(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス状検出光を周期的に投光する投光手段と、前記パルス状検出光を光電変換して対応する受光信号を出力する受光手段と、受光手段から出力される受光信号に基づいてオンオフ判定出力を生成する信号処理手段と、を具備し、
前記信号処理手段には、
前記パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングにおける前記受光信号のレベルと規定レベルとの差に応じた量だけ、前記パルス状検出光の受光信号波形が得られるであろう期間に含まれる受光信号のレベルを前記規定レベルに近づく方向へとレベルシフトさせるレベルシフト手段と、
前記レベルシフト手段によるレベルシフト後の受光信号に基づいて、オンオフ判定に使用されている条件の少なくとも１つが充足されているか否かを判定する条件判定手段と、が含まれている、光電スイッチであって、
前記条件判定手段は、前記パルス状検出光の受光信号波形のピークが到来するであろう第１のタイミングにおける受光信号のレベルと、前記パルス状検出光の受光信号波形のオーバーシュートによるボトムが到来するであろう第２のタイミングにおける受光信号のレベルとの比較結果が所定の大小関係となることを少なくとも条件として、前記判定を行なうように仕組まれている、光電スイッチ。
【請求項２】
前記条件判定手段は、前記第１のタイミングにおける受光信号のレベルと前記第２のタイミングにおける受光信号のレベルとの比較結果が所定の大小関係となることに加えて、第１のタイミングにおける受光信号のレベルと前記規定レベルとの比較結果が所定の大小関係となることを条件として、前記判定を行なうように仕組まれている、請求項１に記載の光電スイッチ。
【請求項３】
パルス状検出光を周期的に投光する投光手段と、前記パルス状検出光を光電変換して対応する受光信号を出力する受光手段と、受光手段から出力される受光信号に基づいてオンオフ判定出力を生成する信号処理手段と、を具備し、
前記信号処理手段には、
前記パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングにおける前記受光信号のレベルと規定レベルとの差に応じた量だけ、前記パルス状検出光の受光信号波形が得られるであろう期間に含まれる受光信号のレベルを前記規定レベルに近づく方向へとレベルシフトさせるレベルシフト手段と、
前記レベルシフト手段によるレベルシフト後の受光信号に基づいて、オンオフ判定に使用されている条件の少なくとも１つが充足されているか否かを判定する条件判定手段と、が含まれている、光電スイッチであって、
前記投光手段は、設置環境下におけるインバータ蛍光灯の点滅周期内において少なくとも３回以上の投光を行うように仕組まれており、かつ
前記条件判定手段は、前記パルス状検出光のピークが到来するであろうタイミングにおける受光信号のレベルを所定の閾値と比較して比較結果を得ると共に、１投光周期内に得られる全比較結果のうちで多数を占める比較結果に従って前記判定を行なうように仕組まれている、光電スイッチ。
【請求項４】
投光制御信号で指示されるタイミングで駆動パルス信号を出力する駆動手段と、前記駆動手段から出力される駆動パルス信号に応答してパルス状検出光を対象領域へと投光する発光素子とを含む投光手段と、
前記対象領域から到来するパルス状検出光の反射光を受光して光電変換する受光素子と、前記受光素子の出力を増幅して受光信号を生成する増幅器とを含む受光手段と、
前記受光手段から出力される受光信号に基づいてオンオフ判定出力を生成する信号処理手段と、を具備し、
前記信号処理手段には、
前記パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングにおける前記受光信号のレベルと規定レベルとの差に応じた量だけ、前記パルス状検出光の受光信号波形が得られるであろう期間に含まれる受光信号のレベルを前記規定レベルに近づく方向へとレベルシフトさせるレベルシフト手段と、
前記レベルシフト手段によるレベルシフト後の受光信号に基づいて、オンオフ判定に使用されている条件の少なくとも１つが充足されているか否かを判定する条件判定手段と、が含まれている、光電スイッチであって、
前記条件判定手段は、前記パルス状検出光の受光信号波形のピークが到来するであろう第１のタイミングにおける受光信号のレベルと、前記パルス状検出光の受光信号波形のオーバーシュートによるボトムが到来するであろう第２のタイミングにおける受光信号のレベルとの比較結果が所定の大小関係となることを少なくとも条件として、前記判定を行なうように仕組まれている、光電スイッチ。
【請求項５】
前記条件判定手段は、前記第１のタイミングにおける受光信号のレベルと前記第２のタイミングにおける受光信号のレベルとの比較結果が所定の大小関係となることに加えて、第１のタイミングにおける受光信号のレベルと前記規定レベルとの比較結果が所定の大小関係となることを条件として、前記判定を行なうように仕組まれている、請求項４に記載の光電スイッチ。
【請求項６】
投光制御信号で指示されるタイミングで駆動パルス信号を出力する駆動手段と、前記駆動手段から出力される駆動パルス信号に応答してパルス状検出光を対象領域へと投光する発光素子とを含む投光手段と、
前記対象領域から到来するパルス状検出光の反射光を受光して光電変換する受光素子と、前記受光素子の出力を増幅して受光信号を生成する増幅器とを含む受光手段と、
前記受光手段から出力される受光信号に基づいてオンオフ判定出力を生成する信号処理手段と、を具備し、
前記信号処理手段には、
前記パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングにおける前記受光信号のレベルと規定レベルとの差に応じた量だけ、前記パルス状検出光の受光信号波形が得られるであろう期間に含まれる受光信号のレベルを前記規定レベルに近づく方向へとレベルシフトさせるレベルシフト手段と、
前記レベルシフト手段によるレベルシフト後の受光信号に基づいて、オンオフ判定に使用されている条件の少なくとも１つが充足されているか否かを判定する条件判定手段と、が含まれている、光電スイッチであって、
前記投光手段は、設置環境下におけるインバータ蛍光灯の点滅周期内において少なくとも３回以上の投光を行うように、前記投光制御信号により制御されており、かつ
前記条件判定手段は、前記パルス状検出光のピークが到来するであろうタイミングにおける受光信号のレベルを所定の閾値と比較して比較結果を得ると共に、１投光周期内に得られる全比較結果のうちで多数を占める比較結果に従って前記判定を行なうように仕組まれている、光電スイッチ。
【請求項７】
前記レベルシフト手段が、その入力側信号の交流分を出力側へと伝達すると共に、出力側交流分に重畳されるべき直流電位を規定電位に初期設定可能な機能を有する交流信号伝達回路とされ、かつ該交流信号伝達回路の出力側交流分に重畳されるべき直流電位は、前記パルス状検出光が到来するであろうタイミングの直前において繰り返し規定電位に初期設定し直される、請求項４〜６のいずれかに記載の反射型光電スイッチ。
【請求項８】
前記交流信号伝達回路が、入出力端子間に介在される結合コンデンサと、出力側端子と規定電位点との間に介在されるスイッチとを含み、該スイッチが投光タイミング信号と同期がとられたゲート制御信号によりオンオフ制御される、請求項７に記載の反射型光電スイッチ。
【請求項９】
前記条件判定手段において行われる受光信号のレベルと閾値との比較等の演算は、前記交流信号伝達回路の出力信号をＡ／Ｄ変換することにより取得されるデジタルデータに基づいて、マイクロプロセッサによりソフトウェア的に実行される、請求項７又は８に記載の反射型光電スイッチ。
【請求項１０】
互いに離隔して配置される投光側装置と受光側装置とを有し、
前記投光手段は前記投光側装置に内蔵され、
前記受光手段と前記信号処理手段とは前記受光側装置に内蔵され、さらに前記投光制御信号は、前記受光側装置から投光側装置へと通信を介して伝達される、請求項４〜９に記載の光電スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばインバータ型蛍光灯に対する雑音対策を施された光電スイッチに係り、特に、オンオフ判定処理に先立って、パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングにおける受光信号のレベルを規定レベルに揃えることにより、蛍光灯雑音の影響を可及的に排除するようにした光電スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
よく知られているように、この種の光電スイッチは、投光手段と、受光手段と、信号処理手段とを含んでいる。反射型光電スイッチの場合、投光手段と受光手段とは、一般に、同一のハウジングに収容される。透過型光電スイッチの場合、投光手段と受光手段とは、一般に、互いに離隔された別々のハウジングに収容される。
【０００３】
投光手段は、投光制御信号で指示されるタイミングで駆動パルス信号（以下、投光パルスと言う）を出力する駆動手段と、駆動手段から出力される投光パルスに応答してパルス状検出光を対象領域へと投光する発光素子とを含んでいる。受光手段は、対象領域から到来するパルス状検出光を受光して光電変換する受光素子と、受光素子の出力を増幅して受光信号を生成する増幅器とを含んでいる。信号処理手段は、受光手段から出力される受光信号に基づいてオンオフ判定出力を生成する。
【０００４】
投光パルスＰＤ並びに受光信号ＶＳ２の具体的な一例が図１２の波形図にそれぞれ示されている。同図から明らかなように、投光パルスＰＤは発光期間相当の時間幅を有する矩形波であって、周期Ｔ毎に繰り返し出現する。受光信号ＶＳ２は、投光パルスＰＤの前縁部に相当する時点から後縁部に相当する時点にかけて急峻に立ち上がってピークｐｋに達したのち、直ちに降下しつつオーバーシュートしてボトムｂｍに達し、しかるのち、比較的に緩やかに立ち上がってゼロレベルに収束すると言った特徴的な山形波形を有する。なお、上記特徴的な山形波形におけるオーバーシュート部分は、受光手段を構成する増幅器の容量成分等に起因して出現する。
【０００５】
図１２に示されるように、受光信号ＶＳ２の山形波形の基底レベルが常に安定したものであるならば、例えば、投光パルスＰＤのタイミングから僅かに遅れたタイミングで受光信号ＶＳ２をサンプリングすると共に、サンプリングされた受光信号ＶＳ２のレベルを規定の閾値と比較することにより、オンオフ判定を容易に行うことができるはずである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
投光パルスＰＤ、サンプリングパルスの発生タイミングのバラツキ範囲Δｔ、並びに、インバータ蛍光灯によるノイズ成分ＶＮ２の具体的な一例が図１３の波形図に示されている。
【０００７】
この種の光電スイッチにおける投光周期Ｔの値は、ヨーロッパの工場照明等に多く採用されるインバータ型蛍光灯の点滅周期と比較的に近似する。このことは、この種の光電スイッチがそのようなインバータ蛍光灯が設置された環境に据え付けられると、受光信号ＶＳ２（図１２参照）と蛍光灯によるノイズ成分ＶＮ２とが重畳される結果、受光信号ＶＳ２の山形波形の基底レベルは投光周期毎に大きく変動するので、単に投光パルスＰＤから一定時間遅れたタイミングにおける受光信号ＶＳ２のレベルを規定の閾値と比較すると言った単純な手法ではオンオフ判定を正確に行うことはできないことを意味している。
【０００８】
また、蛍光灯によるノイズ成分ＶＮ２が存在しないとしても、サンプリングパルスの発生タイミングは投光パルスＰＤの発生タイミング等を基準として決定する他はないため、回路要素の容量成分等によって発生タイミングのバラツキを完全に抑制することは困難である。殊に、透過型光電スイッチの場合には、投光パルスＰＤは通信手段を介して受光側装置から投光側装置へと伝達されるため、この通信による伝達時間のバラツキにより、サンプリングパルスの発生タイミングとのバラツキ範囲Δｔは無視しがたい。
【０００９】
そこで、本発明者等が先に特開平５−１４５３９５号公報，特開平６−１５２３６４号公報等で提案した信号処理手法では、パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングにおける受光信号のレベルと規定レベルとの差に応じた量だけ、パルス状検出光の受光信号波形が得られるであろう期間に含まれる受光信号のレベルを前記規定レベルに近づく方向へとレベルシフトさせ、レベルシフト後の受光信号のレベルに基づいて、オンオフ１条件の充足判定を行うと言った信号処理手法が採用された。
【００１０】
かかる信号処理手法によれば、受光信号のレベルからノイズ成分を除去した後に、これを閾値と比較すると言うアルゴリズムが採用されているため、蛍光灯によるノイズ成分による影響は除去され、信頼性の高いオンオフ判定結果が得られるものと期待された。
【００１１】
しかしながら、本発明者等の鋭意研究によれば、上述のレベルシフトによるノイズ成分除去機能付きの信号処理手法にあっても、次のような理由により、オンオフ判定の信頼性にはなおも問題点が残されていることが判明した。
【００１２】
第１には、先に説明したと同様の理由から、パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングを正確に決定することは困難であると言うことである。殊に、透過型光電スイッチの場合には、投光パルスＰＤは通信手段を介して受光側装置から投光側装置へと伝達されるため、この通信による伝達時間のバラツキ等により、パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングを正確に決定することができない。パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングに大きなバラツキが存在した場合、判定閾値が適切であっても、正確なオンオフ判定はできない。
【００１３】
第２には、パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングを正確に決定することができたとしても、その決定されたタイミングが蛍光灯によるノイズ成分ＶＮ２の波形上において変化率が大きい部分（位相０度，１８０度，３６０度等）に一致すると、そのときのパルス状検出光の受光信号レベルがたまたま判定閾値の上下付近にあるような場合、ノイズ成分ＶＮ２の影響で受光信号レベルが誤って閾値を越えたり、越えなかったりして、正確なオンオフ判定ができない。
【００１４】
この発明は、上述したレベルシフト機能を有する光電スイッチにおける問題点を解決するためになされたものである。
【００１５】
すなわち、この発明の目的は、オンオフ判定における信頼性を一層向上させることが可能なレベルシフト機能付きの光電スイッチを提供することにある。
【００１６】
この発明の他の目的とするところは、オンオフ判定を行うための受光信号のサンプリングタイミングが多少ずれていたとしても、信頼性の高いオンオフ判定結果を得ることが可能なレベルシフト機能付きの光電スイッチを提供することにある。
【００１７】
この発明の他の目的とするところは、オンオフ判定を行うための受光信号のサンプリングタイミングがたまたまノイズ成分による受光信号波形の急峻な部分に一致したとしても、信頼性の高いオンオフ判定結果を得ることが可能なレベルシフト機能付きの光電スイッチを提供することにある。
【００１８】
この発明のさらに他の目的並びに作用効果については、明細書の以下の記述に基づいて、当業者であれば容易に理解されるであろう。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光電スイッチは、パルス状検出光を周期的に投光する投光手段と、前記パルス状検出光を光電変換して対応する受光信号を出力する受光手段と、受光手段から出力される受光信号に基づいてオンオフ判定出力を生成する信号処理手段と、を具備する。
【００２０】
前記信号処理手段には、前記パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングにおける前記受光信号のレベルと規定レベルとの差に応じた量だけ、前記パルス状検出光の受光信号波形が得られるであろう期間に含まれる受光信号のレベルを前記規定レベルに近づく方向へとレベルシフトさせるレベルシフト手段と、前記レベルシフト手段によるレベルシフト後の受光信号に基づいて、オンオフ判定に使用されている条件の少なくとも１つが充足されているか否かを判定する条件判定手段と、が含まれている。
【００２１】
ここで、レベルシフト手段の機能は、マイクロプロセッサを使用してソフトウェア的に実現しても良いし、後述する実施形態のように専用のアナログ回路を使用してハードウェア的に実現しても良い。
【００２２】
ソフトウェア的に実現するについては、当業者であればいくつかの手法が考えられるであろう。それらの手法の１つとしては、受光手段から出力される受光信号のレベルを所定のサンプリング周期で連続的にＡ／Ｄ変換してメモリに時系列的に格納し、その後、オンオフ判定に使用される１又は２以上のタイミングのデータの値から、パルス状検出光が到来するであろうタイミングの直前のタイミングのデータの値を差し引く又は加えると言ったものが挙げられる。
【００２３】
また、条件判定手段の機能についても、マイクロプロセッサを使用してソフトウェア的に実現しても良いし、コンパレータや専用のロジック回路等を使用してハードウェア的に実現しても良い。
【００２４】
本発明の光電スイッチは、以上の基本構成において、さらに次のような特徴事項を有している。
【００２５】
すなわち、前記条件判定手段は、前記パルス状検出光の受光信号波形のピークが到来するであろう第１のタイミングにおける受光信号のレベルと、前記パルス状検出光の受光信号波形のオーバーシュートによるボトムが到来するであろう第２のタイミングにおける受光信号のレベルとの比較結果が所定の大小関係となることを少なくとも条件として、前記判定を行なうように仕組まれている。
【００２６】
先にも述べたように、条件判定手段の機能は、アナログコンパレータとロジック回路を使用してハードウェア的に実現してもよいし、レベルシフト済の受光信号をＡ／Ｄ変換したのち、マイクロプロセッサを使用してソフトウェア的に実現するようにしてもよい。
【００２７】
なお、本発明において、『オンオフ判定に使用されている条件の少なくとも１つが充足されているか否かを判定する』としたのは、この種の光電スイッチにおいては、最終的なオンオフ判定のために、通常、複数の判定条件の充足を条件とすることを考慮したためである。その他の判定条件としてしばしば採用されるものとしては、オン又はオフ判定結果が複数回連続したことを条件として、オン又はオフを判定するもの等が挙げることができる。
【００２８】
以上の構成によれば、パルス状検出光の受光信号波形のピークが到来するであろう第１のタイミングにおける受光信号のレベルと、パルス状検出光の受光信号波形のオーバーシュートによるボトムが到来するであろう第２のタイミングにおける受光信号のレベルとの比較結果が所定の大小関係となることを少なくとも条件として、前記１条件の充足判定を行なうようにしたため、第１のタイミング及び第２のタイミングが受光信号波形のピークやボトムのタイミングから多少ずれたとしても、パルス状検出光の受光信号波形に特有な山形波形がサンプリング領域に存在する限り、第１のタイミングと第２のタイミングにおける受光レベルの大小関係については殆ど不動のため、それらの関係に基づいて信頼性の高いオンオフ判定が可能となる。
【００２９】
より詳細に説明すると、第１のタイミング及び第２のタイミングは、受光信号にかかわる回路の特性（定数）のばらつきにより、受光信号波形のピークやボトムのタイミングに厳密に合わせて設定できるとは限らない。また、厳密に合わせる必要もない。ノイズ成分がなければ受光信号波形のピーク近傍における信号値とボトム近傍における信号値との差は大きいから、ノイズ成分があってもこれらの大小関係は反転しにくいことを利用するという本発明の解決原理を逸脱しない範囲であれば、第１のタイミング及び第２のタイミングの受光信号波形のピークやボトムのタイミングからのずれは許容される。
【００３０】
好ましい実施の形態においては、前記条件判定手段は、前記第１のタイミングにおける受光信号のレベルと前記第２のタイミングにおける受光信号のレベルとの比較結果が所定の大小関係となることに加えて、第１のタイミングにおける受光信号のレベルと前記規定レベルとの比較結果が所定の大小関係となることを条件として、前記判定を行なうように仕組まれている。
【００３１】
このような構成によれば、パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングが、たまたまノイズ成分による受光信号波形の急峻下降タイミングに一致し、しかもパルス状検出光の反射光が存在しないか又は殆ど存在しないことにより、第１のタイミングにおける受光レベルと第２のタイミングにおける受光レベルとの大小関係だけでは、オンオフ判定を正確に行い難い事態が発生したとしても、正常な反射光が存在する場合と存在しない場合とでは、第１のタイミングにおける受光レベルと前記規定レベルとの比較結果には明らかな差が生ずることから、これを判断の参考として加えることで、信頼性の高いオンオフ判定結果が得られることとなる。
【００３２】
別の一面から見た本発明の光電スイッチは、パルス状検出光を周期的に投光する投光手段と、前記パルス状検出光を光電変換して対応する受光信号を出力する受光手段と、受光手段から出力される受光信号に基づいてオンオフ判定出力を生成する信号処理手段と、を具備している。
【００３３】
前記信号処理手段には、前記パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングにおける前記受光信号のレベルと規定レベルとの差に応じた量だけ、前記パルス状検出光の受光信号波形が得られるであろう期間に含まれる受光信号のレベルを前記規定レベルに近づく方向へとレベルシフトさせるレベルシフト手段と、前記レベルシフト手段によるレベルシフト後の受光信号に基づいて、オンオフ判定に使用されている条件の少なくとも１つが充足されているか否かを判定する条件判定手段と、が含まれている。
【００３４】
ここで、レベルシフト手段の機能は、マイクロプロセッサを使用してソフトウェア的に実現しても良いし、後述する実施形態のように専用のアナログ回路を使用してハードウェア的に実現しても良い。
【００３５】
ソフトウェア的に実現するについては、当業者であればいくつかの手法が考えられるであろう。それらの手法の１つとしては、受光手段から出力される受光信号のレベルを所定のサンプリング周期で連続的にＡ／Ｄ変換してメモリに時系列的に格納し、その後、オンオフ判定に使用される１又は２以上のタイミングのデータの値から、パルス状検出光が到来するであろうタイミングの直前のタイミングのデータの値を差し引く又は加えると言ったものが挙げられる。
【００３６】
また、後述するように、条件判定手段の機能についても、マイクロプロセッサを使用してソフトウェア的に実現しても良いし、コンパレータや専用のロジック回路等を使用してハードウェア的に実現しても良い。
【００３７】
本発明の光電スイッチは、以上の基本構成において、さらに次のような特徴事項を有している。
【００３８】
すなわち、前記投光手段は、設置環境下におけるインバータ蛍光灯の点滅周期内において少なくとも３回以上の投光を行うように仕組まれている。因みに、現行のインバータ蛍光灯の場合、もっとも短い点滅周期は６０乃至７０μｓｅｃ程度とされている。
【００３９】
また、前記条件判定手段は、前記パルス状検出光のピークが到来するであろうタイミングにおける受光信号のレベルを所定の閾値と比較して比較結果を得ると共に、投光周期内に得られる全比較結果のうちで多数を占める比較結果に従って前記判定を行なうように仕組まれている。
【００４０】
先に述べたように、条件判定手段の機能は、アナログコンパレータとロジック回路を使用してハードウェア的に実現してもよいし、レベルシフト済の受光信号をＡ／Ｄ変換したのち、マイクロプロセッサを使用してソフトウェア的に実現するようにしてもよい。
【００４１】
なお、『オンオフ判定に使用されている条件の少なくとも１つが充足されているか否かを判定する』としたのは、この種の光電スイッチにおいては、最終的なオンオフ判定のために、通常、複数の判定条件の成立を要件とすることが多いことを考慮したためである。その他の要件としてしばしば採用されるものとしては、オン又はオフ判定結果が複数回連続したことを条件として、オン又はオフを判定するもの等が挙げられる。
【００４２】
以上の構成によれば、インバータ蛍光灯によるノイズ波形は略正弦波状であるから、蛍光灯の１点滅周期内における波形傾きの急峻部分は２カ所（例えば、位相０度と１８０度）しか存在しないので、１点滅周期内において少なくとも３回以上の投光を行うようにすれば、仮にそのうちの２回の投光タイミングがノイズ波形上の急峻上昇部分のタイミングと急峻下降部分のタイミングにほぼ一致して、いずれかのタイミングにおいて誤ったレベル判定結果が得られたとしても、それ以外の投光タイミングについては比較的になだらかな部分に相当することとなる。そのため、パルス状検出光のピークが到来するであろうタイミングにおける受光信号のレベルを所定の閾値と比較して比較結果を得ると共に、投光周期内に得られる全比較結果のうちで多数を占める比較結果に従って前記１条件の充足判定を行なうようにすれば、信頼性の高いオンオフ判定結果が得られる。
【００４３】
より具体的形態としての本発明の光電スイッチは、投光制御信号で指示されるタイミングで駆動パルス信号を出力する駆動手段と、前記駆動手段から出力される駆動パルス信号に応答してパルス状検出光を対象領域へと投光する発光素子とを含む投光手段と、前記対象領域から到来するパルス状検出光の反射光を受光して光電変換する受光素子と、前記受光素子の出力を増幅して受光信号を生成する増幅器とを含む受光手段と、前記受光手段から出力される受光信号に基づいてオンオフ判定出力を生成する信号処理手段と、を具備している。
【００４４】
前記信号処理手段には、前記パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングにおける前記受光信号のレベルと規定レベルとの差に応じた量だけ、前記パルス状検出光の受光信号波形が得られるであろう期間に含まれる受光信号のレベルを前記規定レベルに近づく方向へとレベルシフトさせるレベルシフト手段と、前記レベルシフト手段によるレベルシフト後の受光信号に基づいて、オンオフ判定に使用されている条件の少なくとも１つが充足されているか否かを判定する条件判定手段と、が含まれている。
【００４５】
上述の反射型光電スイッチは、以上の基本構成において、さらに次のような特徴事項を有している。
【００４６】
すなわち、前記条件判定手段は、前記パルス状検出光の受光信号波形のピークが到来するであろう第１のタイミングにおける受光信号のレベルと、前記パルス状検出光の受光信号波形のオーバーシュートによるボトムが到来するであろう第２のタイミングにおける受光信号のレベルとの比較結果が所定の大小関係となることを少なくとも条件として、前記判定を行なうように仕組まれている。
【００４７】
好ましい実施の形態においては、前記条件判定手段は、前記第１のタイミングにおける受光信号のレベルと前記第２のタイミングにおける受光信号のレベルとの比較結果が所定の大小関係となることに加えて、第１のタイミングにおける受光信号のレベルと前記規定レベルとの比較結果が所定の大小関係となることを条件として、前記判定を行なうように仕組まれている。
【００４８】
他の具体的な形態としての本発明の光電スイッチは、投光制御信号で指示されるタイミングで駆動パルス信号を出力する駆動手段と、前記駆動手段から出力される駆動パルス信号に応答してパルス状検出光を対象領域へと投光する発光素子とを含む投光手段と、前記対象領域から到来するパルス状検出光の反射光を受光して光電変換する受光素子と、前記受光素子の出力を増幅して受光信号を生成する増幅器とを含む受光手段と、前記受光手段から出力される受光信号に基づいてオンオフ判定出力を生成する信号処理手段と、を具備している。
【００４９】
前記信号処理手段には、前記パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングにおける前記受光信号のレベルと規定レベルとの差に応じた量だけ、前記パルス状検出光の受光信号波形が得られるであろう期間に含まれる受光信号のレベルを前記規定レベルに近づく方向へとレベルシフトさせるレベルシフト手段と、前記レベルシフト手段によるレベルシフト後の受光信号に基づいて、オンオフ判定に使用されている条件の少なくとも１つが充足されているか否かを判定する条件判定手段と、が含まれている。
【００５０】
上述の光電スイッチは、以上の基本構成において、さらに次のような特徴事項を有している。
【００５１】
すなわち、前記投光手段は、設置環境下におけるインバータ蛍光灯の点滅周期内において少なくとも３回以上の投光を行うように仕組まれている。
【００５２】
また、前記条件判定手段は、前記パルス状検出光のピークが到来するであろうタイミングにおける受光信号のレベルを所定の閾値と比較して比較結果を得ると共に、投光周期内に得られる全比較結果のうちで多数を占める比較結果に従って前記判定を行なうように仕組まれている。
【００５３】
好ましい実施の形態においては、前記レベルシフト手段が、その入力側信号の交流分を出力側へと伝達すると共に、出力側交流分に重畳されるべき直流電位を規定電位に初期設定可能な機能を有する交流信号伝達回路とされ、かつ該交流信号伝達回路の出力側交流分に重畳されるべき直流電位は、前記パルス状検出光が到来するであろうタイミングの直前において繰り返し規定電位に初期設定し直される。
【００５４】
このような構成によれば、パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングにおける前記受光信号のレベルと規定レベルとの差に応じた量だけ、パルス状検出光の受光信号波形が得られるであろう期間に含まれる受光信号のレベルを前記規定レベルに近づく方向へとレベルシフトさせると言う機能をアナログ回路を用いてハードウェア的に実現することができる。
【００５５】
好ましい実施の形態においては、前記交流信号伝達回路が、入出力端子間に介在される結合コンデンサと、出力側端子と規定電位点との間に介在されるスイッチとを含み、該スイッチが投光タイミング信号と同期がとられたゲート制御信号によりオンオフ制御される。
【００５６】
好ましい実施の形態においては、前記条件判定手段において行われる受光信号のレベルと閾値との比較等の演算は、前記交流信号伝達回路の出力信号をＡ／Ｄ変換することにより取得されるデジタルデータに基づいて、マイクロプロセッサによりソフトウェア的に実現される。
【００５７】
好ましい実施の形態においては、前記の光電スイッチは、互いに離隔して配置される投光側装置と受光側装置を有する透過型光電スイッチとして実現される。
【００５８】
この透過型光電スイッチにあっては、前記投光手段は前記投光側装置に内蔵される。また、前記受光手段と前記信号処理手段とは、前記受光側装置に内蔵される。そして、投光制御信号は前記受光側装置から前記投光側装置へと通信を介して伝達される。
【００５９】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る光電スイッチの好適な実施の一形態を添附図面を参照しながら詳細に説明する。
【００６０】
先に説明したように、本発明の光電スイッチは、パルス状検出光を周期的に投光する投光手段と、パルス状検出光を光電変換して対応する受光信号を出力する受光手段と、受光手段から出力される受光信号に基づいてオンオフ判定出力を生成する信号処理手段と、を具備している。
【００６１】
信号処理手段には、パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングにおける前記受光信号のレベルと規定レベルとの差に応じた量だけ、パルス状検出光の受光信号波形が得られるであろう期間に含まれる受光信号のレベルを前記規定レベルに近づく方向へとレベルシフトさせるレベルシフト手段と、レベルシフト手段によるレベルシフト後の受光信号に基づいて、オンオフ判定に使用されている条件の少なくとも１つが充足されているか否かを判定する条件判定手段と、が含まれている。
【００６２】
ここで、『レベルシフト手段』の機能は、マイクロプロセッサを使用してソフトウェア的に実現しても良いし、後述する実施形態のように専用のアナログ回路を使用してハードウェア的に実現しても良い。
【００６３】
ソフトウェア的に実現するについては、当業者であればいくつかの手法が考えられるであろう。それらの手法の１つとしては、受光手段から出力される受光信号のレベルを所定のサンプリング周期で連続的にＡ／Ｄ変換してメモリに時系列的に格納し、その後、オンオフ判定に使用される１又は２以上のタイミングのデータの値から、パルス状検出光が到来するであろうタイミングの直前のタイミングのデータの値を差し引く又は加えると言ったものが挙げられる。
【００６４】
本発明の光電スイッチは、以上の基本構成において、さらに次のような特徴事項を有している。ここで、特徴事項としては、択一的に又は併用して採用可能な第１の特徴事項と第２の特徴事項とが用意されている。
【００６５】
第１の特徴事項は、『条件判定手段』に関するものである。すなわち、この第１の特徴事項においては、条件判定手段は、パルス状検出光の受光信号波形のピークが到来するであろう第１のタイミングにおける受光信号のレベルと、前記パルス状検出光の受光信号波形のオーバーシュートによるボトムが到来するであろう第２のタイミングにおける受光信号のレベルとの比較結果が所定の大小関係となることを少なくとも条件として、前記判定を行なうように仕組まれている。つまり、この第１の特徴事項は、パルス状検出光を受光した場合にのみ生ずる特徴的な山形波形に着目して、オンオフ判定の信頼性を向上させようとするものである。
【００６６】
第２の特徴事項は、『投光手段』と『条件判定手段』とに関するものである。すなわち、この第２の特徴事項においては、投光手段は、設置環境下におけるインバータ蛍光灯の点滅周期よりも短い投光周期を有しかつ当該投光周期内において少なくとも３回以上の投光を行うように仕組まれている。また、前記条件判定手段は、前記パルス状検出光のピークが到来するであろうタイミングにおける受光信号のレベルを所定の閾値と比較して比較結果を得ると共に、投光周期内に得られる全比較結果のうちで多数を占める比較結果に従って前記判定を行なうように仕組まれている。つまり、この第２の特徴事項は、蛍光灯ノイズ波形の１周期内には、傾きが急峻な部分は２カ所しか存在しないことに着目して、オンオフ判定の信頼性を向上させようとするものである。この第２の特徴事項における各投光に対応する受光信号についての比較結果を得るために第１の特徴事項を適用してもよい。
【００６７】
なお、条件判定手段の機能は、アナログコンパレータとロジック回路を使用してハードウェア的に実現してもよいし、レベルシフト済の受光信号をＡ／Ｄ変換したのち、マイクロプロセッサを使用してソフトウェア的に実現するようにしてもよい。
【００６８】
次に、本発明の第１実施形態に係る光電スイッチの電気的な基本構成が図１に示されている。図示された光電スイッチは反射型の光電スイッチである。また、『レベルシフト手段』の機能は、専用のアナログ回路を使用してハードウェア的に実現されている。さらに、特徴事項としては、上記第１の特徴事項が採用されている。そのため、条件判定手段は、パルス状検出光の受光信号波形のピークが到来するであろう第１のタイミングにおける受光信号のレベルと、前記パルス状検出光の受光信号波形のオーバーシュートによるボトムが到来するであろう第２のタイミングにおける受光信号のレベルとの比較結果が所定の大小関係となることを少なくとも条件として、前記判定を行なうように仕組まれている。
【００６９】
同図に示されるように、この光電スイッチ１は、投光手段２と、受光手段３と、フィルタ手段４と、Ａ／Ｄ変換手段５と、ＣＰＵ６とを備えている。それらの基本構成手段１〜６の詳細は以下の通りである。
【００７０】
投光手段２は、駆動手段７と発光素子８とを備えている。それらの構成並びに作用は次の通りである。
【００７１】
駆動手段７は、定電流源等のＬＥＤ駆動回路で構成される。この駆動手段７は、ＣＰＵ６にてソフトウェア的に実現される投光制御手段１３から提供される一定周期Ｔのパルス波形の投光制御信号ＣＤに基づいて、パルス幅ＴＰ、休止期間ＴＫ（Ｔ＝ＴＰ＋ＴＫ）を有する投光パルス（駆動パルス信号）ＰＤを発光素子８に供給する（図５（ａ）参照）。
【００７２】
発光素子８は、この例では発光ダイオード（ＬＥＤ）で構成される。この発光素子８は、駆動手段７から供給される投光パルスＰＤのパルス幅に相当する期間（図４（ａ）参照）のみ発光して、パルス状検出光ＬＳを対象物２０の存在し得る領域に向けて投光する。
【００７３】
受光手段３は、受光素子９と増幅器１０とを備えている。それらの構成並びに作用は次の通りである。
【００７４】
受光素子９は、この例ではフォトダイオード（ＰＤ）で構成される。この受光素子９は、対象物２０で反射された反射光ＬＲ並びにインバータ蛍光灯によるノイズ光ＬＮを受光して光電変換する。物体２０からの反射光ＬＲを光電変換して得られた電気信号ＶＳ１と蛍光灯からのノイズ光ＬＮを光電変換して得られた電気信号ＶＮ１とは、互いに重畳された上で増幅器１０へと供給される。
【００７５】
増幅器１０は、この例では利得を変更可能な演算増幅器等で構成される。この増幅器１０は、受光素子９から出力される電気信号（ＶＳ１，ＶＮ１）を規定の利得で増幅して、受光信号（ＶＳ２，ＶＮ２）を生成出力する。なお、信号ＶＳ２は信号ＶＳ１を増幅して得られた信号であり、信号ＶＮ２は信号ＶＮ１を増幅して得られた信号である。こうして生成出力された受光信号（ＶＳ２，ＶＮ２）は、その後段に配置されたフィルタ手段４に供給される。
【００７６】
フィルタ手段４は、本発明の構成要件の１つである『レベルシフト手段』として機能する。なお、『フィルタ手段』なる命名は、周期的なパルス光である反射光ＬＲに対応する信号成分ＶＳ２と蛍光灯からのノイズ光ＬＮに対応する信号成分ＶＮ２とを含む受光信号の中で、信号成分ＶＳ２のみを通過させる機能がマクロ的な観点から見ると、所謂コムフィルタ（ｃｏｍｂ  ｆｉｌｔｅｒ）の機能に類似するからである。
【００７７】
フィルタ手段４は、パルス状検出光の反射光ＬＲが到来するであろう直前のタイミングＴ０（図５参照）における受光信号（ＶＳ２＋ＶＮ２）のレベルと規定レベル（この例ではＧＮＤレベル）との差に応じた量だけ、パルス状検出光の反射光ＬＲが到来するであろう期間に含まれる受光信号（ＶＳ２＋ＶＮ２）のレベルを規定レベルへと近づく方向へとレベルシフトさせるレベルシフト手段として機能する。タイミングＴ０は、ＣＰＵ６によって生成される。
【００７８】
フィルタ手段４を専用のアナログ回路でハードウェア的に実現するための回路構成の一例が図３に示されている。図示のフィルタ手段４を構成するアナログ回路は、入出力端子間に介在される結合コンデンサＣ１と、出力側端子と規定電位点（この例ではＧＮＤ）との間に介在されるアナログスイッチＱ１とを有する。アナログスイッチＱ１がオフ状態のとき、出力側は浮動状態となり、入力側信号の交流分は出力側へと伝達される。アナログスイッチＱ１がオン状態のとき、出力側の電位は規定電位であるＧＮＤ電位に拘束される。アナログスイッチＱ１がオン状態からオフ状態に切り替わると、出力側電位の拘束は解かれて浮動状態となり、同時に、入出力間における交流分の伝達が可能となることから、出力信号ＶＯの電位は、入力側交流分に対して規定電位であるＧＮＤ電位を重畳したものとなる。なお、規定電位としては、ＧＮＤ電位以外の任意の電位を採用することができる。
【００７９】
換言すれば、上記アナログ回路は、アナログスイッチＱ１をオン状態からオフ状態へと切り替えることにより、入力側から出力側へと交流分の伝達を開始すると共に、交流分の伝達が開始されたのちにあっては、出力側交流分に重畳されるべき直流電位は常にＧＮＤ電位（規定電位）に初期設定される機能を有する交流信号伝達回路と表現することもできる。
【００８０】
Ａ／Ｄ変換手段５は、フィルタ手段４の出力信号ＶＯを後述する第１のタイミングＴ１と第２のタイミングＴ２においてそれぞれＡ／Ｄ変換する（図５参照）。ここで、第１のタイミングＴ１は、パルス状検出光の受光信号波形のピークが到来するであろうタイミングであり、第２ののタイミングＴ２は、パルス状検出光の受光信号波形のオーバーシュートによるボトムが到来するであろうタイミングである。これらのタイミングＴ１，Ｔ２は、後述するように、ＣＰＵ６によって生成される。Ａ／Ｄ変換手段５の出力側には、第１のタイミングＴ１にてＡ／Ｄ変換により得られたピーク値相当のデジタルデータＤＭＸと、第２のタイミングＴ２にてＡ／Ｄ変換により得られたボトム値相当のデジタルデータＤＭＮとが出力される。
【００８１】
ＣＰＵ６は、マイクロプロセッサを主体として構成されている。図において、ＣＰＵ６内に描かれた条件判定手段１１、サンプリングパルス発生手段１２、及び投光制御手段１３の各機能は、マイクロプロセッサによりソフトウェア的に実現される。
【００８２】
サンプリングパルス発生手段１２並びに投光制御手段１３の各機能を図５の波形図を参照して説明する。
【００８３】
投光制御手段１３は、ＣＰＵ６に内蔵された基準クロックに基づいて、周期Ｔを有する基準タイミング信号（図示せず）を生成する。この基準タイミング信号に基づいて、投光制御信号ＣＤ並びにサンプリング制御信号ＣＳが生成される。投光制御信号ＣＤは、基準タイミング信号に同期した周期Ｔを有するパルス信号であって、そのパルス幅は発光素子８の発光時間に対応する。この投光制御信号ＣＤに応答して、駆動手段７が作動した結果として生成された投光パルスＰＤの波形が図５（ａ）に示されている。図から明らかなように、投光パルスＰＤは、周期Ｔ並びにパルス幅ＴＰを有するパルス信号である。サンプリング制御信号ＣＳも、基準タイミング信号に同期した周期Ｔを有するパルス信号である。サンプリング制御信号ＣＳは、サンプリングパルス発生手段１２へと供給され、後述するゲートパルスＧＰ並びにサンプリングパルスＰＳの生成に供される。
【００８４】
サンプリングパルス発生手段１２は、投光制御手段１３から供給されるサンプリング制御信号ＣＳに基づいて、ゲートパルス信号ＧＰ並びにサンプリングパルス信号ＰＳを生成する。こうして得られたゲートパルス信号ＧＰが図５（ｃ）に示されている。図から明らかなように、ゲートパルス信号ＰＧは基準タイミング信号に同期した周期Ｔ（＝ＴＯＦ＋ＴＯＮ）を有するパルス信号である。ゲートパルス信号ＰＧは、反射光ＬＲが到来する直前のタイミングＴ０から少なくとも反射光ＬＲに対応する信号成分ＶＳ２が消失するまでの期間ＴＯＦが“Ｌ”、その後次の反射光ＬＲが到来する直前のタイミングＴ０までの期間ＴＯＮが“Ｈ”となる。ゲートパルス信号ＰＧは、フィルタ手段４を構成する交流信号伝達回路に含まれるアナログスイッチＱ１に供給される。アナログスイッチＱ１は、ゲートパルス信号ＰＧの信号レベルが“Ｌ”のときオフとなり、“Ｈ”のときオンとなる。フィルタ手段４として機能する交流信号伝達回路の出力は、アナログスイッチＱ１がオフのとき入力側の交流分に追従して変化する一方、アナログスイッチＱ１がオンのとき入力側の交流分に拘わらずＧＮＤ電位（０電位）に固定される。
【００８５】
一方、サンプリングパルス信号ＰＳは、図示しないが、第１のタイミングＴ１を示すタイミング信号と第２のタイミングＴ２を示す第２のタイミング信号とを含んでいる。これらのタイミング信号は、反射光の到来直前のタイミングＴ０を示すタイミング信号からそれぞれ一定の時間差を有するように設定される。これら２系統のタイミング信号はＡ／Ｄ変換手段５に供給される。Ａ／Ｄ変換手段５は、第１のタイミングＴ１及び第２のタイミングＴ２においてＡ／Ｄ変換処理を実行することにより、デジタルデータＤＭＸ及びデジタルデータＤＭＮを生成出力する。こうして得られたデジタルデータＤＭＸ，ＤＭＮは、条件判定手段１１におけるオンオフ条件判定処理に供される。
【００８６】
ＣＰＵ６のマイクロプロセッサによりソフトウェア的に実現される条件判定手段１１の機能を、ロジックシンボルを使用して概念的に説明したものが図４に示されている。同図に示されるように、条件判定手段１１の機能は、２個のコンパレータＣＯＭ１，ＣＯＭ２と、１個のアンドゲートＡＮＤとで表現することができる。すなわち、条件判定手段１１の機能は、デジタルデータＤＭＸとデジタルデータＤＭＮとを大小比較する第１のコンパレータＣＯＭ１と、デジタルデータＤＭＸと０（規定レベル）との大小比較を行う第２のコンパレータＣＯＭ２と、第１のコンパレータＣＯＭ１の出力ＨＡと第２のコンパレータＣＯＭ２の出力ＨＢとの論理積を出力するアンドゲートＡＮＤとで表現される。そして、アンドゲートＡＮＤの出力ＨＯは、デジタルデータＤＭＸがデジタルデータＤＭＮよりも大きくかつデジタルデータＤＭＸが０（規定レベル）より大きい場合に限り、反射光ＬＲを受光したことを示す“Ｈ”となる。
【００８７】
フィルタ手段４として機能する交流信号伝達回路の入力信号波形が図５（ｂ）に、又出力信号波形が図５（ｄ）にそれぞれ示されている。図５（ｂ）と図５（ｄ）との比較から明らかなように、ＴＯＦ期間においては、期間開始タイミング（反射光到来直前のタイミング）Ｔ０における出力信号レベルが０レベルとなるように、入力信号波形（ｂ）は全体としてレベルシフトされて出力信号波形（ｄ）となる。より具体的には、図５の波形図に示される例であれば、第１周期、第２周期、第５周期にあっては、入力側信号波形（ｂ）は全体として下方へレベルシフトされて出力側信号波形（ｄ）となる。これに対して、第３周期、第４周期にあっては、入力側信号波形（ｂ）は全体として上方へレベルシフトされて出力側信号波形（ｄ）となる。図５（ｄ）の波形図から明らかなように、レベルシフト後の受光信号波形においては、常に、ＴＯＦ期間開始直後の一定時間幅内において、反射光ＬＲに特有な山形波形が基底レベルを０レベル（規定レベル）に揃えた状態で出現する。
【００８８】
より具体的には、所定光量の反射光ＬＲが受光されている限り、第１のタイミングＴ１における信号レベル（ＤＭＸ）は必ず第２のタイミングＴ２における信号レベル（ＤＭＮ）よりも大きいと言う関係が成立する。もっとも、このような関係は、反射光ＬＲが受光されていないときに、反射光受光直前のタイミングＴ０がたまたま蛍光灯ノイズ受光波形の急峻立ち下がり箇所に一致したときにも出現するが、このときには、必ず第１のタイミングＴ１における信号レベル（ＤＭＸ）の極性が規定レベルである０レベルよりも小さくなる。従って、第１のタイミングＴ１の信号レベルが第２のタイミングＴ２の信号レベルよりも大きいと言う関係が認められても、そのときに、第１のタイミングＴ１における信号レベルが規定レベルである０レベルよりも小さいときには、反射光ＬＲを受光していないと判定すれば、このような誤認を回避できる。
【００８９】
従って、Ａ／Ｄ変換手段５から得られるデジタルデータＤＭＸ，ＤＭＮを、先に図４を参照して説明した条件判定手段１１に供給すれば、反射光ＬＲが受光したか否かを誤り無く判定することができる。しかも、この条件判定処理においては、図５の波形図においてΔＴ１，ΔＴ２に示されるタイミングバラツキ範囲において、第１及び第２のタイミングＴ１，Ｔ２がばらついたとしても、データＤＭＸとデータＤＭＮとの大小関係は殆ど不動であり、しかもデータＤＭＸは規定レベルである０レベルよりも大きいため、ゲートパルス信号ＰＧやサンプリングパルス信号ＰＳのタイミングバラツキに拘わらず、反射光ＬＲを受光したか否かを確実に判定できると言う格別の作用効果を有する。
【００９０】
以上説明した第１実施形態によれば、パルス状検出光の受光信号波形のピークが到来するであろう第１のタイミングＴ１における受光信号のレベル（ＤＭＸ）と、パルス状検出光の受光信号波形のオーバーシュートによるボトムが到来するであろう第２のタイミングＴ２における受光信号のレベル（ＤＭＮ）との比較結果が所定の大小関係となることを少なくとも条件として、オンオフ判定に使用されている条件の１つが充足されているか否かを判定するようにしたため、オンオフ判定を行うための受光信号のサンプリングタイミングＴ１，Ｔ２が多少ずれたとしても、パルス状検出光に特有な受光信号波形（図１２参照）がサンプリング領域に存在する限り、第１のタイミングＴ１と第２のタイミングＴ２における受光レベル（ＤＭＸ，ＤＭＮ）の大小関係については殆ど不動のため、それらの関係に基づいて信頼性の高いオンオフ判定が可能となる。
【００９１】
加えて、条件判定手段は、第１のタイミングＴ１における受光信号のレベル（ＤＭＸ）と前記第２のタイミングＴ２における受光信号のレベル（ＤＭＮ）との比較結果に加えて、第１のタイミングＴ１における受光信号のレベルが規定レベルである０レベルより大きいことを条件として、前記１条件の充足判定を行なうように仕組まれているので、パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングＴ０が、たまたまノイズ成分による受光信号波形の急峻下降タイミング（図９の１８０度）に一致し、しかもパルス状検出光の反射光（投光信号）が存在しないか又は殆ど存在しないことにより、第１のタイミングＴ１における受光レベル（ＤＭＸ）と第２のタイミングＴ２における受光レベル（ＤＭＮ）との大小関係だけでは、オンオフ判定を正確に行い難い事態が発生したとしても、正常な反射光が存在する場合と存在しない場合とでは、第１のタイミングＴ１における受光レベル（ＤＭＸ）と０レベルとの大小関係には明らかな差が生ずることから、これを判断の参考として加えることで、信頼性の高いオンオフ判定結果が得られることとなる。
【００９２】
なお、以上の説明では、本発明が適用される光電スイッチの形式を反射型としたが、本発明は透過型の光電スイッチにも適用できることは勿論である。本発明が適用された透過型光電スイッチの電気的な基本構成図の一例を図２に念のため示す。なお、図において、図１の反射型光電スイッチと同一構成部分については、同符号を付して説明は省略する。
【００９３】
同図に示されるように、この透過型光電スイッチ１５は、互いに離隔して設けられる投光側装置１００と受光側装置２００とを有する。投光側装置１００には投光手段２が含まれている。受光側装置２００には、受光手段３と、フィルタ手段４と、Ａ／Ｄ変換手段５と、ＣＰＵ６とが含まれている。そして、駆動制御信号ＣＤは、受光側装置２００内のＣＰＵ６から投光側装置１００内の投光手段２へと通信を介して伝達される。このような透過型光電センサにあっては、受光側装置２００から投光側装置１００へと通信を介して駆動制御信号ＣＤを伝達することから、実際の投光タイミングとサンプリングタイミングとの同期を正確にとることがなかなか困難であるため、サンプリングタイミングのバラツキによる影響が少ない本発明のオンオフ判定処理は、特に効果的である。
【００９４】
次に、本発明の第２実施形態に係る光電スイッチの電気的な基本構成が図６に示されている。図示された光電スイッチは反射型の光電スイッチである。また、『レベルシフト手段』の機能は、専用のアナログ回路を使用してハードウェア的に実現されている。さらに、特徴事項としては、上記第２の特徴事項が採用されている。そのため、投光手段は、設置環境下におけるインバータ蛍光灯の点滅周期（蛍光灯ノイズの周期）ＴＮ内において少なくとも３回以上の投光を行うように仕組まれている。また、前記条件判定手段は、前記パルス状検出光ＬＳのピークが到来するであろうタイミングＴ１における受光信号のレベルＶＭＸを所定の閾値Ｖｔｈと比較して比較結果を得ると共に、周期ＴＮ内に得られる全比較結果のうちで多数を占める比較結果に従って前記判定を行なうように仕組まれている。
【００９５】
同図に示されるように、この光電スイッチ１は、投光手段２と、受光手段３と、フィルタ手段４と、Ａ／Ｄ変換手段５Ａと、ＣＰＵ６Ａとを備えている。ＣＰＵ６Ａ内には、条件判定手段１１Ａとサンプリングパルス発生手段１２Ａと投光制御手段１３Ａとが含まれている。なお、それらのうちで、第１実施形態と同一構成部分については同符号を付して説明は省略する。
【００９６】
投光制御手段１３Ａは、ＣＰＵ６Ａに内蔵された基準クロックに基づいて、投光周期を規定する基準タイミング信号（図示せず）を生成する。この基準タイミング信号の周期は、想定されるもっとも短い蛍光灯ノイズの周期（例えば、６０〜７０μｓｅｃ）と同程度に設定される。さらに、投光制御手段は１３Ａは、この基準タイミング信号に基づいて、投光手段２を制御するための投光制御信号ＣＤを生成する。この投光制御信号ＣＤは、少なくとも３個以上のタイミング成分を有する。具体的には、この投光制御信号ＣＤが駆動手段７に供給されることによって、図７及び図８に示されるように、駆動手段７からは１ノイズ周期ＴＮ内に少なくとも３個以上（図では３個）の投光パルスＰ１，Ｐ２，Ｐ３が所定の間隔で順次に出力される。これらの投光パルスＰ１，Ｐ２，Ｐ３により発光素子８が駆動され、発光素子８からは３個のパルス状検出光ＬＳが所定間隔で対象物体２０の存在するであろう領域へと投光される。対象物２０で反射されたパルス状検出光の反射光ＬＲは受光素子９へと到達する。以後、第１実施形態で説明したように、反射光ＬＲ並びにノイズ光ＬＮは受光素子９を介して光電変換され、得られた電気信号ＶＳ１，ＶＮ１は増幅器１０を介して増幅されて、受光信号ＶＳ２，ＶＮ２が生成出力される。
【００９７】
こうして生成された投光信号ＶＳ２と蛍光灯ノイズ信号ＶＮ２との関係が図９に示されている。同図に示されるように、３個の投光信号ＶＳ２１，ＶＳ２２，ＶＳ２３の間隔は蛍光灯ノイズＶＮ２が存在することにより、両側に位置する２個の投光信号ＶＳ２１，ＶＳ２３が蛍光灯ノイズの位相０度並びに位相１８０度に一致した最悪の状況であっても、真ん中に位置する投光信号ＶＳ２２については、ノイズ波形上の比較的変化の緩やかな位相９０度の部分に一致するように設定されている。
【００９８】
フィルタ手段４では、受光手段３から得られる受光信号ＶＳ２，ＶＮ２を、第１実施形態で説明したのと同様の作用でレベルシフトする。こうして、レベルシフトされた受光信号が図１０に示されている。図示される３個の投光信号ＶＳ２１，ＶＳ２２，ＶＳ２３は、反射光ＬＲが入光されている場合、第１のタイミングＴ１においては、本来いずれも閾値Ｖｔｈを越えていなければならない。上述の最悪の状況にあっては、ノイズ波形の位相０度並びに９０度にタイミングが一致した投光信号ＶＳ２１，ＶＳ２２については、いずれも閾値Ｖｔｈを越えるのに対して、ノイズ波形の位相１８０度にタイミングが一致した投光信号ＶＳ２３については、その値が閾値Ｖｔｈを越えることができない。一方、図示しないが、３個の投光信号ＶＳ２１，ＶＳ２２，ＶＳ２３が、いずれも閾値Ｖｔｈを越えてはいけないノイズ光ＬＮのみが入光されている場合を想定すると、位相９０度並びに１８０度にタイミングが一致した投光信号ＶＳ２２，ＶＳ２３については、その値が閾値Ｖｔｈを越えることがないのに対して、位相０度にタイミングが一致した投光信号ＶＳ２１については、その値が閾値Ｖｔｈを越えることとなる。そこで、１ノイズ周期（ＴＮ）内で行われる３回の判定のうちで、２回以上が閾値を越える場合にはオン認定、２回以上が閾値を越えない場合にはオフ認定と多数決原理に従うものとすれば、信頼性の高いオンオフ判定結果が得られることが判る。
【００９９】
条件判定手段１１Ａでは、上述の判定アルゴリズムにより、Ａ／Ｄ変換手段５Ａから得られるデータＤＭＸに基づいてオンオフ判定を行う。条件判定手段１１Ａに求められる機能をマイクロプロセッサを使用してソフトウェア的に実現するための処理を示すフローチャートが図１１に示されている。
【０１００】
同図において、処理が開始されると、先ずイニシャライズ処理が実行されて、演算に必要な各種のカウンタやレジスタの初期化が行われる（ステップ１１０１）。続いて、Ａ／Ｄ変換手段５Ａから読み込まれた最初のデジタルデータＤＭＸに関して、閾値Ｄｔｈとの大小比較が行われる（ステップ１１０２）。ここで、ＤＭＸ＞Ｄｔｈと判定された場合には（ステップ１１０２ＹＥＳ）、所定のＯＮカウンタは＋１だけインクリメントされる（ステップ１１０３）。これに対して、ＤＭＸ＜Ｄｔｈと判定された場合には（ステップ１１０２ＮＯ）、所定のＯＦＦカウンタは＋１だけインクリメントされる（ステップ１１０４）。この後、データ個数カウンタＮを＋１インクリメントして、３個目のデータに達したことの確認を行う（ステップ１１０６）。以上の処理（ステップ１１０２〜１１０５）を、データ個数カウンタＮの値が『３』となるまで繰り返す。
【０１０１】
データ個数カウンタＮの値が『３』に達したならば（ステップ１１０６ＹＥＳ）、ＯＮカウンタのカウント値とＯＦＦカウンタのカウント値との比較を行う（ステップ１１０７）。ここで、ＯＮカウンタ値＞ＯＦＦカウンタ値と判定された場合には（ステップ１１０７ＹＥＳ）、ＯＮ判定がなされる（ステップ１１０８）。これに対して、ＯＮカウント値＜ＯＦＦカウント値と判定された場合には（ステップ１１０９）、ＯＦＦ判定がなされる。これらの多数決原理に従う判定結果は、最終的なオンオフ判定を行うための判定要素の１つとされる。
【０１０２】
以上の第２実施形態によれば、インバータ蛍光灯によるノイズ波形は略正弦波状であるから、蛍光灯の１点滅周期（ＴＮ）内における波形傾きの急峻部分は２カ所しか存在しないので、１点滅周期内において少なくとも３回以上の投光を行うようにすれば、仮にそのうちの２回の投光タイミングがノイズ波形上の急峻上昇部分のタイミングと急峻下降部分のタイミングにほぼ一致して、いずれかのタイミングにおいて誤ったレベル判定結果が得られたとしても、それ以外の投光タイミングについては比較的になだらかな部分に相当することとなる。そのため、パルス状検出光のピークが到来するであろうタイミングＴ１における受光信号のレベル（ＶＭＸ）を所定の閾値（Ｖｔｈ）と比較して比較結果を得ると共に、投光周期内に得られる全比較結果のうちで多数を占める比較結果に従ってオンオフ判定に使用されている条件の１つが充足されているか否かを判定するようすれば、信頼性の高いオンオフ判定結果が得られる。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、オンオフ判定における信頼性を一層向上させることが可能なレベルシフト機能付きの光電スイッチを提供することができる。
【０１０４】
また、この発明によれば、オンオフ判定を行なうための受光信号のサンプリングタイミングが多少ずれていたとしても、信頼性の高いオンオフ判定結果を得ることが可能なレベルシフト機能付きの光電スイッチを提供することができる。
【０１０５】
さらに、この発明によれば、オンオフ判定を行なうための受光信号のサンプリングタイミングがたまたまノイズ成分による受光信号波形の急峻な部分に一致したとしても、信頼性の高いオンオフ判定結果を得ることが可能なレベルシフト機能付きの光電スイッチを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る反射型光電スイッチの基本構成図である。
【図２】第１実施形態に係る透過型光電スイッチの基本構成図である。
【図３】専用アナログ回路で構成されたフィルタ手段の回路図である。
【図４】条件判定手段の機能をロジックシンボルを使用して概念的に示す図である。
【図５】図１の各部の信号状態を示す波形図である。
【図６】第２実施形態に係る反射型光電スイッチの基本構成図である。
【図７】蛍光灯ノイズの波形と投光パルスとの関係を示す波形図である。
【図８】蛍光灯パルスの発生タイミングと蛍光灯パルスの周期との関係を示す波形図である。
【図９】蛍光灯ノイズと投光信号との関係を示す波形図である。
【図１０】レベルシフト後の受光信号（投光部分）と閾値との関係を示す波形図である。
【図１１】条件判定手段を実現するための処理を示すフローチャートである。
【図１２】蛍光灯ノイズの存在しない状態における投光パルスと受光信号との関係を示す波形図である。
【図１３】蛍光灯ノイズの存在する状態における投光パルスとＡ／Ｄ変換タイミングとの関係を示す波形図である。
【符号の説明】
１，１５  光電スイッチ
２  投光手段
３  受光手段
４  フィルタ手段
５，５Ａ  Ａ／Ｄ変換手段
６，６Ａ  ＣＰＵ
７  駆動手段
８  発光素子
９  受光素子
１０  増幅器
１１，１１Ａ  条件判定手段
１２，１２Ａ  サンプリングパルス発生手段
１３，１３Ａ  投光制御手段
ＬＳ  検出光の投光
ＬＲ  反射光の反射光
Ｃ１  コンデンサ
Ｑ１  アナログスイッチ
ＣＯＭ１，ＣＯＭ２  コンパレータ
ＡＮＤ  アンドゲート
ＰＤ  投光パルス
ＰＧ  ゲートパルス信号
ＰＳ  サンプリングパルス信号
ＶＳ１，ＶＳ２  検出光信号（投光信号）
ＶＮ１，ＶＮ２  ノイズ成分信号
ＶＯ（＝ＶＳ２＋ＶＮ２）  出力信号
ＤＭＸ，ＤＭＮ  ディジタルデータ（Ａ／Ｄ変換値）
Ｔ０  直前のタイミング
Ｔ１  第１のタイミング
Ｔ２  第２のタイミング
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３  投光パルス
【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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