(57)【要約】【課題】外乱光の影響を受けることなく良好に物体を検知し、消費電力を低減し、電源電圧変動等に対しても検知性能が変動せず、安定して動作することができる物体検知センサを提供する。【解決手段】  被検知物に赤外光を照射する投光手段と、被検知物に当たって反射した赤外光の反射光を受光し、反射光を光電変換して被検知物の検知信号を出力する受光手段と、投光手段と受光手段を制御する制御手段とを備えた物体検知センサにおいて、反射光を受光して出力された検知信号のパルスを確認する第一判断区間Ｔ１と、第一判断区間Ｔ１に連続して設けられ、反射光による検知信号のパルスが存在しないことを確認する第二判断区間Ｔ２８とからなる物体検知判定区間Ｔ８によって、被検知物の検知を判定する。【選択図】図２
2005227018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検知物に赤外光を照射する投光手段と、
前記被検知物に当たって反射した前記赤外光の反射光を受光し、前記反射光を光電変換して前記被検知物の検知信号を出力する受光手段と、
前記投光手段と前記受光手段を制御する制御手段とを備えた物体検知センサにおいて、
前記反射光を受光して出力された前記検知信号のパルスを確認する第一判断区間と、
前記第一判断区間に連続して設けられ、前記反射光による前記検知信号のパルスが存在しないことを確認する第二判断区間とからなる物体検知判定区間によって、
前記被検知物の検知を判定する物体検知センサ。
【請求項２】
前記第一判断区間に前記検知信号のパルスが複数あり、
前記複数のパルスの並びによって前記被検知物の検知を判定する請求項１に記載の物体検知センサ。
【請求項３】
前記第一判断区間および前記第二判断区間のうち、少なくとも何れか一方を二つ以上含んで、前記物体検知判定区間を構成してある請求項１または２に記載の物体検知センサ。
【請求項４】
前記投光手段により照射される前記赤外光の光度を一定に保つための定電流制御部を備えた請求項１乃至３いずれか一項に記載の物体検知センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体検知センサに関し、被検知物に赤外光を照射する投光手段と、前記被検知物に当たって反射した前記赤外光の反射光を受光し、前記反射光を光電変換して前記被検知物の検知信号を出力する受光手段と、前記投光手段と前記受光手段を制御する制御手段とを備えた物体検知センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
投光器と受光器とを組み合わせて構成された物体検知センサは、さまざまな用途に活用されている。例えば、小便器から離れた際に水を流す自動水洗便器や、手をかざした場合に蛇口から水が流れる自動水栓、人が近づいた場合に扉が開く自動ドア、入室した場合に点灯する照明装置などを制御するための物体検知用として広く活用されている。特に、近年は、環境問題に対する意識も高まり、物体検知サンサによる制御によって、電気、水道などの資源の活用を省力化する動きがさらに広がっている。
【０００３】
しかし、このような装置を使用する場所においては、物体検知センサの投光器以外にも、光源が存在するのが常である。太陽光や、室内の蛍光灯、白熱灯などの多様な光源が存在する。これらは、時に物体検知センサの受光器に外乱光として入射し、物体検知センサを反応させてしまう。この誤検知によって、制御した装置が誤動作を起こし、不必要な水を流したり、不要な照明を点灯させてしまう。このように、従来より、物体検知センサにとって、外乱光による誤検知が問題とされてきた。
【０００４】
また、物体検知センサはその用途より、連続的もしくは断続的に、常に継続して物体を検知する必要がある。そして、物体検知センサは、電気的に駆動されるので、その継続した動作に電気エネルギーを消費する。従って、物体検知センサ自体を省電力化することも重要な課題である。
さらに、物体検知センサは、しばしば、制御される装置とは離れた場所に設置される。例えば、自動ドアで、人の存在を検知するセンサは、ドアの上方に配置し、ドアの駆動装置や制御装置は、床下に設置することがある。
このような物体検知センサの電源には、しばしば電池が使用される。そして、電池は容量が限られたものであり、電池切れや、電池交換などのメンテナンスを考慮すると、省電力化が重要である。また、電池には、その出力電圧が時間の経過によって降下したり、温度等の環境によって変動する特性がある。従って、物体検知センサを長期間に亘って安定して動作し続けるように構成するためにも省電力化が重要である。
【０００５】
このような課題に鑑みて、外乱光に強く、また、消費電力を抑えた物体検知センサとして、特許文献１（特開２００２−４８８７７号公報）に記載されたようなものがある。この物体検知装置では、投光器が投光を行っていない時（第１受光タイミング）と、投光を行っている時（第２受光タイミング）とに、それぞれ、受光器を駆動状態にして、第１受光タイミングでの受光結果と、第２受光タイミングでの受光結果との組み合わせに基づいて物体を検知する物体検知装置が提案されている。具体的には、第２受光タイミングで受光があったとしても、第１受光タイミングで受光があれば、外乱光の影響であると判断し、物体検知装置としては、物体なしとの出力をするように構成しているものである。
また、受光器を駆動状態にする（電源を投入する）期間と、駆動状態にしない（電源を投入しない）期間を設けて、消費電力を低減することが提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−４８８７７号公報（段落番号［０００６］〜［００１０］、［００４１］、［００５５］、図４、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１において提案された構成では、検知位置に物体がない状態で、第1受光タイミングでは外乱光が無く、第２受光タイミングでは外乱光が入射したような場合では、やはり、誤った検知をしてしまうことになる。すなわち、単に２種類の受光タイミングを有しているのみで、正規の反射光と外乱光とを区別することは困難であるといえる。また、駆動状態と非駆動状態とを設けることで消費電力は低減できるが、長期使用での電池の消耗による電源電圧の変化によって生じる検知性能の低下などは、解消できていない。従って、長期間に亘って物体検知センサの感度、例えば、検知距離の一定化などの安定性を確保しているとは言えないものである。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題点に鑑みて、外乱光の影響を受けることなく良好に物体を検知し、消費電力を低減し、電源電圧変動等に対しても検知性能が変動せず、安定して動作することができる物体検知センサを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［第一特徴構成］
上記の目的を達成するため、本発明に係る第一特徴構成は、反射光を受光して出力された検知信号のパルスを確認する第一判断区間と、前記第一判断区間に連続して設けられ、前記反射光による前記検知信号のパルスが存在しないことを確認する第二判断区間とからなる物体検知判定区間によって、被検知物の検知を判定する点にある。
【００１０】
［第一特徴構成の作用効果］
本発明に係る第一特徴構成によれば、投受光によって検知信号を得る第一判断区間と、それに連続した第二判断区間とを連続して成る物体検知判定区間を設けて、第一判断区間では、被検知物体からの反射光による検知信号のパルスの存在を確認し、第二判断区間では、前記反射光による前記検知信号のパルスが存在しないことを確認し、両区間の判断結果によって被検知物体の検知判定を行うこととしたので、外乱光の影響を受けることなく良好に物体検知できる物体検知センサを得ることができるという効果が得られる。また、赤外光を照射しない第二判断区間には、投光手段への通電を停止できるので、低消費電力化が図れるという効果も得られる。
【００１１】
第一判断区間における赤外光の照射期間中は、常時点灯状態ではなく、点灯期間／消灯期間が混在する。すなわち、被検知物体が存在した場合に、照射した赤外光による反射光が存在する期間と、存在しない期間とが第一判断区間中に存在する。反射光が存在しないと検知信号は初期状態で出力される。反射光が存在すると、反射光を受光して検知信号が有効状態で出力される。再び、反射光がなくなると検知信号は初期状態に戻るので、有効状態の検知信号はパルスとして出力される。第一判断区間中では、このパルスの存在を確認すると共に、赤外光の消灯期間中には、検知信号が初期状態であることも確認する。初期状態でなければ、外乱光に起因するものと判断することができる。このように第一判断区間中で初期状態と、検知パルスの存在を確認する。
また、第二判断区間では、赤外光は照射されないので、反射光は存在しない。従って、第二判断区間中に受光し、検知信号のパルスが出力されたとすれば、それは外乱光に起因すると判断することができる。ここで、第一判断区間中での消灯期間よりも第二判断区間の時間を長くすれば、外乱光に起因する検知信号を検出する確立を高くすることができる。
【００１２】
［第二特徴構成］
本発明に係る第二特徴構成は、上述した第一特徴構成に加えて、第一判断区間に前記検知信号のパルスが複数あり、複数のパルスの並びによって前記被検知物の検知を判定する点にある。
【００１３】
［第二特徴構成の作用効果］
本発明に係る第二特徴構成によれば、上述した第一特徴構成に加えて、第一判断区間における検知信号のパルスが複数あるようにして物体を検知するようにしたので、さらに外乱光の影響を受けることなく良好に物体を検知することができる物体検知センサを得ることができる。
第一判断区間における赤外光の照射期間中の、点灯期間／消灯期間の遷移を複数回行い、第一判断区間中の検知信号のパルスが複数回出力されるようにすることで、より外乱光に強くすることができる。すなわち、第一判断区間中に複数個の検知信号のパルスと、パルス間の初期状態とを確認し、さらにそれに連続した第二判断区間中の検知信号の初期状態とを確認して、より正確に判断することが可能となる。従って、外乱光の影響を排除し、飛躍的に誤検知の少ない物体検知センサを提供することが可能となる。
【００１４】
［第三特徴構成］
本発明に係る第三特徴構成は、上述した第一特徴構成および第二特徴構成に加えて、第一判断区間および第二判断区間のうち、少なくとも何れか一方を二つ以上含んで、物体検知判定区間を構成してある点にある。
【００１５】
［第三特徴構成の作用効果］
本発明に係る第三特徴構成によれば、上述した第一特徴構成および第二特徴構成に加えて、第一判断区間および第二判断区間のうち、少なくとも何れか一方を二つ以上含んで、物体検知判定区間を構成したので、さらに外乱光の影響をなくし、良好に物体を検知することができる物体検知センサを得ることができる。
例えば、第一判断区間を２区間設け、その間に第二判断区間を設けて物体検知判定区間を構成するようにすることで、規則的な外乱光が存在しても、良好に外乱光を検出してより正確に判断することが可能である。従って、飛躍的に誤検知の少ない物体検知センサを提供することが可能となるのである。
【００１６】
［第四特徴構成］
本発明に係る第四特徴構成は、上述した第一特徴構成から第三特徴構成に加えて、投光手段により照射される赤外光の光度を一定に保つための定電流制御部を備えた点にある。
【００１７】
［第四特徴構成の作用効果］
本発明に係る第四特徴構成によれば、上述した第一特徴構成から第三特徴構成に加えて、投光手段により照射される赤外光の光度を一定に保つための定電流制御部を備えたので、電源電圧が変動した場合でも照射する赤外線の光度を一定に保つことが可能となり、安定して動作する物体検知センサを提供することができる。また、用途に応じて物体検知センサの検出距離を変更したい場合には、定電流制御部の抵抗定数を変更するだけで対応することができ、且つ、変更後も安定動作が可能である。
【００１８】
さらに、本発明における物体検知センサでは、制御手段によって、実際に稼動が必要なときにのみ、投光部、受光部を動作させている。また、投光部、受光部がともに非稼動で、制御手段においても検知データの判断等の処理を行っていない時には、最小限の機能だけを残して、制御手段自身も動作を停止させるようにしている。例えば、タイマー回路だけを残してクロックを停止するスリープ状態に移行させる等の処置をしている。従って、物体検知センサ全体として、低消費電力化が実現できるという効果も得られる。
このように、本発明によれば、外乱光の影響を受けることなく良好に物体を検知し、消費電力を低減し、電源電圧変動等に対しても検知性能が変動せず、安定して動作することができる物体検知センサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に本発明における物体検知センサの概略回路構成図を示す。物体検知センサ１００は、コントロール部２、投光部３、受光部４、および不図示の光学系部品や、筐体部品などにより構成されている。そして、投光部３、受光部４をコントロール部２により制御して、検知信号を得る。得られた検知信号をコントロール部２で判断して、被検知物体１の有無を検知する。
【００２０】
コントロール部２の主要構成物は、制御装置ＣＰＵ１である。制御装置ＣＰＵ１は、ＡＳＩＣなどの論理回路で構成しても良いが、本実施例ではマイクロコンピュータ（以下、マイコンと称す）を用いている。投光部３の主要構成物は、発光素子ＬＥＤ１で、本例では赤外発光ダイオード（以下、赤外ＬＥＤと称す）を用いている。受光部４の主要構成物は、受光素子ＩＣ１である。本例では、光電変換素子としてフォトダイオードを内蔵したフォトＩＣを用いている。制御装置ＣＰＵ１は、ポート端子Ｐ０、Ｐ１、Ｐ３より出力する信号により、発光素子ＬＥＤ１と受光素子ＩＣ１とを制御し、得られた検知信号をポート端子Ｐ２より取り込んで、被検知物体１の有無を検知する。
【００２１】
以下、各部の詳細な動作を説明する。
検知位置１０に被検知物体１がある場合、制御装置ＣＰＵ１のポート端子Ｐ０、Ｐ１から出力される信号で制御された発光素子ＬＥＤ１から投光された赤外光５は、被検知物体１を照射する。投光された赤外光５は被検知物体１に当たって反射し、反射光６となって受光素子ＩＣ１に入射する。本実施例の場合は、反射光は、正反射（鏡面反射）光が主たる光軸となるように不図示の光学系の設計がなされる。もちろん、物体検知センサの用途に応じて拡散反射光を用いるように光軸設計しても良いし、両方を用いるような構成を取ることもできる。受光素子ＩＣ１は、受光タイミングに合わせて制御装置ＣＰＵ１のポート端子Ｐ３から出力される信号で駆動されている。受光素子ＩＣ１に入射した反射光６は、受光素子ＩＣ１に内蔵された高速動作が可能なＰＩＮフォトダイオード（フォトダイオードの一種）によって光電変換される。その後、電流−電圧変換、増幅、比較器による２値化などの信号処理がなされて、検知信号を有効パルス（例えば、Ｌｏｗ状態のパルス）として出力する。検知位置１０に被検知物体１がない場合は、反射光６がないので、受光素子ＩＣ１から検知信号は無効状態（例えばＨｉｇｈ状態）のまま出力される。検知信号は、制御装置ＣＰＵ１のポート端子Ｐ２に入力され、制御装置ＣＰＵ１内で被検知物体１の有無を判定する。
【００２２】
以下、図２のタイミングチャートを用いて、より詳細に動作を説明する。
制御装置ＣＰＵ１のポート端子Ｐ０からは、図２の波形２１に示す連続パルス信号（バースト波）が出力される。波形２１のバースト波は、リモコン用に使用される周波数である３３ｋＨｚ〜４０ｋＨｚが好適である。本実施例では３８ｋＨｚ、デューティー５０％で、期間Ｔ１において出力される。期間Ｔ２においては、出力停止状態のＬｏｗ状態（以下、Ｌ状態と称す）に制御される。ここで、前記期間Ｔ１は、投光期間あるいは第一判断区間、前記期間Ｔ２は、非投光期間と称することとする。
【００２３】
制御装置ＣＰＵ１のポート端子Ｐ０から出力された波形２１のバースト波は、ベース電流を制限する抵抗Ｒ１を介してトランジスタＴＲ１のベースに入力される。トランジスタＴＲ１は、赤外ＬＥＤである発光素子ＬＥＤ１の投光を制御するスイッチング素子である。波形２１のバースト波がＨｉｇｈ状態（以下、Ｈ状態と称す）で、後述する波形２２がＬ状態の時に、トランジスタＴＲ１はオンし、発光素子ＬＥＤ１が点灯する。
【００２４】
発光素子ＬＥＤ１のアノード端子は、電源ラインＶｃｃに、カソード端子は、トランジスタＴＲ１のコレクタ端子に接続されている。トランジスタＴＲ１のエミッタ端子は、赤外ＬＥＤに流す電流を制御する抵抗Ｒ２を介して制御装置ＣＰＵ１のポート端子Ｐ１へ接続されている。すなわち、電源ラインＶｃｃより、発光素子ＬＥＤ１、トランジスタＴＲ１、抵抗Ｒ２、制御装置ＣＰＵ１のポート端子Ｐ１へと直列の経路を成す。トランジスタＴＲ１がオンの状態で、前記ポート端子Ｐ１がＬ状態となると、前記直列の経路に抵抗Ｒ２によって制御される電流が流れて発光素子ＬＥＤ１が点灯する。トランジスタＴＲ１がオンの状態であっても前記ポートＰ１端子がＨ状態になると、電流が流れず、発光素子ＬＥＤ１は点灯しない。
【００２５】
このように、投光部３は、制御装置ＣＰＵ１のポート端子Ｐ０、Ｐ１の出力で発光素子ＬＥＤ１の点灯／消灯を管理することによって制御されている。制御部ＣＰＵ１のポート端子Ｐ１からは、波形２２に示すような信号が出力される。すなわち、前記ポート端子Ｐ１は、投光期間（第一判断区間）Ｔ１中に設けられた期間Ｔ３、Ｔ５、Ｔ７の各期間、Ｌ状態のアクティブ状態となる。この期間を、実投光期間と呼ぶ。期間Ｔ４、Ｔ６の各期間は、Ｈ状態の非アクティブ状態となる。この期間を投光休止期間と呼ぶ。本実施例においては、期間Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７は、それぞれ６００μｓずつに制御されている。
【００２６】
従って、制御装置ＣＰＵ１は、６００μｓのインターバルをおいて、６００μｓの間、周波数略３８ｋＨｚ、デューティー５０％のバースト波で発光素子ＬＥＤ１を３回発光させるように制御する。発光素子ＬＥＤ１が点灯している状態をＨ状態、消灯している状態をＬ状態として、発光素子ＬＥＤ１の投光状態を示した波形が、波形２３である。すなわち、期間Ｔ３、Ｔ５、Ｔ７とほぼ同時である期間Ｔ１３、Ｔ１５、Ｔ１７に、赤外光５が検知位置１０に向かってパルス照射され、期間Ｔ４、Ｔ６とほぼ同時である期間Ｔ１４、Ｔ１６には、赤外光５は照射されない。
【００２７】
発光ダイオードは、順方向電流を流すことによって発光する。また、照射する光の光度は、順方向電流の大きさによって決まる。順方向電流が大きくなると照射される赤外光の光度も上昇し、逆に小さくなると、光度は低下する。抵抗Ｒ２は、赤外ＬＥＤである発光素子ＬＥＤ１に流す順方向電流を定めるための抵抗器である。しかし、電源の仕様が変更された場合や、電源に電池を使用していて、劣化や環境変化が起こった場合などで、電源ラインＶｃｃの電圧が変動することがある。そうすると、それに応じて抵抗Ｒ２によって定められる順方向電流も変化してしまう。発光素子ＬＥＤ１の光度が変化すると、反射光６の光度も変化するので、その結果として受光素子ＩＣ１での受光感度にも影響を与える。例えば、光度上昇によって設計当初の検出距離１１が伸びて過度に反応したり、逆に、光度低下によって検出距離１１が縮まって、反応しなくなったりするなどの影響がある。その結果、物体検知センサとして誤検知や未検知を誘発する可能性が高くなってしまう。
【００２８】
そこで、本実施例においては、電源ラインＶｃｃの電圧変化に依存せず、抵抗Ｒ２で定められる順方向電流を一定にするように、トランジスタＴＲ２を用いて、定電流回路７を構成している。トランジスタＴＲ２は、ベース−エミッタ間の電位ＶＢＥを一定に保つことで、抵抗Ｒ２の両端の電位を一定に保つので、抵抗Ｒ２を流れる順方向電流Ｉは、式１で示される一定値に保たれる。
Ｉ＝ＶＢＥ／Ｒ２  ・・・（式１）
【００２９】
このように、順方向電流Ｉは、抵抗Ｒ２のみに依存して設定可能である。従って、電源電圧に対する順方向電流の安定度の向上を図るのみでなく、取り付け場所などに応じて、本物体検知センサの検出距離を変えたいような場合でも容易に対応することができるようになる。製品のラインナップとして、検出距離の異なる物体検知センサを製造するとしても、基本構造は共通化できる。もちろん、可変抵抗器を実装しておいて、調整後に可動部を固定しても良い。このように、検出距離の変更に対しては柔軟で、且つ、環境変動には強いものに構成できるので、本物体検知センサの使用用途を広げることも可能となるのである。
【００３０】
次に受光部４の動作について説明する。受光部４の主要構成物である受光素子ＩＣ１の駆動は、制御装置ＣＰＵ１のポート端子Ｐ３からの出力信号でトランジスタＴＲ３をスイッチングすることにより制御される。制御方法に関しては後述する。受光素子ＩＣ１は、光電変換素子としてのＰＩＮフォトダイオード、および、フォトダイオードからの光電流を電流−電圧変換して増幅するアンプ、バンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦと称す）、復調器、積分器、２値化出力するための比較器などからなる内部回路を有している。ＢＰＦは、３８ｋＨｚを中心周波数とする周波数特性を有している。３８ｋＨｚのバースト波によって投光された光の反射光６によって光電変換された物体検知信号は、ＢＰＦによってノイズ成分等を除去され、後段の積分器に入力される。積分器によって積分された後、比較器によって一定のしきい値で２値化信号にパルス化されて、受光素子ＩＣ１から出力される。
【００３１】
被検知物体１が検知位置１０に存在した場合、期間Ｔ１３、Ｔ１５、Ｔ１７において投光された赤外光５の反射光６は、受光素子ＩＣ１へ入射して、上記の信号処理を施された後、波形２４に示すようなパルスを出力する。すなわち、期間Ｔ１３、Ｔ１５、Ｔ１７において投光された赤外光５によって被検知物体１が検知されたことを、期間Ｔ２３、Ｔ２５、Ｔ２７に出力されるＬ状態のパルスｄ０、ｄ２、ｄ４が示している。波形２４で示される検知信号は、制御装置ＣＰＵ１のポート端子Ｐ２に接続されており、非検知状態では、Ｈ状態になっている。制御装置ＣＰＵ１は、前記ポート端子Ｐ２に入力される信号の状態によって、検知状態を知ることになる。
【００３２】
一方、投光休止期間Ｔ１４（Ｔ４）、Ｔ１６（Ｔ６）に対応する受光時の期間Ｔ２４、Ｔ２６時、および投光期間Ｔ１の前後には、Ｈ状態（初期状態）が現れている。このＨ状態も含めると、前記ポート端子Ｐ２では、波形２４のようにｄ０、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５の６種の信号状態を認めることができる。制御部ＣＰＵ１では、ｄ０〜ｄ４までの信号波形が、波形２４のように予定されたＨ状態、Ｌ状態で前記ポート端子Ｐ２に入力されたことで、投光信号に応じた正規の反射光データが検出されたと判定できる。この判定に際しては、各パルスの変化点をエッジ検出しても良いし、各パルスの期間を制御部ＣＰＵ１内で計測してパルス形状と期間の両方をもって判断しても良い。
ここで、太陽光、白熱灯、蛍光灯等の外乱光を検知してしまった場合は、本来Ｈ状態でなければならないｄ１、ｄ３にＬ状態が検出され、外乱光による検知であるとして正規の反射光によるデータと区別できる。その結果、物体検知センサとしての誤検知を除外することが可能となる。
【００３３】
各パルスの期間を制御部ＣＰＵ１内で計測する場合について以下に説明する。制御部ＣＰＵ１では、例えば１０μｓごとにポート端子Ｐ２が、Ｈ状態であるかＬ状態であるかを観測する。そして、例えば、４０回以上Ｌ状態を検出すると、ｄ０（ｄ２、ｄ４）のようなパルスが出力された状態であると判定する。本実施例では、バースト波を６００μｓの期間連続して出力し投光している（波形２３）。４０回の検出に要する時間は４００μｓであるので、この期間に対応する出力を良好に観測することが可能である。また、ｄ１（ｄ３）については、同様に１０μｓごとに観測し、Ｈ状態が４０回以上あることを判定基準にしても良いし、逆に決められた回数以上のＬ状態を観測すれば、外乱光によるノイズと判定しても良い。
【００３４】
さらに好適には、ｄ０〜ｄ４までの信号波形に加えて、ｄ５が予定した期間Ｔ２８以上の時間Ｈ状態であることを条件とするとさらにノイズ（外乱光）に強くなり、誤検知を減じることができる。すなわち、ｄ５の期間を長く取ることによって、仮にｄ０、ｄ２、ｄ４に合致するような外乱光であっても、ｄ５での不一致によって除外することができる。この期間Ｔ２８を先の第一判断区間（期間Ｔ１に相当）と区別するために、第二判断区間と呼ぶこととする。実際の検知方法としては、期間Ｔ２８（第二判断区間）において、Ｈ状態であることを第一判断区間と同様に観測しても良いし、逆にＬ状態でないことを観測しても良い。例えば１０μｓごとにポート端子Ｐ２を観測し、８０回以上Ｈ状態を観測するようにしても良いし、２０μｓごとに観測して、４０回以上Ｈ状態を観測するようにしても良い。観測のタイミングと期間は任意に設定可能である。
【００３５】
このように、複数の信号パターンによって判断することで、より確実な検知が可能となるのである。すなわち下記によって制御装置ＣＰＵ１は検出を判断する。
１．第一判断区間（期間Ｔ１）と第二判断区間（期間Ｔ２８）とで物体検知判定区間（期間Ｔ８）を構成する。
２．第一判断区間と第二判断区間は連続して設ける。
３．第一判断区間に同期した受光タイミングでの受光データｄ０、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４が、所定パターンで検出されること。
４．第二判断区間に外乱光によるノイズ成分が検出されないこと。
【００３６】
次に、受光素子ＩＣ１の駆動制御方法について説明する。
受光素子ＩＣ１は、物体検知判定区間（期間Ｔ８）の間、駆動していれば良い。従って、制御部ＣＰＵ１が判定演算をしている期間や、前記第二判断区間終了後から次の第一判断区間までの間などでは、駆動せずに電源を落としていても良い（期間Ｔ９に相当）。
この制御は、制御装置ＣＰＵ１のポート端子Ｐ３の出力でトランジスタＴＲ３をスイッチングすることによって実行される。すなわち、ポート端子Ｐ３の波形２５がＬ状態の期間Ｔ８では、ＰＮＰ接合のトランジスタＴＲ３がオン状態となり、電源ラインＶｃｃから受光素子ＩＣ１に電源を供給する。逆に、Ｈ状態の期間Ｔ９では、トランジスタＴＲ３はオフ状態となり、電源の供給を停止するようにしている。図１中の抵抗Ｒ４は、ポート端子Ｐ３の出力がＬ状態ではない時に、ベース電圧を電源ラインＶｃｃのレベルに保ち、確実にトランジスタＴＲ３をオフさせるためのプルアップ抵抗である。抵抗Ｒ５は、ベース電流を制限するための制限抵抗で、抵抗Ｒ３は負荷抵抗である。また、コンデンサＣ１は、受光素子ＩＣ１の電源を安定化させるためのバイパスコンデンサである。
【００３７】
一方、制御部ＣＰＵ１は、物体検知判定区間Ｔ８、および受光素子ＩＣ１からの出力を受けて内部処理を行う期間Ｔ１１、およびその他の内部処理を行う間（以上の期間を合わせて稼動期間Ｔ１２とする）以外の期間Ｔ１０（スリープ期間）は、内部タイマーだけを有効にして休止状態に移行する（波形２６）。制御装置ＣＰＵ１への電源投入後の初期化処理以降は、スリープ期間Ｔ１０と稼動期間Ｔ１２とを繰り返し行うことで、継続的な物体検知を行えるようにしている。物体検知センサの検知対象物や、設置場所、制御対象などによって、期間Ｔ１０、Ｔ１２は、任意に決定することが可能である。このように制御することで、継続的に物体検知を行うと共に、非検知期間中の消費電力を限りなくゼロに近くなるようにしている。また、物体検知センサ全体としても、制御部ＣＰＵ１に加えて、発光素子ＬＥＤ１は、非投光期間Ｔ２中は電源をオフし、受光素子ＩＣ１は、受光待ち受け期間外Ｔ９の間は電源をオフするように制御されており、必要な期間だけ電力消費が発生するようにしているので、低消費電力化が実現できるのである。
【００３８】
［別実施の形態］
これまでに述べた説明では、第一判断区間Ｔ１において、ポート端子Ｐ１による実投光期間（Ｌ状態）を３回設け、これに対応した受光信号に基づく信号判定パターンで物体検知を判定するようにした。この実投光期間の回数を増加して、ポート端子Ｐ０に現れる検知信号のパターンをｄ０、ｄ１、・・・、ｄ８、・・・と増やすことも可能である。検知信号のパターンを増やすことで、偶発的な外乱光による誤反応を捕らえる確立が高まり、耐ノイズ性を高めることができる。また、６００μｓとして説明した１回の投光有効期間を短くし、逆に回数を増やせば、検出時間のトータルには影響を与えずに検知信号のパターンを増やすことも可能である。
【００３９】
本例では、物体検知判定区間での判定基準として、第一判断区間Ｔ１に連続して設けてある第二判断区間Ｔ２８に外乱光によるノイズ成分が検出されないことを例示した。つまり、一定間隔のパルス（波形２４のｄ０〜ｄ４に相当）を観測した後に、一定期間のＨ状態（波形２４のｄ５に相当）を観測するような信号判定パターンを用いて説明したが、これに限ることはなく他のパターンを用いることもできる。例えば、物体検知判定区間での判定パターンを２回の第一判断区間と１回の第二判断区間とで構成しても良い。具体的には、図３に示すように一定間隔のパルスを観測（波形３０のｄ０〜ｄ２に相当）し、その後、一定期間のＨ状態を観測（波形３０のｄ３に相当）し、さらにその後、一定間隔のパルス（波形３０のｄ４、ｄ５、ｄ６に相当）を観測するような信号判定パターンを用いることも可能である。
【００４０】
また、信号判定パターンを１種類に限定する必要もなく、複数の信号判定パターンを用いて検知するようにしても良い。投光のパルス制御は、制御部ＣＰＵ１で実施しており、投光のパルス制御に対応して、検知信号の判断パターンを用いれば良いので、制御部ＣＰＵ１に大きな負担をかけることなく、柔軟な判定パターンを用いることが可能である。
【００４１】
以上説明したように、外乱光の影響を受けることなく良好に物体を検知し、消費電力を低減し、電源電圧変動等に対しても検知性能が変動せず、安定して動作することができる物体検知センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の物体検知センサの回路構成を示す概略図
【図２】本発明の物体検知センサの回路動作を示す概略タイミングチャート
【図３】本発明の物体検知信号パターンの別実施形態の例
【符号の説明】
【００４３】
ＣＰＵ１      制御装置
ＬＥＤ１      発光素子
ＩＣ１        受光素子
１            被検知物
２            コントロール部
３            投光部
４            受光部
５            投光された赤外光
６            反射光
７            定電流回路
１０          検出位置
１１          検出距離
１００        物体検知センサ
Ｔ１          第一判断区間
Ｔ８          物体検知判定区間
Ｔ２８        第二判断区間
【図１】
2005227018.tif 000003
【図２】
2005227018.tif 000004
【図３】
2005227018.tif 000005