JP2002131125A - 光電センサ及びその駆動方法並びに光電センサシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数個の投光素子を順次点灯させて行く場合
に、相互干渉を防止しながら、全体として投光周期を短
くして高速応答を可能にする。 【解決手段】 光電センサに投光手段と受光手段とが設
けられており、これらが順次投光動作して対象物を検出
する場合に、互いの光電センサによる干渉の影響を受け
なることがない離れた位置にある光電センサごとに順次
投光手段を駆動するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数台が隣接して
配置される光電センサ及びその駆動方法並びに光電セン
サ駆動システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】光電センサは、光を照射する投光手段
と、この投光手段から照射された光の反射光又は透過光
を受ける受光手段とを備え、投光手段が光を照射するタ
イミングで受光手段が受光動作を行うことにより反射光
又は透過光が入射しているか否かを判断する。ところ
が、例えば図６に示すように、複数の光電センサ１を隣
接して配置する場合、各光電センサ１は隣接する他の光
電センサ１の投光に基づく反射光又は透過光を受光する
ことによる相互干渉を生じるおそれがある。そのため、
従来から複数の光電センサ１を隣接して配置する場合
は、それぞれの光電スイッチの投光タイミングが重なら
ないように光電センサの投光タイミングを制御する必要
があった。このような光電センサシステムの投光タイミ
ング制御としては、例えば特開2000−２６８６８９号な
どのように、外部から同期信号線を介して各光電センサ
に同期信号を送り、各光電センサでは、その同期信号を
遅延させて隣接する次の光電センサに送って、隣接する
光電センサの投光タイミングを順次ずらすようにしてい
た。例えば、５台の光電センサを組み合わせたもので
は、図７に示すように、１台目の光電センサ１が投光動
作を行うと、その隣の２台目の光電センサ１が１０μｓ
後に投光動作を行い、１０μｓ毎に順次隣の光電センサ
１が投光動作を行って５０μｓを一周期として一巡させ
るようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、光電
センサには応答速度の高速化が要求されているため、複
数台の光電センサによって光電センサシステムを構成し
た場合でも、すべての光電センサを一巡して投光させる
投光周期も短くすることが求められる。このように投光
周期が短くなって、隣接配置される光電センサの数が多
くなればなるほど、隣接する各光電センサ間の投光タイ
ミングのずれ時間が短くなることになる。

【０００４】しかしながら、従来の光電センサの駆動方
法によれば、隣接するものを順次投光させるから、全体
の投光周期を短くすると、隣接する光電センサの投光し
た光を受光したときに受光信号に現れるオーバーシュー
トなどの影響がなくならないうちに、自分の投光手段が
投光動作することになり、相互干渉の影響を十分になく
すことができない。このため、全体の投光周期を十分に
短くすることができず、応答速度の高速化を図ることが
できないという問題があった。

【０００５】本発明は上記のような事情に基づいて完成
されたものであって、複数台の光電センサによって光電
センサシステムを構成した場合でも、全体の投光周期を
短くして応答速度の高速化を可能にできる光電センサ及
びその駆動方法及び光電センサシステムを提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの手段として、請求項１の発明に係る光電センサの駆
動方法によれば、光を照射する投光手段と、この投光手
段から照射された光の反射光または透過光を受光する受
光手段とを備え、複数個が隣接して配置される光電セン
サの駆動方法において、互いに他の光電センサによる干
渉の影響を受けなることがない離れた位置にある光電セ
ンサごとに順次前記投光手段を駆動するところに特徴を
有する。

【０００７】請求項２の発明に係る光電センサは、光を
照射する投光手段と、この投光手段から照射された光の
反射光または透過光を受光する受光手段とを備え、複数
個が隣接して配置される光電センサであって、隣接する
複数の光電センサ間で同期信号の伝送を行う伝送手段を
備える光電センサにおいて、前記光電センサは前記投光
手段の投光タイミングを制御するタイミング制御手段を
備え、前記タイミング制御手段は、前記伝送手段による
前記同期信号の受信にもとづいて互いの前記光電センサ
による干渉の影響を受けなることがない離れた前記光電
センサごとに順次前記投光手段を駆動するよう設定され
ているところに特徴を有する。

【０００８】請求項３の発明に係る光電センサシステム
は、光を照射する投光手段と、この投光手段から照射さ
れた光の反射光または透過光を受光する受光手段とを備
え、複数個が隣接して配置される光電センサと、前記複
数の光電センサの前記投光手段に対して順次前記投光手
段の駆動信号を与える集中制御手段とからなる光電セン
サシステムにおいて、前記集中制御手段を、互いの光電
センサによる干渉の影響を受けなることがない離れた位
置にある前記光電センサごとに順次前記駆動信号を与え
るようにしたところに特徴を有する。

【０００９】

【発明の作用及び効果】請求項１の光電センサの駆動方
法によれば、他の光電センサによる干渉の影響を受けな
い離れた位置にある光電センサが順次駆動されて行くか
ら、１台毎の投光タイミングを短くすることができ、全
体として投光周期を短くして高速応答が可能になる。

【００１０】請求項２の光電センサによれば、複数台が
組み合わされると、伝送手段によって隣接する複数の光
電センサ間で同期信号の伝送が行われ、各光電センサの
タイミング制御手段は、前記伝送手段による同期信号の
受信にもとづいて互いの光電センサによる干渉の影響を
受けなることがない離れた位置にある光電センサごとに
順次投光手段を駆動する。この結果、全体として投光周
期を短くして高速応答が可能になる。

【００１１】請求項３の光電センサシステムでは、集中
制御手段から各光電センサに駆動信号が与えられ、その
結果、互いの光電センサによる干渉の影響を受けなるこ
とがない離れた位置にある光電センサごとに順次投光動
作が行われる。従って、上記各請求項の発明の同様に、
全体として投光周期を短くして高速応答が可能になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。 ＜第１実施形態＞本発明の第１実施形態を図１及び図２
によって説明する。この実施形態は請求項１及び請求項
３の発明に対応する。各光電センサ１０は、ローカル制
御手段１１、投光手段１２，受光手段１３及び判定手段
１４を備え、ここでは例えば５台が隣接して並べられて
いる。各光電センサ１０のローカル制御手段１１は、光
電センサ１０の外部に設けた集中制御手段に相当するコ
ントローラ１５から個別の信号線によって上記５台の光
電センサ１０に放射状に接続されており、ここから投光
タイミング信号Ｓ1 〜Ｓ5 が出力される。

【００１３】ここで、投光タイミング信号Ｓ1 〜Ｓ5
は、それぞれ５台の光電センサ１０のうち端に配置され
ている１番目のものから順に２番目〜５番目に対応する
ようになっており、例えば図２に示す順で例えば５μｓ
毎に出力される。すなわち、まず１番目の光電センサ１
０に対して投光タイミング信号Ｓ1 が出力され、次に５
μｓ後に３番目に対して投光タイミング信号Ｓ3 が出力
され、以下、５番目、２番目、４番目となり、２５μｓ
後に一巡して１番目の光電センサ１０に戻る。投光タイ
ミング信号で示すと、一周期内にＳ1ーＳ3ーＳ5ーＳ2ー
Ｓ4の順となる。各光電センサ１０においては、投光タ
イミング信号を受け取ると、直ちに投光手段１２が動作
して光が対象物に向けて照射され、例えばそこからの反
射光が受光手段１３に受光される。受光手段１３はこれ
を光電変換して増幅し、判定手段１４において投光タイ
ミングに同期した時期において受光信号レベルが所定値
を上回るか否かが判断される。なお、この実施形態の各
光電センサ１０の配置状況では、パルス間隔を５μｓと
すると隣接する光電センサ１０からの反射光が強い強度
で入射して相互干渉を起こすが、２つ目に離れると、相
互干渉は問題ない程度に納まるものとする。

【００１４】このような本実施形態によれば、隣接した
光電センサ１０が順に続けて投光動作を行うのではな
く、１つおきに投光動作が行われるから、投光タイミン
グ信号の出力間隔が５μｓであっても、隣接した光電セ
ンサ１０については、１０〜１５μｓの時間を確保する
ことができる。従って、隣接する光電センサ１０による
相互干渉の影響を確実に防止しながら、光電センサシス
テム全体の周期を従来の半分の２５μｓに設定すること
ができ、応答速度の高速化を図ることができる。

【００１５】なお、上記実施形態では、投光タイミング
信号の出力間隔を５μｓとし、最も近いもので１つおき
の光電センサ１０が投光動作を行うように設定したが、
１つおきで５μｓでは相互干渉を抑えられないような場
合には、その投光タイミングの出力間隔を５μｓ以上と
してもよい。そのようにしても、従来、隣接しているも
のが例えば１０μｓが限界であるならば、１つおきにす
れば、必ず１０μｓ以下にすることができるから、シス
テム全体の周期が短くなって応答速度を高速化できるこ
とは勿論である。

【００１６】＜第２実施形態＞次に、本発明の第２実施
形態を図３及び図４によって説明する。この実施形態は
請求項１及び請求項２の発明に対応する。各光電センサ
２０は、伝送手段２１，タイミング制御手段２２、投光
手段２３，受光手段２４及び判定手段２５を備える。こ
の光電センサ２０は、やはり例えば５台が隣接して並べ
られており、各光電センサ２０の伝送手段２１が相互に
図示しないコネクタを介してケーブルにて直列に連結さ
れている。

【００１７】まず、端に位置する光電センサ２０の伝送
手段２１は、リセット状態から立ち上がると直ちにその
光電センサ２０のタイミング制御手段２２に同期信号Ｓ
s1を出力する。すると、タイミング制御手段２２は、同
期信号Ｓs1を受けてから設定した遅延時間（例えば２０
μｓ）が経過した時に、投光手段２３に投光信号Ｓt1を
出力すると同時に、伝送手段２１に同期信号Ｓs2を出力
し、その結果、その伝送手段２１が隣の光電センサ２０
の伝送手段２１にその同期信号Ｓs2を送信する（図４参
照）。また、このタイミング制御手段２２では一周期を
５０μｓに設定してあり、投光手段２３が投光信号Ｓt1
を受け取ると、ここから光が対象物に向けて直ちに照射
される。そして、例えば反射光が受光手段２４に受光さ
れると、受光手段２４はこれを光電変換して増幅し、判
定手段２５において投光タイミングに同期した時期にお
いて受光信号レベルが所定値を上回るか否かが判断され
る。

【００１８】さて、２番目の光電センサ２０の伝送手段
２１は、１番目の光電センサ２０から同期信号Ｓs2を受
け、それをその光電センサ２０のタイミング制御手段２
２に直ちに出力する。このタイミング制御手段２２も遅
延時間を２０μｓに設定してあり、タイミング制御手段
２２が同期信号Ｓs2を受けてから設定された遅延時間
（２０μｓ）が経過した時に、投光手段２３に投光信号
Ｓt2を出力して投光手段２３から光が照射されると同時
に、伝送手段２１に同期信号Ｓs2が出力され、その結
果、その伝送手段２１が隣の光電センサ２０の伝送手段
２１にその同期信号Ｓs2を送信する。

【００１９】以下、３番目以降の光電センサ２０も上記
と同様に前の光電センサ２０から２０μｓだけ遅延して
投光手段２３の投光信号Ｓt3を出力し、結局、各光電セ
ンサ２０は図４に示すように、一周期５０μｓで、隣り
合うものが２０μｓづつずれて発光することになる。こ
の状態は、光電センサ２０群を投光動作を行う順で見れ
ば、１番目ー４番目ー２番目ー５番目ー３番目で一巡す
ることになり、隣り合う光電センサ２０ではなく、他の
光電センサ２０による干渉の影響を受けなることがない
離れた位置にある光電センサ２０ごとに順次投光動作が
行われていることになる。

【００２０】従って、本実施形態では、隣接する光電セ
ンサ２０は、従来の２倍の投光間隔で投光されるので相
互干渉を受けにくく、かつ５台の光電センサ２０という
光電センサシステムでとらえたときに、５０μｓの一投
光周期中にいずれかの光電センサ２０が１０μｓ毎に投
光していることになるので、高速応答も可能である。

【００２１】なお、上記実施形態では、隣の光電センサ
２０に対して順次遅延させた同期信号を伝送するように
したが、これに限らず、各伝送手段２１は直ちに同期信
号を隣の光電センサ２０に伝送するようにし、各光電セ
ンサ２０のタイミング制御手段２２において遅延時間を
異ならせるようにしてもよい。具体的には、図５に示す
ように各光電センサ２０の同期信号Ｓs1〜Ｓs5は同じタ
イミングで、かつ、周期５０μｓで各タイミング制御手
段２２に伝送されるようにし、１番目の光電センサ２０
のタイミング制御手段２２は例えば２０μｓだけ遅延し
て投光手段２３に投光動作を行わせ、２番目の光電セン
サ２０のタイミング制御手段２２は４０μｓだけ遅延し
て投光動作を行わせ、以下、同様に遅延時間を２０μｓ
づつ増やすのである。

【００２２】このようにしても、結局、上記第２実施形
態と同様に、投光動作を行う光電センサ２０が１番目ー
４番目ー２番目ー５番目ー３番目で一巡することにな
り、隣接する光電センサ２０は、従来の２倍の投光間隔
で投光されるので相互干渉を受けにくく、かつ５台の光
電センサ２０という光電センサシステムでとらえたとき
に、５０μｓの一投光周期中にいずれかの光電センサ２
０が１０μｓ毎に投光していることになるので、高速応
答も可能である

【００２３】＜他の実施形態＞

【００２４】本発明は上記記述及び図面によって説明し
た実施形態に限定されるものではなく、例えば次のよう
な実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下
記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施
することができる。

【００２５】（１）上記各実施形態では、反射型のビー
ムセンサを例にして説明したが、これに限らず、透過型
のビームセンサであってもよく、または、複数個の投光
素子及び受光素子をそれぞれ一列に並べて個別のケース
に収容して対向状態にするエリアセンサにも適用でき、
もちろん投光素子からの光を光ファイバーで検出箇所に
導くファイバセンサにも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示すブロック図

【図２】第１実施形態のタイミングチャート

【図３】第２実施形態を示すブロック図

【図４】第２実施形態のタイミングチャート

【図５】他の実施形態のタイミングチャート

【図６】光電センサを並べて配置した例を示す斜視図

【図７】従来の光電センサシステムの駆動方法を示すタ
イミングチャート

【符号の説明】

１０，２０……光電センサ １２……投光手段 １３……受光手段 １５……コントローラ（集中制御手段） ２１……伝送手段 ２２……タイミング制御手段 ２３……投光手段 ２４……受光手段

【手続補正書】

【提出日】平成１４年１月９日（２００２．１．９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの手段として、請求項１の発明に係る光電センサの駆
動方法によれば、光を照射する投光手段と、この投光手
段から照射された光の反射光または透過光を受光する受
光手段とを備え、複数個が隣接して配置される光電セン
サの駆動方法において、一の光電センサの投光手段を駆
動した後に、その光電センサからの干渉の影響を受けな
い離れた位置にある他の光電センサの投光手段を駆動す
るように、前記複数個の光電センサの前記各投光手段を
順次駆動するところに特徴を有する。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】請求項２の発明に係る光電センサは、光を
照射する投光手段と、この投光手段から照射された光の
反射光または透過光を受光する受光手段とを備え、複数
個が隣接して配置される光電センサであって、隣接する
複数の光電センサ間で同期信号の伝送を行う伝送手段を
備える光電センサにおいて、前記光電センサは前記投光
手段の投光タイミングを制御するタイミング制御手段を
備え、前記タイミング制御手段は、前記伝送手段による
前記同期信号の受信にもとづいて、一の光電センサの投
光手段を駆動した後に、その光電センサからの干渉の影
響を受けない離れた位置にある他の光電センサの投光手
段を駆動するよう設定されているところに特徴を有す
る。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】請求項３の発明に係る光電センサシステム
は、光を照射する投光手段と、この投光手段から照射さ
れた光の反射光または透過光を受光する受光手段とを備
え、複数個が隣接して配置される光電センサと、前記複
数の光電センサの前記投光手段に対して順次前記投光手
段の駆動信号を与える集中制御手段とからなる光電セン
サシステムにおいて、前記集中制御手段を、一の光電セ
ンサの投光手段を駆動した後に、その光電センサからの
干渉の影響を受けない離れた位置にある他の光電センサ
の投光手段を駆動するように、前記複数個の光電センサ
の前記各投光手段に順次前記駆動信号を与えるようにし
たところに特徴を有する。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】ここで、投光タイミング信号Ｓ1 〜Ｓ5
は、それぞれ５台の光電センサ１０のうち端に配置され
ている１番目のものから順に２番目〜５番目に対応する
ようになっており、例えば図２に示す順で例えば５μｓ
毎に出力される。すなわち、まず１番目の光電センサ１
０に対して投光タイミング信号Ｓ1 が出力され、次に５
μｓ後に３番目に対して投光タイミング信号Ｓ3 が出力
され、以下、５番目、２番目、４番目となり、２５μｓ
後に一巡して１番目の光電センサ１０に戻る。投光タイ
ミング信号で示すと、一周期内にＳ1ーＳ3ーＳ5ーＳ2ー
Ｓ4の順となる。各光電センサ１０においては、投光タ
イミング信号を受け取ると、直ちに投光手段１２が動作
して光が対象物に向けて照射され、例えばそこからの反
射光が受光手段１３に受光される。受光手段１３はこれ
を光電変換して増幅し、判定手段１４において投光タイ
ミングに同期した時期において受光信号レベルが所定値
を上回るか否かが判断される。なお、この実施形態の各
光電センサ１０の配置状況では、パルス間隔を５μｓと
すると隣接する光電センサ１０からの反射光が強い強度
で入射して相互干渉を起こすが、２つ目に離れると、相
互干渉は問題ない程度に納まるものとする。そうする
と、上述の投光パターンにおいて、光電センサ１０のう
ち、１番目の次に投光動作を行う３番目は、１番目から
２つ目に離れており相互干渉しない。即ち、本発明の
「一の光電センサの投光手段を駆動した後に、その光電
センサからの干渉の影響を受けない離れた位置にある他
の光電センサの投光手段を駆動する」に相当する。この
関係は、３番目とその次に投光動作を行う５番目、５番
目とその次に投光動作を行う２番目、及び、２番目とそ
の次に投光動作を行う４番目、のそれぞれについても同
様である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を照射する投光手段と、この投光手段
   から照射された光の反射光または透過光を受光する受光
   手段とを備え、複数個が隣接して配置される光電センサ
   の駆動方法において、 互いの前記光電センサによる干渉の影響を受けなること
   がない離れた前記光電センサごとに順次前記投光手段を
   駆動することを特徴とする光電センサの駆動方法。
2. 【請求項２】 光を照射する投光手段と、この投光手段
   から照射された光の反射光または透過光を受光する受光
   手段とを備え、複数個が隣接して配置される光電センサ
   であって、隣接する複数の前記光電センサ間で同期信号
   の伝送を行う伝送手段を備える光電センサにおいて、そ
   れぞれ投光手段の投光タイミングを制御するタイミング
   制御手段を備え、このタイミング制御手段は、前記伝送
   手段による前記同期信号の受信にもとづいて互いの前記
   光電センサによる干渉の影響を受けなることがない離れ
   た前記光電センサごとに順次前記投光手段を駆動するよ
   う設定されてなることを特徴とする光電センサ。
3. 【請求項３】 光を照射する投光手段と、この投光手段
   から照射された光の反射光または透過光を受光する受光
   手段とを備え、複数個が隣接して配置される光電センサ
   と、前記複数の光電センサの前記投光手段に対して順次
   前記投光手段の駆動信号を与える集中制御手段とからな
   る光電センサシステムにおいて、前記集中制御手段は、
   互いの前記光電センサによる干渉の影響を受けなること
   がない離れた前記光電センサごとに順次前記駆動信号を
   与えることを特徴とする光電センサシステム。