JP2003318719A - 多光軸光電センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノイズや外乱光等の影響を受けることなく、
投光ユニット及び受光ユニット間で同期信号を伝送し
て、安定した検出動作を行うことが可能な多光軸光電セ
ンサを提供する。 【解決手段】 投光ユニット１０には光ファイバＦの一
端側が導入され、その端面に対向するように同期用投光
素子１５が配置され、同期用投光素子１５は投光側ＣＰ
Ｕ１４からの同期信号Ｄに基づいて発光する。受光ユニ
ット２０には光ファイバＦの他端側が導入され、その端
面に対向するように同期用受光素子２７が配置され、そ
こからの受光信号レベルがコンパレータ２９にて所定の
基準値と大小比較されることで、投光ユニット１０から
の同期信号Ｄを受けたか否かが判別される。これにより
光ファイバＦを介して同期信号Ｄが投光ユニット１０か
ら受光ユニット２０へと伝送される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多光軸光電センサ
に関し、特に投光ユニット及び受光ユニット間での投受
光タイミングの同期をとるための構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の多光軸光電センサの一例が特許
第2911369号公報等に開示されている。これは、複数の
投光素子（例えば発光ダイオード）を備えた投光ユニッ
トと、それら複数の投光素子のそれぞれと対をなすよう
に配置される複数の受光素子（例えばフォトダイオー
ド）を備えた受光ユニットとが設けられ、これらが同期
信号線で接続された構成となっている。

【０００３】このうち投光ユニットには、所定の周期で
同期用の電気信号を生成すると共に、これに同期して複
数の投光素子を所定の投光タイミングで順次点灯させる
ためのＣＰＵ等が設けられている。また、投光ユニット
において生成された同期用の電気信号は、前記同期信号
線を介して受光ユニット側に与えれるようになってお
り、受光ユニットには、同期信号線からの同期用の電気
信号に基づき各受光素子での受光信号レベルを所定のタ
イミングで順次読み取るためのＣＰＵ等が設けられてい
る。このような構成により、各投光素子の投光タイミン
グで、それと対をなす受光素子での受光信号レベルのみ
を順次読み込むよう同期をとって動作させることが可能
となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の多光軸光電センサにおいて、前記同期信号線は、そ
の配線箇所付近に位置するインバータモータやサーボモ
ータ等の周辺機器から生ずるノイズの影響を受けてしま
い、同期用の電気信号が受光ユニット側に正確に伝送さ
れず安定して同期をとることができなくなるという問題
があった。

【０００５】また、投受光タイミングの同期をとるため
の他の方法として、特許第2726098号公報に示されたも
のがある。これは、投光ユニット側に同期用投光素子
と、受光ユニット側に同期用受光素子とを互いに対向す
るように配置して、例えば同期投光素子を、他の検出用
の投光素子とは異なる波長で発光させ、これを同期受光
素子にて受光することで同期信号の伝送を行うよう構成
されている。しかし、この構成では、同期用受光素子に
おいて、同期用投光素子以外の光（「外乱光」）が入光
するおそれがあり、やはり確実に同期をとることができ
ず誤動作を起こすという問題がある。特に、多光軸光電
センサは、例えばプレス機器での物体検知など安全性の
面で使用させることが多く、確実な同期に基づく安定し
た検出動作が求められる。

【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、ノイズや外乱光等の影響を受けること
なく、投光ユニット及び受光ユニット間で同期信号を伝
送して、安定した検出動作を行うことが可能な多光軸光
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の発明に係る多光軸光電センサは、複数の
検出用投光素子を備えた投光ユニットと、検出用投光素
子のそれぞれと対をなすように配置される複数の検出用
受光素子を備えた受光ユニットと、投光ユニットに設け
られ同期信号を生成する同期信号生成手段と、投光ユニ
ットに設けられ同期信号生成手段で生成された同期信号
に同期して発光する同期用投光素子と、投光ユニット及
び受光ユニット間を接続するように配されて同期用投光
素子からの光を受光ユニット側に導くための同期用の光
ファイバと、受光ユニットに設けられ光ファイバにより
導かれた光を受光する同期用受光素子と、その同期用受
光素子からの受光量に基づいて同期信号を検知する検知
手段と、投光ユニットに設けられ同期信号生成手段で生
成される同期信号に同期して各検出用投光素子を順次点
灯させる投光動作を行わせる投光駆動手段と、受光ユニ
ットに設けられ前記検知手段で検知された同期信号に同
期して検出用受光素子を順次有効化することで各検出用
受光素子と対をなす検出用投光素子からの光を受光する
受光動作を行わせる受光駆動手段とを備えたところに特
徴を有する。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１に記載の多光
軸光電センサにおいて、投光ユニットに同期信号生成手
段が設けられると共に、光ファイバは、投光ユニット側
の一端面に、複数の検出用投光素子のうちの一投光素子
からの光が入光するように配置され、その一投光素子
を、投光駆動手段により投光動作させると共に、同期信
号生成手段で生成された同期信号に同期して発光させる
ようにしたところに特徴を有する。

【０００９】請求項３の発明は、同期信号生成手段と同
期信号を検知する検知手段との配置関係を請求項１記載
の多光軸光電センサとは逆にしたものである。すなわ
ち、請求項３の発明に係る多光軸光電センサは、複数の
検出用投光素子を備えた投光ユニットと、検出用投光素
子のそれぞれと対をなすように配置される複数の検出用
受光素子を備えた受光ユニットと、受光ユニットに設け
られ同期信号を生成する同期信号生成手段と、受光ユニ
ットに設けられ同期信号生成手段で生成された同期信号
に同期して発光する同期用投光素子と、投光ユニット及
び受光ユニット間を接続するように配されて同期用投光
素子からの光を投光ユニット側に導くための同期用の光
ファイバと、投光ユニットに設けられ光ファイバにより
導かれた光を受光する同期用受光素子と、その同期用受
光素子からの受光量に基づいて同期信号を検知する検知
手段と、投光ユニットに設けられ検知手段で検知された
同期信号に同期して各検出用投光素子を順次点灯させる
投光動作を行わせる投光駆動手段と、受光ユニットに設
けられ同期信号生成手段で生成された同期信号に同期し
て検出用受光素子を順次有効化することで各検出用受光
素子と対をなす検出用投光素子からの光を受光する受光
動作を行わせる受光駆動手段とを備えたところに特徴を
有する。

【００１０】

【発明の作用及び効果】＜請求項１の発明＞請求項１の
構成によれば、投光ユニットの投光タイミングと受光ユ
ニットの受光タイミングとの同期をとるための同期信号
を、投光ユニットに設けられた同期用投光素子にて光信
号に変換して、光ファイバを介して受光ユニットに設け
られた同期用受光素子に伝送し、受光ユニット側の検知
手段で同期信号を再現し、これに基づき受光動作を行う
ことになる。このような構成であれば、電気信号として
の同期信号を伝送する従来の構成において問題となって
いた周囲機器からのノイズによる影響を排除することが
できる。また、互いに対向配置される同期用投光素子及
び同期用受光素子を備えて、いわゆる無線式で同期信号
の伝送を行う従来の構成において問題となっていた外乱
光による影響をも避けることができる。従って、投光ユ
ニット及び受光ユニット間での同期信号を正確に伝送し
確実に同期をとることができ、もって安定した検出動作
を行うことが可能になる。

【００１１】＜請求項２の発明＞請求項２の構成によれ
ば、複数の検出用投光素子のうちの１つを、同期用投光
素子として兼用させる構成としたから、検出用投光素子
とは別に同期用としての専用の投光素子を設けた構成に
比べて、部品点数を減らすことができ製造コストの低減
を図ることができる。＜請求項３の発明＞請求項３の構
成によれば、請求項１とは逆に受光ユニットに同期信号
生成手段と同期用投光素子とが設けられ、光信号が光フ
ァイバを介して投光ユニットに電槽され、これに基づき
投光ユニットが投光動作を行うから、請求項１の発明と
同様な効果が得られる。

【００１２】

【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及び図２によって説明する。この実施形態
は請求項１の発明に対応する。本実施形態の多光軸光電
センサは、例えば４個の投光素子１１（例えばＬＥＤ）
が一列に配列された投光ユニット１０と、それらの４個
の投光素子１１のそれぞれと対をなす４個の受光素子２
１（例えばフォトダイオード）が配列された受光ユニッ
ト２０とを所定の検出エリアを挟んで対向配置された構
成をなす。

【００１３】図１には、本実施形態の多光軸光電センサ
に係る電気的構成が示されている。同図に示すように、
投光ユニット１０には、各投光素子１１毎に設けられた
複数の駆動回路１２と、それら駆動回路１２に連なる選
択回路１３と、投光側ＣＰＵ１４とが備えられている。
図示しない電源スイッチをオン操作すると、投光側ＣＰ
Ｕ１４は、受光ユニット２０側に伝送するための同期信
号Ｄを生成して本発明の同期信号生成手段として機能す
る。それと同時に選択回路１３に制御信号Ｓ１を与え
る。選択回路１３は、この制御信号Ｓを受ける毎に作動
し、例えば、投光ユニット１０の上端側から下側の投光
素子１１へとそれらに対応する駆動回路１２に順次に駆
動信号（同図中、Ｐ１〜Ｐ４）を与えるよう動作し、こ
れにより検出用としての４個の投光素子１１が所定の時
間間隔毎に順次投光動作を行うようになっている。

【００１４】一方、受光ユニット２０には、複数のスイ
ッチ素子２５が備えられ、これらスイッチ素子２５の一
方のリード部に、各受光素子２１の出力端子を接続する
と共に、他方のリード部を、物体検出用のコンパレータ
２２の入力端子に共通接続してある。また、各スイッチ
素子２５に備えた制御用端子２５Ａは、選択回路２３を
介して受光側ＣＰＵ２４の出力端子に接続されており、
各スイッチ素子２５は、常には、オフ状態になってい
る。ここで、受光側ＣＰＵ２４が前記投光ユニット１０
側から同期信号Ｄを受けることで選択回路２３に制御信
号Ｓ２が与えられ、選択回路２３は、この制御信号Ｓ２
を受ける毎に作動し、受光ユニット２０の上端側から下
側へと各受光素子２１に対応するスイッチ素子２５に駆
動信号（図１中、Ｇ１〜Ｇ４）が順次与えられる。これ
によりオンしたスイッチ素子２５に連なる受光素子２１
の受光信号だけが、コンパレータ２２に順次取り込まれ
ることになる。

【００１５】コンパレータ２２は、各受光アンプ２６に
て増幅され順次送られてくる受光信号のレベルを、予め
設定された閾値と比較する。ここで、コンパレータ２２
は、受光信号レベルが、閾値以上のときはハイレベルの
信号を出力し、閾値より小さいときはローレベルの信号
を出力するように構成されている。

【００１６】さて、本実施形態において投光ユニット１
０から受光ユニット２０への同期信号Ｄの伝送は、投光
ユニット１０及び受光ユニット２０間に接続した光ファ
イバＦを介して行うよう構成されている。具体的には、
投光ユニット１０には、光ファイバＦの一端側が導入さ
れており、ユニット内部には、光ファイバＦの端面に対
向するように配置された同期用投光素子１５と、投光側
ＣＰＵ１４からの同期信号Ｄを受けて同期用投光素子１
５を発光させる同期用駆動回路１６とが設けられてい
る。一方、受光ユニット２０には、光ファイバＦの他端
側が導入されており、ユニット内部には、やはり光ファ
イバＦの端面に対向するように配置された同期用受光素
子２７と、その同期用受光素子２７からの受光信号を増
幅する受光アンプ２８と、更に受光アンプ２８にて増幅
された受光信号レベルを所定の基準値と大小比較するこ
とで、投光ユニット１０からの同期信号Ｄを受けたか否
かの判別を行う検知手段としてのコンパレータ２９とが
設けられている。そして同期信号Ｄを受けたと判断した
ときには受光側ＣＰＵ２４に検知信号Ｔを出力する。な
お、投光ユニット１０及び受光ユニット２０間には、電
源ライン及び種々の制御信号を伝送するための信号電線
も接続されており、前記光ファイバＦは、これらの電線
と共にまとめて同一ケーブル内に納められた状態で配さ
れている。

【００１７】以上の構成により、前記電源スイッチをオ
ン操作すると、図２に示すように、選択回路に与える制
御信号と、同期用駆動回路１６に与える同期信号とが所
定のタイミングで同時に投光側ＣＰＵ１４から出力され
る。同期信号Ｄは、同期用投光素子１５にて光信号に変
換されて光ファイバＦを通って受光ユニット２０側の同
期用受光素子２７にて受光され、コンパレータにて検知
され、受光側ＣＰＵ２４に検知信号Ｔが与えられる。そ
れに伴って、投光ユニット１０側の選択回路１３と、受
光ユニット２０側の選択回路２３とがほぼ同時に作動し
て、投光した投光素子１１と対をなす受光素子２１から
の受光信号のみを有効化させる投受光動作が、上側の光
軸から下側の光軸へ順次行われることになる。そして、
物体の存在により遮光された光軸においては、受光素子
２１からの受光信号レベルがコンパレータ２２での閾値
により低いレベルに低下して、ローレベル信号がコンパ
レータ２２から出力され、受光側ＣＰＵ２４により所定
の検出動作が実行される。

【００１８】このように、投光側ＣＰＵ１４の動作と受
光側ＣＰＵ２４の動作との同期をとるための同期信号
を、光ファイバＦを介して伝送する構成としたから、ノ
イズに強く干渉光の影響も全く受けることがなく、投光
ユニット１０及び受光ユニット２０間での同期を確実に
とることができ、安定した検出が保証され、安全用セン
サとしての要求に応えることが可能になる。

【００１９】＜第２実施形態＞図３は（請求項２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、検出用としての投光素子１１の１つを同期用投光
素子として兼用させるところにあり、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。図３に示すように、前記光ファイバ
Ｆの一端側が、例えば最上側の投光素子１１（以下、
「兼用投光素子３０」という）からの光が入光可能な位
置に配置されている。そして、投光側ＣＰＵ１４からの
同期信号Ｄは、兼用投光素子３０に対応する駆動回路１
２に与えるようになっている。図２に示すように、同期
信号Ｄの出力タイミングと、選択回路１３からの駆動信
号（Ｐ１〜Ｐ４）に基づく各投光素子１１の投光タイミ
ングとが重ならないよう調整することで、同期用として
専用の投光素子を設けず製造コストの低減化を図りつ
つ、上記第１実施形態と同様の作用効果を達成すること
ができる。

【００２０】＜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）上記第１実施形態では、投光側ＣＰＵ１４が同期
信号生成手段として機能する構成としたが、受光側ＣＰ
Ｕ２４を受光駆動手段及び同期信号生成手段として機能
させる構成であってもよい（請求項３の発明に対応す
る）。この場合、投光ユニット１０に同期用受光素子
が、受光ユニット２０に同期用投光素子がそれぞれ設け
られることになる。そして、受光側ＣＰＵ２４から同期
信号Ｄと制御信号Ｓ２とが同時に出力され、そのうち同
期信号Ｄは同期用投光素子にて光信号に変換され光ファ
イバＦを介して伝送され、投光ユニットの同期用受光素
子で受光され投光側ＣＰＵ１４へ取り込まれる。投光側
ＣＰＵ１４は検知手段及び投光駆動手段として機能して
同期用受光素子からの受光信号に基づいて同期信号を検
知し、これに基づき投光動作が行われる。このような構
成であっても第１実施形態と同様の効果を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る多光軸光電センサ
のブロック図

【図２】投受光タイミングを示すタイムチャート

【図３】本発明の第２実施形態に係る多光軸光電センサ
のブロック図

【符号の説明】

１０…投光ユニット １１…投光素子 １４…投光側ＣＰＵ １５…同期用投光素子 ２０…受光ユニット ２１…受光素子 ２４…受光側ＣＰＵ ２７…同期用受光素子 ２９…コンパレータ（検知手段） ３０…兼用投光素子 Ｄ…同期信号 Ｆ…光ファイバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G065 AA08 AB14 AB28 BA09 BB02 BC04 BC22 BC31 BC35 CA05 CA12 DA15 5G055 AA03 AA04 AC02 AE46 5J050 AA13 BB18 BB19 DD03 EE39 FF04 FF10 FF14

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の検出用投光素子を備えた投光ユニ
   ットと、 前記検出用投光素子のそれぞれと対をなすように配置さ
   れる複数の検出用受光素子を備えた受光ユニットと、 前記投光ユニットに設けられ同期信号を生成する同期信
   号生成手段と、 前記投光ユニットに設けられ前記同期信号生成手段で生
   成された前記同期信号に同期して発光する同期用投光素
   子と、 前記投光ユニット及び受光ユニット間を接続するように
   配されて前記同期用投光素子からの光を前記受光ユニッ
   ト側に導くための同期用の光ファイバと、 前記受光ユニットに設けられ前記光ファイバにより導か
   れた光を受光する同期用受光素子と、 その同期用受光素子からの受光量に基づいて前記同期信
   号を検知する検知手段と、 前記投光ユニットに設けられ前記同期信号生成手段で生
   成される前記同期信号に同期して前記各検出用投光素子
   を順次点灯させる投光動作を行わせる投光駆動手段と、 前記受光ユニットに設けられ前記検知手段で検知された
   前記同期信号に同期して前記検出用受光素子を順次有効
   化することで各検出用受光素子と対をなす前記検出用投
   光素子からの光を受光する受光動作を行わせる受光駆動
   手段とを備えた多光軸光電センサ。
2. 【請求項２】 前記光ファイバは、前記投光ユニット側
   の一端面に、前記複数の検出用投光素子のうちの一投光
   素子からの光が入光するように配置され、その一投光素
   子を、前記投光駆動手段により投光動作させると共に、
   前記同期信号生成手段で生成された前記同期信号に同期
   して発光させるようにした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】 複数の検出用投光素子を備えた投光ユニ
   ットと、 前記検出用投光素子のそれぞれと対をなすように配置さ
   れる複数の検出用受光素子を備えた受光ユニットと、 前記受光ユニットに設けられ同期信号を生成する同期信
   号生成手段と、 前記受光ユニットに設けられ前記同期信号生成手段で生
   成された前記同期信号に同期して発光する同期用投光素
   子と、 前記投光ユニット及び受光ユニット間を接続するように
   配されて前記同期用投光素子からの光を前記投光ユニッ
   ト側に導くための同期用の光ファイバと、 前記投光ユニットに設けられ前記光ファイバにより導か
   れた光を受光する同期用受光素子と、 その同期用受光素子からの受光量に基づいて前記同期信
   号を検知する検知手段と、 前記投光ユニットに設けられ前記検知手段で検知された
   同期信号に同期して前記各検出用投光素子を順次点灯さ
   せる投光動作を行わせる投光駆動手段と、 前記受光ユニットに設けられ前記同期信号生成手段で生
   成される前記同期信号に同期して前記検出用受光素子を
   順次有効化することで各検出用受光素子と対をなす前記
   検出用投光素子からの光を受光する受光動作を行わせる
   受光駆動手段とを備えた多光軸光電センサ。