JP2003065846A - 光電センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 受光回路が飽和していない状態で閾値を設定
を行って、被検出物の検出を正確に行うことが可能な光
電センサを提供する。 【解決手段】 例えば当初パルス幅が2.0μSに設定され
ている状態で閾値設定の際に受光回路１４が飽和したと
きは、「投光量設定モード」に切り換えてジョグスイッ
チ１８を押圧操作するとＬＣＤ２１に”P-04”が表示さ
れる（ステップＳ１）。ジョグスイッチ１８をマイナス
操作（ステップＳ４で［ＹＥＳ」）してＬＣＤ２１の表
示を例えば”P-01”に切り換えて押圧操作をすると、パ
ルス幅が0.25μSに設定される（ステップＳ８）。そし
て「ティーチングモード」にて閾値設定を行えば、投光
素子１１の投光量が下がって、受光素子１３での受光量
も低下し受光回路１４は飽和することなく受光素子１３
での受光量に応じたレベルの出力信号を出力することに
なりもって正規の閾値が設定されることになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光電センサに関
し、特に閾値設定機能を備えたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、反射型光電センサは、検出領域
に光を出射する投光部と、検出領域からの反射光を受光
可能な受光部と、検出手段とを備えて構成されている。
受光部は受光素子及び受光回路を備えてなり、受光素子
に入射した光は光電変換され受光回路で増幅されて、受
光素子での受光量に応じたレベルの出力信号として検出
手段に与えられる。そして、検出手段にてこの出力信号
と閾値とを比較して被検出物の有無を判断するものとな
っている。

【０００３】この種の光電センサでは、受光部からの出
力信号レベルは、例えば被検出物の反射率や検出領域の
背景の反射率によって異なるから、それに応じて検出手
段における感度を最適な値に調整する必要がある。そこ
で、従来から、図５に示すように、例えば検出領域内に
被検出物があるとき（以下、「第１状態」という）の出
力信号レベル（同図においてＡ[Ｖ]）と、被検出物がな
いとき（以下、「第２状態」という）の出力信号レベル
（同図においてＢ[Ｖ]）とをそれぞれ測定して、それら
の中間レベル（同図においてＭ[Ｖ]）を最適な閾値とし
て設定する閾値設定手段を備えたものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば被検
出物の反射率が極めて高く受光素子での受光量が所定量
（図５において受光量Ｌ）を超えると、第１状態におい
て受光回路が飽和状態になって、受光回路からの出力信
号レベルが、本来増幅されるべきレベルより低いレベル
（以下「飽和レベル」という。同図においてＥ[Ｖ]。）
になってしまうことがある。そうすると、この状態で前
記閾値設定手段により閾値を設定しても検出手段におけ
る最適な閾値に設定されたことにはならず、被検出物の
検出が正確に行えないという問題が生じる。

【０００５】更に、例えば背景の反射率が極めて高く受
光素子での受光量が受光量Ｌを超えると、第１状態だけ
でなく第２状態でも受光回路が飽和してしまい、被検出
物の有無にかかわらず受光回路からの出力信号レベルが
常に飽和レベルを示すことがある。こうなると、前記閾
値設定手段によって閾値を設定することすらできないこ
とにもなり得る。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、受光回路が飽和していない状態で閾値
を設定を行って、被検出物の検出を正確に行うことが可
能な光電センサを提供するところにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明に係る光電センサは、検出領域内に
光を出射する投光素子を備えた投光回路と、投光素子か
ら出射された光の反射光又は透過光を受ける受光素子を
備えて、その受光素子での受光量に応じた出力信号を出
力する受光回路と、受光回路からの出力信号レベルと閾
値とを比較してその比較結果に基づいて検出動作を行う
検出手段と、検出領域内に、被検出物があるときの出力
信号レベルと、被検出物体がないときの出力信号レベル
との両方、又はいずれか一方に基づいて検出手段におけ
る閾値を設定する閾値設定手段と、投光素子の投光量を
調整可能な投光量調整手段とを備えてなるところに特徴
を有する。

【０００８】請求項の２の発明は、請求項１に記載の光
電センサにおいて、投光量調整手段には、外部からの操
作によって切替信号を出力するための操作手段が備えら
れ、投光量調整手段は、切替信号を受けて投光素子の投
光量を段階的に調整するところに特徴を有する。

【０００９】請求項の３の発明は、請求項１に記載の光
電センサにおいて、受光回路からの出力信号に基づいて
受光回路の飽和状態を検知する飽和検知手段を設けて、
投光量調整手段は、飽和検知手段によって受光回路の飽
和状態が検知されると、飽和検知手段にて受光回路の飽
和状態が検知されなくなるよう投光素子の投光量を調整
するところに特徴を有する。

【００１０】請求項の４の発明は、請求項１ないし請求
項３のいずれかに記載の光電センサにおいて、投光回路
は、パルス信号に基づいて投光動作を行う構成であっ
て、投光量調整手段は、パルス信号のパルス幅をソフト
ウエア処理によって変えることで投光素子の投光量を調
整するところに特徴を有する。

【００１１】

【発明の作用及び効果】＜請求項１及び請求項２の発明
＞請求項１及び請求項２の構成でよれば、本発明の光電
センサは、記検出領域内に被検出物があるときの受光回
路からの出力信号レベルと、被検出物体がないときの出
力信号レベルとの両方、又はいずれか一方に基づいて検
出手段における閾値を設定する閾値設定手段と、投光素
子の投光量を調整可能な投光量調整手段とを備えてい
る。従って、投光量調整手段によって受光素子での受光
量が所定範囲内になるように投光素子の投光量を調整す
ることで、受光回路を飽和させることなく閾値設定手段
により閾値を所望の値に設定でき、その閾値に基づいて
被検出物の検出を正確に行うことが可能になる。

【００１２】＜請求項３の発明＞請求項３の構成によれ
ば、飽和検知手段によって受光回路の飽和状態が検知さ
れると、投光素子の投光量は、投光量調整手段によって
飽和検知手段にて受光回路の飽和状態が検知されなくな
るよう調整される。従って、投光量調整を作業者等が行
う必要はなく感度設定作業を簡単に行うことができる。

【００１３】＜請求項４の発明＞投光量調整手段として
は、例えば可変抵抗回路を設けて投光素子に与える駆動
信号レベルを変えることで投光素子からの光の出射量を
調整可能とする構成などが考えられる。しかしながら、
このような構成では新たに回路部品等が必要でありセン
サの小型化という面において弊害になり得る。そこで、
請求項４の構成によれば、投光回路はパルス信号に基づ
いて投光動作する構成とされ、投光量調整手段はそのパ
ルス信号のパルス幅を変えることで投光素子の投光量の
調整を行う。このようなソフト処理による構成であれ
ば、新たな回路部品等を設ける必要はなくセンサの小型
化の弊害になることはない。

【００１４】

【発明の実施の形態】＜第１実施形態＞本発明の第１実
施形態を図１ないし図５によって説明する。図１は、本
発明を適用した光電センサ１０のハードウエア上の構成
を示した図である。同図に示すように、投光素子１１を
備えた投光回路１２及と、受光素子１３を備えた受光回
路１４とＣＰＵ１５とを備えている。このうち投光回路
１２はＣＰＵ１５からのパルス信号を受けて投光素子１
１を周期的に発光させる。そして、投光素子１１から出
射され被検出物Ｗまたは背景で反射し受光素子１３に至
った光は受光素子１３にて光電変換され受光回路１４で
増幅されて、受光素子１３での受光量に応じたレベルの
出力信号としてＡ／Ｄ変換された後にＣＰＵ１５に与え
られる。ＣＰＵ１５は、被検出物Ｗ体の有無により変化
する出力信号と、後述する「ティーチングモード」で設
定された閾値との比較に基づいて出力回路１６に検出信
号を与えると共に、動作表示灯１７を点灯される。な
お、本実施形態では出力信号レベルが閾値を上回ったと
きに動作表示灯１７が点灯するように構成されている。

【００１５】また、本実施形態では、図２に示すよう
に、いわゆるジョグスイッチ（登録商標）（請求項２の
「入力手段」に相当する。以下「ジョグスイッチ１８」
という）が設けられ、その操作に応じてスイッチ入力回
路１９からＣＰＵ１５に信号を与えるようになってい
る。また、その操作に応じて設定された内容は、表示回
路２０によって駆動される表示手段に相当する７セグメ
ント４桁表示の液晶ディスプレイ（以下、「ＬＣＤ２
１」という）に表示される。このジョグスイッチ１８に
よって、後述する各モードの切り換えを行うと共に、各
モードにおける所定の操作を行うことができる。なお、
ジョグスイッチ１８は、その構造的な詳細について図示
はしないが、手指にて回転操作される操作ホイールを備
え、その操作ホイールを回転させることにより前記ＬＣ
Ｄ２１の各桁に０〜９の各数字又は文字を表示すること
ができると共に、その操作ホイールを所望な位置で押圧
操作することにより、前記ＬＣＤ２１に表示されている
数字を確定させることができる。

【００１６】さて、本実施形態の作用をＣＰＵ１５にて
実行されるプログラムのフローチャート（図３）を参照
しつつ説明する。この作用説明にて本実施形態のソフト
ウエア的構成が明らかになるはずである。本実施形態の
光電センサ１０には、例えば通常の検出を行う「検出
モード」と、閾値の設定を行う「ティーチングモー
ド」と、投光素子１１からの投光量を調整する「投光
量設定モード」の３つのモードがある。これらは図示し
ないモードキーを押す毎に、それらに対応する文字が順
次にＬＣＤ２１に表示される。 ＜閾値の設定＞上述のモードキーを押して、「ティーチ
ングモード」に対応する文字をＬＣＤ２１に表示させ
る。そして、まず検出領域内に被検出物Ｗ体がある状態
（以下、「第１状態」という）でジョグスイッチ１８を
押圧操作すると、ＣＰＵ１５によりそのときの受光回路
１４からの出力信号が記憶されると共に、その出力信号
レベル（図５中のＡ[Ｖ]）に対応した数値がＬＣＤ２１
に表示される。次いで、検出領域内に被検出物Ｗ体がな
い状態（以下、「第２状態」という）でジョグスイッチ
１８を押圧操作すると、やはりＣＰＵ１５によりそのと
きの出力信号が記憶され、その出力信号レベル（図５中
のＢ[Ｖ]）に対応した数値がＬＣＤ２１に表示される。
そして再びジョグスイッチ１８を押圧操作することで、
記憶された両出力信号レベルの中間レベルに閾値が設定
される。その後、モードキーによって「検出モード」に
切り換えてジョグスイッチ１８を押圧操作すると、ＣＰ
Ｕ１５からのパルス信号に基づいて投光素子１１から光
が周期的に出射されると共に、それに同期して受光回路
１４から出力信号が出力される。ここで第２状態では出
力信号レベルは前記閾値より低いから動作表示灯１７は
点灯せず、第１状態では出力信号レベルが前記閾値より
高いから動作表示灯１７が点灯し、もって被検出物Ｗの
検出を正確に行うことができる。

【００１７】ところで、例えば第２状態において既に受
光回路１４が飽和状態にあると、第１及び第２状態にお
いて出力信号レベルがともに最大値（以下、「飽和レベ
ル」という。図５中Ｅ[Ｖ]）を示すことになる。こうな
ると、上記「ティーチングモード」による閾値設定を行
うことができなくなる。このことは、例えば第１及び第
２状態においてＬＣＤ２１に表示される数値がほぼ同じ
であることを確認することで知ることができる。或い
は、例えば予め上記飽和レベルよりやや低めの基準レベ
ルを記憶しておいて、「ティーチングモード」の際に受
光回路１４からの出力信号レベルと当該基準レベルとを
比較する。そして、出力信号レベルが基準レベルを上回
ったときにＬＣＤ２１に例えば「エラー」を意味するメ
ッセージ等を表示させることで作業者に知らせる構成で
あってもよい。

【００１８】＜投光量の調整＞そこで、モードキーによ
って「投光量設定モード」に切り換えてジョグスイッチ
１８を押圧操作すると、図３のフローチャートに示す
「投光量設定ルーチン」が実行される。なお、本実施形
態では、投光回路１２に与えるパルス信号のパルス幅を
変えることで投光素子１１の投光量を調整する構成（請
求項４の構成に相当する）となっており、例えば0.25μ
S，0.5μS，1.0μS，2.0μSの４段階のパルス幅が予め
記憶されている。まずステップＳ１において現在設定さ
れているパルス幅に対応する文字（例えば”P-01”，”
P-02”，”P-03”，”P-04”）をＬＣＤ２１に表示させ
る。ジョグスイッチ１８をプラス操作すると（ステップ
Ｓ２で「ＹＥＳ」）パルス幅を１段階上げ(ステップＳ
３）、マイナス操作すると（ステップＳ４で「ＹＥ
Ｓ」）パルス幅を１段階下げて(ステップＳ５）、変更
されたパルス幅に対応する文字がＬＣＤ２１に表示され
る（ステップＳ６）。そして、ジョグスイッチ１８を押
下操作すると（ステップＳ７で「ＹＥＳ」）、ステップ
Ｓ８で変更後のパルス幅が設定されることになる。

【００１９】従って、例えば当初パルス幅が2.0μSに設
定されている状態で閾値設定の際に受光回路１４が飽和
したときは、まず「投光量設定モード」に切り換えてジ
ョグスイッチ１８を押圧操作するとＬＣＤ２１に”P-0
4”が表示される。ここで、ジョグスイッチ１８をマイ
ナス操作してＬＣＤ２１の表示を例えば”P-01”に切り
換えて押圧操作をすると、パルス幅が0.25μSに設定さ
れる。そして、「ティーチングモード」にて前述した操
作を行うと、投光回路１２は0.25μSのパルス信号で駆
動されて投光素子１１の投光量が下がる。これにより受
光素子１３での受光量も低下し受光回路１４は飽和する
ことなく受光素子１３での受光量に応じたレベルの出力
信号を出力することになりもって正規の閾値が設定され
ることになる。

【００２０】このように例えば背景の反射率が極めて高
く受光回路１４が飽和してしまうときでも、本実施形態
の光電センサ１０であれば投光素子１１の投光量を調整
することで受光回路１４が飽和しない状態で閾値設定を
行うことができ、もって被検出物Ｗの検出を正確に行う
ことができる。

【００２１】また、投光素子１１の投光量は投光回路１
２に与えるパルス信号のパルス幅を変えることで調整す
る構成としたから、例えば可変抵抗器等の新たな回路構
成を必要とせず、もってセンサの大型化を回避すること
ができる。

【００２２】＜第２実施形態＞図４は（請求項３の発明
に対応する）第２実施形態を示す。前記実施形態との相
違は、受光回路１４の飽和状態を検知して投光量調整の
調整を自動で行うＣＰＵ１５の制御内容にあり、その他
の点は前記第１実施形態と同様である。従って、第１実
施形態と同一符号を付して重複する説明を省略し、異な
るところのみを次に説明する。

【００２３】＜閾値の設定＞モードキーで「ティーチン
グモード」に切り換えて、前記第１状態でジョグスイッ
チ１８を押圧操作すると、図４に示すフローチャートに
示す「ティーチングルーチン」が実行される。まず、ス
テップＳ１１で現在設定されているパルス幅（例えば2.
0μS）のパルス信号を投光回路１２に与えて投光素子１
１を投光させると共に受光回路１４を駆動させる。そし
てステップＳ１２において受光回路１４からの出力信号
レベルと、予め記憶された基準レベル（例えば、受光回
路１４が飽和状態での出力信号レベルよりやや低めのレ
ベル）と比較する。ここで出力信号レベルが基準レベル
よりも低いときには（ステップＳ１２で「ＹＥＳ」）、
その出力信号レベルを「第１出力信号レベル」として記
憶すると共に、対応する数値をＬＣＤ２１に表示させる
（ステップＳ１３）。一方、出力信号レベルが基準レベ
ルより高いときには、受光回路１４が飽和状態にあると
判断されて、設定パルス幅を１段階低いパルス幅に下げ
て（ステップＳ１４）、再度同様の動作（ステップＳ１
１，Ｓ１２）を実行する。このようにして受光回路１４
からの出力信号レベルが基準レベルより低くなるまで、
即ち、受光回路１４が飽和しなくなるまでパルス幅を下
げる動作が繰り返されて、もって受光回路１４が飽和状
態にないときの出力信号レベルが記憶されることにな
る。

【００２４】次いで、ジョグスイッチ１８が押圧操作さ
れる（ステップＳ１５）と、上記動作において最終的に
設定されたパルス幅（例えば0.5μS）のパルス信号を投
光回路１２に与えて投光素子１１を投光されると共に受
光回路１４を駆動させる（ステップＳ１６）。そして、
ステップＳ１７においてやはり出力信号レベルと基準レ
ベルとを比較し、受光回路１４が飽和状態にあるかどう
かを判断する。万一、飽和状態にあると判断したとき
（ステップＳ１７で「ＮＯ」）はパルス幅を更に１段階
下げて（ステップＳ１８）、再び上述したステップＳ１
１からの動作を繰り返す。一方、飽和状態にないと判断
したとき（ステップＳ１７で「ＹＥＳ」）はその出力信
号レベルを「第２出力信号レベル」として記憶すると共
に、対応する数値をＬＣＤ２１に表示させる（ステップ
Ｓ１９）。その後、ジョグスイッチ１８の押圧操作がさ
れると（ステップＳ２０）、記憶された第１及び第２出
力信号レベルに基づいて、それらの中間レベルを閾値と
して設定する(ステップＳ２１）。

【００２５】この構成によれば、「ティーチングモー
ド」実行の際に、受光回路１４からの出力信号に基づい
てその飽和状態を検知して、受光回路１４が飽和しなく
なるまで自動的に投光回路１２に与えるパルス信号のパ
ルス幅を下げて、閾値を設定する。従って、投光量調整
を作業者等が行う必要はなく閾値設定作業を簡単かつ確
実に行うことができる。

【００２６】＜他の実施形態＞本発明は、前記実施形態
に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するよ
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。 （１）上記各実施形態では、反射型の光電センサを例に
挙げて説明したが、透過型センサであってもよい。

【００２７】（２）上記各実施形態の閾値設定は、第１
及び第２状態での出力信号レベルの中間レベルに閾値を
設定する、いわゆる「２点ティーチング方式」によるも
のを説明したが、いわゆる「１点ティーチング方式」に
よるものであってもよい。即ち、例えば第２状態の出力
信号レベルのみを記憶して、そのレベルから所定量シフ
トさせた値を閾値と設定するものであってもよい。

【００２８】（３）更に、上記各実施形態では、ジョグ
スイッチ１８の押圧操作によって自動的閾値を設定す
る、いわゆる「自動ティーチング方式」によるものを説
明したが、例えば操作部材によって操作される可変抵抗
器を設け、その操作部材を回動操作することで閾値を設
定するものであってもよい。

【００２９】（４）上記第２実施形態では、受光回路１
４の飽和状態は所定の基準レベルと比較することで検知
したが、これに限らず、例えば現在設定パルス幅での出
力信号レベルと、それより１段階高いパルス幅での出力
信号レベルとを比較して、レベルが異なれば受光回路１
４は飽和状態になく、同等レベルであれば飽和状態であ
ると判断する構成であってもよい。

【００３０】（５）上記各実施形態では、投光量調整は
投光回路１２に与えるパルス信号のパルス幅を変えるこ
とで実現したが、これに限らず、例えば可変抵抗回路を
設けて投光素子に与える駆動信号レベルを変えることで
投光素子からの光の出射量を調整可能とする構成等であ
ってもよい。ただし、前述したように本実施形態の構成
であれば新たに回路構成を加える必要がなくセンサの大
型化を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る光電センサを示す
ブロック図

【図２】その操作部の側面図

【図３】投光量設定ルーチンを示すフローチャート

【図４】第２実施形態のティーチングルーチンを示すフ
ローチャート

【図５】受光回路からの出力信号レベルと、受光素子で
の受光量との関係を示したグラフ

【符号の説明】

１０…光電センサ １１…投光素子 １２…投光回路 １３…受光素子 １４…受光回路 １５…ＣＰＵ １８…ジョグスイッチ １９…スイッチ入力回路 ２１…ＬＣＤ Ｗ…被検出物

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出領域内に光を出射する投光素子を備
   えた投光回路と、 前記投光素子から出射された光の反射光又は透過光を受
   ける受光素子を備えて、その受光素子での受光量に応じ
   た出力信号を出力する受光回路と、 前記受光回路からの出力信号レベルと閾値とを比較して
   その比較結果に基づいて検出動作を行う検出手段と、 前記検出領域内に、被検出物があるときの前記出力信号
   レベルと、前記被検出物体がないときの前記出力信号レ
   ベルとの両方、又はいずれか一方に基づいて前記検出手
   段における閾値を設定する閾値設定手段と、 前記投光素子の投光量を調整可能な投光量調整手段とを
   備えてなる光電センサ。
2. 【請求項２】 前記投光量調整手段には、外部からの操
   作によって切替信号を出力するための操作手段が備えら
   れ、前記投光量調整手段は、前記切替信号を受けて前記
   投光素子の投光量を段階的に調整することを特徴とする
   請求項１に記載の光電センサ。
3. 【請求項３】 前記受光回路からの前記出力信号に基づ
   いて前記受光回路の飽和状態を検知する飽和検知手段を
   設けて、 前記投光量調整手段は、前記飽和検知手段によって前記
   受光回路の飽和状態が検知されると、前記飽和検知手段
   にて前記受光回路の飽和状態が検知されなくなるよう前
   記投光素子の投光量を調整することを特徴とする請求項
   １に記載の光電センサ。
4. 【請求項４】 前記投光回路は、パルス信号に基づいて
   投光動作を行う構成であって、前記投光量調整手段は、
   前記パルス信号のパルス幅をソフトウエア処理によって
   変えることで前記投光素子の投光量を調整することを特
   徴とする請求項１ないし請求項３に記載の光電センサ。