JP2006226855A - アンプ部分離型光電センサー - Google Patents

Abstract

【課題】二種類のアナログ信号がヘッド部からアンプ部へ伝送されるアンプ部分離型の光電センサーにおいて、ヘッド部とアンプ部とを接続する電気ケーブルを構成する電線の数を減らして電気ケーブルの配線作業を容易にすると共にコスト低減に寄与する。
【解決手段】受光素子２２から得られた二種類のアナログ信号Ｎ−Ｆ，Ｆを入力し、それらの信号を時分割で切り替えて１本のアナログ信号線１３ａに出力する信号切替部２６がヘッド部１１に内蔵され、電気ケーブル１３に含まれる１本のアナログ信号線１３ａを用いて二種類のアナログ信号Ｎ−Ｆ，Ｆがヘッド部１１からアンプ部１２へ伝送されるように構成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、光を用いた三角測距によって得られる対象物までの距離を測定すると共に測定された距離と基準距離との比較結果を出力する距離設定型光電センサーのうち、ヘッド部とアンプ部とが電気ケーブルで接続されたアンプ部分離型光電センサーに関する。特に本発明は、ヘッド部からアンプ部へのアナログ信号の伝送方法の改良に関する。

この種の光電センサーは、位置センサー又は変位センサーと呼称される場合もあり、光を用いた三角測距によって対象物（以下、ワークという）までの距離を測定する。図１を参照して、この測定原理を簡単に説明する。図１に示すように、センサーヘッド１０１に発光素子１０２と受光素子１０３が所定の間隔で配設されている。発光素子１０２から投光された光が投光レンズ１０４を通ってワークＷＫに投光され、ワークＷＫで反射した光が受光レンズ１０５を通って受光素子１０３に入射する。受光素子１０３として、一定範囲の受光面を有し、入射光の受光面におけるスポット位置又は光量分布の重心位置を検出可能なＰＳＤ（位置検出半導体素子）、ＣＣＤ（固体撮像素子）等のセンサー素子が使用される。

図１において、ワークＷＫの位置が破線で示すようにセンサーヘッド１０１に近づくと、受光素子１０３に入射する反射光が破線で示すように変化するので、受光素子１０３の受光面における受光スポット位置又は受光量分布の重心位置が矢印で示すように移動する。ワークＷＫがセンサーヘッド１０１から遠ざかる方向に移動すれば受光素子１０３の受光面における受光スポット位置又は受光量分布の重心位置は矢印と逆の方向に移動する。したがって、受光素子１０３の受光面における受光スポットの位置又は光量分布の重心位置を検出することによって、ワークＷＫまでの距離又はその変位を測定することができる。

このような光電センサーは通常、ワークまでの距離を測定して表示すると共に、測定結果と基準距離（予め定めた距離）との比較結果を二値信号として表示し、外部へ出力する機能を有する。また、ワークまでの距離と基準距離との比較結果である二値信号を出力する機能に特化した光電センサー（光電スイッチ）として、二分割ＰＤ（フォトダイオード）を受光素子に用いたものがある。二分割ＰＤは、ＰＳＤやＣＣＤに比べて安価であること等のメリットがある。二分割ＰＤを用いた従来の距離設定型光電センサーの動作原理を図２に基づいて簡単に説明する。

図２に示すように、二分割ＰＤ１０３は受光面が２つに分割されており、各分割受光面から個別の受光量信号が得られる。一方の分割受光面をＮ側（Ｎｅａｒ側）受光面、他方の分割受光面をＦ側（Ｆａｒ側）受光面という。図２（ｂ）に示すように受光スポットＳＰがＮ側受光面とＦ側受光面との境界に位置するときに両方の分割受光面から同等の受光量信号が得られる。また、図２（ａ）に示すように受光スポットＳＰがＮ側受光面に偏ると、Ｎ側受光面から得られる受光量ＮがＦ側受光面から得られる受光量Ｆより大きくなる（Ｎ＞Ｆ）。逆に図２（ｃ）に示すように受光スポットＳＰがＦ側受光面に偏ると、Ｆ側受光面から得られる受光量ＦがＮ側受光面から得られる受光量Ｎより大きくなる（Ｎ＜Ｆ）。したがって、図２（ｂ）に示す状態を基準距離とすれば、Ｎ側受光面とＦ側受光面から得られる受光量の差Ｎ−Ｆが正であるか負であるかに基づいて、ワークＷＫまでの距離が基準距離より近いか遠いかを示す二値信号を出力することができる。

また、ＰＳＤは図９に示すように、受光面を構成する高抵抗半導体基板の長手方向両端に一対の信号出力端子が設けられたものである。受光面に光が当たると光起電力によって一対の信号出力端子から光電流Ｉ１及びＩ２が取り出される。光電流Ｉ１及びＩ２の値は、受光面における受光スポットの位置によって変化する。図９に示すように、受光面の長さをＬ、その中心から受光スポットＳＰの重心までの距離をｘとすれば、（Ｉ２−Ｉ１）／（Ｉ１＋Ｉ２）＝２ｘ／Ｌの関係式が成立する。したがって、光電流Ｉ１及びＩ２の値が分かれば、光スポットＳＰの長手方向位置ｘを算出することができる。

上記のような光電センサーには、一体型と分離型とがある。一体型は、１つの筐体の中に発光素子及び受光素子を含む光学系、発光素子の駆動回路、受光素子からの信号の処理回路等がすべて内蔵された構造を有する。これに対して、分離型は、発光素子及び受光素子を含む光学系を有するヘッド部と、その制御回路や信号処理回路を有するアンプ部とが個別の筐体に内蔵され、両者が電気ケーブルで接続された構造を有する（例えば特許文献１参照）。本明細書では、アンプ部分離型と呼称する。なお、ヘッド部はセンサーヘッド又はセンサーヘッド部と呼称されることがあり、アンプ部はコントローラ部又は信号処理部と呼称されることがある。

アンプ部分離型の光電センサーのうち、受光素子として二分割ＰＤ又はＰＳＤを用いたものでは、上記のように受光素子から一対のアナログ信号が出力される。従来の光電センサーでは、２本の信号線（及び１本のＧＮＤ線）を用いて一対のアナログ信号をヘッド部からアンプ部へ伝送していた。二分割ＰＤを用いた光電スイッチの場合は、上記のように差信号Ｎ−Ｆのみアンプ部へ伝送すれば、その符号が正であるか負であるかに基づいて、ワークまでの距離が基準距離より近いか遠いかを判定することができる。しかし、差信号Ｎ−Ｆのみでは、その値がゼロであるときに、ワークからの受光スポットがＮ側受光面とＦ側受光面との境界に位置する状態なのか、それとも両受光面から外れている状態なのかを識別できない。そこで、従来の二分割ＰＤを用いたアンプ部分離型光電スイッチでは、差信号Ｎ−Ｆと和信号Ｎ＋Ｆの両方を２本の信号線（及び１本のＧＮＤ線）でヘッド部からアンプ部へ伝送していた。
特開２００３−１４４１７号公報

上記のようなアンプ部分離型の光電センサーにおいて、ヘッド部とアンプ部とを接続する電気ケーブルには上記のようなヘッド部からアンプ部に伝送されるアナログ信号線の他に、ヘッド部からアンプ部への制御信号用の電線も含まれている。電気ケーブルの配線作業を容易にするためには、電気ケーブルができるだけ細くて柔軟であることが望ましい。そのためには、電気ケーブルに含まれる電線の数をできるだけ減らすと共に、各電線の径を細くすることによって電気ケーブル全体の外径を細くすることが必要である。そうすることによってコスト面でも有利になる。

しかし、各電線の径を細くすることは強度面で限界がある。また、特にアナログ信号線では、電気抵抗による電圧降下を少なくして、伝送されるアナログ信号の減衰をできるだけ小さくするために、ある程度の線径を確保する必要がある。また、従来の二分割ＰＤを用いたアンプ部分離型光電スイッチでヘッド部からアンプ部に伝送していた和信号Ｎ＋Ｆはアナログ信号伝送用のドライバ又はレシーバで電圧レベルの飽和が発生しやすい。

本発明は、上記のような課題に鑑みて為されたものであり、二種類のアナログ信号がヘッド部からアンプ部へ伝送されるアンプ部分離型の光電センサーにおいて、ヘッド部とアンプ部とを接続する電気ケーブルを構成する電線の数を減らして電気ケーブルの配線作業を容易にすると共にコスト低減に寄与することを目的とする。また、アナログ信号伝送用のドライバ又はレシーバにおける電圧レベルの飽和が発生し難くすることも本発明の目的である。

本発明によるアンプ部分離型光電センサーの第１の構成は、対象物に向けて光を投光するための発光素子を含む投光部と、前記対象物からの反射光を受光するための受光素子を含む受光部とが内蔵されたヘッド部と、前記受光素子からの信号を処理して受光面における受光スポット位置又は受光量分布の重心位置を求めることにより前記対象物までの距離を算出する主制御部を含む信号処理回路が内蔵されたアンプ部とが電気ケーブルで接続されたアンプ部分離型光電センサーにおいて、前記受光素子から得られた二種類のアナログ信号を入力し、それらの信号を時分割で切り替えて１本のアナログ信号線に出力する信号切替部がヘッド部に内蔵され、前記電気ケーブルに含まれる１本のアナログ信号線を用いて前記二種類のアナログ信号が前記ヘッド部から前記アンプ部へ伝送されるように構成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、ヘッド部とアンプ部とを接続する電気ケーブルに含まれるアナログ信号線の数を１本減らすことができる。その結果、電気ケーブルの配線作業を容易にすると共にコスト低減に寄与することができる。

本発明によるアンプ部分離型光電センサーの第２の構成は、上記第１の構成において、前記受光素子として、受光面が第１受光面と第２受光面とに二分割され、各分割受光面から個別の受光量信号が得られる二分割ＰＤが使用されていることを特徴とする。二分割ＰＤは、ＰＳＤやＣＣＤイメージセンサーに比べて低コストであるので、二分割ＰＤを受光素子として採用することにより、光電センサー全体のコスト低減に寄与することができる。

本発明によるアンプ部分離型光電センサーの第３の構成は、上記第２の構成において、前記二分割ＰＤから得られた近側受光量信号Ｎと遠側受光量信号Ｆとの差信号Ｎ−Ｆ、及び前記遠側受光量信号Ｆが前記二種類のアナログ信号として前記ヘッド部から前記アンプ部へ伝送されることを特徴とする。このような構成によれば、従来のように和信号Ｎ＋Ｆを伝送する場合に比べて、アナログ信号伝送用のドライバ又はレシーバにおける電圧レベルの飽和が発生し難くなり、測定精度が向上する。なお、遠側受光量信号Ｆの代わりに近側受光量信号Ｎを伝送してもよいが、一般に遠側受光量信号Ｆの方が近側受光量信号Ｎよりピークレベルが低く飽和が発生し難い。

本発明によるアンプ部分離型光電センサーの第４の構成は、上記第３の構成における好ましい構成を示すものであり、前記アンプ部において、前記ヘッド部から受信した前記差信号Ｎ−Ｆと前記遠側受光量信号Ｆとに基づいて、前記近側受光量信号Ｎと前記遠側受光量信号Ｆとの和信号Ｎ＋Ｆを生成し、前記差信号Ｎ−Ｆを前記和信号Ｎ＋Ｆで割る正規化演算を行うことを特徴とする。このような構成によれば、受光素子に二分割ＰＤを用いながら、ＰＳＤを用いる場合と同様にワークまでの距離に比例した出力を得ることができるので、所定範囲内でワークまでの距離を測定することが可能となる。なお、アンプ部における上記のような受光量信号の演算処理は、アナログ演算回路を用いてアナログ信号のままで行ってもよいし、マイクロプロセッサ等を用いてＡ／Ｄ変換後のディジタルデータで行ってもよい。

本発明によるアンプ部分離型光電センサーの第５の構成は、上記のいずれかの構成において、前記信号切替部に対して切替タイミングを指示する切替制御信号が前記アンプ部から与えられ、前記アンプ部は、前記投光部に与える投光制御信号に前記切替制御信号を重畳した信号を前記電気ケーブルに含まれる１本の制御信号線に送出することを特徴とする。このような構成によれば、アンプ部からヘッド部に与えられる制御信号用の制御信号線の数を増やすことなく、ヘッド部からアンプ部へ伝送される２種類のアナログ信号の切替タイミングをアンプ部から制御することが可能になる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。

図３は、本発明の実施例に係るアンプ部分離型光電センサーの外観を示す斜視図である。図に示すように、ヘッド部１１とアンプ部１２が電気ケーブル１３で接続されている。アンプ部１２は薄型直方体形状のケース１２１を有し、その前端側にはヘッド部１１に接続された電気ケーブル１３が接続され、後端側には上位の制御装置（ＰＬＣ等）に接続された電気ケーブル１４が接続されている。ケース１２１の下面１２２には、ＤＩＮレール（機器取付用規格レール）に装着するための構造が備えられている。複数のアンプ部１２を重ねるように並べてＤＩＮレールに取り付けることができ、その際にアンプ部１２の側面に設けられたコネクタ１２３によって隣接するアンプ部１２との電気的な接続をとることができる。

アンプ部１２の上面には、測定結果の数値表示等に使用される８桁（４桁×２）の７セグメントＬＥＤを用いたディジタル表示器１２４と、測定距離と基準距離との比較結果を表示するための出力インジケータ（発光ダイオード）１２５が設けられている。また、基準距離の設定、動作モードや表示モードの切り替え等に使用される複数の押釦スイッチ１２６〜１２８が設けられている。これらの押釦スイッチ１２６〜１２８やディジタル表示器１２４等を保護するための透明樹脂製の保護カバー１３０が設けられ、図３では保護カバー１３０を開いた状態が示されている。保護カバー１３０はアンプ部１２の後端側上部に設けられたヒンジ部で枢支されており、これを閉じた状態では押釦スイッチ１２６〜１２８やディジタル表示器１２４等を含むアンプ部１２の上面パネル（表示・操作パネル）が保護カバー１３０で覆われるようになっている。

ヘッド部１１には投光部及び受光部が内蔵され、投光部の発光素子から発した光ＬＢがヘッド部１１の前面からワークＷＫに向けて投光され、ワークＷＫからの反射光ＬＢ’が受光部の前面から受光素子に入射するように構成されている。図１を用いて既述したように、投光部には投光レンズが含まれ、受光部には受光レンズが含まれている。

図４は本発明の実施例に係るアンプ部分離型光電センサーの回路構成を示すブロック図である。ヘッド部１１に内蔵された投光部２１には、レーザーダイオード又は発光ダイオードを用いた発光素子とその駆動回路が含まれている。また、受光部は二分割ＰＤを用いた受光素子２２を含む。二分割ＰＤは図２を用いて既述したように、受光面がＮ側受光面とＦ側受光面とに分割されており、各分割受光面から個別の受光量信号が出力される。Ｎ（近）側受光面は、ワークＷＫが基準距離より近い位置にあるときに受光スポットができる受光面であり、Ｆ（遠）側受光面は、ワークＷＫが基準距離より遠い位置にあるときに受光スポットができる受光面である。なお、図２において、Ｎ側受光面から出力された受光量信号をＮで示し、Ｆ側受光面から得られる受光量信号をＦで示している。また、Ｎ側受光面から得られた受光量（電圧又はディジタル変換値）をＮで表し、Ｆ側受光面から得られた受光量をＦで表すこともある。

図４に示すように、Ｎ側受光面及びＦ側受光面から出力された受光量信号Ｎ及びＦはそれぞれの増幅器２３及び２４を経てアナログ演算部２５に入力される。そして、アナログ演算部２５から遠側受光量信号Ｆと、２つの受光量信号の差（受光量差信号という）Ｎ−Ｆとが出力される。これらの信号は信号切替部２６に入力される。信号切替部２６は、アンプ部１２からの切替制御信号にしたがって、受光量信号Ｆと受光量差信号Ｎ−Ｆを交互に（時分割で）電気ケーブル１３のアナログ信号線１３ａに送り出す。また、信号切替部２６に与えられる切替タイミングを指示するための切替制御信号は、投光部２１の制御信号に重畳されてアンプ部１２から電気ケーブル１３の制御信号線１３ｂを介して送られる。

アンプ部１２では、ヘッド部１１から電気ケーブル１３のアナログ信号線１３ａを介して受信した遠側受光量信号Ｆ及び受光量差信号Ｎ−Ｆを信号増幅部３１で増幅し、ＡＤ変換部３２でディジタル値に変換して主制御部３３に入力する。主制御部３３は、ディジタル値となった遠側受光量Ｆ及び受光量差Ｎ−Ｆから近側受光量Ｎを復元する。つまり、受光量差Ｎ−Ｆに遠側受光量Ｆを加えることによって、近側受光量Ｎが得られる。なお、受光量差信号とそれに対応するディジタル値である受光量差についても便宜上、共にＮ−Ｆで表す。主制御部３３は更に、後述する受光量差の正規化演算処理を行い、その結果得られるディジタル量を表示部３４に表示させる。表示部３４は、図３に示したアンプ部１２の上面パネルに設けられたディジタル表示器１２４及び出力インジケータ１２５を含む。

また、アンプ部１２には、基準距離の設定（変更調整）等を行うための設定入力部３５と投光制御部３６が備えられている。設定入力部３５は、図３に示したアンプ部１２の上面パネルに設けられた押釦スイッチ１２６〜１２８を含む。投光制御部３６は、主制御部３３の指令に基づいて、ヘッド部１１の投光部２１に対して投光制御信号を与える。また、前述のように、ヘッド部１１からアンプ部１２へ送られる受光量信号Ｆと受光量差信号Ｎ−Ｆとを時分割で切り替えるための切替制御信号を投光制御信号に重畳して電気ケーブル１３の制御信号線１３ｂに送出する働きも有する。主制御部３３が測定モードで測定したワークＷＫまでの距離と基準距離との比較結果は、表示部３４に含まれる出力インジケータ１２５に表示されると共に、制御装置（ＰＬＣ等）に接続された電気ケーブル１４へ出力される。

図５は、受光量差の正規化演算を説明するためのグラフである。また、図６は、受光量差の正規化演算処理の流れを示すフローチャートである。背景技術の説明で図２を参照しながら述べたように、二分割ＰＤのＮ側受光面とＦ側受光面との境界に受光スポットＳＰが位置するときに両方の分割受光面から同等の受光量信号が得られ、受光量差Ｎ−Ｆがゼロになる。受光スポットＳＰがＮ側受光面に偏るとＮ−Ｆは正の値になり、受光スポットＳＰがＦ側受光面に偏るとＮ−Ｆは負の値になる。この様子をグラフで表すと、図５（ａ）に示す実線又は破線の曲線のようになる。

図５（ａ）において、実線の曲線４１は表面の光の拡散反射率が比較的高いワークＷＫの場合の特性であり、破線の曲線４２は拡散反射率が比較的低いワークＷＫの場合の特性である。いずれの場合も、光学系の配置によって決まる基準距離Ｄｒｅｆでは受光量差Ｎ−Ｆがゼロになる。つまり、このときに受光素子２２である二分割ＰＤのＮ側受光面とＦ側受光面との境界を中心にして受光スポットＳＰがＮ側受光面とＦ側受光面とに均等に分布している。しかし、基準距離Ｄｒｅｆからずれた点では、同じ距離のずれであってもワークＷＫの表面の光の拡散反射率によっての受光量差Ｎ−Ｆの値が異なる。

また、図５（ａ）からわかるように、基準距離Ｄｒｅｆからずれるにしたがって、受光量差Ｎ−Ｆの絶対値は増加した後に下降に転じる。そして、受光素子２２の受光面の範囲内に受光スポットが存在する範囲に相当する距離範囲Ｒｇｄの両端でゼロになる。つまり、受光スポットが受光素子２２の受光面の両端から外れれば受光量Ｎ及びＦは共にゼロになるので、受光量差Ｎ−Ｆの値も当然ゼロになる。これらのことから、受光量差Ｎ−Ｆをそのまま相対距離（変位）を表す検出量として使用することはできない。

そこで、本実施例のアンプ部分離型光電センサーでは、主制御部３３が受光量差の正規化演算処理を行う。この処理は、基本的には近側受光量Ｎと遠側受光量Ｆとの和（Ｎ＋Ｆ）で受光量差Ｎ−Ｆを割ることによって、ワークＷＫの表面の光の拡散反射率の影響を除く処理である。更に、近側受光量Ｎ又は遠側受光量Ｆがゼロに近づいたときに（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）の値を強制的に１にする処理を加えている。図６のフローチャートに沿ってこれらの処理について以下に説明を加える。

図６は、図４に示したアンプ部の主制御部３３が入力された遠側受光量Ｆ及び受光量差Ｎ−Ｆから正規化演算処理を行う過程を示している。まず、ステップ＃１０１において、受光量差Ｎ−Ｆに遠側受光量Ｆを加える演算によって近側受光量Ｎを求める（復元する）。この近側受光量Ｎは、後に説明するように、遠側受光量Ｆと共にディジタル表示器１２４に個別に表示する場合があるので、得られた近側受光量Ｎの値は遠側受光量Ｆと共に主制御部３３内のメモリに保存される。

次のステップ＃１０２において、近側受光量Ｎと遠側受光量Ｆとの和（受光量和）Ｎ＋Ｆを算出する。この値についても、ディジタル表示器１２４に表示する場合があるので、メモリに保存される。続くステップ＃１０３において受光量差Ｎ−Ｆを受光量和Ｎ＋Ｆで割って（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）を求める正規化演算を実行する。

更に、次のステップ＃１０４において受光量Ｎ又はＦがゼロ近傍のときの補正処理を行う。これは、受光量Ｎ又はＦが予め定めたゼロに近い値より小さくなったときに、（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）の値を強制的に１にする処理である。この処理は、受光量Ｎ又は受光量Ｆがゼロに近づいたときに（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）の値が不安定になり、（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）と距離との関係が一義的に定まらなくなるのを回避するために行われる。このようにして得られた（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）の値は、ステップ＃１０５で主制御部３３内のメモリに保存されると共に相対距離（変位）を表す数値としてディジタル表示器１２４にディジタル表示される。

上記のようにして得られた正規化演算処理結果である（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）の値をグラフで表すと図５（ｂ）のようになる。この図では、距離範囲Ｒｇｄにおける（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）に所定の係数Ｄを掛けた値Ｄ（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）が曲線４３で表されている。図５（ｂ）から分かるように、距離範囲Ｒｇｄのうちの両端部を除いた範囲Ｒｇｌでは、Ｄ（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）が略直線的に変化する。この両端部が、図６のステップ＃１０４で（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）の値を強制的に１にした範囲に対応している。両端部を除いた範囲Ｒｇｌでは、Ｄ（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）と距離との関係が略直線的になるので、この範囲内で基準距離を任意に設定することが可能である。

すなわち、光学系の配置によって決まる受光量差Ｎ−Ｆがゼロになる距離Ｄｒｅｆを基準距離として固定する必要はなく、それを含む所定範囲（図５（ｂ）の範囲Ｒｇｌ）内で基準距離を設定（変更）することができる。この基準距離の変更設定は、主制御部３３がソフトウェアでディジタル値として行うことができる。したがって、従来のティーチングと同様にして基準距離を自動設定することができる。

ティーチングによる基準距離の自動設定の一例を図７及び図８に基づいて説明する。図７は、アンプ部１２の押釦スイッチ１２６〜１２８やディジタル表示器１２４を含む上面パネルの平面図である。また、図８はティーチングの一例を示すフローチャートである。ティーチングの一例の説明の前に、図７に示す上面パネルの表示や操作について簡単に説明する。

図７において、出力インジケータ１２５は、既に説明したように、主制御部３３が測定モードで測定したワークＷＫまでの距離と基準距離との比較結果が表示されるＬＥＤである。例えば、ワークＷＫまでの距離が基準距離より短ければ左側の出力インジケータ１２５が点灯し、ワークＷＫまでの距離が基準距離より長ければ右側の出力インジケータ１２５が点灯する。なお、出力インジケータ１２５の表示及び外部への出力信号のチャタリングを回避するために、ワークＷＫまでの距離と基準距離との比較処理には一定のヒステリシス（不感帯）が設けられている。つまり、ワークＷＫがヘッド部１１に対して接近するときと離間するときとでは出力インジケータ１２５等の切り替わりのタイミングがヒステリシス分だけ異なる。

ディジタル表示器１２４は８桁の７セグメントＬＥＤであり、上４桁の表示部１２４Ｈと下４桁の表示部１２４Ｌとに分かれている。これら表示部１２４Ｈ及び１２４Ｌを用いて設定モード及び測定モードにおける多様な表示を行うことができる。例えば、測定モードにおいて表示部１２４Ｈに基準距離に相当する数値を表示し、表示部１２４ＬにワークＷＫまでの距離の現在値に相当する数値（正規化演算処理後のＤ（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）の値）を表示する。前述の受光量Ｎと受光量Ｆとを表示部１２４Ｈと表示部１２４Ｌとに表示してもよい。あるいは、受光量差Ｎ−Ｆと受光量和Ｎ＋Ｆを表示部１２４Ｈと表示部１２４Ｌとに表示してもよい。

これらの複数の表示モードを押釦スイッチ１２６又は１２７で切り替えるようにしてもよい。数値表示だけでなくエラーコードや動作モードの記号等を簡易的に表示することもできる。押釦スイッチ１２６又は１２７は、表示モードや動作モード（設定モード、測定モード等）の切り替え等に使用される。また、押釦スイッチ１２８はアップダウンキー（増減キー）であり、設定された基準距離の手動による微調整等に使用される。

図８のフローチャートは、ティーチングの一例をユーザーによる操作の流れとして示している。ステップ＃２０１においてユーザーは、複数種類用意されたティーチングモードの中からティーチングモードＡを選択する。この選択は、押釦スイッチ１２６又は１２７の押下、またはそれらの組み合わせ押下によって行われる。

次のステップ＃２０２において、ユーザーはワークＷＫをヘッド部１１の前方の第１位置にセットする。この第１位置は、ワークＷＫの存在を検出すべき近距離側の位置である。このとき、主制御部３３はワークＷＫまでの距離の現在値に相当する数値を求め、ディジタル表示器１２４の例えば左側表示部１２４Ｈに表示させる。この状態で次のステップ＃２０３においてユーザーは設定スイッチ（押釦スイッチ１２６又は１２７）を押下する。その結果、ディジタル表示器１２４に表示された近距離側の位置に相当する数値が固定される。

次のステップ＃２０４において、ユーザーはワークＷＫをヘッド部１１の前方の第２位置にセットする。この第２位置は、ワークＷＫの存在を検出すべきでない遠距離側の位置である。このとき、主制御部３３はワークＷＫまでの距離の現在値に相当する数値を求め、ディジタル表示器１２４の例えば右側表示部１２４Ｌに表示させる。この状態で次のステップ＃２０５においてユーザーは設定スイッチを押下する。その結果、ディジタル表示器１２４に表示された遠距離側の位置に相当する数値が固定される。最後にユーザーはディジタル表示器１２４に表示された第１位置及び第２位置の数値を確認し、決定スイッチ（押釦スイッチ１２６又は１２７）を押下する（ステップ＃２０６）。これでティーチングモードＡの操作は終了する。主制御部３３は第１位置及び第２位置の数値の例えば中間値を求め、これを基準距離として設定する。設定された基準距離はディジタル表示器１２４の例えば左側表示部１２４Ｈに表示される。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記の実施例に限らず、種々の形態で実施することができる。例えば、本実施例では受光素子２２として二分割ＰＤを用いているが、本発明は背景技術の説明の中で述べたＰＳＤ（図９参照）を用いたアンプ部分離型光電センサーにも適用することができる。要するに、二種類のアナログ信号がヘッド部１１からアンプ部１２へ伝送されるアンプ部分離型光電センサーにおいて本発明が有効である。

また、ヘッド部１１からアンプ部１２へ伝送される二種類のアナログ信号の加減算や正規化演算をＡ／Ｄ変換後のディジタルデータで行う代わりに、アンプ部１２にアナログ演算回路を設けてアナログ信号のままで演算を行うようにしてもよい。

アンプ部分離型光電センサーの動作原理を示す図である。 受光素子としての二分割ＰＤの動作原理を示す図である。 本発明の実施例に係るアンプ部分離型光電センサーの外観を示す斜視図である。 本発明の実施例に係るアンプ部分離型光電センサーの回路構成を示すブロック図である。 受光量差の正規化演算を説明するためのグラフである。 受光量差の正規化演算処理の流れを示すフローチャートである。 アンプ部の押釦スイッチやディジタル表示器を含む上面パネルの平面図である。 ティーチングの一例を示すフローチャートである。 ＰＳＤを受光素子に使用した場合の動作原理を説明する図である。

符号の説明

１１ ヘッド部
１２ アンプ部
１３ 電気ケーブル
１３ａ アナログ信号線
１３ｂ 制御信号線
２１ 投光部
２２ 二分割ＰＤ（受光素子）
３３ 主制御部
ＷＫ ワーク（対象物）

Claims (5)

1. 対象物に向けて光を投光するための発光素子を含む投光部と、前記対象物からの反射光を受光するための受光素子を含む受光部とが内蔵されたヘッド部と、前記受光素子からの信号を処理して受光面における受光スポット位置又は受光量分布の重心位置を求めることにより前記対象物までの距離を算出する主制御部を含む信号処理回路が内蔵されたアンプ部とが電気ケーブルで接続されたアンプ部分離型光電センサーであって、
   前記受光素子から得られた二種類のアナログ信号を入力し、それらの信号を時分割で切り替えて１本のアナログ信号線に出力する信号切替部がヘッド部に内蔵され、前記電気ケーブルに含まれる１本のアナログ信号線を用いて前記二種類のアナログ信号が前記ヘッド部から前記アンプ部へ伝送されるように構成されていることを特徴とするアンプ部分離型光電センサー。
2. 前記受光素子として、受光面が第１受光面と第２受光面とに二分割され、各分割受光面から個別の受光量信号が得られる二分割ＰＤが使用されていることを特徴とする
   請求項１記載のアンプ部分離型光電センサー。
3. 前記二分割ＰＤから得られた近側受光量信号Ｎと遠側受光量信号Ｆとの差信号Ｎ−Ｆ、及び前記遠側受光量信号Ｆが前記二種類のアナログ信号として前記ヘッド部から前記アンプ部へ伝送されることを特徴とする
   請求項２記載のアンプ部分離型光電センサー。
4. 前記アンプ部において、前記ヘッド部から受信した前記差信号Ｎ−Ｆと前記遠側受光量信号Ｆとに基づいて、前記近側受光量信号Ｎと前記遠側受光量信号Ｆとの和信号Ｎ＋Ｆを生成し、前記差信号Ｎ−Ｆを前記和信号Ｎ＋Ｆで割る正規化演算を行うことを特徴とする
   請求項３記載のアンプ部分離型光電センサー。
5. 前記信号切替部に対して切替タイミングを指示する切替制御信号が前記アンプ部から与えられ、前記アンプ部は、前記投光部に与える投光制御信号に前記切替制御信号を重畳した信号を前記電気ケーブルに含まれる１本の制御信号線に送出することを特徴とする
   請求項１、２、３又は４記載のアンプ部分離型光電センサー。
   

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