(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定タイミングでパルス光を投光する投光回路と、
この投光回路からのパルス光を受光可能に設けられ受光量に応じたレベルの受光信号を出力する光電変換回路と、
前記受光信号に含まれる直流ノイズを除去する直流ノイズ除去手段と、
前記受光信号を前記投光回路の投光期間に同期して投光期間の複数倍の時定数で積分することによりホワイトノイズを除去する積分手段と、
前記直流ノイズ除去手段及び前記積分手段により直流ノイズ及びホワイトノイズが分離された受光信号を増幅して出力する増幅手段と、
この増幅手段からの増幅信号に基づいて検出出力を出力する検出手段とを備え、
前記直流ノイズ除去手段は、
前記光電変換回路からの受光信号を前記投光回路の非投光期間に前記積分手段と同一期間だけ積分する補助積分手段と、
前記積分手段の積分レベルと前記補助積分手段の積分レベルとの差を出力する引算手段とから構成されていることを特徴とする光電スイッチ。
【請求項２】
前記積分手段は、非積分期間は積分レベルをホールドするホールド機能を備えて構成されていることを特徴とする請求項１記載の光電スイッチ。
【請求項３】
前記補助積分手段は、前記光電変換回路からの受光信号を前記投光回路の投光期間の直前に積分することを特徴とする請求項１または２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】
本発明は、直流ノイズ及びホワイトノイズを除去する機能を備えた光電スイッチに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
図１０は従来の反射型光電スイッチの構成の一例を示している。この図１０において、光電スイッチは構成する投光部１において、発振回路２の発振信号に応じて投光回路３から投光素子４に投光電流が出力されることから、投光素子４からパルス光が投光される。
【０００３】
一方、受光部５においては、受光素子６が受光した光を光電変換回路７で光電変換してから、交流増幅回路８により受光信号を増幅する。この場合、受光信号には自然光（外乱光などの直流ノイズ）が含まれているので、交流増幅回路８により直流ノイズをカットすることにより受光信号からパルス光に対応した受光信号を分離して増幅する。積分回路９においては、交流増幅回路８からの増幅信号を積分することにより光電変換回路７或いは交流増幅回路８から発生するホワイトノイズを除去するようにしている。つまり、ホワイトノイズは正弦波ノイズの集合とみなすことができるので、増幅信号をホワイトノイズの周波数成分よりも十分に長い時間で積分することにより増幅信号に含まれるホワイトノイズを除去することができるのである。そして、比較回路１０において積分回路９の出力を基準値と比較することにより、入光するパルス光の大小を判別して検出出力を出力するようになっている。
【０００４】
ここで、光電スイッチの感度を高めようとすると、主増幅を行う交流増幅回路８の増幅度を大きくする必要がある。この交流増幅回路８の増幅度の上限は、受光素子６を含む光電変換回路７などから発生するホワイトノイズにより交流増幅回路８の出力が飽和するレベルが上限である。これは、交流増幅回路８の増幅度をそれ以上に高めるにしても、ホワイトノイズで交流増幅回路８の出力が飽和してしまって信号成分が増幅されなくなるので、ホワイトノイズで交流増幅回路８の出力が飽和した状態では、いかなる信号処理を施すにしてもパルス光に対応した信号成分を取り出すことはではないからである。
【０００５】
要するに、従来の光電スイッチでは、パルス光に対応して光電変換された受光信号がホワイトノイズよりも小さいときは光電スイッチとして正しく動作しないのであり、このような状態が従来の光電スイッチの受光感度の限界であった。
【０００６】
ところで、交流増幅回路８の増幅度を上げることなく光電スイッチの感度を高めるには、投光量を増大したり、光電スイッチの光学系をより高感度にものを用いて受光量を増大することが考えられるが、投光量を増大したり光学系に高感度のものを用いるには、光電スイッチの低消費電力化或いは小形化、さらにはコストダウンが望まれている現状では、それらの手段による受光感度の増大は限界に達しており、ホワイトノイズに埋もれた微小な信号を取り出すことは困難となりつつある。
【０００７】
また、交流増幅回路８としてダイナミックレンジの広いものを用いることにより、増幅度を高めて出力が飽和しないようにすることが考えられるが、このような増幅度の高い増幅回路を用いることは大幅なコストアップを招来する。また、交流増幅回路８の増幅度も限界があるため、ホワイトノイズに埋もれた微小な信号を取り出すことは困難である。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ノイズの影響を受けることなく感度を十分に高めることができる光電スイッチを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光電スイッチは、所定タイミングでパルス光を投光する投光回路を設け、この投光回路からのパルス光を受光可能であると共に受光量に応じたレベルの受光信号を出力する光電変換回路を設け、前記受光信号に含まれる直流ノイズを除去する直流ノイズ除去手段を設け、前記受光信号を前記投光回路の投光期間に同期して投光期間の複数倍の時定数で積分することによりホワイトノイズを除去する積分手段を設け、前記直流ノイズ除去手段及び前記積分手段により直流ノイズ及びホワイトノイズが分離された受光信号を増幅して出力する増幅手段を設け、この増幅手段からの増幅信号に基づいて検出出力を出力する検出手段を設け、前記直流ノイズ除去手段は、前記光電変換回路からの受光信号を前記投光回路の非投光期間に前記積分手段と同一期間だけ積分する補助積分手段と、前記積分手段の積分レベルと前記補助積分手段の積分レベルとの差を出力する引算手段とから構成されているものである（請求項１）。
【００１０】
このような手段によれば、光電変換回路は、投光回路からのパルス光を受光したときは、パルス光の受光量に応じた受光信号を出力する。
ところで、光電変換回路は投光回路からのパルス光に加えて外乱光などの直流光も受光することから、受光信号には直流ノイズが含まれているものの、直流ノイズ除去手段は、受光信号に含まれる直流ノイズを除去するので、受光信号に含まれている直流ノイズによる影響を防止することができる。
【００１１】
また、光電変換回路からホワイトノイズが発生することから、受光信号にはホワイトノイズが含まれているものの、積分手段は、受光信号を投光回路の投光期間に同期して積分するので、受光信号に含まれるホワイトノイズを除去してその影響を防止することができる。この場合、積分手段の時定数は投光期間の複数倍に設定されているので、レベルが不安定なホワイトノイズを十分に安定して積分することができる。
【００１２】
そして、増幅手段は、直流ノイズ除去手段及び積分手段により直流ノイズ及びホワイトノイズがそれぞれ除去された受光信号を増幅するので、投光回路からの投光に対応した真の受光信号のみを増幅することができる。従って、増幅手段の増幅度を十分に高く設定することができるので、光電スイッチの感度を高めることができる。
【００１３】
そして、検出手段は、増幅信号からの増幅信号に基づいて検出出力を出力するので、検出手段からの検出出力に基づいて検出状態を確実に判断することができる。
この場合、積分手段の積分レベルには受光信号に含まれている直流ノイズの積分レベルが含まれているものの、引算手段において、積分手段の積分レベルから補助積分手段の積分レベルを引算することにより直流ノイズを除去することができる。つまり、補助積分手段は、光電変換回路からの受光信号を非投光期間に積分手段と同一期間だけ積分しており、補助積分手段の積分レベルは直流ノイズだけによるものとなるので、積分手段の積分レベルから補助積分手段の積分レベルを引算することにより直流ノイズを除去することができる。この場合、積分手段の積分レベルと補助積分手段の積分レベルとのレベル差は投光回路からのパルス光に対応した真の受光信号の積分レベルが含まれるか否かであるので、このように引算手段において積分手段の積分レベルから補助積分手段の積分レベルを引算することにより真の受光信号の積分レベルを求めることができる。従って、検出手段は、引算手段で求めた積分レベルに基づいて検出状態を確実に判断することができる。
【００１４】
上記手段において、前記積分手段は、非積分期間は積分レベルをホールドするホールド機能を備えて構成されていてもよい（請求項２）。
【００１５】
このような手段によれば、積分手段は、非積分期間は積分レベルをホールドするので、非積分期間中に積分レベルが低下することはなく、複数回の積分手段による積分により積分レベルは受光信号レベルに十分に達することができる。従って、積分手段がホールド機能を備えていない場合に比較して、検出の応答速度を高めることができる。
【００１８】
また、前記補助積分手段は、前記光電変換回路からの受光信号を前記投光回路の投光期間の直前に積分するのが望ましい（請求項３）。
【００１９】
このような手段によれば、補助積分手段は、光電変換回路からの受光信号を投光回路の投光期間の直前の非投光期間に積分手段と同一期間だけ積分することにより積分手段及び補助積分手段の直流ノイズの積分レベルは同一レベルとなるので、引算手段により受光信号に含まれる直流ノイズを効果的に無効化することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を図１乃至図４を参照して説明する。
図１は光電スイッチの全体構成を概略的に示すブロック図である。この図１において、光電スイッチ１１は投光部１２と受光部１３とから構成されている。
【００２１】
投光部１２において、パルスジェネレータ１４は、投光期間に対応した投光パルスＰ0 と、この投光パルスＰ0 と同一期間で積分期間に対応した投光同期パルスＰ1 と、投光パルスＰ0 の直前の非投光期間で投光パルスＰ0 と同一期間に対応した投光直前パルスＰ2 と、投光同期パルスＰ1 及び投光直前パルスＰ2 の非出力期間に対応した読取パルスＰ3 とを出力するようになっている（図２参照）。
投光回路１５は、パルスジェネレータ１４からの投光パルスＰ0 によるタイミングで投光電流を投光素子１６に出力する。
【００２２】
一方、受光部１３において、光電変換回路１７は受光素子１８が受光した受光量に応じたレベルの受光信号を出力する。この場合、光電変換回路１７としては単なる電圧フォロワとしての機能か、受光素子１８で発生したホワイトノイズ或いは外乱光などによる直流ノイズより出力が飽和しない程度の増幅度を有するバッファアンプとしての機能を有するように構成されている。
【００２３】
第１の積分ホールド回路１９（積分手段に相当）は、パルスジェネレータ１４からの投光同期パルスＰ1 の入力期間は光電変換回路１７からの受光信号を積分すると共に投光同期パルスＰ1 の非入力期間は積分レベルをホールドする。この第１の積分ホールド回路は、受光信号を積分することにより光電変換回路１７から出力される受光信号に含まれるホワイトノイズを除去するために設けられている。つまり、受光素子１８及び光電変換回路１７は熱的雑音であるホワイトノイズを発生しており、そのホワイトノイズの影響を受けて受光信号の検出が困難となることから、ホワイトノイズを後述するようにして除去するために第１の積分ホールド回路１９が設けられている。
【００２４】
一方、第２の積分ホールド回路２０（直流ノイズ除去手段、補助積分手段に相当）は、パルスジェネレータ１４からの投光直前パルスＰ2 の入力期間は光電変換回路１７からの受光信号を積分すると共に投光直前パルスＰ2 の非入力期間は積分レベルをホールドする。この第２の積分ホールド回路２０は受光信号に含まれる直流ノイズの積分レベルを検出するために設けられている。つまり、第１の積分ホールド回路１９の積分レベルにはホワイトノイズの積分レベルは含まれていないものの外乱光などによる直流ノイズの積分レベルが依然として含まれているので、その積分レベルを後述するようにして除去するために第２の積分ホールド回路２０が設けられている。この場合、第２の積分ホールド回路２０は、投光期間の直前の非投光期間に投光期間だけ受光信号を積分することにより受光信号に含まれる直流ノイズの積分レベルを検出するようにしている。
【００２５】
ここで、第１，第２の積分ホールド回路１９，２０は積分回路にホールド機能を備えて構成されている。これは、光電変換回路１７からの受光信号の信号レベルは極めて小さいので、一般的な積分回路を用いた場合には、非投光期間に信号レベルが低下してしまって積分レベルが上昇しないからである。この場合、第１，第２の積分ホールド回路１９，２０の時定数は投光期間の複数倍と長く設定されている。これは、種々の周波数成分を含んだホワイトノイズは信号レベルが不安定であるので、このようなホワイトノイズを短い時定数の積分ホールド回路で積分した場合には、積分レベルが大きく変動して安定せず、積分ホールド回路のホールドタイミング時の電圧レベルが毎回変動して正確な積分レベルを出力できないからである。従って、本実施の形態の第１，第２の積分ホールド回路１９，２０では、時定数を投光期間の複数倍と長く設定してあり、斯様に時定数を長く設定した結果、種々の周波数成分を含んだホワイトノイズを十分に平均化しながら積分することができる。
【００２６】
引算回路２１（直流ノイズ除去手段、引算手段に相当）は、第１の積分回路ホールド回路１９の積分レベルから第２の積分回路ホールド回路２０の積分レベルを引算する。つまり、第１の積分ホールド回路１９の積分レベルには外乱光などによる直流ノイズが依然として含まれていることから、引算回路２１により第１の積分回路ホールド回路１９の積分レベルから第２の積分回路ホールド回路２０の積分レベルを引算することにより直流ノイズの積分レベルを取り除いて真の受光信号の積分レベルのみを得るために設けられている。
【００２７】
増幅回路２２（増幅手段に相当）は、引算回路２１の出力を増幅する。この場合、引算回路２１からの出力はホワイトノイズ及び直流ノイズの影響を受けていない真の受光信号によるものであるので、増幅回路２２の増幅度を高く設定したり、任意の増幅度に可変調整可能に構成することができる。
【００２８】
読取回路２３は、増幅回路２２で増幅された出力をラッチする。この読取回路２３は必要に応じて設けることができる。
比較回路２４（検出手段に相当）は、増幅回路２２からの出力を特定の基準値と比較し、その大小関係によって検出出力を出力する。
【００２９】
図３は図１に示した構成の電気回路の具体例を示している。この図３において、光電変換回路１７は、抵抗２５と受光素子１８との共通接続点にオペレーショナルアンプ２６、抵抗２７、２８からなる反転増幅回路２９を図示のように接続して構成されている。
【００３０】
第１の積分ホールド回路１９は、アナログスイッチ３０と、抵抗３１及びコンデンサ３２からなる積分回路３３とを図示のように接続して構成されている。この場合、アナログスイッチ３０は、パルスジェネレータ１４からの投光同期パルスＰ1 の入力タイミングで光電変換回路１７からの受光信号を通過させる。積分回路３３は、光電変換回路１７からの受光信号を抵抗３１及びコンデンサ３２の時定数に応じて積分する。
【００３１】
第２の積分ホールド回路２０は、アナログスイッチ３４と、抵抗３５及びコンデンサ３６からなる積分回路３７とを図示のように接続して構成されている。この場合、アナログスイッチ３４は、パルスジェネレータ１４からの投光直前パルスＰ2 の入力タイミングで光電変換回路１７からの受光信号を通過させる。積分回路３７は、光電変換回路１７からの受光信号を抵抗３５及びコンデンサ３６の時定数に応じて積分する。
【００３２】
引算回路２１は、オペレーショナルアンプ３８、抵抗３９，４０からなる第１の非反転増幅回路４１と、オペレーショナルアンプ４２、抵抗４３，４４からなる第２の非反転増幅回路４５とを図示のように接続して構成されている。第１の非反転増幅回路４１は、抵抗３９，４０の抵抗値の比率に応じた所定倍率で第１の積分ホールド回路１９の積分レベルを増幅する。また、第２の非反転増幅回路４５は、第１の非反転増幅回路４１の出力レベルと第２の積分ホールド回路２０の出力レベルとの差及び抵抗４３，４４の比率に基づく所定倍率で第２の積分ホールド回路２０の積分レベルを増幅する。
【００３３】
ここで、引算回路２１は２つの非反転増幅回路を利用した周知のものである。つまり、第１の非反転増幅回路４１は、第１の積分ホールド回路１９の積分レベルＶ1 を抵抗３９，４０の値が同一であれば２Ｖ1 に増幅する。また、第２の非反転増幅回路４５は、第１の非反転増幅回路４１からの出力電圧２Ｖ1 と第２の積分ホールド回路２０の積分レベルＶ2 とのレベル差に基づいて抵抗４３，４４が同一であれば第２の積分ホールド回路２０の積分レベルＶ2 を２（Ｖ2 −Ｖ1 ）に増幅する。従って、第１，第２の非反転増幅回路４１，４５により引算回路２１を構成することができる。
【００３４】
増幅回路２２は、オペレーショナルアンプ４６と抵抗４７，４８とからなる反転増幅回路４９からなるもので、入力電圧を抵抗４７，４８の抵抗値の比率に応じた所定倍率で極性を反転した状態で増幅して出力する。
【００３５】
読取回路２３は、アナログスイッチ５０、コンデンサ５１及びオペレーショナルアンプ５２を図示のように接続して構成されている。このアナログスイッチ５０はパルスジェネレータ１４からの読取パルスＰ3 に同期して信号を通過させる。コンデンサ５１は、アナログスイッチ５０を通過した信号レベルを積分してホールドする。
【００３６】
比較回路２４はオペレーショナルアンプ５３と可変抵抗器５４とを図示のように接続して構成されており、入力した電圧信号が可変抵抗器５４の基準レベルを上回ったときは検出出力を出力する。
【００３７】
次に上記構成の作用について説明する。
パルスジェネレータ１４は、図２に示すタイミングで投光パルスＰ0 、投光同期パルスＰ1 、投光直前パルスＰ2 、読取パルスＰ3 を出力している。
従って、投光回路１５の投光素子１６からは投光パルスＰ0 に応じたタイミングでパルス光が投光されている（図４（ａ）参照）。
【００３８】
さて、投光素子１６から投光されたパルス光が被検出物体で反射したときは、光電変換回路１７の受光素子１８がパルス光を受光するので、光電変換回路１７からはパルス光に応じた受光信号が出力される（図４（ｅ）参照）。
【００３９】
そして、パルスジェネレータ１４から投光パルスＰ0 が出力されたタイミングでは、投光同期パルスＰ1 により第１の積分ホールド回路１９のアナログスイッチ３０がオンするので、光電変換回路１７からの受光信号が第１の積分ホールド回路１９の積分回路３３で投光期間だけ積分される。このとき、投光同期パルスＰ1 の出力が停止した状態ではアナログスイッチ３０がオフするので、積分回路３３の積分レベルがホールドされる。
【００４０】
ところで、光電変換回路１７からの受光信号には熱的雑音であるホワイトノイズが含まれているので、第１の積分ホールド回路１９において次のようにしてホワイトノイズを除去するようにしている。
【００４１】
即ち、ホワイトノイズは、正弦波の高周波ノイズ（図４（ｂ）参照）から正弦波の低周波ノイズ（同図（ｃ）参照）に示すのものまで種々の周波数のノイズが重なり合うことにより不規則な波形となっている（同図（ｄ）参照）。このため、パルス光の受光に応じて光電変換回路１７から出力される真の受光信号（同図（ｅ）参照）がホワイトノイズに埋もれてしまい、光電変換回路１７からの受光信号は不規則な信号となっており真の受光信号の判別が困難な状態となっている（同図（ｆ）参照）。
【００４２】
しかしながら、光電変換回路１７からの受光信号は真の受光信号にホワイトノイズが重なったものであるから、ホワイトノイズをその周波数成分よりも十分に長い期間で積分することによりホワイトノイズを平均化して無効化することができる。従って、第１の積分ホールド回路１９により光電変換回路１７からの受光信号を複数回の投光同期パルスＰ1 に同期して積分したときは、第１の積分ホールド回路１９の出力からはホワイトノイズが除去されることになる。
【００４３】
ところが、以上のようにして光電変換回路１７からの受光信号に含まれるホワイトノイズを除去することができるものの、受光信号にはホワイトノイズの他に外乱光などによる直流ノイズが含まれていることから（図４（ｇ）参照）、次のようにして直流ノイズの影響を防止するようにしている。
【００４４】
即ち、第２の積分ホールド回路２０においては、パルスジェネレータ１４から投光パルスＰ0 に先立って出力される投光直前パルスＰ2 によりアナログスイッチ３４がオンするので、光電変換回路１７からの受光信号を積分回路３７で積分ホールドする。このとき、投光直前パルスＰ2 の出力タイミングでは光電変換回路１７からの受光信号には真の受光信号は含まれておらず、ホワイトノイズ及び直流ノイズのみである。ここで、第２の積分ホールド回路２０の積分レベルは第１の積分ホールド回路１９と同様にしてホワイトノイズが除去されるので、結局、第２の積分ホールド回路２０の出力は直流ノイズの積分レベルのみとなる（図４（ｈ）参照）。
【００４５】
従って、引算回路２１において、第１の積分ホールド回路１９の積分レベルから第２の積分ホールド回路２０の積分レベルを引算することにより直流ノイズを除去することができる（図４（ｉ）参照）。
【００４６】
以上のようにして引算回路２１の出力は、受光素子１８が受光したパルス光に対応した真の受光信号によるものであるから、その出力を増幅回路２２で増幅することにより、ホワイトノイズ及び直流ノイズの影響を受けることなく受光信号を十分に大きな増幅度で増幅することができる。
【００４７】
読取回路２３においては、第１，第２の積分ホールド回路１９，２０が動作していないタイミングで読取パルスＰ3 が与えられるので、そのタイミングで引算回路２１による積分レベルをホールドした状態でインピーダンス変換して出力する。この場合、読取回路２３の出力は次の読取パルスＰ3 が与えられるまでホールドされる。
【００４８】
そして、比較回路２４においては、読取回路２３からの出力が基準レベルを上回ったときは所定レベルの検出出力を出力する。
従って、比較回路２４からの検出出力に基づいて被検出物体の有無を判断することができる。
【００４９】
尚、光電変換回路１７からの受光信号の信号レベルは極めて微小であるので、斯様な微小な受光信号に合わせて増幅回路２２の増幅度を大きく設定した場合に受光信号が大きなレベルとなったときは増幅回路２２の出力が飽和してしまうことから、広範囲の受光信号レベルを処理したいときは、増幅回路２２の増幅度を任意に調整できるように構成することにより受光信号の大きさに合わせて所望の増幅度で増幅を行うように構成するのが望ましい。
【００５０】
このような実施の形態によれば、光電変換回路１７からの受光信号を第１の積分ホールド回路１９において投光パルスＰ0 に同期して積分することにより受光信号に含まれるホワイトノイズを除去すると共に、引算回路２１において第１の積分ホールド回路１９の積分レベルから第２の積分ホールド回路２０の積分レベルを引算することにより第１の積分ホールド回路１９の積分レベルに含まれる直流ノイズを除去するようにしたので、増幅回路２２ではパルス光に応じて受光素子１８が受光した真の受光信号の積分レベルのみを増幅することができる。従って、増幅回路２２のダイナミックレンジを高めて受光信号を十分な大きさで増幅することができるので、ホワイトノイズを含んだ状態で増幅することにより増幅回路のダイナミックレンジを十分に高めることができない従来例のものと違って、増幅度の高い高感度の光電スイッチを製作することができる。
【００５１】
この場合、第１，第２の積分ホールド回路１９，２０の時定数を投光期間の複数倍に設定するようにしたので、時定数が小さい場合に比較して、ホワイトノイズを十分にキャンセルすることができ、ホワイトノイズによる影響を効果的に無効化することができる。
【００５２】
また、第２の積分ホールド回路２０においては、投光パルスＰ0 の直前のタイミングで光電変換回路１７からの受光信号を積分ホールドするようにしたので、第１の積分ホールド回路１９による直流ノイズの積分レベルと第２の積分ホールド回路２０の直流ノイズによる積分レベルとをよく一致させることができ、直流ノイズによる影響を効果的に無効化することができる。
【００５３】
（参考の形態）
次に本発明の参考の形態を図５乃至図７を参照して説明するに、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。この参考の形態の特徴は、直流ノイズ除去手段として交流増幅回路を設いた点である。尚、第１の実施の形態で用いた読取回路２３は省略するようにした。
【００５４】
図５は光電スイッチの全体構成を概略的に示すブロック図である。この図５において、パルスジェネレター１４は、所定周期の投光パルスＰ0 を出力すると共にこの投光パルスＰ0 と同期した投光同期パルスＰ1 を出力する（図６参照）。投光回路１５は、投光パルスＰ0 に応じてパルス光を投光する。
【００５５】
光電変換回路１７からの受光信号は交流増幅回路５５で増幅される。この交流増幅回路５５は交流信号のみを増幅するように構成されているので、この交流増幅回路において直流ノイズを除去することができる。この場合、交流増幅回路５５の増幅度は低めに設定されている。これは、受光素子１８から発生しているホワイトノイズは種々の周波数成分からなる交流信号であることから交流増幅回路５５により増幅されてしまうので、交流増幅回路５５の増幅度を高めた場合には、ホワイトノイズまで増幅されてしまう。このため、交流増幅回路５５の増幅度によっては増幅されたホワイトノイズにより出力が飽和してしまって交流波形から崩れてしまうので、このように交流波形から崩れてしまったホワイトノイズを積分ホールド回路で積分するにしてもホワイトノイズを除去できなくなるからである。
【００５６】
積分ホールド回路５６は、パルスジェネレータ１４から投光同期パルスＰ1 の入力期間は受光信号を積分すると共に投光同期パルスＰ1 の非入力期間は積分レベルをホールドする。
増幅回路２２及び比較回路２４の動作は第１の実施の形態と同一である。尚、増幅回路２２は２段増幅に構成されている。
【００５７】
図７は図５に示した光電スイッチ１１の受光部１３を示している。この図７において、抵抗２５及び受光素子１８からなる光電変換回路１７には交流増幅回路５５が接続されている。つまり、交流増幅回路５５は、オペレーショナルアンプ５７、抵抗５８〜６０を図示のように接続してなる反転増幅回路６１をカップリングコンデンサ６２を介して光電変換回路１７と接続して構成されており、このカップリングコンデンサ６２により受光素子１８が受光した外乱光などによる直流ノイズがカットされるようになっている。
【００５８】
積分ホールド回路５６は、アナログスイッチ６３と、抵抗６４及びコンデンサ６５からなる積分回路６６と、オペレーショナルアンプ６７及び抵抗６８からなる電圧フォロワ６９とを図示のように接続して構成されており、投光パルスＰ0 に応じたタイミングで光電変換回路１７からの受光信号を積分ホールドすることにより積分ホールド回路５６の積分レベルからホワイトノイズが除去されるようになっている。
【００５９】
そして、増幅回路２２において積分ホールド回路５６の積分レベルが増幅されると共に、比較回路２４において積分レベルが基準レベルと比較されて検出出力が出力される。
【００６０】
この参考の形態によれば、光電変換回路１７から出力される受光信号に含まれる直流ノイズを交流増幅回路５５により除去するようにしたので、交流増幅回路５５という簡単な構成で直流ノイズによる影響を防止することができる。また、積分ホールド回路５６に与えられる受光信号には直流ノイズが含まれていないので、引算回路を構成する必要がなくなり、全体構成を簡単化することができる。
【００６１】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を図８を参照して説明するに、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。この第２の実施の形態の特徴は、第１の実施の形態の第１，第２の積分ホールド回路を積分回路として構成した点である。
【００６２】
即ち、図８は、第１の実施の形態で示した光電変換回路１７、第１，第２の積分ホールド回路１９，２０、引算回路２１を示している。この図８において、第１，第２の積分ホールド回路１９，２０を構成する積分回路３３，３７には放電抵抗７０，７１がそれぞれ並列接続されている。これらの放電抵抗７０，７１の抵抗値は極めて大きく設定されており、第１，第２の積分ホールド回路１９，２０を積分回路として構成しながら、ホールド機能を十分に発揮させることができる。
【００６３】
このような実施の形態によれば、第１，第２の積分ホールド回路１９，２０を積分回路のように構成することにより積分ホールド回路と同等に動作させることができるので、積分回路の構成を用いながら、受信信号に含まれるホワイトノイズを効果的に除去することができ、増幅度を任意に調整することが可能な増幅度の高い増幅回路を使用することができる。
【００６４】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態を図９を参照して説明する。この第３の実施の形態の特徴は、投光パルスをランダムに出力する点である。
【００６５】
ところで、上記各実施の形態では、投光素子１６からのパルス光の投光周期は一定であるので、高周波の周期的な交流ノイズ光、例えばインバータ電源を用いた照明からの光が投光タイミングに同期して連続して入光することがあり、このような検出環境では、ホワイトノイズ及び直流ノイズを除去するにしても、交流ノイズ光の影響により光電スイッチが誤動作してしまう虞がある。
【００６６】
ここで、図９は、パルスジェネレータ１４からの各パルスの出力タイミングを示しており、投光パルスＰ0 の出力はランダムに設定されていると共に、そのタイミングに応じて投光同期パルスＰ1 及び投光直前パルスＰ2 の出力タイミングが設定されている。
【００６７】
本実施の形態によれば、投光素子１６からパルス光をランダムに投光するように構成したので、交流ノイズ光の入光タイミングと投光タイミングとが一致する確率が極めて低くなり、交流ノイズ光の影響を受けることなく被検出物体を確実に検出することができる。
【００６８】
本発明は、上記各実施の形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
投光部と受光部とを同期させたタイプの透過型光電スイッチに適用するようにしてもよい。
受光素子１８の感度が高い場合には、光電変換回路に信号増幅機能を持たせることなく、単なるインピーダンス変換用の電圧フォロワを設けるようにしてもよい。要するに、ホワイトノイズ或いは直流ノイズにより出力が飽和しないように回路を構成することが重要である。
【００６９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の光電スイッチによれば、受光信号に含まれる直流ノイズを直流ノイズ除去手段により除去すると共に、受光信号を積分することにより受光信号に含まれるホワイトノイズを除去するようにしたので、ノイズの影響を受けることなく感度を十分に高めることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態における全体構成を示すブロック図
【図２】パルスジェネレータからの各パルスの出力タイミングを示す図
【図３】全体構成を示す電気回路図
【図４】各回路からの出力信号を示す波形図
【図５】  本発明の参考の形態を示す図１相当図
【図６】図２相当図
【図７】受光部の構成を示す電気回路図
【図８】  本発明の第２の実施の形態における光電変換回路及び積分回路を示す電気回路図
【図９】  本発明の第３の実施の形態を示す図２相当図
【図１０】従来例を示す図１相当図
【符号の説明】
１１は光電スイッチ、１５は投光回路、１７は光電変換回路、１９は第１の積分ホールド回路（積分手段）、２０は第２の積分ホールド回路（直流ノイズ除去手段、補助積分手段）、２１は引算回路（直流ノイズ除去手段、引算手段）、２２は増幅回路（増幅手段）、２４は比較回路（検出手段）である。
【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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