JP3788502B2 - 光カーテン創成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、危険領域への人体侵入等の監視に用いられる光カーテン創成装置に係り、特に、対象となる危険領域の幅や最小検出物体の直径等に応じて、投受光用柱体の長さや光軸数や光軸ピッチ等を柔軟に変更可能とした光カーテン創成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の光カーテン創成装置は、よく知られているように、柱状ケース内に投光器列を収容してなる投光用柱体と、柱状ケース内に受光器列を収容してなる受光用柱体とを有し、それらの投受光用柱体を適当な間隔を空けて投受光面が対向するように配置することにより、投受光用柱体間に物体検出用光カーテンを創成することができる。
【０００３】
柱状ケース内に収容される投受光器列は、一般的に、単位光軸数（例えば、４光軸、８光軸、１６光軸等）を有する多軸光学モジュールの組み合わせにより構成されている。この多軸光学モジュールは、単位光軸数分の光学要素（投光器であれば発光素子と投光レンズ、受光器であれば受光素子と受光レンズ）を、光軸ピッチが固定された樹脂製ホルダにより一体的に保持したものである。このような多軸光学モジュールの一例は特開平１０−７４４３２号公報に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の光カーテン創成装置にあっては、光軸数や光軸ピッチの固定された多軸光学モジュールの組み合わせにより、投受光用柱体の長さや光軸数や光軸ピッチ等を決定するものであるため、次のような問題点が指摘されている。
（１）図１８に示されるように、対象となる機械危険領域（Ａ１）の幅に合わせた光軸数が自由に選択できないことから、必要以上に長い投受光用柱体（Ｚ６，Ｚ７）を使用せざるを得ない場合も生ずる。このような場合には、投受光用柱体（Ｚ６，Ｚ７）が機械（例えば、プレス機Ｚ１）からはみ出て余分なスペースを占有するほか、余分な光軸（不使用光軸領域Ａ２）が生ずることから、コスト高となる。加えて、必要以外の検出可能領域で何らかの物体を検出して、稼働中の機械を無駄に停止させる虞もある。他方、機械危険領域（Ａ１）に収まる投受光用柱体を選択すると、その上下端部の不感応領域の存在により必要な検出幅を確保できない場合もある。
【０００５】
なお、図１８において、Ｚ１はプレス機、Ｚ２は前面開口、Ｚ３は上部ブロック、Ｚ４は下部ブロック、Ｚ５はプレス加工部、Ｚ６は投光用柱体、Ｚ７は受光用柱体である。
（２）採用可能な光軸ピッチは、多軸光学モジュールの構成で定まる基本ピッチ又はその整数倍とならざるを得ないため、対象となる検出最小物体の直径に最適な光軸ピッチが得られない。
（３）光学モジュールが多光軸構成のため、そのサイズは大きくかつ構造は複雑となり、組み立ての自動化が困難となる。
（４）光学モジュールが多光軸構成のため、金型のサイズも大型化して、金型製作費が高騰する。
（５）光学モジュールが多光軸構成のため、その全長が長くなることから、樹脂成型時の反りが大きくなり、光学系の精度確保が困難となる。
（６）光軸ピッチの種類毎に光学モジュールを用意する必要があり、在庫管理上の無駄が多く、又金型費も増大する。例えば、光軸ピッチの種類として１５ｍｍ，２０ｍｍが存在する場合、それぞれ毎に金型が必要となる。また、１５ｍｍ，３０ｍｍの２種類の光軸ピッチが存在する場合、３０ｍｍピッチを構成するのに１５ｍｍピッチの多軸光学モジュールを使用して２ピッチ毎に１光軸を実現すると、隣接光軸間に不使用部品（レンズ等）が生じて無駄となる。
【０００６】
この発明は、上述の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、対象となる危険領域の幅や最小検出物体の直径等に応じて、投受光用柱体の長さや光軸数や光軸ピッチ等を柔軟に選択して製造可能とした光カーテン創成装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の光カーテン創成装置は、柱状ケース内に投光器列を収容してなる投光用柱体と、柱状ケース内に受光器列を収容してなる受光用柱体とを有し、それらの投受光用柱体を適当な間隔を空けて投受光面が対向するように配置することにより、投受光用柱体間に物体検出用光カーテンが創成される。
【０００８】
そして、柱状ケース内に収容される投光器列及び受光器列は、１軸光学モジュールの集合体で構成される。
【０００９】
このような構成によれば、１光軸単位で投受光用柱体の長さを選択して製造できるため、対象となる危険領域幅に丁度適合する光カーテン創成装置の提供が可能となる。
【００１０】
本発明では、光カーテン創成装置は、所定の順序にしたがって、対向する投光器と受光器の各対による検出動作を行うものであってもよい。
【００１１】
このような構成によれば、隣接光学モジュール同士の干渉を回避しつつ、適切な検出動作を行うことができる。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態では、１軸光学モジュールは、レンズと、光素子と、それらを光軸整合させた状態で一体化するホルダとを含む、単一光軸に対応する投光器または受光器であるように構成しても良い。
【００１３】
ここで光素子とは、投光器として使用される１軸光学モジュールにおいては投光素子、受光器として使用される１軸光学モジュールにおいては受光素子である。
【００１４】
このような構成によれば、製造時において１軸光学モジュールの取扱いが容易となる。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態では、ホルダが樹脂製であってもよい。
【００１６】
このような構成によれば、ホルダ用金型が１種類で済むことから、金型費の低減が可能となる。
【００１７】
投光器として使用される１軸光学モジュール同士及び受光器として使用される１軸光学モジュール同士は、互いに同一であることが好ましい。そうすれば、１軸光学モジュールの製造管理が単純化できる。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態では、樹脂製ホルダに対するレンズ及び光素子の結合にはスナップフィット構造を採用してもよい。
【００１９】
このような構成によれば、１軸光学モジュールの組み立てを例えばロボットを使用して機械化することが容易となる。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態では、１軸光学モジュールの集合体には、複数の１軸光学モジュールを所定長さの金属板に添着することで整列一体化してなる光学モジュールブロックが含まれるようにしてもよい。
【００２１】
このような構成によれば、１軸光学モジュールを複数一括して取り扱える一方、複数一括保持する手段は金属板であって、従前のように、複数一括保持するホルダが不要であるため、金型費を増大することはない。加えて、金属板への１軸光学モジュールの取付ピッチは金属加工により容易に実現できるため、光軸ピッチの変更にも低コストで柔軟に対応可能となる。
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態では、光学モジュールブロックを構成する個々の１軸光学モジュールは、光軸に平行な側面において金属板に添着されるようにしてもよい。
【００２３】
このような構成によれば、光軸と金属板とが平行となることにより、１軸光学モジュールの底面を支持する場合に比べて、光軸精度の確保が容易となる。
【００２４】
本発明の好ましい実施の形態では、光学モジュールブロックを構成する個々の１軸光学モジュールと金属板との結合にはスナップフィット構造を採用してもよい。
【００２５】
このような構成によれば、光学モジュールブロックの組み立てを例えばロボットを使用して機械化することが容易となる。
【００２６】
本発明では、複数の光素子実装可能位置を有する回路基板を具備すると共に、該回路基板上の光素子実装可能位置を電気的かつ選択的に無効化する信号処理手段を有するようにしてもよい。
【００２７】
このような構成によれば、１軸光学モジュールを適当に間引いて、基本光軸ピッチの整数倍の光軸ピッチを実現することができ、従前のように、隣接光軸間に無駄な部品が生ずることがない。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の好適な実施の一形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２９】
本発明に係る投光用（受光用）柱体の分解斜視図が図１に示されている。先に説明したように、本発明の光カーテン創成装置は、柱状ケース内に投光器列を収容してなる投光用柱体と、柱状ケース内に受光器列を収容してなる受光用柱体とを有する。そして、それらの投受光用柱体を適当な間隔を空けて投受光面が対向するように配置することにより、それら投受光用柱体間に物体検出用光カーテンが創成される。
【００３０】
上述の柱状ケースは、図１の例では、ケース基体２１と窓プレート２２とで形成される角筒状ケース本体（図６参照）と、このケース本体の両端部開口を塞ぐエンドキャップ６，６とから概略構成されている。
【００３１】
より詳しくは、断面Ｕ字状のケース基体２１の一側開口は、ゴムパッキン３１及び粘着シート３２を介して窓プレート２２で塞がれ、これにより角筒状のケース本体２が形成される。
【００３２】
断面Ｕ字状のケース基体２１ａと窓プレート２２とで形成される角筒状のケース本体２の両端部開口は、両面接着シート５１とステンレス製の補強プレート５２とゴムパッキン５３との積層体を介して、エンドキャップ６で塞がれ、このエンドキャップ６は断面コ字状の留め金具７を介してケース基体２１へと固定される。
【００３３】
このようにして製作される柱状ケース内には、投光器列又は受光器列が収容される。そして、これらの投光器列及び受光器列は、１軸光学モジュールの集合体で構成される。尚、１軸光学モジュールの詳細については、後に、図４及び図５を参照して説明する。
【００３４】
又、『柱状ケース内に収容される投光器列及び受光器列が、１軸光学モジュールの集合体で構成される』とは、例えば、６４光軸の投受光用柱体を想定した場合、そのケース内には６４個の投光器又は受光器が収容されており、それら投光器又は受光器のそれぞれは１軸光学モジュールであることを意味している。尤も、このとき個々の１軸光学モジュールは、個々に分離独立して支持されていてもよし、適当な個数ずつ一体化されて支持されていてもよい。それら１軸光学モジュールの支持態様については後の説明により当業者であれば容易に理解されるであろう。
【００３５】
図１の例では、光軸数の異なる５種類の光学モジュールブロック８ａ〜８ｅが示されている。ここで、光学モジュールブロック８ａは１１個、光学モジュールブロック８ｂは８個、光学モジュールブロック８ｃは４個、光学モジュールブロック８ｄは３個、光学モジュールブロック８ｅは２個、それぞれ１軸光学モジュールを整列一体化して構成されている。尚、このように５種類の光学モジュールブロック８ａ〜８ｅを示しているが、これは光学モジュールブロックの連装バリエーションの可能性を示すに過ぎず、常にこれらのモジュールブロック８ａ〜８ｅの全てがケース内に同時に収容されることを意味するものではない。
【００３６】
すなわち、本発明にあっては、柱状ケース内に収容される投光器列及び受光器列は、１軸光学モジュールの集合体で構成されるものではあるが、それら１軸光学モジュールは１個１個分離可能な状態でケース内に収容される必要はなく、従前の多軸光学モジュールと同様に、所定個数単位で一体化して、ブロック単位でケース内に収容してもよいのである。
【００３７】
尚、図において４はケース基体２１と光学モジュールブロック８ａ〜８ｅとを電気的に確実に絶縁するための絶縁シートである。
【００３８】
図１に示される５種類の光学モジュールブロックの中の１つである光学モジュールブロック８ａが、図２及び図３に拡大して示されている。すなわち、図２は光学モジュールブロックの一例を示す斜視図、図３は光学モジュールブロックの一例を示す分解斜視図である。
【００３９】
それらの図に示されるように、光学モジュールブロック８は、１軸光学モジュール列８１´と、金属製の第１ベースフレーム８２と、金属製の第２ベースフレーム８３と、マスタ光軸基板８４と、電源基板８５と、シールド板８６とを含んでいる。
【００４０】
１軸光学モジュール列８１´は、この例では、１１個の１軸光学モジュール（詳細は後述）８１を一列に整列させたものである。図では、相互に連結されているように一体化されて記述されているが、この状態では個々に分離可能な状態にある。すなわち、これらの１軸光学モジュール列８１´を構成する個々の１軸光学モジュール８１は、光軸方向に沿う両側面において、第１ベースフレーム８２及び第２ベースフレーム８３と結合されることによって、初めて一体化されるのである。
【００４１】
１軸光学モジュールの詳細が図４及び図５に示されている。すなわち、図４は１軸光学モジュールの一例を示す斜視図、図５は１軸光学モジュールの一例を示す分解斜視図である。
【００４２】
それらの図に示されるように、１軸光学モジュール８１は、レンズ部材８１１と、光素子（投光素子又は受光素子）８１２と、それらを光軸整合させた状態で一体に保持する樹脂製のホルダ８１３とを含んでいる。樹脂製ホルダ８１３は、図５に示されるように、ホルダ本体８１３´とホルダ分割片８１３´´とから構成される。この例では、レンズ部材８１１と、光素子８２と、ホルダ８１３との結合には、スナップフィット構造が採用されている。当業者に明らかなように、スナップフィット構造とは、結合されるべき両部材の一方を撓ませつつ他方の中に差し込ませ、その後差込み完了と共に自己復帰力によって、結合状態を保持するようにしたワンタッチ結合構造である。
【００４３】
図５において、例えば、レンズ部材８１１に設けられた凹部８１１ａと、ホルダ８１３側に設けられた突部８１３ａとが嵌合することによって、レンズ部材８１１はホルダ８１３にスナップフィット結合される。尚、図示しないが、光素子８１２についても、ホルダ８１３の下面側にスナップフィット結合される。
【００４４】
後に詳細に説明するように、図４に示される１軸光学モジュールと、図３に示される第１ベースフレーム８２並びに第２ベースフレーム８３との結合についてもスナップフィット結合構造が採用される。尚、図４及び図５において、８１３ｂは第２ベースフレーム８３との嵌合部、８１３ｃは第１ベースフレーム８２との嵌合部、８１３ｄは第１ベースフレーム８２との嵌合部である。
【００４５】
図３に戻って、１軸光学モジュール列８１´の光軸方向に沿う両側面には、第１ベースフレーム８２と第２ベースフレーム８３とがこれを挟むようにして結合される。先に述べたように、その結合に際しては、スナップフィット結合構造が採用される。具体的には、１軸光学モジュール列８１´を適当な治具を介して整列位置決めした状態において、その一側面に第１ベースフレーム８２を押しつけることによって、両者をスナップフィット結合させることができる。同様にして、１軸光学モジュール列８１´を位置決めした状態において、他の一側面に第２ベースフレーム８３を押しつけることによって、光学モジュール列８１´と第２ベースフレーム８３とのスナップフィット結合を行うことができる。
【００４６】
マスタ光軸基板８４は、後に詳細に説明するが、投光用又は受光用の電子部品を搭載している。一方、電源基板８５は、後に詳細に説明するが、通信回路、処理回路、入出力回路、表示回路等を搭載している。
【００４７】
そして、マスタ光軸基板８４は、１軸光学モジュール列８１´の光軸と垂直な姿勢で底面側に結合され、電源基板８５がマスタ光軸基板８４と直交するようにして、第２ベースフレーム８３の背面側に結合される。更に、シールド板８６は、比較的厚めの金属板を断面Ｌ字状に曲成したものであり、電源基板８５並びにマスタ光軸基板８４をそれぞれ背後から覆うようにして一体に結合され、電磁ノイズが投光回路又は受光回路に混入するのを防止している。
【００４８】
尚、この例では、２枚の金属板（第１ベースフレーム８２及び第２ベースフレーム８３）を使用して、１軸光学モジュール列８１´をその両側より挟み付けることによって、それら１１個の１軸光学モジュール８１，８１，…を整列一体化したが、それら２枚の金属板（第１ベースフレーム８２及び第２ベースフレーム８３）のいずれか一方だけでも整列一体化は可能である。
【００４９】
次に、図６及び図７を参照して、ケース本体２とエンドキャップ６との結合構造について説明する。すなわち、図６は柱状ケースに対するエンドキャップ取付構造の一例を示す分解斜視図、図７は柱状ケースにエンドキャップを取り付けた状態を示す斜視図である。
【００５０】
それらの図に示されるように、ケース本体２の端部開口とこれを塞ぐエンドキャップ６とは断面コ字状の留め金具７を介して固定される。
【００５１】
留め金具７は、中央に位置する押圧板部７ａと、その両脇より直角方向へ延出された挟持板部７ｂとを有する。押圧板部７ａには、後述するエンドキャップ６の嵌合突部６ａが嵌合されるべき嵌合孔７ｃが形成されている。一方、左右の挟持板部７ｂ，７ｂは互いに挟み付ける方向へと僅かにバネ付勢されており、それぞれの先端部中央には、ケース本体側のテーパー状隆起部２１ａと嵌合する矩形の嵌合孔７ｄが形成されている。
【００５２】
一方、エンドキャップ６は比較的底の浅い角皿状部材であり、その背面側には、中央の円形膨出部と、その両脇左右へ伸びる直線状隆起部とからなる嵌合突部６ａが形成されている。
【００５３】
そのため、ケース本体２１の端部開口に、エンドキャップ６をあてがい、その背後より留め金具７を押しつければ、留め金具７の嵌合孔７ｃにエンドキャップ６の嵌合突部６ａが嵌り込むことによって、エンドキャップ６は留め金具７側に保持され、同時に留め金具７の嵌合孔７ｄにケース本体２１側のテーパー状隆起部２１ａが嵌り込み、留め金具７側の係止縁部７ｅがケース基体２１両側面の係止段部２１ｂに係合することによって、留め金具７はケース基体２１に対して抜け止めされる。
【００５４】
その結果、図７に示されるように、エンドキャップ６はケース基体２１の端部に、留め金具７を介してしっかりと固定される。
【００５５】
次に、図８，図９及び図１０を参照して、光学モジュールブロック８に対する回路基板の配置について説明する。すなわち、図８は光学モジュールブロックの一例を斜め下から見た斜視図、図９は光学モジュールブロックを下から見た斜視図、図１０は光学モジュールブロックを下から見た要部拡大斜視図である。
【００５６】
この実施形態においては、図９に示されるように、基本モジュールに対して複数個の増設モジュールを連接することができる。ここで、基本モジュールとは、図１の光学モジュールブロック８ａに対応し、増設モジュールとは図１の光学モジュールブロック８ｂ〜８ｅのそれぞれに対応する。このように、本実施形態においては、予め連接個数の異なる複数種類の光学モジュールブロック８ａ〜８ｅを製作しておき、これらを適当に組み合わせることによって、客先の要望、すなわち投受光用柱体の長さ、光軸数、光軸ピッチなどに対応するものである。
【００５７】
その際に、光軸数については、それら複数種類の光学モジュールブロック８ａ〜８ｅの組合せによって柔軟に対応することができ、かつ光軸ピッチについては、第１ベースフレーム８２並びに第２ベースフレーム８３に対する加工ピッチの調整によりこれを容易に実現することができる。
【００５８】
もっとも、複数の基板間を接続するときに、ピッチ間精度を確保するためには、相隣接する回路基板を隙間無く結合することが必要となる。この問題に関して、本実施形態では、フラットケーブルとコネクタの配置に工夫を加えることにより、所期の効果を得ている。すなわち、図１０に拡大して示されるように、マスタ光軸基板８４の端部には、端縁ぎりぎりの位置となるようにコネクタ８４ａが取り付けられる一方、これと対応するスレーブ光軸基板８７側のコネクタ８７ａは、隣接基板との端縁よりは幾分後退して取り付けられている。そして、それら２個のコネクタ８４ａ，８７ａの間は、フラットケーブル８８で接続されている。加えて、このフラットケーブル８８の長さには迂回引き回し可能なように十分な余裕が持たされており、基板脱着時の作業容易性が図られている。
【００５９】
以上図１〜図１０を参照して詳述したように、この実施形態の光カーテン創成装置は、柱状ケース（ケース基体２１と窓プレート２２とエンドキャップ６とで概略構成される）内に収容される投光器列及び受光器列を、１軸光学モジュール８１の集合体で構成している。又、１軸光学モジュール８１は、レンズ部材８１１と、光素子８１２と、それらを光軸整合させた状態で一体化する樹脂製ホルダ８１３とを含んでいる。又、レンズ部材８１１と光素子８１２との結合にはスナップフィット構造（例えば、凹部８１１ａと突部８１３ａとで構成）が採用されている。又、１軸光学モジュールの集合体には、複数（図１では、１１個、８個、４個、３個、２個）の１軸光学モジュールを所定長さの金属板（第１ベースフレーム８２、第２ベースフレーム８３）に添着することで整列一体化してなる光学モジュールブロック８ａ〜８ｅが含まれている。又、光学モジュールブロック８ａ〜８ｅを構成する個々の１軸光学モジュール８１は、光軸に平行な側面において金属板（第１ベースフレーム８２、第２ベースフレーム８３）に添着されている。更に、光学モジュールブロック８ａ〜８ｅを構成する個々の１軸光学モジュール８１と金属板（第１ベースフレーム８２、第２ベースフレーム８３）との結合にはスナップフィット構造（例えば、嵌合部８１３ｃ，８１３ｄが対応）が採用されるものである。
【００６０】
そして、本実施形態によれば、１軸光学モジュールを複数一括して取り扱える利点がある一方、複数一括保持する手段は金属板であって、従前のように、複数一括保持する樹脂製ホルダが不要であるため、金型費を増大することがない。加えて、１軸光学モジュールが取り付けられる金属板は、金属加工により容易に実現できるため、光軸ピッチの変更にも低コストで柔軟に対応可能となる。加えて、投受光器列の全体を１軸光学モジュールの集合体で構成しているため、１光軸単位で投受光用柱体の長さを選択して製造でき、対象となる危険領域幅にちょうど適合する光カーテン創成装置の提供が可能となること、１軸光学モジュールの取り扱いが容易となり、加えてホルダ用金型が１種類で済むことから、金型費の低減が可能となること、１軸光学モジュールの組み立てを例えばロボットを使用して機械化することが可能となること、光軸と金属板とが平行となることにより、１軸光学モジュールの底面を支持する場合に比べて、光軸精度の確保が容易となること、光学モジュールブロックの組み立てを例えばロボットを使用して機械化することが可能となること、といった様々な作用効果を有するものである。
【００６１】
次に、図１１〜図１７を参照しながら、本実施形態の電気的な構成並びに作用について説明する。すなわち、図１１は投受光用柱体の電気的ハードウェア構成を示す全体回路図、図１２は１軸光学モジュールを選択的に不実装とした状態における投受光用柱体の全体回路図、図１３は実装無し部分を無視するための処理を示すフローチャート（その１）、図１４は実装無し部分を無視するための処理を示すフローチャート（その２）、図１５は実装無し部分を無視するための処理を示すタイムチャート（全８光軸２・４・６・８光軸が無効の場合）、図１６は光軸選択信号処理のタイムチャートである。
【００６２】
図１１に示されるように、先ほど説明したマスタ光軸基板８４並びにスレーブ光軸基板８７には、光軸を順次能動化するための電気回路が搭載されている。すなわち、図において、Ａ１１及びＡ２１は光軸順次選択回路（シフトレジスタ）、Ａ１２及びＡ２２は駆動回路、Ａ１３及びＡ２３は投光素子、Ａ１４及びＡ２４は受光素子、Ａ１５及びＡ２５は受光用アンプ、Ａ１６及びＡ２６は光軸を選択的に能動化するためのアナログスイッチ、Ａ１７及びＡ２７は光軸順次選択回路（シフトレジスタ）である。
【００６３】
更に、先ほど説明した電源基板８５にも、それらの光軸基板８４及び８７を統括制御するための回路が搭載されている。すなわち、図において、Ａ３１は処理回路（ＣＰＵ）、Ａ３２は通信回路、Ａ３３は入出力回路、Ａ３４は表示回路、Ａ３５は処理回路（ＣＰＵ）、Ａ３６はバッファアンプ、Ａ３７は通信回路、Ａ３８は入出力回路、Ａ３９は表示回路である。
【００６４】
このように、投光用のマスタ光軸基板８４には、駆動回路Ａ１２と投光素子Ａ１３とで組をなす複数組の投光器が光軸数に対応して搭載されている。同様にして、受光用のマスタ光軸基板８４にも、受光素子Ａ１４と受光用アンプＡ１５とで組をなす複数組の受光器が光軸数に対応して設けられる。又、それら受光器の各出力は、アナログスイッチＡ１６を介して選択的に取り出し可能になされている。
【００６５】
同様にして、投光用のスレーブ基板８７には、駆動回路Ａ２２と投光素子Ａ２３とで組をなす複数組の投光器が光軸数に対応して設けられる。受光用のスレーブ光軸基板８７には、受光素子Ａ２４と受光用アンプＡ２５とで組をなす複数組の受光器が光軸数に対応して設けられる。これらの受光器の出力はアナログスイッチＡ２６を介して選択的に取り出される。
【００６６】
投光用並びに受光用の電源基板８５では、図１６に示されるように、信号ａ〜ｄ並びに信号ａ´〜ｃ´を制御することによって、順次光軸を駆動して、所望の光カーテンを生成する。
【００６７】
次に、図１６のタイムチャートを参照しながら、投光用並びに受光用回路の動作を説明する。まず、投光用並びに受光用の電源基板８５では、同期用通信線Ａ５０を介して同期をとるための通信を行うことにより、互いに同期して信号ａ，ａ´中に同期パルスを送出し、然る後一定周期で信号ｂ，ｂ´中にシフトクロックを送出する。すると、投光用のシフトレジスタＡ１１，Ａ２１並びに受光用のシフトレジスタＡ１７及びＡ２７の出力中には、シフトクロックのパルス間隔に対応して“Ｈ”信号が順次出力される。すると、この“Ｈ”信号に応答して、投光用駆動回路Ａ１２及びＡ２２並びに受光用アナログスイッチＡ１６及びＡ２６が駆動され、第１光軸から最終光軸に至る各光軸の投受光状態がバッファアンプＡ３６を介して受光側処理回路Ａ３５に取り込まれる。これにより、処理回路Ａ３５では所定の判定処理を実行することによって、光カーテンを遮る物体の有無を判定し、対応するスイッチング出力を送出する。
【００６８】
このように投光用並びに受光用の各光軸位置の全てに投光器並びに受光器を装着した状態においては、想定される全光軸の全てについて、順次光カーテンを遮る物体の有無が検出される。
【００６９】
次に、図１２〜図１５を参照しながら、投光用並びに受光用回路基板上から投光器又は受光器を選択的に間引くことによって光軸数並びに光軸ピッチの異なる投受光用柱体を実現するための方法を説明する。
【００７０】
図１２に示されるように、この実施形態における投光用並びに受光用の回路基板８４，８７には、複数の光素子実装可能位置が設けられている。そのため、投光器を構成する駆動回路Ａ４１と投光素子４２との組、又は受光器を構成する受光素子Ａ４４と受光用アンプＡ４５との組のいずれかを抜き取ってしまえば、それに対応する光軸は存在しないこととなり、基本光軸ピッチの整数倍を有する光軸ピッチを容易に実現することができる。尤も、投光器又は受光器の実装しない箇所については、その部分の光軸を電気的に無効化する信号処理が必要となる。
【００７１】
この信号処理は、図１３並びに図１４に示されるフローチャートで表される処理を投光用並びに受光用の処理回路Ａ４３及びＡ４９で実行することにより実現することができる。その際のタイムチャートが図１５に示されている。
【００７２】
図１３において処理が開始されると、まずＥＥＰＲＯＭより無効光軸を読み出す（ステップ１３０１）。そのためには、処理回路Ａ４３並びにＡ４９に内蔵されるＥＥＰＲＯＭには、Ｎ光軸目の有効／無効が予め格納されている。
【００７３】
続いて、Ｎ光軸目の有効／無効の情報を認識した上で、投受光処理が実行される（ステップ１３０２）。
【００７４】
図１４に示されるように、投受光処理（ステップ１３０２）を構成する受光処理では、光軸ポインタＮの値を初期値「１」から＋１ずつ歩進させながら（ステップ１４０２，１４０７）、ＥＥＰＲＯＭから読み出された情報によって有効・無効を判定し（ステップ１４０４）、その判定結果に基づいて（ステップ１４０５）、選択的に受光処理を行う（ステップ１４０６）。
【００７５】
そして、光軸数ポインタＮの値が総光軸数まで達したならば（ステップ１４０３，１４０８）、全光軸に関する有効（無効光軸は除く）を判定し（ステップ１４０９）、全光軸が有効と判定されたときにはセンサ出力をＯＮするのに対し（ステップ１４１０）、そうでない場合にはセンサ出力をＯＦＦさせる（ステップ１４１１）。以上の処理を、電源断まで継続的に繰り返す（ステップ１４０１，１４１２）。
【００７６】
一方、投光処理の側では、同様にして光軸数ポインタＮの値を初期値から＋１歩進させながら（ステップ１４５２，１４５７）、各光軸に関しＥＥＰＲＯＭから読み出された情報に基づいて有効・無効を判定し（ステップ１４５４）、その判定結果が有効である場合に限り（ステップ１４５５ＹＥＳ）、投光処理を実行する（ステップ１４５６）。以上の処理を、総光軸数について繰り返し（ステップ１４５３，１４５８）、その間に電源が断たれるのを待って（ステップ１４５９）、処理を終了する。
【００７７】
以上の処理が実行されたときの投光器と受光器の信号状態を示すタイムチャートが図１５に示されている。この例では、全８光軸のうち、２・４・６・８光軸が無効とされている。
【００７８】
同図に示されるように、投光器の側では、１・３・５・７の光軸についてのみ投光信号が生成され、投光器が装着されていない２・４・６・８の光軸に関しては投光信号は生成されない。
【００７９】
一方、受光器の側では、同様にして、１・３・５・７の光軸のタイミングにのみ受光信号が生成され、受光有無が判定されるのに対し、受光器が装着されていない２・４・６・８の光軸についてのタイミングでは、受光信号が生成されない。
【００８０】
その結果、受光器の出力においては、当初、１・３・５・７光軸の入力で出力がＯＮするのに対し、次の周期では７光軸目が遮光されたことによって、出力はＯＦＦされる。その間、２・４・６・８光軸の入力状態に関しては、何ら出力に影響を与えない。つまり、これにより通常の光軸ピッチの２倍の光軸ピッチが簡単に実現される。しかも、無効化された光軸に関しては、投光器も受光器も装着する必要がないため、それら光学部品が無駄となることもない。
【００８１】
次に、光軸数及び光軸ピッチの異なる投受光用柱体の例を示す模式図が図１７に示される。同図（ａ）に示される例では、１本の柱体の検知領域内に、光軸ピッチの異なる３種類の検知領域（Ｐ１ピッチ領域、Ｐ２ピッチ領域、Ｐ３ピッチ領域）を有する光カーテンが実現されている。
【００８２】
又、同図（ｂ）に示される例では、１本の投受光用柱体の検知領域内に、中央部分のピッチが細かくかつ上下両端部分のピッチが粗い特殊な光カーテンを実現している。
【００８３】
更に、同図（ｃ）に示される例では、上下中心部と上下端部にのみ１個ずつ光軸の存在する極めてまばらな光カーテンが実現している。
【００８４】
そして、これら３種類の光カーテン（ａ）〜（ｃ）は、全て１軸光学モジュールを使用しかつその配列ピッチを変えたりあるいは間引き装着をすることだけで実現することができる。そのため、本実施形態によれば、従前の光カーテン創成装置に比べて、多種多様な光軸態様を有する光カーテンを容易かつ安価に実現することができ。
【００８５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、この種の光カーテン創成装置において、対象となる危険領域の幅や最小検出物体の直径等に応じて、投受光用柱体の長さや光軸数や光軸ピッチ等を柔軟に選択して製造可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る投光用（受光用）柱体の分解斜視図である。
【図２】光学モジュールブロックの一例を示す斜視図である。
【図３】光学モジュールブロックの一例を示す分解斜視図である。
【図４】１軸光学モジュールの一例を示す斜視図である。
【図５】１軸光学モジュールの一例を示す分解斜視図である。
【図６】柱状ケースに対するエンドキャップ取付構造の一例を示す分解斜視図である。
【図７】柱状ケースにエンドキャップを取り付けた状態を示す斜視図である。
【図８】光学モジュールブロックの一例を斜め下から見た斜視図である。
【図９】光学モジュールブロックを下から見た斜視図である。
【図１０】光学モジュールブロックを下から見た要部拡大斜視図である。
【図１１】投受光用柱体の電気的ハードウェア構成を示す全体回路図である。
【図１２】１軸光学モジュールを選択的に不実装とした状態における投受光用柱体の全体回路図である。
【図１３】実装なし部分を無視するための処理を示すフローチャート（その１）である。
【図１４】実装なし部分を無視するための処理を示すフローチャート（その２）である。
【図１５】実装なし部分を無視するための処理を示すタイムチャートである。
【図１６】光軸選択信号処理のタイムチャートである。
【図１７】光軸数及び光軸ピッチの異なる投受光用柱体の例を示す模式図である。
【図１８】従来の投受光用柱体の据付状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 投光用（受光用）柱体
２１ ケース基体
２１ａ テーパー状隆起部
２１ｂ 係止段部
２２ 窓プレート
３１ ゴムパッキン
３２ 粘着シート
４ 整列ガイド
５１ 両面粘着シート
５２ 補強プレート
５３ ゴムパッキン
６ エンドキャップ
６１ ケーブル
６ａ 嵌合突部
６ｂ テーパー面
７ 留め金具
７ａ 押圧板部
７ｂ 挟持片部
７ｃ 嵌合孔
７ｄ 嵌合孔
７ｅ 係止縁部
８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ 光学モジュールブロック
８１ １軸光学モジュール
８２ 第１ベースフレーム（金属板）
８３ 第２ベースフレーム（金属板）
８４ マスタ光軸基板
８４ａ コネクタ
８５ 電源基板
８６ シールド板
８７ スレーブ光軸基板
８７ａ コネクタ
８８ フラットケーブル
８１´ １軸光学モジュール列
８２ａ スナップ爪
８３ａ スナップ爪
８１１ レンズ部材
８１２ 光素子
８１２ａ 光素子の端子ピン
８１３ ホルダ
８１１ａ 凹部
８１３ａ 突部
８１３ｂ 第２ベースフレームとの嵌合部
８１３ｃ 第１ベースフレームとの嵌合部
８１３ｄ 第１ベースフレームとの嵌合部
８１３´ ホルダ本体
８１３´´ホルダ分割片
Ａ１１，Ａ２１ 光軸順次選択回路
Ａ１２，Ａ２２ 駆動回路
Ａ１３，Ａ２３ 投光素子
Ａ１４，Ａ２４ 受光素子
Ａ１５，Ａ２５ 受光アンプ
Ａ１６，Ａ２６ アナログスイッチ
Ａ１７，Ａ２７ 光軸順次選択回路
Ａ３１，Ａ３５ 処理回路（ＣＰＵ）
Ａ３２，Ａ３７ 通信回路
Ａ３３，Ａ３８ 入出力回路
Ａ３４，Ａ３９ 表示回路
Ａ４０，Ａ４８ 光軸順次選択回路
Ａ４１ 駆動回路
Ａ４２ 投光素子
Ａ４３ 投光用処理回路
Ａ４４ 受光素子
Ａ４５ 受光アンプ
Ａ４６ アナログスイッチ
Ａ４７ バッファアンプ
Ａ４８ 光軸順次選択回路
Ａ４９ 受光用処理回路
Ａ５０ 同期用通信線

Claims (7)

1. 柱状ケース内に投光器列を収容してなる投光用柱体と、柱状ケース内に受光器列を収容してなる受光用柱体とを有し、それらの投受光用柱体を適当な間隔を空けて投受光面が対向するように配置することにより、投受光用柱体間に物体検出用光カーテンが創成されるようにした光カーテン創成装置であって、
   柱状ケース内に収容される投光器列及び受光器列は、１軸光学モジュールの集合体で構成され、
   １軸光学モジュールは、単一光軸に対応する投光器又は受光器であって、レンズと、光素子と、それらを光軸整合させた状態で一体化するホルダとを含み、このホルダは他の１軸光学モジュールのホルダからは独立したものであり、
   各柱状ケースは複数の１軸光学モジュールの装着位置を決めるベースフレームを収容し、
   各１軸光学モジュールはベースフレームの装着位置に装着されるものである光カーテン創成装置。
2. 光カーテン創成装置は、所定の順序に従って、対向する投光器と受光器の各対による検出動作を行うものである請求項１に記載の光カーテン創成装置。
3. ホルダが樹脂製であることを特徴とする請求項１に記載の光カーテン創成装置。
4. 樹脂製ホルダに対するレンズ及び光素子の結合にはスナップフィット構造が採用されている請求項３に記載の光カーテン創成装置。
5. ベースフレームは金属板部材であり、光学モジュールブロックを構成する個々の１軸光学モジュールは、光軸に平行な側面において金属板に添着されている請求項１に記載の光カーテン創成装置。
6. 光学モジュールブロックを構成する個々の１軸光学モジュールと金属板との結合にはスナップフィット構造が採用される請求項５に記載の光カーテン創成措置。
7. 複数の光素子実装可能位置を有する回路基板を具備すると共に、該回路基盤上の光素子実装可能位置を電気的かつ選択的に無効化する信号処理手段を有する請求項１に記載の光カーテン創成装置。

Images