(57)【要約】【課題】発光信号を反射または遮光する対象物の有無を判別する光学式対象物判別装置に関し、発光信号を受光した受光信号を、直流信号を所定の増幅率で増幅するハイパスフィルタでフィルタ処理することにより、外来光が入射されたとき、または外来光が無くなったときに引き起こす対象物の有無の誤判定を低減する、光学式対象物判別装置を提供すること。【解決手段】発光した光信号を受光し、この受光信号に基づき、対象物の有無を判別する光学式対象物判別装置において、前記受光信号をフィルタ処理する所定のフィルタ特性を有する第１のハイパスフィルタ部を備えた、ことを特徴とするもの。【選択図】図１
2008269971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光した光信号を受光し、この受光信号に基づく信号を所定の信号と比較して、この比較信号の変化を前記発光時点の前後で検出することにより、対象物の有無を判別する光学式対象物判別装置において、
前記受光信号をフィルタ処理する第１のハイパスフィルタ部を有し、この第１のハイパスフィルタ部は直流信号を所定の増幅率で増幅する、
ことを特徴とする光学式対象物判別装置。
【請求項２】
前記第１のハイパスフィルタ部は、インピーダンス変化素子と整流素子を含む帰還部を有する増幅器を備えた、
ことを特徴とする請求項１に記載の光学式対象物判別装置。
【請求項３】
前記第１のハイパスフィルタ部の出力信号をフィルタ処理する第２のハイパスフィルタ部を備えた、
ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の光学式対象物判別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光信号を反射または遮光する対象物の有無を判別する光学式対象物判別装置に関し、受光信号を所定のフィルタによりフィルタ処理する光学式対象物判別装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学式対象物判別装置は、発光部から発光された光信号を対象物で反射して、この反射光を受光することにより対象物の有ることを判別して、また前記反射光を受光しないことにより対象物の無いことを判別する。例えば、光学式対象物判別装置を内蔵したフィールド機器は、表示器と組み合わせて使用される。ユーザーは、対象物を用いて前記表示器の表示内容を変更などすることができる。このような光学式対象物判別装置について、図８を用いて説明する。
【０００３】
図８は、光学式対象物判別装置９、発光部２と受光部３に対向した透明部材１０と対象物１１から構成されている。透明部材１０（ガラスなど）は、例えば光学式対象物判別装置９を内蔵したフィールド機器（図示しない）の容器の一部を構成する。対象物１１は、フィールド機器の外部から、発光部２から発光された光信号を反射できる。
【０００４】
発光駆動部１は、発光部２に、例えば矩形波状の駆動電流ＩＦを流すことにより、発光部２から光信号Ｌ１を発光させる。光信号Ｌ１は、透明部材１０を通過して対象物１１で反射されて、その反射光Ｌ２は受光部３により受光される。
【０００５】
受光部３のコレクタ端子は内部電源電圧ＶＤに接続され、エミッタ端子は可変抵抗Ｒ１の一端に接続される。可変抵抗Ｒ１の他端は、光学式対象物判別装置９の内部回路の共通電位（以下、「コモンラインＳ１」という）に接続される。受光部３が反射光Ｌ２を受光したとき、受光量に対応した受光電流ＩＬが、ＶＤから受光部３、可変抵抗Ｒ１を経由してコモンラインＳ１に流れる。この受光電流ＩＬにより、受光部３のエミッタ端子に、受光信号電圧ＶＬが発生する。
【０００６】
受光部３のエミッタ端子は、キャパシターＣ１、抵抗Ｒ２とダイオードＤ１から構成される第４ハイパスフィルタ部４に接続され、第４ハイパスフィルタ部４により、受光信号ＶＬに対して低周波数信号を減衰して高周波数信号を通過するフィルタ処理がなされる。第４ハイパスフィルタ部４の出力は、演算増幅器Ａ１と抵抗Ｒ３、Ｒ４から構成される増幅部５に接続されて、増幅される。
【０００７】
増幅部５の出力である増幅信号電圧ＶＣは、演算増幅器Ａ２と直流電源部７から構成される比較部６に接続され、所定の信号電圧ＶＴＨと比較される。比較部６の出力である比較信号電圧ＶＭは、対象物１１が有るときには、ハイレベルの電圧（例えば演算増幅器Ａ２の電源電圧であるＶＤ）になる。一方、対象物１１が無いときには、受光電流ＩＬおよび受光信号電圧ＶＬは小さいため、比較信号電圧ＶＭはローレベルの電圧（例えばコモンラインＳ１の電圧）になる。
【０００８】
検出部８は、比較信号電圧ＶＭと発光駆動部１に接続され、比較信号電圧ＶＭの変化を前記発光時点の前後において検出する。例えば、検出部８は、発光駆動部１から発光駆動信号を受け取り、この発光駆動信号の変化時点の前後において、比較信号電圧ＶＭの変化を検出する。検出部８は、比較信号電圧ＶＭの変化が無いと検出したときには、対象物１１は無いものと判別する。一方、検出部８は、比較信号電圧ＶＭがローレベルからハイレベルに変化したことを検出したときには、対象物１１は有るものと判別する。
【０００９】
対象物１１の有無の場合における各信号の動作について、図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は、駆動電流ＩＦと時間との関係、図１０（ｂ）は、増幅信号電圧ＶＣと時間との関係、図１０（ｃ）は、比較信号電圧ＶＭと時間との関係を表す。
【００１０】
図１０（ａ）において、矩形波状の駆動電流ＩＦが定期的に発光部２に流れて、発光部２から光信号Ｌ１が発光される。ここで、時間ｔ１のときには対象物１１は無く、時間ｔ２のときには対象物１１は有る。時間ｔ１のときには、対象物１１で反射された反射光Ｌ２は無いが、透明部材１０の下面により反射された反射光Ｌ３があるため、受光部３はこの反射光Ｌ３を受光する。ここで、反射光Ｌ３はＬ２より小さいため、図１０（ｂ）に示すように、反射光Ｌ３の受光信号ＶＬを増幅した増幅信号電圧ＶＣ（以下、「Ｖｃ（ｏｆｆ）」という）は、反射光Ｌ２の受光信号ＶＬを増幅した増幅信号電圧ＶＣ（以下、「Ｖｃ（ｏｎ）」という）より小さい。
【００１１】
比較部６における所定の信号電圧ＶＴＨが、Ｖｃ（ｏｆｆ）より大きく、Ｖｃ（ｏｎ）より小さければ、図１０（ｃ）に示すように、比較信号電圧ＶＭは、時間ｔ１のときにはローレベルであり、時間ｔ２のときにはＶｃに同期してローレベルとハイレベルを繰り返す。
【００１２】
検出部８は、発光駆動部１の発光駆動信号（例えばＩＦ）の変化時点の前後において、比較信号電圧ＶＭの変化を検出する。検出部８は、時間ｔ１のときには比較信号電圧ＶＭの変化は無いので、対象物１１は無いものと判別して、時間ｔ２のときには比較信号電圧ＶＭは、ローレベルからハイレベルに変化するので、対象物１１は有るものと判別する。
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−１４４５７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
太陽光などの外来光Ｌ４が、透明部材１０を通過して光学式対象物判別装置９に入射して、受光部３が受光した場合の光学式対象物判別装置９の動作について、図１１を用いて説明する。図１１は、対象物１１が無く、外来光Ｌ４が光学式対象物判別装置９に入ってきた場合の各部の波形を表している。
【００１５】
図１１（ａ）は、外来光Ｌ４の光量と時間との関係を表し、時間ｔ３とｔ６では外来光量は無く、時間ｔ４では外来光量は小さく、時間ｔ５では外来光量は大きい。図１１（ｂ）は、駆動電流ＩＦと時間との関係、図１１（ｃ）は、増幅信号電圧ＶＣと時間との関係、図１１（ｄ）は、比較信号電圧ＶＭと時間との関係を表す。
【００１６】
図１１（ｂ）において、矩形波状の駆動電流ＩＦが定期的に発光部２に流れて、発光部２から光信号Ｌ１が発光される。受光信号ＶＬの直流電圧は、外来光量が大きくなるに従い大きくなり、第４ハイパスフィルタ部４において、低周波数信号を減衰して高周波数信号を通過するフィルタ処理がなされる。
【００１７】
そのため、図１１（ｃ）において、時間ｔ４とｔ５のときに、外来光量が増加した時点で増幅信号電圧ＶＣは上昇して、その後キャパシターＣ１と抵抗Ｒ２からなる時定数の特性を有しながら下降する。時間ｔ７とｔ８において、増幅信号電圧ＶＣは所定の電圧ＶＴＨより大きくなる。なお、ＶＣには、反射光Ｌ３による受光信号に基づく電圧Ｖｃ（ｏｆｆ）が重畳されている。時間ｔ７において、演算増幅器Ａ１の出力電圧が飽和するため、Ｖｃが一定の電圧値になる。
【００１８】
図１１（ｄ）において、比較信号電圧ＶＭは、時間ｔ７とｔ８においてハイレベル（例えばＶＤ）になる。ここで、時間ｔ８におけるハイレベル信号は、反射光Ｌ３の受光信号に基づくものである。そのため、ＶＭが発光時点の前後でローレベルからハイレベルに変化するので、検出部８は、対象物１１が有るものと判定して誤判定を引き起こす。一方、時間ｔ７におけるハイレベル信号は、反射光Ｌ３の受光信号とは時間的に関係しない外来光Ｌ４に基づくものである。そのため、ＶＭが発光時点の前後でローレベルからハイレベルに変化しないので、検出部８は前記誤判定を引き起こさない。
【００１９】
また、図１１（ｃ）において、時間ｔ９のときに、外来光量が無くなった時点で増幅信号電圧ＶＣは、ダイオードＤ１の導通により、―ＶＦの負電圧（ＶＦは、ダイオードＤ１の順方向電圧）に下降して制限されて、その後キャパシターＣ１と抵抗Ｒ２からなる時定数の特性を有しながら上昇する。時間ｔ９において、ＶＣは−ＶＦに制限されるため、受光信号ＶＬに基づく信号電圧は重畳されない。そして、対象物１１でＬ１を反射しても、ＶＭはローレベルのままで変化しないため、検出部８は、対象物１１の有ることを判別できない（この判別できない時間のことを以下、「不感時間」という）。そして、この不感時間の間、光学式対象物判別装置の操作性が悪くなる。特にキャパシターＣ１や抵抗Ｒ２の値が大きいほど、不感時間は大きくなる。
【００２０】
つぎに、図９において、図８の増幅部５と比較部６の間に、キャパシターＣ２と抵抗Ｒ５などからなる第５ハイパスフィルタ部１２を挿入した、光学式対象物判別装置１３を表す。図８と同一のものは同一符号を付し説明を省略する。図１２において、図１１と同様に、対象物１１が無く、外来光Ｌ４が光学式対象物判別装置１３に入ってきた場合の各部の波形を表す。
【００２１】
図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）と同様である。図１２（ｄ）は、第５ハイパスフィルタ部１２の出力信号電圧ＶＣと時間との関係、図１２（ｅ）は、比較信号電圧ＶＭと時間との関係を表す。時間ｔ１５における誤判定と時間ｔ１６における不感時間は、図１１と同様である。これらに加えて、外来光量が無くなったときに、図１２（ｄ）の時間ｔ１７において、第５ハイパスフィルタ部１２で低周波数信号を減衰して高周波数信号を通過するフィルタ処理がされることにより、ＶＣが所定の信号電圧ＶＴＨより大きくなる。そして、図１２（ｅ）において、比較信号電圧ＶＭが、発光時点の前後でローレベルからハイレベルに変化することにより、検出部８は誤判定を引き起こす。
【００２２】
本発明の目的は、発光信号を反射または遮光する対象物の有無を判別する光学式対象物判別装置に関し、発光信号を受光した受光信号を、直流信号を所定の増幅率で増幅するハイパスフィルタでフィルタ処理することにより、外来光が入射されたとき、または外来光が無くなったときに引き起こす対象物の有無の誤判定を低減する、光学式対象物判別装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
このような目的を達成するために、請求項１の発明は、
発光した光信号を受光し、この受光信号に基づく信号を所定の信号と比較して、この比較信号の変化を前記発光時点の前後で検出することにより、対象物の有無を判別する光学式対象物判別装置において、
前記受光信号をフィルタ処理する第１のハイパスフィルタ部を有し、この第１のハイパスフィルタ部は直流信号を所定の増幅率で増幅する、
ことを特徴とする。
【００２４】
請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記第１のハイパスフィルタ部は、インピーダンス変化素子と整流素子を含む帰還部を有する増幅器を備えた、
ことを特徴とする。
【００２５】
請求項３の発明は、請求項１または２のいずれかに記載の発明において、
前記第１のハイパスフィルタ部の出力信号をフィルタ処理する第２のハイパスフィルタ部を備えた、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、発光信号を反射または遮光する対象物の有無を判別する光学式対象物判別装置に関し、発光信号を受光した受光信号を、直流信号を所定の増幅率で増幅するハイパスフィルタでフィルタ処理することにより、外来光が入射されたとき、または外来光が無くなったときに引き起こす対象物の有無の誤判定を低減することを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
［第１の実施例］
第１の実施例について、図１を用いて説明する。図１は、本発明を適用した光学式対象物判別装置のブロック図であり、図８と同一のものは同一符号を付し説明を省略する。本実施例は、発光信号を受光した受光信号を、直流信号を所定の増幅率で増幅するハイパスフィルタでフィルタ処理することにより、外来光の影響により引き起こされる対象物の有無の誤判定などを低減するものである。
【００２８】
図１は、光学式対象物判別装置１５、発光部２と受光部３に対向した透明部材１０と透明部材１０の上面に置かれる対象物１１から構成される。透明部材１０（ガラスなど）は、例えば光学式対象物判別装置１５を内蔵したフィールド機器（図示しない）の容器の一部を構成する。対象物１１は、透明部材１０の上面に置かれ、フィールド機器の外部からユーザーなどにより、発光部２から発光された光信号Ｌ１を反射できる。
【００２９】
発光駆動部１は、発光部２に接続され、例えば矩形波状の発光駆動信号を生成して、発光部２に矩形波状の駆動電流ＩＦを流す。発光部２は、駆動電流ＩＦを変換して光信号Ｌ１を発光する。光信号Ｌ１は、透明部材１０を通過して対象物１１で反射して、その反射光Ｌ２は受光部３により受光される。発光部２は、光信号、例えば赤外線、紫外線や可視光などを発光するものであり、例えば発光ダイオードなどがある。受光部３は、受光した光信号を電気信号に変換するものであり、例えばフォトトランジスターなどがある。
【００３０】
受光部３のコレクタ端子は、比較部６などの内部回路に電源供給を行う内部電源電圧ＶＤに接続され、エミッタ端子は可変抵抗Ｒ１の一端に接続されている。可変抵抗Ｒ１の他端は、内部回路の共通電位（以下、「コモンラインＳ１」という）に接続されている。受光部３が反射光Ｌ２を受光したとき、受光量に対応した受光電流ＩＬが、ＶＤから受光部３、可変抵抗Ｒ１を経由してコモンラインＳ１に流れる。この受光電流ＩＬにより受光部３のエミッタ端子に、受光信号電圧ＶＬが発生する。なお、可変抵抗Ｒ１の抵抗値を変更することにより、電圧ＶＬの大きさが変更される。
【００３１】
受光部３のエミッタ端子は、第１のハイパスフィルタ部１４を構成する演算増幅器Ａ３の非反転入力端子に接続される。第１のハイパスフィルタ部１４は、以下の構成を有する。演算増幅器Ａ３の帰還部は、抵抗Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、キャパシターＣ３とダイオードＤ３から構成される。演算増幅器Ａ３の出力端子は、抵抗Ｒ７の一端に接続され、抵抗Ｒ７の他端は、演算増幅器Ａ３の反転入力端子と抵抗Ｒ６の一端に接続される。抵抗Ｒ６の他端はコモンラインＳ１に接続される。また、演算増幅器Ａ３の出力端子は、抵抗Ｒ９の一端とダイオードＤ３のカソードに接続され、抵抗Ｒ９の他端は、抵抗Ｒ８、キャパシターＣ３の一端とダイオードＤ３のアノードに接続される。抵抗Ｒ８の他端は、演算増幅器Ａ３の反転入力端子に接続され、キャパシターＣ３の他端は、コモンラインＳ１に接続される。ここで、キャパシターＣ３は、そのインピーダンスが信号周波数により変化する素子の一例であり、ダイオードＤ３は整流素子の一例である。
【００３２】
図３において、第１のハイパスフィルタ部１４のフィルタ特性（入力信号（ＶＬ）周波数と入出力増幅率との関係）を示す。なお、縦軸はｄＢで表されており（ｄＢ＝２０ｘｌｏｇ（ＶＣ／ＶＬ）、ｌｏｇは常用対数）、横軸は周波数のｌｏｇ値で表されている。このフィルタ特性は、低周波数信号を減衰して高周波数信号を通過させ、直流信号（周波数は０）において所定の増幅率を有する。そして、発光駆動部１の発光駆動信号の周波数ｆｐにおける増幅率は、前記直流信号における所定の増幅率より大きい。受光信号ＶＬは、前記フィルタ特性によりフィルタ処理される。
【００３３】
演算増幅器Ａ３の出力端子は、比較部６を構成する演算増幅器Ａ２の非反転入力端子に接続される。比較部６は、演算増幅器Ａ２と直流電源部７から構成され、直流電源部７の正電圧側端子は、演算増幅器Ａ２の反転入力端子に接続され、負電圧側端子は、コモンラインＳ１に接続される。ＶＴＨは、直流電源部７の電圧であり、第１のハイパスフィルタ部１４の出力信号電圧ＶＣと比較される。ＶＣがＶＴＨより大きければ、比較信号出力ＶＭはハイレベル（例えばＶＤ）になり、小さければ、ＶＭはローレベル（例えばコモンラインＳ１の電圧）になる。
【００３４】
検出部８は、比較信号電圧ＶＭと発光駆動部１に接続され、比較信号電圧ＶＭの変化を前記発光時点の前後において検出する。例えば、検出部８は、発光駆動部１から発光駆動信号を受け取り、この発光駆動信号の変化時点の前後において、比較信号電圧ＶＭの変化を検出する。検出部８は、比較信号電圧ＶＭの変化が無いと検出したときには、対象物１１は無いものと判別して、比較信号電圧ＶＭがローレベルからハイレベルに変化したことを検出したときには、対象物１１は有るものと判別する。また、検出部８は、マイクロプロセッサにより構成され、発光駆動信号を生成するためのトリガー信号を、発光駆動部１へ出力する。そして、検出部８は、そのトリガー信号の前後において、比較信号電圧ＶＭの変化を検出してもよい。なお、発光部２や受光部３などの各動作の時間遅れを考慮して、検出部８は、前記発光駆動信号を受け取った後、または前記トリガー信号を出力した後、一定時間経過してから比較信号電圧ＶＭを検出してもよい。
【００３５】
対象物１１の有無の場合における各信号の動作について、図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は、駆動電流ＩＦと時間との関係、図１０（ｂ）は、第１のハイパスフィルタ部１４の出力信号電圧ＶＣと時間との関係、図１０（ｃ）は、比較信号電圧ＶＭと時間との関係を表す。なお、図１０において、外来光Ｌ４は光学式対象物判別装置１５に入射されない。
【００３６】
図１０（ａ）において、矩形波状の駆動電流ＩＦが定期的に発光部２に流れて、発光部２から光信号Ｌ１が発光される。ここで、時間ｔ１のときには対象物１１は無く、時間ｔ２のときには対象物１１は有る。時間ｔ１のときには、対象物１１で反射された反射光Ｌ２は無いが、透明部材１０や光学式対象物判別装置１５を内蔵したフィールド機器の容器など（図示しない）により反射された反射光Ｌ３などがあるため、受光部３はこの反射光Ｌ３などを受光する。時間ｔ２のときには、受光部３は対象物１１で反射された反射光Ｌ２を受光する。ここで、反射光Ｌ３はＬ２より小さいため、図１０（ｂ）に示すように、反射光Ｌ３の受光信号ＶＬを、第１のハイパスフィルタ部１４でフィルタ処理した信号電圧ＶＣ（以下、「Ｖｃ（ｏｆｆ）」という）は、反射光Ｌ２の受光信号ＶＬを、前記フィルタ処理した信号電圧ＶＣ（以下、「Ｖｃ（ｏｎ）」という）より小さい。
【００３７】
比較部６における所定の信号電圧ＶＴＨが、Ｖｃ（ｏｆｆ）より大きく、Ｖｃ（ｏｎ）より小さければ、図１０（ｃ）に示すように、比較信号電圧ＶＭは、時間ｔ１のときにはローレベルであり、時間ｔ２のときにはＶｃに同期してローレベルとハイレベルを繰り返す。
【００３８】
検出部８は、発光駆動部１の発光駆動信号（例えばＩＦ）の変化時点の前後において、比較信号電圧ＶＭの変化を検出する。検出部８は、時間ｔ１のときには比較信号電圧ＶＭの変化は無いので、対象物１１は無いものと判別して、時間ｔ２のときには比較信号電圧ＶＭは、ローレベルからハイレベルに変化するので、対象物１１は有るものと判別する。
【００３９】
なお、発光部２と受光部３に使用する素子は、発光と受光との関係を表す光伝達特性のばらつきが大きいため（例えば数十倍のばらつきを有することがある）、駆動電流ＩＦが同じであっても、受光電流ＩＬと受光信号電圧ＶＬのばらつきが大きくなる。例えば、前記使用素子のばらつきによっては、Ｖｃ（ｏｎ）が１Ｖであったり、２０Ｖであったりすることもある。このため、Ｖｃ（ｏｆｆ）＜ＶＴＨ＜Ｖｃ（ｏｎ）の関係になるように、可変抵抗Ｒ１の抵抗値が変更される。
【００４０】
太陽光などの外来光Ｌ４が、透明部材１０を通過して光学式対象物判別装置１５に入射して、受光部３が受光した場合の光学式対象物判別装置１５の動作について、図４を用いて説明する。図４は、対象物１１が無く、外来光Ｌ４が光学式対象物判別装置１５に入射した場合の各部の波形を表している。
【００４１】
図４（ａ）は、外来光Ｌ４の光量と時間との関係を表し、時間ｔ１８とｔ２１では外来光量は無く、時間ｔ１９では外来光量は小さく、時間ｔ２０では外来光量は大きい。図４（ｂ）は、駆動電流ＩＦと時間との関係、図４（ｃ）は、第１のハイパスフィルタ部１４の出力信号電圧ＶＣと時間との関係、図４（ｄ）は、比較信号電圧ＶＭと時間との関係を表す。
【００４２】
ここで、外来光Ｌ４を受光したときの受光信号ＶＬは直流信号である。時間ｔ２０において、この直流電圧により、ＶＣの電圧が飽和するように、第１のハイパスフィルタ部１４の直流信号における増幅率は０倍よりも大きくする。また、対象物１１が有り、外来光Ｌ４が受光されたとき、ＶＣの電圧が飽和して、対象物１１が有ることの判定ができなくなることを防止する必要がある。このため、第１のハイパスフィルタ部１４の直流信号における増幅率は、発光駆動部１の発光駆動信号の周波数ｆｐにおける増幅率より小さくする。
【００４３】
例えば、Ｒ６が１００ｋΩ、Ｒ７が１ＭΩ、Ｒ８が１０ｋΩ、Ｒ９が１ＭΩ、Ｃ３が１μＦの場合について、直流信号とｆｐにおける第１のハイパスフィルタ部１４の増幅率を求める。
【００４４】
直流信号において、Ｃ３のインピーダンスは、抵抗Ｒ６からＲ９に対して十分大きくなるため、第１のハイパスフィルタ部１４の増幅率は、Ｒ８とＲ９の直列合成抵抗および並列接続されているＲ７との合成抵抗を、Ｒ６で除算したものに、１を加算した値（約６．０２倍＝約１５．５９ｄＢ）となる。また、周波数ｆｐ（例えば、数百Ｈｚ）において、Ｃ３のインピーダンスは、抵抗Ｒ６からＲ９に対して十分小さくなるため、抵抗Ｒ８とＲ９の接続点は、電気的にコモンラインＳ１に接続された状態と同等の状態になる。そのため、第１のハイパスフィルタ部１４の増幅率は、Ｒ７を、Ｒ６とＲ８の並列合成抵抗で除算したものに、１を加算した値（約１１１倍＝約４０．９ｄＢ）となる（図３を参照）。
【００４５】
図４（ｂ）において、矩形波状の駆動電流ＩＦが定期的に発光部２に流れて、発光部２から光信号Ｌ１が発光される。受光信号ＶＬの直流電圧は、外来光量が大きくなるに従い大きくなり、第１のハイパスフィルタ部１４において、ＶＬに対してフィルタ処理がなされる。
【００４６】
そのため、図４（ｃ）において、時間ｔ１９のときに、外来光量が増加した時点でＶＣは上昇して、その後キャパシターＣ３と抵抗Ｒ９からなる時定数（例えば１秒）の特性を有しながら下降する。なお、ＶＣには、反射光Ｌ３による受光信号に基づく電圧Ｖｃ（ｏｆｆ）が重畳されている。時間ｔ２０のときに、外来光量が大きいため、ＶＣの電圧が飽和して（Ｖｃ（ｏｆｆ）は重畳されない）、所定の電圧ＶＴＨより大きくなる。
【００４７】
そして、外来光量が無くなった時点であるｔ２２において、演算増幅器Ａ３の非反転入力端子電圧であるＶＬがゼロ（コモンラインＳ１の電圧）になるため、演算増幅器Ａ３の出力端子電圧であるＶＣはゼロになる。そして、キャパシターＣ３に蓄えられていた電荷は、ダイオードＤ３を経由して演算増幅器Ａ３の出力端子に流れる。そのため、時間ｔ２２において、ＶＣは迅速にゼロボルト付近の電圧になる。
【００４８】
図４（ｄ）において、比較信号電圧ＶＭは、時間ｔ２０においてハイレベル（例えばＶＤ）になる。ここで、時間ｔ２０におけるハイレベル信号は、反射光Ｌ３の受光信号とは時間的に関係しない外来光Ｌ４に基づくものである。そのため、ＶＭが発光時点の前後でローレベルからハイレベルに変化しないので、検出部８は、対象物１１が有るとの誤判定を引き起こさない。また、時間ｔ２２において、ＶＣは迅速にゼロボルト付近の電圧になるため、不感時間を低減できる。そのため、光学式対象物判別装置１５の操作性が改善できる。また、キャパシターＣ３の容量値が大きい場合でも、不感時間を低減できる。
【００４９】
本実施例によって、発光信号を反射または遮光する対象物の有無を判別する光学式対象物判別装置に関し、発光信号を受光した受光信号を、直流信号を所定の増幅率で増幅するハイパスフィルタでフィルタ処理することにより、外来光が入射されたとき、または外来光が無くなったときに引き起こす対象物の有無の誤判定を低減するほか、外来光が無くなったとき対象物の有無を判定できない不感時間を低減することを実現できる。
【００５０】
［第２の実施例］
第２の実施例について、図２を用いて説明する。図２は、本発明を適用した光学式対象物判別装置のブロック図であり、図１と同一のものは同一符号を付し説明を省略する。本実施例は、第１のハイパスフィルタ部１４と比較部６の間に、第２のハイパスフィルタ部１６を挿入したものである。
【００５１】
第１のハイパスフィルタ部１４の出力は、キャパシターＣ４の一端に接続される。キャパシターＣ４の他端は、抵抗Ｒ１０の一端とダイオードＤ４のカソードに接続され、この接続点が、演算増幅器Ａ２の非反転入力端子に接続される。抵抗Ｒ１０の他端とダイオードＤ４のアノードは、コモンラインＳ１に接続される。ここで、第２のハイパスフィルタ部１６の出力信号電圧ＶＣは、演算増幅器Ａ３の有するオフセット電圧（直流電圧）を低減できる。
【００５２】
太陽光などの外来光Ｌ４が、透明部材１０を通過して光学式対象物判別装置１７に入射して、受光部３が受光した場合の光学式対象物判別装置１７の動作について、図５を用いて説明する。図５は、対象物１１が無く、外来光Ｌ４が光学式対象物判別装置１７に入射した場合の各部の波形を表している。
【００５３】
図５（ａ）は、外来光Ｌ４の光量と時間との関係を表し、時間ｔ２３とｔ２６では外来光量は無く、時間ｔ２４では外来光量は小さく、時間ｔ２５では外来光量は大きい。図５（ｂ）は、駆動電流ＩＦと時間との関係、図５（ｃ）は、第１のハイパスフィルタ部１４の出力信号電圧と時間との関係、図５（ｄ）は、第２のハイパスフィルタ部１６の出力信号電圧ＶＣと時間との関係、図５（ｅ）は、比較信号電圧ＶＭと時間との関係を表す。
【００５４】
図５（ａ）（ｂ）（ｃ）は、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）と同様である。図５（ｃ）において、時間ｔ２５のときに、第１のハイパスフィルタ部１４の出力信号電圧は飽和する。そして、図５（ｄ）において、時間ｔ２５のときに、外来光量が増加した時点でＶＣは上昇して、その後キャパシターＣ４と抵抗Ｒ１０からなる時定数（例えば０．２秒）の特性を有しながら下降する。時間ｔ２８のときに、ＶＣは所定の電圧ＶＴＨより大きくなる。
【００５５】
図５（ｅ）において、比較信号電圧ＶＭは、時間ｔ２８においてハイレベル（例えばＶＤ）になる。ここで、時間ｔ２８におけるハイレベル信号は、反射光Ｌ３の受光信号とは時間的に関係しない外来光Ｌ４に基づくものである。そのため、ＶＭが発光時点の前後でローレベルからハイレベルに変化しないので、検出部８は、対象物１１が有るとの誤判定を引き起こさない。また、時間ｔ２７において、ＶＣは迅速にゼロボルト付近の電圧になるため、不感時間を低減できる。
【００５６】
本実施例によって、演算増幅器Ａ３の有するオフセット電圧により発生する、演算増幅器Ａ３出力の直流電圧を低減して、かつ第１の実施例と同様のことを実現できる。
【００５７】
また、図６において他の実施例を示す。図６は、本発明を適用した光学式対象物判別装置のブロック図であり、図１と同一のものは同一符号を付し説明を省略する。本実施例は、図１における第１のハイパスフィルタ部１４を、第３ハイパスフィルタ部１８に変更したものである。
【００５８】
第３ハイパスフィルタ部１８は、演算増幅器Ａ４、キャパシターＣ５、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、キャパシターＣ６、抵抗Ｒ１３とダイオードＤ５から構成される。受光部３のエミッタ端子は、演算増幅器Ａ４の非反転入力端子に接続される。演算増幅器Ａ４の出力端子は、キャパシターＣ５の一端に接続され、キャパシターＣ５の他端は、抵抗Ｒ１２の一端に接続される。抵抗Ｒ１２の他端は、演算増幅器Ａ４の反転入力端子と抵抗Ｒ１１の一端に接続され、抵抗Ｒ１１の他端は、コモンラインＳ１に接続される。演算増幅器Ａ４の出力端子は、キャパシターＣ６の一端に接続される。キャパシターＣ６の他端は、抵抗Ｒ１３の一端とダイオードＤ５のカソードに接続され、この接続点が、演算増幅器Ａ２の非反転入力端子に接続される。抵抗Ｒ１３の他端とダイオードＤ５のアノードは、コモンラインＳ１に接続される。
【００５９】
図７において、第３ハイパスフィルタ部１８のフィルタ特性（入力信号（ＶＬ）周波数と入出力増幅率との関係）を示す。なお、縦軸はｄＢで表されており（ｄＢ＝２０ｘｌｏｇ（ＶＣ／ＶＬ）、ｌｏｇは常用対数）、横軸は周波数のｌｏｇ値で表されている。このフィルタ特性は、低周波数信号を減衰して高周波数信号を通過させ、直流信号（周波数は０）において所定の増幅率を有する。そして、発光駆動部１の発光駆動信号の周波数ｆｐにおける増幅率は、前記直流信号における所定の増幅率より大きい。ここで、図７におけるｆｃ１は、キャパシターＣ５と抵抗Ｒ１２のインピーダンスが等しくなる周波数である。ｆｃ２は、キャパシターＣ６と抵抗Ｒ１３のインピーダンスが等しくなる周波数である。なお、各周波数の関係は、ｆｃ１＜ｆｃ２＜ｆｐとなるように設定される。第３ハイパスフィルタ部１８は、演算増幅器Ａ４、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２とキャパシターＣ５から構成されるローパスフィルタと、抵抗Ｒ１３、キャパシターＣ６とダイオードＤ５から構成されるハイパスフィルタとを組み合わせたものである。
【００６０】
太陽光などの外来光Ｌ４が、透明部材１０を通過して光学式対象物判別装置１９に入射して、受光部３が受光した場合の光学式対象物判別装置１９の動作は、図５（ａ）（ｂ）（ｄ）（ｅ）と同様である。なお、図５（ｄ）におけるｔ２７のときには、キャパシターＣ６に蓄えられた電荷の影響により、ＶＣは図１１（ｃ）におけるｔ９のときと同様になる。図６の実施例によって、演算増幅器Ａ４の有するオフセット電圧を低減して、かつ外来光が入射されたとき、または外来光が無くなったときに引き起こす対象物の有無の誤判定を低減することを実現できる。
【００６１】
以上の実施例では、対象物１１が、発光部２から発光された光信号Ｌ１を反射する形態を説明したが、対象物１１が、光信号Ｌ１を遮光する形態により、光学式対象物判別装置が、対象物１１の有無を判別することもできる。
【００６２】
また、測定物理量（例えば圧力、流量、温度、レベルなど）を検出して、この検出信号に基づきプロセス量を演算するフィールド機器（例えば圧力計、流量計、温度計、レベル計など）の容器に、光学式対象物判別装置を内蔵することもできる。このようなフィールド機器（図示しない）は、表示器と組み合わせて使用される。ユーザーが、フィールド機器の外部から透明部材１０の上面に対象物１１を置いたり、取り除いたりすることにより、前記表示器の表示内容を変更したり、パラメータの設定などをすることができる。
【００６３】
なお、本発明は、前述の実施例に限定されることなく、その本質を逸脱しない範囲で、さらに多くの変更および変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明を適用した光学式対象物判別装置のブロック図である。
【図２】本発明を適用した光学式対象物判別装置のブロック図の他の例である。
【図３】第１ハイパスフィルタ部１４のフィルタ特性を表した図である。
【図４】外来光量が変化したときの、図１の光学式対象物判別装置各部の動作波形図である。
【図５】外来光量が変化したときの、図２の光学式対象物判別装置各部の動作波形図である。
【図６】本発明を適用した光学式対象物判別装置のブロック図の他の例である。
【図７】第３ハイパスフィルタ部１８のフィルタ特性を表した図である。
【図８】従来の光学式対象物判別装置のブロック図である。
【図９】従来の光学式対象物判別装置のブロック図の他の例である。
【図１０】光学式対象物判別装置において、対象物の有無を判別する各部の動作波形図である。
【図１１】外来光量が変化したときの、図８の光学式対象物判別装置各部の動作波形図である。
【図１２】外来光量が変化したときの、図９の光学式対象物判別装置各部の動作波形図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  発光駆動部
２  発光部
３  受光部
６  比較部
７  直流電源部
８  検出部
１０  透明部材
１１  対象物
１４  第１ハイパスフィルタ部
１５  光学式対象物判別装置
【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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