光电传感器的制作方法

本发明涉及一种能够避免因相互干扰而引起的误动作光电传感器。

背景技术：

以往，就有因将多个光电传感器排列的情况下的相互干扰而引起的误动作，另外，因具有变换器荧光灯等高次谐波的交流波形(AC)成分的照明光而引起的误动作的问题。另外，近来，LED照明普及起来，但由于LED照明较多具有高次谐波的交流波成分，所以可以预计光电传感器的误动作的风险将升高。

针对上述问题，已知有避免对因脉冲波形状的干扰及交流波形状的干扰所引起的误动作的光电传感器(参见例如专利文献1～3)。在专利文献1所公开的光电传感器中，在检测到干扰的情况下，以一定时间延迟投光。另外，在专利文献2所公开的光电传感器中，一边让投光周期变化一边进行投光。

另外，在专利文献3所公开的光电传感器中，除了在判定有无检测体时所采用的阈值以外，还设置正阈值和负阈值，用以对交流波形状的干扰进行检测。并且，在检测到交流波形状的干扰的情况下，在该交流波形的过零的时机进行受光。另外，在一定时间未检测到干扰的情况下，将模式进行切换，在切换后的模式下检测到干扰的情况下，以一定时间延迟投光。

现有技术文献

专利文献

专利文献1日本特公昭62-7733号公报

专利文献2日本特开昭63-263917号公报

专利文献3日本特开2003-23347号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

但是，在专利文献1所公开的手法中，存在作为相互干扰对策的效果低的问题。即，在光电传感器的相互干扰中，由于强度强的干扰光将会被输入，所以受光信号不是脉冲波形，信号将会变成多次摆回的摆回波形。因此，即使像专利文献1的手法那样地以一定时间延迟之后再进行投光，也有可能因摆回波形的饱和而导致本来应该受光的信号消失。另外，在专利文献1所公开的手法中，无法避免AC干扰光的影响。

另外，在专利文献2所公开的手法中，存在作为AC干扰光对策的效果低的问题。即，在专利文献2的手法中，虽然一边变更投光周期一边进行投光，但无法避免与AC干扰的受光时机的偶然一致，而有可能产生误动作。

另外，在专利文献3所公开的手法中，存在作为相互干扰对策的效果低的问题。即，如上所述，在光电传感器的相互干扰中，由于强度强的干扰光将会被输入，所以受光信号不是脉冲波形而变成摆回波形。因此，即使像专利文献3的手法那样地以一定时间延迟之后再进行投光，摆回波形也会重叠，本来应该受光的信号有可能消失。

另外，在专利文献3所公开的手法中，由于除了具有在判定有无检测体时使用的阈值的比较电路以外，具有正的阈值的比较电路和具有负的阈值的比较电路也是必要的，因而电路规模将变大。另外，由于根据干扰，将AC干扰光对策的模式和相互干扰对策的模式进行切换并动作，所以存在处理复杂这样的问题。另外，在专利文献3所公开的手法中，以使交流波形的干扰的过零的时机与受光时机一致地方式对投光时机进行控制，但时机控制的处理速度存在界限，所以有能够对应的噪音频率存在界限这一问题。另外，如果噪音频率高的话，则难以使受光时机与过零的时机完全一致，时机过早或过迟都有可能发生误动作。

本发明正是为了解决如上所述的问题而做出的，以提供相对于现有结构能够更切实地避免因相互干扰而引起的误动作的光电传感器为目的。

用于解决课题的手段

本发明的光电传感器具备投射光的投光部；和对投光部所投射的光的反射光进行受光的受光部，光电传感器将受光部的受光结果与以无信号状态作为基准的第1阈值进行比较，由此检测有无检测体，光电传感器包括：干扰检测部，其在没有投光部的投光的状态下，通过在一定时间、将受光部的受光结果和第1阈值及第2阈值进行比较，来进行干扰检测，第2阈值是以无信号状态作为基准并取该第1阈值的相反符号的值；待机部，在由干扰检测部检测到干扰的情况下，待机部进行待机直到受光部的受光结果在第1阈值和第2阈值的范围内为止；干扰判定部，在待机部进行待机之后，干扰判定部使干扰检测部再次进行干扰检测；以及投光指示部，在干扰检测部于一定时间未检测到干扰的情况下，投光指示部指示投光部进行投光。

发明的效果

根据本发明，通过如上构成，相对于现有的结构，能够更切实地避免因相互干扰而引起的误动作。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1的光电传感器的構成例的图。

图2是示出本发明的实施方式1中的控制电路的構成例的图。

图3是示出本发明的实施方式1的光电传感器的动作例的流程图。

图4是示出本发明的实施方式1的光电传感器的动作例的图(干扰为因相互干扰而引起的摆回波形的情形)。

图5是示出本发明的实施方式1的光电传感器的动作例的图(干扰为交流波形的情形)。

具体实施方式

以下，一边参照附图对本发明的实施方式一边进行详细说明。

实施方式1.

图1是示出本发明的实施方式1的光电传感器的构成例的图。

光电传感器具备投射光的投光部和对投光部所投射的光的反射光进行受光的受光部，光电传感器通过将受光部的受光结果与判定阈值进行比较来检测有无检测体50。这里，判定阈值是以无信号状态为基准并取正的值的阈值(第1阈值)。另外，以下，作为受光元件(一次元位置检测元件)5，采用受光面被分成N(Near)侧受光面和F(Far)侧受光面的2分段式光电二级管，采用对在比设定距离更近之处有没有存在检测体50进行检测的距离设定型的光电传感器的情形为例进行说明。

如图1所示，光电传感器包括：驱动电路1、投光元件2、投光光学系统3、受光光学系统4、受光元件5、运算电路6、放大电路7、比较判定电路8、输出电路9、显示电路10及控制电路11。

此外，在图1所示的结构中，驱动电路1、投光元件2及投光光学系统3构成投光部；受光光学系统4、受光元件5、运算电路6及放大电路7构成受光部。

驱动电路1生成供给投光元件2的电流。

投光元件2是通过由驱动电路1生成的电流来驱动并进行发光的。作为该投光元件2，例如采用LED。

投光光学系统3将由投光元件2所发射的光进行聚光。由该投光光学系统3聚光的光被投射至检测区域。并且，在检测区域中存在检测体50的情况下，上述光被该检测体50反射。

受光光学系统4将由检测区域中存在的检测体50反射的光进行聚光。

受光元件5是将受光面分成N侧受光面和F侧受光面，并将通过受光光学系统4所聚光的光转换成电信号(电流)的2分段式光电二级管。利用该受光元件5能够对N侧受光面上的受光量(第1受光信号)和F侧受光面上的受光量(第2受光信号)进行检测。

运算电路6将由受光元件5检测到的N侧受光面上的受光量(电流)和F侧受光面上的受光量(电流)分别转换成电压，且对它们的差进行检测。

放大电路7用规定的放大率将通过运算电路6处理后的电压进行放大。通过该放大电路7放大的电压(差动信号)相当于受光结果(根据第1、2的受光信号生成的距离信号)。

比较判定电路8是将由放大电路7放大的电压与判定阈值(正的阈值)进行比较，来对检测区域中有无的检测体50进行检测的。此时，在由放大电路7放大的电压小于判定阈值时，比较判定电路8判定为检测区域中没有物体；在由放大电路7放大的电压为判定阈值以上时，比较判定电路8判定为检测区域中有物体。作为该比较判定电路8，采用可逆计数器等。

输出电路9将表示比较判定电路8的判定结果的信息输出。此时，输出电路9以表示上述判定结果的信息为基础使输出晶体管动作。

显示电路10将表示比较判定电路8的判定结果的信息通过显示灯等进行显示。

控制电路11对光电传感器的各部的动作进行控制。另外，控制电路11具有对投光部的投光时机进行控制的功能。如图2所示，该控制电路11具有：空闲状态控制部111、计数器初始化部112、干扰检测部113、计数器部114、待机控制部115、干扰判定部116及投光指示部117。控制电路11通过基于软件的使用CPU的程序处理来执行。

空闲状态控制部111在启动光电传感器之际或利用光电传感器进行各次投受光处理后，使该光电传感器在一定时间为空闲。

计数器初始化部112在启动光电传感器之际或利用光电传感器进行各次投受光处理之后，由计数器部114对计数值进行复位并初始化。

干扰检测部113在光电传感器空闲了一定时间后或接到干扰判定部116的指示的情况下，在投光部没有投光的状态下，通过在一定时间，将受光信号与正的阈值及负的阈值(第2阈值)进行比较，来进行干扰的检测。这里，正的阈值与比较判定电路8中采用的判定阈值相同。另外，负的阈值为将无信号状态作为基准并取负的值的阈值。并且，干扰检测部113在受光信号大于正的阈值的情况下或不足负的阈值的情况下，判定发生了干扰。

计数器部114对通过干扰检测部113检测到的干扰的次数进行计数。

此外，计数器部114也可以根据干扰检测部113的检测状态来区别通过干扰检测部113检测到的干扰的次数。在这种情况下，计数器部114将因受光信号变得比正的阈值大而由干扰检测部113检测到的干扰的第1次数；和因受光信号变得不足负的阈值而由干扰检测部113检测到的干扰的第2次数进行区别地计数。

在由干扰检测部113检测到干扰的情况下，待机控制部115进行待机直到受光信号成为正的阈值和负的阈值的范围内为止。即，在因受光信号变成比正的阈值大而由干扰检测部113检测到干扰的情况下，待机控制部115进行待机直到受光信号成为正的阈值以下为止。同样地，在因受光信号变成不足负的阈值而由干扰检测部113检测到干扰的情况下，待机控制部115进行待机直到受光信号成为负的阈值以上为止。

在利用待机控制部115进行待机之后，干扰判定部116通过将由计数器部114计数的次数与规定值进行比较来对干扰进行判定。此时，在由计数器部114计数的次数大于规定值的情况下，干扰判定部116判定干扰为交流波形，并使投光指示部117对投光部进行投光指示。在除此以外的情况下，干扰判定部116判定干扰为因相互干扰而引起的摆回波形，再次由干扰检测部113进行干扰的检测。

此外，规定值设定成比摆回波形状的干扰的摆回次数大的值。该干扰的摆回次数可以根据光电传感器的电路结构求得。

另外，干扰判定部116也可以在计数器部114将检测到的干扰的次数根据其检测状态进行区别的情况下，按照该区别了的次数来进行干扰判定。在这种情况下，从受光信号变成大于正的阈值的状态到利用待机控制部115进行待机之后，干扰判定部116通过将由计数器部114计数的第1次数与第1规定值比较，来进行干扰判定。另一方面，从受光信号变成不足负的阈值的状态到利用待机控制部115进行待机之后，干扰判定部116通过将由计数器部114计数的第2次数与第2规定值比较，来进行干扰判定。此外，干扰判定的手法与上述是相同的。另外，第2规定值设为比第1规定值大的值。

另外，即使在计数器部114不按照其检测状态对检测到的干扰的次数进行区别的情况下，干扰判定部116也能够如以下那样地进行干扰判定。即，从受光信号变成大于正的阈值的状态到利用待机控制部115进行待机之后，干扰判定部116通过将由计数器部114计数的次数与第1规定值比较，来进行干扰判定。另一方面，从受光信号变成不足负的阈值的状态到利用待机控制部115进行待机之后，干扰判定部116通过将由计数器部114计数的次数与第2规定值比较，来进行干扰判定。此外，干扰判定的手法与上述相同。另外，第2规定值设为比第1规定值大的值。

在通过干扰检测部113在一定时间内没有检测到干扰的情况下、或接到来自干扰判定部116的指示的情况下，投光指示部117指示投光部进行投光。此外，投光部的投光有必要进行下降(受光信号由正向负的状态)。

接下来，参照图3对如上所述构成的光电传感器的投光时机的控制动作例进行说明。此外，以下，计数器部114根据干扰的检测状态对其检测次数进行区别地计数。

在光电传感器的投光时机的控制动作例中，在启动光电传感器之际或在光电传感器的各次投受光处理之后，如图3所示，首先，空闲状态控制部111让该光电传感器在一定时间(例如140μs)为空闲(步骤ST1)。另外，计数器初始化部112对计数器部114的计数值进行复位并初始化(步骤ST2)。

并且，在光电传感器空闲了一定时间之后，在投光部没有投光的状态下，干扰检测部113在一定时间(例如40μs)内，将受光信号与正的阈值及负的阈值进行比较，判定受光信号是否为负的阈值以上且正的阈值以下(步骤ST3、4)。

在此步骤ST3中，在干扰检测部113判定在一定的时间内，受光信号为负的阈值以上且正的阈值以下的情况下，判定对干扰不检测，顺序进到步骤ST11。

在此步骤ST3中，在干扰检测部113判定为受光信号为负的阈值和正的阈值的范围以外的情况下，判定受光信号是否大于正的阈值(步骤ST4)。

在此步骤ST4中，在干扰检测部113判定为受光信号大于正的阈值的情况下，待机控制部115进行待机直到受光信号变成正的阈值以下为止(步骤ST5)。

另外，计数器部114增加第1计数值(第1次数)(步骤ST6)。

接着，干扰判定部116对计数器部114的第1计数值是否大于第1规定值(例如3)进行判定(步骤ST7)。

在此步骤ST7中，在第1计数值为第1规定值以下的情况下，干扰判定部116判定干扰为因相互干扰而引起的摆回波形。其后，顺序返回至步骤ST3，由干扰检测部113再次进行干扰的检测。

另一方面，在步骤ST7中，在第1计数值大于第1规定值的情况下，干扰判定部116判定干扰为交流波形，顺序进到步骤ST11。

另一方面，在步骤ST4中，在干扰检测部113判定受光信号不足负的阈值的情况下，待机控制部115进行待机直到受光信号变成负的阈值以上为止(步骤ST8)。

另外，计数器部114增加第2计数值(第2次数)(步骤ST9)。

接着，干扰判定部116判定计数器部114的第2计数值是否大于第2规定值(例如5)(步骤ST10)。此外，第2规定值被设定成大于第1规定值的值。

在此步骤ST10中，在第2计数值为第2规定值以下的情况下，干扰判定部116判定干扰为因相互干扰而引起的摆回波形。其后，顺序返回至步骤ST3，再次由干扰检测部113进行干扰的检测。

另一方面，在步骤ST10中，在第2计数值为大于第2规定值的情况下，干扰判定部116判定干扰为交流波形，顺序进到步骤ST11。

并且，在步骤ST3中，由干扰检测部113在一定时间内为检测到干扰的情况下，或在步骤ST7、10中，通过干扰判定部116判定成干扰为交流波形的情况下，在该时机，投光指示部117指示投光部进行投光(步骤ST11)。其后，光电传感器进行通常的投受光处理。

接下来，用具体例子对投光时机的控制动作例进行说明。此外，设第1、2的计数值的初始值为0，第1规定值为3，第2规定值为5。

首先，参照图4对因相互干扰而引起干扰被输入的情形进行说明。此外，在图4中，示出了使正的阈值为0.2V、负的阈值为-0.2V的情形。

在因相互干扰而引起干扰被输入的情况下，受光信号将会产生摆回波形。图4是它的具体例。在这种情况下，在符号a的时点，受光信号大于正的阈值，干扰检测部113对干扰进行检测。并且，待机控制部115进行待机直到受光信号变成正的阈值以下为止(符号b)，计数器部114增加第1计数值。在此时点，由于第1计数值(＝1)为第1规定值(＝3)以下，干扰判定部116判定干扰为因相互干扰而引起的摆回波形，指示干扰检测部113再次动作。

其后，在符号c的时点，受光信号不足负的阈值，干扰检测部113对干扰进行检测。并且，待机控制部115进行待机直到受光信号变成负的阈值以上为止(符号d)，计数器部114增加第2计数值。在此时点，由于第2计数值(＝1)为第2规定值(＝5)以下，所以干扰判定部116判定干扰为因相互干扰而引起的摆回波形，指示干扰检测部113再此动作。其后，将会重复上述的动作。

并且，符号h以后，干扰的摆回被消除，波形将稳定。由此，由于干扰检测部113在一定时间内将不检测干扰，所以在此时机，可以由投光部进行投光。

通过以上的动作，能够避免因相互干扰而引起的摆回波形状的干扰的影响。

接下来，对如图5所示的交流波形的干扰被输入的情形进行说明。此外，在图5中，示出了使正的阈值为0.2V，负的阈值为-0.2V的情形。

在这种情况下，在符号a的时点，受光信号大于正的阈值，干扰检测部113对干扰进行检测。并且，待机控制部115进行待机直到受光信号变成正的阈值以下为止(符号b)，计数器部114增加第1计数值。在此时点，由于第1计数值(＝1)为第1规定值(＝3)以下，所以干扰判定部116判定干扰为因相互干扰而引起的摆回波形，指示干扰检测部113再次动作。

其后，在符号c的时点，受光信号变成不足负的阈值，干扰检测部113对干扰进行检测。并且，待机控制部115进行待机直到受光信号变成负的阈值以上为止(符号d)，计数器部114增加第2计数值。在此时点，由于第2计数值(＝1)为第2规定值(＝5)以下，所以干扰判定部116判定干扰为因相互干扰而引起的摆回波形，指示干扰检测部113再次动作。其后，将会重复上述的动作。

另一方面，摆回波形状的干扰的摆回次数可以通过光电传感器的电路结构来求得，设定该摆回次数以上的值作为第1规定值。因此，在符号n的时点，第1计数值(＝4)大于第1规定值(＝3)，可以排除干扰为因相互干扰而引起的摆回波形的可能性，干扰判定部116能够判定为交流波形。并且，在此时机(交流波形的干扰变小的时机)可以进行投光部的投光。

另外，因相互干扰而引起的干扰并不限于仅受到1台光电传感器的干扰。因此，例如将第1规定值设定为摆回次数的2倍以上的值。由此，可以排除干扰来自2台以下的光电传感器的相互干扰的可能性，干扰判定部116能够判定为交流波形。同样地，如果将第1规定值设定为摆回次数的3倍以上的值，则可以排除来自3台以下的光电传感器的相互干扰的可能性，干扰判定部116能够判定为交流波形。

通过以上的动作，能够避免交流波形的干扰的影响。

此外，在上述中，示出了避免因相互干扰而引起的误动作和因交流波形状的干扰而引起的误动作这两种情况的结构。对此，也可以构成为仅避免因相互干扰而引起的误动作。在这种情况下，图2所示的计数器部114就不需要了。

如上所述，根据该实施方式1包括：干扰检测部113，其在非投光状态下，通过在一定时间内、将受光信号与正的阈值及负的阈值比较，对干扰进行检测；待机控制部115，其在干扰被检测到的情况下，进行待机直到受光信号变成正的阈值和负的阈值的范围内为止；干扰判定部116，其在待机后，使干扰检测部113再次进行干扰的检测；及投光指示部117，其在一定时间未检测到干扰的情况下，指示投光部进行投光。因此，相对于现有的结构，能够更切实地避免因相互干扰而引起的误动作。

而且，构成为包括对检测到的干扰的次数进行计数的计数器部114，在待机之后，在计数器部114所计数的次数大于规定值的情况下，干扰判定部116使投光指示部117指示投光部进行投光，因此，也能够避免因交流波形状的干扰而引起的误动作。

另外，作为用于对干扰进行检测的正的阈值，采用在检测有无检测体50之际使用的判定阈值，所以能够避免电路规模的增大。另外，由于能够用相同的逻辑来进行AC干扰光对策及相互干扰对策，因而能够简化处理。

另外，通过将第2规定值设置成比第1规定大的值，对于交流波形状的干扰，能够在从干扰超过正的阈值的状态变成正的阈值以内的时机由投光部进行投光。由此，不论检测区域内有无检测体50，都能够避免存在检测体50时产生的误动作。

此外，在上述中，示出了投光指示部117在从干扰判定部116接到指示的时机，指示投光部进行投光的情形。对此，也可以在接到来自干扰判定部116的指示的情况下，在为了在干扰的受光信号为正的阈值以下的时机判定有无检测体而加上的延迟时间经过之后，指示投光部进行投光。此时，投光指示部117在非投光状态下，根据从受光信号得到的干扰的频率，来决定延迟时间。

即，在干扰的频率较高的情况下，即使在接到来自干扰判定部116的指示的时机对投光部进行投光指示，在进行了投光部的投光后，经过运算电路6和放大电路7用比较判定电路8进行判定处理之际，也有可能干扰已经变大了。因此，通过设置基于干扰的频率的延迟时间并进行待机，能够控制成在干扰较小的时机(干扰为负的时机)投光。

此外，作为对干扰的频率进行检测时的非投光状态，可以列举例如，光电传感器的各次投受光处理之间的期间、光电传感器的电源投入后到由投光部进行初次投光为止的期间、对光电传感器的设定距离(灵敏度)进行自动调整的期间等。另外，也可以通过外部指示使光电传感器的投光部的投光停止来作为非投光状态。

另外，在上述中，示出了作为因反射光的受光位置而输出产生变化的受光元件5采用2分段式光电二级管的情形。但是，并不限于此，例如，也可以采用可检测出反射光的受光位置的PSD等位置检测元件。

另外，在上述中，示出了采用正的阈值作为第1阈值，采用负的阈值作为第2阈值的情形。但是，并不限于此，因为例如根据放大电路7的结构，信号波形的极性变成相反，所以有时采用负的阈值作为第1阈值，采用正的阈值作为第2阈值较好。

另外，在上述中，运算电路6将由受光元件5检测到的N侧受光面上的受光量和F侧受光面上的受光量分别转换成电压，对它们的差进行检测。但是，并不限于此，运算电路6也可以将受光元件5所检测到的N侧受光面上的受光量和F侧受光面上的受光量分别转换成电压，并使它们相除。

另外，在上述中，以采用距离设定型的光电传感器的情形为例进行了说明。但是，并不限定于此，对于其他的光电传感器同样地也能够适用于本发明，即，具备投射光的投光部和对投光部所投射的光的反射光进行受光的受光部，通过将受光部的受光结果与以无信号状态作为基准的阈值进行比较来检测有无检测体的光电传感器(反射形的光电传感器、反射器形的光电传感器)。

此外，本申请发明在其发明的范围内，能够对实施方式的任意的构成要素进行变形、或者对实施方式的任意的构成要素进行省略。

例如，用于检测有无检测体50的阈值和用于检测干扰的第1阈值即使是不同的值，本发明的效果也不会改变。

符号说明

1 驱动电路

2 投光元件

3 投光光学系统

4 受光光学系统

5 受光元件

6 运算电路

7 放大电路

8 比较判定电路

9 输出电路

10 显示电路

11 控制电路

50 检测体

111 空闲状态控制部

112 计数器初始化部

113 干扰检测部

114 计数器部

115 待机控制部

116 干扰判定部

117 投光指示部。