(57)【要約】【課題】フォトカプラを構成するフォトトランジスタや発光ダイオードが故障したときに誤った検出出力が送出されることを防止することができる光電スイッチの故障検出回路を提供する。【解決手段】受光部１に対向して第１発光源２が配設され、その間にディスクＤが進退自在に配置され、受光部１に第２発光源３からの光束が常時に入射されるように構成される。第１発光源２は、パルス変調光を投射光束を遮る第１位置と遮らない第２位置の間を進退するディスクＤを介在し得る状態で投射する。第２発光源３は、直流光を受光部１に対して投射する。受光部１で受光された光信号は、次段に接続された信号分離回路４によって、第１発光源２に対応する第１態様光（変調光成分）と、第２発光源３に対応する第２態様光（直流光成分）に分離され、変調光成分がマイコン入力５として故障判定用の信号が出力され、直流光成分がマイコン入力６としてディスク検出用の信号が出力される。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光源から発せられる光束の前方に受光部を配置し、被検出物体を前記光束に対して進退させたときに、上記受光部から該進退状態に対応した信号を出力する光電スイッチにおいて、
第１態様光を、投射光束を遮る第１位置と遮らない第２位置の間を進退する前記被検出物体を介在し得る状態で前記受光部に対して投射する第１発光源と、
前記被検出物体の位置に関わりなく前記第１態様光と異なる態様を有する第２態様光を前記受光部に対して投射する第２発光源と、
前記受光部に入力される信号から前記第１態様光と前記第２態様光の信号成分を分離する信号分離部と、
前記信号分離部から前記第２態様光に対応する出力が有ったときに、前記第１態様光に対応する出力を正規出力とし、前記第２態様光に対応する出力が無かったときに、前記第１態様光に対応する出力を故障出力とする判定部とを具備することを特徴とする光電スイッチの故障検出回路。
【請求項２】
発光源から発せられる光束と同じ側に受光部を配置し、前記光束を反射させて前記受光部に入射するように被検出物体を移動させたときに、上記受光部から該進退状態に対応した信号を出力する光電スイッチにおいて、
第１態様光を、投射光束を反射する第１位置と反射しない第２位置の間を進退する前記被検出物体を介在し得る状態で前記受光部に対して反射させる第１発光源と、
前記被検出物体の位置に関わりなく前記第１態様光と異なる態様を有する第２態様光を前記受光部に対して投射する第２発光源と、
前記受光部に入力される信号から前記第１態様光と前記第２態様光の信号成分を分離する信号分離部と、
前記信号分離部から前記第２態様光に対応する出力が有ったときに、前記第１態様光に対応する出力を正規出力とし、前記第２態様光に対応する出力が無かったときに、前記第１態様光に対応する出力を故障出力とする判定部とを具備することを特徴とする光電スイッチの故障検出回路。
【請求項３】
前記第１態様光は変調光であり、前記第２態様光は直流光であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光電スイッチの故障検出回路。
【請求項４】
前記第１態様光は変調光であり、前記第２態様光は該変調光と異なる変調が掛けられた光であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光電スイッチの故障検出回路。
【請求項５】
前記第１態様光は周波数変調光であり、前記第２態様光は該周波数変調光と異なる周波数の変調が掛けられた光であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光電スイッチの故障検出回路。
【請求項６】
前記第１態様光は周波数変調光であり、前記第２態様光は該周波数変調光と同一周波数の変調が掛けられた光であり、前記第１態様光と前記第２態様光のそれぞれを受光する前記受光部で時分割方式で信号処理することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光電スイッチの故障検出回路。
【請求項７】
前記第１態様光における変調が掛けられているか否かを検出するチェック回路を付加して構成することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光電スイッチの故障検出回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光電スイッチの故障検出回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光電スイッチは発光源と受光部を所定距離を隔てて対向配置し、その間に物体が位置するか否かを識別するためのもので、発光源と受光部のそれぞれの電気回路構成は、一般的には図６に示すように直流電源Ｖｄｄと接地端の間に抵抗Ｒ１と赤外発光ダイオードＤ１の直列回路が接続されることによって発光源が構成され、直流電源Ｖｄｄと接地端の間にフォトトランジスタＰＨ１と抵抗Ｒ２の直列回路が接続されることによって受光部が構成される。
【０００３】
従って、直流電源Ｖｄｄが抵抗Ｒ１によって電流制限された状態で赤外発光ダイオードＤ１に印加され、赤外発光ダイオードＤ１から所定波長の赤外光が放射される。
【０００４】
フォトトランジスタＰＨ１は、受光光束に応じたオン電流が抵抗Ｒ２によって電流制限された状態で流れるために、受光光束が無い場合（赤外発光ダイオードＤ１からの発光光束が遮られた場合）にはフォトトランジスタＰＨ１がオフ状態になって抵抗Ｒ２の電位のＬレベル信号がマイコンのアナログ入力端に出力される。
【０００５】
一方、フォトトランジスタＰＨ１への受光光束が有った場合（赤外発光ダイオードＤ１からの発光光束が遮られずにそのまま入射された場合）にはフォトトランジスタＰＨ１がオン状態になって抵抗Ｒ２の電位のＨレベル信号がマイコンのアナログ入力端に出力される。
【０００６】
そして、マイコンのアナログ入力端に供給された信号電圧のＨ／Ｌを判定することによって発光部からの光束が遮られたか否かを識別する、即ち、発光部と受光部の間に物体が侵入したか否かを識別することができる。
【０００７】
このような光電スイッチをカーオーディオ機器の可動パネルの開閉動作制御に採用した例がある。
【０００８】
即ち、再生の選曲、受信の選局、再生モードの設定等々を指令する多数の操作指令ボタンが配設された可動パネルを平生時には閉じて当該ボタンの操作が行えるようにし、可動パネルを開いた状態のときに、ＣＤやＭＤのディスクをディスクドライブ部に挿入したりイジェクトできるようにし、可動パネルを開いた状態から閉じる状態に移行するときに、イジェクト口にディスクが飛び出した状態で可動パネルを閉じようとすると、可動パネルとディスクがぶつかってしまい、ディスクまたは可動パネルを傷付けてしまい、場合によっては可動パネルを正規位置に戻すことができなくなってしまうというメカトラブルを起こしてしまう。
【０００９】
このために、光電スイッチを用いてイジェクト口からディスクが飛び出した状態であるか否かを検出し、イジェクト口からディスクが飛び出していないときに限って可動パネルを開状態から閉状態への移動を許容するようにしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
発光源と受光部を構成するフォトトランジスタや赤外ＬＥＤは、その構造的な要因から、オープンモードで故障することが考えられ、光電スイッチをカーオーディオ機器の可動パネルの開閉動作制御に採用した場合には、例えば図６に示す赤外発光ダイオードＤ１がオープンモードになってしまったときには、フォトトランジスタＰＨ１への光束が無くなってしまうので、フォトトランジスタＰＨ１の出力レベルは、常にＬレベルとなってしまいディスクの有無には無関係に、ディスク有りという判定信号がマイコンに出力されてしまうので可動パネルを閉じるための駆動を行うことができなくなってしまい、可動パネルが開いたままの状態となってしまう。
【００１１】
赤外発光ダイオードＤ１がオープンモード状態で故障した場合には、受光部を構成するフォトトランジスタＰＨ１の出力レベルは、常にＬレベルとなってしまいディスクの有無には無関係に、ディスク有りという判定信号がマイコンに出力されてしまうので可動パネルを閉じるための駆動を行うことができなくなり、可動パネルが開いたままの状態にされてしまうという問題がある。
【００１２】
このような不具合は、カーオーディオ機器に光電スイッチを採用した場合のみならず、他機器においても同様に生じるものであり、ディスク等の物体が所定の検出状態に無いに拘わらず、有ったという誤判断がされ、その出力が次段回路に出力されてしまうので機器誤動作を生じる虞がある。
【００１３】
また、当該の光電スイッチを採用した機器を工場の製造段階において、正常に動作しているか否かを動作チェックする場合には、実際にディスク等の被検出物体を機器に実装した状態で行っているので、製造の能率が悪いと共にコストがかさむという問題もある。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、光電スイッチを構成するフォトトランジスタや発光ダイオードが故障したときに誤った検出出力が送出されることを防止することができる光電スイッチの故障検出回路を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明による光電スイッチの故障検出回路は、次に記載するような特徴的な構成を採用している。
【００１６】
（１）発光源から発せられる光束の前方に受光部を配置し、被検出物体を前記光束に対して進退させたときに、上記受光部から該進退状態に対応した信号を出力する光電スイッチにおいて、
第１態様光を、投射光束を遮る第１位置と遮らない第２位置の間を進退する前記被検出物体を介在し得る状態で前記受光部に対して投射する第１発光源と、
前記被検出物体の位置に関わりなく前記第１態様光と異なる態様を有する第２態様光を前記受光部に対して投射する第２発光源と、
前記受光部に入力される信号から前記第１態様光と前記第２態様光の信号成分を分離する信号分離部と、
前記信号分離部から前記第２態様光に対応する出力が有ったときに、前記第１態様光に対応する出力を正規出力とし、前記第２態様光に対応する出力が無かったときに、前記第１態様光に対応する出力を故障出力とする判定部とを具備する光電スイッチの故障検出回路。
【００１７】
（２）発光源から発せられる光束と同じ側に受光部を配置し、前記光束を反射させて前記受光部に入射するように被検出物体を移動させたときに、上記受光部から該進退状態に対応した信号を出力する光電スイッチにおいて、
第１態様光を、投射光束を反射する第１位置と反射しない第２位置の間を進退する前記被検出物体を介在し得る状態で前記受光部に対して反射させる第１発光源と、
前記被検出物体の位置に関わりなく前記第１態様光と異なる態様を有する第２態様光を前記受光部に対して投射する第２発光源と、
前記受光部に入力される信号から前記第１態様光と前記第２態様光の信号成分を分離する信号分離部と、
前記信号分離部から前記第２態様光に対応する出力が有ったときに、前記第１態様光に対応する出力を正規出力とし、前記第２態様光に対応する出力が無かったときに、前記第１態様光に対応する出力を故障出力とする判定部とを具備する光電スイッチの故障検出回路。
【００１８】
（３）前記第１態様光は変調光であり、前記第２態様光は直流光である構成する上記（１）または（２）の光電スイッチの故障検出回路。
【００１９】
（４）前記第１態様光は変調光であり、前記第２態様光は該変調光と異なる変調が掛けられた光である上記（１）または（２）の光電スイッチの故障検出回路。
【００２０】
（５）前記第１態様光は周波数変調光であり、前記第２態様光は該周波数変調光と異なる周波数の変調が掛けられた光である上記（１）または（２）の光電スイッチの故障検出回路。
【００２１】
（６）前記第１態様光は周波数変調光であり、前記第２態様光は該周波数変調光と同一周波数の変調が掛けられた光であり、前記第１態様光と前記第２態様光のそれぞれを受光する前記受光部で時分割方式で信号処理する上記（１）または（２）の光電スイッチの故障検出回路。
【００２２】
（７）前記第１態様光における変調が掛けられているか否かを検出するチェック回路を付加して構成する上記（１）乃至（６）のいずれかの光電スイッチの故障検出回路。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態は、発光源から発せられる光束の前方に受光部を配置し、被検出物体を前記光束に対して進退させたときに、上記受光部から該進退状態に対応した信号を出力する光電スイッチ、換言すれば入射型の光電スイッチに本発明を適用した例である。
【００２４】
図１において、受光部１は、赤外光を受光して電流出力するフォトトランジスタやフォトダイオードで構成され、該受光部１に対向して第１発光源２が配設され、その間にディスクＤが進退自在に配置され、これと共に、受光部１には、第２発光源３からの光束が常時に入射されるように構成されている。
【００２５】
第１発光源２は、所定周波数のパルスで変調された光を出力するように構成され、第１態様光（パルス変調光）を、投射光束を遮る第１位置と遮らない第２位置の間を進退するディスクＤを介在し得る状態で受光部１に対して投射するように構成される。第２発光源３は、直流的な光を出力するように構成され、ディスクＤの位置に関わりなく第１態様光（パルス変調光）と異なる態様を有する第２態様光（直流光）を受光部１に対して投射するように構成される。
【００２６】
受光部１で受光された光信号は、次段に接続された信号分離回路４によって、第１発光源２に対応する第１態様光（変調光成分）と、第２発光源３に対応する第２態様光（直流光成分）に分離され、変調光成分がマイコン入力５として故障判定用の信号が出力され、直流光成分がマイコン入力６としてディスク検出用の信号が出力される。
【００２７】
発光源を第１発光源２と第２発光源３の２つを用い、第２発光源３は、直流駆動で常に受光部１のフォトトランジスタが受光するようにし、もう１つの第１発光源２は、パルス駆動による変調光によってディスクＤの取り出しの有無を検出するためのもので、直流光による直流電流と、変調光による交流電流を分離し、直流電流によって受光部１のフォトトランジスタが故障していないかを判定し、交流電流によってディスクＤの有り無しを判定する。
【００２８】
この判定結果は、信号分離回路４から直流光に対応する出力が有ったときに、第１態様光（変調光）に対応する出力を正規出力とし、直流光に対応する出力が無かったときに、直流光に対応する出力を故障出力とする判定が行われる。
【００２９】
図１に示す回路ブロックの詳細は図２に示す回路のように、直流電源Ｖｄｄと接地端の間に抵抗Ｒ３と赤外発光ダイオードＤ２と変調用のトランジスタＱ１の直列回路が接続されることによって第１発光源２が構成され、直流電源Ｖｄｄと接地端の間にフォトトランジスタＰＨ２と抵抗Ｒ５の直列回路が接続されることによって受光部１が構成され、直流電源Ｖｄｄと接地端の間に抵抗Ｒ４と赤外発光ダイオードＤ２３の直列回路が接続されることによって第２発光源３が構成される。
【００３０】
従って、直流電源Ｖｄｄが抵抗Ｒ３によって電流制限された状態で赤外発光ダイオードＤ２に印加され、トランジスタＱ１に供給されるパルス入力によって変調された状態で所定波長の赤外光が変調光として放射され、これと同時に、直流電源Ｖｄｄが抵抗Ｒ４によって電流制限された状態で赤外発光ダイオードＤ３に印加された状態で所定波長の赤外光が直流光として放射される。
【００３１】
フォトトランジスタＰＨ２と抵抗Ｒ５の接続点は、受光部１の出力端となっていて、この受光部出力は、抵抗Ｒ６，Ｒ７，コンデンサＣ１，Ｃ２，整流ダイオードＤ４，Ｄ５で構成される変換回路部によって光電流／電圧に信号変換され、マイコン入力１として、第１発光源２からの変調光有無に対応した信号が得られる。
【００３２】
フォトトランジスタＰＨ２と抵抗Ｒ５の接続点に生じる受光部出力は、抵抗Ｒ８，コンデンサＣ３で構成される変換回路部によって光電流／電圧に信号変換され、マイコン入力２として、第２発光源３からの直流光有無に対応した信号が得られる。
【００３３】
なお、本回路は、第１態様光における変調が掛けられているか否かを検出するチェック回路が付加され、抵抗Ｒ３とダイオードＤ２の接続点が、抵抗Ｒ９〜Ｒ１２，コンデンサＣ４，トランジスタＱ２でチェック回路が構成されている。
【００３４】
従って、発光源を第１発光源と第２発光源の２つを用い、第２発光源は、直流駆動で常に受光部のフォトトランジスタＰＨ２受光するようにし、もう１つの第１発光源は、パルス駆動による変調光によってディスクＤの取り出しの有無を検出するためのもので、直流光による直流電流と、変調光による交流電流を分離し、直流電流によって受光部のフォトトランジスタが故障していないかを判定し、交流電流によってディスクの有り無しを判定することができる。
【００３５】
なお、前述の実施の形態は、入射型の光電スイッチに本発明を適用した例であるが、発光源から発せられる光束と同じ側に受光部を配置し、前記光束を反射させて前記受光部に入射するように被検出物体を移動させたときに、上記受光部から該進退状態に対応した信号を出力する、換言すれば反射型の光電スイッチにも本発明を適用できる。
【００３６】
この場合、第１態様光を、投射光束を反射する第１位置と反射しない第２位置の間を進退するディスク介在し得る状態で前記受光部に対して反射させる第１発光源とし、当該ディスクの位置に関わりなく第１態様光と異なる態様を有する第２態様光を受光部に対して投射する第２発光源とし、受光部に入力される信号から前記第１態様光と前記第２態様光の信号成分を分離し、第２態様光に対応する出力が有ったときに、第１態様光に対応する出力を正規出力とし、第２態様光に対応する出力が無かったときに、第１態様光に対応する出力を故障出力としている。
【００３７】
また、第１態様光は変調光であり、第２態様光は直流光であるが、第１態様光は変調光であり、第２態様光は該変調光と異なる変調が掛けられた光であるようにしたり、第１態様光は周波数変調光であり、第２態様光は該周波数変調光と異なる周波数の変調が掛けられた光にしてもよいことは勿論である。
【００３８】
その場合には、図１に示す第２発光源３から発せられる光を直流光ではなく、第１発光源２から発せられる光とは異なる所定周波数のパルスで変調された光が発せられるようにし、そのときの信号分離回路４に例えば公知のバンドパスフィルタ等を用いればそれぞれの周波数成分に分離することができる。
【００３９】
次に、本発明の他の実施の形態について図３乃至図５を用いて説明する。この実施の形態は、前述の一実施の形態においては第１態様光が変調光であり、第２態様光は直流光であるが、第１及び第２態様光のいずれも同一の所定周波数のパルスで変調された光を発するように構成し、かつ時分割方式で動作するように構成したものである。
【００４０】
図３に示すブロック回路図と図３中のブロックの詳細回路を示す図４と各部の信号波形を示す図５において、受光部１１は、赤外光を受光して電流出力するためのフォトトランジスタＰＨ３の片端に直流電源Ｖｄｄが接続され、他端が抵抗Ｒ１５を介して接地されている。
【００４１】
受光部１１に対向して第１発光源７が配設され、その間にディスクＤが進退自在に配置され、これと共に、受光部１１には、第２発光源８からの光束が常時に入射されるように構成されている。
【００４２】
第１発光源７は、赤外発光ダイオードＤ６のアノードに直流電源Ｖｄｄが接続され、カソードがスイッチング用の抵抗内臓型のトランジスタＱ３のコレクタ・エミッタを介して接地され、ベース側にＡＮＤゲートＩＣ１の出力端が接続されている。第２発光源８も同様に、赤外発光ダイオードＤ７のアノードに直流電源Ｖｄｄが接続され、カソードがスイッチング用の抵抗内臓型のトランジスタＱ４のコレクタ・エミッタを介して接地され、ベース側にＡＮＤゲートＩＣ２の出力端が接続されている。
【００４３】
ＬＥＤ駆動部９は、光変調用のパルス信号ａを出力するもので、このパルス信号ａがＡＮＤゲートＩＣ１及びＩＣ２のそれぞれの片端入力に供給され、ＡＮＤゲートＩＣ１の他端入力にマイコン１０から出力されるストローブ１出力ｂが供給され、ＡＮＤゲートＩＣ２の他端入力にマイコン１０から出力されるストローブ２出力ｃが供給される。
【００４４】
ストローブ１出力ｂとストローブ２出力ｃは、時分割方式で発光制御するためのもので、それぞれの位相が異なって所定幅のパルスを出力するように形成されている。
【００４５】
受光部１１は、フォトトランジスタＰＨ３のコレクタに直流電源Ｖｄｄが接続され、エミッタが抵抗Ｒ１５を介して接地されて構成され、該受光部１１の受光出力ｆが抵抗Ｒ１６とコンデンサＣ５で形成されるフィルタ素子で構成される信号変換部１２によってアナログ入力ｇに変換されてマイコン１０に入力される。
【００４６】
第１発光源７から発せられる第１態様光（パルス変調光）を、投射光束を遮る第１位置と遮らない第２位置の間を進退するディスクＤを介在し得る状態で受光部１１に対して投射するように構成され、これと同時に、第２発光源８から発せられる第２態様光（パルス変調光）をディスクＤの位置に関わりなく第１態様光（パルス変調光）に対して時分割方式で検出制御される第２態様光を受光部１１に対して投射するように構成される。
【００４７】
従って、第１発光源７と第２発光源８のＬＥＤ駆動は、マイコン１０からのストローブ１出力ｂとストローブ２出力ｃによってゲートされ、それぞれの出力ｂ、ｃがアクティブなときに第１変調光ｄ及び第２変調光ｅとして駆動される。
【００４８】
受光部１１で受光された光は受光出力ｆに変換され信号変換部１２によって後段のデジタル処理が適正にできるようなアナログ入力ｇに変換されてマイコン１０に入力される。
【００４９】
マイコン１０に入力されたアナログ入力ｇを、ストローブ２出力ｃと第１変調光ｄと同期を取った状態でディスク検出の識別を行ないディスクＤの取り出しの有無を検出することができると共に、受光部１１のフォトトランジスタＰＨ３が故障していないかを判定することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明による光電スイッチの故障検出回路は、発光源と受光部を構成するフォトトランジスタや赤外ＬＥＤは、その構造的な要因に基づくオープンモードでの故障を生じたことを確実に判定することができる。
【００５１】
また、光電スイッチを用いた電子機器を工場で製造する段階において、正常に動作しているか否かを動作チェックする場合に、実際にディスク等の被検出物体を機器に実装した状態で行う必要がなく、第１発光源をオンオフするだけで実際に被検出物体を進退させたと同様の検出ができるので、製造の能率が向上すると共にコスト低減を図ることができる
【００５２】
従って、本発明によれば、光電スイッチを構成するフォトトランジスタや発光ダイオードが故障したときに誤った検出出力が送出されることを防止することができる光電スイッチの故障検出回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による光電スイッチの故障検出回路のブロック回路図である。
【図２】図１に示される光電スイッチの故障検出回路の詳細回路構成を示す回路図である。
【図３】本発明の他の実施の形態による光電スイッチの故障検出回路のブロック回路図である。
【図４】図３に示される光電スイッチの故障検出回路の詳細回路構成を示す回路図である。
【図５】図３及び図４に示される光電スイッチの故障検出回路の発光制御動作を説明するためのタイムチャートである。
【図６】従来の光電スイッチの基本原理を説明するための回路図である。
【符号の説明】
Ｄ　　ディスク
１、１１　受光部
２、７　第１発光源
３、８　第２発光源
４　　信号分離回路
５、６　マイコン
９　ＬＥＤ駆動部
１０　マイコン
１２　信号変換部
Ｒ１〜Ｒ１６　抵抗
Ｄ１〜Ｄ７　ダイオード
Ｃ１〜Ｃ５　コンデンサ
Ｑ１〜Ｑ４　トランジスタ
ＰＨ１〜ＰＨ３　フォトトランジスタ
【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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