(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受光信号が入力する１個または複数並列に設けられた信号切替器からなり、切替信号の入力に基づいて前記受光信号のうち所定の受光信号に切り替える第１信号切替部と、
第１信号切替部の後段に設けられて、選択信号の入力に基づいて前記所定の受光信号を選択して出力する第２信号切替部と、
前記第２信号切替部に選択信号が入力されていない非選択状態のときに、第１信号切替部で前記所定の受光信号に切り替えておき、前記第２信号切替部に選択信号が入力された選択状態のときに、前記切り替え後の所定の受光信号を、第２信号切替部から出力させる制御を行う切替制御部とを備えた、光電センサ。
【請求項２】
複数の受光信号がそれぞれ入力する複数並列に設けられた信号切替器からなり、各信号切替器でそれぞれ切替信号の入力に基づいて前記受光信号のうち所定の受光信号に切り替える第１信号切替部と、
第１信号切替部の後段に少なくとも１段以上設けられて、選択信号の入力に基づいて前記信号切替器を選択し、選択された前記信号切替器からの前記所定の受光信号を切り替えて出力する第２信号切替部と、
前記第１信号切替部の複数の信号切替器のうち、前記第２信号切替部に選択信号が入力されていない非選択状態の信号切替器のみに、前記切替信号を入力させて、前記所定の受光信号に切り替えておき、前記第１信号切替部の複数の信号切替器のうち、前記第２信号切替部に選択信号が入力された選択状態の信号切替器からの前記切り替え後の所定の受光信号を、第２信号切替部から出力させる制御を行う切替制御部とを備えた、光電センサ。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記切替制御部は、前記選択状態のときに前記切り替え後で信号安定状態にある所定の受光信号を、第２信号切替部から出力させるものである、光電センサ。
【請求項４】
請求項１または２において、
前記第２信号切替部は、前記所定の受光信号を選択信号の入力に基づいて単一の受光信号として順次出力するものであり、さらに、
前記順次出力された受光信号における外乱光を含む信号ノイズを除去する信号ノイズ対策回路と、
前記信号ノイズが除去された受光信号を処理して物体検知信号を出力する信号処理部とを備えている、光電センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の受光信号を信号切替器で切り替えて出力させて信号処理し、受光信号が設定レベルを超えたときに、物体検知信号を出力する光電センサに関し、特に切替ノイズの低減に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光を物体に投光する複数の投光素子および物体によって反射または遮光する光を受光する複数の受光素子を有し、得られた複数の受光信号を信号切替器で切り替えて出力させて処理回路部で処理し、受光信号が設定レベルを超えたときに、物体検知信号を出力して物体を検知する光電センサが知られている。これらの受光信号は微小であり、信号切替器における信号切替時に発生する切替ノイズがその微小の受光信号に及ぼす影響は大きいものがある。
【０００３】
一方、従来における複数の受光信号の信号切替方法としては、（１）信号切替器を複数並列に使用して、処理回路部へは別々の出力信号として出力する、（２）信号切替器を複数並列に使用して、処理回路部へは１つの出力信号として出力する、などがある。この一例として、信号切替器を複数並列に使用し、外乱光のノイズに対処する光電センサが挙げられる（例えば、特許文献１）。
【０００４】
上記の従来方法において、複数の受光信号が入力する信号切替器における信号切替時に発生するスイッチングノイズのような切替ノイズは後段回路へ伝達されるため、後段回路で各信号ごとに様々な切替ノイズ対策が行われている。例えば、後段回路にフィルタ回路や切替ノイズが消滅するか極めて小さくなるまで遅延させる回路などを設けることが知られている。
【特許文献１】特開２００３−１３３９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、微小な受光信号に比べて切替ノイズのレベルは大きいので、その影響により正常な受光信号が得られない場合があり、従来の後段回路に単にフィルタ回路や遅延回路などの切替ノイズ対策回路を設けただけでは、十分に切替ノイズを除去することが困難であった。
【０００６】
また、検知精度を高めるなどのために、多数の受光素子を設けて入力する受光信号を増加した場合、従来技術ではその増加分だけ後段回路の切替ノイズ対策回路を増やす必要があって、その対応が煩雑であり、また該切替ノイズ対策回路の増加により回路基板の実装面積が増加して光電センサが大型化したり高コスト化するという問題点が生じる。
【０００７】
本発明は、前記の問題点を解決して、複数の受光信号が入力し該受光信号を複数の信号切替器で切り替える場合に切替ノイズの低減が可能であり、また、多数の受光素子を設けて受光信号が増加した場合にも容易にその対応ができるとともに、小型化かつ低コスト化が可能な光電センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明の一構成にかかる光電センサは、複数の受光信号が入力する１個または複数並列に設けられた信号切替器からなり、切替信号の入力に基づいて前記受光信号のうち所定の受光信号に切り替える第１信号切替部と、第１信号切替部の後段に設けられて、選択信号の入力に基づいて前記所定の受光信号を選択して出力する第２信号切替部と、前記第２信号切替部に選択信号が入力されていない非選択状態のときに、第１信号切替部で前記所定の受光信号に切り替えておき、前記第２信号切替部に選択信号が入力された選択状態のときに、前記切り替え後の所定の受光信号を、第２信号切替部から出力させる制御を行う切替制御部とを備えている。
【０００９】
この構成によれば、第２信号切替部が非選択状態のときに第１信号切替部で受光信号を切り替えて、選択状態のときに当該切り替え後の受光信号を出力するので、信号切替時に発生する切替ノイズを後段回路に伝達させないから、容易かつ確実に切替ノイズの低減が可能となり、安定化した受光信号を得ることができる。
【００１０】
本発明の他の構成にかかる光電センサは、複数の受光信号がそれぞれ入力する複数並列に設けられた信号切替器からなり、各信号切替器でそれぞれ切替信号の入力に基づいて前記受光信号のうち所定の受光信号に切り替える第１信号切替部と、第１信号切替部の後段に少なくとも１段以上設けられて、選択信号の入力に基づいて前記信号切替器を選択し、選択された前記信号切替器からの前記所定の受光信号を切り替えて出力する第２信号切替部と、前記第１信号切替部の複数の信号切替器のうち、前記第２信号切替部に選択信号が入力されていない非選択状態の信号切替器のみに、前記切替信号を入力させて、前記所定の受光信号に切り替えておき、前記第１信号切替部の複数の信号切替器のうち、前記第２信号切替部に選択信号が入力された選択状態の信号切替器からの前記切り替え後の所定の受光信号を、第２信号切替部から出力させる制御を行う切替制御部とを備えている。
【００１１】
この構成によれば、複数並列かつ複数段に直列接続の信号切替器を有する光電センサで、切替制御部が、第１信号切替部の複数の信号切替器のうち第２信号切替部で非選択状態の信号切替器のみに切替信号を入力させて、複数の受光信号を所定の受光信号に切り替えておき、第２信号切替部で選択状態の信号切替器からの前記切り替え後の所定の受光信号を第２信号切替部から出力させる。これにより、第２信号切替部が非選択状態のときに第１信号切替部で受光信号を切り替えて、選択状態のときに当該切り替え後の受光信号を出力するので、信号切替時に発生する切替ノイズを後段回路に伝達させないから、容易かつ確実に切替ノイズの低減が可能となり、安定化した受光信号を得ることができる。また、多数の受光素子を設けて受光信号が増加した場合に、容易に対応して切替ノイズを低減できるとともに、回路基板の実装面積が増加して光電センサが大型化したり高コスト化することも回避できる。
【００１２】
好ましくは、前記切替制御部は、前記選択状態のときに前記切り替え後で信号安定状態にある所定の受光信号を出力させるものである。したがって、より確実に切替ノイズを低減できる。
【００１３】
好ましくは、前記第２信号切替部は、前記所定の受光信号を選択信号の入力に基づいて単一の受光信号として順次出力するものであり、さらに、前記順次出力された受光信号における外乱光を含む信号ノイズを除去する信号ノイズ対策回路と、前記信号ノイズが除去された受光信号を処理して物体検知信号を出力する信号処理部とを備えている。したがって、切替ノイズだけでなく、通常発生する外乱光を含む信号ノイズも除去できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る光電センサを示す概略側面図である。この光電センサ１は、例えば反射型であり、検知波として赤外線を送出する複数の投光素子２と、この複数の投光素子２から送出されて物体で反射した赤外線を受光する複数の受光素子３とを備え、処理回路部５で受光信号を処理して受光信号が設定レベルを超えたときに、物体検知信号を出力する。この例では、投光素子２および受光素子３は、ともに物体の移動方向Ｘ（左右方向）に２個、この移動方向Ｘに直交する方向（紙面の垂直方向）に２個の、合計４個設けられている。
【００１５】
図２は光電センサ１の処理回路部５の一部を示すブロック図である。この光電センサ１は、複数（２個）の受光信号（Sig-1、Sig-2）が入力する信号切替器１０と、複数（２個）の受光信号（Sig-3、Sig-4）が入力する信号切替器１１とが並列に設けられてなり、各信号切替器１０、１１で各切替信号（Ａ／Ｂ）、（Ｃ／Ｄ）の入力に基づいて合計４個の受光信号（Sig-1〜Sig-4）のうち所定の受光信号（ａ、ｂ）に切り替える第１信号切替部１２を有している。つまり、切替信号（Ａ／Ｂ）、（Ｃ／Ｄ）で４個の受光信号（Sig-1〜Sig-4）のうち任意の１つの信号に切り替えることができる。
【００１６】
この例では、第１信号切替部１２にバススイッチを使用しているが、これに限定されるものではなく、他の切替器を使用してもよい。
【００１７】
また、光電センサ１は、第１信号切替部１２の後段に設けられて、選択信号（Ｅ／Ｆ）の入力に基づいて信号切替器１０、１１を選択し、選択された信号切替器１０、１１から入力された前記所定の受光信号（ａ、ｂ）を切り替えて出力する第２信号切替部１３を備えている。つまり、選択信号（Ｅ／Ｆ）で信号切替器１０、１１からの所定の受光信号（ａ、ｂ）のうち任意の１つの信号を選択することができる。
【００１８】
この例では、第２信号切替部１３に所定の受光信号（ａ、ｂ）を選択信号（Ｅ／Ｆ）の入力に基づいて単一の受光信号として順次出力するマルチプレクサを使用しているが、これに限定されるものではなく、他の切替器を使用してもよい。
【００１９】
すなわち、この実施形態では、光電センサ１は、複数（４個）の受光信号を処理するため、信号切替器が複数（２個）並列に設けられ、かつ複数段（２段）に直列接続されている。
【００２０】
さらに、この光電センサ１は、第２信号切替部１３の後段に、受光信号に含まれる例えば外乱光や伝播光などの通常ノイズを除去するフィルタのような信号ノイズ対策回路１４、増幅回路１５、および制御部（ＣＰＵ）２０を備えている。制御部（ＣＰＵ）は、光電センサ１全体を制御するもので、切替制御部１６と、前記信号ノイズが除去された受光信号を処理して物体検知信号を出力する信号処理部１７とを備えている。
【００２１】
前記切替制御部１６は、第１信号切替部１２における複数の信号切替器１０、１１のうち、第２信号切替部１３に選択信号（Ｅ／Ｆ）が入力されていない非選択状態の信号切替器のみに切替信号(Ａ／Ｂ)、(Ｃ／Ｄ)を入力させて、前記受光信号（Sig-1〜Sig-4）のうち所定の受光信号（ａ、ｂ）に切り替えておき、複数の信号切替器１０、１１のうち第２信号切替部１３に選択信号（Ｅ／Ｆ）が入力された選択状態の信号切替器からの前記切り替え後の所定の受光信号（ａ、ｂ）を、第２信号切替部１３から出力させる制御を行う。
【００２２】
つまり、切替制御部１６は、第２信号切替部１３で選択された任意の受光信号（ａまたはｂ）に接続されている信号切替器１０、１１のうち非選択である信号切替器１０または１１を切り替える。例えば、第２信号切替部１３が信号切替器１０からの所定の受光信号ａを選択中であれば、非選択の信号切替器１１を切り替える。第２信号切替部１３が信号切替器１１からの所定の受光信号ｂを選択中であれば、非選択の信号切替器１０を切り替える。
【００２３】
図３のタイムチャートは、（イ）が第１信号切替部１２に入力する切替信号(Ａ／Ｂ)、(Ｃ／Ｄ)、（ロ）が第２信号切替部１３に入力する選択信号（Ｅ／Ｆ）、（ハ）が第１信号切替部１２で切り替えられた所定の受光信号、（ニ）が第２信号切替部１３の出力信号を示す。
【００２４】
図３の（イ）において、信号切替器１１に切替信号（Ｃ／Ｄ）が入力してＣからＤに切り替えられたとき（図示αの切替タイミング）、（ハ）のように、受光信  号Sig-3は受光信号Sig-4に切り替えられて、所定の受光信号ｂとしてSig-4を出力する。その一方、図示αの切替タイミングの後、（イ）において、信号切替器１０に切替信号（Ａ／Ｂ）が入力してＢからＡに切り替えられたとき（図示βの切替タイミング）、（ハ）のように、受光信号Sig-2は受光信号Sig-1に切り替えられて、所定の受光信号ａとしてSig-1を出力する。
【００２５】
上記した図示βの切替タイミング前に、図３の（ロ）のように、第２信号切替部１３に選択信号（Ｅ／Ｆ）が入力してＥからＦに切り替えられており、切替信号（Ｃ／Ｄ）が入力していない信号切替器１１の所定の受光信号ｂが選択される。（ハ）のように、この所定の受光信号ｂは上記したSig-4であり、図示αの切替タイミングの後、所定時間が経過して信号安定状態にあるSig-4が、（ニ）のように第２信号切替部１３から出力される。したがって、第２信号切替部１３の出力信号は、信号切替器１０、１１の切替直後の切替ノイズを含む受光信号ではなく、信号安定状態にある受光信号となり、切替ノイズが低減される。
【００２６】
こうして、第２信号切替部１３が非選択状態のときに第１信号切替部１２で受光信号を切り替えて、選択状態のときに当該切り替え後の受光信号を出力するので、非選択状態で切り替えられた受光信号が選択状態となって出力するまでの間で安定する時間を稼ぐことができる。したがって、従来のように単に遅延回路で信号を遅延させるのと比べて、遅延回路を不要にして構造を簡単としながら信号を安定化させることができるとともに、各信号切替器１０、１１で交互に受光信号を切り替えているので、全体の動作周期を短縮することができる。また、信号切替器１０、１１で受光信号を切り替える切替信号の入力タイミングと、非選択状態を選択状態にする第２信号切替部１３への選択信号の入力タイミングとの間の時間は、切り替えられた受光信号が十分安定する時間に設定される。
【００２７】
これにより、複数並列かつ複数段に直列接続の信号切替器を有する場合に、第２信号切替部１３が非選択状態のときに第１信号切替部１２で受光信号を切り替えて、選択状態のときに当該切り替え後の受光信号を出力するので、信号切替時に発生する切替ノイズを後段回路に伝達させないから、容易かつ確実に切替ノイズの低減が可能となり、安定化した受光信号を得ることができる。
【００２８】
つぎに、第２実施形態について説明する。図４に示すように、この第２実施形態は、第１実施形態と異なり、第１信号切替部１２が、複数（８個）の受光信号（Sig-1〜Sig-8）が入力する信号切替器１０と、複数（８個）の受光信号（Sig-9〜Sig-16）が入力する信号切替器１１とが並列に設けられてなり、各信号切替器１０、１１はそれぞれ４個の信号のうち１個を切り替えることができる。また、第２信号切替部１３が、選択された信号切替器１０、１１から入力された所定の受光信号（ａ〜ｈ）を切り替えて出力する。その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００２９】
第２実施形態では、同様に、第２信号切替部１３で選択された任意の受光信号（ａ〜ｄまたはｅ〜ｈ）に接続されている信号切替器１０、１１のうち非選択である信号切替器１０または１１を切り替える。例えば、第２信号切替部１３が信号切替器１０からの所定の受光信号ａ〜ｄを選択中であれば、非選択の信号切替器１１を切り替える。第２信号切替部１３が信号切替器１１からの所定の受光信号ｅ〜ｈの信号を選択中であれば、非選択の信号切替器１０を切り替える。
【００３０】
図５のタイムチャートに示すように、（イ）において、信号切替器１１に切替信号（Ｃ／Ｄ）が入力してＣからＤに切り替えられたとき（図示γの切替タイミング）、（ロ）のように、受光信号Sig-9〜Sig-12はそれぞれ受光信号Sig-13〜Sig-16に切り替えられて、所定の受光信号ｅ〜ｈ（例えばｅ）としてSig-13〜Sig-16が出力する。その一方、図示γの切替タイミングの後、（イ）において、信号切替器１０に切替信号（Ａ／Ｂ）が入力してＢからＡに切り替えられたとき（図示εの切替タイミング）、（ハ）のように、受光信号Sig-5〜Sig-8は受光信号Sig-1〜Sig-4に切り替えられて、所定の受光信号ａ〜ｄ（例えばａ）としてSig-1〜Sig-4を出力する。
【００３１】
上記した図示εの切替タイミング前に、図５の（ハ）のように、第２信号切替部１３に選択信号（ＣＨ１〜ＣＨ８）が入力してＣＨ１〜ＣＨ４からＣＨ５〜ＣＨ８に切り替えられており、切替信号（Ｃ／Ｄ）が入力していない信号切替器１１の所定の受光信号ｅ〜ｈ（例えばｅ）が選択される。（ロ）のように、この所定の受光信号ｅ〜ｈ（例えばｅ）は上記したSig-13〜Sig-16であり、図示εの切替タイミングの後、所定時間が経過して信号安定状態にあるSig-13〜Sig-16が、（ニ）のように第２信号切替部１３から出力される。したがって、上記と同様に、第２信号切替部１３の出力信号は、信号切替器１０、１１の切替直後の切替ノイズを含む受光信号ではなく、信号安定状態にある受光信号となり、切替ノイズが低減される。
【００３２】
こうして、第１実施形態と同様に、複数並列かつ複数段に直列接続の信号切替器を有する場合に、第２信号切替部１３が非選択状態のときに第１信号切替部１２で受光信号を切り替えて、選択状態のときに当該切り替え後の受光信号を出力するので、信号切替時に発生する切替ノイズを後段回路に伝達させないから、容易かつ確実に切替ノイズの低減が可能となる。特に、多数の受光素子を設けて受光信号が増加した場合に、容易に対応して切替ノイズを低減できるとともに、回路基板の実装面積が増加して光電センサが大型化したり高コスト化することも回避できる。
【００３３】
なお、上記各実施形態では、第１信号切替部１２は、信号切替器が２個並列に設けられているが、１個だけでもよい。この場合、第１信号切替部１２は、複数の受光信号が入力する１個の信号切替器を有し、切替信号の入力に基づいて前記受光信号のうち所定の受光信号に切り替える。第２信号切替部１３は、第１信号切替部１２の後段に設けられて、選択信号の入力に基づいて、前記所定の受光信号を選択して出力する。切替制御部１６は、第２信号切替部１３に選択信号が入力されていない非選択状態のときに、第１信号切替部１２で前記所定の受光信号に切り替えておき、第２信号切替部１３に選択信号が入力された選択状態のときに、前記切り替え後の所定の受光信号を、第２信号切替部１３から出力させる制御を行う。
【００３４】
これにより、第２信号切替部１３が非選択状態のときに第１信号切替部１２で受光信号を切り替えて、選択状態のときに当該切り替え後の受光信号を出力するので、同様に、信号切替時に発生する切替ノイズを後段回路に伝達させないから、容易かつ確実に切替ノイズの低減が可能となり、安定化した受光信号を得ることができる。
【００３５】
なお、上記各実施形態では、第１信号切替部１２は、信号切替器が１個または２個並列に設けられているが、３個以上並列に設けてもよく、また、第２信号切替部１３は、第１信号切替部１２の後段に１段のみ設けられているが、２段以上設けて、信号切替器を３段以上に直列接続としてもよい。
【００３６】
なお、上記各実施形態では、光電センサとして反射型が用いられているが、これに限定されるものではなく、透過型や遮光型などを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光電センサを示す概略側面図である。
【図２】同光電センサを示すブロック図である。
【図３】同光電センサの動作を示すタイムチャート図である。
【図４】第２実施形態に係る光電センサを示すブロック図である。
【図５】同光電センサの動作を示すタイムチャート図である。
【符号の説明】
【００３８】
１：光電センサ
２：投光素子
３：受光素子
５：処理回路部
１２：第１信号切替部
１３：第２信号切替部
１４：信号ノイズ対策回路
１６：切替制御部
１７：信号処理部
２０：制御部（ＣＰＵ）
【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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