JP3535725B2

JP3535725B2 - 光バリア装置

Info

Publication number: JP3535725B2
Application number: JP01956098A
Authority: JP
Inventors: 白井　　稔人; 規裕浅田; 弘一蓬原
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 2004-06-07
Anticipated expiration: 2018-01-30
Also published as: JPH11211843A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体の検出領域に
光ビームを投光し、投光した光ビームが遮断されたか否
かにより物体の有無を検出する光バリア装置に関し、特
に、光ビーム受光側の回路の簡素化を図る技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、プレス機械等で作業を行う場
合、プレス金型の間に人の手等がある時にプレス機械を
作動させると、プレス金型に挟まれて傷害を被る危険が
あるため、プレス金型間に人の手等が存在する場合には
プレス機械を動作させてはならない。

【０００３】このため、プレス機械の動作時に人等が存
在すると危険な領域を物体の検出領域とし、この検出領
域に人等がいるか否かを監視するために、通常、投光器
から前記検出領域に光ビームを投光し、この光ビームが
受信される時に安全として機械作業を許可し、光ビーム
が受信されない時には危険として機械作業を禁止するよ
うに、光バリア装置を設け前記検出領域を監視するよう
にしている。このタイプの光バリア装置は、光ビームの
投光器と受光器を検出領域を挟んで対面配置し、検出領
域に光ビームを透過させるので、光透過型光バリア装置
と呼ばれる。

【０００４】産業機械の安全装置として用いられる光バ
リア装置は、フェールセーフな構成でなければならな
い。前記光透過型光バリア装置は、装置故障や投／受光
器の投／受光面の汚れ等で光ビームの受光による信号が
生成されない場合も、信号出力形態が検出領域に物体が
存在して光ビームが遮断された場合と同様の出力形態に
なり、光ビームの受光による信号が得られる場合は確実
に安全と云うことができ、フェールセーフな構成であ
る。

【０００５】このような光バリア装置として、国際公開
ＷＯ９５／１０７８９で開示された多光軸光線式センサ
や特願平８−０５１７６８の光バリア装置が、本出願人
により先に提案されている。前者は、投光器と受光器は
それぞれ互いに対をなす複数の発光素子と受光素子を備
え、混信防止のために各発光素子及び受光素子を同期駆
動走査し、各受光素子が対応する発光素子からの光ビー
ムのみ順次受光可能として検出領域内の物体を検出する
構成であり、受光素子の受光信号はワイアード・オアに
より取り出され、ワイアード・オア出力状態により検出
領域の物体の有無を検出する。

【０００６】また、後者は、検出領域の一方に、レーザ
ビーム発生手段と可動の光ビーム反射手段を配置し、検
出領域を挟んで他方に受光素子アレイを配置する。可動
の光ビーム反射手段として例えばガルバノミラーを用
い、検出領域を含む面の垂線を軸として回動する。レー
ザビ−ム発生手段で生成される光ビームは、ガルバノミ
ラーで反射されガルバノミラーの回動動作により検出領
域を走査し、各受光素子で順次受信される。各受光素子
からの受光信号は、前者と同様にワイアード・オアによ
り取り出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の光バリア装置では、前者の場合、各光軸毎に１
対の発光素子と受光素子が必要である。更に、作業者の
指等小さい物体の検出精度向上等のために発光素子の光
軸ピッチを狭くする場合、隣接する発光素子からの光等
の不正な光の影響防止のため、発光素子の光学的指向性
を狭くするレンズが必要であったり、また、発光素子を
駆動する投光回路や受光素子の受光信号を増幅等する処
理回路等が素子毎に必要となり、これらはコスト増の要
因となっている。

【０００８】また、後者の場合、レーザビーム発生手段
を用いることで投光回路の発光素子の数を削減でき、ま
た、同期走査が不要でその分前者に比べてコストダウン
できる利点がある。しかし、受光素子は光軸数に応じて
複数必要であり、受光素子の受光信号を増幅等する処理
回路は前者の場合と同様で削減されない。一般に、受光
素子の受光信号を増幅等する処理回路に比べて、発光素
子を駆動する投光回路の方が簡単で低コストである。受
光器増では受光素子毎に増幅器が必要であるが、投光器
増では、増幅器が不要であるからビーム数が増加すれば
する程メリットが増す。従って、発光素子ではなく受光
素子数を削減した方が、コストダウンの効果は大きい。

【０００９】本発明は上記の事情に鑑みなされたもの
で、フェールセーフ性を損なうことなく、受光回路側の
構成の簡素化を図ることでコストダウン効果の大きい光
バリア装置を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の発明では、物体の検出領域を横切るように光ビーム
を投光し、該光ビームが受光されたか否に基づいて前記
検出領域の物体の有無を監視する光バリア装置におい
て、検出領域に向かって前記光ビームを投光する所定間
隔を有して列設された複数の発光素子を備える光ビーム
投光手段と、前記検出領域を挟んで前記光ビーム投光手
段と対面配置され検出領域を含む面に対して垂直な軸回
りに回動して前記複数の発光素子からの各光ビームを反
射する光ビーム反射手段と、前記光ビーム反射手段から
の反射光を受光した時に出力を発生する受光手段と、前
記各発光素子からの各光ビームによる各反射光が前記光
ビーム反射手段の回動動作に従い順次前記受光手段に入
射するよう前記光ビーム反射手段を回動制御する駆動手
段と、前記受光手段からの出力の有無を検出し出力有り
の時に物体無しを示す判定信号を出力する判定手段とを
備え、前記光ビーム投光手段の全ての発光素子の光ビー
ムが前記光ビーム反射手段に向けて発射するように、前
記発光素子を傾けて設ける構成とした。

【００１１】かかる構成では、光ビーム投光手段の各発
光素子から検出領域に光ビームが投光され、各光ビーム
は光ビーム反射手段に向かう。検出領域に物体が存在し
なければ、光ビームは、検出領域を横切って光ビーム反
射手段で反射される。この反射光は、駆動手段による光
ビーム反射手段の回動動作に従って順次受光手段で受光
され、受光手段の出力により判定手段から物体無しを示
す判定信号が発生する。検出領域に物体が存在すれば、
光ビーム反射手段からの反射光がなく、判定手段の出力
形態が物体有りを示すものとなる。

【００１２】また、請求項２に記載の発明では、前記光
ビーム投光手段は、前記検出領域の一側に配置した第１
光ビーム投光手段と、他側に配置した第２光ビーム投光
手段からなり、前記光ビーム反射手段は、前記検出領域
の他側の上端近傍に配置されて前記第１光ビーム投光手
段からの光ビームを反射する第１反射手段と、前記検出
領域の一側の下端近傍に配置されて前記第２光ビーム投
光手段からの光ビームを反射する第２反射手段からな
り、前記受光手段は、前記第１反射手段からの反射光を
受光する第１受光手段と、前記第２反射手段からの反射
光を受光する第２受光手段とからなり、前記判定手段
は、前記第１受光手段の出力の有無を検出する第１判定
手段と、前記第２受光手段の出力の有無を検出する第２
判定手段とからなり、前記第１及び第２判定手段が共に
出力を発生した時に前記物体無しを示す判定信号を出力
する論理積演算手段を備える構成とした。

【００１３】かかる構成では、検出領域の略全領域にお
いて物体検出が可能となる。検出領域の幅（発光素子と
光ビーム反射手段との間の距離）が変更された場合、全
ての光ビームが光ビーム反射手段で反射されるとは限ら
ない。検出領域の幅が変更されることに配慮した場合、
請求項３に記載のように、前記光ビーム投光手段の各発
光素子を、前記検出領域を含む面に対して垂直な軸回り
に回動駆動する発光素子回動手段を備える構成とする。
この場合、請求項４に記載のように各発光素子毎に設け
る構成でもよく、また、請求項５に記載のように、複数
の発光素子を同時に回動駆動する構成でもよい。

【００１４】かかる構成では、検出領域の幅（発光素子
と光ビーム反射手段との間の距離）が変更された場合で
も、発光素子の光ビーム投光方向を調整して全ての発光
素子の光ビームの反射光が、受光手段に入射させること
が可能となり、同一の光バリア装置で検出領域の幅の変
更に対応できるようになる。そして、請求項５の発明で
は、発光素子の角度調整時間が短縮できる。

【００１５】検出領域の幅が変更されることを配慮した
場合、請求項６に記載の発明のように、前記光ビーム反
射手段の光ビーム反射面の実質的な大きさを、発光素子
と光ビーム反射手段間の距離を変化させた時でも全ての
発光素子からの光ビームが反射可能な大きさに設定する
構成としてもよく、請求項７に記載のように、前記発光
素子と光ビーム反射手段間の距離変更幅の範囲内で、光
ビームが光ビーム反射手段に到達可能な拡がり角を有
し、当該光ビームの光量レベルが前記受光手段から出力
発生が可能なレベルである発光素子を用いる構成として
もよい。

【００１６】請求項８に記載の発明では、前記複数の発
光素子を、１つの基板に取り付ける構成とした。かかる
構成では、基板の増設により光ビームの光軸数の増設が
容易となる。また、請求項９に記載の発明のように、前
記光ビーム投光手段を、１つのユニットとして形成する
ようにすれば、ユニット単位で光ビームの増設が容易に
行える。

【００１７】光ビームの投光形態としては、請求項１０
に記載のように、複数の発光素子を常時連続発光させる
構成としてもよく、請求項１１に記載のように、複数の
発光素子を常時高周波発光させる構成としもよく、請求
項１２に記載のように、複数の発光素子を時分割で互い
に重複させずに順次高周波発光させる構成としてもよ
い。請求項１２のように構成すれば、各発光素子が確実
に光ビームを生成していることが確認できる。

【００１８】請求項１３に記載の発明では、前記光ビー
ム反射手段を、半導体ガルバノミラーとした。かかる構
成では、光ビーム反射手段のコンパクト化が可能とな
り、延いては光バリア装置の小型化を図ることができ
る。

【００１９】

【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。図１は、本発明の光バリア装置の第
１実施形態の投光部の概略的構成である。図１におい
て、本実施形態の投光部は、第１光ビーム投光手段とし
ての第１投光ユニット１と、該第１投光ユニット１と対
をなす第１光ビーム反射手段としての第１可動ミラー２
と、第２光ビーム投光手段としての第２投光ユニット３
と、該第２投光ユニット３と対をなす第２光ビーム反射
手段としての第２可動ミラー４とを備える。検出領域５
を挟んで配置される第１投光ユニット１と第２投光ユニ
ット３は、検出領域５の上下方向に一列にそれぞれ複数
の発光素子１₁，１₂，・・・，１_nと３₁，３₂，・
・・，３_nが所定の間隔で列設されている。図１では、
第１投光ユニット１の発光素子列と第２投光ユニット３
の発光素子列は、検出領域５を含む面の垂直方向（図の
前後方向）にずらした配置が例示されている。第１投光
ユニット１と検出領域５を挟んで配置され各発光素子１
₁，１₂，・・・，１_nの光ビームＢ₁₁〜Ｂ_1nを反射走
査する第１可動ミラー２は、第２投光ユニット３側の上
端部に配置される。一方、第２投光ユニット３と検出領
域５を挟んで配置され各発光素子３₁，３₂，・・・，
３_nの光ビームＢ₃₁〜Ｂ_3nを反射走査する第２可動ミラ
ー４は、逆に、第１投光ユニット１側の下端部に配置さ
れる。そして、前記第１及び第２可動ミラー２，４は、
検出領域５を含む面に対して垂直な軸回りに回動し、対
応する各発光素子列の光ビームの反射光を、順次対応す
る第１及び第２受光手段としての第１及び第２各受光器
７，８（図３参照）に入射する。

【００２０】図２に、図１の投光部と受光部の具体的構
成を示す。尚、図１の第１投光ユニツト１と第１可動ミ
ラー１の構成及び動作と第２投光ユニット３と第２可動
１ミラー４の構成及び動作は同様であるので、図２で
は、第１投光ユニット１と第１可動１ミラー２を示し説
明し、第２投光ユニット３と第２可動ミラー４について
は図を省略する。

【００２１】図２において、第１投光ユニット１の前記
発光素子１₁，１₂，１₃，・・・，１_nは、投光回路
１Ａからの駆動信号Ｓｄ１〜Ｓｄｎによりそれぞれ駆動
されて光ビームＢ₁₁，Ｂ₁₂，Ｂ₁₃，・・・，Ｂ_1nを、検
出領域５を横切るように第１可動ミラー２に向けて発射
する。これら発光素子１₁，１₂，１₃，・・・，１ _n
は、例えばレーザダイオード（ＬＤ）や発光ダイオード
（ＬＥＤ）を用いる。第１可動ミラー２は駆動手段とし
ての駆動回路６により駆動され、検出領域５を含む面に
対して垂直な軸を回動軸としてこの回転軸回りに回動可
能である。第１可動ミラー２により、光ビームＢ₁₁，Ｂ
₁₂，Ｂ₁₃，・・・，Ｂ_1nは反射されて第１受光器７に入
射する。

【００２２】第１受光器７は、例えばフォトトランジス
タ或いはフォトダイオード等の受光素子が備えられ、受
光量に応じた出力を生成する。受光器７からの受信信号
は、第１判定手段としての第１信号処理回路１０に入力
される。第１信号処理回路１０は、増幅器１１、コンパ
レータ１２、パルス欠落検出回路１３及び自己保持回路
１４で構成される。前記増幅器１１は、第１受光器７の
受信信号を増幅して増幅出力Ｗを出力する。コンパレー
タ１２は、増幅信号Ｗのレベル検定を行う機能を有し、
増幅信号Ｗが所定レべル以上である時に出力Ｘ＝１（高
レベル）を、所定レベル未満の時に出力Ｘ＝０（低レベ
ル）を生成する。パルス欠落検出回路１３は、コンパレ
ータ１２から出力されるパルス出力Ｘにおけるパルスの
欠落を検出する機能を有し、所定期間ｔ２（図４参照）
の間に出力Ｘ＝１が入力されない時に出力Ｙ＝０（低レ
ベル）となる。自己保持回路１４は、パルス欠落検出回
路１３の出力Ｙ＝１（高レベル）の時に物体無しを示す
出力Ｚ１＝ｌを生成し、Ｙ＝０（低レベル）になると物
体有りを示す出力Ｚ１＝０となり、一旦、出力Ｚ１＝０
になった時はこの出力状態を所定の条件（例えば光バリ
ア装置の再度の立上げ信号の発生等）が成立するまで保
持する機能を有する。

【００２３】上述した第１投光ユニット１と可動ミラー
２の動作と同様に、第２投光ユニット３と第２可動ミラ
ー４の動作に基づいて、図３に示すように、第２受光器
８から受光信号が第２判定手段としての第２信号処理回
路２０に入力し、第１信号処理回路１０と同様にして第
２信号処理回路２０から出力Ｚ２が生成され、両出力Ｚ
１とＺ２を論理積演算手段としてのＡＮＤゲート２１に
入力し、ＡＮＤゲート２１から最終的な判定信号を出力
する。ＡＮＤゲート２１の出力Ｋが、Ｋ＝１の時は物体
無しを示し、この時に例えばプレス機械の動作を許可す
る。一方、Ｋ＝０の時は物体有りを示し、プレス機械の
動作を禁止する。

【００２４】次に、本実施形態の光バリア装置の動作を
図２〜図４を参照しながらに説明する。第１投光ユニッ
ト１の投光回路から出力される直流の駆動信号Ｓｄ１，
Ｓｄ２，・・・，Ｓｄｎにより、各発光素子１₁，
１₂，・・・，１_nから連続の光ビームＢ₁₁，Ｂ₁₂，Ｂ
₁₃，・・・，Ｂ_1nが検出領域５を横切るように投光され
る。駆動回路６により第１可動ミラー２が回動駆動す
る。検出領域５に物体が存在しない場合は、第１可動ミ
ラー２の回動動作に従って反射光が対応する第１受光器
７に入射し、受光器７から出力が発生する。

【００２５】尚、各発光素子からの光ビームが可動ミラ
ーにより反射されて受光器へ到達するための可動ミラー
角度は発光素子毎に異なるので、発光素子からの光ビー
ムが直流の連続光であっても、指向性の狭い光ビームに
すれば受光器で受光される反射光は断続的になり、受光
器からパルス信号が発生する。受光器７のパルス出力は
増幅回路１１で増幅され、この増幅出力が所定レベル以
上の時にコンパレータ１２から図４のようなパルス間隔
（低レベル期間）が略ｔ１の受光器７の出力に基づく出
力信号Ｘが発生する。この出力信号Ｘのパルス発生間隔
が所定時間ｔ２未満であれば、パルス欠落検出回路１３
の出力ＹはＹ＝１を継続し、図４のように自己保持回路
１４からの出力ＺはＺ１＝１を継続し第１信号処理回路
１０の出力Ｚ１＝１が継続して発生する。

【００２６】第１投光ユニット１に同期して第２投光ユ
ニット３も駆動され、物体が無い場合には、同様にして
第２信号処理回路２０からＺ２＝１が継続して発生し、
ＡＮＤゲート２１の出力Ｋ＝１となり、検出領域５に物
体が無いことを示す。一方、検出領域５に物体が存在
し、いずれかの光ビームが遮断され、図４の破線で示す
ように出力信号Ｘのパルスが欠落してパルス間隔がｔ２
以上になると、対応するパルス欠落検出回路の出力Ｙ＝
０となり、自己保持回路（信号処理回路）の出力ＺもＺ
＝０になる。いずれか一方の信号処理回路１０又は２０
の出力Ｚ１又はＺ２が０（低レベル）になればＡＮＤゲ
ート２１の出力Ｋ＝０となり、物体有りを知らせる。

【００２７】かかる構成によれば、受光素子数を削減で
き、受光素子からの受光出力の増幅等の処理を行う信号
処理回路を削減でき、発光素子を削減する場合に比べて
コストダウンの効果が大きい。また、図示のような検出
領域５を監視するために、本実施形態のように２セット
の投受光装置を用いれば、検出領域５の略全域を監視す
ることが可能となる。

【００２８】尚、投受光装置は、１セットでもよいが、
検出領域５全域を監視するためには、上述のように少な
くとも２セット用いることが好ましい。ところで、光バ
リア装置では、太陽光等の直流光や、蛍光灯等からの交
流光の影響を配慮しておく必要がある。このための対策
として、投光回路からの駆動信号を、図５に示すような
周波数ｆの高周波信号とし、各発光素子から投光される
光ビームを高周波光パルスとする。尚、この場合には、
各信号処理回路１０，２０内の増幅回路は交流増幅回路
とする。

【００２９】かかる構成では、光ビームを受光した各受
光器からの出力は、高周波信号となり、交流増幅回路か
らの増幅信号Ｗは、図５のようにパルス間隔（低レベル
間隔）ｔ１の高周波パルス信号となる。この高周波パル
ス信号は、コンパレータ内でレベル検定されその包絡線
成分が図５の出力Ｘとして生成される。従って、コンパ
レータは、投光ユニットからの高周波光パルスが受信さ
れている時にはＸ＝１を生成し、受信されない時にはＸ
＝０を生成する。後段のパルス欠落検出回路及び自己保
持回路の動作は前述と同様であるので説明は省略する。

【００３０】このように、発光素子の駆動信号を高周波
信号とし増幅器を高周波交流増幅回路とすることで、発
光素子以外の外部からの直流光や交流光の影響を低減す
ることができる。更に、投光ユニットの周波数ｆの駆動
信号のみを通過させるバンドパスフィルタＢＰＦを、図
２の破線で示すように、例えば交流増幅回路とコンパレ
ータの間に挿入すれば、投光ユニットによる光ビーム以
外の外乱光を誤受信しにくくなり外乱光の影響をより防
ぐことができ、光バリア装置の信頼性が向上する。特
に、図１に示すように、複数セットの投受光装置を近接
させて用いる場合には、各投光ユニット毎にそれぞれの
発光素子駆動信号の周波数を異ならせ、対応する周波数
のみを通過させるバンドパスフィルタを各信号処理回路
内に組み込むことで、他投光ユニットからの光ビームを
誤受信することがなくなり、物体検出がより確実にな
る。

【００３１】ところで、検出領域で検出する物体として
例えば人の手（或いは指）のように小さい物体を考える
と、少なくとも１つの光ビームの遮断を検出する必要が
ある。そのためには、受光器に到達する光ビームが同時
には１つの発光素子からのみである必要がある。それに
は、図６に示すように、複数の発光素子を時分割で重複
なく順次駆動する構成が適している。

【００３２】即ち、図６に示すように、投光回路から出
力される駆動信号Ｓｄ１，Ｓｄ２，Ｓｄ３，・・・，Ｓ
ｄｎを、それぞれパルス幅Ｔｌの高周波信号を周期的に
発生する駆動信号形態とし、互いに重複しないように順
次生成する。これら駆動信号Ｓｄ１，Ｓｄ２，Ｓｄ３，
・・・，Ｓｄｎにより，対応する発光素子１₁，１₂，
１₃，・・・，１_nは、それぞれ期間Ｔ１の範囲内で、
高周波の光パルスを光ビームとして順次生成する。尚、
図６の例では、期間Ｔ１の範囲内で第１可動ミラー２を
１往復させて同一の発光素子からの光ビームが受光器で
２回受光される場合を示している。

【００３３】かかる構成では、投光回路１Ａからの駆動
信号が重複していないので、光ビームは常時１光軸のみ
しか生成されず、受光器で受光される光ビームは各時間
で一光軸分のみであり、同時に二光軸分の光ビームが受
光されることはない。従って、各光ビームを順次受光す
ることになり、光軸毎の遮断物体の有無を監視できる。
前述のように可動ミラー２が所定角度の時のみ各光ビー
ムの反射光は受光器に到達・受光され、受光に基づく増
幅信号Ｗは図示のように低レベル間隔が略ｔ１のパルス
列になる。検出領域５に物体が存在し光ビームが遮断さ
れたり光軸を抜かした場合には、パルス欠落を生じて増
幅信号Ｗのパルス間隔が図中、破線で示すようにｔ２以
上となり、パルス欠落検出回路によりこのパルス欠落が
検出され、その出力Ｙが論理値０となり、自己保持回路
の出力Ｚも論理値０になる。この場合も、前述のように
例えば増幅回路とコンパレータの間にバンドパスフィル
タＢＰＦを挿入することができる。

【００３４】尚、上述の、互いに重複のない時分割駆動
の構成例は、国際公開ＷＯ９５／１０７８９「フェール
セーフ多光軸光線式センサ」で述べられている。次に、
検出領域５の幅、即ち、発光素子と可動ミラーとの間の
距離が変更される場合に好適な実施形態について説明す
る。尚、以下の説明では、第１投光ユニットと第１可動
ミラーを例にとって説明する。

【００３５】投光側と受光側の間隔（発光素子と可動ミ
ラーとの間の距離）、即ち、検出領域５の幅が変更され
た場合、上述の構成では同じように物体検出を行うこと
は容易ではない。図７は、当初、投受光間隔Ｌ１として
発光素子からの光ビームが可動ミラーに集光するように
設定した場合を示している。この設定で投受光間隔をＬ
２に変更した場合、例えば、可動ミラー２を図中破線で
示す間隔Ｌ２の位置に移動した場合、図示したように、
光ビームＢ₁₁、Ｂ₁₂程度までは可動ミラー２に光ビーム
が達するが、残りの光ビームＢ₁₃，・・・，Ｂ_1nは可動
ミラー２に達せず、受光器７で受光されない。このた
め、信号処理回路１０ではパルス欠落の検出によりＺ＝
０（即ち、障害物有り）が生成される。このように、一
度設定した投光間隔以外の間隔では、光バリア装置を正
常に動作させることが難しい。

【００３６】図８及び図９は、各発光素子に光ビーム投
光方向を変更するための発光素子回動手段を設け、検出
領域５の幅に応じて可動ミラー２に全ての光ビームが到
達するように調節可能とした実施形態である。図８及び
図９において、各発光素子１₁を、軸受３１に回動可能
に軸支された回転軸３２に固定する。回転軸３２の一端
側に、大径の歯車３３を設け、この歯車３３に、軸受３
４に回動可能に軸支された回転軸３５に固定した小径の
歯車３６を噛み合わせる。前記回転軸３５の一端には操
作ツマミ３７が設けられる。前記回転軸３２，３５の軸
方向は、検出領域５を含む面に垂直な方向である。尚、
他の発光素子１₂〜１_nについても同様である。

【００３７】かかる構成では、操作ツマミ３７を回動操
作すれば、発光素子の検出領域５を含む面に平行な方向
に回動させることができ、これにより、発光素子からの
光ビームの投光方向を変更することができる。従って、
可動ミラー２を当初の設定位置から移動させた時に、各
発光素子１₁〜１_nの光ビームが可動ミラー２に到達す
るように、発光素子１₁〜１_nと可動ミラー２との間の
間隔に応じて、発光素子１₁〜１_nを適切な方向に回動
調節すれば、発光素子１₁〜１_nと可動ミラー２との間
の間隔が変更されても同一の光バリア装置を用いて物体
検出動作を正常に行うことができる。尚、操作ツマミを
直接回転軸３２に取り付ける構成としてもよいが、歯車
機構を介する構成とすることで調整角度の微調整が容易
となる。尚、発光素子１₁については、可動ミラー２の
位置が移動した場合でも、投光方向をほとんど変更する
必要はないが、投光方向が微妙にずれた場合を考慮し
て、投光方向の微調整が可能なように回動機能を設けて
おくと良い。

【００３８】図１０及び図１１は、発光素子を回動操作
する別の実施形態である。図１０及び図１１において、
発光素１₂〜１_nは、軸受４１を介して軸支された回転
軸４２に固定される。また、発光素子１₂〜１_nには、
各駆動台４３を連結する左右一対の各連結軸４４の一端
が各回転軸４５を介して連結し、発光素子１₂〜１_nは
各回転軸４５回りに回動可能になっている。各連結軸４
４の他端に取付けられた前記各駆動台４３は、共通のボ
ールねじ４６に螺合し、ボールねじ４６が回転すること
で図１０中で上下に一体に移動する。

【００３９】かかる構成では、ボールねじ４６を回転さ
せると、各駆動台４３及び各連結軸４４が一体に移動
し、回転軸４２を中心に各発光素子１₂〜１_nが図１０
中上方向又は下方向に回動し、各発光素子１₂〜１_nか
らの光ビームの投光方向が同時に変更できる。ただし、
各発光素子１₂〜１_nの回動量は発光素子の位置により
異なるので、ボールねじ４６のねじ溝ピッチは各発光素
子１₂〜１_n毎に違えてあり、図１０で下側の発光素子
程回動量を多くする必要がある。回動量はボールねじの
ねじ溝ピッチに比例し、ボールねじ４６の一回転で各駆
動台４３は各々のねじ溝１ピッチ分移動する。従って、
下側の発光素子程ねじ溝ピッチを大きくする。各ねじ溝
のピッチは、具体的には図１２に実線、破線、鎖線でそ
れぞれ示すように、各発光素子１₂〜１_nからの光ビー
ムＢ₁₁〜Ｂ_1nがボールねじ４６軸の回転で常に可動ミラ
ー２の移動線上のある一点（図１０では間隔Ｌ１、Ｌ
２、Ｌ３の点）に集光するように設定される。このよう
なボールねじ４６は、例えば、各発光素子に応じたねじ
溝を形成した軸部材を連結して形成すればよい。尚、発
光素子１₁については、可動ミラー２の位置が移動した
場合でも、投光方向はほとんど変更する必要がない。

【００４０】かかる構成によれば、複数の発光素子の投
光方向を同時に調整できるので、投光方向の調整作業時
間を短縮できる。図１３に更に別の実施形態を示す。間
隔Ｌ１で可動ミラー２に光ビームが集光するように設定
した時、可動ミラー２を間隔Ｌ２の位置に変更すると、
各光ビームは図中の幅ｄ２に集まる。図１３の実施形態
は、前記幅ｄ２の光ビームを全て反射できるような寸法
の反射面を有する可動ミラーとする構成である。

【００４１】かかる構成にすれば、少なくとも間隔Ｌ１
〜Ｌ２の範囲では、全ての光ビームを受光器７に向けて
反射できる。また、図１３に示すような大型の可動ミラ
ーを１枚用いればよいが、図１４に示すように、小型の
可動ミラーを複数個用いて等価的に図１３の１枚の可動
ミラーと実質的に同じ反射面を有する構成とすることが
できる。

【００４２】図１４の構成では、図示のように、各可動
ミラーが垂直の時の角度を０°とした時に可動ミラーの
最大傾き（例えば４５°）で各可動ミラーが一直線に並
ぶように各小型の可動ミラーを配置する。こうすれば、
各可動ミラーでの反射光は他の可動ミラーで遮断される
ことなく、受光器７へ入射させることができる。図１５
は、投受光間隔が変更される場合に好適な更に別の実施
形態を示す。

【００４３】図１５において、間隔Ｌ１の時の可動ミラ
ー２の位置と間隔Ｌ２の時の可動ミラー２の位置の両方
に、各発光素子１₁〜１_nの光ビームＢ₁₁〜Ｂ_1nが投光
方向を変更しなくとも到達するように各発光素子１₁〜
１_nの光ビームＢ₁₁〜Ｂ_1nがそれぞれ所定の拡がり角θ
₁₁〜θ_1nを持つようにする。このようにすれば、発光素
子と可動ミラー間の間隔がＬ１〜Ｌ２の範囲では、どの
位置に可動ミラー２が配置されても全ての光ビームＢ₁₁
〜Ｂ_1nは可動ミラー２に到達して反射光を得ることがで
きる。

【００４４】図１５の場合における光ビームの必要な拡
がり角の条件を図１６を用いて以下に述べる。発光素子
ｉの光ビームＢｉの拡がり角をθｉとし、間隔Ｌ２の時
の可動ミラー２の位置と間隔Ｌ１の時の可動ミラー２の
位置に到達する発光素子ｉからの光ビームをそれぞれＢ
_ia，Ｂ_ibとおくと、光ビームＢｉの拡がり角θｉ（光ビ
ームＢ _iaとＢ_ibの成す角）は以下で与えられる。

【００４５】 θｉ＝ＡＴＮ（Ｗｉ／Ｌ２）−ＡＴＮ（Ｗｉ／Ｌｌ）・・・（１）ここで、Ｗｉは最上段の発光素子から発光素子ｉまでの
距離を示す。また、ＡＴＮはarctanを示す。更に、光ビ
ームＢ_ia，Ｂ_ibは可動ミラー２で反射されて受光器に達
した時に受光有りとなる光量レべルでなければならな
い。受光有りとなる最低レベルの光量の光ビーム対が成
す角を有効角としθａとすると、 θｉ≦θａ・・・（２）である必要がある。

【００４６】以上から、各発光素子１₁，１₂，１₃，
・・・，１_nとして、それぞれが上記（１）及び（２）
式を満たす光ビームの拡がり角を有する発光素子を用い
ることで、間隔Ｌ１〜Ｌ２の範囲のどの位置でも十分な
光量レベルの光ビームを可動ミラーに到達させることが
できる。尚、このように拡がりを持つ光ビームを生成す
る発光素子としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）が適し
ている。

【００４７】図１５の構成で光軸数を増やすことは可能
であるが、各発光素子をそれぞれ適切な方向に調整する
必要がある。図１７は、図１５の構成を利用しつつ、よ
り簡単な調整で光軸数を増やすことのできる実施形態を
示す。図１７において、各発光素子群５１、５２、５
３、５４、・・・は、図１５の構成で所定数の発光素子
（所定光軸数）を同一の基板に配置したものである。こ
の場合、光軸数を増やすには、発光素子群、即ち、基板
を追加すればよい。ただし、発光素子群５１より下に位
置する発光素子群５２、５３、５４、・・・を、発光素
子群５１と同じ方向で配置したのでは、光ビームを可動
ミラーに到達させることはできないので、各発光素子群
５２、５３、５４、・・・毎に、その取付け角度をそれ
ぞれ適切な方向に調節する。

【００４８】かかる構成によれば、光軸数を増大する場
合に、複数の発光素子を一度に増設でき、発光素子を１
つ１つ取付け角度を調整しながら取付ける必要がなく、
比較的容易に光軸数を増やすことができる。尚、いずれ
の発光素子群も基板の方向を調節するだけで、間隔Ｌ１
〜Ｌ２のいずれの可動ミラー位置でも可動ミラーに光ビ
ームが到達するように、基板に取付ける発光素子の角度
を予め設定しておくことが必要であることは言うまでも
ない。

【００４９】図１８は、光軸数を増大する場合に好適な
別の実施形態を示す。即ち、例えば投光回路と複数の発
光素子を１つのユニットとして形成した図１に示すよう
な投光ユニットを１単位として増設する。これにより、
検出領域５を大きくすることができる。図１８では、例
えば６個の投光ユニット６１〜６６を用いて一つの光バ
リア装置を構成している例を示している。

【００５０】各々の投光ユニット６１〜６６の光ビーム
に基づく、各信号処理回路（図示せず）の出力Ｚ１，Ｚ
２，Ｚ３，Ｚ４，Ｚ５，Ｚ６は、図１９に示すように、
ＡＮＤゲート２１に入力し、ＡＮＤゲート２１の出力Ｋ
を光バリア装置の最終的な機械作動の許可／禁止の判定
出力とすればよい。検出領域５に物体がありいずれかの
投光ユニットの光ビームが遮断されると、出力Ｚ１，Ｚ
２，Ｚ３，Ｚ４，Ｚ５，Ｚ６のうちの対応する出力が論
理値０となるので、光バリア装置の出力Ｋも論理値０と
なり物体有りを知らせる。

【００５１】以上、説明した各実施形態で使用する可動
ミラーとしては、例えば市販のガルバノミラーを用いる
ことができる。また、半導体ガルバノミラーを用いれ
ば、可動ミラーを小型にでき、延いては、光バリア装置
の小型化を図ることができる。半導体ガルバノミラーと
しては、後述する電磁型ガルバノミラーの外に静電型ガ
ルバノミラーや圧電型ガルバノミラーがある。

【００５２】静電型ガルバノミラーは、半導体素子製造
プロセスで製造された素子で、ミラーを形成した可動板
を静電気力で駆動するものであり、例えば特開平５−６
０９９３号公報等に開示されている。また、圧電型ガル
バノミラーは、ミラーを形成した可動板を圧電共振で駆
動するものであり、例えば、SPIE-The InternationalSo
ciety for Optical Engineering１９９１年７月発行の
「Reprinted from Miniature and Micro-Optics;⁰¹abri
cation and System Applications Volume 1554」に開示
されている。

【００５３】以下に、可動ミラーとして好適な電磁型ガ
ルバノミラーについて詳述する。図２０は電磁型半導体
ガルバノミラーの分解斜視図である。尚、判り易くする
ため、大きさを誇張して示している。図において、シリ
コン基板の内側に、トーションバーにより支持された可
動板を設け、可動板上の周辺に平面コイルを設け、可動
板上の略中央にミラーを設け、シリコン基板の対向する
側面に永久磁石を配置した構成となっている。永久磁石
の極性は、一方の側面では上がＮで下がＳ、他方の側面
では下がＮで上がＳとなっている。

【００５４】電極端子から平面コイルに電流を流すと、
可動板の両端にフレミングの左手の法則に従って力が働
き、可動板は回動する。平面コイルに交流電流を流す
と、可動板は周期的に回動する。図２１に半導体ガルバ
ノミラーの動作特性の１例を示す。（ａ）に示すよう
に、可動板は一定の周波数で共振し、振幅のピ−クを示
す。（ｂ）はこの共振状態における入力電流と変位（回
動）角の関係を示す。変位角の飽和は空気抵抗による。
このように、共振時には小さい入力で大きい変位角が得
られるので、本実施形態では共振状態で用いる。

【００５５】以下、この半導体ガルバノミラーの構成、
動作の詳細を本出願人の出願にかかる特開平８−２２０
４５３号公報の明細書の一部を引用して説明する。永久
磁石の配置等に図２０と異なる点があるが、基本的構
成、動作には差異がない。簡単に言うと、半導体ガルバ
ノミラーは、半導体基板に一体形成した、可動板とこの
可動板を前記半導体基板に対し揺動自在に軸支するトー
ションバーと、前記可動板の周縁部に設けた駆動コイル
と、この駆動コイルに静磁界を与える磁界発生手段と、
前記可動板上に形成したミラーから構成されている。

【００５６】図２２、図２３は、ガルバノミラー２００
の構成を示す図である。この装置は、検流計（ガルバノ
メータ）と同じ原理で動作するものである。尚、図２
２、図２３では判り易くするため大きさを誇張して示し
ている。後述の図２４についても同様である。図２２及
び図２３において、半導体ガルバノミラー１２０は、半
導体基板であるシリコン基板１０２の上下面に、それぞ
れ例えばホウケイ酸ガラス等からなる上側及び下側絶縁
基板としての平板状の上側及び下側ガラス基板１０３、
１０４を接合した３層構造となっている。前記上側ガラ
ス基板１０３は、後述する可動板１０５上部分を開放す
るようシリコン基板１０２の左右端（図２２における）
に積層されている。

【００５７】前記シリコン基板１０２には、平板状の可
動板１０５と、この可動板１０５の中心位置でシリコン
基板１０２に対して基板上下方向に揺動可能に可動板１
０５を軸支するトーションバー１０６とが半導体製造プ
ロセスにおける異方性エッチングによって一体形成され
ている。従って、可動板１０５及びトーションバー１０
６もシリコン基板１０２と同一材料からなっている。前
記可動板１０５の上面周縁部には、可動板１０５駆動用
の駆動電流と、この駆動電流に重畳する変位角検出用の
検出用電流とを流すための銅薄膜からなる平面コイル１
０７が、絶縁被膜で覆われて設けられている。前記検出
用電流は、下側ガラス基板１０４に後述するように設け
られる検出コイル１１２Ａ，１１２Ｂとの相互インダク
タンスに基づいて可動板１０５の変位を検出するための
ものであるが、本実施形態では変位角を検出していない
ので、前記検出電流を流していない。しかし、半導体ガ
ルバノミラー１２０の調整の際に使用できるので、この
検出コイルによる偏位角検出について後述する。

【００５８】ここで、コイルは抵抗分によってジュール
熱損失があり、抵抗の大きな薄膜コイルを平面コイル１
０７として高密度に実装すると発熱により駆動力が制限
されることから、公知の電解メッキによる電鋳コイル法
によって前記平面コイル１０７を形成してある。電鋳コ
イル法は、基板上にスパッタで薄いニッケル層を形成
し、このニッケル層の上に銅電解メッキを行って銅層を
形成し、コイルに相当する部分を除いて銅層及びニッケ
ル層を除去することで、銅層とニッケル層からなる薄膜
の平面コイルを形成するもので、薄膜コイルを低抵抗で
高密度に実装できる特徴があり、マイクロ磁気デバイス
の小型化、薄型化に有効である。

【００５９】また、可動板１０５の平面コイル１０７で
囲まれた上面中央部には、ミラー１０８が公知の手法で
形成されている。更に、シリコン基板１０２のトーショ
ンバー１０６の側方上面には、平面コイル１０７とトー
ションバー１０６の部分を介して電気的に接続する一対
の電極端子１０９，１０９が設けられており、この電極
端子１０９，１０９は、シリコン基板１０２に電鋳コイ
ル法による平面コイル１０７と同時に形成される。

【００６０】上側及び下側ガラス基板１０３、１０４の
左右側（図２２における）には、前記トーションバー１
０６の軸方向と平行な可動板１０５の対辺の平面コイル
１０７部分に磁界を作用させる、互いに対をなす円形状
の永久磁石１１０Ａ，１１０Ｂと１１１Ａ，１１１Ｂが
設けられている。上下の互いに対をなす各３個づつの永
久磁石１１０Ａ，１１０Ｂは、上下の極性が同じとなる
よう、例えば図２３に示すように、下側がＮ極、上側が
Ｓ極となるよう設けられている。また、他方の各３個づ
つの永久磁石１１１Ａ，１１１Ｂも、上下の極性が同じ
となるよう、例えば図２３に示すように、下側がＳ極、
上側がＮ極となるよう設けられている。そして、上側ガ
ラス基板１０３側の永久磁石１１０Ａと１１１Ａ及び下
側ガラス基板１０４側の永久磁石１１０Ｂと１１１Ｂ
は、図２３からも判るように、互いに上下の極性が反対
となるように設けられる。

【００６１】また、前述したように、下側ガラス基板１
０４の下面には、平面コイル１０７と電磁結合可能に配
置され各端部がそれぞれ対をなす電極端子１１３，１１
４に電気的に接続された一対のコイル１１２Ａ，１１２
Ｂがパターニングされて設けられている（尚、図２２で
は、模式的に１本の破線で示したが実際は複数巻回して
ある）。検出コイル１１２Ａ，１１２Ｂは、トーション
パー１０６に対して対称位置に配置されて可動板１０５
の変位角を検出するもので、平面コイル１０７に駆動電
流に重畳して流す検出用電流に基づく平面コイル１０７
と検出コイル１１２Ａ，１１２Ｂとの相互インダクタン
スが、可動板１０５の角度変位により一方が接近して増
加し他方が離間して減少するよう変化するので、例えば
相互インダクタンスに基づいて出力される電圧信号の変
化を差動で検出することにより可動板１０５の変位角が
検出できる。

【００６２】次に、半導体ガルバノミラー１２０の動作
について説明する。例えば、一方の電極端子１０９を＋
極、他方の電極端子１０９を一極として平面コイル１０
７に電流を流す。可動板１０５の両側では、永久磁石１
１０Ａと１１０Ｂ、永久磁石１１１Ａと１１１Ｂによっ
て、図２４の矢印Ｂで示すような可動板１０５の平面に
沿って平面コイル１０７を横切るような方向に磁界が形
成されており、この磁界中の平面コイル１０７に電流が
流れると、平面コイル１０７の電流密度と磁束密度に応
じて平面コイル１０７、言い換えれば可動板１０５の両
端に、電流・磁束密度・力のフレミングの左手の法則に
従った方向（図２４の矢印Ｆで示す）に力Ｆが作用し、
この力はローレンツ力から求められる。

【００６３】この力Ｆは、平面コイル１０７に流れる電
流密度をｉ、上下永久磁石による磁束密度をＢとする
と、下記の（３）の式で求められる。Ｆ＝ｉ×Ｂ・・・（３）実際には、平面コイル１０７の巻数ｎと、力Ｆが働くコ
イル長ｗ（図２４中に示す）により異なり、下記の
（４）の式のようになる。

【００６４】Ｆ＝ｎｗ（ｉ×Ｂ）・・・（４）一方、可動板１０５が回動することによリトーションバ
ー１０６が捩じられ、これによつて発生するトーション
バー１０６のばね反力Ｆ′と可動板１０５の変位角φの
関係は、下記の（５）式のようになる。 θ＝（Ｍｘ／ＧＩｐ）＝Ｆ′Ｌ／８．５×１０⁹ｒ⁴）×ｌ_l ・・（５）ここで、Ｍｘは捩りモーメント、Ｇは横弾性係数、Ｉｐ
は極断面二次モーメントである。また、Ｌ、１_l、ｒは
それぞれ、トーションバーの中心軸から力点までの距
離、トーションバーの長さ、トーションバーの半径であ
り、図２４に示してある。

【００６５】そして、前記力Ｆとばね反力Ｆ′が釣り合
う位置まで可動板１０５が回動する。従って、（５）式
のＦ′に（４）式のＦを代入することにより、可動板１
０５の変位角φは平面コイル１０７に流れる電流ｉに比
例することが判る。従って、平面コイル１０７に流す電
流を制御することにより、可動板１０５、即ちミラー１
０８の変位角φを制御することができる。

【００６６】このミラー１０８の光軸の変位角φを制御
する際に、平面コイル１０７に、駆動電流に重畳して駆
動電流周波数に比べて少なくとも１００倍以上の周波数
で変位角検出用の検出用電流を流す。すると、この検出
用電流に基づいて、平面コイル１０７と下側ガラス基板
１０４に設けた検出コイル１１２Ａ，１１２Ｂとの間の
相互インダクタンスによる誘導電圧がそれぞれの検出コ
イル１１２Ａ，１１２Ｂに発生する。検出コイル１１２
Ａ，１１２Ｂに発生する各誘導電圧は、可動板１０５、
言い換えれば、ミラー１０８が水平位置にある時には、
検出コイル１１２Ａ，１１２Ｂと対応する平面コイル１
０７との距離が等しいことから等しくなりその差は零で
ある。可動板１０５が前述の駆動力でトーションバー１
０６を支軸として回動すると、一方の検出コイル１１２
Ａ（または１１２Ｂ）では接近して相互インダクタンス
の増加により誘導電圧は増大し、他方の検出コイル１１
２Ｂ（又は１１２Ａ）では離間して相互インダクタンス
の減少により誘導電圧は低下する。従って、検出コイル
１１２Ａ，１１２Ｂに発生する誘導電圧はミラー１０８
の変位に応じて変化し、この誘導電圧を検出すること
で、ミラー１０８の光軸変位角φを検出することができ
る。

【００６７】そして、例えば、図２５に示すように、検
出コイル１１２Ａ，１１２Ｂの他に２つの抵抗を設けて
構成したブリッジ回路に電源を接続し、検出コイル１１
２Ａと検出コイル１１２Ｂとの中点と２つの抵抗の中点
との電圧を入力とする差動増幅器を設けて構成した回路
を用い、前記両中点の電圧差に応じた差動増幅器の出力
を、可動板１０５の駆動系にフィードバックし、駆動電
流を制御するようにすれば、ミラー１０８の光軸変位角
φを精度良く制御することが可能である。尚、本発明の
各実施形態では、検出コイル１１２Ａ，１１２Ｂは利用
していない。

【００６８】詳細は省略するが、可動板１０５の固有振
動数ω₀は、次式で表される。 ω₀＝（Ｇ・Ｉｐ／Ｊ・１１）^1/2 ここでＪは慣性モーメント、Ｉｐは極断面二次モーメン
トで次式で表される。Ｊ＝〔Ｍ（ｔ²＋Ｌ₁ ²〕／１２Ｉｐ＝πｒ⁰／３２Ｍは可動板の質量、ｔは可動板の厚さ、Ｌ₁は可動板の
長さ、ｒはトーションバーの半径である。

【００６９】尚、上述した本発明の光バリア装置の各実
施形態では、発光素子からの光ビームを可動ミラーで反
射し受光器で受信する構成で検出領域を監視している
が、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、
可動ミラーの位置に受光素子を配置し、受光素子を直接
回動させながら発光素子からの光ビームを順次受信する
構成としてもよい。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、受光素子数を削減でき受光側の回路構成を簡素
化する構成としたので、発光側の回路構成を簡素化する
場合に比べてコストダウン効果を大きくできる。請求項
２の発明によれば、請求項１の発明の効項果に加えて検
出領域の略全域を確実に監視できる。

【００７１】請求項３〜７の発明によれば、投光側と受
光側との間隔、即ち検出領域の幅を変更する場合でも、
同一の光バリア装置で物体監視を行うことができる。そ
して、請求項５の発明では、発光素子を投光角度を調整
する場合に、複数の発光素子の調整作業を同時に行える
利点がある。また、請求項７の発明では、予め発光素子
の拡がり角と投光方向を設定しておけば、検出領域の幅
を所定の範囲内で変更した場合には、投光側の調整をす
る必要がない利点がある。

【００７２】請求項８、９の発明によれば、光軸数を容
易に増大できるようになる。請求項１１の発明によれ
ば、発光素子からの光ビーム以外の外乱光による物体の
誤検出を防止でき、光バリア装置の信頼性を向上でき
る。請求項１２の発明によれば、請求項１１の効果に加
えて、発光素子から光ビームが投光されていない等の光
軸の抜けを検出でき、光バリア装置の信頼性をより一層
向上できる。

【００７３】請求項１３の発明によれば、光ビーム反射
手段を小型化でき、延いては、光バリア装置の小型化を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光バリア装置の実施形態の投光部の概
略図

【図２】同上実施形態の信号処理回路図

【図３】同上実施形態の最終的な信号出力回路図

【図４】同上実施形態の動作説明のための信号処理回路
各部の出力波形図

【図５】光ビームに高周波を用いた別の実施形態の信号
処理回路各部の出力波形図

【図６】光ビームを時分割で出力した更に別の実施形態
の信号処理回路各部の出力波形図

【図７】投受光間隔が変更した場合の問題点の説明図

【図８】発光素子毎に設けた発光素子回動機構の構成図

【図９】図８の上面図

【図１０】複数の発光素子を同時に回動する発光素子回
動機構の構成図

【図１１】図１０の上面図

【図１２】図１０の実施形態における発光素子の投光方
向設定の説明図

【図１３】本発明の別の実施形態の要部説明図

【図１４】本発明の別の実施形態の要部説明図

【図１５】本発明の別の実施形態の要部説明図

【図１６】図１５の実施形態の拡がり角設定の説明図

【図１７】本発明の別の実施形態の要部説明図

【図１８】本発明の別の実施形態の要部説明図

【図１９】図１８の実施形態の最終的な信号出力回路図

【図２０】電磁型半導体ガルバノミラーの分解斜視図

【図２１】同上ガルバノミラーの動作特性図

【図２２】同上ガルバノミラーの具体的な概略構成図

【図２３】図２２のＡ−Ａ線矢視断面図

【図２４】同上ガルバノミラーの動作原理を説明する図

【図２５】検出コイル出力に基づく変位検出回路の一例
を示す回路図

【符号の説明】

１，３，６１〜６６投光ユニット２，４可動ミラー５検出領域６駆動回路７，８受光器１０，２０信号処理回路２１ＡＮＤゲート１₁〜１_n 発光素子１Ａ投光回路３２，３５，４２，４５回転軸３３，３６歯車３７操作ツマミ４３駆動台４４連結軸４６ボールねじ５１〜５４発光素子群

フロントページの続き (56)参考文献特開平10−9815（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−41251（ＪＰ，Ａ) 特開平９−303042（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−18406（ＪＰ，Ａ) 特開平８−148981（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−34856（ＪＰ，Ａ) 特開平６−281498（ＪＰ，Ａ) 特開平９−185778（ＪＰ，Ａ) 特公平６−100312（ＪＰ，Ｂ２) 特公平８−6878（ＪＰ，Ｂ２) 特公平７−92191（ＪＰ，Ｂ２) 特公平７−92192（ＪＰ，Ｂ２) 特公平３−32033（ＪＰ，Ｂ２) 実公平６−50000（ＪＰ，Ｙ２) 実公平３−9027（ＪＰ，Ｙ２) 実公平３−45195（ＪＰ，Ｙ２) 国際公開97／33186（ＷＯ，Ａ１) 国際公開95／10789（ＷＯ，Ａ１) 蓬原弘一，“プレス機械における安全技術の基本”，月刊「金属プレス」，日本，日本金属プレス工業出版会，1997年９月１日，第29巻、第９号，ｐ．９ −13 加藤雅一、蓬原弘一、石原智子，“多値論理演算を用いた多光軸センサ”，ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集，日本，社団法人日本機械学会, 1993年７月２日，’93、１Ｄ５, ｐ．675−680 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01V 8/00 - 8/26 B30B 15/00 - 15/08 F16P 3/00 - 3/24 G01B 11/00 - 11/30 G08B 13/00 - 13/26 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】物体の検出領域を横切るように光ビームを
投光し、該光ビームが受光されたか否に基づいて前記検
出領域の物体の有無を監視する光バリア装置において、検出領域に向かって前記光ビームを投光する所定間隔を
有して列設された複数の発光素子を備える光ビーム投光
手段と、前記検出領域を挟んで前記光ビーム投光手段と対面配置
され検出領域を含む面に対して垂直な軸回りに回動して
前記複数の発光素子からの各光ビームを反射する光ビー
ム反射手段と、前記光ビーム反射手段からの反射光を受光した時に出力
を発生する受光手段と、前記各発光素子からの各光ビームによる各反射光が前記
光ビーム反射手段の回動動作に従い順次前記受光手段に
入射するよう前記光ビーム反射手段を回動制御する駆動
手段と、前記受光手段からの出力の有無を検出し出力有りの時に
物体無しを示す判定信号を出力する判定手段と、を備
え、前記光ビーム投光手段の全ての発光素子の光ビームが前
記光ビーム反射手段に向けて発射するように、前記発光
素子を傾けて設ける構成としたことを特徴とする光バリ
ア装置。
【請求項２】前記光ビーム投光手段は、前記検出領域の
一側に配置した第１光ビーム投光手段と、他側に配置し
た第２光ビーム投光手段からなり、前記光ビーム反射手段は、前記検出領域の他側の上端近
傍に配置されて前記第１光ビーム投光手段からの光ビー
ムを反射する第１反射手段と、前記検出領域の一側の下
端近傍に配置されて前記第２光ビーム投光手段からの光
ビームを反射する第２反射手段からなり、前記受光手段は、前記第１反射手段からの反射光を受光
する第１受光手段と、前記第２反射手段からの反射光を
受光する第２受光手段とからなり、前記判定手段は、前記第１受光手段の出力の有無を検出
する第１判定手段と、前記第２受光手段の出力の有無を
検出する第２判定手段とからなり、前記第１及び第２判定手段が共に出力を発生した時に前
記物体無しを示す判定信号を出力する論理積演算手段を
備える構成である請求項１に記載の光バリア装置。
【請求項３】前記光ビーム投光手段の各発光素子を、前
記検出領域を含む面に対して垂直な軸回りに回動駆動す
る発光素子回動手段を備える請求項１又は２に記載の光
バリア装置。
【請求項４】前記発光素子回動手段は、各発光素子毎に
設ける構成である請求項３に記載の光バリア装置。
【請求項５】前記発光素子回動手段は、複数の発光素子
を同時に回動駆動する構成である請求項３に記載の光バ
リア装置。
【請求項６】前記光ビーム反射手段の光ビーム反射面の
実質的な大きさを、発光素子と光ビーム反射手段間の距
離を変化させた時でも全ての発光素子からの光ビームが
反射可能な大きさに設定した請求項１又は２に記載の光
バリア装置。
【請求項７】前記発光素子と光ビーム反射手段間の距離
変更幅の範囲内で、光ビームが光ビーム反射手段に到達
可能な拡がり角を有し、当該光ビームの光量レベルが前
記受光手段から出力発生が可能なレベルである発光素子
を用いる構成とした請求項１又は２に記載の光バリア装
置。
【請求項８】前記複数の発光素子を、１つの基板に取り
付ける構成とした請求項１〜７のいずれか１つに記載の
光バリア装置。
【請求項９】前記光ビーム投光手段を、１つのユニット
として形成した請求項１〜７のいずれか１つに記載の光
バリア装置。
【請求項１０】前記光ビーム投光手段は、複数の発光素
子を常時連続発光させる構成である請求項１〜９のいず
れか１つに記載の光バリア装置。
【請求項１１】前記光ビーム投光手段は、複数の発光素
子を常時高周波発光させる構成である請求項１〜９のい
ずれか１つに記載の光バリア装置。
【請求項１２】前記光ビーム投光手段は、複数の発光素
子を時分割で互いに重複させずに順次高周波発光させる
構成である請求項１〜９のいずれか１つに記載の光バリ
ア装置。
【請求項１３】前記光ビーム反射手段は、半導体ガルバ
ノミラーである請求項１〜１２のいずれか１つに記載の
光バリア装置。