(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準となるクロック信号を変調したパルス信号に同期したパルス光を、所定の空間に発光する発光素子と、
上記所定の空間を通過する被検出対象により反射された上記パルス光を含む外光を受光し、該受光した外光に応じた電流信号を生成する受光素子と、
上記電流信号を電流電圧変換した電圧信号と所定の第１基準値とを比較するとともに、上記電圧信号が上記第１基準値より高いとき、上記所定の空間を通過する上記被検出対象が有ることを検出し、上記電圧信号が上記第１基準値以下のとき、上記所定の空間を通過する上記被検出対象が無いことを検出する検出手段とを備えるパルス変調型光検出装置であって、
上記電圧信号と上記パルス信号とが同期するか否かを判定し、上記電圧信号と上記パルス信号とが同期していないと判定したとき、上記第１基準値を、上記電圧信号に応じた値に設定する基準値設定手段を備えることを特徴とするパルス変調型光検出装置。
【請求項２】
上記基準値設定手段は、さらに、
上記電圧信号を入力とし、上記電圧信号が所定の第２基準値より高いとき、上記電圧信号が所定の第２基準値より高いことを示す第１信号を出力するともに、上記電圧信号が上記第２基準値以下のとき、上記電圧信号が所定の第２基準値以下であることを示す第２信号を出力する第１比較手段と、
上記パルス光が発光されるときのみ、上記第１比較手段が出力した信号を導通させる信号切替手段と、
上記信号切替手段が導通させた信号が上記第１信号であるとき、上記第１基準値を上記電圧信号に応じた第１所定値だけ増加させ、上記信号切替手段が導通させた信号が上記第２信号であるとき、上記第１基準値を増加させない基準値増加手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載のパルス変調型光検出装置。
【請求項３】
上記基準値設定手段は、さらに、
上記電圧信号の最大値を保持する最大値保持手段を備え、
上記パルス光が発光されるとき、上記第１基準値を、上記最大値保持手段が保持する最大値に応じた第２所定値だけ増加させることを特徴とする請求項１に記載のパルス変調型光検出装置。
【請求項４】
上記基準値設定手段は、上記電圧信号を積分するとともに、該積分した電圧信号を上記第１比較手段に出力する積分手段をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のパルス変調型光検出装置。
【請求項５】
上記積分手段は、さらに、
一端が、上記積分手段の出力に接続され、他端が、電気的に接地される容量と、
上記電圧信号、および、任意に設定された基準電圧を入力とし、上記電圧信号と上記基準電圧との比較結果に応じたデジタル信号を出力する第２比較手段であるコンパレータと、
上記電圧信号が上記基準電圧よりも大きい場合に上記容量を充電する第１の電流源と、
上記電圧信号が上記基準電圧以下である場合に上記容量を放電する、上記第１の電流源より電流値が小さい第２の電流源とを備えることを特徴とする請求項４に記載のパルス変調型光検出装置。
【請求項６】
上記検出手段は、さらに、上記電圧信号と上記第１基準値とを比較した結果を示す比較結果信号を生成するものであって、
上記比較結果信号は、上記電圧信号と上記第１基準値との大小関係に応じて値が切り替えられるものであり、
上記パルス光が発光されている期間に、上記比較結果信号に複数のパルスが生成されたとき、誤検出したものと判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のパルス変調型光検出装置。
【請求項７】
上記検出手段は、さらに、上記電圧信号と上記第１基準値とを比較した結果を示す比較結果信号を生成するものであって、
上記比較結果信号は、上記電圧信号と上記第１基準値との大小関係に応じて値が切り替えられるものであり、
上記パルス光が発光されている期間に、上記比較結果信号の値が切り替わったとき、誤検出したものと判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のパルス変調型光検出装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のパルス変調型光検出装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子からパルス変調された光を発光し物体の有無を検出するパルス変調型検出装置及び電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機及びプリンタ等のＦＡ及びＯＡ機器、並びにゲーム機といったアミューズメント機器等の電子機器では、所定通路において記録紙、コイン及び玉等の物体の有無を検出する事が必要となる場合がある。このような物体の有無の検出には、物体に対して非接触型であるという理由から、光を用いて物体の有無を検出する光検出装置が好適に使用されている。
【０００３】
図１３は、従来の１００のブロック図である。パルス変調型光検出装置１００は、定電圧回路１０１、電源端子１０２、ＧＮＤ端子１０３、発振回路１０４、同期タイミング回路１０５、発光素子駆動回路１０６、発光素子１０７、受光素子１０８、アンプ１０９、コンパレータ１１０、信号処理回路１１１、出力回路１１２、出力端子１１３、及び、電源１１５を備えている。負荷１１４は、一端が、電源端子１０２に接続され、他端が、出力端子１１３に接続される。パルス変調型光検出装置１００の動作について、以下に説明する。
【０００４】
電源１１５のプラス端子は、電源端子１０２を介して、定電圧回路１０１の入力端子に接続されている。電源１１５のマイナス端子は、ＧＮＤ端子１０３を介して、定電圧回路１０１のＧＮＤ端子に接続されている。これにより、定電圧回路１０１は、電源１１５を用いて定電圧Ｖを生成し、パルス変調型光検出装置１００が備える各回路に、定電圧Ｖを供給する。
【０００５】
パルス変調型光検出装置１００では、発振回路１０４で生成された基本クロック（ＣＬＫ）信号Ｓ１０１が、同期タイミング回路１０５にて同期タイミングパルス信号Ｓ１０２に変調される。発光素子駆動回路１０６は、同期タイミング回路１０５から発光素子駆動回路１０６に伝送される同期タイミングパルス信号Ｓ１０２がＨｉであるときに、発光素子１０７へ、発光パルス信号Ｓ１０３を出力する。発光素子１０７は、発光素子駆動回路１０６から入力された発光パルス信号Ｓ１０３に基づいて、パルス変調されたパルス光Ｌ２を、所定の位置へ向かって投射する。
【０００６】
パルス変調型光検出装置１００が、発光素子１０７及び受光素子１０８から＋Ｘ方向に距離ａ離れた上記所定の位置を、＋Ｙ方向に通過する物体Ｂの有無を検出する場合を考える。パルス光Ｌ２は、発光素子１０７から上記所定の位置へ投射される。
【０００７】
まず、物体Ｂが、上記所定の位置を通過する前は、パルス光Ｌ２が物体Ｂにより反射していないので、パルス光Ｌ２の反射光は、受光素子１０８には入射していない。
【０００８】
次に、物体Ｂが上記所定の位置を通過して、パルス光Ｌ２を横切る時、パルス光Ｌ２は物体Ｂにより反射され、反射光Ｌ３は、受光素子１０８に入射する。
【０００９】
このように、物体Ｂからの反射光Ｌ３を受光しているか否かにより、上記所定の位置を通過する物体Ｂの有無を検出するパルス変調型光検出装置１００は、反射型パルス変調型光検出装置と称される。
【００１０】
従って、周囲に外乱光等がなければ、受光素子１０８に入射する反射光Ｌ３は、パルス光Ｌ２を横切る物体Ｂの有無により、その有無が切り替わることになる。そして、受光素子１０８へ入射された反射光Ｌ３を、受光素子１０８により光電変換して、受光パルス信号Ｓ１０４を得る。
【００１１】
受光パルス信号Ｓ１０４は、アンプ１０９で、電流電圧変換及び増幅を行われて増幅パルス信号Ｓ１０５となる。コンパレータ１１０の一方の入力端子（例えばプラス端子）に入力される増幅パルス信号Ｓ１０５は、コンパレータ１１０の他方の入力端子（例えばマイナス端子）に入力される判定レベルＳｔｈと比較され、波形を整形され、コンパレータ出力パルス信号Ｓ１０６として出力される。
【００１２】
即ち、コンパレータ１１０は、受光パルス信号Ｓ１０４を増幅して生成された増幅パルス信号Ｓ１０５が、予め設定された判定レベルＳｔｈを超えたタイミングで、コンパレータ出力パルス信号Ｓ１０６を出力する。
【００１３】
コンパレータ出力パルス信号Ｓ１０６は、信号処理回路１１１において同期タイミングパルス信号Ｓ１０２と比較される。これにより、受光素子１０８に入射する反射光Ｌ３が、発光素子１０７から上記所定の位置へ投射されるパルス光Ｌ２と同期した光であることを確認された上で、コンパレータ出力パルス信号Ｓ１０６に信号処理が施される。信号処理後のコンパレータ出力パルス信号Ｓ１０６は、信号処理回路出力信号Ｓ１０７として、出力回路１１２へ出力される。信号処理回路出力信号Ｓ１０７のレベルは、上記所定の位置を通過する物体Ｂの有無に応じて、ＨｉまたはＬｏｗとなる。例えば、信号処理回路出力信号Ｓ１０７は、物体Ｂが上記所定の位置を通過する場合にＨｉになり、物体Ｂが上記所定の位置を通過しない場合にＬｏｗになる。
【００１４】
一方、同期タイミングパルスと同期していない外乱光も、受光素子１０８により光電変換されて、受光パルス信号Ｓ１０４’として出力される。受光パルス信号Ｓ１０４’は、アンプ１０９によって電流電圧変換及び増幅が行われて、増幅パルス信号Ｓ１０５’となる。
【００１５】
コンパレータ１１０の一方の入力端子に入力される増幅パルス信号Ｓ１０５’が、上記判定レベルＳｔｈを超える場合には、コンパレータ出力パルス信号Ｓ１０６’が、コンパレータ１１０から信号処理回路１１１へ出力される。
【００１６】
信号処理回路１１１は、コンパレータ出力パルス信号Ｓ１０６’と、同期タイミングパルス信号Ｓ１０２とを比較する。これにより、信号処理回路１１１は、コンパレータ出力パルス信号Ｓ１０６’が、同期タイミングパルス信号Ｓ１０２と同期していない（非同期）と判定したうえで、物体の有無を検出する処理の中止を行い、外乱光による誤動作を防止する。物体の有無を検出する処理の中止は、コンパレータ出力パルス信号Ｓ１０６’の信号処理を中止することや、信号処理回路出力信号Ｓ１０７の固定化すること等により行われる。
【００１７】
図１３の従来のパルス変調型光検出装置１００と同様に、誤動作を防止するセンサとして、特許文献１には、ノイズパルスが周期的に現れしかもその発生タイミングがサンプリ
ングタイミングと重なるような状況下にあっても、有効に機能する誤動作防止対策を組み込まれた放射パルス介在型センサが開示されている。
【００１８】
また、図１３の従来のパルス変調型光検出装置１００と同様に、所望の信号成分ではないノイズ成分への対策を施したものとして、特許文献２には、信号に含まれるノイズ成分を抑圧する光電センサが開示されている。
【００１９】
また、図１３の従来のパルス変調型光検出装置１００と同様のパルス変調型光検出装置として、特許文献３には、消費電流を低減したパルス変調型光検出装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００２−３６８５９５号公報（２００２年１２月２０日公開）
【特許文献２】特開２００７−４０７２０号公報（２００７年２月１５日公開）
【特許文献３】特開２００７−１２９３６４号公報（２００７年５月２４日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
上述したように、従来のパルス変調型光検出装置１００は、同期タイミングパルス信号Ｓ１０２と同期する光のみを処理し、同期タイミングパルス信号Ｓ１０２と同期していない光は処理しないことにより、外乱光による誤動作を防止している。
【００２２】
しかしながら、図１３のパルス変調型光検出装置１００において、被検出対象でない物体からの微小な反射光と外乱光とが共に存在し、これらの光が混在して受光素子１０８へ入力された場合に、誤動作が生じる可能性がある。
【００２３】
上記誤動作の概念を、図１４及び図１５に示す。図１４は、図１３の従来のパルス変調型光検出装置１００を筐体１２０に収めた電子機器１２１の一部を示すブロック図である。図１５は、従来のパルス変調型光検出装置１００を備える電子機器１２１における、正常動作時及び誤動作時の各波形を示す波形図である。
【００２４】
通常、被検出対象である物体が無い場合には、受光素子１０８への光の入射は無い。よって、アンプ１０９は増幅パルス信号Ｓ１０５を出力せず、コンパレータ１１０はコンパレータ出力パルス信号Ｓ１０６を出力しない。
【００２５】
ここで、検出されるべき物体Ｂ以外からの微小な反射光Ｌ３’、例えばパルス変調型光検出装置１００内での反射光（迷光成分も含まれる）や、パルス変調型光検出装置１００が設置される電子機器１２１の筐体１２０等からによる反射光が存在する場合を考える。この場合、同期タイミングパルス信号Ｓ１０２がＨｉになるタイミングで、判定レベルＳｔｈに達しないような反射光Ｌ３’が、受光素子１０８に入射する。
【００２６】
さらに、外乱光Ｌ３’’、例えばインバータ蛍光灯１２２の光が、受光素子１０８へ入力した場合を考える。この場合、筐体１２０等からによる反射光Ｌ３’に外乱光Ｌ３’’が重畳された重畳光Ｌ３’＋Ｌ３’’が、同期タイミングパルス信号Ｓ１０２がＨｉになるタイミングで、判定レベルＳｔｈを超える。このため、コンパレータ１１０は、同期タイミングパルス信号Ｓ１０２がＨｉになるタイミングでコンパレータ出力パルス信号Ｓ１０６’を生成し、被検出対象が無いにも関わらず、物体有りと誤って判定される誤動作を生じることとなる。
【００２７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、外乱光による誤動作を防止するパルス変調型光検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明のパルス変調型光検出装置は、上記課題を解決するために、基準となるクロック信号を変調したパルス信号に同期したパルス光を、所定の空間に発光する発光素子と、上記所定の空間を通過する被検出対象により反射された上記パルス光を含む外光を受光し、該受光した外光に応じた電流信号を生成する受光素子と、上記電流信号を電流電圧変換した電圧信号と所定の第１基準値とを比較するとともに、上記電圧信号が上記第１基準値より高いとき、上記所定の空間を通過する上記被検出対象が有ることを検出し、上記電圧信号が上記第１基準値以下のとき、上記所定の空間を通過する上記被検出対象が無いことを検出する検出手段とを備えるパルス変調型光検出装置であって、上記電圧信号と上記パルス信号とが同期するか否かを判定し、上記電圧信号と上記パルス信号とが同期していないと判定したとき、上記第１基準値を、上記電圧信号に応じた値に設定する基準値設定手段を備えることを特徴とする。
【００２９】
上記発明によれば、上記基準値設定手段は、上記電圧信号と上記パルス信号とが同期するか否かを判定し、上記電圧信号と上記パルス信号とが同期していないと判定したとき、上記第１基準値を、上記電圧信号に応じた値に設定する。
【００３０】
これにより、上記パルス光が発光されている期間において、上記第１基準値を、上記パルス信号と同期していない光（外乱光）の影響が考慮された基準値とすることが出来るので、上記検出手段は、外乱光の影響が考慮された調整後の基準値を用いて、上記所定空間を通過する上記被検出対象の有無を検出することが出来る。
【００３１】
従って、外乱光による誤動作を防止するパルス変調型光検出装置を提供することが出来る。
【００３２】
上記パルス変調型光検出装置では、上記基準値設定手段は、さらに、上記電圧信号を入力とし、上記電圧信号が所定の第２基準値より高いとき、上記電圧信号が所定の第２基準値より高いことを示す第１信号を出力するともに、上記電圧信号が上記第２基準値以下のとき、上記電圧信号が所定の第２基準値以下であることを示す第２信号を出力する第１比較手段と、上記パルス光が発光されるときのみ、上記第１比較手段が出力した信号を導通させる信号切替手段と、上記信号切替手段が導通させた信号が上記第１信号であるとき、上記第１基準値を上記電圧信号に応じた第１所定値だけ増加させ、上記信号切替手段が導通させた信号が上記第２信号であるとき、上記第１基準値を増加させない基準値増加手段とを備えてもよい。
【００３３】
上記基準値増加手段により、上記第１基準値を第１所定値だけ増加させることができるので、上記第１基準値を外乱光の影響が考慮された判定レベルとすることが出来る。
【００３４】
従って、外乱光による誤動作を防止するパルス変調型光検出装置を提供することが出来る。
【００３５】
上記パルス変調型光検出装置では、上記基準値設定手段は、さらに、上記電圧信号の最大値を保持する最大値保持手段を備え、上記パルス光が発光されるとき、上記第１基準値を、上記最大値保持手段が保持する最大値に応じた第２所定値だけ増加させてもよい。
上記第２所定値は、上記最大値に応じて線形的に変化するので、上記第１基準値を精度よく調整することが可能となる。
【００３６】
上記パルス変調型光検出装置では、上記基準値設定手段は、上記電圧信号を積分するとともに、該積分した電圧信号を上記第１比較手段に出力する積分手段をさらに備えてもよい。
【００３７】
これにより、上記電圧信号が、周期的なノイズが増幅されて生成された信号である場合は、上記積分手段の出力信号のレベルは、時間が経過するにつれて上昇するので、突発的な単発の外乱光には反応せず、インバータ光のような周期的な外乱光のみを検出できる。
【００３８】
上記パルス変調型光検出装置では、上記積分手段は、さらに、一端が、上記積分手段の出力に接続され、他端が、電気的に接地される容量と、上記電圧信号、および、任意に設定された基準電圧を入力とし、上記電圧信号と上記基準電圧との比較結果に応じたデジタル信号を出力する第２比較手段であるコンパレータと、上記電圧信号が上記基準電圧よりも大きい場合に上記容量を充電する第１の電流源と、上記電圧信号が上記基準電圧以下である場合に上記容量を放電する、上記第１の電流源より電流値が小さい第２の電流源とを備えてもよい。
【００３９】
第２比較手段にコンパレータを用いてデジタル出力することで、上記積分回路の出力信号の振幅は、上記基準電圧と同程度の振幅となり、上記外乱光増幅信号の振幅よりも大きい振幅となる。
【００４０】
上記容量の容量値は、上記積分回路の出力信号の振幅に依存し、上記積分回路の出力信号の振幅が大きいほど小さく出来る。上記第２比較手段の反転入力端子に上記基準電圧を入力して、上記積分回路の出力信号の振幅を、上記基準電圧と同程度の振幅とすることにより、上記容量値をより小さく出来る。上記容量値が小さいほど上記容量の面積を小さく出来るので、上記パルス変調型光検出装置のコストを低減することが出来る。
【００４１】
上記いずれかのパルス変調型光検出装置では、上記検出手段は、さらに、上記電圧信号と上記第１基準値とを比較した結果を示す比較結果信号を生成するものであって、上記比較結果信号は、上記電圧信号と上記第１基準値との大小関係に応じて値が切り替えられるものであり、上記パルス光が発光されている期間に、上記比較結果信号に複数のパルスが生成されたとき、誤検出したものと判定してもよい。
【００４２】
上記いずれかのパルス変調型光検出装置では、上記所定の空間を通過する上記被検出対象の有無を検出するときに、外乱光が存在しない場合には、上記パルス光が発光されている期間に単発のパルスが発生する。このため、上記電圧信号と上記第１基準値とを比較して生成される信号に、複数のパルスが含まれていれば、上記パルス光が発光されている期間に外乱光によって誤検出したものと上記検出手段が判定し、上記所定の空間を通過する上記被検出対象の有無を検出する動作を中止することで、外乱光による誤動作を防止することが可能となる。
【００４３】
上記いずれかのパルス変調型光検出装置では、上記検出手段は、さらに、上記電圧信号と上記第１基準値とを比較した結果を示す比較結果信号を生成するものであって、上記比較結果信号は、上記電圧信号と上記第１基準値との大小関係に応じて値が切り替えられるものであり、上記パルス光が発光されている期間に、上記比較結果信号の値が切り替わったとき、誤検出したものと判定してもよい。
【００４４】
上記いずれかのパルス変調型光検出装置では、外乱光が存在しない状態では、上記パルス光が発光されている期間が終了した後に所定の遅延時間が経過すると、上記増幅信号と上記判定レベルとを比較して生成される信号のレベルが切り替わる。
【００４５】
よって、上記パルス光が発光されている期間に、上記比較結果信号の値が切り替われば、上記パルス光が発光されている期間に外乱光によって誤検出したものと上記検出手段が判定し、上記所定の空間を通過する上記被検出対象の有無を検出する動作を中止することで、外乱光による誤動作を防止することが可能となる。
【００４６】
本発明の電子機器は、上記いずれかのパルス変調型光検出装置を備えているので、外乱光による誤動作を防止することが出来る。
【発明の効果】
【００４７】
本発明のパルス変調型光検出装置は、以上のように、電圧信号とパルス信号とが同期するか否かを判定し、上記電圧信号と上記パルス信号とが同期していないと判定したとき、第１基準値を、上記電圧信号に応じた値に設定する基準値設定手段を備えるものである。
【００４８】
それゆえ、外乱光による誤動作を防止するパルス変調型光検出装置を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態に係るパルス変調型光検出装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施例に係るパルス変調型光検出装置のブロック図である。
【図３】本発明の実施例に係るパルス変調型光検出装置の動作を説明するための波形図である。
【図４】本発明の他の実施例に係るパルス変調型光検出装置のブロック図である。
【図５】本発明の他の実施例に係るパルス変調型光検出装置の動作を説明するための波形図である。
【図６】本発明のさらに別の実施例に係るパルス変調型光検出装置のブロック図である。
【図７】本発明のさらに別の実施例に係るパルス変調型光検出装置の動作を説明するための波形図である。
【図８】本発明の変形例に係るパルス変調型光検出装置のブロック図である。
【図９】本発明の変形例に係るパルス変調型光検出装置の動作を説明するための波形図である。
【図１０】本発明のさらに別の実施例に係るパルス変調型光検出装置のブロック図である。
【図１１】本発明のさらに別の実施例に係るパルス変調型光検出装置の動作を説明するための波形図である。
【図１２】本発明の実施形態に係るパルス変調型光検出装置における誤動作の対策の概念を説明する波形図である。
【図１３】従来のパルス変調型光検出装置のブロック図である。
【図１４】図１３の従来のパルス変調型光検出装置を筐体に収めた電子機器の一部を示すブロック図である。
【図１５】パルス変調型光検出装置を備える電子機器における、正常動作時及び誤動作時の各波形を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
本発明の一実施形態について図１〜図１２に基づいて説明すれば、以下の通りである。まず、図１２の波形図を用いて、本実施形態に係るパルス変調型光検出装置における誤動作の対策の概念を説明する。
【００５１】
〔誤動作の対策〕
図１２は、本実施形態に係るパルス変調型光検出装置における誤動作の対策の概念を説明する波形図である。なお、図１２では、本実施形態における参照符号を適宜用いている。また、反射光Ｌ３’及び外乱光Ｌ３’’はそれぞれ、〔発明が解決しようとする課題〕に記載した光である。なお外乱光とは、後述する同期タイミングパルス信号Ｓ２と同期していない光である。
【００５２】
まず、第１の対策では、同期タイミングパルス信号Ｓ２がＨｉである期間ｓｅｃｔ＿１（パルス光が発光されている期間）以外の期間ｓｅｃｔ＿２（パルス光が発光されていない期間）において、新たな外乱光判定レベルＳｔｈＮを用いて、外乱光の有無を判定する。外乱光有りと判定された場合には、期間ｓｅｃｔ＿１において、判定レベルＳｔｈを一定値シフトして判定レベルＳｔｈ’とする。これにより、判定レベルＳｔｈを、外乱光の影響が考慮された判定レベルＳｔｈ’とすることが出来るので、コンパレータ１０は、外乱光の影響が考慮された調整後の判定レベルＳｔｈ’を用いて、物体Ｂの有無を検出することが出来る。
【００５３】
従って、外乱光による誤動作を防止するパルス変調型光検出装置を提供することが出来る。
【００５４】
次に、第２の対策では、同期タイミングパルス信号Ｓ２がＨｉである期間ｓｅｃｔ＿１以外の期間ｓｅｃｔ＿２において、外乱光のレベルを計測する。そして、計測された外乱光のレベルに応じて、期間ｓｅｃｔ＿１において、判定レベルＳｔｈをシフトして判定レベルＳｔｈ’とする。これにより、第１の対策と同様に、外乱光による誤動作を防止するパルス変調型光検出装置を提供することが出来る。
【００５５】
次に、第３の対策では、信号処理回路１１において、期間ｓｅｃｔ＿１におけるコンパレータ出力パルス信号Ｓ６（比較結果信号）のパルスの数を数える。本来、期間ｓｅｃｔ＿１においては単発であるはずの、コンパレータ出力パルス信号Ｓ６のパルスが、複数発生した場合に、外乱光による誤動作が生じていると判定する。
【００５６】
ここで、本実施形態に係るパルス変調型光検出装置の基本構成について、図１に基づいて説明する。
【００５７】
〔パルス変調型光検出装置の基本構成〕
図１は、本実施形態に係るパルス変調型光検出装置５０のブロック図である。パルス変調型光検出装置５０は、定電圧回路１、電源端子２、ＧＮＤ端子３、発振回路４、同期タイミング回路５、発光素子駆動回路６、発光素子７、受光素子８、アンプ９、コンパレータ１０（検出手段）、信号処理回路１１（検出手段）、出力回路１２、出力端子１３、電源１５、及び、判定レベル調整部２００（基準値設定手段）を備えている。負荷１４は、一端が、電源端子２に接続され、他端が、出力端子１３に接続される。まずは、パルス変調型光検出装置５０の、判定レベル調整部２００を除く部分の動作について、以下に説明する。
【００５８】
電源１５のプラス端子は、電源端子２を介して、定電圧回路１の入力端子に接続されている。電源１５のマイナス端子は、ＧＮＤ端子３を介して、定電圧回路１のＧＮＤ端子に接続されている。これにより、定電圧回路１は、電源１５を用いて定電圧Ｖを生成し、パルス変調型光検出装置５０が備える各回路に、定電圧Ｖを供給する。
【００５９】
パルス変調型光検出装置５０では、発振回路４で生成された基本クロック（ＣＬＫ）信号Ｓ１（基準となるクロック信号）が、同期タイミング回路５にて同期タイミングパルス信号Ｓ２（パルス信号）に変調される。発光素子駆動回路６は、同期タイミング回路５から発光素子駆動回路６に伝送される同期タイミングパルス信号Ｓ２がＨｉであるとき（期間ｓｅｃｔ＿１と称する）に、発光素子７へ、発光パルス信号Ｓ３を出力する。発光素子７は、発光素子駆動回路６から入力された発光パルス信号Ｓ３に基づいて、パルス変調されたパルス光Ｌ２を、所定の位置へ向かって投射する。
【００６０】
パルス変調型光検出装置５０が、発光素子７及び受光素子８から＋Ｘ方向に距離ａ離れた上記所定の位置を、＋Ｙ方向に通過する物体Ｂ（所定の空間を通過する被検出対象）の有無を検出する場合を考える。パルス光Ｌ２は、発光素子７から上記所定の位置へ投射される。
【００６１】
まず、物体Ｂが、上記所定の位置を通過する前は、パルス光Ｌ２が物体Ｂにより反射していないので、パルス光Ｌ２の反射光は、受光素子８には入射していない。
【００６２】
次に、物体Ｂが上記所定の位置を通過して、パルス光Ｌ２を横切る時、パルス光Ｌ２は物体Ｂにより反射され、反射光Ｌ３は、受光素子８に入射する。
【００６３】
このように、物体Ｂからの反射光Ｌ３を受光しているか否かにより、上記所定の位置を通過する物体Ｂの有無を検出するパルス変調型光検出装置５０は、反射型パルス変調型光検出装置と称される。
【００６４】
従って、周囲に外乱光等がなければ、受光素子８に入射する反射光Ｌ３は、パルス光Ｌ２を横切る物体Ｂの有無により、その有無が切り替わることになる。そして、受光素子８へ入射された反射光Ｌ３を、受光素子８により光電変換して、電流信号である受光パルス信号Ｓ４（電流信号）を得る。
【００６５】
受光パルス信号Ｓ４は、アンプ９で、電流電圧変換及び増幅を行われて、電圧信号である増幅パルス信号Ｓ５（電圧信号）となる。コンパレータ１０の一方の入力端子（例えばプラス端子）に入力される増幅パルス信号Ｓ５は、コンパレータ１０の他方の入力端子（例えばマイナス端子）に入力される判定レベルＳｔｈ（所定の第１基準値）と比較され、波形を整形され、コンパレータ出力パルス信号Ｓ６として出力される。
【００６６】
即ち、コンパレータ１０は、受光パルス信号Ｓ４を増幅して生成された増幅パルス信号Ｓ５が、予め設定された判定レベルＳｔｈを超えたタイミングで、コンパレータ出力パルス信号Ｓ６を出力する。
【００６７】
コンパレータ出力パルス信号Ｓ６は、信号処理回路１１において同期タイミングパルス信号Ｓ２と比較される。これにより、受光素子８に入射する反射光Ｌ３が、発光素子７から上記所定の位置へ投射されるパルス光Ｌ２と同期した光であることを確認された上で、コンパレータ出力パルス信号Ｓ６に信号処理が施される。信号処理後のコンパレータ出力パルス信号Ｓ６は、信号処理回路出力信号Ｓ７として、出力回路１２へ出力される。信号処理回路出力信号Ｓ７のレベルは、上記所定の位置を通過する物体Ｂの有無に応じて、ＨｉまたはＬｏｗとなる。例えば、信号処理回路出力信号Ｓ７は、物体Ｂが上記所定の位置を通過する場合にＨｉになり、物体Ｂが上記所定の位置を通過しない場合にＬｏｗになる。
【００６８】
一方、同期タイミングパルスと同期していない外乱光も、受光素子８により光電変換されて、受光パルス信号Ｓ４’として出力される。受光パルス信号Ｓ４’は、アンプ９によって電流電圧変換及び増幅が行われて、増幅パルス信号Ｓ５’となる。
【００６９】
コンパレータ１０の一方の入力端子に入力される増幅パルス信号Ｓ５’が、上記判定レベルＳｔｈを超える場合には、コンパレータ出力パルス信号Ｓ６’が、コンパレータ１０から信号処理回路１１１へ出力される。
【００７０】
信号処理回路１１は、コンパレータ出力パルス信号Ｓ６’と、同期タイミングパルス信号Ｓ２とを比較する。これにより、信号処理回路１１は、コンパレータ出力パルス信号Ｓ６’が、同期タイミングパルス信号Ｓ２と同期していない（非同期）と判定したうえで、物体の有無を検出する処理の中止を行い、外乱光による誤動作を防止する。物体の有無を検出する処理の中止は、コンパレータ出力パルス信号Ｓ６’の信号処理を中止することや、信号処理回路出力信号Ｓ７の固定化すること等により行われる。
【００７１】
（判定レベル調整部２００）
上述したように、本実施例１のパルス変調型光検出装置５０には、図１３の従来のパルス変調型光検出装置１００には設けられていない判定レベル調整部２００が追加されている。
【００７２】
判定レベル調整部２００は、増幅パルス信号Ｓ５と同期タイミングパルス信号Ｓ２とが同期するか否かを判定し、増幅パルス信号Ｓ５と同期タイミングパルス信号Ｓ２とが同期していないと判定したとき、判定レベルＳｔｈを、増幅パルス信号Ｓ５に応じた判定レベルＳｔｈ’に設定する。
【００７３】
これにより、パルス光Ｌ２が発光されている期間ｓｅｃｔ＿１において、判定レベルＳｔｈを、外乱光の影響が考慮された判定レベルＳｔｈ’とすることが出来るので、上記検出手段は、外乱光の影響が考慮された調整後の判定レベルＳｔｈ’を用いて、上記所定空間を通過する物体Ｂの有無を検出することが出来る。
【００７４】
従って、外乱光による誤動作を防止するパルス変調型光検出装置を提供することが出来る。
【００７５】
判定レベル調整部２００には、増幅パルス信号Ｓ５と同期タイミングパルス信号Ｓ２とが入力される。次に、同期タイミングパルス信号Ｓ２がＨｉである期間ｓｅｃｔ＿１以外の期間ｓｅｃｔ＿２における増幅パルス信号Ｓ５の計測結果に応じて、判定レベル調整信号Ｓ２００により、判定レベルＳｔｈを調整する。
【００７６】
尚、同期タイミングパルス信号Ｓ２とは別の他の信号により、期間ｓｅｃｔ＿２を特定できるのであれば、同期タイミングパルス信号Ｓ２の代わりに、上記他の信号を用いることが出来る。さらに、増幅パルス信号Ｓ５以外の信号、例えば、受光パルス信号Ｓ４やコンパレータ出力パルス信号Ｓ６等の信号により、外乱光のレベルを計測できるのであれば、増幅パルス信号Ｓ５の代わりに、受光パルス信号Ｓ４やコンパレータ出力パルス信号Ｓ６等の信号を用いることも可能である。
【００７７】
以上のように、本実施形態に係るパルス変調型光検出装置５０は、基本クロック信号Ｓ１を変調した同期タイミングパルス信号Ｓ２に同期したパルス光Ｌ２を、所定の空間に発光する発光素子７と、上記所定の空間を通過する物体Ｂにより反射されたパルス光Ｌ３を含む外光を受光し、該受光した外光に応じた受光パルス信号Ｓ４を生成する受光素子８と、受光パルス信号Ｓ４を電流電圧変換した増幅パルス信号Ｓ５と判定レベルＳｔｈとを比較するとともに、増幅パルス信号Ｓ５が判定レベルＳｔｈより高いとき、上記所定の空間を通過する物体Ｂが有ることを検出し、増幅パルス信号Ｓ５が判定レベルＳｔｈ以下のとき、上記所定の空間を通過する物体Ｂが無いことを検出する、コンパレータ１０及び信号処理回路１１とを備えるパルス変調型光検出装置であって、増幅パルス信号Ｓ５と同期タイミングパルス信号Ｓ２とが同期するか否かを判定し、増幅パルス信号Ｓ５と同期タイミングパルス信号Ｓ２とが同期していないと判定したとき、判定レベルＳｔｈを、増幅パルス信号Ｓ５に応じた値に設定する判定レベル調整部２００を備える。
【００７８】
〔パルス変調型光検出装置の実施例１〕
本実施形態に係るパルス変調型光検出装置の実施例１について、図２及び図３に基づいて説明する。なお、本実施例１において説明すること以外の構成は、上記〔パルス変調型光検出装置の基本構成〕と同じである。また、説明の便宜上、上記〔パルス変調型光検出装置の基本構成〕の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７９】
図２は、本実施例１に係るパルス変調型光検出装置５１のブロック図である。図３は、本実施例１に係るパルス変調型光検出装置５１の動作を説明するための波形図である。
【００８０】
パルス変調型光検出装置５１は、図１のパルス変調型光検出装置５０の判定レベル調整部２００について、より詳細に記載したパルス変調型光検出装置である。
【００８１】
図２の判定レベル調整部２００は、コンパレータ２０１（第１比較手段）と、記憶部２０２（記憶手段）と、スイッチＳＷ２０３（信号切替手段）とは、スイッチＳＷ１１６（基準値増加手段）と、判定レベルシフト電圧Ｓｔｈ２（第１所定値）を出力する電源とを備えている。
【００８２】
コンパレータ２０１は、増幅パルス信号Ｓ５と外乱光判定レベルＳｔｈＮ（所定の第２基準値）とを比較し、Ｓ５＞ＳｔｈＮの条件を充足する時にノイズ検知信号Ｓ２０１（図３ではＨｉ）を出力する。
【００８３】
記憶部２０２は、ノイズ検知信号Ｓ２０１が一度でも出力されれば、これを記憶し、ノイズ判定信号Ｓ２０２（判定レベル調整信号Ｓ２００に相当）を出力して保持する（図３ではＨｉ）。スイッチＳＷ２０３は、同期タイミングパルス信号Ｓ２によりＯＮ・ＯＦＦを制御され、同期タイミングパルス信号Ｓ２がＨｉである期間ｓｅｃｔ＿１の間はＯＮする。これにより、スイッチＳＷ１１６は、ノイズ判定信号Ｓ２０２によりＯＮ・ＯＦＦを制御される。
【００８４】
期間ｓｅｃｔ＿１においてノイズ判定信号Ｓ２０２が出力されていれば（図３に示すようにＨｉであれば）、スイッチＳＷ１１６はＯＦＦする。これにより、判定レベルを、Ｓｔｈから、Ｓｔｈ’＝Ｓｔｈ＋Ｓｔｈ２に変更（シフト）する。
【００８５】
尚、期間ｓｅｃｔ＿１においてノイズ検知信号Ｓ２０１が出力されていなければ（Ｌｏｗであれば）、及び、期間ｓｅｃｔ＿２では、スイッチＳＷ１１６はＯＮしている。従って、コンパレータ１０の他方の入力端子における判定レベルは、Ｓｔｈとなる。
【００８６】
期間ｓｅｃｔ＿１が終了すると、同期タイミングパルス信号Ｓ２により記憶部２０２がリセットされて、記憶部２０２は、ノイズ判定信号Ｓ２０２の出力を中止する（図３では、リセットによりノイズ判定信号Ｓ２０２がＬｏｗとなっている）。また、期間ｓｅｃｔ＿１が終了しているので、スイッチＳＷ２０３はＯＦＦされるとともに、スイッチＳＷ１１６はＯＮされる。
【００８７】
尚、増幅パルス信号Ｓ５と外乱光判定レベルＳｔｈＮとを比較して期間ｓｅｃｔ＿１で判定レベルＳｔｈを調整可能であれば、判定レベル調整部２００、スイッチＳＷ１１６、及び判定レベルシフト電圧Ｓｔｈ２を出力する電源の構成は、本実施例１の構成に限らない。
【００８８】
以上のように、本実施例１に係るパルス変調型光検出装置５１では、判定レベル調整手段２００は、さらに、増幅パルス信号Ｓ５を入力とし、増幅パルス信号Ｓ５が外乱光判定レベルＳｔｈＮより高いとき、増幅パルス信号Ｓ５が外乱光判定レベルＳｔｈＮより高いことを示す第１信号を出力するともに、増幅パルス信号Ｓ５が外乱光判定レベルＳｔｈＮ以下のとき、増幅パルス信号Ｓ５が外乱光判定レベルＳｔｈＮ以下であることを示す第２信号を出力するコンパレータ２０１と、パルス光Ｌ２が発光されるときのみ、コンパレータ２０１が出力した信号を導通させるスイッチＳＷ２０３と、スイッチＳＷ２０３が導通させた信号が上記第１信号であるとき、判定レベルＳｔｈを判定レベルシフト電圧Ｓｔｈ２だけ増加させ、スイッチＳＷ２０３が導通させた信号が上記第２信号であるとき、判定レベルＳｔｈを増加させない基準値増加手段とを備える。
【００８９】
上記基準値増加手段により、判定レベルＳｔｈを判定レベルシフト電圧Ｓｔｈ２だけ増加させることができるので、判定レベルＳｔｈを外乱光の影響が考慮された判定レベルＳｔｈ’とすることが出来る。
【００９０】
従って、外乱光による誤動作を防止するパルス変調型光検出装置を提供することが出来る。
【００９１】
〔パルス変調型光検出装置の実施例２〕
本実施形態に係るパルス変調型光検出装置の実施例２について、図４及び図５に基づいて説明する。なお、本実施例２において説明すること以外の構成は、上記〔パルス変調型光検出装置の基本構成〕及び上記実施例１と同じである。また、説明の便宜上、上記〔パルス変調型光検出装置の基本構成〕及び上記実施例１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９２】
図４は、本実施例２に係るパルス変調型光検出装置５２のブロック図である。図５は、本実施例２に係るパルス変調型光検出装置５２の動作を説明するための波形図である。
【００９３】
図４の判定レベル調整部２００は、ピークホールド回路２０３（最大値保持手段）である。ピークホールド回路２０３は、アンプ２０４、ダイオード２０５、容量２０６、基準電圧Ｖｒｅｆを出力する電源２０７、スイッチＳＷ２０６，ＳＷ２０７，ＳＷ２０８、及び、可変判定レベルシフト電圧Ｓｔｈ２’（第２所定値）を出力する電源を備えている。
【００９４】
スイッチＳＷ２０６は、期間ｓｅｃｔ＿２では、後述する一定時間Ｔを除いてＯＮする。スイッチＳＷ２０６のＯＮ・ＯＦＦは、同期タイミング回路５から出力されるピークホールド制御信号Ｓ２５０により制御される。ピークホールド回路２０３は、期間ｓｅｃｔ＿２において、増幅パルス信号Ｓ５のピーク電圧をホールドする。
【００９５】
ピークホールドされた電圧は、ピークホールド電圧信号Ｓ２０３（判定レベル調整信号Ｓ２００に相当）として出力され、期間ｓｅｃｔ＿１においてスイッチＳＷ２０８がＯＮする。これにより、可変判定レベルシフト電圧Ｓｔｈ２’を出力する電源が、ピークホールド電圧信号Ｓ２０３により制御されて、判定レベルが、Ｓｔｈから、Ｓｔｈ’＝Ｓｔｈ＋Ｓｔｈ２’に変更（シフト）される。
【００９６】
この時、可変判定レベルシフト電圧Ｓｔｈ２’は、ピークホールド電圧信号Ｓ２０３、即ち、外乱光のピーク値に対して線形的に変化する。これにより、判定レベルＳｔｈ’を、実施例１のパルス変調型光検出装置５１よりも精度よく調整することが可能となる。
【００９７】
また、期間ｓｅｃｔ＿１が終了すれば、スイッチＳＷ２０８はＯＦＦして、可変判定レベルシフト電圧Ｓｔｈ２’は０となり、判定レベルは、Ｓｔｈ’からＳｔｈになる。
【００９８】
これとともに、期間ｓｅｃｔ＿１の終了後に、同期タイミング回路５から出力される容量放電信号Ｓ２５１により、スイッチＳＷ２０７を一定時間ＴだけＯＮさせる。これにより、容量２０６を放電してピークホールド電圧信号Ｓ２０３をＬｏｗにする。
【００９９】
一定時間Ｔは、期間ｓｅｃｔ＿２に含まれるが、スイッチＳＷ２０６は、一定時間Ｔにおいては、期間ｓｅｃｔ＿１と同様に、ＯＦＦを保持する。容量２０６の放電終了後にスイッチＳＷ２０７がＯＦＦし、スイッチＳＷ２０６がＯＮになり次第、ピークホールド回路２０３は、増幅パルス信号Ｓ５のピーク電圧のホールドを再開する。
【０１００】
尚、外乱光のピーク値を取得して、可変判定レベルシフト電圧Ｓｔｈ２’を制御可能であれば、判定レベル調整部２００、及び可変判定レベルシフト電圧Ｓｔｈ２’を出力する電源の構成は、本実施例２の構成に限らない。
【０１０１】
以上のように、本実施例２に係るパルス変調型光検出装置５２では、判定レベル調整手段２００は、さらに、増幅パルス信号Ｓ５の最大値を保持するピークホールド回路２０３を備え、パルス光Ｌ２が発光されるとき、判定レベルＳｔｈを、ピークホールド回路２０３が保持する最大値に応じた可変判定レベルシフト電圧Ｓｔｈ２’だけ増加させてもよい。可変判定レベルシフト電圧Ｓｔｈ２’は、上記ピーク値に応じて線形的に変化するので、判定レベルを精度よく調整することが可能となる。
【０１０２】
〔パルス変調型光検出装置の実施例３〕
本実施形態に係るパルス変調型光検出装置の実施例３について、図６及び図７に基づいて説明する。なお、本実施例３において説明すること以外の構成は、上記〔パルス変調型光検出装置の基本構成〕及び上記実施例１，２と同じである。また、説明の便宜上、上記〔パルス変調型光検出装置の基本構成〕及び上記実施例１，２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０３】
図６は、本実施例３に係るパルス変調型光検出装置５３のブロック図である。図７は、本実施例３に係るパルス変調型光検出装置５３の動作を説明するための波形図である。
【０１０４】
図６の判定レベル調整部２００は、積分回路２０８（積分手段）と、コンパレータ２０１と、記憶部２１０と、外乱光判定レベルＳｔｈＮを出力する電源と、スイッチＳＷ２０９とスイッチＳＷ１１６と、判定レベルシフト電圧Ｓｔｈ２を出力する電源と、を備えている。
【０１０５】
また、積分回路２０８は、アンプ２１１、電流源２１２，２１３（第１の電流源、第２の電流源）、容量２１４、及びスイッチＳＷ２１０をさらに有している。
【０１０６】
積分回路２０８は、増幅パルス信号Ｓ５を積分して出力する。この時、アンプ２１１の非反転入力端子（＋）には、増幅パルス信号Ｓ５が入力され、アンプ２１１の反転入力端子（−）には、積分回路出力信号Ｓ２０４が入力される。これにより、Ｓ５＞Ｓ２０４の場合は、電流源２１２が容量２１４を充電し、Ｓ５＜Ｓ２０４の場合は、電流源２１３が容量２１４を放電する。
【０１０７】
ここで、電流源２１２の電流値は、電流源２１３の電流値よりも大きく設定されており、増幅パルス信号Ｓ５が、周期的なノイズが増幅されて生成された信号である場合は、積分回路出力信号Ｓ２０４のレベルは、時間が経過するにつれて上昇する。
【０１０８】
コンパレータ２０１は、積分回路出力信号Ｓ２０４と外乱光判定レベルＳｔｈＮとを比較し、ノイズ検知信号Ｓ２０５を出力する（図７ではＨｉである）。
【０１０９】
記憶部２１０は、ノイズ検知信号Ｓ２０５が一度でも出力されれば、これを記憶し、ノイズ判定信号Ｓ２０６（判定レベル調整信号Ｓ２００に相当）を出力し保持する（図７ではＨｉ）。スイッチＳＷ２０９は、同期タイミングパルス信号Ｓ２によりＯＮ・ＯＦＦを制御され、同期タイミングパルス信号Ｓ２がＨｉである期間ｓｅｃｔ＿１の間はＯＮする。これにより、スイッチＳＷ１１６は、ノイズ判定信号Ｓ２０６によりＯＮ・ＯＦＦを制御される。
【０１１０】
期間ｓｅｃｔ＿１においてノイズ検知信号Ｓ２０５が出力されていれば（図７に示すようにＨｉであれば）、スイッチＳＷ１１６はＯＦＦする。これにより、判定レベルを、Ｓｔｈから、Ｓｔｈ’＝Ｓｔｈ＋Ｓｔｈ２に変更（シフト）する。
【０１１１】
尚、期間ｓｅｃｔ＿１においてノイズ検知信号Ｓ２０５が出力されていなければ（Ｌｏｗであれば）、及び、期間ｓｅｃｔ＿２では、スイッチＳＷ１１６はＯＮしている。従って、コンパレータ１０の他方の入力端子における判定レベルは、Ｓｔｈとなる。
【０１１２】
期間ｓｅｃｔ＿１が終了すると、同期タイミングパルス信号Ｓ２により記憶部２１０がリセットされて、記憶部２１０は、ノイズ判定信号Ｓ２０６の出力を中止する（図７では、リセットによりノイズ判定信号Ｓ２０６がＬｏｗとなっている）。また、期間ｓｅｃｔ＿１が終了しているので、スイッチＳＷ２０９はＯＦＦされるとともに、スイッチＳＷ１１６はＯＮされる。
【０１１３】
また、期間ｓｅｃｔ＿１の終了後に、同期タイミング回路５から出力される容量放電信号Ｓ２５２により、スイッチＳＷ２１０を一定時間Ｔ’だけＯＮさせる。これにより、容量２１４を放電して積分回路出力信号Ｓ２０４をＬｏｗする。容量２１４の放電後に、スイッチＳＷ２１０がＯＦＦになり次第、積分回路２０８は、積分動作を再開する。
【０１１４】
本実施例３に係るパルス変調型光検出装置５３は、積分回路２０８を用いているので、実施例１に係るパルス変調型光検出装置５１に対して、以下の利点を有している。即ち、突発的な単発の外乱光には反応せず、インバータ光のような周期的な外乱光のみを検出できるという利点を有している。
【０１１５】
尚、増幅パルス信号Ｓ５を積分して、外乱光判定レベルＳｔｈＮとを比較することにより、期間ｓｅｃｔ＿１で判定レベルＳｔｈを調整可能であれば、判定レベル調整部２００、スイッチＳＷ１１６、及び判定レベルシフト電圧Ｓｔｈ２を出力する電源の構成は、本実施例３の構成に限らない。
【０１１６】
以上のように、本実施例３に係るパルス変調型光検出装置５３では、判定レベル調整部２００は、増幅パルス信号Ｓ５を積分するとともに、該積分した増幅パルス信号Ｓ５をコンパレータ２０１に出力する積分回路２０８をさらに備えてもよい。
【０１１７】
（実施例３の変形例）
本実施形態に係るパルス変調型光検出装置の実施例３の変形例について、図８及び図９に基づいて説明する。
【０１１８】
図８は、本変形例に係るパルス変調型光検出装置５４のブロック図である。図９は、本変形例に係るパルス変調型光検出装置５４の動作を説明するための波形図である。
【０１１９】
図８の判定レベル調整部２００は、積分回路２０８と、可変判定レベルシフト電圧Ｓｔｈ２’を出力する電源とを備えている。
【０１２０】
そして、積分回路２０８は、アンプ２１１、電流源２１２，２１３、容量２１４、及びスイッチＳＷ２１０，ＳＷ２１１をさらに有している。
【０１２１】
積分回路２０８は、増幅パルス信号Ｓ５を積分して出力する。この時、アンプ２１１の非反転入力端子（＋）には、増幅パルス信号Ｓ５が入力され、アンプ２１１の反転入力端子（−）には、積分回路出力信号Ｓ２０４が入力される。これにより、Ｓ５＞Ｓ２０４の場合は、電流源２１２が容量２１４を充電し、Ｓ５＜Ｓ２０４の場合は、電流源２１３が容量２１４を放電する。
【０１２２】
ここで、電流源２１２の電流値は、電流源２１３の電流値よりも高く設定されており、増幅パルス信号Ｓ５が、周期的なノイズが増幅されて生成された信号である場合は、積分回路出力信号Ｓ２０４のレベルは、時間が経過するにつれて上昇する。
【０１２３】
また、期間ｓｅｃｔ＿１においてスイッチＳＷ２１１がＯＮする。これにより、判定レベルシフト電圧Ｓｔｈ２を出力する電源が、積分回路出力信号Ｓ２０４（判定レベル調整信号Ｓ２００に相当）により制御されて、判定レベルが、Ｓｔｈから、Ｓｔｈ’＝Ｓｔｈ＋Ｓｔｈ２’に変更（シフト）される。
【０１２４】
この時、可変判定レベルシフト電圧Ｓｔｈ２’は、積分回路出力信号Ｓ２０４に対して線形的に変化する。これにより、実施例３のパルス変調型光検出装置５３よりも精度よく判定レベルを調整することが可能となる。
【０１２５】
また、期間ｓｅｃｔ＿１が終了すれば、スイッチＳＷ２１１はＯＦＦして、可変判定レベルシフト電圧Ｓｔｈ２’は０となり、判定レベルは、Ｓｔｈ’からＳｔｈになる。
【０１２６】
また、期間ｓｅｃｔ＿１の終了後に、同期タイミング回路５から出力される容量放電信号Ｓ２５２により、スイッチＳＷ２１０を一定時間Ｔ’だけＯＮさせる。これにより、容量２１４を放電して積分回路出力信号Ｓ２０４をＬｏｗする。容量２１４の放電後に、スイッチＳＷ２１０がＯＦＦになり次第、積分回路２０８は、積分動作を再開する。
【０１２７】
本変形例に係るパルス変調型光検出装置５４は、積分回路２０８を用いているので、実施例２に係るパルス変調型光検出装置５２に対して、以下の利点を有している。即ち、突発的な単発の外乱光には反応せず、インバータ光のような周期的な外乱光のみを検出できるという利点を有している。
【０１２８】
尚、増幅パルス信号Ｓ５を積分して、その積分値に応じて期間ｓｅｃｔ＿１で判定レベルＳｔｈを調整可能であれば、判定レベル調整部２００、及び可変判定レベルシフト電圧Ｓｔｈ２’を出力する電源の構成は、本変形例の構成に限らない。
【０１２９】
〔容量２１４〕
ここで、図８及び図１０の容量２１４について考える。代表的な外乱光であるインバータ蛍光灯のノイズの周波数は、５０ｋＨｚ程度である。また、通常、外乱光を受光素子８で受光した際の受光パルス信号Ｓ４は微小であるため、受光パルス信号Ｓ４を増幅した増幅パルス信号Ｓ５も微小な信号となる。
【０１３０】
例えば、増幅パルス信号Ｓ５が、振幅１０ｍＶｐｐ、周波数５０ｋＨｚの信号である場合を考える。この場合、増幅パルス信号Ｓ５を複数回、例えば３回積分してピーク値が１０ｍＶの積分回路出力信号Ｓ２０４を得るためには、電流源２１２電流値を１ｕＡとすると、下記容量値Ｃ２１４が必要となる。
Ｃ２１４＝１ｕＡ×（１／５０ｋＨｚ／２×３)／１０ｍＶ＝３ｎＦ    （１）
ＩＣチップ等において容量値３ｎＦの容量２１４を形成すると、ＩＣチップが非常に大面積となり、コスト面で不利となる。
【０１３１】
〔パルス変調型光検出装置の実施例４〕
上記〔容量２１４〕における問題点を解消する実施例である、本実施形態に係るパルス変調型光検出装置の実施例４について、図１０及び図１１に基づいて説明する。なお、本実施例４において説明すること以外の構成は、上記〔パルス変調型光検出装置の基本構成〕、上記実施例１〜３、及び上記変形例と同じである。また、説明の便宜上、上記〔パルス変調型光検出装置の基本構成〕、上記実施例１〜３、及び上記変形例の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１３２】
図１０は、本実施例４に係るパルス変調型光検出装置５５のブロック図である。図１１は、本実施例４に係るパルス変調型光検出装置５５の動作を説明するための波形図である。
【０１３３】
図１０の判定レベル調整部２００は、積分回路２０８と、コンパレータ２０１と、外乱光判定レベルＳｔｈＮを出力する電源と、スイッチＳＷ２１２と、スイッチＳＷ１１６と、判定レベルシフト電圧Ｓｔｈ２を出力する電源とを備えている。
【０１３４】
また、積分回路２０８は、コンパレータ２１５（第２比較手段）、電流源２１２，２１３、容量２１４、スイッチＳＷ２１０、及び基準電圧Ｖｒｅｆを出力する電源２１６をさらに有している。
【０１３５】
コンパレータ２１５は、一方の入力端子（例えばプラス端子）に入力される増幅パルス信号Ｓ５と、他方の入力端子（例えばマイナス端子）に入力される電源２１６の基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する。増幅パルス信号Ｓ５が基準電圧Ｖｒｅｆよりも高い場合は、電流源２１２が容量２１４を充電し、増幅パルス信号Ｓ５が基準電圧Ｖｒｅｆよりも低い場合は、電流源２１３が容量２１４を放電する。
【０１３６】
ここで、電流源２１２の電流値は、電流源２１３の電流値よりも高く設定されており、増幅パルス信号Ｓ５が、周期的なノイズが増幅されて生成された信号である場合は、積分回路出力信号Ｓ２０４のレベルは、時間が経過するにつれて上昇する。
【０１３７】
実施例３に係るパルス変調型光検出装置５３では、一方の入力端子に増幅パルス信号Ｓ５が入力され、他方の入力端子に積分回路出力信号Ｓ２０４が入力されたアナログアンプとして動作する。このため、実施例３における積分回路出力信号Ｓ２０４の振幅は、増幅パルス信号Ｓ５と同程度の振幅となる。
【０１３８】
これに対して、本実施例４に係るパルス変調型光検出装置５４では、一方の入力端子に増幅パルス信号Ｓ５が入力され、他方の入力端子に電源２１６の基準電圧Ｖｒｅｆが入力されるコンパレータとして動作する。コンパレータ２１５を用いてデジタル出力することで、本実施例４における積分回路出力信号Ｓ２０４の振幅は、コンパレータ２１５に供給される電源電圧と同じ振幅となる。
【０１３９】
コンパレータ２１５に供給される電源電圧を、例えば３Ｖと設定すると、容量２１４の容量値Ｃ２１４は、上記（１）式の１０ｍＶを３Ｖに置き換えて
Ｃ２１４＝１ｕＡ×（１／５０ｋＨｚ／２×３)／３Ｖ＝１０ｐＦ    （２）
となる。
【０１４０】
従って、容量値Ｃ２１４を非常に小さく出来るので、上記〔容量２１４〕で述べたＩＣチップの面積についての問題点を解消することが出来る。
【０１４１】
積分回路出力信号Ｓ２０４は、コンパレータ２０１で外乱光判定レベルＳｔｈＮと比較され、Ｓ２０４＞ＳｔｈＮの条件を充足する時に、コンパレータ２０１からノイズ判定信号Ｓ２０７（判定レベル調整信号Ｓ２００に相当）を出力する（図１１ではＨｉとなる）。
【０１４２】
スイッチＳＷ２１２は、同期タイミングパルス信号Ｓ２によりＯＮ・ＯＦＦを制御され、同期タイミングパルス信号Ｓ２がＨｉである期間ｓｅｃｔ＿１の間はＯＮする。これにより、スイッチＳＷ１１６は、ノイズ判定信号Ｓ２０７によりＯＮ・ＯＦＦを制御される。
【０１４３】
期間ｓｅｃｔ＿１においてノイズ判定信号Ｓ２０７が出力されていれば（図１１に示すようにＨｉであれば）、スイッチＳＷ１１６はＯＦＦする。これにより、判定レベルを、Ｓｔｈから、Ｓｔｈ’＝Ｓｔｈ＋Ｓｔｈ２に変更（シフト）する。
【０１４４】
また、期間ｓｅｃｔ＿１の終了後に、同期タイミング回路５から出力される容量放電信号Ｓ２５２により、スイッチＳＷ２１０を一定時間Ｔ’だけＯＮさせる。これにより、容量２１４を放電して積分回路出力信号Ｓ２０４をＬｏｗする。容量２１４の放電後に、スイッチＳＷ２１０がＯＦＦになり次第、積分回路２０８は、積分動作を再開する。
【０１４５】
本実施例４に係るパルス変調型光検出装置５５は、積分回路２０８を用いているので、実施例２に係るパルス変調型光検出装置５２に対して、以下の利点を有している。即ち、突発的な単発の外乱光には反応せず、インバータ光のような周期的な外乱光のみを検出できるという利点を有している。
【０１４６】
尚、増幅パルス信号Ｓ５と電源２１６の基準電圧Ｖｒｅｆとを比較して得られるデジタル信号を積分して、その積分値を外乱光判定レベルＳｔｈＮと比較することにより、判定レベルＳｔｈを調整可能であれば、判定レベル調整部２００、コンパレータ２０１、スイッチＳＷ２１２，ＳＷ１１６、及び判定レベルシフト電圧Ｓｔｈ２を出力する電源の構成は、本変形例の構成に限らない。
【０１４７】
以上のように、本実施例４に係るパルス変調型光検出装置５５では、積分回路２０８は、さらに、一端が、積分回路２０８の出力に接続され、他端が、電気的に接地される容量２１４と、増幅パルス信号Ｓ５、および、任意に設定された基準電圧Ｖｒｅｆを入力とし、増幅パルス信号Ｓ５と基準電圧Ｖｒｅｆとの比較結果に応じたデジタル信号を出力するコンパレータ２１５と、増幅パルス信号Ｓ５とが基準電圧Ｖｒｅｆよりも大きい場合に容量２１４を充電する電流源２１２と、増幅パルス信号Ｓ５とが基準電圧Ｖｒｅｆ以下である場合に容量２１４を放電する、電流源２１２より電流値が小さい電流源２１３とを備えてもよい。
【０１４８】
尚、実施例１〜４及び実施例３の変形例において、同期タイミングパルス信号Ｓ２とは別の他の信号により、期間ｓｅｃｔ＿２を特定できるのであれば、同期タイミングパルス信号Ｓ２の代わりに、上記他の信号を用いることが出来る。さらに、増幅パルス信号Ｓ５以外の信号、例えば、受光パルス信号Ｓ４やコンパレータ出力パルス信号Ｓ６等の信号により、外乱光のレベルを計測できるのであれば、増幅パルス信号Ｓ５の代わりに、受光パルス信号Ｓ４やコンパレータ出力パルス信号Ｓ６等の信号を用いることも可能である。
【０１４９】
〔外乱光の特定〕
図１５の波形図を見ても明らかなように、同期タイミングパルス信号Ｓ１０２がＨｉである期間（本実施形態の期間ｓｅｃｔ＿１に相当する）が、外乱光Ｌ３’’による増幅パルス信号の周期よりも非常に長い場合は、Ｌ３’＋Ｌ３’’による増幅パルス信号において、複数のパルスが発生する。
【０１５０】
ここで、上記複数のパルス全てが判定レベルＳｔｈを超えれば、コンパレータ出力パルス信号Ｓ１０６’においても複数のパルスが発生する。
【０１５１】
図１５は、従来のパルス変調型光検出装置に関する図面であるが、本実施形態に係るパルス変調型光検出装置５０〜５５において、図１５のコンパレータ出力パルス信号Ｓ１０６’と同様のコンパレータ出力パルス信号Ｓ６’が生成された場合は、以下に示す検出手段の処理により、誤動作を防止する。
【０１５２】
本実施形態に係るパルス変調型光検出装置５０〜５５において、上記検出手段は、さらに、増幅パルス信号Ｓ５と判定レベルＳｔｈとを比較した結果を示す比較結果信号を生成するものであって、上記比較結果信号は、増幅パルス信号Ｓ５と判定レベルＳｔｈとの大小関係に応じて値が切り替えられるものであり、パルス光Ｌ２が発光されている期間ｓｅｃｔ＿１に、上記比較結果信号に複数のパルスが生成されたとき、誤検出したものと判定してもよい。上記所定の空間を通過する物体Ｂの有無を検出するときに、外乱光が存在しない場合には、パルス光Ｌ２が発光されている期間ｓｅｃｔ＿１では、単発のパルスが発生する。このため、信号処理回路１１において期間ｓｅｃｔ＿１における、コンパレータ出力パルス信号Ｓ６のパルスの数をカウントし、単発か複数かを判定する。これにより、パルス光Ｌ２が発光されている期間ｓｅｃｔ＿１に外乱光によって誤検出したものと上記検出手段が判定し、上記所定の空間を通過する上記被検出対象の有無を検出する動作を中止することで、外乱光による誤動作を防止することが可能となる。
【０１５３】
さらに、信号処理回路１１が、外乱光の存在時に物体Ｂを検出する動作を中止することで、外乱光による誤動作を防止することが可能となる。
【０１５４】
さらに、外乱光が存在しない状態では、期間ｓｅｃｔ＿１が終了した後（パルス光Ｌ２が消失した後）に、遅延時間αが経過すると、コンパレータ出力パルス信号Ｓ６のパルスは消失する（比較結果信号の値が切り替わる）。ここで、遅延時間αは、同期タイミングパルス信号Ｓ２が発光素子駆動回路６に入力されてから、コンパレータ出力パルス信号Ｓ６が出力されるまでに要する時間である。このため、コンパレータ出力パルス信号Ｓ６のパルスの消失は、期間ｓｅｃｔ＿１では発生しない。
【０１５５】
一方、図１５のコンパレータ出力パルス信号Ｓ１０６’では、同期タイミングパルス信号Ｓ１０２がＨｉである期間において、パルスの消失が発生する（パルスがＨｉからＬｏｗへ切り替わる箇所が存在する）ことが分かる。
【０１５６】
ここで、本実施形態に係るパルス変調型光検出装置５０〜５５において、上記検出手段は、さらに、増幅パルス信号Ｓ５と判定レベルＳｔｈとを比較した結果を示す比較結果信号を生成するものであって、上記比較結果信号は、増幅パルス信号Ｓ５と判定レベルＳｔｈとの大小関係に応じて値が切り替えられるものであり、パルス光Ｌ２が発光されている期間ｓｅｃｔ＿１に、上記比較結果信号の値が切り替わったとき、誤検出したものと判定してもよい。上記検出手段は、期間ｓｅｃｔ＿１において、上記比較結果信号の値が切り替われば（即ち、期間ｓｅｃｔ＿１においてコンパレータ出力パルス信号Ｓ６のパルスの消失が発生した場合には）、パルス光Ｌ２が発光されている期間ｓｅｃｔ＿１に外乱光によって誤検出したものと上記検出手段が判定し、上記所定の空間を通過する物体Ｂを検出する動作を中止する。こうすることで、外乱光による誤動作を防止することが可能となる。
【０１５７】
〔電子機器〕
本発明の電子機器は、パルス変調型光検出装置５０〜５５のいずれか１つを備えているので、外乱光による誤動作を防止することが出来る。
【０１５８】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１５９】
本発明のパルス変調型光検出装置は、外乱光による誤動作を防止することができるので、複写機及びプリンタ等のＦＡ及びＯＡ機器、並びにゲーム機といったアミューズメント機器等の電子機器に好適に用いることが出来る。
【符号の説明】
【０１６０】
５０〜５５  パルス変調型光検出装置
１  定電圧回路
２  電源端子
３  ＧＮＤ端子
４  発振回路
５  同期タイミング回路
６  発光素子駆動回路
７  発光素子
８  受光素子
９  アンプ
１０  コンパレータ（検出手段）
１１  信号処理回路（検出手段）
１２  出力回路
１３  出力端子
１４  負荷
１５  電源
２００  判定レベル調整部（基準値設定手段）
２０１  コンパレータ
２０２  記憶部
２０３  ピークホールド回路（最大値保持手段）
２０４  アンプ
２０５  ダイオード
２０６  容量
２０７  電源
２０８  積分回路（積分手段）
２１０  記憶部
２１１  アンプ
２１２  電流源（第１の電流源）
２１３  電流源（第２の電流源）
２１４  容量
２１５  コンパレータ（第２比較手段）
２１６  電源
Ｂ  物体（被検出対象）
Ｓ１  基本クロック信号
Ｓ２  同期タイミングパルス信号
Ｓ３  発光パルス信号
Ｓ４  受光パルス信号（電流信号）
Ｓ５  増幅パルス信号（電圧信号）
Ｓ５’  増幅パルス信号
Ｓ６  コンパレータ出力パルス信号
Ｓ７  信号処理回路出力信号
Ｓ２５０  ピークホールド制御信号
Ｓ２５１，Ｓ２５２  容量放電信号
ＳＷ１１６  スイッチ（基準値増加手段）
ＳＷ２０６〜ＳＷ２１２  スイッチ
ＳＷ２０３  スイッチ（信号切替手段）
Ｓｔｈ  判定レベル（所定の第１基準値）
Ｓｔｈ’  判定レベル
Ｓｔｈ２  判定レベルシフト電圧（第１所定値）
Ｓｔｈ２’  可変判定レベルシフト電圧（第２所定値）
ＳｔｈＮ  外乱光判定レベル（所定の第２基準値）
ｓｅｃｔ＿１  期間
ｓｅｃｔ＿２  期間（パルス光Ｌ２が発光されている期間）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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