検出信号に優先して物体の非検出の判定を行うので、物体がないことを迅速に判定して判定結果を変更することができる。
【００１７】
また本発明で前記判定回路は、前記信号検出回路からの検出信号が、予め設定される回数以上連続して同一のサンプリング結果を表すときにのみ、判定結果の変更に反映させることを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、信号検出回路で検出信号が予め設定される回数以上連続して同一のサンプリング結果を表すときに判定結果の変更に反映させるので、ノイズなどによる単発的な検出の影響を除去して確実な判定を行うことができる。
【００１９】
また本発明で前記判定回路は、前記ノイズ検出回路からのノイズ信号が、予め設定される回数以上連続して同一のサンプリング結果を表すときにのみ、判定結果の変更に反映させることを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、ノイズ検出回路からのノイズ検出信号が予め設定される回数以上連続して同一のサンプリング結果を表すときのみ判定結果の変更に反映させるので、ノイズ検出を確実に行うことができる。
【００２１】
また本発明は、前記発光素子を予め設定されるパルス幅で発光強度が高くなるように変調して駆動するための駆動信号を発生する駆動信号発生回路と、
駆動信号発生回路からの駆動信号に同期させ、該発光素子で発光強度が高くなるタイミングと同一のタイミングもしくは信号遅延時間分だけ遅らせたタイミングで、前記受光素子の受光出力をサンプリングするように、ゲート信号を前記信号検出回路に与えるゲート信号発生回路をさらに含むことを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、発光素子を予め設定されるパルス幅で発光強度が高くなるように変調して駆動し、発光素子で発光強度が高くなるタイミングと同一のタイミングもしくは信号遅延時間分でだけ遅らせたタイミングで、受光素子の受光出力を信号検出回路でサンプリングして検出することができる。
【００２３】
また本発明で前記ゲート信号発生回路は、前記ノイズ検出回路が前記受光素子の受光出力をサンプリングするためのゲート信号を、前記信号検出回路に与えるゲート信号とは異なるタイミングで発生し、該ノイズ検出回路に与えることを特徴とする。
【００２４】
本発明に従えば、ノイズ検出回路で、発光素子の発光強度が高くなるタイミングとずれたタイミングでノイズを確実に検出することができる。
【００２５】
また本発明で前記駆動信号発生回路は、前記発光素子の発光強度を高くするパルス幅と、パルス周期との比率を調整可能であることを特徴とする。
【００２６】
本発明に従えば、発光素子で発光素子を高くするパルス幅とパルス周期との比率が調整可能であるので、外乱光の状態などに応じてノイズの影響を受けにくくするような比率に調整することができる。
【００２７】
また本発明は、前記受光素子の受光出力を予め設定される基準レベルと比較し、受光出力が基準レベル以下のときには、前記信号検出回路およびノイズ検出回路へは該受光出力を入力させない比較回路をさらに含むことを特徴とする。
【００２８】
本発明に従えば、受光素子の受光出力は比較回路によって予め設定される基準レベルと比較して、基準レベル以下のときには信号検出回路およびノイズ検出回路へは入力させないので、弱い外乱光が受光素子に入射しても、その影響を受けないようにすることができる。
【００２９】
また本発明で前記比較回路は、前記信号検出回路と前記ノイズ検出回路とへ前記受光出力を入力させない基準レベルを、別個に調整可能であることを特徴とする。
【００３０】
本発明に従えば、比較回路が受光出力を比較する基準レベルを信号検出回路とノイズ検出回路とで別個に調整可能であるので、信号検出とノイズ検出とに適した基準レベルを設定して、物体の検出を確実に行わせることができる。
【００３１】
また本発明は、前記受光素子の受光出力を、前記発光素子の発光強度が変化する周波数に一致する通過周波数帯域特性を有して濾波するバンドパスフィルタをさらに含むことを特徴とする。
【００３２】
本発明に従えば、受光素子の受光出力を、発光素子の発光強度が変化する周波数に一致する通過周波数帯域特性を有するバンドパスフィルタで濾波するので、低周波の外乱光などの影響を受けにくくすることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態としての反射式光変調型検出装置２０の概略的な構成を示す。本実施形態の反射式光変調型検出装置２０は、駆動信号発生回路である発振回路２１が発振するパルス信号に基づいて発光素子駆動回路２２が、ＬＥＤと略称される発光ダイオードなどの発光素子２３を電気的に駆動し、パルス変調された光を投射する。発光素子２３からの光の投射方向からずれた位置に、ホトダイオードやホトトランジスタなどの受光素子２４が配置される。受光素子２４に光が入射すると、光の強度に応じた受光出力が電気的に導出され、ＡＣアンプ２５で増幅され、コンパレータ２６に入力される。比較回路であるコンパレータ２６では、予め設定される基準レベルとＡＣアンプ２５で増幅された受光信号の入力レベルとを比較し、基準レベル以下の受光出力は無視して、基準レベルを超える受光出力のみ信号処理回路２７に与える二値化を行う。信号処理回路２７では、コンパレータ２６からの比較結果を、発振回路２１の発振出力に基づいて処理する。信号処理回路２７の出力は、出力回路２８を介して外部に導出され、発光素子２３と受光素子２４との間に光を反射する物体２９が存在しているか否かを表す。
【００３４】
信号処理回路２７内には、判定回路３０、信号検出回路３１、ノイズ検出回路３２およびゲート信号発生回路３３が含まれる。判定回路３０は、物体２９の有無について判定を行う。信号検出回路３１は、発光素子２３がパルス変調によって駆動され、発光強度が高くなるタイミングで受光素子２４からの受光出力をサンプリングして、サンプリング結果を検出信号として導出する。ノイズ検出回路３２は、発光素子２３からの発光強度が高くなるタイミングとはずれたタイミングで受光素子２４からの受光出力をサンプリングし、サンプリング結果をノイズ検出信号として導出する。ゲート信号発生回路３３は、発振回路２１からのパルス信号に基づいて、信号検出回路３１およびノイズ検出回路３２でサンプリングを行うためのゲート信号を発生し、信号検出回路３１およびノイズ検出回路３２にそれぞれ与える。判定回路３０は、信号検出回路３１およびノイズ検出回路３２からの検出信号およびノイズ信号に基づいて、物体２９の有無の判定を行う。判定回路３０からの判定結果を表す信号は、出力回路２８に与えられるとともに、コンパレータ２６に与えられる。
【００３５】
コンパレータ２６は、基準レベルにヒステリシス特性を有し、検出信号がない状態からある状態に変化した後、検出信号がないと判定する基準レベルを低くして、発光素子２３と受光素子２４との間の光路を通過する物体２９の微小振動に起因する出力チャタリングの防止を行う。また、受光素子２４とＡＣアンプ２５との間にはバイパスフィルタ（以下、「ＢＰＦ」と略称する）３４を挿入する。ＢＰＦ３４の通過周波数帯域は、発振回路２１から発生するパルス信号の周波数に合わせ、通過周波数帯域外の信号成分を除去し、外乱ノイズの影響を受けにくくする。発振回路２１では、パルス信号のパルス幅と周期とを、調整器３５で調整することができる。調整器３５でパルス幅とパルス周期との比率を調整することによって、外乱光などの影響を受けにくい状態で物体２９の検出を行わせることができる。なお、パルス幅はたとえば８μＳ（周波数１２５ｋＨｚ）程度とし、パルス周期はたとえば１３０μＳ（周波数７．７ｋＨｚ）程度とすることができる。これは、現行の光変調型検出装置と同程度である。現在のインバータ蛍光灯の周波数は３０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚのものがほとんどとなっているので、この周波数の領域を避ければ、インバータ蛍光灯の影響を受け難くすることができる。特にパルス幅は、信号検出のパルス周期となるので、ＢＰＦ３４の通過周波数帯域をインバータ蛍光灯の周波数帯域を避けた周波数に設定することができ、外乱光の影響を小さくすることができる。
【００３６】
図２は、図１に示す信号検出回路３１とノイズ検出回路３２の構成を示す。信号検出回路３１およびノイズ検出回路３２には、ＡＮＤゲート４０、シフトレジスタ４１、回数設定レジスタ４２および比較回路４３が含まれる。シフトレジスタ４１は、コンパレータ２６からの受光出力を、ゲート信号発生回路３３から与えられるゲート信号に従って取込み、順次シフトする。回数設定レジスタ４２には、受光出力が連続して同一のサンプリング結果となるときに、状態を変更するかについての回数が設定される。比較回路４３は、シフトレジスタ４１への入力状態と回数設定レジスタ４２の設定値とを比較する。比較結果が一致すれば、シフトレジスタ４１はクリア信号でクリアされる。以下、回数設定レジスタ４２に、信号検出回路３１では３が設定され、ノイズ検出回路３２では２が設定されている場合を想定して説明する。
【００３７】
図３は、図１および図２に示す実施形態の反射式光変調型検出装置２０で、外乱光がある状態での物体２９の通過に対応する動作での各部の信号間の関係を示す。図３（ａ）は、発光素子２３からの発光信号を示す。発光素子２３は、発振回路２１が周期的に発生するパルス信号に基づいて、発光素子駆動回路２２によって駆動され、発振回路２１のパルス信号に対応した光をパルス上に投射する。図３（ｂ）に示すような外乱光が反射物体なしの状態で入射しても、低周波の外乱光はＡＣアンプ２５で除去され、図３（ｃ）に示すＡＣアンプ出力には現れない。また、低いレベルで現れたとしても、コンパレータ２６の基準レベル以下であれば、コンパレータ２６で除去することもできる。低周波の外乱光は、図３（ｄ）および図３（ｆ）に示す信号検出ゲート信号およびノイズ検出ゲート信号によっては検出されず、図３（ｅ）に示す信号検出出力および図３（ｇ）に示すノイズ検出出力としては出力されず、判定回路３０の出力である図３（ｈ）の出力は、非検知状態を示すＬｏｗレベルを保つ。
【００３８】
図３（ｂ）に示すような外乱光が図３（ａ）に示す発光信号のＨｉｇｈレベルのタイミングにあって同期高周波として受光素子２４に入射すると、ＢＰＦ３４やＡＣアンプ２５およびコンパレータ２６では除去することができず、図３（ｃ）に示すＡＣアンプ出力として信号検出回路３１およびノイズ検出回路３２に入力される。このＡＣアンプ出力は、図３（ｄ）に示す信号検出ゲート信号とはタイミングが合っているので、信号検出回路３１からは図３（ｅ）に示す信号検出出力が導出される。図３（ｆ）に示すノイズ検出ゲート信号とはタイミングが合っていないので、ノイズ検出回路３２からは図３（ｇ）に示すノイズ検出出力は導出されない。しかしながら、図３（ｅ）に示す信号検出出力は１回しか連続しないので、図３（ｈ）に示す出力は、Ｌｏｗレベルが維持される。
【００３９】
図３（ｂ）に示す非同期高周波が外乱光として受光素子２４に入射されると、図３（ｃ）に示すＡＣアンプ出力として信号検出回路３１およびノイズ検出回路３２に入力される。このＡＣアンプ出力のタイミングは、図３（ｄ）に示す信号検出ゲート信号のタイミングとはずれているので、図３（ｅ）に示す信号検出出力は現れない。ＡＣアンプ出力は、図３（ｆ）に示すノイズ検出ゲート信号とはタイミングが合っているので、図３（ｇ）に示すように、ノイズ検出出力が導出される。ノイズ検出出力が導出されても、図３（ｈ）に示す出力はＬｏｗレベルで物体２９が検出されていないことを示しているので、出力は変化しない。しかも、この場合ノイズ検出出力は２回続けて入力されないと、判定結果を変化させないので、いずれにしても図３（ｈ）に示す出力はＬｏｗレベルを維持する。
【００４０】
次に反射物体がある場合に、外乱光は反射物体によって遮られて受光素子２４には入射されなくなり、図３（ａ）に示す発光信号のパルス光が物体２９に反射して受光素子２４に入射する。このパルス光は、図３（ｃ）に示すＡＣアンプ出力に図３（ｄ）に示す信号検出ゲート信号によってサンプリングされて図３（ｅ）に示す信号検出出力として得られる。また、物体２９によって外乱光は阻止されるので、図３（ｆ）に示すノイズ検出ゲート信号のタイミングでサンプリングされる図３（ｇ）のノイズ検出出力はＬｏｗレベルを維持する。この場合、信号検出出力が３回続けて入力されると、図３（ｈ）に示す出力は、ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化し、物体２９が検出される。図３（ｂ）に示す外乱光がなければ、物体２９が発光素子２３と受光素子２４との間の光路からずれて、物体２９による反射光が受光素子２４に受光されなくなる状態が３回以上連続して続けば、図３（ｈ）に示す出力はＨｉｇｈからＬｏｗに変化し、物体２９が非検出状態となる。
【００４１】
図３の反射物体ありの状態で、さらに連続した高周波の外乱光が入射している状態では、連続した高周波の外乱光は、反射物体が発光素子２３と受光素子２４との間の光路に存在しているときには受光素子２４に入射しないけれども、反射物体がなくなると受光素子２４に入射する。連続した高周波に対応する受光出力は、ＢＰＦ３４やＡＣアンプ２５、コンパレータ２６では除去することができず、また、ＢＰＦ３４により、通過周波数帯域を持たせているので、影響は受けにくくなるが、すべて除去することができないため、信号検出回路３１およびノイズ検出回路３２に入力される。このＡＣアンプ出力は、図３（ｄ）に示す信号検出ゲート信号と図３（ｆ）に示すノイズ検出ゲート信号とにタイミングが合うので、図３（ｅ）に示す信号検出出力と図３（ｇ）に示すノイズ検出出力とが連続して得られる。図３（ｇ）に示すノイズ検出出力が２回連続して得られるので、図３（ｈ）に示す出力は、Ｈｉｇｈレベルから非検出状態を示すＬｏｗレベルに変化する。これによって、図６に示したように、出力がＨｉｇｈレベルのまま継続するような誤動作を避けることができる。本実施形態の反射式光変調型検出装置２０は、たとえば複写機やプリンタなどで紙の有無などを検出する用途に好適に用いることができる。従来の反射型ホトインタラプタなどを使用していると、複写機などを直接インバータ式蛍光灯などの外乱光が入射しやすい場所に設置すると、紙の有無等を誤検出してしまう可能性があるのに対し、本実施形態の反射式光変調型検出装置２０を用いれば、確実に紙の有無等を検出することができる。
【００４２】
本実施形態の反射式光変調型検出装置２０では、ＢＰＦ３４を受光素子２４の出力側とＡＣアンプ２５の入力側との間に挿入しているけれども、ＡＣアンプ２５の出力側など他の位置に挿入することもできる。また、ＢＰＦ３４を用いず、ＡＣアンプ２５の入力側で直流分をカットするだけでもある程度低周波の外乱光の影響を除去することができる。また、コンパレータ２６は、信号検出回路３１とノイズ検出回路３２とで共通に用いているけれども、信号検出回路３１とノイズ検出回路３２とで別個に設け、それぞれ基準レベルを調整可能にすれば、外乱光の入力状態などに応じ、物体２９をより確実に検出可能な条件に調整することができる。
【００４３】
また、信号検出回路３１もノイズ検出回路３２も図２に示すような構成で、連続して複数回の入力があるときに判定結果に反映させるようにしているけれども、１回の入力で結果を反映させるようにすれば、ＡＮＤゲート４０のみを用いて、回路構成を簡略化することができる。また、信号処理回路２７は、マイクロコンピュータのプログラム動作で実現することもできる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、反射光によって物体を検出しているときに連続的な高周波の外乱光が入射しても、物体がなくなった後でノイズとして検出され、ノイズの検出結果で物体がないと判定するので、誤判定の少ない反射式光変調型検出装置を実現することができる。これによって、複写機、プリンタなどの紙の有無などを検出する反射型ホトインタラプタとして使用し、複写機などで直接インバータ形蛍光灯などの外乱光の入射しやすい場所に設置しても、紙の有無等を検出する際に、誤判定などを起こしにくくすることができる。
【００４５】
また、ノイズ検出結果を優先して物体の非検出の判定を行うので、反射式光検出装置として光を反射する物体を検出した後で、物体がなくなってからのノイズ影響による誤判定を防ぐことができる。
【００４６】
また本発明によれば、検出信号が予め設定される回数以上連続して同一のサンプリング結果を表すときのみ判定結果の変更に反映させるので、ノイズなどが単発的に検出信号として入力されてもその影響を防ぐことができる。
【００４７】
また本発明によれば、ノイズ検出信号が予め設定される回数以上連続して同一のサンプリング結果を表すときにのみ判定結果の変更に反映させるので、外乱などによって単発的なノイズ検出信号が入力されても、その結果で判定結果が変更されることはなく確実なノイズ検出を行うことができる。
【００４８】
また本発明によれば、発光素子を光変調して発光強度が高くなるタイミングに合わせて信号検出回路にゲート信号を与えることができるので、確実な信号検出を行わせることができる。
【００４９】
また本発明によれば、ノイズ検出回路に発光素子の発光強度が高くなるタイミングと異なるタイミングでゲート信号を与えるので、ノイズの検出を確実に行うことができる。
【００５０】
また本発明によれば、発光素子が発光強度を高くするパルス幅とパルス周期との比率が調整可能であるので、外乱光の影響などを受けない状態にすることができる。
【００５１】
また本発明によれば、受光素子の受光出力を予め設定される基準レベルと比較して、基準レベル以下では受光出力を信号検出回路およびノイズ検出回路には与えないので、外乱などによって小さなレベルの入力があっても、無視することができる。
【００５２】
また本発明によれば、信号検出回路とノイズ検出回路とに受光素子の受光出力を与えない基準レベルを別個に調整可能であるので、効率よく物体の検出が可能で、ノイズの影響を受けにくくするように調整することができる。
【００５３】
また本発明によれば、バンドパスフィルタを用いて受光素子の受光出力を濾波するので、発光素子の発光強度が高くなる周波数から外れる成分のノイズを容易に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の反射式光変調型検出装置の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図２】図１の信号検出回路３１およびノイズ検出回路３２の構成を示すブロック図である。
【図３】図１の反射式光変調型検出装置２０の各部の動作タイミングを示すタイムチャートである。
【図４】従来からの光変調型検出装置の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図５】図４の信号処理回路２７の構成を示すブロック図である。
【図６】図５の光変調型検出装置の各部の動作タイミングを示すタイムチャートである。
【符号の説明】
２０反射式光変調型検出装置
２１発振回路
２３発光素子
２４受光素子
２５ＡＣアンプ
２６コンパレータ
２７信号処理回路
２９物体
３０判定回路
３１信号検出回路
３２ノイズ検出回路
３３ゲート信号発生回路
３４ＢＰＦ
３５調整器
４２回数設定レジスタ

Claims

発光素子から周期的に発光強度が変化するように変調した光を投射し、反射光を受光素子が受光することによって、投射光を反射する物体の有無を検出する反射式光変調型検出装置において、
受光素子の受光出力を、発光素子の発光強度が高いタイミングと合うように同期してサンプリングし、検出信号としてサンプリング結果を導出する信号検出回路と、
受光素子の受光出力を、発光素子の発光強度が高いタイミングと重ならないように同期してサンプリングし、サンプリング結果をノイズ信号として導出するノイズ検出回路と、
信号検出回路からの検出信号に基づいて物体の検出の判定を行い、ノイズ検出回路からのノイズ検出信号に基づいて物体非検出の判定を行う判定回路とを含み、
前記判定回路は、前記ノイズ検出回路からのノイズ検出信号が前記受光素子への反射光の受光を表すとき、前記信号検出回路からの検出信号が受光素子への反射光の受光を表すときでも、前記物体の非検出の判定を行うことを特徴とする反射式光変調型検出装置。
前記判定回路は、前記信号検出回路からの検出信号が、予め設定される回数以上連続して同一のサンプリング結果を表すときにのみ、判定結果の変更に反映させることを特徴とする請求項１記載の反射式光変調型検出装置。
前記判定回路は、前記ノイズ検出回路からのノイズ信号が、予め設定される回数以上連続して同一のサンプリング結果を表すときにのみ、判定結果の変更に反映させることを特徴とする請求項１または２記載の反射式光変調型検出装置。
前記発光素子を予め設定されるパルス幅で発光強度が高くなるように変調して駆動するための駆動信号を発生する駆動信号発生回路と、
駆動信号発生回路からの駆動信号に同期させ、該発光素子で発光強度が高くなるタイミングと同一のタイミングもしくは信号遅延時間分だけ遅らせたタイミングで、前記受光素子の受光出力をサンプリングするように、ゲート信号を前記信号検出回路に与えるゲート信号発生回路をさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の反射式光変調型検出装置。
前記ゲート信号発生回路は、前記ノイズ検出回路が前記受光素子の受光出力をサンプリングするためのゲート信号を、前記信号検出回路に与えるゲート信号とは異なるタイミングで発生し、該ノイズ検出回路に与えることを特徴とする請求項４記載の反射式光変調型検出装置。
前記駆動信号発生回路は、前記発光素子の発光強度を高くするパルス幅と、パルス周期との比率を調整可能であることを特徴とする請求項４または５記載の反射式光変調型検出装置。
前記受光素子の受光出力を予め設定される基準レベルと比較し、受光出力が基準レベル以下のときには、前記信号検出回路およびノイズ検出回路へは該受光出力を入力させない比較回路をさらに含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の反射式光変調型検出装置。
前記比較回路は、前記信号検出回路と前記ノイズ検出回路とへ前記受光出力を入力させない基準レベルを、別個に調整可能であることを特徴とする請求項７記載の反射式光変調型検出装置。
前記受光素子の受光出力を、前記発光素子の発光強度が変化する周波数に一致する通過周波数帯域特性を有して濾波するバンドパスフィルタをさらに含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の反射式光変調型検出装置。