JP3840637B2

JP3840637B2 - 光電センサ

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Publication number: JP3840637B2
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Authority: JP
Inventors: 和利杉山
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2006-11-01
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光電センサに関し、詳しくは光電センサの受光量に相当する検出値の飽和現象を避けながら高精度化を可能にする信号処理の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光電センサは、光電スイッチともいわれ、検出領域に検出対象物があるか否かを検出することが基本的な機能である。光電センサは、検出領域に対して光を投光する投光部と、検出領域からの光を受光する受光部と、受光部から出力された受光量に相当する電気信号を増幅する増幅回路と、該増幅回路の出力電圧をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、投光部の投光動作を制御すると共にＡ／Ｄ変換器から得られるディジタル値を処理する処理部とを備えている。
【０００３】
処理部によって制御される投光部の発光素子（ＬＥＤ又はレーザ）から発した光が検出領域に向かって投光されると、検出領域を通過した光（透過式光電センサの場合）又は検出対象物で反射した光（反射式光電センサの場合）が受光部の受光素子によって受光され電気信号に変換される。この電気信号は増幅回路で増幅され波形整形された後、Ａ／Ｄ変換器でディジタル値に変換される。このディジタル値は処理部によって、例えば７セグメントＬＥＤを用いた複数桁の表示器に検出値として表示される。あるいは、しきい値（設定値）と比較されることにより、検出対象物の有無に対応する０又は１の検出結果として出力される。
【０００４】
このような光電センサに求められる性能の１つとして、いわゆるダイナミックレンジが広いことが挙げられる。つまり、小さな受光量から大きな受光量までを正しく検出できる性能である。例えば反射型の光電センサにおいて、同じ投光量の条件下で光電センサ（投光部及び受光部）から検出対象物までの距離が短ければ大きい受光量が得られ、長ければ小さな受光量しか得られない。
【０００５】
距離が長くても十分な受光量が得られるように投光量を設定すれば、距離が短い場合に受光量が飽和するおそれがある。増幅回路の増幅率を大きく設定することによって小さな受光量でも正しく検出できるように設定した場合、受光量が大きくなれば増幅回路又はＡ／Ｄ変換器が飽和するおそれがある。
【０００６】
一方、増幅回路又はＡ／Ｄ変換器の飽和を避けるために投光量や増幅回路の増幅率を低く抑えた場合は、検出対象物までの距離が長い場合に十分な検出値を得ることができず、検出対象物の有無の判定が難しくなる。
【０００７】
このような受光感度と飽和とのトレードオフの関係を考慮しながらダイナミックレンジを広げるために、従来の光電スイッチの中には、投光量、増幅回路の増幅率又はヒステリシスのいずれかを切り替えることができるものがある。例えば、増幅度を複数段階に切り替え、検出値の表示において、現在の増幅度のポジション番号と検出値とをセットで表示するようにしたものがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
検出対象物の有無を正しく判定をするには、得られる受光量（検出値）そのものが十分であるだけではなく、検出対象物の有無に対応する受光量（検出値）の変化量が十分大きいことが必要である。検出対象物が十分大きい場合は検出対象物の有る場合と無い場合とで受光量（検出値）が大きく変化することが期待できるが、小さい（又は細い）検出対象物の場合はそれを期待することができない。つまり、投光スポット径に占める検出対象物の面積、正確には投光スポット径に含まれる光量と検出対象物による遮光量又は反射光量との比（以下、光量比という）が問題になる。この光量比が小さい場合は、検出対象物の有無に対応する受光量（検出値）の変化量が小さくなり、検出対象物の有無を正しく判定できない場合が発生する。
【０００９】
この光量比を大きくするには、反射型の場合は光電センサから検出対象物までの距離を、投光スポット径が大きく広がらない距離まで短くすることが効果的である。透過型の場合も同様に、光電センサの投光部と受光部との距離を短くして、投光量のうち、できるだけ多くの光量が受光部に達するようにすることが効果的である。
【００１０】
しかし、いずれの場合も、受光量そのものが大きくなり、前述のような増幅回路又はＡ／Ｄ変換器の飽和の問題が生ずる。そして、飽和を回避するために投光量や増幅回路の増幅率を低く抑えると、受光量（検出値）の変化量が小さくなり、小さい（又は細い）検出対象物の有無の検出（判定）能力（すなわち分解能）が低下することになる。
【００１１】
このような分解能を高めるために、Ａ／Ｄ変換器のビット数を増加する（高分解能のＡ／Ｄ変換器を使用する）ことが考えられるが、その分だけＡ／Ｄ変換器のコストが上昇し、安価な光電センサの提供が困難になる。
【００１２】
本発明は、上記のような従来の課題に鑑みて為されたものであり、コスト上昇につながる高分解能のＡ／Ｄ変換器を使用することなく、ディジタル値の処理方法を工夫することにより、光電センサと検出対象物との距離を短くして細かい検出対象物を高精度で検出することが可能な光電センサを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明による光電センサは、検出領域に対して光を投光する投光部と、検出領域からの光を受光する受光部と、該受光部から出力された受光量に相当する電気信号を増幅する増幅回路と、該増幅回路の出力電圧をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、投光部の投光動作を制御すると共にＡ／Ｄ変換器から得られるディジタル値を処理する処理部とを備えた光電センサであって、投光部の投光量又は増幅回路の増幅率を通常モードよりも下げることにより増幅回路又はＡ／Ｄ変換器が飽和し難くする高精度モードを備え、高精度モードにおいて、処理部は、投光部の投光動作を複数回続けて実行させると共に、複数回の投光動作に対してＡ／Ｄ変換器から得られる複数個のディジタル値を加算して得られるディジタル値を受光量に相当する検出値として処理することを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、検出対象物が小さい（又は細い）場合に、高精度モードを選択して検出対象物に光電センサ（のヘッド部）をできるだけ近づけるようにすれば、受光量（検出値）の飽和を回避しながら検出対象物の有無に対応する受光量（検出値）の変化量をできるだけ大きくすることができるので、検出対象物の有無を精度良く検出（判定）することができる。また、ノイズに対する検出精度（Ｓ／Ｎ比）が良くなる効果も得られる。
【００１５】
好ましい実施形態において、光電センサは複数桁からなる第１及び第２の表示部が並んで設けられた表示器を備え、前記処理部は、前記通常モードでは第１の表示部に検出値を表示させると共に第２の表示部を用いて検出値以外の表示を行い、かつ、高精度モードでは第１及び第２の表示部を用いて桁数が増加した検出値を表示することを特徴とする。例えば、第１の表示部と第２の表示部が共に４桁の表示桁を有する場合に、通常モードでは第１表示部の４桁のみを用いて検出値を表示し、高精度モードでは第１表示部の４桁に第２表示部の下１桁を加えた最大５桁を用いて検出値を表示する。もちろん、第１表示部の４桁及び第２表示部の４桁をすべて使用すれば、最大８桁を用いて検出値を表示することができる。
【００１６】
こうすることにより、高精度モードで桁数が増加した検出値をそのまま表示することができ、ユーザは表示された検出値の桁数から光電センサが高精度モードで動作していることを認識することができる。また、しきい値の設定についても同様に、第１及び第２の表示部を用いて桁数が増加した高精度モードでのしきい値を設定できるようにしてもよい。
【００１７】
別の好ましい実施形態では、高精度モードにおいて、処理部は、所定の条件下での検出値に基づいてしきい値及びシフト量を設定し、しきい値及び検出値（例えば５桁）からシフト量を減じることにより通常モードの検出値の最大表示桁数（例えば４桁）まで桁数を減少したものを表示用しきい値及び検出値として表示器に表示させることを特徴とする。こうすることにより、限られた桁数の表示器のみを用いて通常モードでの検出値及び高精度モードでの検出値を表示することができる。
【００１８】
更に別の好ましい実施形態では、光電センサは複数桁からなる第１及び第２の表示部が並んで設けられた表示器を備え、処理部は、切替信号入力にしたがって、第１及び第２の表示部の両方を用いて桁数の増えた検出値を表示する第１表示モードと、第１及び第２の表示部の一方のみを用いて桁数を減少した表示用検出値を表示する第２表示モードとを切り替えることを特徴とする。これは、上記の２つの実施形態の組合せに相当する。こうすることにより、ユーザは目的に応じていずれかの表示モードを選択することができる。例えば、第２表示モードで第１表示部のみを用いて桁数を減少した表示用検出値を表示する場合は、第２表示部に桁数を減少した表示用しきい値を表示することが可能である。
【００１９】
本発明による光電センサの別の構成は、上記の高精度モードにおいて、処理部は、投光部の投光動作を複数回続けて実行させると共に、複数回の投光動作に対してＡ／Ｄ変換器から得られる複数個のディジタル値を平均して得られるディジタル値を受光量に相当する検出値として処理することを特徴とする。つまり、上記の構成でＡ／Ｄ変換器から得られる複数個のディジタル値を加算した後、加算した回数で除することにより求めた平均値を受光量に相当する検出値とする。この構成では、見かけ上は検出値の桁数が増加せず、高精度モードであることは分からないが、１回のみの投光動作による検出値の場合に比べて、ノイズに対する検出精度（Ｓ／Ｎ比）が良くなる効果が得られる。
【００２０】
本発明による光電センサの更に別の構成は、上記の高精度モードにおいて、処理部は、Ａ／Ｄ変換器から得られるディジタル値を複数回加算し、又は整数倍して得られた値を受光量に相当する検出値として処理することを特徴とする。この構成では、ノイズに対する検出精度（Ｓ／Ｎ比）が良くなる効果は得られないが、見かけ上検出値の桁数が増加してユーザに高精度モードを認識させる効果が得られる。
【００２１】
【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。
【００２２】
図１は本発明の実施形態に係る光電センサのアンプ部（センサアンプ）の外観を示す斜視図である。このセンサアンプ１は、光ファイバ型の光電センサの例であり、薄型直方体形状のケース１０の前面側に投光側光ファイバ及び受光側光ファイバの接続部（挿入口）１１及び１２が設けられている。背面側には、電源供給や検出信号出力等のためのケーブル接続部（図示せず）が設けられている。
【００２３】
下面の窪み部１３は、ＤＩＮレールにセンサアンプ１を取り付けるための取付部である。通常は複数のセンサアンプ１を重ねるように並べてＤＩＮレールに取り付ける。そして隣接するセンサアンプ同士は、一方の側面に設けられた雄コネクタ１４と他方の側面に設けられた雌コネクタ（図示せず）とによって機械的及び電気的に連結される。
【００２４】
センサアンプ１の上面には、８桁（４桁×２）の７セグメントＬＥＤを用いた表示器１５と、投光出力中に点灯するインジケータ１６が設けられている。また、検出判定のためのしきい値の設定、動作モードや表示モードの切り替え等に使用される押釦スイッチ１７〜２０が設けられている。押釦スイッチ１８は、スイングタイプのアップダウン押釦スイッチである。
【００２５】
図２は、本発明の実施形態に係る光電センサの回路構成を示すブロック図である。この例では、投光ヘッド３ａが取り付けられた投光側光ファイバ３と受光ヘッド４ａが取り付けられた受光側光ファイバ４がセンサアンプ１（光ファイバの接続部１１及び１２）に接続され、透過型の光電センサを構成している。センサアンプ１には投光側光ファイバ３の基端側に接続される発光素子（例えば発光ダイオード）２２と、受光側光ファイバ４の基端側に接続される受光素子（例えばフォトダイオード）２４が内蔵されている。この例では、発光素子２２、投光側光ファイバ３及び投光ヘッド３ａが投光部に相当し、受光ヘッド４ａ、受光側光ファイバ４及び受光素子２４が受光部に相当する。
【００２６】
発光素子２２から出た光は投光側光ファイバ３を伝播し、その先端（投光ヘッド３ａ）から破線で示すように（約６０度の角度で広がるように）投光され、対向する位置に設けられた受光ヘッド４ａから受光側光ファイバ４に入射し、受光側光ファイバ４を伝播して受光素子２４に至る。投光ヘッド３ａから受光ヘッド４ａに至る光路ＬＢを検出対象物ＷＫが遮ったときに受光素子２４の受光量が低下することから、検出対象物ＷＫの有無を検出することができる。
【００２７】
反射型の光電センサを構成する場合は、投光ヘッド３ａから投光された光が検出対象物ＷＫで反射して受光ヘッド４ａから受光側光ファイバ４に入射するように、投光ヘッド３ａ及び受光ヘッド４ａの位置及び方向がセットされる。あるいは、投光ヘッド３ａ及び受光ヘッド４ａを一体化したヘッド部が使用される。なお、光電センサには種々のタイプがある。例えばアンプ分離型と呼称されるものでは、ヘッド部に発光素子及び受光素子が内蔵され、ヘッド部とセンサアンプとの間は光ファイバではなく電気ケーブルによって接続される。
【００２８】
図２において、センサアンプ１には、発光素子２２の駆動回路２３及びそれを制御する処理部（マイクロプロセッサ）２８が内蔵されている。また、受光素子２４から出力された受光量に相当する電気信号を増幅する増幅回路２５と、増幅回路２５の出力電圧をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器２６が内蔵され、Ａ／Ｄ変換器２６から得られるディジタル値は処理部２８に入力される。処理部２８は、入力されたディジタル値を後述するしきい値と比較して、その結果を検出対象物ＷＫの有無を示す二値信号として出力回路２７から外部機器へ出力する。なお、本実施形態の光電センサでは１２ビットのＡ／Ｄ変換器２６が使用され、０〜４０９５（１０進数）のディジタル値を出力する。
【００２９】
また、前述の表示器１５及びインジケータ１６に対応する表示回路３０、押釦スイッチ１７〜２０に対応する押釦スイッチ回路３１、連結用コネクタ（雄コネクタ１４及び雌コネクタ）に対応する連結回路３２もセンサアンプ１に内蔵され、処理部２８はこれらの制御も司る。なお、図２において、処理部２８の入出力信号のうち受光量及び検出値に関係するデータの流れを実線の矢印で示し、それ以外の制御信号を破線の矢印で示している。
【００３０】
図３は、複数のセンサアンプ及び通信エンドユニットをＤＩＮレールに取り付け、重ねるように連結した状態の例を示している。この例では、５台のセンサアンプ１と１台の通信エンドユニット２が連結され、ＤＩＮレール３に固定されている。なお、図３に示すセンサアンプ１は、図１に示したセンサアンプ１の上面に透明プラスチック製の防塵カバーを被せた状態である。
【００３１】
通信エンドユニット２は、連結した複数台のセンサアンプ１の端部を機械的に保持する機能と、管理装置（例えばパーソナルコンピュータ）との通信機能を有する。通信エンドユニット２の側面には、センサアンプ１の側面と同様に雌コネクタが設けられ、センサアンプ１と機械的及び電気的に連結される。通信エンドユニット２に隣接する（直接連結された）センサアンプ以外の４台のセンサアンプ１についても、隣接するセンサアンプ１を介して通信エンドユニット２にバス接続されている。５台のセンサアンプ１は個別に通信エンドユニット２と信号の授受を行うことができる。
【００３２】
通信エンドユニット２の上面に設けられた通信コネクタのカバー２１を開けると、内部回路に接続された通信コネクタが露出し、通信ケーブルを接続することができるようになっている。通信エンドユニット２は、例えばＲＳ−２３２Ｃシリアル通信によって、パーソナルコンピュータと通信を行う。つまり、パーソナルコンピュータは、通信エンドユニット２を介して複数のセンサアンプ１のそれぞれにオンラインでアクセスし、各センサアンプ１の動作モードや設定値をモニタし、あるいは設定変更することができる。
【００３３】
図４は、図１に示したセンサアンプ１の上面図である。センサアンプ１に備えられた表示器１５は、８桁の７セグメント表示器であり、４桁からなる第１表示部１５ａと同じく４桁からなる第２表示部１５ｂが並ぶように構成されている。例えば、検出動作中は、第１表示部１５ａ（下位４桁）で検出値を１０進数表示し、第２表示部１５ｂ（上位４桁）でしきい値（設定値）を１０進数示するような使用形態が可能である。あるいは、図５に示すように、第１表示部１５ａで検出値又はしきい値を１０進数表示し、第２表示部１５ｂの各桁の一部セグメントを用いて検出値又はしきい値をバーグラフ表示するといった使用形態が可能である。
【００３４】
また、本実施形態の光電センサは、後述するような高精度モードを備えており、通常モードでの検出値及びしきい値の最大桁数（１０進数表示）が４桁であるのに対して、高精度モードでは５桁になる。そこで、高精度モードにおける検出値（又はしきい値）の表示方法の一つとして、図６に示すように、第１表示部１５ａ及び第２表示部１５ｂの両方を用いて（連結して）５桁の１０進表示を行う。もちろん、最大８桁までの１０進表示が可能になる。
【００３５】
次に、押釦スイッチ１７〜２０の使用例について簡単に説明する。各押釦スイッチは複数の機能に兼用されており、以下の使用例はその一部の機能である。
【００３６】
先ず、しきい値を設定する際は押釦スイッチ１７（以下、セットＳＷと記す）と押釦スイッチ１８（以下、アップダウンＳＷと記す）が使用される。例えば、図２において投光ヘッド３ａから受光ヘッド４ａに至る光路ＬＢを遮るように検出対象物ＷＫを配置してセットＳＷ１７を押下し、次に検出対象物ＷＫを光路ＬＢから除いた状態でセットＳＷ１７を再度押下する。その結果、検出対象物ＷＫが光路ＬＢを遮っているときの受光量に相当する検出値（例えば２０００）と、遮っていないときの受光量に相当する検出値（例えば４０００）との中間値（例えば３０００）がしきい値として自動設定される。
【００３７】
このとき、しきい値の設定値が表示器１５に表示される。通常モードでは、第１表示部１５ａ及び第２表示部１５ｂのうちのいずれか一方に４桁表示される。そして、アップダウンＳＷ１８を用いてしきい値の設定値を増減調整することができる。
【００３８】
次に、動作モードの設定には、押釦スイッチ１９（以下、モードＳＷと記す）とアップダウンＳＷ１８が使用される。モードＳＷ１９を一定時間（例えば２秒）以上押しつづけると動作モードの設定変更が可能となり、アップダウンＳＷ１８を用いて動作モードを順番に選択することができる。このとき、表示器１５に選択された動作モードが簡略化されたアルファベットで表示される。例えば図７に示すように、「ファイン」、「ターボ」、「スーパーターボ」、「ウルトラターボ」、「ハイスピード」、「スーパーファイン」の６種類の動作モードがアップダウンＳＷ１８の押下によって正逆両方向に遷移する。
【００３９】
なお、６種類の動作モードは、検出対象物の大きさや距離等に応じて適切な投光量（発光素子２２の駆動パルス幅）や感度（増幅回路２５の増幅度）等の回路定数を最適化するために備えられている。例えば、「ファイン」モードは前述の通常モードに相当し、投光ヘッド３ａから検出対象物ＷＫまでの距離１００ｍｍ程度に最適化されている。「ターボ」モードは２００ｍｍ、「スーパーターボ」モードは３００ｍｍ、「ウルトラターボ」は４００ｍｍにそれぞれ最適化されている。また、「ハイスピード」モードは、光路ＬＢを比較的速く横切る検出対象物ＷＫを検出できるように、応答速度を速くした動作モードである。
【００４０】
また、「スーパーファイン」モードは、前述の高精度モードに相当し、このモードでは、投光量又は感度（増幅率）を「ファイン」モード（通常モード）よりも下げることにより、投光ヘッド３ａから検出対象物ＷＫまでの距離を「ファイン」モードより更に縮めた場合でも、増幅回路２５又はＡ／Ｄ変換器２６が飽和し難くしている。こうすることにより、投光スポット径の広がりを抑えて、検出対象物ＷＫが小さい（又は細い）場合にも正確に検出することが可能になる。ただし、受光量が減少するので、処理部２８は、後述するような受光量の減少を補う処理を実行する。
【００４１】
本実施形態の光電センサは、上記の動作モードの他に、検出値の変化の微分演算を行い立上がり又は立下りのエッジ検出信号を出力する微分モード、立上がり又は立下りのエッジから遅延時間（設定可能）後に検出信号を出力するタイマーモード等、種々のモードを備えている。また、表示器１５による表示モードについても複数のモードが備えられている。それらのモード切替についても、押釦スイッチ１７〜２０の押す順序や押し方（例えば２秒以上の押下、２回押し等）を組み合わせることによって変更することができる。
【００４２】
図８は、高精度モード（「スーパーファイン」モード）で処理部２８が実行する検出値に関する処理のフローチャートである。ステップ＃１０１で処理部２８は投光量（発光素子２２の駆動パルス幅）又は感度（増幅回路２５の増幅率）を通常モード（「ファイン」モード）よりも下げる。これにより、前述のように、投光スポット径の広がりを抑えるために投光ヘッド３ａから検出対象物ＷＫまでの距離を短くしても増幅回路２５又はＡ／Ｄ変換器２６が飽和し難くなる。その結果、検出対象物ＷＫが小さい（又は細い）場合にも正確に検出することが可能になる。
【００４３】
ステップ＃１０２からステップ＃１０７までの処理において、処理部２８は、投光動作（ステップ＃１０３における発光素子の駆動）を１６回連続して実行させ、それぞれの投光動作に対してＡ／Ｄ変換器２６から得られる１６個のディジタル値（出力値Ｄ（１）〜Ｄ（１６））を加算している。
【００４４】
そして加算結果であるディジタル値Ｄを受光量に相当する検出値として表示すると共に、しきい値と比較して二値信号である検出出力を生成する。１６個のディジタル値を加算したものを検出値とすることにより、検出値の最大レベルは１６倍（２の４乗倍）になる。例えば１２ビットのＡ／Ｄ変換器２６を用いて１６ビットの検出値が得られることになり、いわば４ビット分だけ分解能が向上したことになる。また、ノイズに対する検出精度（Ｓ／Ｎ比）が良くなる効果が得られる。
【００４５】
１６ビットの検出値は１０進数で０〜６５５３５の値に相当し、最大５桁の検出値となる。前述のようにして、第１表示部１５ａの４桁に第２表示部１５ｂの下１桁を加えた最大５桁を用いて検出値を表示する。検出値に応じて、しきい値についても、前述のような自動設定及び手動調整により最大５桁の値が設定される。
【００４６】
もちろん、投光回数（Ａ／Ｄ出力値の加算回数）は１６回に限るわけではなく、少なくしてもよいし、逆に多くしてもよい。投光回数を増やして検出値の最大桁数が仮に６桁以上になっても問題ない。前述のように、第１表示部１５ａ及び第２表示部１５ｂを用いて（連結して）最大８桁の表示が可能である。
【００４７】
図９は、図８のフローチャートの変形例を示している。この例では、図８のステップ＃１０１からステップ＃１０７までの処理を行った後（ステップ＃２０１）、Ｄをそのまま表示値として用いるのではなく、内部処理用検出値とする（ステップ＃２０２）。例えば、検出対象物ＷＫが光路ＬＢを遮る位置にあるときの検出値Ｄが４００００であり、検出対象物ＷＫが光路ＬＢを遮らない位置にあるときの検出値Ｄが４２０００であるとする。
【００４８】
しきい値の設定を行う場合は（ステップ＃２０３のＹｅｓ）、ステップ＃２０４で前述のようにセットＳＷ１７を操作することにより、しきい値Ｔ（例えば４００００と４２０００の中間値である４１０００）が自動設定される。続くステップ＃２０５において処理部２８は、シフト量Ｓをも自動設定する（例えばＳ＝３９０００）。
【００４９】
次のステップ＃２０６において、内部処理用検出値Ｄからシフト量Ｓを減じた表示用検出値Ｄ’及び（内部処理用）しきい値Ｔからシフト量Ｓを減じた表示用しきい値Ｔ’を算出する。上記の例では、Ｄ’（遮光時）＝４００００−３９０００＝１０００、Ｄ’（非遮光時）＝４２０００−３９０００＝３０００、Ｔ’＝４１０００−３９０００＝２０００となる。この演算により、１０進数で５桁であった内部処理用検出値及びしきい値が４桁の表示用検出値及びしきい値になる。言い換えれば、５桁の内部処理用検出値及びしきい値が４桁の表示用検出値及びしきい値になるように、ステップ＃２０５でシフト量Ｓが自動設定される。
【００５０】
続くステップ＃２０７において、４桁の表示用検出値及びしきい値が表示器１５に表示される。例えば、前述の通常モードと同様に、第１表示部１５ａに表示用検出値を表示し、第２表示部１５ｂに表示用しきい値を表示することができる。
【００５１】
第１表示部１５ａ及び第２表示部１５ｂの両方を用いて５桁の内部処理用検出値又はしきい値を切替表示する表示モードと、４桁の表示用検出値及びしきい値を第１表示部１５ａ及び第２表示部１５ｂに同時表示する表示モードのいずれかをモードＳＷ１９で選択できるようにしてもよい。また、ステップ＃２０５で自動設定されるシフト量Ｓを、しきい値の自動設定と同様に、アップダウンＳＷ１８を用いて手動調整できるようにしてもよい。
【００５２】
図８のフローチャートの別の変形例として、ステップ＃１０８において、加算結果Ｄをそのまま受光量に相当する検出値として用いる代わりに、加算した回数（１６）で除することによって得られた平均値を検出値Ｄ’として表示、比較等の処理に用いるようにしてもよい。この場合も、５桁の検出値が４桁に減じられるので、通常モードと同様に第１表示部１５ａのみを用いて表示することが可能になる。また、ノイズに対する検出精度（Ｓ／Ｎ比）が良くなる効果は上記の場合と変わらない。
【００５３】
図８のフローチャートの更に別の変形例として、処理部２８は一回だけ発光素子２２を駆動し（投光動作を行い）、Ａ／Ｄ変換器２６から得られるディジタル値を複数回（例えば１６回）加算し、又は整数倍（例えば１６倍）して得られた値を受光量に相当する検出値として表示や比較の処理に用いるようにしてもよい。この場合は、ノイズに対する検出精度（Ｓ／Ｎ比）が良くなる効果は得られないが、見かけ上、検出値の桁数が増加してユーザに高精度モードを認識させる効果は得られる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について、いくつかの変形例を適宜含めながら説明したが、上記の実施形態や変形例の他にも種々の形態で本発明を実施することができる。例えば、上記の実施形態では、第１表示部１５ａと第２表示部１５ｂが１つの表示器１５を構成しているが、２つの分離した表示器で第１及び第２の表示部１５ａ，１５ｂを構成してもよい。
【００５５】
また、第１及び第２の表示部１５ａ，１５ｂを構成する桁数は上記の実施形態の４桁に限らず、任意である。また、第１及び第２の表示部１５ａ，１５ｂが必ずしも同じ桁数を有する必要は無い。
【００５６】
また、上記の実施形態では、第１表示部１５ａの４桁及び第２表示部の１桁（一部）を用いて高精度モードにおける５桁の検出値を表示しているが、第２の表示部の２桁又は３桁を用いてもよいし、４桁全部を用いて計８桁を高精度モードにおける最大表示桁数としてもよい。また、第２表示部の一部の桁を第１の表示部と結合して高精度モードにおける検出値の表示に使用する場合に、他の桁を他の表示目的に使用することは任意である。例えば、他の桁の任意のセグメントを用いて動作モードを表示してもよい。
【００５７】
本発明は、投光部から受光部に至る光路を検出対象物が遮ったか否かを検出する透過型に限らず、投光部から出た光が検出対象物で反射して受光部に受光されたか否かを検出する反射型にも適用できる。また、投光素子及び受光素子がセンサアンプに内蔵された光ファイバー型に限らず、投光素子及び受光素子を内蔵したヘッド部が電気ケーブルでセンサアンプに接続されるアンプ分離型、更にはレーザを用いたタイプ等、種々の光電センサ（又は光電スイッチ）に適用できる。
【００５８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の光電センサによれば、検出対象物が小さい（又は細い）場合に、高精度モードを選択して検出対象物に光電センサ（のヘッド部）をできるだけ近づけるようにすれば、受光量（検出値）の飽和を回避しながら検出対象物の有無に対応する受光量（検出値）の変化量をできるだけ大きくすることができるので、検出対象物の有無を精度良く検出（判定）することができる。また、ノイズに対する検出精度（Ｓ／Ｎ比）が良くなる効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る光電センサのセンサアンプの外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光電センサの回路構成を示すブロック図である。
【図３】複数のセンサアンプ及び通信エンドユニットをＤＩＮレールに取り付け、重ねるように連結した状態の例を示す斜視図である。
【図４】図１に示したセンサアンプの上面図である。
【図５】表示器の第１表示部及び第２表示部を個別の表示に使用した表示例を示す図である。
【図６】高精度モードにおける検出値の表示方法の一例を示す図である。
【図７】動作モードの表示遷移例を示す図である。
【図８】高精度モードで処理部が実行する検出値に関する処理のフローチャートである。
【図９】図８のフローチャートの変形例を示す図である。
【符号の説明】
１センサアンプ
３，３ａ，２２投光部
４，４ａ，２４受光部
１５表示器
１５ａ第１表示部
１５ｂ第２表示部
２５増幅回路
２６Ａ／Ｄ変換器
２８処理部

Claims

検出領域に対して光を投光する投光部と、前記検出領域からの光を受光する受光部と、該受光部から出力された受光量に相当する電気信号を増幅する増幅回路と、該増幅回路の出力電圧をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記投光部の投光動作を制御すると共に前記Ａ／Ｄ変換器から得られるディジタル値を処理する処理部とを備えた光電センサであって、
前記投光部の投光量又は前記増幅回路の増幅率を通常モードよりも下げることにより前記増幅回路又はＡ／Ｄ変換器が飽和し難くする高精度モードを備え、
前記高精度モードにおいて、前記処理部は、前記投光部の投光動作を複数回続けて実行させると共に、複数回の投光動作に対して前記Ａ／Ｄ変換器から得られる複数個のディジタル値を加算して得られるディジタル値を受光量に相当する検出値として処理することを特徴とする光電センサ。
複数桁からなる第１及び第２の表示部が並んで設けられた表示器を備え、前記処理部は、前記通常モードでは第１の表示部に検出値を表示させると共に第２の表示部を用いて検出値以外の表示を行い、かつ、前記高精度モードでは第１及び第２の表示部を用いて桁数が増加した検出値を表示することを特徴とする
請求項１記載の光電センサ。
前記高精度モードにおいて、前記処理部は、所定の条件下での検出値に基づいてしきい値及びシフト量を設定し、前記しきい値及び検出値から前記シフト量を減じることにより通常モードの検出値の最大表示桁数まで桁数を減少したものを表示用しきい値及び検出値として表示器に表示させることを特徴とする
請求項１記載の光電センサ。
複数桁からなる第１及び第２の表示部が並んで設けられた表示器を備え、前記処理部は、切替信号入力にしたがって、前記第１及び第２の表示部の両方を用いて桁数の増えた検出値を表示する第１表示モードと、前記第１及び第２の表示部の一方のみを用いて前記桁数を減少した表示用検出値を表示する第２表示モードとを切り替えることを特徴とする
請求項３記載の光電センサ。
検出領域に対して光を投光する投光部と、前記検出領域からの光を受光する受光部と、該受光部から出力された受光量に相当する電気信号を増幅する増幅回路と、該増幅回路の出力電圧をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記投光部の投光動作を制御すると共に前記Ａ／Ｄ変換器から得られるディジタル値を処理する処理部とを備えた光電センサであって、
通常モードよりも前記投光部の投光量又は前記増幅回路の増幅率を下げることにより前記増幅回路又はＡ／Ｄ変換器が飽和しないようにする高精度モードを備え、
前記高精度モードにおいて、前記処理部は、前記投光部の投光動作を複数回続けて実行させると共に、複数回の投光動作に対して前記Ａ／Ｄ変換器から得られる複数個のディジタル値を平均して得られるディジタル値を受光量に相当する検出値として処理することを特徴とする光電センサ。
検出領域に対して光を投光する投光部と、前記検出領域からの光を受光する受光部と、該受光部から出力された受光量に相当する電気信号を増幅する増幅回路と、該増幅回路の出力電圧をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記投光部の投光動作を制御すると共に前記Ａ／Ｄ変換器から得られるディジタル値を処理する処理部とを備えた光電センサであって、
通常モードよりも前記投光部の投光量又は前記増幅回路の増幅率を下げることにより前記増幅回路又はＡ／Ｄ変換器が飽和しないようにする高精度モードを備え、
前記高精度モードにおいて、前記処理部は、前記Ａ／Ｄ変換器から得られるディジタル値を複数回加算し、又は整数倍して得られた値を受光量に相当する検出値として処理することを特徴とする光電センサ。