JP2022139740A - 光学式センサ、光学式センサの制御方法及び光学式センサの制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】様々な態様の対象物を容易に検出することのできる、光学式センサ、光学式センサの制御方法及び光学式センサの制御プログラムを提供する。【解決手段】光学式センサ（１００）は、検出光（Ｌ1）を投光する投光部（１２０）と、投光部（１２０）から投光された検出光（Ｌ1）の光軸を調整する光軸調整部（１３０）と、対象物（ＷＫ）によって反射された検出光（Ｌ2）を受光して検出信号を得る受光部（１４０）と、検出光（Ｌ1）の光軸の調整範囲を示す光軸調整範囲情報を記憶する記憶部（１８０）と、光軸調整範囲情報に基づいて検出光（Ｌ1）の光軸を該光軸に直交する方向に偏向させて該方向に沿う複数の位置に検出光（Ｌ1）を投光するように、光軸調整部（１３０）を制御する光軸制御部（１１１）と、複数の位置に検出光（Ｌ1）を投光して得られた検出信号に基づいて、対象物（ＷＫ）を検出する検出部（１１２）と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、光学式センサ、光学式センサの制御方法及び光学式センサの制御プログラムに関する。

対象物の有無や距離を検出する光学式センサが知られている。例えば、特許文献１には、検査対象物へ投光された検出光が反射して戻ってくるまでの時間を測定することにより距離を検出するＴｏＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）センサが開示されている。

特開２０１７－５３７６９号公報

特許文献１に記載のＴＯＦセンサでは、投光された検出光が反射して戻ってくるまでの時間、すなわち、対象物までの距離が変化することで、対象物を検出することが可能である。しかしながら、検出光の光軸方向、例えばＺ軸方向に対して直交するＸ軸方向に移動する対象物を検出しようとする場合、Ｚ軸方向の距離の時間変化がないため、当該対象物のＸ軸方向の変位又はＸ軸方向の位置を検出することが困難であった。

また、対象物から反射された検出光の受光量に基づいて当該対象物を検出する反射型の光学式センサでは、対象物が粗面、光沢面、穴等を有する場合、反射された検出光を安定して受光することができないことがあった。

さらに、対象物が所定の位置からずれると、検出光が対象物に投光されず、当該対象物によって反射された検出光を受光できないおそれもあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、様々な態様の対象物を容易に検出することのできる、光学式センサ、光学式センサの制御方法及び光学式センサの制御プログラムを提供することを目的の１つとする。

本開示の一態様に係る光学式センサは、検出光を投光する投光部と、投光部から投光された検出光の光軸を調整する光軸調整部と、対象物によって反射された検出光を受光して検出信号を得る受光部と、検出光の光軸の調整範囲を示す光軸調整範囲情報を記憶する記憶部と、光軸調整範囲情報に基づいて検出光の光軸を該光軸に直交する方向に偏向させて該方向に沿う複数の位置に検出光を投光するように、光軸調整部を制御する光軸制御部と、複数の位置に検出光を投光して得られた検出信号に基づいて、対象物を検出する検出部と、を備える。

この態様によれば、光軸調整範囲情報に基づいて検出光の光軸を当該光軸に直交する方向に偏向させて当該方向に沿う複数の位置に検出光を投光するように、光軸調整部を制御する。また、光学式センサは、複数の位置に検出光を投光して得られた検出信号に基づいて、ワークを検出する。これにより、複数の位置のそれぞれに投光された検出光で構成される疑似スポットを形成することが可能になる。この疑似スポットは、単に検出光を拡げてスポットを変形する場合と比較して、複数の位置のそれぞれにおける検出光の光密度は低下しないので、対象物によって反射された検出光を受光する際の光量又は受光レベルの低下を抑制することができる。また、検出光の光軸を当該光軸に直交する方向に偏向させて疑似スポットを当該直交する方向に対象物に応じた任意の形状に変更することができるので、当該疑似スポットから得られた検出信号に基づくことにより、対象物を容易に検出することができる。従って、様々な態様の対象物を容易に検出することができるとともに、光学式センサを、対象物を検出する多種多様な応用（アプリケーション）に容易に適用するこることができる。

前述した態様において、光軸制御部は、外部からの入力に基づき、複数の位置に検出光を投光することと、単一の位置に検出光を投光することとを切り替えてもよい。

この態様によれば、外部からの入力に基づき、複数の位置に前記検出光を投光することと、単一の位置に検出光を投光することとを切り替える。これにより、対象物の種類に応じて、複数の検出点と単一の検出点とを１台の光学式センサで切り替えることができる。

前述した態様において、前述した位置に検出光を投光して得られた検出信号に基づいて、該位置と光学式センサとの間の距離を算出する距離算出部をさらに備え、検出部は、複数の位置のうちの少なくとも１つにおける距離としきい値との比較に基づいて、対象物の有無を判定してもよい。

この態様によれば、複数の位置のうちの少なくとも１つにおける距離としきい値との比較に基づいて、対象物の有無を判定する。これにより、光学式センサから所定の距離に存在する対象物を容易に検出することができる。

前述した態様において、光軸制御部は、光軸調整範囲情報に基づいて検出光の光軸を該光軸に直交する一方向に偏向させて該一方向に沿う複数の位置に検出光を投光するように、光軸調整部を制御してもよい。

この態様によれば、光軸調整範囲情報に基づいて検出光の光軸を当該光軸に直交する一方向に偏向させて当該一方向に沿う複数の位置に検出光を投光するように、光軸調整部を制御する。これにより、一方向に延びるライン状の疑似スポットを形成することができる。従って、例えば一方向に移動又は変位する対象物に検出を投光し易くなり、当該対象物を容易に検出することができる。

前述した態様において、複数の位置のうちの一の位置に検出光を投光するときの光軸と基準軸とがなす角度と、複数の位置のうちの他の位置に検出光を投光するときの光軸と基準軸とがなす角度とがなす角度と、一の位置における距離と、他の位置における距離とに基づいて、一方向に沿う方向における対象物の位置を示す位置情報を生成する位置情報生成部と、位置情報を外部に出力する出力部と、をさらに備えてもよい。

この態様によれば、位置情報生成部により生成された位置情報を外部に出力する。これにより、当該外部の機器は、位置情報に基づいて、例えば一方向に移動する対象物の加減速を制御することが可能になる。

前述した態様において、検出部は、位置情報と他の位置における距離とに基づいて、対象物を検出してもよい。

この態様によれば、位置情報と複数の位置のうちの他の位置における距離とに基づいて、対象物を検出する。これにより、光学式センサから所定の距離に存在し、かつ、一方向における所定位置に到達する対象物を容易に検出することができる。

前述した態様において、光軸制御部は、光軸調整範囲情報に基づいて検出光の光軸を該光軸に直交する二方向に偏向させて該二方向に沿う複数の位置に検出光を投光するように、光軸調整部を制御してもよい。

この態様によれば、光軸調整範囲情報に基づいて検出光の光軸を当該光軸に直交する二方向に偏向させて当該二方向に沿う複数の位置に検出光を投光するように、光軸調整部を制御する。これにより、スポット径を二方向に拡大させた疑似スポットを形成することができる。従って、例えば対象物の形状や表面状態の影響を抑制して対象物によって反射された検出光を受光し易くなり、当該対象物を安定的に検出することができる。

前述した態様において、光軸調整範囲情報は、対象物を検出したときの検出光の光軸の調整範囲に基づいて設定されてもよい。

この態様によれば、対象物を検出したときの検出光の光軸の調整範囲に基づいて、光軸調整範囲情報が設定される。これにより、対象物を検出した実績のある調整範囲に基づくことで、対象物を検出する蓋然性を高めることができる。

前述した態様において、調整範囲情報は、検出光の光軸を偏向させる方向と、検出光の光軸を偏向させるときの基準軸に対する角度と、複数の位置の数とを含んでもよい。

この態様によれば、調整範囲情報は、検出光の光軸を偏向させる方向と、検出光の光軸を偏向させるときの基準軸する角度と、複数の位置の数とを含む。これにより、検出光の光軸を調整する光軸調整部を、簡単かつ容易に制御することができる。

前述した態様において、光軸制御部は、投光部及び受光部とともに筐体内に収容されてもよい。

この態様によれば、光軸調整部は、投光部及び受光部とともに筐体内に収容されている。これにより、筐体の外に検出光の光軸を調整する機構、例えば機械的な可動部を設ける必要がない。従って、機械的な可動部を設けることによる不利益、例えば、構造の複雑化、設計自由度の低下、摩耗による寿命低下、振動の影響による破損等を回避することができる。

本開示の他の態様に係る光学式センサの制御方法は、検出光を投光する投光部と、投光部から投光された検出光の光軸を調整する光軸調整部と、対象物によって反射された検出光を受光して検出信号を得る受光部と、を備える光学式センサの制御方法であって、検出光の光軸の調整範囲を示す光軸調整範囲情報を記憶するステップと、光軸調整範囲情報に基づいて検出光の光軸を該光軸に直交する方向に偏向させて該方向に沿う複数の位置に検出光を投光するように、光軸調整部を制御するステップと、複数の位置に検出光を投光して得られた検出信号に基づいて、対象物を検出するステップと、を含む。

この態様によれば、光軸調整範囲情報に基づいて検出光の光軸を当該光軸に直交する方向に偏向させて当該方向に沿う複数の位置に検出光を投光するように、光軸調整部を制御する。また、光学式センサは、複数の位置に検出光を投光して得られた検出信号に基づいて、ワークを検出する。これにより、複数の位置のそれぞれに投光された検出光で構成される疑似スポットを形成することが可能になる。この疑似スポットは、単に検出光を拡げてスポットを変形する場合と比較して、複数の位置のそれぞれにおける検出光の光密度は低下しないので、対象物によって反射された検出光を受光する際の光量又は受光レベルの低下を抑制することができる。また、検出光の光軸を当該光軸に直交する方向に偏向させて疑似スポットを当該直交する方向に対象物に応じた任意の形状に変更することができるので、当該疑似スポットから得られた検出信号に基づくことにより、対象物を容易に検出することができる。従って、様々な態様の対象物を容易に検出することができるとともに、光学式センサを、対象物を検出する多種多様な応用（アプリケーション）に容易に適用することができる。

本開示のさらに他の態様に係る光学式センサの制御プログラムは、検出光を投光する投光部と、投光部から投光された検出光の光軸を調整する光軸調整部と、対象物によって反射された検出光を受光して検出信号を得る受光部と、を備える光学式センサの制御プログラムであって、検出光の光軸の調整範囲を示す光軸調整範囲情報を記憶するステップと、光軸調整範囲情報に基づいて検出光の光軸を該光軸に直交する方向に偏向させて該方向に沿う複数の位置に検出光を投光するように、光軸調整部を制御するステップと、複数の位置に検出光を投光して得られた検出信号に基づいて、対象物を検出するステップと、をコンピュータに実行させる。

この態様によれば、光軸調整範囲情報に基づいて検出光の光軸を当該光軸に直交する方向に偏向させて当該方向に沿う複数の位置に検出光を投光するように、光軸調整部を制御する。また、光学式センサは、複数の位置に検出光を投光して得られた検出信号に基づいて、ワークを検出する。これにより、複数の位置のそれぞれに投光された検出光で構成される疑似スポットを形成することが可能になる。この疑似スポットは、単に検出光を拡げてスポットを変形する場合と比較して、複数の位置のそれぞれにおける検出光の光密度は低下しないので、対象物によって反射された検出光を受光する際の光量又は受光レベルの低下を抑制することができる。また、検出光の光軸を当該光軸に直交する方向に偏向させて疑似スポットを当該直交する方向に対象物に応じた任意の形状に変更することができるので、当該疑似スポットから得られた検出信号に基づくことにより、対象物を容易に検出することができる。従って、様々な態様の対象物を容易に検出することができるとともに、光学式センサを、対象物を検出する多種多様な応用（アプリケーション）に容易に適用することができる。

本発明によれば、様々な態様の対象物を容易に検出することができる。

図１は、一実施形態における光学式センサの外観を示す斜視図である。 図２は、一実施形態における光学式センサの構成を示す構成図である。 図３は、一実施形態における光学式センサによるワークの検出の一例を示す概略図である。 図４は、一実施形態における光学式センサによるワークの検出の他の例を示す概略図である。 図５は、一実施形態における光学式センサによるワークの検出のさらに他の例を示す概略図である。 図６は、一実施形態における光学式センサが行う有無検出処理の一例を説明するためのフローチャートである。 図７は、一実施形態における光学式センサが行う光軸調整範囲情報の調整範囲設定処理の一例を説明するためのフローチャートである。 図８は、一実施形態における光学式センサが行う位置検出処理の一例を説明するためのフローチャートである。 図９は、一実施形態における光学式センサの第１適用例を示す概略図である。 図１０は、一実施形態における光学式センサの第２適用例を示す概略図である。 図１１は、一実施形態における光学式センサの第３適用例を示す概略図である。

以下に本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。さらに、本発明の技術的範囲は、当該実施形態に限定して解するべきではない。

なお、いくつかの図面において、図面相互の関係を明らかにし、各構成要素の位置関係、向き等を理解する助けとするために、便宜的にＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸から構成される直交座標系を付すことがある。各図面におけるＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、互いに対応している。

まず、図１を参照しつつ、一実施形態に従う光学式センサの外観について説明する。図１は、一実施形態における光学式センサ１００の外観を示す斜視図である。

図１に示すように、本実施形態における光学式センサ１００は、対象物（以下、「ワーク」ともいう）の有無や、光学式センサ１００からワークまでの距離等を検出するセンサである。光学式センサ１００は、例えば工場の製造ライン等に設置されて利用される。光学式センサ１００は、検出光Ｌ₁をワークへ向けて投光し、ワークによって反射されて戻ってくる検出光Ｌ₂を受光するように構成されている。

以下の説明では、特に明示する場合を除き、光学式センサ１００は、検出光の往復時間を計測してワークを検出するＴｏＦセンサである例を用いる。なお、本実施形態の光学式センサは、ＴｏＦセンサである場合に限定されるものではなく、他の方式の光学式センサ、例えば三角測距を測定原理とする光電センサ等であってもよい。

検出光Ｌ₁は、筐体１０１の一面に設けられた透過窓１０２を透過して投光される。詳細については後述するが、光学式センサ１００は、投光部から投光された検出光Ｌ₁の投光方向を調整する光軸調整部を備える。光軸調整部は、所定ピッチで検出光Ｌ₁の光軸に直交する二方向へ検出光Ｌ₁の光軸を偏向する、つまり、光軸の方向を変化させることができる。具体的には、図示するように、偏向しないときの検出光Ｌ₁の光軸がＺ軸に沿う方向（以下、単に「Ｚ軸方向」ともいう）である場合、検出光Ｌ₁の光軸をＸ軸に沿う方向（以下、単に「Ｘ軸方向」ともいう）及びＹ軸に沿う方向（以下、単に「Ｙ軸方向」ともいう）に偏向させ、偏向可能範囲内のドットで示す任意の点（ｘｉ，ｙｊ）を通過する方向へ、検出光Ｌ₁の光軸を一致させることができる。なお、Ｘ軸方向のピッチ数とＹ軸方向のピッチ数とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。同様に、Ｘ軸方向のピッチ間隔とＹ軸方向のピッチ間隔とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

また、光学式センサ１００は、検出光Ｌ₁の投光方向に沿って面Ｄ_nから面Ｄ_fの範囲で距離を検出することができる。すなわち、図の網点で示す範囲が検出可能範囲であり、光学式センサ１００は、この範囲にワークが存在しなければ未検出情報を出力し、この範囲にワークが存在すれば検出光Ｌ₁の反射点までの距離情報を出力する。

筐体１０１の一面には操作部１５０が設けられており、操作部１５０は、ユーザからの操作を受け付ける。また、筐体１０１の一面には表示部１６０が設けられており、表示部１６０は、筐体１０１から検出されたワークまでの距離値等を表示する。ケーブル１０３は、外部機器であるＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）やＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）と接続され、出力信号をこれらの機器へ伝送する。

＜構成＞
次に、図２から図５を参照しつつ、一実施形態に従う光学式センサの構成について説明する。図２は、一実施形態における光学式センサ１００の構成を示す構成図である。図３は、一実施形態における光学式センサ１００によるワークＷＫａの検出の一例を示す概略図である。図４は、一実施形態における光学式センサ１００によるワークＷＫｂの検出の他の例を示す概略図である。図５は、一実施形態における光学式センサ１００によるワークＷＫｃの検出のさらに他の例を示す概略図である。

図２に示すように、光学式センサ１００は、例えば、制御部１１０と、投光部１２０と、光軸調整部１３０と、受光部１４０と、操作部１５０、表示部１６０と、入出力インターフェース（以下、「入出力Ｉ／Ｆ」ともいう）１７０と、記憶部１８０と、を備える。

制御部１１０は、光学式センサ１００の各部の動作を制御するように構成されている。特に、制御部１１０は、ワークＷＫの検出に関する様々な処理を実行するように構成されている。制御部１１０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ））、ＳｏＣ（Ｓｙｓｍｔｅｍ－ｏｎ－ａ－Ｃｈｉｐ）等のプロセッサを含んで構成される。

投光部１２０は、検出光Ｌ₁を投光するように構成されている。投光部１２０は、例えば投光素子を含んで構成される。この投光素子は、例えば６３５ｎｍ～６８０ｎｍの赤色光を出射するレーザダイオードである。なお、投光素子は、コヒーレント光を出射するレーザダイオードに限定されず、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等のインコヒーレント光を出射する素子を用いてもよい。投光部１２０は、制御部１１０の制御により特定の周波数、例えば１２ＭＨｚに変調された検出光Ｌ₁を出射する。検出光Ｌ₁の波長帯域が可視帯域であればワークＷＫに照射されたスポットを視認することができるので、検出光Ｌ₁を所望の方向へ向けて調整する場合や、検査が実行されている検査箇所を確認する場合に好適である。

光軸調整部１３０は、投光部１２０から投光された検出光Ｌ₁の光軸を調整するように構成されている。より詳細には、光軸調整部１３０は、後述する光軸制御部１１１の制御により、検出光Ｌ₁の光軸を偏向しないときの光軸を基準とし（以下、このときの光軸を「基準軸」ともいう）、当該基準軸に対して角度をなすように検出光Ｌ₁の光軸を調整する。このように、検出光Ｌ₁の光軸を調整することにより、例えば図１に示す偏向可能範囲内における複数の点（ｘｉ，ｙｊ）に、検出光Ｌ₁を投光することが可能になる。

光軸調整部１３０は、例えば光軸調整素子を含んで構成される。この光軸調整素子は、液晶セルに電圧を加えてオン／オフを制御することにより偏向を実現する液晶デバイスを利用する。液晶デバイスは、具体的には、液晶セルが配列された液晶回折格子（例えば、会誌「光学」30巻1号：「液晶光学デバイスの研究動向」第６頁）を積層し、入力された制御信号に応じて入射されたレーザ光の偏向量を制御できるように液晶セルに印加する電圧を制御する制御回路を組み込んだデバイスである。また、光軸調整素子としては、他にも、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラー、光フェーズドアレイ、電気光学結晶等を利用することができる。可視光に拘らないのであれば、光軸調整素子は、近赤外光を用いるスローライト等を利用することもできる。

また、光軸調整部１３０は、投光部１２０及び受光部１４０とともに筐体１０１内に収容されている。これにより、筐体１０１の外に検出光Ｌ₁の光軸を調整する機構、例えば機械的な可動部を設ける必要がない。従って、機械的な可動部を設けることによる不利益、例えば、構造の複雑化、設計自由度の低下、摩耗による寿命低下、振動の影響による破損等を回避することができる。

受光部１４０は、受光した検出光Ｌ₂を電気信号に変換して検出信号を得るように構成されている。後述するように、検出光Ｌ₁を複数の位置に投光する場合、複数の検出光Ｌ₁のそれぞれについて、反射された検出光Ｌ₂を次々と受光し、受信した検出光Ｌ₂を順次電気信号に変換する。受光部１４０は、得られた検出信号を制御部１１０に出力する。受光部１４０は、例えば受光素子を含んで構成される。この受光素子は、二次元状に配列された光電変換画素を有する撮像素子、例えば、ＣＭＯＳセンサ、又は、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）、ＳＰＡＤ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｄｉｏｄｅ）等のフォトダイオードである。なお、図２においては、ワークＷＫへ向けて投光される検出光Ｌ₁と、受光部１４０で受光する検出光Ｌ₂の光路とを分けて示しているが、実際には、図１に示すように同一光路である。そのため、検出光Ｌ₁及び検出光Ｌ₂は、例えばダイクロイックミラーを用いて分離される。

操作部１５０は、ユーザからの指定を受け付けるためのものである。操作部１５０は、例えば、ＵＰボタンとＤＯＷＮボタン、十字ボタン等の操作部材を含んで構成される。なお、操作部材は、ボタン類に限定されず、タッチセンサ等の他のデバイスを用いてもよい。操作部１５０は、後述する設定部１１６と協働して、ワークＷＫを検出するために必要な情報の指定を受け付ける受付部としての機能を担う。ワークＷＫを検出するために必要な情報の詳細については、後述する。また、操作部１５０は、設定部１１６と協働して、光学式センサ１００の動作モードの指定を受け付ける受付部としての機能を担ってもよい。光学式センサ１００の動作モードの詳細については、後述する。さらに、操作部１５０は、これらの受付部としての機能のほかにも、光学式センサ１００の各種項目の入力を受け付ける受付部としての機能も担う。

表示部１６０は、光学式センサ１００の設定状態、検出結果としての距離情報や未検出情報等を表示するためのものである。表示部１６０は、例えば液晶ディスプレイ、ＥＬ(Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ)ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等の表示装置を含んで構成される。なお、表示部１６０は、表示装置に代えて、又は、表示装置とともに、光学式センサ１００の設定状態を示すためのＬＥＤ等を含んでいてもよい。

入出力Ｉ／Ｆ１７０は、ケーブル１０３を介して外部機器と情報の授受を行うためのインタータフェースである。入出力Ｉ／Ｆ１７０は、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ユニットやＬＡＮユニット等を含んで構成される。なお、入出力ＩＦ１７０は、ケーブル１０３を介した有線接続のユニットを含む場合に限定されず、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線接続に対応する接続ユニットを含んでいてもよい。

記憶部１８０は、プログラムやデータ等を記憶するためのものである。記憶部１８０は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）及び／又はＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリを含んで構成される。記憶部１８０は、検出光Ｌ₁の光軸の調整範囲を示す光軸調整範囲情報をあらかじめ記憶している。光軸調整範囲情報の詳細については、後述する。

（制御部の機能構成）
制御部１１０は、その機能として、例えば、光軸制御部１１１と、検出部１１２と、距離算出部１１３と、位置情報生成部１１４と、出力部１１５と、設定部１１６と、を備え得る。

光軸制御部１１１は、記憶部１８０に記憶された光軸調整範囲情報に基づいて検出光Ｌ₁の光軸を当該光軸に直交する方向に偏向させて当該方向に沿う複数の位置に検出光Ｌ₁を投光するように、光軸調整部１３０を制御するように構成されている。例えば、基準軸がＺ軸方向である場合、光軸制御部１１１は、検出光Ｌ₁の光軸をＺ軸に直交するＸ軸及びＹ軸の少なくともいずれか一方に、検出光Ｌ₁の光軸を偏向させる。これとともに、光軸制御部１１１は、投光部１２０を駆動して検出光Ｌ₁の投光のタイミングを制御することで、検出光Ｌ₁の光軸を偏向させた方向に沿って、複数の位置に検出光Ｌ₁を投光する。複数の位置に投光する場合、検出光Ｌ₁の光軸を偏向させている間に、検出光Ｌ₁は、連続的ではなく離散的に投光される。そのため、各位置は、互いに離間している。この複数の位置は、それぞれ、例えば図１に示す偏向可能範囲における点（Ｘｉ，Ｙｊ）に対応する。

検出部１１２は、光軸制御部１１１により複数の位置に検出光Ｌ₁を投光し、受光部１４０により得られた検出信号に基づいて、対象物であるワークＷＫを検出するように構成されている。

ここで、従来の光学式センサは、例えば、ＴＯＦセンサでは、投光された検出光が反射して戻ってくるまでの時間、すなわち、ワークまでの距離が変化することで、ワークを検出することが可能である。しかしながら、検出光の光軸方向、例えばＺ軸方向に対して直交するＸ軸方向に移動するワークを検出する場合、Ｚ軸方向の距離の時間変化がないため、このようなワークのＸ軸方向の変位又は位置を検出することが困難であった。また、反射型の光学式センサでは、ワークが粗面、光沢面、穴等を有する場合、反射された検出光を安定して受光することができないことがあった。さらに、ワークが所定の位置からずれると、検出光がワークに投光されずに当該ワークによって反射された検出光を受光できないおそれもあった。

これに対し、本実施形態の光学式センサ１００は、前述したように、記憶部１８０に記憶された光軸調整範囲情報に基づいて検出光Ｌ₁の光軸を当該光軸に直交する方向に偏向させて当該方向に沿う複数の位置に検出光Ｌ₁を投光するように、光軸調整部１３０を制御する。また、光学式センサ１００は、複数の位置に検出光Ｌ₁を投光して得られた検出信号に基づいて、ワークＷＫを検出する。これにより、複数の位置のそれぞれに投光された検出光Ｌ₁で構成される疑似的なスポット（以下、単に「疑似スポット」という）を形成すること可能になる。この疑似スポットは、単に検出光Ｌ₁を拡げてスポットを変形する場合と比較して、複数の位置のそれぞれにおける検出光Ｌ₁の光密度は低下しないので、ワークＷＫによって反射された検出光Ｌ₂を受光する際の光量又は受光レベルの低下を抑制することができる。また、検出光Ｌ₁の光軸を当該光軸に直交する方向に偏向させて疑似スポットを当該直交する方向にワークＷＫに応じた任意の形状に変更することができるので、当該疑似スポットから得られた検出信号に基づくことにより、ワークＷＫを容易に検出することができる。従って、様々な態様のワークを容易に検出することができるとともに、光学式センサ１００を、ワークを検出する多種多様な応用（アプリケーション）に容易に適用するこることができる。

具体的には、光軸制御部１１１は、外部からの入力に基づき、複数の位置に検出光Ｌ₁を投光することと、単一の位置に検出光Ｌ₁を投光することとを切り替える。これにより、これにより、対象物の種類に応じて、複数の検出点と単一の検出点とを１台の光学式センサで切り替えることができる。

より詳細には、図３に示すように、光軸制御部１１１は、記憶部１８０に記憶された光軸調整範囲情報に基づいて検出光Ｌ₁の光軸を当該光軸に直交する一方向に偏向させて当該一方向に沿う複数の位置に検出光Ｌ₁を投光するように、光軸調整部１３０を制御するように構成されている。図３に示す例では、各ワークＷＫａは、Ｙ軸方向に落下している。各ワークＷＫａは、Ｘ軸方向の位置が一定ではなく、変位（ゆらぎ）が生じている。そのため、これらのワークＷＫａは、Ｘ軸方向のどの位置を通過するか分からず、従来の光学式センサでは、検出光Ｌ₁をワークＷＫａに投光できないおそれがあった。このようなワークＷＫａに対し、光軸制御部１１１は、検出光Ｌ₁の光軸を一方向、図３におけるＸ軸方向に偏向させ、Ｘ軸方向に沿う複数の位置に検出光Ｌ₁を投光する。

このように、記憶部１８０に記憶された光軸調整範囲情報に基づいて検出光Ｌ₁の光軸を当該光軸に直交する一方向に偏向させて当該一方向に沿う複数の位置に検出光Ｌ₁を投光するように、光軸調整部１３０を制御することにより、一方向に延びるライン状の疑似スポットを形成することができる。従って、例えば一方向に移動又は変位するワークＷＫａに検出光Ｌ₁を投光し易くなり、当該ワークＷＫａを容易に検出することができる。

また、図４に示すように、光軸制御部１１１は、記憶部１８０に記憶された光軸調整範囲情報に基づいて検出光Ｌ₁の光軸を当該光軸に直交する二方向に偏向させて当該二方向に沿う複数の位置に検出光Ｌ₁を投光するように、光軸調整部１３０を制御するように構成されていてもよい。図４に示す例では、各ワークＷＫｂは、凹凸を有する粗面、反射率の高い光沢面、穴が形成された面等を有している。そのため、平面で構成されるワークと比較して、これらのワークＷＫｂによって反射された検出光Ｌ₁を、従来の光学式センサで受光することは困難になる傾向がある。このようなワークＷＫｂに対し、光軸制御部１１１は、検出光Ｌ₁の光軸を二方向、図４におけるＸ軸方向及びＹ軸方向の両方向に偏向させ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿う複数の位置に検出光Ｌ₁を投光する。

このように、記憶部１８０に記憶された光軸調整範囲情報に基づいて検出光Ｌ₁の光軸を当該光軸に直交する二方向に偏向させて当該二方向に沿う複数の位置に検出光Ｌ₁を投光するように、光軸調整部１３０を制御することにより、スポット径を二方向に拡大させた疑似スポットを形成することができる。従って、例えばワークＷＫｂの形状や表面状態の影響を抑制してワークＷＫｂによって反射された検出光Ｌ₂を受光し易くなり、当該ワークＷＫｂを安定的に検出することができる。

前述した光軸調整範囲情報は、ワークＷＫを検出したときの検出光Ｌ₁の光軸の調整範囲に基づいて、設定されてもよい。例えば、光軸調整範囲情報には、事前にワークＷＫの検出テストを行ったときや以前にワークＷＫを検出したときに、そのときに調整した検出光Ｌ₁の光軸の調整範囲が設定されている。光軸調整範囲情報は、ワークＷＫの検出時の調整範囲と同一であってもよいし、ワークＷＫの検出時の調整範囲に対して所定量だけ調整範囲を変化させたものであってもよい。なお、光軸調整範囲情報の設定及び具体例については後述する。

このように、ワークＷＫを検出したときの検出光Ｌ₁の光軸の調整範囲に基づいて、光軸調整範囲情報が設定されることにより、ワークＷＫを検出した実績のある調整範囲に基づくことで、ワークＷＫを検出する蓋然性を高めることができる。

図２の説明に戻り、距離算出部１１３は、複数の位置のうちの１つの位置に検出光Ｌ₁を投光して得られた検出信号に基づいて、当該位置と光学式センサ１００との間の距離を算出するように構成されている。距離算出部１１３は、複数の位置のそれぞれについて、受光部１４０により得られた検出信号に基づいて、当該位置と光学式センサ１００との間の距離を算出する。具体的には、距離算出部１１３は、投光した検出光Ｌ₁と、受光した検出光Ｌ₂の時間差を例えば両者の位相差を用いて演算し、ワークＷＫまでの距離に変換する。なお、投光した検出光Ｌ₁は、複数の位置の全てについて、検出光Ｌ₂を受光できるわけではない。受光部１４０が検出光Ｌ₂を受光できなかった場合、距離算出部１１３は、当該位置と光学式センサ１００との間の距離を算出しない。

前述した検出部１１２は、複数の位置のうちの少なくとも１つにおいて算出された距離としきい値との比較に基づいて、ワークＷＫの有無を判定するように構成されている。しきい値は、所望の距離値であり、後述する設定部１１６によってあらかじめ設定され、記憶部１８０に記憶される。検出部１１２は、算出された距離としきい値とを比較し、例えば、算出された距離がしきい値以下であればワークＷＫありと判定し、算出された距離がしきい値より大きければワークＷＫなしと判定する。複数の位置のうち２つ以上において距離が算出される場合、検出部１１２は、例えば、算出された２つ以上の距離のそれぞれについて、しきい値と比較し、全ての距離がしきい値以下であればワークＷＫありと判定し、少なくとも１つの距離がしきい値より大きければワークＷＫなしと判定する。あるいは、検出部１１２は、算出された２つ以上の距離の平均値を算出して当該平均値としきい値と比較し、平均値がしきい値以下であればワークＷＫありと判定し、平均値がしきい値より大きければワークＷＫなしと判定する。

このように、複数の位置のうちの少なくとも１つにおいて算出された距離としきい値との比較に基づいて、ワークＷＫの有無を判定することにより、光学式センサ１００から所定の距離に存在するワークＷＫを容易に検出することができる。

位置情報生成部１１４は、複数の位置のうちの一の位置に検出光Ｌ₁を投光するときの光軸と複数の位置のうちの他の位置に検出光Ｌ₁を投光するときの光軸とがなす角度と、当該他の位置における距離とに基づいて、一方向に沿う方向におけるワークＷＫの位置を示す位置情報を生成するように構成されている。

具体的には、図５に示すように、光軸制御部１１１は、記憶部１８０に記憶された光軸調整範囲情報に基づいて検出光Ｌ₁の光軸を当該光軸に直交する一方向、図５におけるＸ軸方向に偏向させて当該一方向に沿う複数の位置に検出光Ｌ₁を投光するように、光軸調整部１３０を制御する。このとき、例えばｐ個（ｐは２以上の整数）の位置に検出光Ｌ₁を投光する場合、それぞれの位置について、基準軸に対して検出光Ｌ₁の光軸を偏向させる角度θｉ（ｉ＝１、２、…、ｐ）の情報があらかじめ光軸調整範囲情報に含まれており、光軸制御部１１１は、この角度θｉに基づいて一方向に沿う複数の位置のそれぞれに検出光Ｌ₁を投光する。例えば、一方向に沿う複数の位置が等間隔である場合、複数の位置のうちのある位置に検出光Ｌ₁を投光するときの光軸と当該位置と隣り合う位置に検出光Ｌ₁を投光するときの光軸とがなす角度は、全て角度θ１になっている。

図５に示す例では、ワークＷＫｃは、検出光Ｌ₁の光軸を偏向させる方向であるＸ軸方向に、移動している。ここで、複数の位置のうちの第１の位置、例えば、図５における左端の位置と、当該左端以外の第ｎの位置（ｎは２からｐまでのいずれかの整数）とにおいて、投光された検出光Ｌ₁に対して反射された検出光Ｌ₂を受光した場合について考える。第１の位置と第ｎの位置との間のＸ軸方向の距離ＸＤｎは、第１の位置に検出光Ｌ₁を投光するときの光軸と基準軸とがなす角度θ１と、第ｎの位置に検出光Ｌ₁を投光するときの光軸と基準軸とがなす角度θｎと、第１の位置について算出された距離ＺＤ１と第ｎの位置について算出された距離ＺＤｎとを用いて以下の式（１）から算出することができる。
ＸＤｎ＝ＺＤ１×ｓｉｎθ１－ＺＤｎ×ｓｉｎθｎ …（１）

位置情報生成部１１４は、算出された距離ＸＤｎに基づいて、Ｘ軸方向におけるワークＷＫｃの位置を示す位置情報を生成する。当該位置情報は、算出された距離ＸＤｎそのものであってもよいし、当該距離ＸＤｎを、Ｘ軸方向の基準位置に対する相対位置に変換したものでもよい。また、位置情報は、Ｘ軸方向におけるワークＷＫｃの位置以外の情報を含んでいてもよい。

前述した検出部１１２は、位置情報と複数の位置のうちの他の位置における距離とに基づいて、ワークＷＫｃを検出するように構成されていてもよい。これにより、光学式センサ１００から所定の距離に存在し、かつ、一方向における所定位置に到達するワークＷＫｃを容易に検出することができる。

図２の説明に戻り、出力部１１５は、位置情報生成部１１４により生成された位置情報を外部に出力するように構成されている。具体的には、出力部１１５は、入出力Ｉ／Ｆ１７０を介して、位置情報を外部の機器に出力する。これにより、当該外部の機器は、位置情報に基づいて、例えば一方向に移動するワークＷＫｃの加減速を制御することが可能になる。

設定部１１６は、光学式センサ１００の各種項目を設定するように構成されている。より詳細には、設定部１１６は、操作部１５０に対するユーザの操作に従い、各種項目の情報を生成する。そして、設定部１１６は、生成した情報を記憶部１８０に書き込んで記憶させる。設定部１１６により設定される項目は、例えば、距離に対するしきい値、一方または他方から何番目の位置まで、算出距離がしきい値以下であれば光学式センサ１００の制御出力を反転するかの設定値、光学式センサ１００の動作モード、検出光Ｌ₁の光軸を調整する際の検出光Ｌ₁の光軸に対する光軸調整範囲情報等が挙げられる。

前述したように、検出光Ｌ₁の光軸の調整範囲を示す光軸調整範囲情報は、過去にワークＷＫを検出したときの検出光Ｌ₁の光軸の調整範囲に基づいて設定される。光軸調整範囲情報は、例えば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、若しくはＸ軸方向及びＹ軸方向等の検出光Ｌ₁の光軸を偏向させる方向、前述した角度θｎ等の検出光Ｌ₁の光軸を当該方向に偏向させるときの基準軸に対する角度、検出光Ｌ₁を投光する複数の位置の数等の情報を含んでいる。これにより、検出光Ｌ₁の光軸を調整する光軸調整部１３０を、簡単かつ容易に制御することができる。

なお、光軸制御部１１１、検出部１１２、距離算出部１１３、位置情報生成部１１４、出力部１１５、及び設定部１１６のうちの少なくとも１つは、制御部１１０のプロセッサが、記憶部１８０に記憶されたプログラムを実行することにより実現されてもよい。プログラムを実行する場合、当該プログラムは、記憶媒体に格納されていてもよい。当該プログラムを格納した記憶媒体は、コンピュータ読み取り可能な非一時的な記憶媒体（Ｎｏｎ－Ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）であってもよい。非一時的な記憶媒体は、特に限定されないが、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ、ＭＭＣ（ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｍｕｌｔｉ Ｍｅｄｉａ Ｃａｒｄ）、ＳＤ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ）メモリカード、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記憶媒体であってもよい。

また、図２に示す制御部１１０の機能は一例である。制御部１１０は、これら以外の機能を備えてもよいし、これらの機能のうちの一部を備えなくてもよい。

＜処理手順＞
次に、図６から図８を参照しつつ、一実施形態に従う光学式センサが行う処理手順について説明する。図６は、一実施形態における光学式センサ１００が行う有無検出処理Ｓ２００の一例を説明するためのフローチャートである。図７は、一実施形態における光学式センサ１００が行う光軸調整範囲情報の調整範囲設定処理Ｓ２５０の一例を説明するためのフローチャートである。図８は、一実施形態における光学式センサ１００が行う位置検出処理Ｓ３００の一例を説明するためのフローチャートである。

なお、図６に示す有無検出処理Ｓ２００の説明では、前述した図４に示すワークＷＫｂの有無を検出する例を用い、調整範囲情報及びしきい値が記憶部１８０にあらかじめ記憶されているものとする。

（有無検出の処理手順）
有無検出処理Ｓ２００は、光学式センサ１００がワークの有無を検出する際に行う処理である。図６に示すように、まず、光軸制御部１１１は、記憶部１８０から光軸調整範囲情報を読み出す（Ｓ２０１）。光軸調整範囲情報は、例えば、検出光Ｌ₁の光軸を偏向させる方向、及び、各位置に検出光Ｌ₁を投光するときの光軸と基準軸とがなす、Ｘ軸方向の角度とＹ軸方向の角度との両方を含んでいる。また、光軸調整範囲情報は、検出光Ｌ₁を投光するときのＸ軸方向に投光する数ｐ（以下、「投光数ｐ」ともいう）と、検出光Ｌ₁をＹ軸方向に投光する数ｑ（以下、「投光数ｑ」ともいう）と、を含んでいる。すなわち、光軸制御部１１１は、この光軸調整範囲情報に基づいて、検出光Ｌ₁の光軸をＸ軸方向及びＹ軸方向に偏向させ、Ｘ軸方向に沿う方向のｐ個とＹ軸方向に沿う方向のｑ個との合計（ｐ×ｑ）個の位置に検出光Ｌ₁を投光するように、光軸調整部１３０を制御する。

次に、光軸制御部１１１は、添字ｊに“０”を設定する（Ｓ２０２）。添字ｊは、例えば、図１に示す偏向可能範囲における点（Ｘｉ，Ｙｊ）のｙ座標の添字に対応する。

次に、光軸制御部１１１は、ステップＳ２０１で読み出した調整範囲情報に基づいて光軸調整部１３０を制御し、検出光Ｌ₁の光軸をＸ軸方向に偏向させてＸ軸方向のｐ個の位置に検出光Ｌ₁を投光する（Ｓ２０３）。Ｘ軸方向のｐ個の位置は、例えば、図１に示す偏向可能範囲における点（Ｘｉ，Ｙｊ）について、ｘ座標の添字ｉを“０”から“（ｐ－１）”までインクリメントしたときの各点に対応する。この場合、点（Ｘ０，Ｙ０）に対応する位置は、（ｐ×ｑ）個の位置のうちの所定の位置、例えば、ＸＹ座標系における左上の位置、左下の位置、右上の位置、又は右下の位置である。なお、（ｐ×ｑ）個の位置のうち、どの位置から開始してどの順番に検出光Ｌ₁を投光するかについては、適宜、設定することが可能である。光軸調整範囲情報は、このような複数の位置における開始位置や順番に関する情報を含んでいてもよい。

次に、受光部１４０は、反射された検出光Ｌ₂を受光して検出信号（以下「検出信号ＤＳｉ，ｊ」ともいう）を得る（Ｓ２０４）。検出信号ＤＳｉ，ｊは、例えば、図１に示す偏向可能範囲における点（Ｘｉ，Ｙｊ）に対応する位置に検出光Ｌ₁を投光して得られた受光信号である。複数の検出光Ｌ₂を受光する場合、受光部１４０は、複数の検出光Ｌ₂のそれぞれについて検出信号ＤＳｉ，ｊを得る。

次に、距離算出部１１３は、ステップＳ２０４で得られた検出信号ＤＳｉ，ｊに基づいて、検出光Ｌ₁を投光した位置と光学式センサ１００との間の距離（以下「距離ＺＤｉ，ｊ」ともいう）を算出する（Ｓ２０５）。ステップＳ２０４において複数の検出信号ＤＳｉ，ｊが得られた場合、距離算出部１１３は、複数の検出信号ＤＳｉ，ｊのそれぞれについて距離ＺＤｉ，ｊを算出する。なお、図６に示すフローチャートでは、説明を簡略化するために、ステップＳ２０３においてｐ個の位置に検出光Ｌ₁を投光し、ステップＳ２０４において反射された検出光Ｌ₂を受光して検出信号ＤＳｉ，ｊを得て、ステップＳ２０５において検出信号ＤＳｉ，ｊに基づいて距離ＺＤｉ，ｊを算出する流れを説明した。実際には、ｐ個の位置のうちの１つについて、検出光Ｌ₁を投光し、検出信号ＤＳｉ，ｊを得て、距離ＺＤｉ，ｊを算出する手順を行う。そして、この手順をｐ回繰り返すことで、ｐ個の位置について距離ＺＤｉ，ｊが算出される。すなわち、ステップＳ２０３からステップＳ２０５までの各ステップは、添字ｉが“０”から“ｐ－１”に等しくなるまで、ｐ回ループしている。

次に、検出部１１２は、記憶部１８０からしきい値を読み出し、ステップＳ２０５で得られた距離ＺＤｉ，ｊがしきい値以下であるか否かを判定する（Ｓ２０６）。ステップＳ２０５において複数の距離ＺＤｉ，ｊが算出された場合、検出部１１２は、複数の距離ＺＤｉ，ｊのそれぞれについて、しきい値以下であるか否かを判定する。

ステップＳ２０６の判定の結果、距離ＺＤｉ，ｊがしきい値以下である場合、例えば、図１に示す偏向可能範囲における点（Ｘｉ，Ｙｊ）に対応する位置に検出光Ｌ₁を投光したときに、Ｚ軸方向における所定の距離に存在し得る、図４に示すワークＷＫｂによって反射された検出光Ｌ₂を受光したと考えられる。よって、検出部１１２は、検出フラグＤＦｉ，ｊにワークありを示す“１”を設定する（Ｓ２０７）。

一方、ステップＳ２０６の判定の結果、距離ＺＤｉ，ｊがしきい値以下ではない、つまり、距離ＺＤｉ，ｊがしきい値より大きい場合、例えば、図１に示す偏向可能範囲における点（Ｘｉ，Ｙｊ）に対応する位置に検出光Ｌ₁を投光したときに、図４に示すワークＷＫｂ以外のもの、例えばワークＷＫｂの背景等によって反射された検出光Ｌ₂を受光したと考えられる。この場合、検出部１１２は、検出フラグＤＦｉ，ｊにワークなしを示す“０”を設定する（Ｓ２０８）。

ステップＳ２０７又はステップＳ２０８の後、光軸制御部１１１は、添字ｊがＹ軸方向の投光数ｑから“１”を引いた値（ｑ－１）に等しいか否かを判定する（Ｓ２０９）。

ステップＳ２０９の判定の結果、添字ｊが値（ｑ－１）に等しくない場合、光軸制御部１１１は、添字ｊに“１”を加算し（ステップＳ２１０）、ステップＳ２０３に戻る。そして、添字ｊが値（ｑ－１）に等しくなるまで、ステップＳ２０３からステップＳ２０９までが繰り返される。

一方、ステップＳ２０９の判定の結果、添字ｊが値（ｑ－１）に等しい場合、光軸制御部１１１は、調整範囲情報に基づく（ｐ×ｑ）個の位置に検出光Ｌ₁を投光し終えたものと考えられる。この場合、検出部１１２は、検出フラグＤＦｉ，ｊが“１”であるか否かを判定する（Ｓ２１１）。複数の検出フラグＤＦｉ，ｊに値が設定されている場合、検出部１１２は、複数の検出フラグＤＦｉ，ｊのうちの少なくとも１つが“１”であるか否かを判定する。

ステップＳ２１１の判定の結果、検出フラグＤＦｉ，ｊが“１”である場合、検出部１１２は、ワークを検出したものとして検出情報を生成し、ワークが検出された旨を表示部１６０に表示させる（Ｓ２１２）。生成された検出情報は、入出力Ｉ／Ｆ１７０を介して外部の機器に出力されてもよい。

一方、ステップＳ２１１の判定の結果、検出フラグＤＦｉ，ｊが“１”でない、つまり、検出フラグＤＦｉ，ｊが“０”である場合、検出部１１２は、ワークを検出しなかったものとして未検出情報を生成し、ワークが検出されない旨を表示部１６０に表示させる（Ｓ２１３）。生成された未検出情報は、入出力Ｉ／Ｆ１７０を介して外部の機器に出力されてもよい。

ステップＳ２１２又はステップＳ２１３の後、所定の条件、例えば、電源オフ、設定変更、又は動作モード変更等を満たすまで、ステップＳ２０２からステップＳ２１３までが繰り返される。

なお、この有無検出処理Ｓ２００では、ステップＳ２０５において複数の距離ＺＤｉ，ｊが算出された場合、ステップＳ２０６において、複数の距離ＺＤｉ，ｊのそれぞれについて、しきい値以下であるか否かを判定する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、検出部１１２は、複数の距離ＺＤｉ，ｊの平均を算出し、当該平均としきい値とを比較することにより、ステップＳ２０６の判定を行ってもよい。

（調整範囲設定の処理手順）
調整範囲設定処理Ｓ２５０は、光軸調整部１３０による検出光Ｌ₁の光軸の調整前に、その調整範囲を設定するために行う処理である。なお、図７に示す調整範囲設定処理Ｓ２５０の説明では、前述した図４に示すワークＷＫｂの有無を検出する例を用い、ｒ個（ｒは２以上の整数）の調整パターンＡＰｋ（ｋ＝０、１、２、…、（ｒ－１））及びしきい値が記憶部１８０にあらかじめ記憶されているものとする。

図７に示すように、まず、光軸制御部１１１は、添字ｋに“０”を設定する（Ｓ２５１）。添字ｋは、ｒ個の調整パターンのうちの１つを指し示す添字である。

次に、光軸制御部１１１は、ｒ個の調整パターンのうちから添字ｋによって示される調整パターンＡＰｋを記憶部１８０から読み出す（Ｓ２５１）。調整パターンＡＰｋは、前述した光軸調整範囲情報と同様に、例えば、検出光Ｌ₁の光軸を偏向させる方向、及び、各位置において検出光Ｌ₁を投光するときの光軸と基準軸とがなす、Ｘ軸方向の角度とＹ軸方向の角度との両方を含んでいる。また、調整パターンＡＰｋは、Ｘ軸方向の投光数ｐとＹ軸方向の投光数ｑとを含んでいる。すなわち、光軸制御部１１１は、この調整パターンＡＰｋに基づいて、検出光Ｌ₁の光軸をＸ軸方向及びＹ軸方向に偏向させ、Ｘ軸方向に沿う方向のｐ個とＹ軸方向に沿う方向のｑ個との合計（ｐ×ｑ）個の位置に検出光Ｌ₁を投光するように、光軸調整部１３０を制御する。

なお、調整範囲設定処理Ｓ２５０のステップＳ２５３からステップＳ２６２までの各ステップは、前述した有無検出処理Ｓ２００のステップＳ２０２からステップＳ２１１までの各ステップと略同一であるため、それぞれの説明を省略する。

ステップＳ２６２の判定の結果、検出フラグＤＦｉ，ｊが“１”である場合、ステップＳ２５２において読み出した調整パターンＡＰｋを用いてワークを検出したことから、当該調整パターンＡＰｋは、ワークを検出した実績があり、今後もワークを検出する蓋然性が高いものと考えられる。よって、設定部１１６は、ステップＳ２５２で読み出した調整パターンＡＰｋを光軸調整範囲情報に設定する（Ｓ２６３）。ステップＳ２６３で設定された光軸調整範囲情報は、記憶部１８０に記憶される。

ステップＳ２６３の後、調整範囲設定処理Ｓ２５０は終了する。

一方、ステップＳ２６２の判定の結果、検出フラグＤＦｉ，ｊが“１”でない、つまり、検出フラグＤＦｉ，ｊが“０”である場合、光軸制御部１１１は、添字ｋが調整パターンの数ｒから“１”を引いた値（ｒ－１）に等しいか否かを判定する（Ｓ２６４）。

ステップＳ２６４の判定の結果、添字ｋが値（ｒ－１）に等しくない場合、光軸制御部１１１は、添字ｋに“１”を加算し（ステップＳ２６５）、ステップＳ２５２に戻る。そして、検出フラグＤＦｉ，ｊが“１”になるまで、又は、添字ｋが値（ｒ－１）に等しくなるまで、ステップＳ２５２からステップＳ２６４までが繰り返される。

一方、ステップＳ２６４の判定の結果、添字ｋが値（ｒ－１）に等しい場合、光軸制御部１１１は、ｒ個全ての調整パターンについて、調整範囲情報に基づく（ｐ×ｑ）個の位置に検出光Ｌ₁を投光し終えた結果、ワークを検出できなかったものと考えられる。この場合、検出フラグＤＦｉ，ｊが“１”になるまでステップＳ２５１からステップＳ２６５までが繰り返される。

（位置検出の処理手順）
位置検出処理Ｓ３００は、光学式センサ１００が一方向に移動するワークを検出する際に行う処理である。なお、図８に示す位置検出処理Ｓ３００の説明では、前述した図５に示すワークＷＫｃのＸ軸方向における所定位置の到達又は通過を検出する例を用い、光軸調整範囲情報、しきい値、及び設定値が記憶部１８０にあらかじめ記憶されているものとする。また、光学式センサ１００は、位置検出処理Ｓ３００を実行する場合、動作モードとして第１動作モード又は第２動作モードが設定されおり、記憶部１８０にあらかじめ記憶されているとする。第１動作モードは、例えば、ワークがＸ軸方向におけるあらかじめ設定された設定された位置にあるか否かを判定する動作モードである。第２動作モードは、例えば、一方向におけるワークの位置を出力する動作モードである。

図８に示すように、まず、光軸制御部１１１は、記憶部１８０から光軸調整範囲情報を読み出す（Ｓ３０１）。光軸調整範囲情報は、例えば、検出光Ｌ₁の光軸を偏向させる方向、及び、各位置において出光Ｌ₁を投光するときの光軸と基準軸とがなす、Ｘ軸方向の角度を含んでいる。また、光軸調整範囲情報は、検出光Ｌ₁を投光するときのＸ軸方向の投光数ｐを含んでいる。すなわち、光軸制御部１１１は、この光軸調整範囲情報に基づいて、検出光Ｌ₁の光軸をＸ軸方向に偏向させ、Ｘ軸方向に沿う方向のｐ個の位置に検出光Ｌ₁を投光するように、光軸調整部１３０を制御する。

なお、位置検出処理Ｓ３００のステップＳ３０２からステップＳ３０４までの各ステップは、前述した有無検出処理Ｓ２００のステップＳ２０３からステップＳ２０５までの各ステップと略同一であるため、それぞれの説明を省略する。

ステップＳ３０４の後、位置情報生成部１１４は、ステップＳ３０４で算出された距離ＺＤｉ，０と、ステップＳ３０１で読み出した光軸調整範囲情報に含まれる角度とに基づいて、Ｘ軸方向におけるワークの距離ＸＤｉ，０を算出する（Ｓ３０５）。

次に、検出部１１２は、記憶部１８０からしきい値を読み出し、ステップＳ３０４で算出された距離ＺＤｉ，０がしきい値以下であるか否かを判定する（Ｓ３０６）。ステップＳ３０４において複数の距離ＺＤｉ，０が算出された場合、検出部１１２は、複数の距離ＺＤｉ，０のそれぞれについて、しきい値以下であるか否かを判定する。

ステップＳ３０６の判定の結果、距離ＺＤｉ，０がしきい値以下ではない、つまり、距離ＺＤｉ，０がしきい値より大きい場合、光軸制御部１１１は、調整範囲情報に基づくｐ個の位置に検出光Ｌ₁を投光し終えた結果、ワークを検出できなかったものと考えられる。この場合、距離ＺＤｉ，０がしきい値以下になるまでステップＳ３０２からステップＳ３０６までが繰り返される。

一方、ステップＳ３０６の判定の結果、距離ＺＤｉ，０がしきい値以下である場合、検出部１１２は、記憶部１８０から動作モードを読み出し、動作モードが第１動作モードであるか否かを判定する（Ｓ３０７）。

ステップＳ３０７の判定の結果、動作モードが第１動作モードではない、つまり、動作モードが第２動作モードである場合、位置情報生成部１１４は、ステップＳ３０４で算出された距離ＺＤｉ，０に基づいて位置情報を生成し、出力部１１５は、外部の機器に生成した位置情報を出力し（Ｓ３０８）、ステップＳ３０２に戻る。そして、所定の条件、例えば、電源オフ、設定変更、又は動作モード変更等を満たすまで、ステップＳ３０２からステップＳ３０８までが繰り返される。

一方、ステップＳ３０７の判定の結果、動作モードが第１動作モードである場合、検出部１１２は、記憶部１８０から設定値を読み出し、ステップＳ３０５で算出された距離ＸＤｉ，０が設定値以上であるか否かを判定する（Ｓ３０９）。

ステップＳ３０９の判定の結果、距離ＸＤｉ，０が設定値以上である場合、ワークが一方向における所定の位置に到達又は所定の位置を通過したものと考えられる。よって、検出部１１２は、ワークを検出したものとして検出情報を生成し、ワークが検出された旨を表示部１６０に表示させる（Ｓ３１０）。生成された検出情報は、入出力Ｉ／Ｆ１７０を介して外部の機器に出力されてもよい。

一方、ステップＳ３０９の判定の結果、距離ＸＤｉ，０が設定値以上でない、つまり、距離ＸＤｉ，０が設定値未満である場合、検出部１１２は、ワークを検出しなかったものとして未検出情報を生成し、ワークが検出されない旨を表示部１６０に表示させる（Ｓ３１１）。生成された未検出情報は、入出力Ｉ／Ｆ１７０を介して外部の機器に出力されてもよい。

ステップＳ３１０又はステップＳ２１３の後、所定の条件、例えば、電源オフ、設定変更、又は動作モード変更等を満たすまで、ステップＳ３０２からステップＳ３１１までが繰り返される。

なお、この位置検出処理Ｓ３００では、ステップＳ３０４において複数の距離ＺＤｉ，０が算出された場合、ステップＳ２０６において、複数の距離ＺＤｉ，０のそれぞれについて、しきい値以下であるか否かを判定する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、検出部１１２は、複数の距離ＺＤｉ，０の平均を算出し、当該平均としきい値とを比較することにより、ステップＳ３０６の判定を行ってもよい。

なお、本実施形態で説明したシーケンス及びフローチャートは、処理に矛盾が生じない限り、順序を入れ替えてもよい。

本実施形態の光学式センサ１００は、前述したワークＷＫａ，ＷＫｂ，ＷＫｃを検出する場合に限定されるものではない。光学式センサ１００は、多種多様なワークの検出に適用することができる。

＜適用例＞
次に、図９から図１１を参照しつつ、一実施形態に従う光学式センサの適用例について説明する。図９は、一実施形態における光学式センサ１００の第１適用例を示す概略図である。図１０は、一実施形態における光学式センサ１００の第２適用例を示す概略図である。図１１は、一実施形態における光学式センサ１００の第３適用例を示す概略図である。

（第１適用例）
図９に示すように、光学式センサ１００は、孔を有するワークＷＫｄの検出に対しても適用することができる。このワークＷＫｄは、外形が円形で、中心付近に貫通孔が形成されている。光学式センサ１００は、検出光Ｌ₁の光軸を調整することで、ワークＷＫｄの貫通孔以外の部分における複数の位置に、検出光Ｌ₁を投光することができる。その結果、環状の疑似スポットが形成される。

（第２適用例）
図１０に示すように、光学式センサ１００は、検出を阻害し得る物体ＯＢが配置されているワークＷＫｅの検出にも適用することができる。このワークＷＫｅは、Ｘ軸方向における一方のワークＷＫｅと他方のワークＷＫｅとの間、かつ、Ｚ軸方向における光学式センサ１００との間に、物体ＯＢが存在する。光学式センサ１００は、検出光Ｌ₁の光軸を調整することで、この物体ＯＢを避けて、Ｘ軸方向における複数の位置に検出光Ｌ₁を投光することができる。その結果、物体ＯＢを回避して分割されたライン状の疑似スポットが形成される。

（第３適用例）
図１１に示すように、光学式センサ１００は、変形し得るワークＷＫｆにも適用することができる。このワークＷＫｆは、工作機械ＭＡで製造される帯状部材、例えばフィルム等である。ワークＷＫｆは、例えばＸ軸方向に搬送される途中で、蛇行することがある。光学式センサ１００は、ワークＷＫｇの上方に設置されてＹ軸負方向側に検出光Ｌ₁を投光するように配置されている。光学式センサ１００は、検出光Ｌ₁の光軸を調整することで、搬送方向沿う複数の位置に検出光Ｌ₁を投光することができる。その結果、Ｙ軸方向に１本のライン状の疑似スポットが形成される。

以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。本実施形態における光学式センサ１００、光学式センサ１００の制御方法、及び光学式センサ１００の制御プログラムによれば、光軸調整範囲情報に基づいて検出光Ｌ₁の光軸を当該光軸に直交する方向に偏向させて当該方向に沿う複数の位置に検出光Ｌ₁を投光するように、光軸調整部１３０を制御する。また、光学式センサ１００は、複数の位置に検出光Ｌ₁を投光して得られた検出信号に基づいて、ワークＷＫを検出する。これにより、複数の位置のそれぞれに投光された検出光Ｌ₁で構成される疑似スポットを形成することが可能になる。この疑似スポットは、単に検出光Ｌ₁を拡げてスポットを変形する場合と比較して、複数の位置のそれぞれにおける検出光Ｌ₁の光密度は低下しないので、ワークＷＫによって反射された検出光Ｌ₂を受光する際の光量又は受光レベルの低下を抑制することができる。また、検出光Ｌ₁の光軸を当該光軸に直交する方向に偏向させて疑似スポットを当該直交する方向にワークＷＫに応じた任意の形状に変更することができるので、当該疑似スポットから得られた検出信号に基づくことにより、ワークＷＫを容易に検出することができる。従って、様々な態様のワークを容易に検出することができるとともに、光学式センサ１００を、ワークを検出する多種多様な応用（アプリケーション）に容易に適用するこることができる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。すなわち、実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもなく、これらも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

［付記１］
検出光（Ｌ₁）を投光する投光部（１２０）と、
投光部（１２０）から投光された検出光（Ｌ₁）の光軸を調整する光軸調整部（１３０）と、
対象物（ＷＫ）によって反射された検出光（Ｌ₂）を受光して検出信号を得る受光部（１４０）と、
検出光（Ｌ₁）の光軸の調整範囲を示す光軸調整範囲情報を記憶する記憶部（１８０）と、
光軸調整範囲情報に基づいて検出光（Ｌ₁）の光軸を該光軸に直交する方向に偏向させて該方向に沿う複数の位置に検出光（Ｌ₁）を投光するように、光軸調整部（１３０）を制御する光軸制御部（１１１）と、
複数の位置に検出光（Ｌ₁）を投光して得られた検出信号に基づいて、対象物（ＷＫ）を検出する検出部（１１２）と、を備える、
光学式センサ（１００）。
［付記１１］
検出光（Ｌ₁）を投光する投光部（１２０）と、投光部（１２０）から投光された検出光（Ｌ₁）の光軸を調整する光軸調整部（１３０）と、対象物（ＷＫ）によって反射された検出光（Ｌ₂）を受光して検出信号を得る受光部（１４０）と、を備える光学式センサ（１００）の制御方法であって、
検出光（Ｌ₁）の光軸の調整範囲を示す光軸調整範囲情報を記憶するステップと、
光軸調整範囲情報に基づいて検出光（Ｌ₁）の光軸を該光軸に直交する方向に偏向させて該方向に沿う複数の位置に検出光（Ｌ₁）を投光するように、光軸調整部（１３０）を制御するステップと、
複数の位置に検出光（Ｌ₁）を投光して得られた検出信号に基づいて、対象物（ＷＫ）を検出するステップと、を含む、
光学式センサ（１００）の制御方法。
［付記１２］
検出光（Ｌ₁）を投光する投光部（１２０）と、投光部（１２０）から投光された検出光（Ｌ₁）の光軸を調整する光軸調整部（１３０）と、対象物（ＷＫ）によって反射された検出光（Ｌ₂）を受光して検出信号を得る受光部（１４０）と、を備える光学式センサ（１００）の制御プログラムであって、
検出光（Ｌ₁）の光軸の調整範囲を示す光軸調整範囲情報を記憶するステップと、
光軸調整範囲情報に基づいて検出光（Ｌ₁）の光軸を該光軸に直交する方向に偏向させて該方向に沿う複数の位置に検出光（Ｌ₁）を投光するように、光軸調整部（１３０）を制御するステップと、
複数の位置に検出光（Ｌ₁）を投光して得られた検出信号に基づいて、対象物（ＷＫ）を検出するステップと、をコンピュータに実行させる、
光学式センサ（１００）の制御プログラム。

１００…光学式センサ、１０１…筐体、１０２…透過窓、１０３…ケーブル、１１０…制御部、１１１…光軸制御部、１１２…検出部、１１３…距離算出部、１１４…位置情報生成部、１１５…出力部、１１６…設定部、１２０…投光部、１３０…光軸調整部、１４０…受光部、１５０…操作部、１６０…表示部、１７０…入出力Ｉ／Ｆ、１８０…記憶部、ＡＰｋ…調整パターン、Ｌ₁…検出光、Ｌ₂…検出光、ＭＡ…工作機械、ＯＢ…物体、ＲＡ…ロボットアーム、Ｓ２００…有無検出処理、Ｓ２５０…調整範囲設定処理、Ｓ３００…位置検出処理、ＷＫ，ＷＫａ，ＷＫｂ，ＷＫｃ，ＷＫｄ，ＷＫｅ，ＷＫｆ…ワーク、θ１，θｎ…角度。

Claims (12)

1. 検出光を投光する投光部と、
   前記投光部から投光された前記検出光の光軸を調整する光軸調整部と、
   対象物によって反射された前記検出光を受光して検出信号を得る受光部と、
   前記検出光の光軸の調整範囲を示す光軸調整範囲情報を記憶する記憶部と、
   前記光軸調整範囲情報に基づいて前記検出光の光軸を該光軸に直交する方向に偏向させて該方向に沿う複数の位置に前記検出光を投光するように、前記光軸調整部を制御する光軸制御部と、
   前記複数の位置に前記検出光を投光して得られた前記検出信号に基づいて、前記対象物を検出する検出部と、を備える、
   光学式センサ。
2. 前記光軸制御部は、外部からの入力に基づき、前記複数の位置に前記検出光を投光することと、単一の位置に前記検出光を投光することとを切り替える、
   請求項１に記載の光学式センサ。
3. 前記位置に前記検出光を投光して得られた前記検出信号に基づいて、該位置と前記光学式センサとの間の距離を算出する距離算出部をさらに備え、
   前記検出部は、前記複数の位置のうちの少なくとも１つにおける前記距離としきい値との比較に基づいて、前記対象物の有無を判定する、
   請求項１又は２に記載の光学式センサ。
4. 前記光軸制御部は、前記光軸調整範囲情報に基づいて前記検出光の光軸を該光軸に直交する一方向に偏向させて該一方向に沿う複数の位置に前記検出光を投光するように、前記光軸調整部を制御する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の光学式センサ。
5. 前記複数の位置のうちの一の位置に前記検出光を投光するときの光軸と基準軸とがなす角度と、前記複数の位置のうちの他の位置に前記検出光を投光するときの光軸と前記基準軸とがなす角度と、前記一の位置における前記距離と、前記他の位置における前記距離とに基づいて、前記一方向に沿う方向における前記対象物の位置を示す位置情報を生成する位置情報生成部と、
   前記位置情報を外部に出力する出力部と、をさらに備える、
   請求項４に記載の光学式センサ。
6. 前記検出部は、前記位置情報と前記他の位置における前記距離とに基づいて、前記対象物を検出する、
   請求項５に記載の光学式センサ。
7. 前記光軸制御部は、前記光軸調整範囲情報に基づいて前記検出光の光軸を該光軸に直交する二方向に偏向させて該二方向に沿う複数の位置に前記検出光を投光するように、前記光軸調整部を制御する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の光学式センサ。
8. 前記光軸調整範囲情報は、前記対象物を検出したときの前記検出光の光軸の調整範囲に基づいて設定される、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の光学式センサ。
9. 前記光軸調整範囲情報は、前記検出光の光軸を偏向させる方向と、前記検出光の光軸前記方向に偏向させるときの基準軸に対する角度と、前記複数の位置の数とを含む、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の光学式センサ。
10. 前記光軸制御部は、前記投光部及び前記受光部とともに筐体内に収容される、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の光学式センサ。
11. 検出光を投光する投光部と、前記投光部から投光された前記検出光の光軸を調整する光軸調整部と、対象物によって反射された前記検出光を受光して検出信号を得る受光部と、を備える光学式センサの制御方法であって、
    前記検出光の光軸の調整範囲を示す光軸調整範囲情報を記憶するステップと、
    前記光軸調整範囲情報に基づいて前記検出光の光軸を該光軸に直交する方向に偏向させて該方向に沿う複数の位置に前記検出光を投光するように、前記光軸調整部を制御するステップと、
    前記複数の位置に前記検出光を投光して得られた前記検出信号に基づいて、前記対象物を検出するステップと、を含む、
    光学式センサの制御方法。
12. 検出光を投光する投光部と、前記投光部から投光された前記検出光の光軸を調整する光軸調整部と、対象物によって反射された前記検出光を受光して検出信号を得る受光部と、を備える光学式センサの制御プログラムであって、
    前記検出光の光軸の調整範囲を示す光軸調整範囲情報を記憶するステップと、
    前記光軸調整範囲情報に基づいて前記検出光の光軸を該光軸に直交する方向に偏向させて該方向に沿う複数の位置に前記検出光を投光するように、前記光軸調整部を制御するステップと、
    前記複数の位置に前記検出光を投光して得られた前記検出信号に基づいて、前記対象物を検出するステップと、をコンピュータに実行させる、
    光学式センサの制御プログラム。

Images