JP3943823B2 - 光電センサ及びその駆動方法並びに光電センサシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数台が隣接して配置される光電センサ及びその駆動方法並びに光電センサ駆動システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光電センサは、光を照射する投光手段と、この投光手段から照射された光の反射光又は透過光を受ける受光手段とを備え、投光手段が光を照射するタイミングで受光手段が受光動作を行うことにより反射光又は透過光が入射しているか否かを判断する。
ところが、例えば図６に示すように、複数の光電センサ１を隣接して配置する場合、各光電センサ１は隣接する他の光電センサ１の投光に基づく反射光又は透過光を受光することによる相互干渉を生じるおそれがある。そのため、従来から複数の光電センサ１を隣接して配置する場合は、それぞれの光電スイッチの投光タイミングが重ならないように光電センサの投光タイミングを制御する必要があった。
このような光電センサシステムの投光タイミング制御としては、例えば特開2000−２６８６８９号などのように、外部から同期信号線を介して各光電センサに同期信号を送り、各光電センサでは、その同期信号を遅延させて隣接する次の光電センサに送って、隣接する光電センサの投光タイミングを順次ずらすようにしていた。例えば、５台の光電センサを組み合わせたものでは、図７に示すように、１台目の光電センサ１が投光動作を行うと、その隣の２台目の光電センサ１が１０μｓ後に投光動作を行い、１０μｓ毎に順次隣の光電センサ１が投光動作を行って５０μｓを一周期として一巡させるようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、光電センサには応答速度の高速化が要求されているため、複数台の光電センサによって光電センサシステムを構成した場合でも、すべての光電センサを一巡して投光させる投光周期も短くすることが求められる。このように投光周期が短くなって、隣接配置される光電センサの数が多くなればなるほど、隣接する各光電センサ間の投光タイミングのずれ時間が短くなることになる。
【０００４】
しかしながら、従来の光電センサの駆動方法によれば、隣接するものを順次投光させるから、全体の投光周期を短くすると、隣接する光電センサの投光した光を受光したときに受光信号に現れるオーバーシュートなどの影響がなくならないうちに、自分の投光手段が投光動作することになり、相互干渉の影響を十分になくすことができない。このため、全体の投光周期を十分に短くすることができず、応答速度の高速化を図ることができないという問題があった。
【０００５】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、複数台の光電センサによって光電センサシステムを構成した場合でも、全体の投光周期を短くして応答速度の高速化を可能にできる光電センサ及びその駆動方法及び光電センサシステムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明に係る光電センサの駆動方法によれば、光を照射する１つの投光手段と、この投光手段から照射された光の反射光または透過光を受光する１つの受光手段と、前記受光手段の受光信号レベルが所定値を上回るか否かを判定する判定手段とを備えた光電センサを複数個、隣接して配置した場合における光電センサの駆動方法において、一の光電センサの投光手段を駆動し、その次に、その光電センサからの光が入射することによる干渉の影響を受けない離れた位置にある他の光電センサの投光手段を駆動するように、前記複数個の光電センサの前記各投光手段を順次駆動すると共に、前記各投光手段に対応する前記判定手段に当該投光手段の投光タイミングに同期した時期において前記受光信号レベルが所定値を上回るか否かの判定を行わせるところに特徴を有する。
【０００７】
請求項２の発明に係る光電センサは、隣接して配置される複数個の光電センサであって、前記各光電センサが、光を照射する１つの投光手段と、この投光手段から照射された光の反射光または透過光を受光する１つの受光手段と、前記受光手段の受光信号レベルが所定値を上回るか否かを判定する判定手段と、隣接する複数の前記光電センサ間で同期信号の伝送を行う伝送手段とを備える光電センサにおいて、それぞれ投光手段の投光タイミングを制御するタイミング制御手段を備え、このタイミング制御手段は、前記伝送手段による前記同期信号の受信にもとづいて、一の光電センサの投光手段を駆動し、その次に、その光電センサからの光が入射することによる干渉の影響を受けない離れた位置にある他の光電センサの投光手段を駆動すると共に、前記各投光手段に対応する前記判定手段に当該投光手段の投光タイミングに同期した時期において前記受光信号レベルが所定値を上回るか否かの判定を行わせるよう設定されているところに特徴を有する。
【０００８】
請求項３の発明に係る光電センサシステムは、隣接して配置される複数個の光電センサと、前記複数の光電センサの前記投光手段に対して順次前記投光手段の駆動信号を与える集中制御手段からなり、前記各光電センサが、光を照射する１つの投光手段と、この投光手段から照射された光の反射光または透過光を受光する１つの受光手段と、前記受光手段の受光信号レベルが所定値を上回るか否かを判定する判定手段とを備える光電センサシステムにおいて、前記集中制御手段は、一の光電センサの投光手段を駆動し、その次に、その光電センサからの光が入射することによる干渉の影響を受けない離れた位置にある他の光電センサの投光手段を駆動するように、前記複数個の光電センサの前記各投光手段に順次前記駆動信号を与えると共に、前記各投光手段に対応する前記判定手段に当該投光手段の投光タイミングに同期した時期において前記受光信号レベルが所定値を上回るか否かの判定を行わせるところに特徴を有する。
【０００９】
【発明の作用及び効果】
請求項１の光電センサの駆動方法によれば、他の光電センサによる干渉の影響を受けない離れた位置にある光電センサが順次駆動されて行くから、１台毎の投光タイミングを短くすることができ、全体として投光周期を短くして高速応答が可能になる。
【００１０】
請求項２の光電センサによれば、複数台が組み合わされると、伝送手段によって隣接する複数の光電センサ間で同期信号の伝送が行われ、各光電センサのタイミング制御手段は、前記伝送手段による同期信号の受信にもとづいて互いの光電センサによる干渉の影響を受けなることがない離れた位置にある光電センサごとに順次投光手段を駆動する。この結果、全体として投光周期を短くして高速応答が可能になる。
【００１１】
請求項３の光電センサシステムでは、集中制御手段から各光電センサに駆動信号が与えられ、その結果、互いの光電センサによる干渉の影響を受けなることがない離れた位置にある光電センサごとに順次投光動作が行われる。従って、上記各請求項の発明の同様に、全体として投光周期を短くして高速応答が可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態を図１及び図２によって説明する。この実施形態は請求項１及び請求項３の発明に対応する。
各光電センサ１０は、ローカル制御手段１１、投光手段１２，受光手段１３及び判定手段１４を備え、ここでは例えば５台が隣接して並べられている。各光電センサ１０のローカル制御手段１１は、光電センサ１０の外部に設けた集中制御手段に相当するコントローラ１５から個別の信号線によって上記５台の光電センサ１０に放射状に接続されており、ここから投光タイミング信号Ｓ1 〜Ｓ5 が出力される。
【００１３】
ここで、投光タイミング信号Ｓ1 〜Ｓ5 は、それぞれ５台の光電センサ１０のうち端に配置されている１番目のものから順に２番目〜５番目に対応するようになっており、例えば図２に示す順で例えば５μｓ毎に出力される。すなわち、まず１番目の光電センサ１０に対して投光タイミング信号Ｓ1 が出力され、次に５μｓ後に３番目に対して投光タイミング信号Ｓ3 が出力され、以下、５番目、２番目、４番目となり、２５μｓ後に一巡して１番目の光電センサ１０に戻る。投光タイミング信号で示すと、一周期内にＳ1ーＳ3ーＳ5ーＳ2ーＳ4の順となる。各光電センサ１０においては、投光タイミング信号を受け取ると、直ちに投光手段１２が動作して光が対象物に向けて照射され、例えばそこからの反射光が受光手段１３に受光される。受光手段１３はこれを光電変換して増幅し、判定手段１４において投光タイミングに同期した時期において受光信号レベルが所定値を上回るか否かが判断される。
なお、この実施形態の各光電センサ１０の配置状況では、パルス間隔を５μｓとすると隣接する光電センサ１０からの反射光が強い強度で入射して相互干渉を起こすが、２つ目に離れると、相互干渉は問題ない程度に納まるものとする。 そうすると、上述の投光パターンにおいて、光電センサ１０のうち、１番目の次に投光動作を行う３番目は、１番目から２つ目に離れており相互干渉しない。即ち、本発明の「一の光電センサの投光手段を駆動した後に、その光電センサからの干渉の影響を受けない離れた位置にある他の光電センサの投光手段を駆動する」に相当する。この関係は、３番目とその次に投光動作を行う５番目、５番目とその次に投光動作を行う２番目、及び、２番目とその次に投光動作を行う４番目、のそれぞれについても同様である。
【００１４】
このような本実施形態によれば、隣接した光電センサ１０が順に続けて投光動作を行うのではなく、１つおきに投光動作が行われるから、投光タイミング信号の出力間隔が５μｓであっても、隣接した光電センサ１０については、１０〜１５μｓの時間を確保することができる。従って、隣接する光電センサ１０による相互干渉の影響を確実に防止しながら、光電センサシステム全体の周期を従来の半分の２５μｓに設定することができ、応答速度の高速化を図ることができる。
【００１５】
なお、上記実施形態では、投光タイミング信号の出力間隔を５μｓとし、最も近いもので１つおきの光電センサ１０が投光動作を行うように設定したが、１つおきで５μｓでは相互干渉を抑えられないような場合には、その投光タイミングの出力間隔を５μｓ以上としてもよい。そのようにしても、従来、隣接しているものが例えば１０μｓが限界であるならば、１つおきにすれば、必ず１０μｓ以下にすることができるから、システム全体の周期が短くなって応答速度を高速化できることは勿論である。
【００１６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を図３及び図４によって説明する。この実施形態は請求項１及び請求項２の発明に対応する。
各光電センサ２０は、伝送手段２１，タイミング制御手段２２、投光手段２３，受光手段２４及び判定手段２５を備える。この光電センサ２０は、やはり例えば５台が隣接して並べられており、各光電センサ２０の伝送手段２１が相互に図示しないコネクタを介してケーブルにて直列に連結されている。
【００１７】
まず、端に位置する光電センサ２０の伝送手段２１は、リセット状態から立ち上がると直ちにその光電センサ２０のタイミング制御手段２２に同期信号Ｓs1を出力する。すると、タイミング制御手段２２は、同期信号Ｓs1を受けてから設定した遅延時間（例えば２０μｓ）が経過した時に、投光手段２３に投光信号Ｓt1を出力すると同時に、伝送手段２１に同期信号Ｓs2を出力し、その結果、その伝送手段２１が隣の光電センサ２０の伝送手段２１にその同期信号Ｓs2を送信する（図４参照）。また、このタイミング制御手段２２では一周期を５０μｓに設定してあり、投光手段２３が投光信号Ｓt1を受け取ると、ここから光が対象物に向けて直ちに照射される。そして、例えば反射光が受光手段２４に受光されると、受光手段２４はこれを光電変換して増幅し、判定手段２５において投光タイミングに同期した時期において受光信号レベルが所定値を上回るか否かが判断される。
【００１８】
さて、２番目の光電センサ２０の伝送手段２１は、１番目の光電センサ２０から同期信号Ｓs2を受け、それをその光電センサ２０のタイミング制御手段２２に直ちに出力する。このタイミング制御手段２２も遅延時間を２０μｓに設定してあり、タイミング制御手段２２が同期信号Ｓs2を受けてから設定された遅延時間（２０μｓ）が経過した時に、投光手段２３に投光信号Ｓt2を出力して投光手段２３から光が照射されると同時に、伝送手段２１に同期信号Ｓs2が出力され、その結果、その伝送手段２１が隣の光電センサ２０の伝送手段２１にその同期信号Ｓs2を送信する。
【００１９】
以下、３番目以降の光電センサ２０も上記と同様に前の光電センサ２０から２０μｓだけ遅延して投光手段２３の投光信号Ｓt3を出力し、結局、各光電センサ２０は図４に示すように、一周期５０μｓで、隣り合うものが２０μｓづつずれて発光することになる。この状態は、光電センサ２０群を投光動作を行う順で見れば、１番目ー４番目ー２番目ー５番目ー３番目で一巡することになり、隣り合う光電センサ２０ではなく、他の光電センサ２０による干渉の影響を受けなることがない離れた位置にある光電センサ２０ごとに順次投光動作が行われていることになる。
【００２０】
従って、本実施形態では、隣接する光電センサ２０は、従来の２倍の投光間隔で投光されるので相互干渉を受けにくく、かつ５台の光電センサ２０という光電センサシステムでとらえたときに、５０μｓの一投光周期中にいずれかの光電センサ２０が１０μｓ毎に投光していることになるので、高速応答も可能である。
【００２１】
なお、上記実施形態では、隣の光電センサ２０に対して順次遅延させた同期信号を伝送するようにしたが、これに限らず、各伝送手段２１は直ちに同期信号を隣の光電センサ２０に伝送するようにし、各光電センサ２０のタイミング制御手段２２において遅延時間を異ならせるようにしてもよい。具体的には、図５に示すように各光電センサ２０の同期信号Ｓs1〜Ｓs5は同じタイミングで、かつ、周期５０μｓで各タイミング制御手段２２に伝送されるようにし、１番目の光電センサ２０のタイミング制御手段２２は例えば２０μｓだけ遅延して投光手段２３に投光動作を行わせ、２番目の光電センサ２０のタイミング制御手段２２は４０μｓだけ遅延して投光動作を行わせ、以下、同様に遅延時間を２０μｓづつ増やすのである。
【００２２】
このようにしても、結局、上記第２実施形態と同様に、投光動作を行う光電センサ２０が１番目ー４番目ー２番目ー５番目ー３番目で一巡することになり、隣接する光電センサ２０は、従来の２倍の投光間隔で投光されるので相互干渉を受けにくく、かつ５台の光電センサ２０という光電センサシステムでとらえたときに、５０μｓの一投光周期中にいずれかの光電センサ２０が１０μｓ毎に投光していることになるので、高速応答も可能である
【００２３】
＜他の実施形態＞
【００２４】
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００２５】
（１）上記各実施形態では、反射型のビームセンサを例にして説明したが、これに限らず、透過型のビームセンサにも適用でき、もちろん投光素子からの光を光ファイバーで検出箇所に導くファイバセンサにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示すブロック図
【図２】第１実施形態のタイミングチャート
【図３】第２実施形態を示すブロック図
【図４】第２実施形態のタイミングチャート
【図５】他の実施形態のタイミングチャート
【図６】光電センサを並べて配置した例を示す斜視図
【図７】従来の光電センサシステムの駆動方法を示すタイミングチャート
【符号の説明】
１０，２０……光電センサ
１２……投光手段
１３……受光手段
１５……コントローラ（集中制御手段）
２１……伝送手段
２２……タイミング制御手段
２３……投光手段
２４……受光手段

Claims (3)

1. 光を照射する１つの投光手段と、この投光手段から照射された光の反射光または透過光を受光する１つの受光手段と、前記受光手段の受光信号レベルが所定値を上回るか否かを判定する判定手段とを備えた光電センサを複数個、隣接して配置した場合における光電センサの駆動方法において、
   一の光電センサの投光手段を駆動し、その次に、その光電センサからの光が入射することによる干渉の影響を受けない離れた位置にある他の光電センサの投光手段を駆動するように、前記複数個の光電センサの前記各投光手段を順次駆動すると共に、前記各投光手段に対応する前記判定手段に当該投光手段の投光タイミングに同期した時期において前記受光信号レベルが所定値を上回るか否かの判定を行わせることを特徴とする光電センサの駆動方法。
2. 隣接して配置される複数個の光電センサであって、前記各光電センサが、光を照射する１つの投光手段と、この投光手段から照射された光の反射光または透過光を受光する１つの受光手段と、前記受光手段の受光信号レベルが所定値を上回るか否かを判定する判定手段と、隣接する複数の前記光電センサ間で同期信号の伝送を行う伝送手段とを備える光電センサにおいて、
   それぞれ投光手段の投光タイミングを制御するタイミング制御手段を備え、
   このタイミング制御手段は、前記伝送手段による前記同期信号の受信にもとづいて、一の光電センサの投光手段を駆動し、その次に、その光電センサからの光が入射することによる干渉の影響を受けない離れた位置にある他の光電センサの投光手段を駆動すると共に、前記各投光手段に対応する前記判定手段に当該投光手段の投光タイミングに同期した時期において前記受光信号レベルが所定値を上回るか否かの判定を行わせるよう設定されてなることを特徴とする光電センサ。
3. 隣接して配置される複数個の光電センサと、前記複数の光電センサの前記投光手段に対して順次前記投光手段の駆動信号を与える集中制御手段からなり、前記各光電センサが、光を照射する１つの投光手段と、この投光手段から照射された光の反射光または透過光を受光する１つの受光手段と、前記受光手段の受光信号レベルが所定値を上回るか否かを判定する判定手段とを備える光電センサシステムにおいて、
   前記集中制御手段は、一の光電センサの投光手段を駆動し、その次に、その光電センサからの光が入射することによる干渉の影響を受けない離れた位置にある他の光電センサの投光手段を駆動するように、前記複数個の光電センサの前記各投光手段に順次前記駆動信号を与えると共に、前記各投光手段に対応する前記判定手段に当該投光手段の投光タイミングに同期した時期において前記受光信号レベルが所定値を上回るか否かの判定を行わせることを特徴とする光電センサシステム。

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