JP2003124791A

JP2003124791A - 光電センサ

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Publication number: JP2003124791A
Application number: JP2001316108A
Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Sugiyama; 和利杉山
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2003-04-25
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Abstract

(57)【要約】【課題】高分解能のＡ／Ｄ変換器を使用することな
く、ディジタル値の処理方法を工夫することにより、光
電センサと検出対象物との距離を短くして細かい検出対
象物を高精度で検出することが可能な光電センサを提供
する。【解決手段】光電センサは、投光部３，２２と、受光
部４，２４と、受光部からの電気信号を増幅する増幅回
路２５と、増幅回路の出力電圧をディジタル値に変換す
るＡ／Ｄ変換器２６と、投光動作を制御すると共にＡ／
Ｄ変換器から得られるディジタル値を処理する処理部２
８とを有する。投光部の投光量又は増幅回路の増幅率を
通常モードよりも下げることにより増幅回路又はＡ／Ｄ
変換器が飽和し難くする高精度モードにおいて、処理部
は、投光部の投光動作を複数回続けて実行させると共
に、複数回の投光動作に対してＡ／Ｄ変換器から得られ
る複数個のディジタル値を加算して得られるディジタル
値を受光量に相当する検出値として処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光電センサに関
し、詳しくは光電センサの受光量に相当する検出値の飽
和現象を避けながら高精度化を可能にする信号処理の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】光電センサは、光電スイッチともいわ
れ、検出領域に検出対象物があるか否かを検出すること
が基本的な機能である。光電センサは、検出領域に対し
て光を投光する投光部と、検出領域からの光を受光する
受光部と、受光部から出力された受光量に相当する電気
信号を増幅する増幅回路と、該増幅回路の出力電圧をデ
ィジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、投光部の投光動
作を制御すると共にＡ／Ｄ変換器から得られるディジタ
ル値を処理する処理部とを備えている。

【０００３】処理部によって制御される投光部の発光素
子（ＬＥＤ又はレーザ）から発した光が検出領域に向か
って投光されると、検出領域を通過した光（透過式光電
センサの場合）又は検出対象物で反射した光（反射式光
電センサの場合）が受光部の受光素子によって受光され
電気信号に変換される。この電気信号は増幅回路で増幅
され波形整形された後、Ａ／Ｄ変換器でディジタル値に
変換される。このディジタル値は処理部によって、例え
ば７セグメントＬＥＤを用いた複数桁の表示器に検出値
として表示される。あるいは、しきい値（設定値）と比
較されることにより、検出対象物の有無に対応する０又
は１の検出結果として出力される。

【０００４】このような光電センサに求められる性能の
１つとして、いわゆるダイナミックレンジが広いことが
挙げられる。つまり、小さな受光量から大きな受光量ま
でを正しく検出できる性能である。例えば反射型の光電
センサにおいて、同じ投光量の条件下で光電センサ（投
光部及び受光部）から検出対象物までの距離が短ければ
大きい受光量が得られ、長ければ小さな受光量しか得ら
れない。

【０００５】距離が長くても十分な受光量が得られるよ
うに投光量を設定すれば、距離が短い場合に受光量が飽
和するおそれがある。増幅回路の増幅率を大きく設定す
ることによって小さな受光量でも正しく検出できるよう
に設定した場合、受光量が大きくなれば増幅回路又はＡ
／Ｄ変換器が飽和するおそれがある。

【０００６】一方、増幅回路又はＡ／Ｄ変換器の飽和を
避けるために投光量や増幅回路の増幅率を低く抑えた場
合は、検出対象物までの距離が長い場合に十分な検出値
を得ることができず、検出対象物の有無の判定が難しく
なる。

【０００７】このような受光感度と飽和とのトレードオ
フの関係を考慮しながらダイナミックレンジを広げるた
めに、従来の光電スイッチの中には、投光量、増幅回路
の増幅率又はヒステリシスのいずれかを切り替えること
ができるものがある。例えば、増幅度を複数段階に切り
替え、検出値の表示において、現在の増幅度のポジショ
ン番号と検出値とをセットで表示するようにしたものが
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】検出対象物の有無を正
しく判定をするには、得られる受光量（検出値）そのも
のが十分であるだけではなく、検出対象物の有無に対応
する受光量（検出値）の変化量が十分大きいことが必要
である。検出対象物が十分大きい場合は検出対象物の有
る場合と無い場合とで受光量（検出値）が大きく変化す
ることが期待できるが、小さい（又は細い）検出対象物
の場合はそれを期待することができない。つまり、投光
スポット径に占める検出対象物の面積、正確には投光ス
ポット径に含まれる光量と検出対象物による遮光量又は
反射光量との比（以下、光量比という）が問題になる。
この光量比が小さい場合は、検出対象物の有無に対応す
る受光量（検出値）の変化量が小さくなり、検出対象物
の有無を正しく判定できない場合が発生する。

【０００９】この光量比を大きくするには、反射型の場
合は光電センサから検出対象物までの距離を、投光スポ
ット径が大きく広がらない距離まで短くすることが効果
的である。透過型の場合も同様に、光電センサの投光部
と受光部との距離を短くして、投光量のうち、できるだ
け多くの光量が受光部に達するようにすることが効果的
である。

【００１０】しかし、いずれの場合も、受光量そのもの
が大きくなり、前述のような増幅回路又はＡ／Ｄ変換器
の飽和の問題が生ずる。そして、飽和を回避するために
投光量や増幅回路の増幅率を低く抑えると、受光量（検
出値）の変化量が小さくなり、小さい（又は細い）検出
対象物の有無の検出（判定）能力（すなわち分解能）が
低下することになる。

【００１１】このような分解能を高めるために、Ａ／Ｄ
変換器のビット数を増加する（高分解能のＡ／Ｄ変換器
を使用する）ことが考えられるが、その分だけＡ／Ｄ変
換器のコストが上昇し、安価な光電センサの提供が困難
になる。

【００１２】本発明は、上記のような従来の課題に鑑み
て為されたものであり、コスト上昇につながる高分解能
のＡ／Ｄ変換器を使用することなく、ディジタル値の処
理方法を工夫することにより、光電センサと検出対象物
との距離を短くして細かい検出対象物を高精度で検出す
ることが可能な光電センサを提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明による光電センサ
は、検出領域に対して光を投光する投光部と、検出領域
からの光を受光する受光部と、該受光部から出力された
受光量に相当する電気信号を増幅する増幅回路と、該増
幅回路の出力電圧をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換
器と、投光部の投光動作を制御すると共にＡ／Ｄ変換器
から得られるディジタル値を処理する処理部とを備えた
光電センサであって、投光部の投光量又は増幅回路の増
幅率を通常モードよりも下げることにより増幅回路又は
Ａ／Ｄ変換器が飽和し難くする高精度モードを備え、高
精度モードにおいて、処理部は、投光部の投光動作を複
数回続けて実行させると共に、複数回の投光動作に対し
てＡ／Ｄ変換器から得られる複数個のディジタル値を加
算して得られるディジタル値を受光量に相当する検出値
として処理することを特徴とする。

【００１４】このような構成によれば、検出対象物が小
さい（又は細い）場合に、高精度モードを選択して検出
対象物に光電センサ（のヘッド部）をできるだけ近づけ
るようにすれば、受光量（検出値）の飽和を回避しなが
ら検出対象物の有無に対応する受光量（検出値）の変化
量をできるだけ大きくすることができるので、検出対象
物の有無を精度良く検出（判定）することができる。ま
た、ノイズに対する検出精度（Ｓ／Ｎ比）が良くなる効
果も得られる。

【００１５】好ましい実施形態において、光電センサは
複数桁からなる第１及び第２の表示部が並んで設けられ
た表示器を備え、前記処理部は、前記通常モードでは第
１の表示部に検出値を表示させると共に第２の表示部を
用いて検出値以外の表示を行い、かつ、高精度モードで
は第１及び第２の表示部を用いて桁数が増加した検出値
を表示することを特徴とする。例えば、第１の表示部と
第２の表示部が共に４桁の表示桁を有する場合に、通常
モードでは第１表示部の４桁のみを用いて検出値を表示
し、高精度モードでは第１表示部の４桁に第２表示部の
下１桁を加えた最大５桁を用いて検出値を表示する。も
ちろん、第１表示部の４桁及び第２表示部の４桁をすべ
て使用すれば、最大８桁を用いて検出値を表示すること
ができる。

【００１６】こうすることにより、高精度モードで桁数
が増加した検出値をそのまま表示することができ、ユー
ザは表示された検出値の桁数から光電センサが高精度モ
ードで動作していることを認識することができる。ま
た、しきい値の設定についても同様に、第１及び第２の
表示部を用いて桁数が増加した高精度モードでのしきい
値を設定できるようにしてもよい。

【００１７】別の好ましい実施形態では、高精度モード
において、処理部は、所定の条件下での検出値に基づい
てしきい値及びシフト量を設定し、しきい値及び検出値
（例えば５桁）からシフト量を減じることにより通常モ
ードの検出値の最大表示桁数（例えば４桁）まで桁数を
減少したものを表示用しきい値及び検出値として表示器
に表示させることを特徴とする。こうすることにより、
限られた桁数の表示器のみを用いて通常モードでの検出
値及び高精度モードでの検出値を表示することができ
る。

【００１８】更に別の好ましい実施形態では、光電セン
サは複数桁からなる第１及び第２の表示部が並んで設け
られた表示器を備え、処理部は、切替信号入力にしたが
って、第１及び第２の表示部の両方を用いて桁数の増え
た検出値を表示する第１表示モードと、第１及び第２の
表示部の一方のみを用いて桁数を減少した表示用検出値
を表示する第２表示モードとを切り替えることを特徴と
する。これは、上記の２つの実施形態の組合せに相当す
る。こうすることにより、ユーザは目的に応じていずれ
かの表示モードを選択することができる。例えば、第２
表示モードで第１表示部のみを用いて桁数を減少した表
示用検出値を表示する場合は、第２表示部に桁数を減少
した表示用しきい値を表示することが可能である。

【００１９】本発明による光電センサの別の構成は、上
記の高精度モードにおいて、処理部は、投光部の投光動
作を複数回続けて実行させると共に、複数回の投光動作
に対してＡ／Ｄ変換器から得られる複数個のディジタル
値を平均して得られるディジタル値を受光量に相当する
検出値として処理することを特徴とする。つまり、上記
の構成でＡ／Ｄ変換器から得られる複数個のディジタル
値を加算した後、加算した回数で除することにより求め
た平均値を受光量に相当する検出値とする。この構成で
は、見かけ上は検出値の桁数が増加せず、高精度モード
であることは分からないが、１回のみの投光動作による
検出値の場合に比べて、ノイズに対する検出精度（Ｓ／
Ｎ比）が良くなる効果が得られる。

【００２０】本発明による光電センサの更に別の構成
は、上記の高精度モードにおいて、処理部は、Ａ／Ｄ変
換器から得られるディジタル値を複数回加算し、又は整
数倍して得られた値を受光量に相当する検出値として処
理することを特徴とする。この構成では、ノイズに対す
る検出精度（Ｓ／Ｎ比）が良くなる効果は得られない
が、見かけ上検出値の桁数が増加してユーザに高精度モ
ードを認識させる効果が得られる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２２】図１は本発明の実施形態に係る光電センサ
のアンプ部（センサアンプ）の外観を示す斜視図であ
る。このセンサアンプ１は、光ファイバ型の光電センサ
の例であり、薄型直方体形状のケース１０の前面側に投
光側光ファイバ及び受光側光ファイバの接続部（挿入
口）１１及び１２が設けられている。背面側には、電源
供給や検出信号出力等のためのケーブル接続部（図示せ
ず）が設けられている。

【００２３】下面の窪み部１３は、ＤＩＮレールにセン
サアンプ１を取り付けるための取付部である。通常は複
数のセンサアンプ１を重ねるように並べてＤＩＮレール
に取り付ける。そして隣接するセンサアンプ同士は、一
方の側面に設けられた雄コネクタ１４と他方の側面に設
けられた雌コネクタ（図示せず）とによって機械的及び
電気的に連結される。

【００２４】センサアンプ１の上面には、８桁（４桁×
２）の７セグメントＬＥＤを用いた表示器１５と、投光
出力中に点灯するインジケータ１６が設けられている。
また、検出判定のためのしきい値の設定、動作モードや
表示モードの切り替え等に使用される押釦スイッチ１７
〜２０が設けられている。押釦スイッチ１８は、スイン
グタイプのアップダウン押釦スイッチである。

【００２５】図２は、本発明の実施形態に係る光電セン
サの回路構成を示すブロック図である。この例では、投
光ヘッド３ａが取り付けられた投光側光ファイバ３と受
光ヘッド４ａが取り付けられた受光側光ファイバ４がセ
ンサアンプ１（光ファイバの接続部１１及び１２）に接
続され、透過型の光電センサを構成している。センサア
ンプ１には投光側光ファイバ３の基端側に接続される発
光素子（例えば発光ダイオード）２２と、受光側光ファ
イバ４の基端側に接続される受光素子（例えばフォトダ
イオード）２４が内蔵されている。この例では、発光素
子２２、投光側光ファイバ３及び投光ヘッド３ａが投光
部に相当し、受光ヘッド４ａ、受光側光ファイバ４及び
受光素子２４が受光部に相当する。

【００２６】発光素子２２から出た光は投光側光ファイ
バ３を伝播し、その先端（投光ヘッド３ａ）から破線で
示すように（約６０度の角度で広がるように）投光さ
れ、対向する位置に設けられた受光ヘッド４ａから受光
側光ファイバ４に入射し、受光側光ファイバ４を伝播し
て受光素子２４に至る。投光ヘッド３ａから受光ヘッド
４ａに至る光路ＬＢを検出対象物ＷＫが遮ったときに受
光素子２４の受光量が低下することから、検出対象物Ｗ
Ｋの有無を検出することができる。

【００２７】反射型の光電センサを構成する場合は、投
光ヘッド３ａから投光された光が検出対象物ＷＫで反射
して受光ヘッド４ａから受光側光ファイバ４に入射する
ように、投光ヘッド３ａ及び受光ヘッド４ａの位置及び
方向がセットされる。あるいは、投光ヘッド３ａ及び受
光ヘッド４ａを一体化したヘッド部が使用される。な
お、光電センサには種々のタイプがある。例えばアンプ
分離型と呼称されるものでは、ヘッド部に発光素子及び
受光素子が内蔵され、ヘッド部とセンサアンプとの間は
光ファイバではなく電気ケーブルによって接続される。

【００２８】図２において、センサアンプ１には、発光
素子２２の駆動回路２３及びそれを制御する処理部（マ
イクロプロセッサ）２８が内蔵されている。また、受光
素子２４から出力された受光量に相当する電気信号を増
幅する増幅回路２５と、増幅回路２５の出力電圧をディ
ジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器２６が内蔵され、Ａ／
Ｄ変換器２６から得られるディジタル値は処理部２８に
入力される。処理部２８は、入力されたディジタル値を
後述するしきい値と比較して、その結果を検出対象物Ｗ
Ｋの有無を示す二値信号として出力回路２７から外部機
器へ出力する。なお、本実施形態の光電センサでは１２
ビットのＡ／Ｄ変換器２６が使用され、０〜４０９５
（１０進数）のディジタル値を出力する。

【００２９】また、前述の表示器１５及びインジケータ
１６に対応する表示回路３０、押釦スイッチ１７〜２０
に対応する押釦スイッチ回路３１、連結用コネクタ（雄
コネクタ１４及び雌コネクタ）に対応する連結回路３２
もセンサアンプ１に内蔵され、処理部２８はこれらの制
御も司る。なお、図２において、処理部２８の入出力信
号のうち受光量及び検出値に関係するデータの流れを実
線の矢印で示し、それ以外の制御信号を破線の矢印で示
している。

【００３０】図３は、複数のセンサアンプ及び通信エン
ドユニットをＤＩＮレールに取り付け、重ねるように連
結した状態の例を示している。この例では、５台のセン
サアンプ１と１台の通信エンドユニット２が連結され、
ＤＩＮレール３に固定されている。なお、図３に示すセ
ンサアンプ１は、図１に示したセンサアンプ１の上面に
透明プラスチック製の防塵カバーを被せた状態である。

【００３１】通信エンドユニット２は、連結した複数台
のセンサアンプ１の端部を機械的に保持する機能と、管
理装置（例えばパーソナルコンピュータ）との通信機能
を有する。通信エンドユニット２の側面には、センサア
ンプ１の側面と同様に雌コネクタが設けられ、センサア
ンプ１と機械的及び電気的に連結される。通信エンドユ
ニット２に隣接する（直接連結された）センサアンプ以
外の４台のセンサアンプ１についても、隣接するセンサ
アンプ１を介して通信エンドユニット２にバス接続され
ている。５台のセンサアンプ１は個別に通信エンドユニ
ット２と信号の授受を行うことができる。

【００３２】通信エンドユニット２の上面に設けられた
通信コネクタのカバー２１を開けると、内部回路に接続
された通信コネクタが露出し、通信ケーブルを接続する
ことができるようになっている。通信エンドユニット２
は、例えばＲＳ−２３２Ｃシリアル通信によって、パー
ソナルコンピュータと通信を行う。つまり、パーソナル
コンピュータは、通信エンドユニット２を介して複数の
センサアンプ１のそれぞれにオンラインでアクセスし、
各センサアンプ１の動作モードや設定値をモニタし、あ
るいは設定変更することができる。

【００３３】図４は、図１に示したセンサアンプ１の上
面図である。センサアンプ１に備えられた表示器１５
は、８桁の７セグメント表示器であり、４桁からなる第
１表示部１５ａと同じく４桁からなる第２表示部１５ｂ
が並ぶように構成されている。例えば、検出動作中は、
第１表示部１５ａ（下位４桁）で検出値を１０進数表示
し、第２表示部１５ｂ（上位４桁）でしきい値（設定
値）を１０進数示するような使用形態が可能である。あ
るいは、図５に示すように、第１表示部１５ａで検出値
又はしきい値を１０進数表示し、第２表示部１５ｂの各
桁の一部セグメントを用いて検出値又はしきい値をバー
グラフ表示するといった使用形態が可能である。

【００３４】また、本実施形態の光電センサは、後述す
るような高精度モードを備えており、通常モードでの検
出値及びしきい値の最大桁数（１０進数表示）が４桁で
あるのに対して、高精度モードでは５桁になる。そこ
で、高精度モードにおける検出値（又はしきい値）の表
示方法の一つとして、図６に示すように、第１表示部１
５ａ及び第２表示部１５ｂの両方を用いて（連結して）
５桁の１０進表示を行う。もちろん、最大８桁までの１
０進表示が可能になる。

【００３５】次に、押釦スイッチ１７〜２０の使用例に
ついて簡単に説明する。各押釦スイッチは複数の機能に
兼用されており、以下の使用例はその一部の機能であ
る。

【００３６】先ず、しきい値を設定する際は押釦スイッ
チ１７（以下、セットＳＷと記す）と押釦スイッチ１８
（以下、アップダウンＳＷと記す）が使用される。例え
ば、図２において投光ヘッド３ａから受光ヘッド４ａに
至る光路ＬＢを遮るように検出対象物ＷＫを配置してセ
ットＳＷ１７を押下し、次に検出対象物ＷＫを光路ＬＢ
から除いた状態でセットＳＷ１７を再度押下する。その
結果、検出対象物ＷＫが光路ＬＢを遮っているときの受
光量に相当する検出値（例えば２０００）と、遮ってい
ないときの受光量に相当する検出値（例えば４０００）
との中間値（例えば３０００）がしきい値として自動設
定される。

【００３７】このとき、しきい値の設定値が表示器１５
に表示される。通常モードでは、第１表示部１５ａ及び
第２表示部１５ｂのうちのいずれか一方に４桁表示され
る。そして、アップダウンＳＷ１８を用いてしきい値の
設定値を増減調整することができる。

【００３８】次に、動作モードの設定には、押釦スイッ
チ１９（以下、モードＳＷと記す）とアップダウンＳＷ
１８が使用される。モードＳＷ１９を一定時間（例えば
２秒）以上押しつづけると動作モードの設定変更が可能
となり、アップダウンＳＷ１８を用いて動作モードを順
番に選択することができる。このとき、表示器１５に選
択された動作モードが簡略化されたアルファベットで表
示される。例えば図７に示すように、「ファイン」、
「ターボ」、「スーパーターボ」、「ウルトラター
ボ」、「ハイスピード」、「スーパーファイン」の６種
類の動作モードがアップダウンＳＷ１８の押下によって
正逆両方向に遷移する。

【００３９】なお、６種類の動作モードは、検出対象物
の大きさや距離等に応じて適切な投光量（発光素子２２
の駆動パルス幅）や感度（増幅回路２５の増幅度）等の
回路定数を最適化するために備えられている。例えば、
「ファイン」モードは前述の通常モードに相当し、投光
ヘッド３ａから検出対象物ＷＫまでの距離１００ｍｍ程
度に最適化されている。「ターボ」モードは２００ｍ
ｍ、「スーパーターボ」モードは３００ｍｍ、「ウルト
ラターボ」は４００ｍｍにそれぞれ最適化されている。
また、「ハイスピード」モードは、光路ＬＢを比較的速
く横切る検出対象物ＷＫを検出できるように、応答速度
を速くした動作モードである。

【００４０】また、「スーパーファイン」モードは、前
述の高精度モードに相当し、このモードでは、投光量又
は感度（増幅率）を「ファイン」モード（通常モード）
よりも下げることにより、投光ヘッド３ａから検出対象
物ＷＫまでの距離を「ファイン」モードより更に縮めた
場合でも、増幅回路２５又はＡ／Ｄ変換器２６が飽和し
難くしている。こうすることにより、投光スポット径の
広がりを抑えて、検出対象物ＷＫが小さい（又は細い）
場合にも正確に検出することが可能になる。ただし、受
光量が減少するので、処理部２８は、後述するような受
光量の減少を補う処理を実行する。

【００４１】本実施形態の光電センサは、上記の動作モ
ードの他に、検出値の変化の微分演算を行い立上がり又
は立下りのエッジ検出信号を出力する微分モード、立上
がり又は立下りのエッジから遅延時間（設定可能）後に
検出信号を出力するタイマーモード等、種々のモードを
備えている。また、表示器１５による表示モードについ
ても複数のモードが備えられている。それらのモード切
替についても、押釦スイッチ１７〜２０の押す順序や押
し方（例えば２秒以上の押下、２回押し等）を組み合わ
せることによって変更することができる。

【００４２】図８は、高精度モード（「スーパーファイ
ン」モード）で処理部２８が実行する検出値に関する処
理のフローチャートである。ステップ＃１０１で処理部
２８は投光量（発光素子２２の駆動パルス幅）又は感度
（増幅回路２５の増幅率）を通常モード（「ファイン」
モード）よりも下げる。これにより、前述のように、投
光スポット径の広がりを抑えるために投光ヘッド３ａか
ら検出対象物ＷＫまでの距離を短くしても増幅回路２５
又はＡ／Ｄ変換器２６が飽和し難くなる。その結果、検
出対象物ＷＫが小さい（又は細い）場合にも正確に検出
することが可能になる。

【００４３】ステップ＃１０２からステップ＃１０７ま
での処理において、処理部２８は、投光動作（ステップ
＃１０３における発光素子の駆動）を１６回連続して実
行させ、それぞれの投光動作に対してＡ／Ｄ変換器２６
から得られる１６個のディジタル値（出力値Ｄ（１）〜
Ｄ（１６））を加算している。

【００４４】そして加算結果であるディジタル値Ｄを受
光量に相当する検出値として表示すると共に、しきい値
と比較して二値信号である検出出力を生成する。１６個
のディジタル値を加算したものを検出値とすることによ
り、検出値の最大レベルは１６倍（２の４乗倍）にな
る。例えば１２ビットのＡ／Ｄ変換器２６を用いて１６
ビットの検出値が得られることになり、いわば４ビット
分だけ分解能が向上したことになる。また、ノイズに対
する検出精度（Ｓ／Ｎ比）が良くなる効果が得られる。

【００４５】１６ビットの検出値は１０進数で０〜６５
５３５の値に相当し、最大５桁の検出値となる。前述の
ようにして、第１表示部１５ａの４桁に第２表示部１５
ｂの下１桁を加えた最大５桁を用いて検出値を表示す
る。検出値に応じて、しきい値についても、前述のよう
な自動設定及び手動調整により最大５桁の値が設定され
る。

【００４６】もちろん、投光回数（Ａ／Ｄ出力値の加算
回数）は１６回に限るわけではなく、少なくしてもよい
し、逆に多くしてもよい。投光回数を増やして検出値の
最大桁数が仮に６桁以上になっても問題ない。前述のよ
うに、第１表示部１５ａ及び第２表示部１５ｂを用いて
（連結して）最大８桁の表示が可能である。

【００４７】図９は、図８のフローチャートの変形例を
示している。この例では、図８のステップ＃１０１から
ステップ＃１０７までの処理を行った後（ステップ＃２
０１）、Ｄをそのまま表示値として用いるのではなく、
内部処理用検出値とする（ステップ＃２０２）。例え
ば、検出対象物ＷＫが光路ＬＢを遮る位置にあるときの
検出値Ｄが４００００であり、検出対象物ＷＫが光路Ｌ
Ｂを遮らない位置にあるときの検出値Ｄが４２０００で
あるとする。

【００４８】しきい値の設定を行う場合は（ステップ＃
２０３のＹｅｓ）、ステップ＃２０４で前述のようにセ
ットＳＷ１７を操作することにより、しきい値Ｔ（例え
ば４００００と４２０００の中間値である４１０００）
が自動設定される。続くステップ＃２０５において処理
部２８は、シフト量Ｓをも自動設定する（例えばＳ＝３
９０００）。

【００４９】次のステップ＃２０６において、内部処理
用検出値Ｄからシフト量Ｓを減じた表示用検出値Ｄ’及
び（内部処理用）しきい値Ｔからシフト量Ｓを減じた表
示用しきい値Ｔ’を算出する。上記の例では、Ｄ’（遮
光時）＝４００００−３９０００＝１０００、Ｄ’（非
遮光時）＝４２０００−３９０００＝３０００、Ｔ’＝
４１０００−３９０００＝２０００となる。この演算に
より、１０進数で５桁であった内部処理用検出値及びし
きい値が４桁の表示用検出値及びしきい値になる。言い
換えれば、５桁の内部処理用検出値及びしきい値が４桁
の表示用検出値及びしきい値になるように、ステップ＃
２０５でシフト量Ｓが自動設定される。

【００５０】続くステップ＃２０７において、４桁の表
示用検出値及びしきい値が表示器１５に表示される。例
えば、前述の通常モードと同様に、第１表示部１５ａに
表示用検出値を表示し、第２表示部１５ｂに表示用しき
い値を表示することができる。

【００５１】第１表示部１５ａ及び第２表示部１５ｂの
両方を用いて５桁の内部処理用検出値又はしきい値を切
替表示する表示モードと、４桁の表示用検出値及びしき
い値を第１表示部１５ａ及び第２表示部１５ｂに同時表
示する表示モードのいずれかをモードＳＷ１９で選択で
きるようにしてもよい。また、ステップ＃２０５で自動
設定されるシフト量Ｓを、しきい値の自動設定と同様
に、アップダウンＳＷ１８を用いて手動調整できるよう
にしてもよい。

【００５２】図８のフローチャートの別の変形例とし
て、ステップ＃１０８において、加算結果Ｄをそのまま
受光量に相当する検出値として用いる代わりに、加算し
た回数（１６）で除することによって得られた平均値を
検出値Ｄ’として表示、比較等の処理に用いるようにし
てもよい。この場合も、５桁の検出値が４桁に減じられ
るので、通常モードと同様に第１表示部１５ａのみを用
いて表示することが可能になる。また、ノイズに対する
検出精度（Ｓ／Ｎ比）が良くなる効果は上記の場合と変
わらない。

【００５３】図８のフローチャートの更に別の変形例と
して、処理部２８は一回だけ発光素子２２を駆動し（投
光動作を行い）、Ａ／Ｄ変換器２６から得られるディジ
タル値を複数回（例えば１６回）加算し、又は整数倍
（例えば１６倍）して得られた値を受光量に相当する検
出値として表示や比較の処理に用いるようにしてもよ
い。この場合は、ノイズに対する検出精度（Ｓ／Ｎ比）
が良くなる効果は得られないが、見かけ上、検出値の桁
数が増加してユーザに高精度モードを認識させる効果は
得られる。

【００５４】以上、本発明の実施形態について、いくつ
かの変形例を適宜含めながら説明したが、上記の実施形
態や変形例の他にも種々の形態で本発明を実施すること
ができる。例えば、上記の実施形態では、第１表示部１
５ａと第２表示部１５ｂが１つの表示器１５を構成して
いるが、２つの分離した表示器で第１及び第２の表示部
１５ａ，１５ｂを構成してもよい。

【００５５】また、第１及び第２の表示部１５ａ，１５
ｂを構成する桁数は上記の実施形態の４桁に限らず、任
意である。また、第１及び第２の表示部１５ａ，１５ｂ
が必ずしも同じ桁数を有する必要は無い。

【００５６】また、上記の実施形態では、第１表示部１
５ａの４桁及び第２表示部の１桁（一部）を用いて高精
度モードにおける５桁の検出値を表示しているが、第２
の表示部の２桁又は３桁を用いてもよいし、４桁全部を
用いて計８桁を高精度モードにおける最大表示桁数とし
てもよい。また、第２表示部の一部の桁を第１の表示部
と結合して高精度モードにおける検出値の表示に使用す
る場合に、他の桁を他の表示目的に使用することは任意
である。例えば、他の桁の任意のセグメントを用いて動
作モードを表示してもよい。

【００５７】本発明は、投光部から受光部に至る光路を
検出対象物が遮ったか否かを検出する透過型に限らず、
投光部から出た光が検出対象物で反射して受光部に受光
されたか否かを検出する反射型にも適用できる。また、
投光素子及び受光素子がセンサアンプに内蔵された光フ
ァイバー型に限らず、投光素子及び受光素子を内蔵した
ヘッド部が電気ケーブルでセンサアンプに接続されるア
ンプ分離型、更にはレーザを用いたタイプ等、種々の光
電センサ（又は光電スイッチ）に適用できる。

【００５８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の光電セ
ンサによれば、検出対象物が小さい（又は細い）場合
に、高精度モードを選択して検出対象物に光電センサ
（のヘッド部）をできるだけ近づけるようにすれば、受
光量（検出値）の飽和を回避しながら検出対象物の有無
に対応する受光量（検出値）の変化量をできるだけ大き
くすることができるので、検出対象物の有無を精度良く
検出（判定）することができる。また、ノイズに対する
検出精度（Ｓ／Ｎ比）が良くなる効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る光電センサのセンサア
ンプの外観を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施形態に係る光電センサの回路構成
を示すブロック図である。

【図３】複数のセンサアンプ及び通信エンドユニットを
ＤＩＮレールに取り付け、重ねるように連結した状態の
例を示す斜視図である。

【図４】図１に示したセンサアンプの上面図である。

【図５】表示器の第１表示部及び第２表示部を個別の表
示に使用した表示例を示す図である。

【図６】高精度モードにおける検出値の表示方法の一例
を示す図である。

【図７】動作モードの表示遷移例を示す図である。

【図８】高精度モードで処理部が実行する検出値に関す
る処理のフローチャートである。

【図９】図８のフローチャートの変形例を示す図であ
る。

【符号の説明】１センサアンプ３，３ａ，２２投光部４，４ａ，２４受光部１５表示器１５ａ第１表示部１５ｂ第２表示部２５増幅回路２６Ａ／Ｄ変換器２８処理部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検出領域に対して光を投光する投光部と、
前記検出領域からの光を受光する受光部と、該受光部か
ら出力された受光量に相当する電気信号を増幅する増幅
回路と、該増幅回路の出力電圧をディジタル値に変換す
るＡ／Ｄ変換器と、前記投光部の投光動作を制御すると
共に前記Ａ／Ｄ変換器から得られるディジタル値を処理
する処理部とを備えた光電センサであって、前記投光部の投光量又は前記増幅回路の増幅率を通常モ
ードよりも下げることにより前記増幅回路又はＡ／Ｄ変
換器が飽和し難くする高精度モードを備え、前記高精度モードにおいて、前記処理部は、前記投光部
の投光動作を複数回続けて実行させると共に、複数回の
投光動作に対して前記Ａ／Ｄ変換器から得られる複数個
のディジタル値を加算して得られるディジタル値を受光
量に相当する検出値として処理することを特徴とする光
電センサ。
【請求項２】複数桁からなる第１及び第２の表示部が並
んで設けられた表示器を備え、前記処理部は、前記通常
モードでは第１の表示部に検出値を表示させると共に第
２の表示部を用いて検出値以外の表示を行い、かつ、前
記高精度モードでは第１及び第２の表示部を用いて桁数
が増加した検出値を表示することを特徴とする請求項１
記載の光電センサ。
【請求項３】前記高精度モードにおいて、前記処理部
は、所定の条件下での検出値に基づいてしきい値及びシ
フト量を設定し、前記しきい値及び検出値から前記シフ
ト量を減じることにより通常モードの検出値の最大表示
桁数まで桁数を減少したものを表示用しきい値及び検出
値として表示器に表示させることを特徴とする請求項１
記載の光電センサ。
【請求項４】複数桁からなる第１及び第２の表示部が並
んで設けられた表示器を備え、前記処理部は、切替信号
入力にしたがって、前記第１及び第２の表示部の両方を
用いて桁数の増えた検出値を表示する第１表示モード
と、前記第１及び第２の表示部の一方のみを用いて前記
桁数を減少した表示用検出値を表示する第２表示モード
とを切り替えることを特徴とする請求項３記載の光電セ
ンサ。
【請求項５】検出領域に対して光を投光する投光部と、
前記検出領域からの光を受光する受光部と、該受光部か
ら出力された受光量に相当する電気信号を増幅する増幅
回路と、該増幅回路の出力電圧をディジタル値に変換す
るＡ／Ｄ変換器と、前記投光部の投光動作を制御すると
共に前記Ａ／Ｄ変換器から得られるディジタル値を処理
する処理部とを備えた光電センサであって、通常モードよりも前記投光部の投光量又は前記増幅回路
の増幅率を下げることにより前記増幅回路又はＡ／Ｄ変
換器が飽和しないようにする高精度モードを備え、前記高精度モードにおいて、前記処理部は、前記投光部
の投光動作を複数回続けて実行させると共に、複数回の
投光動作に対して前記Ａ／Ｄ変換器から得られる複数個
のディジタル値を平均して得られるディジタル値を受光
量に相当する検出値として処理することを特徴とする光
電センサ。
【請求項６】検出領域に対して光を投光する投光部と、
前記検出領域からの光を受光する受光部と、該受光部か
ら出力された受光量に相当する電気信号を増幅する増幅
回路と、該増幅回路の出力電圧をディジタル値に変換す
るＡ／Ｄ変換器と、前記投光部の投光動作を制御すると
共に前記Ａ／Ｄ変換器から得られるディジタル値を処理
する処理部とを備えた光電センサであって、通常モードよりも前記投光部の投光量又は前記増幅回路
の増幅率を下げることにより前記増幅回路又はＡ／Ｄ変
換器が飽和しないようにする高精度モードを備え、前記高精度モードにおいて、前記処理部は、前記Ａ／Ｄ
変換器から得られるディジタル値を複数回加算し、又は
整数倍して得られた値を受光量に相当する検出値として
処理することを特徴とする光電センサ。