JP2003142997A - 多光軸光電センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 省配線を図りながら応答速度が遅くなること
なく干渉光の影響を防止することできる多光軸光電セン
サを提供する。 【解決手段】 投光側ＣＰＵ６は、ＬＥＤ２ａ〜２ｄか
ら順番に投光させると共に、受光側ＣＰＵ１０に同期信
号を送信し、受光側ＣＰＵ１０は、同期信号に基づいて
ＰＤ４ａ〜４ｄからの受光信号を有効化することにより
スキャン動作を実行する。ここで、投光側ＣＰＵ６は、
スキャン動作を実行する際は、スキャン周期を乱数に応
じて変更する。これにより、投受光タイミングが他の多
光軸光電センサからの投光タイミングと一致する確率を
小さくすることができ、干渉光の影響を防止することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の投光素子か
ら検出エリアに向けて照射される光を所定のタイミング
で同期して複数の受光素子で受光するように構成した多
光軸光電センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の多光軸光電センサでは、より広
い領域への物体の進入を検出すべく、複数の多光軸光電
センサを並設することが行われている。このように複数
の多光軸光電センサを並設した場合は、多光軸光電セン
サのスキャン周期が一致しているという事情から、投光
タイミングと受光タイミングとの同期を図るにしても、
他の多光軸光電センサの投光タイミングと一致してしま
う相互干渉を生じることがあり、誤検出を引き起こすと
いう問題を生じる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような相互干渉を
防止する方法としては、以下の手段が用いられている。 干渉防止線を全ての多光軸光電センサに接続し、各多
光軸光電センサ間で投光タイミングが一致しないように
干渉防止線を介して同期信号を与える。 各多光軸光電センサの投光周期を異ならせことにより
各多光軸光電センサに独自の投受光タイミングを持たせ
るもので、投受光タイミングを大きく異ならせることに
より相互干渉を確実に防止できる。

【０００４】しかしながら、のものでは、干渉防止線
をわざわざ配線する必要があり、配線作業が面倒である
ばかりでなく、近年産業界で要望されている省配線化の
妨げとなる。また、のものでは、各多光軸光電センサ
の応答速度に大きなばらつきを生じ、多光軸光電センサ
の数が多くなる程応答速度のばらつきが大きくなり、応
答速度がシステム上の許容応答速度を上回ってしまう虞
がある。本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、省配線を図りながら応答速度が遅くなること
なく干渉光の影響を防止することできる多光軸光電セン
サを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、検出エリアに
向けて光を照射すべく所定の投光タイミングで順次投光
される複数の投光素子と、これらの投光素子と対応して
設けられ、前記検出エリアからの光を受光する複数の受
光素子と、前記各投光素子を順次走査するように投光さ
せるスキャン動作を繰返すと共に、前記受光素子からの
受光信号を対応する前記各投光素子の投光タイミングに
同期させて有効化する制御手段と、この制御手段により
有効化された前記受光素子からの受光信号に基づいて前
記検出エリアにおける遮光状態を判断する判断手段とを
備えた多光軸光電センサにおいて、前記制御手段は、ス
キャン動作のスキャン周期を所定時間内でランダムに変
更するものである（請求項１）。

【０００６】このような構成によれば、制御手段は、各
投光素子を順次走査するように投光させるスキャン動作
を実行する。すると、各投光素子は検出エリアに向けて
順に投光するので、検出エリアから光を受光した受光素
子からは受光信号が出力される。このとき、制御手段
は、受光手段からの受光信号を対応する各投光素子の投
光タイミングに同期させて有効化するので、投光素子に
対応した受光素子からの受光信号のみが有効となり、有
効となった受光信号に基づいて検出エリアの遮光状態を
判断することができる。

【０００７】ここで、制御手段は、スキャン動作を実行
する際はスキャン周期を所定時間内でランダムに変更す
るので、他の多光軸光電センサからの光が受光素子に入
光するような状態であっても、他の多光軸光電センサの
投光タイミングと一致する確率が小さくなり、干渉光の
影響を極力防止することができる。また、このようにス
キャン周期を変更するにしても、スキャン周期は所定時
間内となるように設定されているので、応答速度が低下
してしまうことはない。

【０００８】上記構成において、前記受光素子からの受
光信号の出力状態を少なくとも１スキャン分記憶する記
憶手段を備え，前記判断手段は、前記記憶手段の記憶内
容及び前記受光素子からの受光信号に基づいて少なくと
も１つの受光素子からの受光信号の非出力状態が２スキ
ャン以上連続したときは遮光状態であると判断するのが
望ましい（請求項２）。

【０００９】このような構成によれば、投光素子と受光
素子との間の光軸が遮光されたときは、制御手段による
スキャン動作に応じて記憶手段には光軸が遮光された受
光素子からの受光信号の非出力状態が少なくとも１スキ
ャン分記憶される。この場合、制御手段による次のスキ
ャン動作に応じて光軸が遮光された受光素子からの受光
信号の非出力状態が継続するので、判断手段は、少なく
とも１つの受光素子からの受光信号の非出力状態が２ス
キャン以上連続することに基づいて遮光状態であると判
断することができる。

【００１０】ここで、他の多光軸光電センサの投光タイ
ミングと万一同じとなったときは光軸の遮光状態であっ
ても受光素子から受光信号が出力されてしまうものの、
スキャン周期を変更することにより次のスキャン動作で
他の多光軸光電センサの投光タイミングと同一となる確
率は極めて小さいことから、干渉光の影響を受けてしま
うことを防止できる。

【００１１】また、前記投光素子の投光直前に当該投光
素子と対応する受光素子から受光信号が出力されたとき
は異常であると判断する異常判断手段を設け、この異常
判断手段が異常と判断した前記受光素子からの受光信号
を無効化する無効化手段を設けるようにしてもよい（請
求項３）。

【００１２】このような構成によれば、他の多光軸光電
センサからの投光が入光するような状態では、投光タイ
ミングの直前に干渉光が入光している確率が高いことか
ら、異常判断手段は、投光素子の投光直前に当該投光素
子と対応する受光素子から受光信号が出力されたときは
異常であると判断する。これにより、無効化手段は、異
常判断手段が異常と判断した受光素子からの受光信号を
無効化するので、干渉光の影響を一層防止することがで
きる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を４光軸の多光軸光
電センサに適用した一実施の形態を図面を参照して説明
する。図１は、多光軸光電センサ１の電気的構成を概略
的に示している。この図１において、多光軸光電センサ
１は、４個の投光素子としてのＬＥＤ２ａ〜２ｄを有す
る投光器３と、４個の受光素子としてのフォトダイオー
ド（以降、ＰＤと称する）４ａ〜４ｄを有する受光器５
とから構成されている。

【００１４】投光器３と受光器５とは対向するように配
置されており、投光器３のＬＥＤ２ａ〜２ｄと受光器５
のＰＤ４ａ〜４ｄとにより４つの光軸が形成されてい
る。この場合、これらの４光軸により投光器３と受光器
５との間に検出エリアが形成されるもので、被検出物体
が各光軸の少なくとも１光軸を遮断することにより後述
するように検出エリアにおける被検出物体の存在を判断
するように構成されている。

【００１５】投光器３は、全体の制御を行う投光側ＣＰ
Ｕ（制御手段に相当）６を主体として、この投光側ＣＰ
Ｕ６に接続される選択手段としてのシフトレジスタ７
と、このシフトレジスタ７に接続されるアンド回路８ａ
〜８ｄと、これらのアンド回路８ａ〜８ｄにそれぞれ接
続される駆動回路９ａ〜９ｄと、これらの駆動回路９ａ
〜９ｄにそれぞれ接続される複数のＬＥＤ２ａ〜２ｄと
から構成されている。

【００１６】投光側ＣＰＵ６は、受光側ＣＰＵ（制御手
段、判断手段、記憶手段、異常判断手段、無効化手段に
相当）１０と同期線１１で接続されており、この受光側
ＣＰＵ１０に同期線１１を通じて同期信号（図５参照）
を出力すると共に、この同期信号の出力に応じてシフト
レジスタ７に対して駆動回路９ａ〜９ｄを順次選択する
ための選択信号を出力するようになっている。

【００１７】シフトレジスタ７は、投光側ＣＰＵ６から
の選択信号に応じて駆動回路９ａ〜９ｄを順次選択して
駆動させ、駆動した駆動回路９ａ〜９ｄを介してそれぞ
れ接続されたＬＥＤ２ａ〜２ｄから所定の投光タイミン
グで投光パルスＰ１〜Ｐ４（図５参照）を検出エリアに
向けて順次照射するようになっている。

【００１８】また、受光器５は、全体の制御を行う受光
側ＣＰＵ１０と、検出エリアからの光を受光すると受光
信号を出力するＰＤ４ａ〜４ｄと、これらのＰＤ４ａ〜
４ｄにそれぞれ接続される増幅手段としての受光アンプ
１２ａ〜１２ｄと、これらの受光アンプ１２ａ〜１２ｄ
にそれぞれ接続される遮光判断用比較手段としてのコン
パレータ１３と、このコンパレータ１３にそれぞれ接続
されるアナログスイッチ１４ａ〜１４ｄと、これらのア
ナログスイッチ１４ａ〜１４ｄを受光側ＣＰＵ１０から
の選択信号にしたがってオンオフ制御する選択手段とし
てのシフトレジスタ１５と、受光側ＣＰＵ１０からの検
出出力を外部に出力する出力回路１６とから構成されて
いる。

【００１９】受光アンプ１２ａ〜１２ｄは、ＰＤ４ａ〜
４ｄにおいて検出エリアからの光を受光して出力された
受光信号を増幅してコンパレータ１３に出力するように
なっている。コンパレータ１３は、予め設定された所定
の閾値を有しており、受光アンプ１２ａ〜１２ｄにおい
て増幅された受光信号がこの閾値以上となるときには電
源電圧Ｖｃｃ程度のハイレベルの信号（以降、「Ｈ」信
号と称する）を出力し、閾値以上とならないときには略
ＧＮＤレベルに一致するロウレベルの信号（以降、
「Ｌ」信号と称する）を出力するように構成されてい
る。

【００２０】アナログスイッチ１４ａ〜１４ｄは、シフ
トレジスタ１５によりオンオフ制御されて、オン状態と
なるとコンパレータ１３の出力を通過させることにより
受光側ＣＰＵ１０に入力させるようになっている。尚、
アナログスイッチ１４ａ〜１４ｄがオフ状態のときには
コンパレータ１３の出力は受光側ＣＰＵ１０に入力され
ることはなく、入力電圧は例えば「Ｌ」レベルが維持さ
れるようになっている。シフトレジスタ１５は、受光側
ＣＰＵ１０からの選択信号を入力し、選択されたアナロ
グスイッチ１４ａ〜１４ｄを後述するように順次オンオ
フ制御するようになっている。

【００２１】受光側ＣＰＵ１０は、前述したように投光
側ＣＰＵ６から同期信号を入力するのに応じてシフトレ
ジスタ１５に対してアナログスイッチ１４ａ〜１４ｄを
選択するための選択信号を出力した状態で、各アナログ
スイッチ１４ａ〜１４ｄからの受光信号を予め設定され
た受光信号を有効化する期間に入力する受光動作を実行
するもので、その受光動作により遮光状態を判断し、そ
の判断結果を出力回路１６を通じて外部に出力するよう
になっている。

【００２２】次に上記構成の作用について説明する。図
２は、投光側ＣＰＵ６及び受光側ＣＰＵ１０の動作のう
ち、１スキャン動作分の動作を示すフローチャートであ
る。この図２において、まず、投光側ＣＰＵ６は、１〜
３の乱数を発生してから（ステップＳ１）、スキャン周
期の選択決定を行う（ステップＳ２）。この乱数は、ス
キャン動作を実行する際のスキャン周期を決定するもの
で、図３に示すように発生した乱数１〜３に対応してあ
らかじめスキャン周期が決定されている。特に、本実施
の形態では、乱数１〜３に対応して１スキャンのうちの
最後の投光終了タイミングからの待機時間Ｔ１〜Ｔ３を
設定することにより乱数に応じてスキャン周期を選択決
定するようになっている。この場合、このようにして選
択決定されるスキャン周期は多光軸光電センサ１の応答
速度がシステム上の許容応答速度を上回らないような十
分に短い時間に設定されている。

【００２３】以上のようにして投光側ＣＰＵ６がスキャ
ン周期を選択決定すると、投光動作の直前における干渉
光の有無を検出する（ステップＳ３）。つまり、隣接配
置された複数の多光軸光電センサ１の投光タイミング同
士が重なると、その干渉光の影響を受けてしまって誤動
作を生じる虞があることから、投光直前の非投光状態で
の受光状態を判断するのである。具体的には、投光直前
のタイミングで投光側ＣＰＵ６から同期信号が出力され
て受光側ＣＰＵ１０に入力すると（図５参照）、投受光
タイミングとなる光軸のアナログスイッチ１４ａ〜１４
ｄが有効化される。すると、コンパレータ１３において
投受光タイミングとなる光軸の受光アンプ１２ａ〜１２
ｄから出力される受光レベルとあらかじめ設定された所
定レベルとの比較が行われる。このとき、受光レベルの
方が大きい場合は、入光状態であるとしてコンパレータ
１３からＯＮ信号が受光側ＣＰＵ１０へ出力される。

【００２４】そして、受光側ＣＰＵ１０は、コンパレー
タ１３からの出力信号がＯＮ信号かＯＦＦ信号かによっ
て入光状態か遮光状態かの判断を行い、遮光状態であれ
ば（ステップＳ３：ＹＥＳ）、干渉光がないと判断して
その後の受光検出動作に移行し、投光動作を実行する
（ステップＳ４）。

【００２５】さて、投光動作が開始されると、投光側Ｃ
ＰＵ６は、投光信号をアンド回路８ａ〜８ｄの一方の入
力端子に一斉に出力すると同時に、１パルスの選択信号
をシフトレジスタ７に対して出力する。この選択信号
は、シフトレジスタ７によってシフトされながら、投光
信号に同期してシフトレジスタ７の各出力端子から順番
に駆動回路９ａ〜９ｄに出力される。これにより、駆動
回路９ａ〜９ｄが投光タイミングに応じて順番に駆動さ
れ、それに応じて各ＬＥＤ２ａ〜２ｅが順番に発光す
る。尚、これら各ＬＥＤ２ａ〜２ｅが順次発光する一連
の動作は、所定間隔で連続的に繰返されるスキャン動作
に従って、繰返し行われるようになっている。

【００２６】受光検出動作においては、上述したような
投光動作に同期して受光判別動作が行われる（ステップ
Ｓ５）。この受光判別動作は、投光側ＣＰＵ６からの同
期信号の入力の後、定められた所定時間後に行われるよ
うに規定されており（図５参照）、受光側ＣＰＵ１０
は、投光器３と同様に、シフトレジスタ１５に１パルス
の選択信号を出力する。これにより、シフトレジスタ１
５からアナログスイッチ１４ａ〜１４ｄを順次有効化す
る信号が出力され、それに応じて各受光アンプ１２ａ〜
１２ｄからの受光信号がコンパレータ１３へ順次送られ
る。コンパレータ１３は、受光信号レベルと所定レベル
との比較を行い、比較結果に応じてＯＮ／ＯＦＦ信号の
出力を行う。そして、受光側ＣＰＵ１０は、コンパレー
タ１３のＯＮ／ＯＦＦ信号の出力に基づいて入光状態か
遮光状態かの判別を光軸毎に行い、このような判別結果
を光軸毎に記憶する（ステップＳ６）。

【００２７】ここで、ある光軸の判別結果が遮光状態で
あった場合は（ステップＳ７：ＹＥＳ）、当該光軸に関
して前回のスキャン動作時に記憶した判別結果も遮光状
態であったかを判定し（ステップＳ８）、遮光状態が２
スキャン連続して発生した場合は（図５参照）、被検出
物体を検出したと判断して遮光出力を行う（ステップＳ
９）。以上の動作の結果、検出エリアに被検出物体が位
置したときは、多光軸光電センサ１が遮光出力を行うの
で、その遮光出力に基づいて検出エリアに被検出物体が
位置したことが分る。

【００２８】そして、上述したように１スキャン分の投
光、受光、判別動作の一連の動作が行われたときは、ス
キャン周期時間だけ待機する（ステップＳ１１）。つま
り、ステップＳ１，Ｓ２において選択決定した乱数に基
づくスキャン周期だけ待機するもので、図３に示したよ
うに乱数に応じてスキャン周期を変更することになる。

【００２９】以上のようにして、スキャン動作が行われ
るときは、図４に示すように各多光軸光電センサ１のス
キャン周期が乱数に応じて変更されることから、他の多
光軸光電センサ１の投光タイミングに一致する確率が小
さくなり、干渉光の影響を防止することができる。

【００３０】一方、投光直前にＰＤ４ａ〜４ｄから受光
信号を入力したときは（ステップＳ３：ＮＯ）、干渉光
があると判断されるので（図５参照）、その後の受光検
出を無効化するため、ステップＳ１０において投光動作
のみを行ってステップＳ１１に移行するようになってい
る。

【００３１】このような実施の形態によれば、多光軸光
電センサ１においてスキャン動作を実行する際はスキャ
ン周期をランダムに変更するようにしたので、スキャン
周期が一定の従来例のものと違って、他の多光軸光電セ
ンサ１からの干渉光の影響を極力防止することができ
る。

【００３２】しかも、このように優れた効果を奏しなが
ら、スキャン周期は多光軸光電センサ１の応答速度がシ
ステム上の許容応答速度を上回らないような十分に短い
時間に設定されているので、多光軸光電センサの投光周
期を異ならせる構成のものと違って、システムに不具合
を生じることはない。

【００３３】また、少なくとも１つのＰＤ４ａ〜４ｄか
らの受光信号の非出力状態が２スキャン連続したときに
遮光状態であると判断するようにしたので、光軸が遮光
状態であるにもかかわらず干渉光を受光するような状態
であっても、次のスキャン動作では干渉光の影響を回避
する確率が極めて高いことから、干渉光の影響を防止で
きる。

【００３４】さらに、投光直前に受光していると判断し
たときは、投光動作のみを実行し、受光判別動作を実行
しないようにしたので、光軸が遮光状態であるにもかか
わらず干渉光を受光するような状態であっても、当該光
軸のＰＤ４ａ〜４ｄからの受光信号を無効化することに
より干渉光の影響を一層回避することができる。

【００３５】本発明は、上記実施の形態に限定されるこ
となく、次のように変形または拡張できる。スキャン周
期を変更する方法として、乱数に応じてスキャン動作の
開始タイミングからの時間を変更するようにしてもよ
い。多光軸光電センサの光軸数は、４光軸に限定される
ことはない。投光器と受光器との同期を図る同期線の代
えて、１つの光軸を同期用の光軸として設定するように
してもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の多光軸光電センサによれば、スキャン動作のスキャン
周期を所定時間内でランダムに変更するようにしたの
で、省配線を図りながら応答速度が遅くなることなく干
渉光の影響を防止することでき、被検出物体を確実に検
出することができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における電気的構成を示
すブロック図

【図２】多光軸光電センサの動作を示すフローチャート

【図３】異なるスキャン周期を示す投光タイミング図

【図４】複数の多光軸光電センサのスキャン動作を示す
タイミング図

【図５】各信号の出力状態を示すタイミング図

【符号の説明】

１は多光軸光電センサ、２ａ〜２ｄはＬＥＤ（投光素
子）、４ａ〜４ｄはＰＤ（受光素子）、６は投光側ＣＰ
Ｕ（制御手段）、１０は受光側ＣＰＵ（制御手段、判断
手段、記憶手段、異常判断手段、無効化手段に相当）で
ある。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出エリアに向けて光を照射すべく所定
   の投光タイミングで順次投光される複数の投光素子と、 これらの投光素子と対応して設けられ、前記検出エリア
   からの光を受光する複数の受光素子と、 前記各投光素子を順次走査するように投光させるスキャ
   ン動作を繰返すと共に、前記受光素子からの受光信号を
   対応する前記各投光素子の投光タイミングに同期させて
   有効化する制御手段と、 この制御手段により有効化された前記受光素子からの受
   光信号に基づいて前記検出エリアにおける遮光状態を判
   断する判断手段とを備えた多光軸光電センサにおいて、 前記制御手段は、スキャン動作のスキャン周期を所定時
   間内でランダムに変更することを特徴とする多光軸光電
   センサ。
2. 【請求項２】 前記受光素子からの受光信号の出力状態
   を少なくとも１スキャン分記憶する記憶手段を備え，前
   記判断手段は、前記記憶手段の記憶内容及び前記受光素
   子からの受光信号に基づいて少なくとも１つの受光素子
   からの受光信号の非出力状態が２スキャン以上連続した
   ときは遮光状態であると判断することを特徴とする請求
   項１記載の多光軸光電センサ。
3. 【請求項３】 前記投光素子の投光直前に当該投光素子
   と対応する受光素子から受光信号が出力されたときは異
   常であると判断する異常判断手段と、 この異常判断手段が異常と判断した前記受光素子からの
   受光信号を無効化する無効化手段とを備えたことを特徴
   とする請求項１または２記載の多光軸光電センサ。