JP3900300B2 - 光電センサ用検出端モジュールおよび光電センサ - Google Patents

Description

この発明は、光電センサ用検出端モジュールおよび光電センサに関する。

光電センサには、反射型と透過型があり、反射型として拡散反射型、回帰反射型、距離設定型などが知られている。また、その外形形状は、角型、円柱型など様々な形状がある。

従来の反射型の光電センサとしては、プリント配線基板と、光電機能モジュールと、それらを保持するケースとを備えるものが知られている（例えば特許文献１参照）。プリント配線基板には、信号処理回路等の必要な電子回路や動作表示灯、外部電源と接続している接続ケーブル等が設けられている。光電機能モジュールは、三次元射出成形回路部品（ＭＩＤ）に投光素子であるＬＥＤチップと受光素子であるフォトＩＣとを実装してなるＭＩＤパッケージと光学レンズとから構成される。
特開２０００−３２２９８９号公報

しかしながら、従来、光電センサは、用途に応じた外形形状に適合させて光学レンズの配置やプリント配線基板が個別に設計されているため、外形形状の変更や、センサ機能の変更をするときには、初めから設計し直す必要がある。

また、光電センサは多品種のものが少量生産されているため、個別に設計された各製品の管理部品が多く、新機種を開発するときには、従前の機種と同様に多額の開発コストがかかっている。そこで、光電センサの汎用性を拡大することにより、設計を簡素化し、開発コストを低減することが要望されている。

この発明は、このような従来の問題点に着目して成されたものであり、その目的とするところは、設計を簡素化し、開発コストを低減することが可能な光電センサの調製方法を提供することにある。

また、この発明のより具体的な目的とするところは、様々な外形寸法及び出力形式を有する３種類の光電センサ（拡散反射型の光電センサ、回帰反射型の光電センサ、距離設定型の光電センサ）を製品化するについて、設計を簡素化し、開発コストを低減することが可能な光電センサの調製方法を提供することにある。

この発明のさらに他の目的並びに作用効果については、明細書の以下の記述を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。

本発明の光電センサの調製方法においては、以下の手順を有する。先ず、拡散反射型、回帰反射型、及び距離設定型の各光電センサのそれぞれに対応する３種類の検出端モジュール（１０，２０，３０）を予め用意する第１のステップと、前記３種類の検出端モジュールの中から、所望の種類の光電センサに対応する１の種類の検出端モジュールを選択する第２のステップと、前記選択された１の種類の検出端モジュールに対応し、かつ所望の出力形式に対応する出力段回路を構成する出力回路組立体（５５，６０）を用意する第３のステップと、前記選択された１の種類の検出端モジュール及び前記用意された出力回路組立体を別途用意されたセンサケース（５１，６１）に収容して所望の種類の光電センサを完成する第４のステップとを含む。

また、前記第１のステップで用意される３種類の検出端モジュールのそれぞれは、光軸方向と整合する軸心を有し、かつ３種類の検出端モジュールに共通な横断面輪郭形状を有する筒状ホルダ（１２，２２，３２）を含む。

そして、用意される３種類の検出端モジュールの一つである拡散反射型の光電センサに対応する検出端モジュール（１０）は、投光素子（１３）と、投光素子の前面側に位置する投光レンズ部（１１）と、拡散反射光を導入するための受光レンズ部（１１）と、受光レンズ部を経て到来する拡散反射光を受光する受光素子を内蔵するフォトＩＣ（１５ａ）と、投光素子及びフォトＩＣを搭載しかつ検知回路組立体を構成する検知回路基板（１５）とを、所定の位置決め状態にて前記筒状ホルダ（１２）により一体的に保持してなる。

また、用意される３種類の検出端モジュールの一つである回帰反射型の光電センサに対応する検出端モジュール（２０）は、投光素（２３）子と、投光素子の前面側に位置する偏光板付きの投光レンズ部（２１，２７）と、回帰反射光を導入するための偏光板付きの受光レンズ部（２１，２８）と、偏光板付きの受光レンズ部を経て到来する回帰反射光を受光する受光素子を内蔵するフォトＩＣ（２５ａ）と、投光素子及びフォトＩＣを搭載しかつ検知回路組立体を構成する検知回路基板（２５）とを、所定の位置決め状態にて前記筒状ホルダ（２２）により一体的に保持してなる。

また、用意される３種類の検出端モジュールの一つである距離設定型の光電センサに対応する検出端モジュール（３０）は、投光素子（３３）と、投光素子の前面側に位置する投光レンズ部（３１ａ）と、反射光を導入するための受光レンズ部（３１ｂ）と、受光レンズ部を経て到来する反射光を受光する受光素子（３５ｂ）と通ずるフォトＩＣ（３５ａ）と、投光素子及びフォトＩＣを搭載しかつ検知回路組立体を構成する検知回路基板（３５）とを、所定の位置決め状態にて前記筒状ホルダ（３２）により一体的に保持してなる。

そして、前記センサケース（５１，６１）には、前記筒状ホルダの横断面輪郭形状に対応する内周輪郭を有する凹所が形成されており、さらに前記フォトＩＣ（１５ａ，２５ａ，３５ａ）には、受光信号に応じて制御出力信号を光電センサの物体検知信号として外部へと出力する信号処理回路（１１３）が内蔵されると共に、前記検知回路組立体を構成する検知回路基板（１５，２５，３５）には、フォトＩＣに接続される端子として、安定表示灯端子（ＳＢ５）と、動作表示灯端子（ＳＢ９）と、制御出力端子（ＳＢ１０）と、センサ電源端子（ＳＢ６）と、ＧＮＤ端子（ＳＢ１３）とが少なくとも設けられている。

そして、前記３種類の検出端モジュールの１つを選択しかつ検知回路基板から出力される物体検知信号を適宜に利用して出力段回路を構成することにより、同一のセンサケースのままで、新たに光学系の設計を要することなく、前記３種類の光電センサのうちの所望の種類の光電センサを任意に調製できるように構成したことを特徴とする。

本発明の実施形態においては、前記筒状ホルダ（１２，２２，３２）における３種類の検出端モジュールに共通な横断面輪郭形状が、軸心を挟んで対向する一対の円弧部分と、それらの円弧部分を結ぶ互いに平行な一対の直線部分とを有し、それにより、矩形ケースと円筒ケースとに前記筒状ホルダを共用できるように構成したことを特徴とする。

本発明の実施の形態においては、前記フォトＩＣ（１５ａ，２５ａ，３５ａ）に内蔵される信号処理回路（１１３）には、自己診断回路、信号の入力に基づき自己診断回路を作動させるか否かを選択する回路、オフディレイタイマを設定する回路、センサへの入光時にセンサが物体検知の出力を行うライトＯＮ動作と、センサへの遮光時にセンサが物体検知の出力を行うダークＯＮ動作の切り替えを行う回路、受光量に対する感度を調整するメインアンプ回路と、受光量を出力するプリアンプ回路、投光素子に流れる投光電流を調整する回路、投光素子の駆動を停止する回路のいずれかを含み、検知回路組立体は、さらに自己診断選択端子（ＳＢ４）、自己診断出力端子（ＳＢ８）、オフディレイタイマ時間設定端子（ＳＢ１１）、ライトＯＮ／ダークＯＮ切替端子（ＳＢ１２）、メインアンプ入力端子（ＳＢ１４）、およびプリアンプ出力端子（ＳＢ１５）、外部診断入力端子（ＳＢ１）、投光電流調整端子（ＳＢ２）のいずれかを含んでおり、上記いずれかの端子を適宜に利用して出力段回路を構成することにより、前記回路を動作させる機能を含めるか否かを任意に調製できるように構成したことを特徴とする。

以上の説明で明らかなように、本発明によれば、光学組立体と検知回路組立体とが一体にモジュール化され、光学組立体と検知回路組立体とが一旦設計されれば、様々な外形形状に対応することができる。光学組立体は設計に手間がかかるので、これにより設計の簡素化を実現し、開発コストを低減できる。また、検知回路組立体を検知回路組立体が有する各端子を介して出力段回路と接続することにより、様々なセンサ機能を実現することができる。このように様々な仕様の光電センサに対して共通部品を使用することで、部品の集約化を推進して、豊富な品揃えを維持しつつ、製造コストの低減化を図ることが可能になるという利点を有する。

以下に、この発明の光電センサの好適な実施の一形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の一例を示すものに過ぎず、本発明の要旨とするところは、特許請求の範囲の記載によってのみ規定されるものである。

本実施形態の光電センサは、光学組立体と、検知回路組立体と、出力回路組立体と、ケースとから構成されている。光学組立体と検知回路組立体とにより、検出端モジュール（以下、単にモジュールと称す）が構成される。以下に、４タイプのモジュールを説明する。

拡散反射型モジュールの外観斜視図が図１に示されている。拡散反射型モジュール１０は、図２および図３に示されるように、レンズ１１と、ホルダ１２と、ＬＥＤ１３と、ブシュ１４と、ＨＩＣ（Hybrid Integrated Circuit）基板１５と、プレートシールド１６とを備えている。レンズ１１は超音波ウェルダによりホルダ１２に溶着されている。ＬＥＤ１３はホルダ１２に圧入され、ＬＥＤリード部１３ａはブシュ１４を貫通してＨＩＣ基板１５に半田付けされている。

ＨＩＣ基板１５のフォトＩＣ１５ａ上には、プレートシールド１６が装着されている。これにより、フォトＩＣ１５ａに対する外部からの電磁ノイズの悪影響を排除することができる。プレートシールド１６の上面はホルダ１２底部の四角の突起部（図示しない）に位置合わせして装着されている。レンズ１１は、上面が平坦であり、図３（ｂ）に示すように、それぞれ下に凸の投光レンズと受光レンズとが一体に形成されている。

回帰反射型モジュールの外観斜視図が図４に示されている。回帰反射型モジュール２０は、図５および図６に示されるように、レンズ２１と、ホルダ２２と、ＬＥＤ２３と、ＨＩＣ基板２５と、プレートシールド２６と、投光側偏光板２７と、受光側偏光板２８とを備えている。レンズ２１は超音波ウェルダによりホルダ２２に溶着されている。ＬＥＤ２３はホルダ２２に圧入され、ＬＥＤリード部２３ａはＨＩＣ基板２５に半田付けされている。

ＨＩＣ基板２５のフォトＩＣ２５ａ上には、プレートシールド２６が装着されている。これにより、フォトＩＣ２５ａに対する外部からの電磁ノイズの悪影響を排除することができる。プレートシールド２６の上面はホルダ２２底部の四角の突起部（図示しない）に位置合わせして装着されている。レンズ２１は、上面が略平坦でそれぞれ下に凸の投光レンズと受光レンズとが一体に形成されている。レンズ右半分（投光側）には、図６（ｂ）に示すように、投光側偏光板２７が貼付され、レンズ左半分（受光側）には、受光側偏光板２８が貼付されている。

距離設定型（ＢＧＳ／ＦＧＳ）モジュールの外観斜視図が図７に示されている。距離設定型モジュール３０は、図８および図９に示されるように、投光レンズ３１ａと、受光レンズ３１ｂと、ホルダ３２と、ＬＥＤ３３と、ＨＩＣ基板３５と、下部プレートシールド３６ａと、上部プレートシールド３６ｂとを備えている。投光レンズ３１ａは超音波ウェルダによりホルダ３２に溶着されている。ＬＥＤ３３はホルダ３２に圧入され、ＬＥＤリード部３３ａはＨＩＣ基板３５に半田付けされている。

ＨＩＣ基板３５の下部に設けられたフォトＩＣ３５ａには、下部プレートシールド３６ａが装着されている。これにより、フォトＩＣ３５ａに対する外部からの電磁ノイズの悪影響を排除することができる。ＨＩＣ基板３５の上部に設けられた２分割フォトダイオード３５ｂには、上部プレートシールド３６ｂが装着されている。これにより、２分割フォトダイオード３５ｂに対する外部からの電磁ノイズの悪影響を排除することができる。プレートシールド３６ｂの上面はホルダ３２底部の四角の突起部（図示しない）に位置合わせして装着されている。

投光レンズ３１ａおよび受光レンズ３１ｂは、図９（ｂ）に示すように、それぞれ上に凸であるように形成されている。ホルダ３２上の投光レンズ３１ａおよび受光レンズ３１ｂのセット位置の間には間仕切り３２ａが形成されている。受光レンズ３１ｂを取り付ける際には、図示しないアライメント治具に受光レンズ３１ｂをセットし、距離設定型モジュール３０に通電した状態で所定の距離に設定された検出物体からの反射光に対して、２分割フォトダイオードにおけるＮｅａｒ側受光部とＦａｒ側受光部の出力が同じとなるような位置に受光レンズ３１ｂを位置あわせした状態で受光レンズ３１ｂをホルダ３２に紫外線硬化型樹脂により接着する。

透過型モジュール（受光器）の外観斜視図が図１０に示されている。受光器４０は、図１１に示されるように、受光レンズ４１と、ホルダ４２と、ＨＩＣ基板４５と、プレートシールド４６とを備えている。受光レンズ４１は超音波ウェルダによりホルダ４２に溶着されている。ＨＩＣ基板４５のフォトＩＣ４５ａには、プレートシールド４６が装着され、プレートシールド４６の上面はホルダ４２底部の四角の突起部（図示しない）に位置合わせして装着されている。受光レンズ４１は、上面が平坦であり、下に凸に形成されている。

上記４種類のモジュールは、出力回路組立体と共にケースに保持され、光電センサを構成する。光電センサのケースは種々の形状に構成することができる。例として、矩形ケースと円筒ケースが図１２および図１３に示されている。矩形ケースは、図１２に示されるように、ベース５１と、サイドカバー５２と、上部カバー５３と、下部カバー５４とを備えている。モジュール５０は、出力回路組立体５５と共に矩形ケースに保持され、矩形ケース型光電センサを形成する。円筒ケースは、図１３に示されるように、ケース本体６１と、ケースレンズ６２と、キャップ部６３と、ベース６４とを備えている。円筒ケース型光電センサは、出力回路組立体６０とモジュール５０とが装着されたベース６４がケース本体６１に格納され、ケース本体６１にキャップ部６３とケースレンズ６２とが装着されて成る。モジュール５０は、拡散反射型、回帰反射型、距離設定型、および透過型のいずれであってもよい。矩形ケースに収納される出力回路組立体５５、及び円筒ケースに収納される出力回路組立体６０は、モジュール５０の型式に適合させたものであり、後に詳述するように、１つのモジュールに対して様々な出力回路組立体を組み合わせることにより、種々の機能を有する光電センサを実現することができる。

次に、モジュールの電気的ハードウェア構成を説明する。拡散反射型モジュール１０を構成するＨＩＣ基板１５（検知回路組立体）の回路図が図１４に示されている。なお、この検知回路組立体１５の回路図は、回帰反射型モジュール２０を構成するＨＩＣ基板２５（検知回路組立体）の回路図と同一である。

検知回路組立体１５には１５個の端子ＳＢ１〜ＳＢ１５とフォトＩＣ１５ａが設けられている。端子ＳＢ１は、外部診断用端子であり、フォトＩＣ１５ａの２１番ピンに接続されている。端子ＳＢ２は、投光電流調整端子であり、抵抗Ｒ１を介してトランジスタＴＲ１のベースに、抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴＲ１のエミッタに、それぞれ接続されている。トランジスタＴＲ１のベースは、フォトＩＣ１５ａの２１番ピンに接続されている。トランジスタＴＲ１のコレクタは投光ＬＥＤ（Ｄ１）のカソードに接続され、投光ＬＥＤ（Ｄ１）のアノードは端子ＳＢ３に接続されている。端子ＳＢ３は投光ＬＥＤ用電源電圧（ＶＣＣ）端子である。

端子ＳＢ４は自己診断選択端子であり、フォトＩＣ１５ａの３１番ピンに接続されている。端子ＳＢ５は安定表示灯端子であり、フォトＩＣ１５ａの２６番ピンに接続されている。端子ＳＢ６はセンサ電源端子であり、フォトＩＣ１５ａの２５番ピンに接続されている。端子ＳＢ７は内部電源端子であり、フォトＩＣ１５ａの２３番ピンおよび８番ピンに接続されている。端子ＳＢ８は自己診断出力端子であり、フォトＩＣ１５ａの１９番ピンに接続されている。端子ＳＢ９は動作表示灯端子であり、フォトＩＣ１５ａの１８番ピンに接続されている。端子ＳＢ１０は制御出力端子であり、フォトＩＣ１５ａの１７番ピンに接続されている。

端子ＳＢ１１はタイマ時間設定端子であり、フォトＩＣ１５ａの１４番ピンに接続されている。端子ＳＢ１２はライトＯＮ／ダークＯＮ切替端子であり、フォトＩＣ１５ａの３２番ピンに接続されている。端子ＳＢ１３はＧＮＤ端子であり、フォトＩＣ１５ａの３３番ピンに接続されると共に、抵抗Ｒ３を介してフォトＩＣ１５ａの３０番ピンに接続されている。端子ＳＢ１３はコンデンサＣ１を介して端子ＳＢ７に接続されている。端子ＳＢ１４はメインアンプ入力端子であり、コンデンサＣ２を介してフォトＩＣ１５ａの９番ピンに接続されている。端子ＳＢ１５はプリアンプ出力端子であり、ＩＣの７番ピンに接続されている。

検知回路組立体１５に設けられたフォトＩＣ１５ａの内部構成図が図１５および図１６に示されている。フォトＩＣ１５ａは、投光駆動回路１０１と、自己診断／入光表示設定部１０２と、自己診断／入光表示出力部１０３と、定電圧回路１０４と、制御出力部１０５と、オフディレイタイマ設定部１０６と、動作モード切替部１０７と、メインアンプ１０８と、ヒステリシス設定回路１０９と、発振回路１１０と、ＢＧＳメインアンプ１１１と、ＢＧＳヒステリシス設定回路１１２と、内蔵受光素子ＰＤ２と、信号処理回路１１３とを備えている。ＢＧＳメインアンプ１１１と、ＢＧＳヒステリシス設定回路１１２は、距離設定型モジュールとして機能させる場合に用いる。

投光駆動回路１０１は、２１番ピンに接続されている。自己診断／入光表示設定部１０２は、３１番ピンに接続されている。自己診断／入光表示出力部１０３は１９番ピンおよび２０番ピンに接続されている。定電圧回路１０４は、２５番ピンおよび２３番ピンに接続され、ＩＣ１５ａ内部に安定電圧を供給する。制御出力部１０５は、１７番ピンおよび１８番ピンに接続されている。オフディレイタイマ設定部１０６は１４番ピンに接続されている。動作モード切替部１０７は３２番ピンに接続されており、ライトＯＮ／ダークＯＮ切替を行う。

メインアンプ１０８は９番ピンに接続されている。内蔵受光素子ＰＤ２のカソードはコンデンサＣ１０を介してオペアンプＯＰ１の＋端子に入力し、オペアンプＯＰ１の出力端子は７番ピンに接続されている。光量禁止アンプＯＰ２の入力端子はコンデンサＣ１１を介して２番ピンに接続され、光量禁止アンプＯＰ２の出力端子は６番ピンに接続されている。信号処理回路１１３は２６番ピン、２７番ピンおよび２９番ピンに接続されている。差動アンプＯＰ３の入力端子はコンデンサＣ１２，Ｃ１１を介して１番ピンと２番ピンに接続され、差動アンプＯＰ３の出力端子は４番ピンに接続される。ＢＧＳメインアンプ１１１は５番ピンに接続され、ＢＧＳヒステリシス設定回路１１２は、１０番ピンに接続される。なお、拡散反射型モジュールのフォトＩＣ１５ａの場合、１番ピン〜６番ピン、１０番ピンなどは不要であるため用いず、拡散反射型モジュールに必要なピンのみ検出回路組立体１５において接続する。

検知回路組立体１５は、フォトＩＣ１５ａの動作により、自己診断機能、タイマ時間設定機能、ライトＯＮ／ダークＯＮ切替機能、受光量の感度調整機能、外部診断機能、投光電流調整機能等を果たすべく構成されている。なお、自己診断機能は、入光量状態を単独または組合せにて出力する機能であり、外部診断機能を選択するときには投光をやめる。

次に、距離設定型モジュール３０を構成するＨＩＣ基板３５（検知回路組立体）の回路図が図１７に示されている。検知回路組立体３５には１５個の端子ＳＢ１〜ＳＢ１５とフォトＩＣ３５ａが設けられている。フォトＩＣ３５ａは拡散反射型モジュールのフォトＩＣ１５ａと同様のものである。ただしフォトＩＣ１５ａにおいて、距離設定型モジュールに必要でないピンは用いない。

端子ＳＢ１は、投光ＬＥＤ駆動用端子であり、ＩＣの２１番ピンに接続されている。端子ＳＢ２は、投光電流調整端子であり、端子ＳＢ３は投光ＬＥＤ用電源電圧（ＶＣＣ）端子である。端子ＳＢ２は、投光ＬＥＤ（Ｄ２）のカソードに接続され、投光ＬＥＤ（Ｄ２）のアノードは端子ＳＢ３に接続されている。

端子ＳＢ４はセンサ電源端子であり、ＩＣの２５番ピンに接続されている。端子ＳＢ５は接続されていない。端子ＳＢ６はタイマ時間設定端子であり、ＩＣの１４番ピンに接続されている。端子ＳＢ７はプリアンプ出力端子であり、ＩＣの６番ピンに接続されている。端子ＳＢ８は動作表示灯端子であり、ＩＣの１８番ピンに接続されている。端子ＳＢ９はＧＮＤ端子であり、ＩＣの３３番ピンに接続されると共に、抵抗Ｒ４を介してＩＣの３０番ピンに接続されている。端子ＳＢ１０は制御出力端子であり、ＩＣの１７番ピンに接続されている。

端子ＳＢ１１はメインアンプ入力端子であり、コンデンサＣ３を介してＩＣの９番ピンに接続されている。端子ＳＢ１２はライトＯＮ／ダークＯＮ切替端子であり、ＩＣの３２番ピンに接続されている。端子ＳＢ１３は安定表示灯端子であり、ＩＣの２６番ピンに接続されている。端子ＳＢ１４は内部電源端子であり、ＩＣの２３番ピンおよび８番ピンに接続されている。端子ＳＢ１４はコンデンサＣ４を介して端子ＳＢ９（ＧＮＤ）に接続されている。端子ＳＢ１５はＢＧＳ（距離設定型の中で背景物体を検出しないタイプ）／ＦＧＳ（距離設定型の中で手前側を検出しないタイプ）（後で詳細に説明する）切替端子であり、ＩＣの２９番ピンに接続されている。

なお、フォトＩＣ３５ａの１番ピンおよび２番ピンには、外付けの２分割フォトダイオードＰＤ１のアノードが接続され、２分割フォトダイオードＰＤ１のカソードはコンデンサＣ５を介して端子ＳＢ９（ＧＮＤ）に接続されている。なお、２分割フォトダイオードＰＤ１は、Ｎｅａｒ側受光部とＦａｒ側受光部に２分割されている。なお、７番ピンは、内蔵受光素子ＰＤ２に接続されるピンであるため、このような距離設定型モジュールの場合に不要であるピンは用いず、距離設定型モジュールに必要なピンのみ検出回路組立体３５において接続する。図９に戻って、２分割フォトダイオード３５ｂはＨＩＣ基板３５の上部に設けられ、フォトＩＣ３５ａはＨＩＣ基板３５ｂの下部に設けられ、互いにＨＩＣ基板３５のスルーホールを介して電気的に接続されている。

検知回路組立体３５は、フォトＩＣ３５ａの動作により、ＢＧＳ／ＦＧＳ切替機能、タイマ設定機能、ライトＯＮ／ダークＯＮ切替機能、受光量の感度調整機能、投光電流調整機能等を果たすべく構成されている。

透過型光電モジュール４０（受光器）を構成するＨＩＣ基板４５（検知回路組立体）の回路図が図１８に示されている。検知回路組立体４５には１５個の端子ＳＢ１〜ＳＢ１５とフォトＩＣ４５ａとが設けられている。フォトＩＣ４５ａは、拡散反射型モジュールのフォトＩＣ１５ａと同様のものである。検知回路組立体４５は、端子ＳＢ１〜ＳＢ３が接続されていない点を除いて、拡散反射型光電モジュールの検知組立体１５と基本的に同一の構成である。

拡散反射型モジュール１０の全機能を使用するべく、検知回路組立体１５に接続される出力回路組立体１０ｂの回路図が図１９に示されている。出力回路組立体１０ｂは、検知回路組立体１５の端子に対応して端子ＳＢ１〜ＳＢ１５を備えている。

外部診断入力端子Ｔ１は、抵抗Ｒ５を介してトランジスタＴＲ２のベースに接続されている。トランジスタＴＲ２のコレクタは端子ＳＢ１に接続されている。トランジスタＴＲ２のエミッタは端子ＳＢ１３（ＧＮＤ）に接続されている。センサ電源端子Ｔ２は電源回路２０１の入力端子に接続され、電源回路２０１の出力端子は端子ＳＢ６に接続されている。センサ電源端子Ｔ２は抵抗Ｒ６を介して端子ＳＢ３に接続されている。

安定表示灯Ｄ３のアノードは電源回路２０１の出力端子に接続され、安定表示灯Ｄ３のカソードは抵抗Ｒ７を介して端子ＳＢ５に接続されている。動作表示灯Ｄ４のアノードは電源回路２０１の出力端子に接続され、動作表示灯Ｄ４のカソードは端子ＳＢ９に接続されている。ＩＣ２０２の入力端子は端子ＳＢ１０に接続され、ＩＣ２０２のＰＮＰ出力端子とＮＰＮ出力端子とは、スイッチＳＷを介して制御出力端子Ｔ４に接続されている。ＩＣはセンサ電源端子Ｔ２および端子ＳＢ１３に接続する端子が設けられている。

安定表示灯は、センサの動作状態が安定動作状態にあるか否かを表示する機能を有し、具体的には、受光信号の信号レベルを所定の闘値と比較し、結果が所定の範囲内であれば、安定表示灯を点灯する。尚、安定動作の定義はこの態様に限定されるものではない。

動作表示灯は、物体検知の有無を表示する機能を有するものであり、又、受光信号の有無（受光素子への入光の有無）を示す入光表示灯として機能させることもできる。

自己診断出力端子Ｔ３は、トランジスタＴＲ３のコレクタに接続されている。トランジスタＴＲ３のベースは端子ＳＢ８に接続されている。トランジスタＴＲ３のエミッタは抵抗Ｒ８を介して端子ＳＢ１３（ＧＮＤ）に接続されている。ライトＯＮ／ダークＯＮ切替端子Ｔ５は抵抗Ｒ９を介してトランジスタＴＲ４のベースに接続されている。トランジスタＴＲ４のエミッタは端子ＳＢ１３（ＧＮＤ）に接続されている。トランジスタＴＲ４のコレクタは、端子ＳＢ１２に接続されると共に、抵抗Ｒ１０を介して端子ＳＢ７に接続されている。端子ＳＢ７は端子ＳＢ４に接続されている。

自己診断機能は、センサの動作状態が安定動作状態にあるか否かを自ら診断し、その結果を外部へ出力する機能である。具体的には、受光信号の信号レベルを所定の闘値と比較し、結果が所定の範囲内であれば、自己診断出力を行う態様が考えられるが、これに限定されるものではない。

コンデンサＣ５は端子ＳＢ１１と端子ＳＢ１３の間に接続されている。可変抵抗Ｒ１１は両端がそれぞれ端子ＳＢ１５およびＳＢ１３に接続され、分圧端子ＶＲが端子ＳＢ１４に接続されている。端子ＳＢ２は抵抗Ｒ１２を介して端子ＳＢ１３およびＧＮＤ端子Ｔ６に接続されている。

拡散反射型モジュール１０と出力回路組立体１０ｂとで構成される光電センサは、自己診断機能、タイマ設定機能、ライトＯＮ／ダークＯＮ切替機能、受光量の感度調整機能、外部診断機能、投光電流調整機能等を備えている。

自己診断機能は、端子ＳＢ４の電位を変更することにより選択することができる。すなわち、端子ＳＢ４の電位をＧＮＤとすることにより入光表示がなされ、端子ＳＢ４をＯＰＥＮ又はＶｃｃとすることにより自己診断なしとされる。また、端子ＳＢ４をＩＣ内部安定電圧Ｖｒｅｆとすることにより自己診断ありとされる。これに伴って、自己診断なしの場合、端子ＳＢ８はＯＰＥＮとする。

タイマ設定機能は、コンデンサＣ５の容量に基づいてオフディレイタイマ時間を設定できるものであり、コンデンサＣ５の容量を変更することにより、オフディレイタイマ時間を変更することができる。

ライトＯＮ／ダークＯＮは、端子ＳＢ１２の電位を変更することにより切り替えられる。すなわち、端子ＳＢ１２をＧＮＤにすることによりダークＯＮとなり、端子ＳＢ１２をＯＰＥＮにするか、ＩＣ内部安定電圧ＶｒｅｆとすることによりライトＯＮとなる。

受光量の感度調整機能は、メインアンプ入力端子、およびプリアンプ出力端子に接続される感度調整回路により受光量の感度調整を行うものであり、可変抵抗Ｒ１１の値を変更することにより、受光感度を調整することができる。

外部診断機能は、端子ＳＢ１の電位を変更することにより選択することができる。すなわち、端子ＳＢ１の電位をＧＮＤとすることにより投光を停止し、端子ＳＢ１をＯＰＥＮとすることにより投光する。

投光電流調整機能は、抵抗Ｒ１２の抵抗値により投光電流を調整し、その結果、検出距離を可変することができるものであり、抵抗Ｒ１２の抵抗値を変更することにより投光電流を調整できる。

出力回路組立体１０ｂは、スイッチＳＷをＩＣ２０２のＰＮＰ出力端子に切り替えることにより、制御出力をＰＮＰ出力とすることができ、スイッチＳＷをＮＰＮ出力端子に切り替えることにより、制御出力をＮＰＮ出力とすることができる。ＩＣ２０２はＰＮＰ型トランジスタとＮＰＮ型トランジスタとが集積されたＩＣである。従って、出力回路組立体１０ｂは、ＰＮＰ出力とＮＰＮ出力とを共用するので、部品の集約化を推進し、製造コストの低減化を図ることが可能となる。

拡散反射型モジュール１０の一部の機能（機能Ａ）を使用するべく、検知回路組立体１５に接続される出力回路組立体１０ｃの回路図が図２０に示されている。出力回路組立体１０ｃは、検知回路組立体１５の端子に対応して端子ＳＢ１〜ＳＢ１５を備えている。この出力回路組立体１０ｃは、拡散反射型モジュールの全機能を使用するタイプの出力回路組立体１０ｂと基本的に同一の構成なので、異なる点のみ説明する。

この出力回路組立体１０ｃは、外部診断機能、自己診断機能、タイマ設定機能を使用しない。端子ＳＢ４は入光表示灯の機能を働かせるため、端子ＳＢ４は端子ＳＢ１３に接続されており、端子ＳＢ１およびＳＢ１１は接続されていない。動作表示灯Ｄ４を入光表示灯の機能として働かせるため、動作表示灯Ｄ４のアノードは電源回路２０１の出力端子に接続され、動作表示灯Ｄ４のカソードは抵抗Ｒ１３を介してトランジスタＴＲ５のコレクタに接続されている。トランジスタＴＲ５のベースは端子ＳＢ８に接続され、トランジスタＴＲ５のエミッタは抵抗Ｒ１４を介して端子ＳＢ１３に接続されている。これにより、端子ＳＢ８の出力状態により、動作表示灯Ｄ４の状態を変化させ、入光表示灯の機能として働かせることができる。

拡散反射型モジュール１０と出力回路組立体１０ｃとで構成される光電センサは、ライトＯＮ／ダークＯＮ切替機能、受光量の感度調整機能、投光電流調整機能等を備えている。

拡散反射型モジュール１０の一部の機能（機能Ｂ）を使用するべく、検知回路組立体１５に接続される出力回路組立体１０ｄの回路図が図２１に示されている。出力回路組立体１０ｄは、検知回路組立体１５の端子に対応して端子ＳＢ１〜ＳＢ１５を備えている。この出力回路組立体１０ｄは、拡散反射型モジュールの全機能を使用するタイプの出力回路組立体１０ｂと基本的に同一の構成であり、外部診断機能、自己診断機能、タイマ設定機能を使用しない。そのため、端子ＳＢ１，ＳＢ４，ＳＢ８，ＳＢ１１は接続されていない。拡散反射型モジュール１０と出力回路組立体１０ｄとで構成される光電センサは、ライトＯＮ／ダークＯＮ切替機能、受光量の感度調整機能、投光電流調整機能等を備えている。

なお、出力回路組立体１０ｂ〜１０ｄは、回帰反射型モジュール２０の検知回路組立体２５（拡散反射型モジュールの検知回路組立体１５）にも使用することができる。また、透過型光電モジュール４０（受光器）の検知回路組立体４５に対しても使用することができる。

距離設定型モジュール３０の全機能を使用するべく、検知回路組立体３５に接続される出力回路組立体３０ｂの回路図が図２２に示されている。出力回路組立体３０ｂは、検知回路組立体３５の端子に対応して端子ＳＢ１〜ＳＢ１５を備えている。

ライトＯＮ／ダークＯＮ切替端子Ｔ１１は、抵抗Ｒ１５を介してトランジスタＴＲ６のベースに接続されている。トランジスタＴＲ６のコレクタは端子ＳＢ１２に接続されると共に、抵抗Ｒ１６を介して端子ＳＢ１４に接続されている。トランジスタＴＲ６のエミッタは端子ＳＢ９（ＧＮＤ）に接続されている。

ＢＧＳ／ＦＧＳ切替端子Ｔ１２は、抵抗Ｒ１７を介してトランジスタＴＲ７のベースに接続されている。トランジスタＴＲ７のコレクタは端子ＳＢ１５に接続されると共に、抵抗Ｒ１８を介して端子ＳＢ１４に接続されているトランジスタＴＲ７のエミッタは端子ＳＢ９（ＧＮＤ）に接続されている。

センサ電源端子Ｔ１３は電源回路３０１の入力端子に接続されている。電源回路３０１の出力端子は端子ＳＢ４に接続されると共に、抵抗Ｒ１９を介して端子ＳＢ３に接続されている。安定表示灯Ｄ５のアノードは電源回路３０１の出力端子に接続され、安定表示灯Ｄ５のカソードは抵抗Ｒ２０を介して端子ＳＢ１３に接続されている。動作表示灯Ｄ６のアノードは電源回路３０１の出力端子に接続され、動作表示灯Ｄ６のカソードは端子ＳＢ８に接続されている。

ＩＣ３０２の入力端子は端子ＳＢ１０に接続され、ＩＣ３０２のＰＮＰ出力端子とＮＰＮ出力端子とは、スイッチＳＷを介して制御出力端子Ｔ１４に接続されている。ＩＣ３０２はセンサ電源端子Ｔ１３および端子ＳＢ９に接続する端子が設けられている。トランジスタＴＲ８のコレクタは端子ＳＢ２に接続され、ベースは端子ＳＢ１に接続され、エミッタは抵抗Ｒ２１を介して端子ＳＢ９（ＧＮＤ）に接続されている。コンデンサＣ６は端子ＳＢ６と端子ＳＢ９の間に接続されている。端子ＳＢ７，ＳＢ１１は抵抗Ｒ２２を介して端子ＳＢ９およびＧＮＤ端子Ｔ１５に接続されている。端子ＳＢ５は接続されていない。

距離設定型モジュール３０と出力回路組立体３０ｂとで構成される光電センサは、ＢＧＳ／ＦＧＳ切替機能、タイマ設定機能、ライトＯＮ／ダークＯＮ切替機能、受光量の感度調整機能、投光電流調整機能等を備えている。

ＢＧＳ（Background Suppression）は設定距離よりも背景側を検出しない（ＯＦＦ）機能を、ＦＧＳ（Foreground Suppression）は設定距離よりも手前側を検出しない（ＯＦＦ）機能をそれぞれ示している。

ＢＧＳ／ＦＧＳ切替機能は、端子ＳＢ１５の電位を変更することにより切り替えることができる。すなわち、端子ＳＢ１５の電位をＧＮＤとすることによりＦＧＳとし、端子ＳＢ１５をＩＣ内部安定電圧ＶｒｅｆとすることによりＢＧＳとする。また、タイマ設定機能は、コンデンサＣ６の数値を変更するものであり、これにより、オフディレイタイマ時間を変更することができる。

距離設定型モジュール３０の一部の機能を使用するべく、検知回路組立体３５に接続される出力回路組立体３０ｃの回路図が図２３に示されている。この出力回路組立体３０ｃは、距離設定型モジュール３０の全機能を使用するタイプの出力回路組立体３０ｂと基本的に同一の構成なので、異なる点のみ説明する。

ライトＯＮ／ダークＯＮ切替端子Ｔ１１は、抵抗Ｒ１５を介してトランジスタＴＲ６のベースに接続されている。トランジスタＴＲ６のコレクタは端子ＳＢ１２に接続されると共に、抵抗Ｒ１６を介して端子ＳＢ１４，ＳＢ１５に接続されている。トランジスタＴＲ６のエミッタは端子ＳＢ９（ＧＮＤ）に接続されている。出力回路組立体３０ｃはＢＧＳ／ＦＧＳ切替機能、およびタイマ設定機能を使用しない。また、端子ＳＢ５，ＳＢ６は接続されていない。

距離設定型モジュール３０と出力回路組立体３０ｃとで構成される光電センサは、ライトＯＮ／ダークＯＮ切替機能、受光量の感度調整機能、投光電流調整機能等を備えている。

以上説明したように、本実施形態の光電センサ用検出端モジュールに、種々の出力回路組立体を組み合わせることにより、１つのモジュールに対して種々の機能を有する光電センサを実現することができる。また、光学組立体と検知回路組立体をモジュール化したので、種々の外形形状のケースに適合させることができる。これにより、部品を集約化し、豊富な品揃えを維持しつつ、製造コストの低減化を図ることが可能になる。

上記実施形態では、拡散反射型、回帰反射型、距離設定型、透過型の光電センサとしたが、本発明はその他の型式の光電センサに適用するようにしてもよい。

拡散反射型モジュールの外観斜視図である。 拡散反射型モジュールの分解斜視図である 拡散反射型モジュールの内部構造を示す図である 回帰反射型モジュールの外観斜視図である。 回帰反射型モジュールの分解斜視図である 回帰反射型モジュールの内部構造を示す図である 距離設定型モジュールの外観斜視図である。 距離設定型モジュールの分解斜視図である 距離設定型モジュールの内部構造を示す図である 透過型モジュールの外観斜視図である。 透過型モジュールの分解斜視図である。 矩形ケース型光電センサの分解斜視図である。 円筒ケース型光電センサの分解斜視図である。 回帰型・拡散型モジュールの検知回路組立体の回路図である。 フォトＩＣの内部構成図（左半分）である。 フォトＩＣの内部構成図（右半分）である。 距離設定型モジュールの検知回路組立体の回路図である。 透過型の受光器の検知回路組立体の回路図である。 回帰型・拡散型モジュールに接続される出力回路組立体の回路図（全機能）である。 回帰型・拡散型モジュールに接続される出力回路組立体の回路図（機能Ａ）である。 回帰型・拡散型モジュールに接続される出力回路組立体の回路図（機能Ｂ）である。 距離設定型モジュールに接続される出力回路組立体の回路図（全機能）である。 距離設定型モジュールに接続される出力回路組立体の回路図（一部機能）である。

符号の説明

１０ 拡散反射型光電モジュール
１０ｂ 出力回路組立体
１０ｃ 出力回路組立体
１０ｄ 出力回路組立体
１１ レンズ
１２ ホルダ
１３ ＬＥＤ
１３ａ ＬＥＤリード部
１４ ブシュ
１５ ＨＩＣ基板
１５ａ フォトＩＣ
１６ プレートシールド
２０ 回帰反射型光電モジュール
２１ レンズ
２２ ホルダ
２３ ＬＥＤ
２３ａ ＬＥＤリード部
２５ ＨＩＣ基板
２５ａ フォトＩＣ
２６ プレートシールド
２７ 投光側偏光板
２８ 受光側偏光板
３０ 距離設定型光電モジュール
３０ｂ 出力回路組立体
３０ｃ 出力回路組立体
３１ａ 投光レンズ
３１ｂ 受光レンズ
３２ ホルダ
３２ａ 間仕切り
３３ ＬＥＤ
３３ａ ＬＥＤリード部
３５ ＨＩＣ基板
３５ａ フォトＩＣ
３５ｂ ２分割フォトダイオード
３６ａ 下部プレートシールド
３６ｂ 上部プレートシールド
４０ 受光器
４１ 受光レンズ
４２ ホルダ
４５ ＨＩＣ基板
４５ａ フォトＩＣ
４６ プレートシールド
５０ モジュール
５１ ベース
５２ サイドカバー
５３ 上部カバー
５４ 下部カバー
５５ 出力回路組立体
６０ 出力回路組立体
６１ ケース本体
６２ ケースレンズ
６３ キャップ部
６４ ベース
１０１ 投光駆動回路
１０２ 自己診断／入光表示設定部
１０３ 自己診断／入光表示出力部
１０４ 定電圧回路
１０５ 制御出力部
１０６ オフディレイタイマ設定部
１０７ 動作モード切替部
１０８ メインアンプ
１０９ ヒステリシス設定回路
１１０ 発振回路
１１１ ＢＧＳメインアンプ
１１２ ＢＧＳヒステリシス設定回路
１１３ 信号処理回路
２０１ 電源回路
２０２ ＩＣ
３０１ 電源回路
３０３ ＩＣ

Claims (3)

1. 拡散反射型、回帰反射型、及び距離設定型の各光電センサのそれぞれに対応する３種類の検出端モジュール（１０，２０，３０）を予め用意する第１のステップと、
   前記３種類の検出端モジュールの中から、所望の種類の光電センサに対応する１の種類の検出端モジュールを選択する第２のステップと、
   前記選択された１の種類の検出端モジュールに対応し、かつ所望の出力形式に対応する出力段回路を構成する出力回路組立体（５５，６０）を用意する第３のステップと、
   前記選択された１の種類の検出端モジュール及び前記用意された出力回路組立体を別途用意されたセンサケース（５１，６１）に収容して所望の種類の光電センサを完成する第４のステップとを含み、
   前記第１のステップで用意される３種類の検出端モジュールのそれぞれは、光軸方向と整合する軸心を有し、かつ３種類の検出端モジュールに共通な横断面輪郭形状を有する筒状ホルダ（１２，２２，３２）を含み、
   前記拡散反射型の光電センサに対応する検出端モジュール（１０）は、投光素子（１３）と、投光素子の前面側に位置する投光レンズ部（１１）と、拡散反射光を導入するための受光レンズ部（１１）と、受光レンズ部を経て到来する拡散反射光を受光する受光素子を内蔵するフォトＩＣ（１５ａ）と、投光素子及びフォトＩＣを搭載しかつ検知回路組立体を構成する検知回路基板（１５）とを、所定の位置決め状態にて前記筒状ホルダ（１２）により一体的に保持してなり、
   前記回帰反射型の光電センサに対応する検出端モジュール（２０）は、投光素子（２３）と、投光素子の前面側に位置する偏光板付きの投光レンズ部（２１，２７）と、回帰反射光を導入するための偏光板付きの受光レンズ部（２１，２８）と、偏光板付きの受光レンズ部を経て到来する回帰反射光を受光する受光素子を内蔵するフォトＩＣ（２５ａ）と、投光素子及びフォトＩＣを搭載しかつ検知回路組立体を構成する検知回路基板（２５）とを、所定の位置決め状態にて前記筒状ホルダ（２２）により一体的に保持してなり、
   前記距離設定型の光電センサに対応する検出端モジュール（３０）は、投光素子（３３）と、投光素子の前面側に位置する投光レンズ部（３１ａ）と、反射光を導入するための受光レンズ部（３１ｂ）と、受光レンズ部を経て到来する反射光を受光する２分割受光素子（３５ｂ）と、２分割受光素子（３５ｂ）に通ずるフォトＩＣ（３５ａ）と、投光素子、２分割受光素子及びフォトＩＣを搭載しかつ検知回路組立体を構成する検知回路基板（３５）とを、所定の位置決め状態にて前記筒状ホルダ（３２）により一体的に保持してなり、
   前記センサケース（５１，６１）には、前記筒状ホルダの横断面輪郭形状に対応する内周輪郭を有する凹所が形成されており、さらに
   前記フォトＩＣ（１５ａ，２５ａ，３５ａ）には、受光信号に応じて制御出力信号を光電センサの物体検知信号として外部へと出力する信号処理回路（１１３）が内蔵されると共に、前記検知回路組立体を構成する検知回路基板（１５，２５，３５）には、フォトＩＣに接続される端子として、安定表示灯端子（ＳＢ５）と、動作表示灯端子（ＳＢ９）と、制御出力端子（ＳＢ１０）と、センサ電源端子（ＳＢ６）と、ＧＮＤ端子（ＳＢ１３）とが少なくとも設けられており、
   それにより、前記３種類の検出端モジュールの１つを選択するだけで、完成される光電センサの種別が決定されるように構成したことを特徴とする光電センサの調製方法。
2. 前記筒状ホルダ（１２，２２，３２）における３種類の検出端モジュールに共通な横断面輪郭形状が、軸心を挟んで対向する一対の円弧部分と、それらの円弧部分を結ぶ互いに平行な一対の直線部分とを有し、
   それにより、矩形ケースと円筒ケースとに前記筒状ホルダを共用できるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の光電センサの調製方法。
3. 前記フォトＩＣ（１５ａ，２５ａ，３５ａ）に内蔵される信号処理回路（１１３）には、
   自己診断回路、信号の入力に基づき自己診断回路を作動させるか否かを選択する回路、オフディレイタイマを設定する回路、センサへの入光時にセンサが物体検知の出力を行うライトＯＮ動作と、センサへの遮光時にセンサが物体検知の出力を行うダークＯＮ動作の切り替えを行う回路、受光量に対する感度を調整するメインアンプ回路と、受光量を出力するプリアンプ回路、投光素子に流れる投光電流を調整する回路、投光素子の駆動を停止する回路のいずれかを含み、
   検知回路組立体は、さらに自己診断選択端子（ＳＢ４）、自己診断出力端子（ＳＢ８）、オフディレイタイマ時間設定端子（ＳＢ１１）、ライトＯＮ／ダークＯＮ切替端子（ＳＢ１２）、メインアンプ入力端子（ＳＢ１４）、およびプリアンプ出力端子（ＳＢ１５）、外部診断入力端子（ＳＢ１）、投光電流調整端子（ＳＢ２）のいずれかを含んでおり、
   上記いずれかの端子を適宜に利用して出力段回路を構成することにより、前記回路を動作させる機能を含めるか否かを任意に決定できるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の光電センサの調製方法。

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