专利名称：利用光传感器的检测物探测装置以及探测方法
技术领域：
本发明涉及探测有无检测物的装置以及方法，尤其涉及利用组合了发光元件与受光元件的光传感器，探测检测物的装置以及方法。
背景技术：
作为利用光传感器的检测物探测机构，一直以来公知有以下的技术。首先，在构成光传感器的、发光二极管等发光元件与光电晶体管等受光元件之间的光通过的位置配置检测物。然后利用电阻将来自受光元件的光电流输出转换成电压输出，以规定的阈值(threshold)电压作为基准，将该电压电平二值化并输出。通过这样，基于被二值化后的输出，判断从发光二极管等发光元件放射的光是处于通光状态还是处于遮光状态，由此，探测在该位置的有无检测物。
但是，在对没有进行“发光元件的放射强度”以及“受光元件的光电流”的选择与分级的各元件进行组合的情况下，通过元件的组合，在传感器输出中产生数十倍左右的偏差。
此处，在传感器输出变大的元件的组合的情况下，考虑到如下的情况由于根据检测物的“厚度/颜色/材质”等引起的检测物的透过率，从发光元件放射的光透过检测物。该情况会产生如下问题传感器输出的电压电平超过了用于进行二值化的阈值电压的电平，不能正常地探测遮光状态，作为传感器不能正常地工作。
另一方面，在传感器输出变小的元件的组合的情况下，存在如下的情况即使在没有检测物的通光状态下，传感器输出的电压电平也没有达到用于进行二值化的阈值电压的电平。此时，就不能正常地探测通光的状态，产生作为传感器不能正常地工作的问题。
另外，因为由发光元件的放射强度的经时恶化而引起的传感器输出下降、或者因尘埃引起的传感器输出的下降，所以传感器输出的高电平的电压电平有时达不到用于进行二值化的阈值电压的电平。此时，就不能正常地探测通光的状态，产生作为传感器不能正常地工作的问题。
如此，由于光传感器的发光元件以及受光元件的偏差，存在以下问题，由于传感器输出的不足而产生的误探测、或由于传感器输出的过大而引起的探测物透过而产生的误探测、以及由于尘埃以及发光元件的经时恶化而引起的传感器输出的下降而产生的误探测。
日本特开平7-30398号公报(以下，称专利文献1)公开了如下技术基于由比较机构进行的受光元件的输出电压电平与探测用基准电压的比较结果，判断检测物的有无。与此同时公开有如下技术基于输出电平与调整用基准电压的比较结果，使发光元件的发光量变化来调整灵敏度，由此解决由于传感器输出的下降而产生的误探测的问题。
日本特开平11-248854号公报(以下，称专利文献2)公开了如下技术求出受光元件的输出电压电平的一定期间的平均值，从该值减去对应于该输出电压电平可变的常数，将得到的值作为比较器的基准电压来使用。
专利文献1日本特开平7-30398号公报专利文献2日本特开平11-248854号公报在专利文献1中，在调整时由于相对于发光控制电压的光传感器的响应性的延迟，直到光传感器输出电压稳定需要时间，从而存在产生待机时间的问题。其原因是在调整时基于光传感器输出电平与调整用基准电压的比较结果、使发光元件的发光量变化来调整灵敏度。
此外，在该文献中，在由于经时劣化以及污染等使得传感器输出电平下降时，为了获得最适当的传感器输出电压，使发光元件的发光量增大，但是发光量的增大会使发光元件的经时劣化加快，从而还存在消耗功率进一步增加的问题。
另外，在专利文献2中，存在如下的问题运用时的处理速度下降，由于需要实施传感器电平的AD转换和数字处理，从而引起控制电路(LSI)的负荷的增大。其原因是在检测检测物时(运用时)，需要逐次检测现在的受光元件的输出电压电平，并基于此电平进行确定基准电压的处理。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种利用光传感器的检测物探测装置以及探测方法，其解决了上述现有的课题即在调整时直到光传感器输出电压稳定需要时间的问题点。并且，本发明的其他的目的在于提供一种利用光传感器的检测物探测装置以及探测方法，其解决了上述现有的课题，即，由在运用时的现在的受光元件的输出电压电平的逐次检测、和基准电压的确定处理所引起的速度下降等问题点。
为了达成所述目的，本发明的检测物探测装置，包括具有发光元件和受光元件的光传感器，配置光传感器使得从发光元件到达受光元件的光通过检测物的位置，利用光传感器的输出状态探测有无检测物，其特征在于，所述检测物探测装置包括基准电压生成部；比较器，其对光传感器输出值和从基准电压生成部输出的基准电压进行比较，通过该结果探测有无检测物；以及控制部，其向基准电压生成部供给用于输出基准电压的控制信号，控制部根据需要，在探测检测物之前取得光传感器输出值，根据光传感器输出值，确定探测有无检测物时的基准电压。
本发明的检测物探测装置，优选的是通过判断光传感器输出是通光状态还是遮光状态来探测有无检测物的装置，其特征在于，控制部根据需要，在探测检测物之前、利用使基准电压变化时的比较器的输出的变化来取得光传感器输出值，根据该光传感器输出值，确定探测有无检测物时的基准电压。
本发明的检测物探测装置也可以，将光传感器输出设为通光状态，利用使基准电压向减少方向变化时的比较器的输出的变化，取得光传感器输出并作为通光状态的光传感器输出值，根据该光传感器输出值，确定探测有无检测物时的基准电压。
本发明的检测物探测装置，优选的是将光传感器输出设为通光状态，利用使基准电压向增加方向变化时的比较器的输出的变化，取得光传感器输出作为通光状态的光传感器输出值，根据该光传感器输出值，确定探测有无检测物时的基准电压。
本发明的检测物探测装置也可以，使基准电压阶梯状地变化、取得比较器的输出反转时的基准电压；或者取得在此之前的基准电压作为光传感器输出值、根据该光传感器输出值，确定探测有无检测物时的基准电压。
本发明的检测物探测装置也可以，使基准电压按多个阶段分别呈阶梯状地变化、取得在比较器的输出反转后、向相反方向分别按各阶段地变化而使得比较器的输出再次反转时的基准电压；或者取得在此之前的基准电压作为通光状态的光传感器输出值、根据该光传感器输出值，确定探测有无检测物时的基准电压。
本发明的检测物探测装置也可以，从处于通光状态的光传感器输出值计算出处于遮光状态的光传感器输出值，在该输出上加上一定值，将得到的值作为基准电压。
本发明的检测物探测装置也可以，在处于通光状态的光传感器输出值上乘以检测物的透过率，在得到的值上加上一定值α的值作为基准电压。
本发明的检测物探测装置也可以，从处于通光状态的光传感器输出值计算出处于遮光状态的光传感器输出值，在该输出上加上在两者的光传感器输出的差值上乘以规定值β(0＜β＜1)而得到的值，将得到的结果值作为基准电压。
本发明的检测物探测装置也可以，在处于通光状态的光传感器输出值上乘以检测物的透过率，然后加上在该得到的值和处于通光状态的光传感器输出的差值上乘以规定值β(0＜β＜1)而得到的值，将得到的结果值作为基准电压。
本发明的检测物探测装置可以还具有使发光元件开启关闭的开关，控制部通过向开关元件发送使开关元件开启关闭的控制信号，在发光元件流过脉冲状电流。
本发明的检测物探测装置，控制部使比较器的输出与发光元件的开启关闭同步，使比较器的输出与发光元件的开启关闭同步来检测。
本发明的控制装置构成检测物探测装置，所述检测物探测装置包括光传感器，其具有发光元件和受光元件；基准电压生成部；比较器，其对光传感器的输出和从基准电压生成部输出的基准电压进行比较，配置光传感器使得从发光元件到达受光元件的光通过检测物的位置，利用光传感器的输出状态探测有无检测物，其特征在于，向基准电压生成部供给用于输出基准电压的控制信号，根据需要，在探测检测物之前取得光传感器输出值，根据光传感器输出值为基准，确定探测有无检测物时的基准电压。
本发明的检测物探测方法，通过判断具有发光元件和受光元件的光传感器是通光状态还是遮光状态来探测有无检测物，其特征在于，包括根据需要，在探测检测物之前取得光传感器输出值的第一步骤；根据光传感器输出值，确定探测有无检测物时的光传感器输出值的基准电压的第二步骤；以及通过比较光传感器输出值与基准电压并利用该比较结果来探测有无检测物的第三步骤。
本发明的检测物探测方法，其特征在于，优选为在第一步骤中，根据需要，在探测检测物之前、利用使基准电压变化时的比较结果的变化来取得光传感器输出值。
本发明的检测物探测方法，也可以在第一步骤中，将光传感器输出设为通光状态，利用使基准电压向减少方向变化时的比较结果的变化取得光传感器输出作为通光状态的光传感器输出值。
本发明的检测物探测方法，也可以在第一步骤中，将光传感器输出设为通光状态，利用使基准电压向增加方向变化时的比较结果的变化取得光传感器输出作为通光状态的光传感器输出值。
本发明的检测物探测方法，也可以在第一步骤中，使基准电压阶梯状地变化、取得比较结果反转时的基准电压；或者取得将在此之前的基准电压作为通光状态的光传感器输出值。
本发明的检测物探测方法，也可以在第一步骤中，使基准电压按多个阶段分别呈阶梯状地变化、取得在比较结果反转后、向相反方向分别按各阶段地变化而使得比较结果再次反转时的基准电压；或者取得将在此之前的基准电压作为通光状态的光传感器输出值。
本发明的检测物探测方法，也可以在第二步骤中，从处于通光状态的光传感器输出值计算出处于遮光状态的光传感器输出值，在该输出上加上一定值后，作为基准电压。
本发明的检测物探测方法，也可以在第二步骤中，在处于通光状态的光传感器输出值上乘以检测物的透过率，在得到的值上加上一定值α后，作为基准电压。
本发明的检测物探测方法，也可以在第二步骤中，从处于通光状态的光传感器输出值计算出处于遮光状态的光传感器输出值，在该输出上加上在两者的光传感器输出的差值上乘以规定值β(0＜β＜1)而得到的值后，作为基准电压。
本发明的检测物探测方法，也可以在第二步骤中，在处于通光状态的光传感器输出值上乘以检测物的透过率，在这样得到的值上加上在该得到的值和处于通光状态的光传感器输出的差值上乘以规定值β(0＜β＜1)而得到的值后，作为基准电压。
本发明的检测物探测方法，也可以在第一以及第三步骤中，通过使开关元件开启关闭，在发光元件流过脉冲状电流。
本发明的检测物探测方法，也可以在第一以及第三步骤中，与发光元件的开启关闭同步，取得光传感器输出值与基准电压的比较结果。
本发明在探测检测物的运用时，逐次检测现在的传感器输出电平，不需要进行确定基准电压的处理，因此，具有能够得到运用时的处理速度的高速化的效果。其理由是，在进行检测物的探测的运用之前取得现在的传感器输出电平，以该光传感器输出值为基准、确定并运用探测有无检测物时的所述基准电压。
图1是表示本发明的实施例1以及2的检测物探测装置的结构的框图；图2是用于说明本发明的实施例1的检测物探测装置的概略动作的流程图；图3是表示本发明的实施例3的检测物探测装置的结构的框图；图4是表示本发明的实施例的比较器中的传感器输出电压、阈值电压以及二值化输出的关系的图；图5是用于说明本发明的变形例1的检测物探测装置的概略动作的流程图；图6是用于说明本发明的变形例2的检测物探测装置的概略动作的流程图；
图7是用于说明本发明的变形例3的检测物探测装置的概略动作的流程图；图8是表示本发明的实施例1以及2的LSI6的结构的框图；图9是表示本发明的实施例3的LSI6的结构的框图；图10是表示本发明的变形例2以及变形例4的比较器中的传感器输出电压、阈值电压以及二值化输出的关系的图；图11是表示聚碳酸酯的光线透过率与波长的关系的一个例子的坐标图；图12是表示聚碳酸酯以外的透明材料的光线透过率与波长的关系的一个例子的坐标图。
图中1-光传感器；2-发光元件；3-受光元件；4-比较器；5-DA转换器；6-LSI；61-LSI；6a-输入部；6b-主控制部；6c-运算部；6d-存储部；6e-DA转换器控制部；6f-同步定时生成部；6g-ON/OFF控制信号生成部；7-开关元件；8-电阻；9-电阻；11-传感器输出电压；12-二值化输出；13-控制信号；14-阈值电压；15-ON/OFF控制信号；21-检测物具体实施方式
接着，参考附图，对于用于实施本发明的最佳方式进行详细的说明。
(实施例1)图1是表示本发明的实施例1的结构的框图。
利用本发明的实施例1的光传感器的检测物探测装置具有光传感器1，其包括发光元件2和受光元件3；比较器4，其输入有从受光元件3输出的传感器输出电压11、和从DA转换器5输出的作为模拟电压电平的基准电压的阈值电压14，并对所述传感器输出电压11和所述阈值电压14进行比较，将比较结果进行二值化并输出；LSI6，其输入有作为比较器4的输出的二值化输出12，并向DA转换器5输出控制信号13；以及DA转换器5，其对来自LSI6的控制信号13进行DA转换，并向比较器4输出阈值电压14。
并且，利用本发明的实施例1的光传感器的检测物探测装置，具有电阻9，其连接于受光元件3的输出端子，将受光元件3的电流输出转换成电压输出；和电阻8，其连接于发光元件2。
发光元件2由发光二极管等构成，受光元件3由光电晶体管等构成。
在本实施方式中，举出光传感器1为例子进行了说明，但是光传感器1也可以包括使用可见光以外的红外线传感器等。
光传感器1的发光元件2与受光元件3，配置于从发光元件2到达受光元件3的光要通过检测物的位置这样的位置。
另外，由比较电路等构成的比较器4，承受DA转换器5输出的阈值电压14，并利用该阈值电压14作为基准电压。而且，如果传感器输出电压11大于阈值电压14，则比较器4的二值化输出12成为1电平，判断为处于通光状态。输出作为基准电压的阈值电压14的DA转换器5是产生基准电压的设备。在基准电压是模拟信号、LSI6的输出是数字信号的情况即本实施例的情况下，虽然使用了DA转换器5，但这是一个例子。
如果传感器输出电压11小于阈值电压14，则比较器4的二值化输出12成为0电平，判断为处于遮光状态。判断的结果，可以作为输出信号从该检测装置传递出，也可以以人可以察觉的形式表示出来。
LSI6起到作为进行检测物探测装置整体的控制的控制部的作用。另外，LSI6，具有根据现在的光传感器1的状态，计算出最合适的阈值电压14，设定来自DA转换器5的阈值电压的功能。具体地说，LSI6假设，在现在的通光时的传感器输出电压11上乘以检测物21的光线透过率(以下，仅仅称为透过率)，将得到的值作为遮光时的传感器输出电压11，在这个值上加上一定值α，将得到的值确定为最佳阈值电压14来保存。
另外，LSI6，在光传感器1的输出电压电平大于标准(代表性值)的情况下，也可以设定对DA转换器5的控制信号13，以使阈值电压14大于标准。并且LSI6，在光传感器1的输出电压电平小于标准的情况下，也可以设定对DA转换器5的控制信号13，以使阈值电压14小于标准。
如果具体地说明LSI6，则如图8所示，LSI6包括输入部6a，其输入有来自比较器4的二值化输出12；主控制部6b，其进行整体的控制；运算部6c，其计算出加上了检测物21的透过率的运用时的阈值电压；存储部6d，其存储检测物的透过率以及已计算出的阈值电压14；以及DA转换器控制部6e，其生成控制信号13，控制DA转换器5。
在取得处于没有检测物21的状态下的传感器输出电压11的动作中，主控制部6b，直到来自输入部6a的比较器4的二值化输出12从遮光状态变化为通光状态，经由DA转换器控制部6e，一步一步地使从DA转换器5输出的阈值电压14减少。
DA转换器控制部6e具有生成对DA转换器5的控制信号的功能，通过主控制部6b生成指定的控制信号13。比较器4的二值化输出12如果从遮光状态变化为通光状态，则主控制部6b，根据变化为通光状态时的阈值电压14的值，利用运算部6c计算出运用时的阈值电压14。
LSI6，在运用时的阈值电压14的计算中，参考预先存储于存储部6d的检测物21的透过率的值来进行。另外，存储部6d将计算出的运用时的阈值电压14作为维护信息来存储。主控制部6b从存储部6d读出在运算部6c计算出的运用时的阈值电压14，经由DA转换器控制部6e向DA转换器5发送控制信号13，由此，向DA转换器5输出阈值电压14，进入到实际应用。
另外，检测物21的透过率的数据，也可以在制造时装入存储部6d中。并且主控制部6b可以经由没有图示的上位接口部，根据需要与没有图示的外部的上位系统连接，主控制部6b从该上位系统接受透过率的数据，写入存储部6d。这样，即使在因检测物的变更等而产生了改变透过率的需要的情况下，主控制部6b也从该上位系统接受透过率的数据，写入存储部6d，由此，可以改变透过率。
不仅在检测物21的内容为一种的情况下，而且在多种的情况下也可以应对。本发明的实施例的装置，在预先识别检测物21是何物的情况下，可以控制LSI6，使得与检测物21一致而从LSI6向DA转换器5设定对应于检测物21的阈值电压14。并且在成为检测对象的多个检测物21中，也可以与透过率最大的检测物21一致而将透过率数据储存到存储部6d中，设定阈值电压14。此时，与透过率最大的检测物21一致是为了防止将遮光状态误检测为通光状态。
接着，参考图2对于本发明的实施例1的动作进行说明。
在本发明中，构成受光侧电路，以能够进行用于进行二值化的阈值电压14的可变控制。而且，作为现在通光时的传感器输出电平识别传感器输出电压11，根据传感器输出电压11，确定最佳阈值电压14来进行运用。
首先，在光传感器1的光的回路中没有检测物21的状态下，将DA转换器5的输出、即阈值电压14设定成最大(步骤S1)。
接着，为了识别处于通光状态的传感器输出电压11，进行使阈值电压14下降一级的操作(步骤S2)。此处，判断传感器输出电压11是大于阈值电压，还是相等(步骤S3)，如果小(步骤S3，NO)，则重复步骤S2和步骤S3。
如果判断为传感器输出电压11大于阈值电压14或者与阈值电压14相等(步骤S3，YES)，LSI6判断为比较器4的输出状态已从遮光状态转变为通光状态，将此时的阈值电压作为传感器输出电压11而检测·取得(步骤S3)。
接着，根据处于在步骤S3识别了的通光状态的传感器输出电压11，计算出加上了检测物21的透过率的实际运用时的阈值电压14的值(步骤S4)。如果给出计算的一个例子，在检测物的最大透过率为30％的情况下，将处于在步骤S3识别了的通光状态的传感器输出电压的“30％+α”的电压值作为实际运用时的阈值电压。
此处，图4表示传感器输出电压11与比较器4的二值化输出12的关系的图，图4A、图4B、图4C，包括阈值电压14、分别表示传感器输出电压11为标准、小、大的情况下的状态。
参考图4A，处于在步骤S3识别了的通光状态的传感器输出电压11是V2，成为遮光时的传感器输出电压11是V2的30％的值即V1。
因此，阈值电压14是V1+α＝Vto。此时，由于阈值电压14的值Vto取遮光时的传感器输出电压V1和V2之间的值，所以不会误检测遮光时和通光时。
接着，作为最后的顺序，LSI6向DA转换器5发送控制信号13，使得成为在步骤S4计算出的实际运用时的阈值电压14的值。这样LSI6进行阈值电压14的设定(步骤S5)。之后，进入实际运用，通过光传感器1检测有无检测物21(步骤S6)。
此处，参考图4B对在传感器输出电压11小的情况下的阈值电压14的值会如何变化进行讨论。处于在步骤S3识别了的通光状态的传感器输出电压11是V4，成为遮光时的传感器输出电压11是V4的30％的值即V3。因此，阈值电压14是V3+α＝Vt1。此时，由于阈值电压14的值Vt1取遮光时的传感器输出电压V3和V4之间的值，所以不会误检测遮光时和通光时。
进而，参考图4C对在传感器输出电压11过大的情况下的阈值电压14的值会如何变化进行讨论。处于在步骤S3识别了的通光状态的传感器输出电压11是V6，成为遮光时的传感器输出电压11是V6的30％的值即V5。因此，阈值电压14是V5+α＝Vt2。此时，由于阈值电压14的值Vt2取遮光时的传感器输出电压V5和V6之间的值，所以不会误检测遮光时和通光时。
另外，光传感器输出的取得与阈值电压的确定的过程(S1～S5)，可以根据需要定期或不定期地进行。考虑到了每日、每月、电源接通时每次、定期维护时的光传感器1的清扫时等，但并不限定于此。
另外，在上述例子中，假设在将阈值电压14设定成通光时的传感器输出电平的30％时，传感器输出电平向增加的方向变动时会误检测。因此，α的值作为用于防止这样的误检测的差额(margin)而被附加。具体地说，考虑到电源/周围温度/传感器的相对(光轴)的变动以及电噪音、干扰光等的影响而确定的。
如果α的值过大，则由于传感器输出电平向下降的方向变动时会误检测，所以需要确定能够防止该情况的值。具体地说，需要考虑到电源/周围温度/传感器的相对(光轴)的变动以及电噪音与因直到下一次的调整的期间产生的发光元件2的经时劣化以及尘埃引起的污染。
检测物21的透过率因材质·厚度·颜色(颜料)的不同而值有所不同。进而，由于还和测定时的光源的波长有关，所以实际上需要评价·测定检测物来求出透过率。检测物21的透过率的测定方法，由于是本领域技术人员公知的方法，所以在此省略说明。
作为检测物21的光线透过率的一个例子，图11表示塑料(聚碳酸酯)的透过率与波长与厚度的关系。另外图12表示塑料与塑料以外的透明材料(注射模塑成形PC(聚碳酸酯[polycarbonate])、压缩成形PC、注射模塑成形PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯[Polymethl Methacrylate]))的透过率与波长的关系。如果在这些物质中加入填充材料或颜料，则透过率变成比它们都低的值。该数据是三菱工程塑料株式会社生产的、产品名是yupiron(注册商标)/nobarekkusu(注册商标)的产品的数据。另外，图11、图12是引用了从三菱工程塑料株式会社的主页上转载的技术数据。
作为检测物的一个例子，可以考虑ATM(Automated Teller Machine)的现金卡、收据、存折、发票或介质替换型存储器装置中的存储介质等，但它们只不过是一个例子，并不限定于此。
如以上说明，本实施例根据现在的传感器状态，能够可变地设定最佳的“用于判断是通光还是遮光状态的阈值电压”并运用。因此具有能够避免因光传感器的发光元件以及受光元件的偏差引起的“传感器输出的不足所产生的误检测”、或者“由传感器输出的过大所引起的检测物透过所产生的误检测”的问题的效果。
并且，由于本发明的实施例在探测检测物运用时逐次检测现在的传感器输出电平，没有必要进行确定基准电压的处理，所以具有得到运用时的处理速度的高速化的效果。其理由是，在进行检测物的探测的运用之前取得现在的传感器输出电平，根据该光传感器输出值确定探测有无检测物的时的所述基准电压并运用。
并且，本实施例具有在短时间内能够进行在探测检测物之前进行的调整的效果。其理由如下。在专利文献1中，由于在调整时调整发光量，由于对于发光控制电压的传感器的响应性的延迟，需要直到传感器输出电压稳定的时间，从而需要待机时间。但是，在本实施例中，由于不进行发光量的调整，而只是使阈值电压可变，所以不需要待机时间。
进而本实施例，即使检测物是光线透过率高的透明材料或者接近于其的材料，也具有能够进行误动作少的正确的检测物探测的效果。其理由是具有如下的结构设定根据检测物的透过率能够保证相对于传感器输出电压的变动的差额的阈值电压。
接着，基于图5、图8对于实施例1的变形即变形例1进行说明。变形例1的构成要素是第一实施例的图1以及图8的结构。
参考图8，在取得处于没有检测物21的状态下的传感器输出电压11的动作中，来自输入部6a的比较器4的二值化输出12从通光状态变化成遮光状态为止，主控制部6b经由DA转换器控制部6e，一步一步地使从DA转换器5输出的阈值电压14增加。
DA转换器控制部6e具有生成对DA转换器5的控制信号13的功能，通过主控制部6b生成指定的控制信号13。接着，比较器4的二值化输出12如果从遮光状态变化为通光状态，则主控制部6b，根据变化为通光状态时的阈值电压14的值，利用运算部6c计算出运用时的阈值电压14。
在运用时的阈值电压14的计算中，参考预先存储于存储部6d的检测物的透过率的值来进行。另外，存储部6d将计算出的运用时的阈值电压14作为维护信息来存储。接着，主控制部6b从存储部6d读出在运算部6c计算出的运用时的阈值电压，经由DA转换器控制部6e向DA转换器5发送控制信号13，由此，向DA转换器5输出阈值电压14，进入到实际应用。
接着，利用图5对于变形例1的动作进行说明。首先，在光传感器1的光的回路中没有检测物21的状态下，将DA转换器5的输出、即阈值电压14设定成最小(步骤S11)。
接着，为了识别处于通光状态的传感器输出电压11，进行使阈值电压14上升一级的操作(步骤S12)。此处，判断传感器输出电压11是小于阈值电压，还是相等(步骤S13)，如果大(步骤S13，NO)，则重复步骤S12和步骤S13。
如果判断为传感器输出电压11小于阈值电压14或者与阈值电压14相等(步骤S13，YES)，LSI6判断为比较器4的输出状态已从通光状态转变为遮光状态，检测·保存此时之前一个的阈值电压14(步骤S13)。此时的阈值电压14严密地说已经处于遮光状态。但是，考虑到一步的阈值电压14存在误差的范围，所以也可以认为此时的阈值电压14是通光状态的传感器输出电压11，检测·保存该值(步骤S13)。
接着，根据处于在步骤S13识别了的通光状态的传感器输出电压11，计算出加上了检测物的透过率的实际运用时的阈值电压14的值(步骤S14)。如果给出计算的一个例子，在检测物的最大透过率为30％的情况下，将处于在步骤S13识别了的通光状态的传感器输出电压的“30％+α”的电压值作为实际运用时的阈值电压14。
此处，图4表示传感器输出电压11与比较器4的二值化输出12的关系的图，图4A、图4B、图4C，包括阈值电压14、分别表示传感器输出电压11为标准、小、大的情况下的状态。对于该变形例1的动作的与图4有关的说明由于与实施例1相同所以在此省略。
接着，作为最后的顺序，LSI6向DA转换器5发送控制信号13，使得成为在步骤S14计算出的实际运用时的阈值电压。这样LSI6进行阈值电压14的设定(步骤S15)。之后，进入实际运用，通过光传感器1检测有无检测物21(步骤S16)。
与上述变形例1有关的说明以外的点由于包括作用效果的点也与实施例1相同，所以在此省略说明。
接着，对于实施例1的变形例2进行以下的说明。与实施例不同之处在于步骤S4，利用图2以及图10对于该点进行说明。
基于处于在步骤S3识别了的通光状态的传感器输出电压11，计算出加上了检测物21的透过率的实际运用时的阈值电压14的值(步骤S4)。作为计算在具有检测物21的状态下的光传感器输出的方法，在处于在步骤S3识别了的通光状态的光传感器输出电压11上乘以检测物21的透过率，并利用得到的值。在该值上加上在该值与处于通光状态的光传感器输出的差上乘以规定值β(0＜β＜1)而得到的值，将得到的结果值作为阈值电压14的值。
此处，图10表示透过率为30％的检测物的情况下的一个例子，即，是表示β＝0.5时的传感器输出电压11与比较器4的二值化输出12的关系的图，图10A、图10B、图10C，包括阈值电压14、分别表示传感器输出电压11为标准、小、大的情况下的状态。
参考图10A，处于在步骤S3识别了的通光状态的传感器输出电压11是V2，成为遮光时的传感器输出电压11是V2的30％的值即V1。
因此，阈值电压14是V1+β(V2-V1)＝Vt0。此时，由于阈值电压14的值Vt0取遮光时的传感器输出电压V1和V2之间的值即(V1+V2)/2的值，所以不会误检测遮光时和通光时。
此处，参考图10B对在传感器输出电压11小的情况下的阈值电压14的值会如何变化进行讨论。处于在步骤S3识别了的通光状态的传感器输出电压11是V4，成为遮光时的传感器输出电压11是V4的30％的值即V3。因此，阈值电压14是V3+β(V4-V3)＝Vt1。此时，由于阈值电压14的值Vt1取将遮光时的传感器输出电压V3和V4之间二等分的值，所以不会误检测遮光时和通光时。并且与图4B进行比较，由于通光侧的差额变大，所以具有即使传感器输出电压有进一步地变低的变动，误检测的可能性也变低的变形例2特有的效果。
进而，参考图10C对在传感器输出过大的情况下的阈值电压14的值会如何变化进行讨论。处于在步骤S3识别了的通光状态的传感器输出电压11是V6，成为遮光时的传感器输出电压11是V6的30％的值即V5。因此，阈值电压14是V5+β(V6-V5)＝Vt2。此时，由于阈值电压14的值Vt2取遮光时的传感器输出电压V5和V6之间的值，所以不会误检测遮光时和通光时。
在变形例2中，除了实施例1的效果以外，在成为遮光时的传感器输出电压上，加上与成为遮光时的传感器输出电压11和成为通光时的传感器输出电压11的差成比例的值，从而来确定阈值电压14，因此，具有能够避免差额减少的情况、误检测的可能性降低的效果。
进而，还考虑了对变形例1的特征与变形例2的特征进行了组合的变形例，其结构·效果从以上的说明中本领域技术人员能够明确地理解，因此，在此省略详细的说明。
(实施例2)接着，参考图1与图6，对于用于实施本发明的实施例2的动作进行说明。实施例2的框图与图1的相同。
在本发明的实施例2中，与实施例1相同地，构成受光侧电路使得能够进行用于进行二值化的阈值电压14的可变控制。而且，作为现在的通光时的传感器输出电平来识别传感器输出电压11，根据传感器输出电压11，确定并运用最佳的阈值电压。
首先，在光传感器1的光的回路中没有检测物21的状态下，将DA转换器5的输出、即阈值电压14设定成最大(步骤S21)。
接着，为了识别处于通光状态的传感器输出电压11，进行使阈值电压14下降X级(X是大于等于2的整数)的操作(步骤S22)。此处，判断传感器输出电压11是大于阈值电压14，还是相等(步骤S23)，如果小(步骤S23，NO)，则重复步骤S22和步骤S23。
如果判断为传感器输出电压11大于阈值电压14或者与阈值电压14相等(步骤S23，YES)，LSI6判断为已从遮光状态转变为通光状态，阈值电压下降过大，接着使阈值电压上升一级(步骤S24)此处判断传感器输出电压11是小于阈值电压14，还是相等(步骤S25)，如果大，则重复步骤S24和步骤S25。
如果判断为传感器输出电压11小于阈值电压14或者与阈值电压14相等(步骤S25，YES)，LSI6判断为比较器4的输出状态已从通光状态转变为遮光状态，检测·保存此时之前一个的阈值电压14(步骤S25)。之所以这样说是因为此时的阈值电压14严密地说已经处于遮光状态。但是，考虑到一步的阈值电压14存在误差的范围，所以也可以认为此时的阈值电压14是通光状态的传感器输出电压，检测·保存该值(步骤S25)。
从此以后的步骤S26、S27、S28由于与实施例1的图2的步骤S4、S5、S6相同，所以省略说明。
在本实施例中，进行如下的检测的步骤，具有两步以上的常数的宽度，直到二值化输出12的状态变化而使其可变，直到在状态变化后向反方向一步一步地变化二值化输出12的状态而使其可变。因此，除了实施例1的效果之外，还具有传感器输出电平的检测速度进一步缩短的本实施例特有的效果。
接着，参考图1以及图7、对于作为实施例2的变形即变形例3进行说明。
变形例3的框图与图1相同。
本发明的变形例3，与实施例1相同地，构成受光侧电路使得能够进行用于进行二值化的阈值电压14的可变控制。而且，作为现在的通光时的传感器输出电平来识别传感器输出电压11，根据传感器输出电压11，确定并运用最佳的阈值电压14。
首先，在光传感器1的光的回路中没有检测物21的状态下，将DA转换器5的输出、即阈值电压14设定成最小(步骤S31)。
接着，为了识别处于通光状态的传感器输出电压11，进行使阈值电压14上升X级(X是大于等于2的整数)的操作(步骤S32)。此处，判断传感器输出电压11是小于阈值电压14，还是相等(步骤S33)，如果大(步骤S33，NO)，则重复步骤S32和步骤S33。
如果判断为传感器输出电压11小于阈值电压14或者与阈值电压14相等(步骤S33，YES)，LSI6判断为已从通光状态转变为遮光状态，阈值电压14上升过大，接着使阈值电压14下降一级(步骤S34)此处判断传感器输出电压11是大于阈值电压14，还是相等(步骤S35)，如果小，则重复步骤S34和步骤S35。
如果判断为传感器输出电压11大于阈值电压14或者与阈值电压14相等(步骤S35，YES)，LSI6判断为比较器4的输出状态已从遮光状态转变为通光状态，认为此时的阈值电压14是通光状态的传感器输出电压11，检测·保存该值(步骤S35)。
从此以后的步骤S36、S37、S38由于与实施例1的图2的步骤S4、S5、S6相同，所以省略说明。
本变形例3的作用效果与实施例2的相同，在变形例3中，进行如下的检测的步骤，利用两步以上的常数，直到二值化输出12的状态变化而使其可变，直到在状态变化后向反方向一步一步地变化二值化输出12而使其可变。因此，除了实施例1的效果之外，还具有传感器输出电平的检测速度进一步缩短的效果。
接着，对于实施例2的变形即变形例4进行以下说明。与实施例2的不同之处在于步骤S26，对于该点，通过图6以及图10以及实施例1的变形例2的步骤S4的说明能够理解。
根据处于在步骤S25识别了的通光状态的传感器输出电压11，计算出加上了检测物的透过率的实际运用时的阈值电压14的值(步骤S26)。如果举出计算的一个例子，则在检测物的最大透过率为30％的情况下，在处于在步骤S3识别了的通光状态的光传感器输出电压11上乘以检测物的透过率，在该得到的值上加上在该值与处于通光状态的光传感器输出电压11的差上乘以规定值β(0＜β＜1)而得到的值，将得到的结果值作为阈值电压14的值。如此，由于通过实施例1的变形例2的说明，同样地可以理解，所以省略说明。
(实施例3)接着，参考图3与图9，对于本发明的实施例3进行说明。
发光元件2以及受光元件3的各元件之间的相对距离(光路长)远的情况，在实施例1的结构中传感器输出电压11减少。为了解决该问题，在相对距离远的情况下，在发光二极管等发光元件2流过振幅比直流正向电流大的脉冲正向电流，使放射强度增加，从而可以使传感器输出电压11增大。
但是，在流过脉冲正向电流的情况下，需要使发光元件2点亮，为此，实施例3在图1所示的实施例1的结构的基础上，在发光电路侧具有晶体管等开关元件7。实施例3的其他结构要素由于和后述的除了LSI6的实施例1的各个结构要素相同，所以省略各自的说明。
而且，在LSI6中，需要使在发光元件2点亮时的传感器输出11与发光元件2的点亮同步来检测的功能。为了实现本功能，在实施例1的LSI6的结构的基础上，还具有同步定时生成部6f与ON/OFF控制信号生成部6g。
同步定时生成部6f与ON/OFF控制信号生成部6g，通过ON/OFF控制信号15来控制开关元件7，在发光元件2流过比直流正向电流大的脉冲正向电流。
在开关元件7关闭时，发光元件2灯灭，因此，基于发光元件2点亮时的传感器输出电压11和阈值电压14，用主控制部6b锁存(latch)从比较器4输出的二值化输出12，作为有效数据。这一点不仅适用于在运用时探测检测物时，也适用于在调整时取得光传感器输出电压11时。
同步定时生成部6f生成ON/OFF定时信号17和锁存定时信号16，所述ON/OFF定时信号17用于生成ON/OFF控制信号15；所述锁存定时信号16与该信号同步向主控制部6b供给，总是在发光元件2点亮时主控制部6b能够锁存有效数据。
而且ON/OFF控制信号生成部6g是用于生成适用于开关元件7的ON/OFF控制信号15的电路，具体地说进行信号电平的变换等。
这样，开关元件7与ON(点亮)时的ON/OFF控制信号15同步，用LSI6锁存受光侧电路中的从比较电路等比较器4输出的二值化输出12。然后将已锁存的数据作为光传感器1的状态的有效数据。
如本实施例那样，在发光二极管等发光元件2流过比直流正向电流大的脉冲正向电流，使放射强度增加来使用的情况，容易产生由于检测物透过产生的误检测。但是按照和在所述实施例1已说明的动作相同的顺序(图2的从步骤S1到S6)，适当地设定阈值电压，由此，可以避免该问题。此时的本实施例的动作与在实施例1中已经说明的动作相同。
进而，与本实施例的结构相同，在适用于变形例1、变形例2、实施例2、变形例3、变形例4的情况的检测物探测前的调整时设定阈值电压的顺序等，由于在各实施例，变形例中作为动作而记载的内容相同，所以省略说明。
在本实施例中，利用开关元件7和控制其的LSI6的结构，在发光二极管等发光元件2流过比直流正向电流大的脉冲正向电流，使放射强度增加，从而使传感器输出电压11增大。因此即使相对距离远，也能够以对应于现在的传感器状态的最佳的阈值电压来进行运用，具有能够防止误操作的效果。
工业实用性本发明能够适用于具有利用机电产品之外的光传感器来探测检测物的结构的仪器。
权利要求
1.一种检测物探测装置，包括具有发光元件和受光元件的光传感器，配置所述光传感器使得从所述发光元件到达所述受光元件的光通过检测物的位置，利用所述光传感器的输出状态探测有无所述检测物，所述检测物探测装置还包括基准电压生成部，其生成基准电压；比较器，其对所述光传感器输出值和从所述基准电压生成部输出的基准电压进行比较，利用该结果探测有无所述检测物；以及控制部，其向所述基准电压生成部供给用于输出所述基准电压的控制信号，所述控制部根据需要，在探测所述检测物之前取得所述光传感器输出值，根据所述光传感器输出值，确定探测有无所述检测物时的所述基准电压。
2.根据权利要求1所述的检测物探测装置，通过判断所述光传感器输出是通光状态还是遮光状态来探测有无所述检测物，其特征在于，所述控制部根据需要，在探测所述检测物之前，利用使所述基准电压变化时的所述比较器的输出的变化来取得光传感器输出值，根据该光传感器输出值，确定探测有无所述检测物时的所述基准电压。
3.根据权利要求2所述的检测物探测装置，其特征在于，所述控制部将所述光传感器输出设为通光状态，利用使所述基准电压向减少方向变化时的比较器的输出的变化，取得光传感器输出并作为通光状态的光传感器输出值，根据该光传感器输出值，确定探测有无所述检测物时的所述基准电压。
4.根据权利要求2所述的检测物探测装置，其特征在于，所述控制部将所述光传感器输出设为通光状态，利用使所述基准电压向增加方向变化时的比较器的输出的变化，取得光传感器输出并作为通光状态的光传感器输出值，根据该光传感器输出值，确定探测有无所述检测物时的所述基准电压。
5.根据权利要求3所述的检测物探测装置，其特征在于，所述控制部使所述基准电压阶梯状地变化，取得比较器的输出反转时的所述基准电压；或者取得在此之前的所述基准电压作为通光状态的光传感器输出值，根据该光传感器输出值，确定探测有无所述检测物时的所述基准电压。
6.根据权利要求4所述的检测物探测装置，其特征在于，所述控制部使所述基准电压阶梯状地变化，取得比较器的输出反转时的所述基准电压；或者取得在此之前的所述基准电压作为通光状态的光传感器输出值，根据该光传感器输出值，确定探测有无所述检测物时的所述基准电压。
7.根据权利要求2所述的检测物探测装置，其特征在于，所述控制部使所述基准电压按多个阶段分别呈阶梯状地变化，取得在比较器的输出反转后、向相反方向分别按各阶段地变化而使得比较器的输出再次反转时的所述基准电压；或者取得在此之前的所述基准电压作为通光状态的光传感器输出值，根据该光传感器输出值，确定探测有无所述检测物时的所述基准电压。
8.根据权利要求2所述的检测物探测装置，其特征在于，所述控制部从处于通光状态的光传感器输出值计算出处于遮光状态的光传感器输出值，在该输出上加上一定值，将得到的值作为所述基准电压。
9.根据权利要求2所述的检测物探测装置，其特征在于，所述控制部在处于通光状态的光传感器输出值上乘以所述检测物的透过率，在得到的值上加上一定值α的值作为所述基准电压。
10.根据权利要求2所述的检测物探测装置，其特征在于，所述控制部从处于通光状态的光传感器输出值计算出处于遮光状态的光传感器输出值，在该输出上加上在两者的光传感器输出的差值上乘以规定值β而得到的值，将得到的结果值作为所述基准电压，其中0＜β＜1。
11.根据权利要求2所述的检测物探测装置，其特征在于，所述控制部在处于通光状态的光传感器输出值上乘以所述检测物的透过率，然后加上在该得到的值和处于通光状态的光传感器输出的差值上乘以规定值β而得到的值，将得到的结果值作为所述基准电压，其中0＜β＜1。
12.根据权利要求1所述的检测物探测装置，其特征在于，还具有使所述发光元件开启关闭的开关，所述控制部通过向所述开关元件发送使所述开关元件开启关闭的控制信号，而在所述发光元件流过脉冲状电流。
13.根据权利要求12所述的检测物探测装置，其特征在于，所述控制部使所述比较器的输出与发光元件的开启关闭同步，使所述比较器的输出与发光元件的开启关闭同步来检测。
14.一种控制装置，其构成检测物探测装置，所述检测物探测装置包括光传感器，其具有发光元件和受光元件；基准电压生成部；比较器，其对所述光传感器的输出和从所述基准电压生成部输出的基准电压进行比较，配置所述光传感器使得从所述发光元件到达所述受光元件的光通过检测物的位置，利用所述光传感器的输出状态探测有无所述检测物，其特征在于，向所述基准电压生成部供给用于输出所述基准电压的控制信号，根据需要，在探测所述检测物之前取得所述光传感器输出值，根据所述光传感器输出值，确定探测有无所述检测物时的所述基准电压。
15.一种检测物探测方法，通过判断具有发光元件和受光元件的光传感器是处于通光状态还是处于遮光状态，来探测有无所述检测物，包括根据需要，在探测所述检测物之前取得光传感器输出值的第一步骤；根据所述光传感器输出值，确定探测有无所述检测物时的所述光传感器输出值的基准电压的第二步骤；以及通过比较所述光传感器输出值与所述基准电压，并利用该比较结果来探测有无所述检测物的第三步骤。
16.根据权利要求15所述的检测物探测方法，其特征在于，在所述第一步骤中，根据需要，在探测所述检测物之前利用使所述基准电压变化时的比较结果的变化来取得光传感器输出值。
17.根据权利要求16所述的检测物探测方法，其特征在于，在所述第一步骤中，将所述光传感器输出设为通光状态，利用使所述基准电压向减少方向变化时的比较结果的变化，取得光传感器输出作为通光状态的光传感器输出值。
18.根据权利要求16所述的检测物探测方法，其特征在于，在所述第一步骤中，将所述光传感器输出设为通光状态，利用使所述基准电压向增加方向变化时的比较结果的变化，取得光传感器输出作为通光状态的光传感器输出值。
19.根据权利要求17所述的检测物探测方法，其特征在于，在所述第一步骤中，使所述基准电压阶梯状地变化，取得比较结果反转时的所述基准电压；或者取得在此之前的所述基准电压作为通光状态的光传感器输出值。
20.根据权利要求15所述的检测物探测方法，其特征在于，在所述第一步骤中，使所述基准电压按多个阶段分别呈阶梯状地变化，取得在比较结果反转后、向相反方向分别按各阶段地变化而使得比较结果再次反转时的所述基准电压；或者取得在此之前的所述基准电压作为通光状态的光传感器输出值。
21.根据权利要求15所述的检测物探测方法，其特征在于，在所述第二步骤中，从处于通光状态的光传感器输出值计算出处于遮光状态的光传感器输出值，在该输出上加上一定值后，作为所述基准电压。
22.根据权利要求15所述的检测物探测方法，其特征在于，在所述第二步骤中，在处于通光状态的光传感器输出值上乘以所述检测物的透过率，在得到的值上加上一定值α后，作为所述基准电压。
23.根据权利要求15所述的检测物探测方法，其特征在于，在所述第二步骤中，从处于通光状态的光传感器输出值计算出处于遮光状态的光传感器输出值，在该输出上加上在两者的光传感器输出的差值上乘以规定值β而得到的值后，作为所述基准电压，其中0＜β＜1。
24.根据权利要求15所述的检测物探测方法，其特征在于，在所述第二步骤中，在处于通光状态的光传感器输出值上乘以所述检测物的透过率、在这样得到的值上加上在该得到的值和处于通光状态的光传感器输出的差值上乘以规定值β而得到的值后，作为所述基准电压，其中0＜β＜1。
25.根据权利要求15所述的检测物探测方法，其特征在于，在第一以及第三步骤中，通过使所述发光元件开启关闭，在发光元件流过脉冲状电流。
26.根据权利要求25所述的检测物探测方法，其特征在于，在第一以及第三步骤中，与发光元件的开启关闭同步而取得所述光传感器输出值与所述基准电压的比较结果。
全文摘要
提供一种利用光传感器的检测物探测装置以及探测方法，避免在探测检测物的运用时逐次检测受光元件的输出电压电平，缩短用于进行确定基准电压的处理的处理时间。包括具有发光元件和受光元件的光传感器，配置所述光传感器使得从所述发光元件到达受光元件的光通过检测物的位置，利用所述光传感器的输出状态探测有无所述检测物，其中，其包括基准电压生成部；对光传感器输出和从基准电压生成部输出的基准电压进行比较并利用该结果探测有无所述检测物的比较器；以及向基准电压生成部供给用于输出基准电压的控制信号的控制部。控制部在探测检测物之前取得光传感器输出值，根据该值确定探测有无检测物时的基准电压。
文档编号G01V8/12GK1905368SQ20061010809
公开日2007年1月31日 申请日期2006年7月27日 优先权日2005年7月28日
发明者关山茂 申请人:日本电气株式会社