JP2002243543A - 光電センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出対象へのスポット光の的確な照射のため
に行う光電センサの位置決めを容易にすることのできる
光電センサを提供する。 【解決手段】 光電センサ１に対して着脱自在な照準器
２は、これを正面から見たときに概略コ字状の全体形状
を有し、垂直方向に延びる本体２００の上端及び下端か
ら横方向に真っ直ぐに延びる互いに平行な一対アーム２
０１、２０２を備え、この一対のアーム２０１、２０２
によって光電センサ１が挟持される。本体２００の上部
分には、円形リング２０３が設けられ、この円形リング
２０３の中に、拡大観察手段としての光学部材２０４が
取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光電センサに関
し、より詳しくは、集光した光を使用する光電センサ及
び及びその位置決め方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】集光した光を検出対象に照射し、その反
射光を受光することで、検出対象の存在の有無を確認す
る光電センサが知られている。この種の光電センサは、
工場の製造ラインなどで用いられるものであるが、例え
ば新たにラインを立ち上げたり、光電センサを交換した
とき、光電センサの初期設定において、照射光がライン
上の検出対象に的確に当たるように光電センサを位置決
めする必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】集光した光を検出対象
に照射する光電センサは、光源であるＬＥＤや半導体レ
ーザの光を集光する光学系レンズを備えており、この光
学系レンズで収容したスポット光を検出対象に当てるも
のであるが、このスポット光は、光源からの光を集光し
たものであるため輝度が高く、操作者にとって見づらい
ものである。

【０００４】また、操作者はスポット光を小さな検出対
象に的確に当てるために、比較的長い時間、スポット光
と検出対象とを見比べて光電センサのセッテングを行う
必要があった。すなわち、光電センサのセッテングは容
易ではなく、操作者は、輝度の高いスポット光を小さな
検出対象に照準合わせするために、比較的長い時間、神
経を集中して、スポット光と検出対象とを見続けなけれ
ばならないため、操作者の目の疲労を誘発するという問
題を有していた。

【０００５】そこで、本発明の目的は、検出対象へのス
ポット光の的確な照射のために行う光電センサの位置決
めを容易にすることのできる光電センサを提供すること
にある。

【０００６】本発明の他の目的は、光電センサの位置決
めの際の観察者の目の疲れを防止することのできる光電
センサを提供することにある。

【０００７】本発明の他の目的は、検出対象へのスポッ
ト光の的確な照射のための光電センサの位置決めを容易
にすることのできる光電センサの位置決め方法を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる技術的課題は、本
発明の一つの観点によれば、光源からの光を集光したス
ポット光を検出対象に当て、検出対象からの反射光を受
光することにより検出対象の有無を検出する光電センサ
であって、前記スポット光が前記検出対象に当たる領域
を拡大して観察することができると共に観察者の目に入
る光量を減少させることのできる拡大観察手段を備えた
照準器を有し、該照準器が前記光電センサに対して着脱
自在であることを特徴とする光電センサを提供すること
により達成される。

【０００９】本発明の他の観点によれば、上記の技術的
課題は、光源からの光を集光したスポット光を検出対象
に当て、検出対象からの反射光を受光することにより、
検出対象の有無を検出する光電センサのケースが、これ
を正面から見たときに、縦長の矩形形状を有し、該ケー
スの前面の上部分に、投光用の窓が配置され、下部分に
受光用の窓が配置された光電センサであって、該光電セ
ンサに着脱自在な照準器を有し、該照準器が、前記光電
センサの側壁に沿って縦方向に延びる本体と、該本体の
上部分に配置され、前記スポット光が前記検出対象に当
たる領域を拡大して観察することができると共に観察者
の目に入る光量を減少させることのできる拡大観察手段
と、前記本体の上端及び下端から横方向に延びて、前記
光電センサを収容するための空間を形成する上下のアー
ムとを備え、前記上下のアームの離間距離が、前記光電
センサの天井壁と底壁との間の離間距離よりも若干小さ
いことを特徴とする光電センサを提供することにより達
成される。

【００１０】本発明の光電センサと照準器との組み合わ
せによれば、光電センサのセッティングの際に照準器を
取り付けて、この照準器を通してスポット光及び検出対
象を見ながら光電センサの位置決めを行う。観察者は、
拡大観察手段を通じて、検出対象及びこれに当たる高輝
度のスポット光を拡大しつつ光量を減じた状態で観察し
ながら、光電センサの位置決めを行うことができる。

【００１１】本発明の別の観点によれば、上述した技術
的課題は、光源からの光を集光したスポット光を検出対
象に当て、検出対象からの反射光を受光することによ
り、検出対象の有無を検出する光電センサに対して着脱
可能な照準器を用意し、該照準器が、前記スポット光が
前記検出対象に当たる領域を拡大して観察することがで
きると共に観察者の目に入る光量を減少させることので
きる拡大観察手段を備えており、前記光電センサから検
出対象への前記スポット光の的確な照射のために該光電
センサを位置決めするときに、前記照準器の拡大観察手
段を通して前記検出対象を拡大した像を視認しながら、
前記スポット光が前記検出対象に当たって反射光が前記
光電センサで受光できるように前記光電センサを位置決
めすることを特徴とする光電センサの位置決め方法を提
供することにより達成される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を、添付の図面に基づいて説明する。図１は、本発明
が適用可能な光電センサの構造を例示するものである。
図示の光電センサ１は、投光機能と共に受光機能を備え
た距離限定型のものである。ここに、距離限定型の光電
センサというのは、光電センサ１から出射される光軸上
の或る特定の距離間に存在するワークつまり検出対象Ｗ
を検出するものであり、三角測距の原理を用いている。

【００１３】光電センサ１は、ケース１００と、光源で
ある投光素子１０１と、投光素子１０１からの光を収束
させるための投光レンズ１０２と、ワークＷからの反射
光を受光するための受光機構１０４と、投光素子１０１
と受光機構１０４とを制御すると共に外部に出力信号を
出力するための制御回路１０３と、制御回路１０３に接
続されたケーブル１０５とを有し、ケーブル１０５を通
じて、制御回路１０３と外部機器との交信が行われる。
また、このケーブル１０５を通じて、投光素子１０１や
受光機構１０４の駆動に必要な電力が光電センサ１に供
給される。

【００１４】ケース１００は、樹脂を成型することによ
り作られている。ケース１００は、ほぼ直方体の形状を
有し、その天井壁１００ａと底壁１００ｂとは互いに平
行な平らな外面を有する。ケース１００の縦長の前面に
は、上下に配置された２つの窓１０７、１０８が設けら
れ、上方の窓１０７に投光レンズ１０２が配置され、下
方の窓１０８に受光機構１０４が配置されている。

【００１５】投光素子１０１は、ＬＥＤや半導体レーザ
などからなる。比較的遠距離の小さなワークＷを検出す
るのであれば、高輝度でコヒーレント特性を備えた半導
体レーザが好ましい。ちなみに、この例示の光電センサ
１の投光素子１０１は半導体レーザからなる。

【００１６】投光レンズ１０２は、投光素子１０１から
のレーザ光を集光してスポット光を生成するものであ
り、樹脂又はガラスからなる。例示の光電センサ１の投
光レンズ１０２は、光を精度良く集光できるガラスが採
用されている。投光レンズ１０２は固定焦点距離のもの
であってもよく、焦点距離を可変にする機構を備えてい
てもよい。

【００１７】受光機構１０４は、ワークＷからの反射光
を受光するものであり、受光素子及び受光レンズを含
む。光電センサ１は、上述したように三角測距の原理を
用いたものであることから、受光機構１０４は、投光素
子１０１から出射された光の光軸上の投光素子１０１か
ら所定距離の反射光を受光するように配置される。受光
素子としては、フォトダイオードやフォトトランジスタ
ーの他に、ＰＳＤ又はＣＣＤを用いることができる。受
光レンズは、投光レンズ１０２と同様に、樹脂又はガラ
スからなる。

【００１８】受光機構１０４をケース１００に固定し
て、受光機構１０４の向き、すなわち、受光機構１０４
が光を受け取る向きを固定にしてもよいが、受光機構１
０４をケース１００に対して可動にして、受光機構１０
４の向きが可変であってもよい。

【００１９】制御回路１０３は、投光素子１０１の半導
体レーザを駆動するための駆動回路を備えており、投光
素子１０１にパルス状の駆動信号を出力する。また、制
御回路１０３は、受光機構１０４からの信号を処理して
外部に出力する回路を備え、受光機構１０４の受光素子
からのパルス信号を受け取って受光量に基づく信号を外
部に出力する。外部の供給は、この出力信号を受けて、
受光機構１０４で受光した光量としきい値とを比較し
て、受光量がしきい値よりも大きいときにはワークＷが
存在を検知することができる。受光量としきい値との比
較は、光電センサ１の内部で行うようにしてもよい。な
お、受光量としきい値との比較は、比較器を用いてもよ
く、又は、ソフト的な演算処理によるものであってもよ
い。

【００２０】ケーブル１０５は、制御回路１０３と電気
的に接続されている。ケーブル１０５と係合するブッシ
ュをケース１００に設けることにより、ケーブル１０５
の抜けを防止するようにしてある。なお、ケーブル１０
５の抜け防止のために、ケーブル１０５の一部をケース
１００に接着剤などを用いて固定するようにしてもよ
い。ケーブル１０５は、投光素子１０１および受光機構
１０４を駆動するための電力を外部から得る電気線と、
外部と信号のやり取りを行う電気線と、これらの電気線
を被覆する、典型的には樹脂製のシースとからなる。

【００２１】図２及び図３は、光電センサ１に対して着
脱自在な照準器を示す。図示の照準器２は、これを正面
から見たときに概略コ字状の全体形状を有し、垂直方向
に延びる本体２００の上端及び下端から横方向に真っ直
ぐに延びる互いに平行な一対アーム２０１、２０２を備
えている。本体２００及びアーム２０１、２０２は、樹
脂で一体に成形されるのがよい。

【００２２】本体２００の上部分には、円形リング２０
３が設けられ、この円形リング２０３の中に、拡大観察
手段としての光学部材２０４が取り付けられている。光
学部材２０４は、図３に示すように、レンズ２０４ａと
フィルタ２０４ｂとからなり、レンズ２０４ａの平坦な
側にフィルタ２０４ｂを重ね合わせた状態で円形リング
２０３に取り付けられる。

【００２３】レンズ２０４ａは、樹脂又はガラス製の平
凸レンズからなり、ここでは、比較的安価な樹脂製レン
ズが採用されている。レンズ２０４ａは、本体の円形リ
ング２０３に固定してもよいが、例えば、投光レンズ１
０２の焦点距離が可変の場合には、レンズ２０４ａを円
形リング２０３の中で前後に移動可能に配置して、観察
者Ｅが焦点合わせできるようにするのが好ましい。

【００２４】フィルタ２０４ｂは、光減衰フィルタであ
るのがよく、これによりワークＷからの反射光の光量を
減少することができる。光減衰フィルタ２０４ｂは、例
えばゼラチン原料に一部の波長光を選択的に吸収する有
機染料を混入させてこれを乾燥させることにより製造さ
れる。

【００２５】光減衰フィルタ２０４ｂは、反射光の特定
の波長の光を減衰させ、可視領域の光を透過させること
のできる光学減衰フィルタであるのが最も好ましい。こ
れにより、観察者Ｅの目の負担を軽くしながらレンズ２
０４ａを介してワークＷを拡大した状態で視認すること
ができる。これらレンズ２０４ａ及びフィルタ２０４ｂ
からなる光学部材２０４は、これを円形リング２０３の
中に圧入することにより本体２００に取り付けられる。

【００２６】一対のアーム２０１、２０２は、幅Ｗを有
し、上アーム２０１と下アーム２０２と間の離間距離Ｄ
は、光電センサ１の天井壁１００ａと底壁１００ｂとの
間の距離とほぼ等しい。より詳しくは、上アーム２０１
と下アーム２０２との間の離間距離Ｄは、光電センサ１
の天井壁１００ａと底壁１００ｂとの間の距離よりも若
干小さく、これにより、上下のアーム２０１、２０２に
光電センサ１の天井壁１００ａと底壁１００ｂが圧接し
て、これら一対のアーム２０１、２０２の間に光電セン
サ１が摩擦係合により挟持されるようになっている。

【００２７】照準器２の本体２００の円形リング２０３
は、前述したとおり、本体２００の上部に配置されてい
るが、この円形リング２０３の中心Ｏ_１は、光電センサ
１の上方窓１０６の中心Ｏ_２とほぼ同じ高さレベルに位
置するのがよい。これにより、照準器２のレンズ２０４
ａの光軸を光電センサの投光レンズ１０２の光軸に近接
させることができ、観察者Ｅは違和感を感じることな
く、光電センサ１のスポット光をワークＷに合致させる
ことができる。

【００２８】照準器２の本体２００は、上下のアーム２
０１、２０２で挟まれる光電センサ収容空間Ｓの側に、
光電センサ１の側壁と当接する位置決め部分２１０を有
する。実施例の照準器２にあっては、位置決め部分２１
０は、円形リング２０３の部分と、本体２００の下側部
分との２カ所に設けられている。この位置決め部分２１
０は、収容空間Ｓに光電センサ１を入れたときに、上下
のアーム２０１、２０２と協同して光電センサ１を位置
決めする。上下の２つの位置決め部分２１０は、その横
断面が、収容空間Ｓに向けて凸の曲面形状を有するのが
よい。これにより、光電センサ１を位置決め部分２１０
に当接させた状態で、光電センサ１の向きを自由に微調
整することができる。これにより、光電センサ１のスポ
ット光の光軸の交差及び／又は照準器２の光学部材２０
４の光軸の公差を吸収するために、光電センサ１を位置
決め部分２１０に当接した状態を保持したまま、照準器
２の中で光電センサ１の向きを微調整するのが容易にな
る。

【００２９】光電センサ１は、例えば、光電センサ１の
高さ方向中間部分に横方向に貫通する孔を有し、この孔
に挿通されたボルトＢ（図２参照）などによって光電セ
ンサ１を他の装置Ｍに固定されるが、このボルトＢのヘ
ッドと光電センサ１とが干渉しないように、照準器２の
本体２００の高さ方向中間部分に凹所２０６を設けるの
がよい。実施例２の照準器２にあっては、上下の位置決
め部分２１０を互いに離間させることにより凹所２０６
が形成されている。

【００３０】図２は、光電センサ１に照準器２を装着し
た状態を示す。観察者は、照準器２の光学部材２０４を
通してワークＷ及び／又は光電センサ１から発射される
スポット光を見ながら、光電センサ１の位置決めを行
う。観察者は、照準器２によってワークＷの拡大した像
を見ることができ、また、観察者の目の側に位置するフ
ィルタ２０４ｂを通して減衰された光を観察することか
ら目の疲れを抑えることができる。

【００３１】光電センサ１の位置決めが完了したら、照
準器２を光電センサ１から取り外す。この取り外しは、
照準器２を横方向にスライドさせることにより又は照準
器２を回転させることにより、上下のアーム２０１、２
０２を光電センサ１の天井壁１００ａ、１００ｂから離
脱させればよい。したがって、光電センサ１からの照準
器２の取り外しは容易である。実質的に同じ動作によ
り、照準器２を光電センサ１に対して容易に取り付ける
ことができる。

【００３２】また、照準器２と光電センサ１とが相対的
にスライドすることができることから、上述した照準器
２を光電センサ１に簡単に着脱できるという利点に加え
て、投光スポットを観察するときに照準器２を前後にス
ライドさせて焦点合わせするのが容易であるという利点
がある。光電センサ１から照準器２を取り外すことによ
り、光電センサ１は、これに照準器２を一体に設けた場
合に比べて、小型にすることができるため、工場ライン
の他の可動物に対して干渉しないばかりか、軽量であ
り、したがってロボットの可動アームの先端に取り付け
て使用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用可能な光電センサの内部構造を説
明するための図である。

【図２】本発明に従う照準器の正面図であり、この照準
器を光電センサに取り付けた状態を示す。

【図３】本発明に従う照準器の分解斜視図である。

【図４】光電センサに取り付けた照準器を斜め後方から
見た斜視図である。

【符号の説明】

１ 光電センサ １００ 光電センサのケース １００ａ ケースの天井壁 １００ｂ ケースの底壁 １０７ 上方の投光窓 １０８ 下方の受光窓 ２ 照準器 ２００ 照準器の本体 ２０１ 上方アーム ２０２ 下方アーム ２０４ 光学部材 ２０４ａ 平凸レンズ ２０４ｂ フィルタ ２１０ 位置決め部分 Ｓ 光電センサ収容空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G065 AB22 BB06 DA15 5G055 AA02 AB04 AC01 AE08 AE53 AG17 5J084 AA01 AD07 BA04 BA33 BA36 BA38 BB20 CA03 CA23 DA01 DA07 EA19 EA21

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光を集光したスポット光を検
   出対象に当て、検出対象からの反射光を受光することに
   より検出対象の有無を検出する光電センサであって、 前記スポット光が前記検出対象に当たる領域を拡大して
   観察することができると共に観察者の目に入る光量を減
   少させることのできる拡大観察手段を備えた照準器を有
   し、 該照準器が前記光電センサに対して着脱自在であること
   を特徴とする光電センサ。
2. 【請求項２】 前記拡大観察手段が、拡大レンズ及び光
   減衰フィルタとを含む、請求項１の光電センサ。
3. 【請求項３】 前記光電センサの天井壁と底壁とが平ら
   な互いに平行な面で構成され、 前記照準器が、上下に離間して横方向に延びる一対のア
   ームを有し、該一対のアームが前記光電センサの天井壁
   と底壁と係合して、該一対のアームによって前記光電セ
   ンサが挟持される、請求項１又は２の光電センサ。
4. 【請求項４】 前記拡大観察手段は、その光軸が、前記
   光電センサから出射される光の光軸とほぼ同じ高さ位置
   となるように配置されている、請求項１〜３のいずれか
   一項の光電センサ。
5. 【請求項５】 前記光減衰フィルタが、特定波長の光量
   を減衰する特性を有する、請求項２の光電センサ。
6. 【請求項６】 光源からの光を集光したスポット光を検
   出対象に当て、検出対象からの反射光を受光することに
   より、検出対象の有無を検出する光電センサのケース
   が、これを正面から見たときに、縦長の矩形形状を有
   し、該ケースの前面の上部分に、投光用の窓が配置さ
   れ、下部分に受光用の窓が配置された光電センサであっ
   て、 該光電センサに着脱自在な照準器を有し、 該照準器が、 前記光電センサの側壁に沿って縦方向に延びる本体と、 該本体の上部分に配置され、前記スポット光が前記検出
   対象に当たる領域を拡大して観察することができると共
   に観察者の目に入る光量を減少させることのできる拡大
   観察手段と、 前記本体の上端及び下端から横方向に延びて、前記光電
   センサを収容するための空間を形成する上下のアームと
   を備え、 前記上下のアームの離間距離が、前記光電センサの天井
   壁と底壁との間の離間距離よりも若干小さいことを特徴
   とする光電センサ。
7. 【請求項７】 前記本体の前記光電センサ収容空間の側
   に、前記光電センサの側壁と当接して該光電センサの位
   置決めを行う位置決め部分を有する、請求項６の光電セ
   ンサ。
8. 【請求項８】 前記位置決め部分の横断面が、前記光電
   センサ収容空間側に向けて凸の曲面形状を有する、請求
   項７の光電センサ。
9. 【請求項９】 前記拡大観察手段が、拡大レンズ及び光
   減衰フィルタとを含む、請求項６の光電センサ。
10. 【請求項１０】 光源からの光を集光したスポット光を
    検出対象に当て、検出対象からの反射光を受光すること
    により、検出対象の有無を検出する光電センサに対して
    着脱可能な照準器を用意し、 該照準器が、前記スポット光が前記検出対象に当たる領
    域を拡大して観察することができると共に観察者の目に
    入る光量を減少させることのできる拡大観察手段を備え
    ており、 前記光電センサから検出対象への前記スポット光の的確
    な照射のために該光電センサを位置決めするときに、前
    記照準器の拡大観察手段を通して前記検出対象を拡大し
    た像を視認しながら、前記スポット光が前記検出対象に
    当たって反射光が前記光電センサで受光できるように前
    記光電センサを位置決めすることを特徴とする光電セン
    サの位置決め方法。