JP4428416B2 - 光電センサ - Google Patents

Description

検出対象物の物理量を検知して検出対象物の特徴量を検出するセンサであって、特に検出対象物に対して投光した光の反射光あるいは透過光を受光することにより検出対象物の特徴量を検出する光電センサに関する。

光電センサは、可視光線、赤外線等の光を投光部から信号光として投光し、検出対象物によって反射する光あるいは検出対象物を透過する光を受光部で検出して、検出対象物の特徴量を示す出力信号を得るものである。この点で、光電センサは、非接触での物体の検出が可能であるとともに色判別も可能であるため種々の分野で利用されている。また、近年においては、微小スポットで物体の検知が可能なファイバ型の光電センサが知られている。

また、検出対象物に光を投光し、その反射光または透過光を受光することにより現在の受光量のしきい値に対する割合（余裕度）を算出して検出対象物の特徴量を検出する光電スイッチが知られている（特許文献１）。
特開２００５−２１０７２０号公報

しかしながら、当該特許文献１に示される構成では、表示部で表示されるしきい値をボタンまたはスイッチにより微調整して、当該微調整したしきい値の結果に基いて検出対象物の余裕度を表示する方式であり、ユーザが検出対象物の特徴量の結果として得たい余裕度を直接制御する方式ではなかった。

したがって、ユーザは、結果として得たい余裕度に設定する場合には、しきい値を見ながらしきい値を微調整するしかなかった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、ユーザの利便性を向上させる検出対象物の特徴量を検出可能な光電センサを提供することを目的とする。

本発明に係る光電センサは、検出対象物の特徴量を検出する光電センサであって、検出対象物の受光量を検知する検知部と、検知部が検知した受光量に基づいて検出対象物の特徴量を検出するためにしきい値に対する受光量の割合である余裕度を算出する検出部と、検出部からの出力である算出された余裕度をデジタル表示する表示部とを備える。表示部に表示される余裕度は指示入力に応答して直接変化する。検出部は、指示入力に応答して直接変化した余裕度および検知した受光量に基いてしきい値を算出し、しきい値を調整する。

好ましくは、表示部に表示される余裕度は、指示入力に応答して最小単位で変化する。
好ましくは、検出部は、指示入力に応答して現在の算出された余裕度の値を保持するとともに、指示入力の結果に基いて保持された余裕度の値を増減させて表示部に出力する。

特に、検出部は、検知部の受光ゲインを切り替え可能に構成されており、変化した余裕度の値となるように、受光ゲインを切り替えて、検知部で検知される受光量に対するしきい値の演算処理を実行する。

特に、検出部は、指示入力において所定期間以上所定のボタンが押下が継続された場合には、所定単位毎に増減させ、所定期間未満所定のボタンが押下された場合には、保持された余裕度の値を１つずつ増加あるいは減少させて表示部に出力する。

好ましくは、表示部は、算出された余裕度をデジタル表示する１つの７セグメントデジタルディスプレイを有する。

好ましくは、表示部は、所定の入力に応答して、余裕度の値、受光量およびしきい値をそれぞれ切り替えて出力する。

本発明に係る光電センサは、表示部に表示される余裕度は指示入力に応答して変化する。検出部は、指示入力に応答して変化した余裕度および検知した受光量に基いてしきい値を調整する。

したがって、ユーザは、結果として得たい余裕度に設定する場合には、しきい値を見なくても表示部に表示される余裕度を直接操作することが可能であり、ユーザの利便性を向上させることが可能である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施形態に従う光電センサの上部カバーを開いた状態における外観斜視図である。

図１を参照して、本発明の実施の形態に従う光電センサ１は多連装型のプラスチック製筐体１３を有する。筐体１３の前部には、投光用ファイバ１４と受光用ファイバ１５とが挿入され、クランプレバー２の操作によって抜け止め固定される。筐体１３の後部からは電気コード８が引き出されている。

図示の電気コード８は、アース（ＧＮＤ）用の芯線１８と、電源（Ｖｃｃ）用の芯線１７と、検出出力用の芯線１６とを有する。

筐体１３は、制御盤などの取付面に対して図示しないＤＩＮレールを介して固定される。筐体１３の上部には、透明な上部カバー７が開閉可能に取り付けられている。上部カバー７を開いた状態で露出する筐体１３の上面には、表示領域３と、第１の操作ボタン（ＵＰ）４と、第２の操作ボタン（ＤＯＷＮ）５と、第１のスライド操作子（ＴＥＡＣＨ／ＲＵＮ）１２と、第２のスライド操作子（Ｌ／Ｄ）６と、第３のスライド素子（ＯＮ−Ｄ、ＯＦＦ−Ｄ、ＴＩＭＥＲＯＦＦ）１１とが設けられている。表示領域３には、動作表示灯２０と、表示器１９とが一例として設けられる。

図２は、本発明の実施の形態に従う光電センサの操作・表示部の拡大図を説明する図である。

図１および図２を参照して、表示器１９は、４桁の７セグメントデジタルディスプレイで構成されており、それぞれ４桁の数字、アルファベット、さらにはそれらの組み合わせを任意に表示可能となされている。

第１の操作ボタン４および第２の操作ボタン５は、いずれもモメンタリタイプの押しボタンスイッチを構成しており、図２に示されるように、第１の操作ボタン４は『ＵＰキー』として、第２の操作ボタン５は『ＤＯＷＮキー』としてそれぞれ機能するように構成されている。

第１のスライド操作子１２、第２のスライド操作子６及び第３のスライド素子１１はいずれもスライドスイッチを構成するものであり、図２に示されるように、第１のスライド操作子１２は『ＴＥＡＣＨ／ＲＵＮ切替スイッチ』として、第２のスライド操作子６は『Ｌ／Ｄ切替スイッチ』として、第３のスライドスイッチは『ＴＩＭＥＲ制御切替スイッチ』として機能するように構成されている。

図１を再び参照して、筐体１３の内部には、図示しないが、物体検出用の発光素子と物体検出用の受光素子とが内蔵されている。投光用ファイバ１４をファイバ挿入孔にしっかりと挿入すると、投光用ファイバ１４の端面と検出用発光素子の発光部とがしっかりと光結合され、これにより検出用の発光素子から発生した光は、投光用ファイバ１４を経由して、その先端の図示しないファイバヘッドから検出領域へと投光される。同様に、受光用ファイバ１５をファイバ挿入孔にしっかりと挿入すると、受光用ファイバ１５の端面と検出用受光素子とが光結合され、これにより図示しない受光用ファイバ１５のファイバヘッドからファイバ内に導入された光は、受光用ファイバ１５に案内されて、検出用の受光素子にたどり着くようになっている。以上述べた検出用の発光素子と検出用の受光素子との配置構成は従来のこの種のファイバ型光電スイッチに採用されたものと同様である。

次に、本発明の実施形態に従う光電センサの電気的ハードウェア構成について説明する。

図３は、本発明の実施の形態に従う光電センサの概略ブロック図である。
図３を参照して、この回路はマイクロプロセッサを主体として構成される信号処理部２００を中心として構成されている。信号処理部２００内には、マイクロプロセッサの他に、システムプログラムを格納したＲＯＭやプログラムの実行に必要なワーキングＲＡＭ、その他各種の設定データを格納するためのＥＥＰＲＯＭ等で構成される記憶部２１０が内蔵されている。このＥＥＰＲＯＭには、工場出荷前においてメーカ側が設定したデータや、工場出荷後にユーザが設定した各種のデータが格納される。このような信号処理部２００の構成については、各種の文献において種々公知であるから、その点についての詳細な説明は省略する。

図３の紙面左側においては、後に詳細に説明するが先に説明した発光素子を有する投光部２０２と受光素子を有する受光部２０３とが描かれている。投光部２０２は、検出用の発光素子である発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する）２０２ａと、ＬＥＤ２０２ａを駆動するためのＬＥＤ駆動部２０２ｂとを含む。なお、一例としてＬＥＤ２０２ａから赤色光が射出されるものとする。

一方、受光部２０３は、検出用の受光素子であるフォトダイオード（以下、ＰＤと称する）２０３ａと、ＰＤ２０３ａの出力を増幅するための増幅部２０３ｂと、受光ゲインを切り替える増幅切替部２０３ｃとを含む。

ＬＥＤ駆動部２０２ｂの作用により検出用発光素子であるＬＥＤ２０２ａから発生したパルス光は、投光用ファイバ２を介して検出領域へと導かれる。検出領域において透過または反射したことにより受光用ファイバ３に導入された光は、受光用ファイバ３を経由して検出用受光素子であるＰＤ２０３ａへとたどり着く。検出用受光素子ＰＤ２０３ａは、光電変換する。

ＰＤ２０３ａで光電変換されて生じた出力信号は、増幅部２０３ｂで増幅された後信号処理部２００へとＡ／Ｄ変換器（図示せず）を介して取り込まれる。尚、これら投受光の基本的な構成についても、各種の文献において公知であるから、この点についての詳細な説明は省略する。なお、本実施の形態において、投光部および受光部は、検出対象物を透過あるいは反射した物理量である光量を検知する検知部を構成する。なお、増幅切替部２０３ｃは、後述するが受光部２０３の増幅部２０３ｂにおける受光ゲインを切り替える機能を有する。

表示部２０４は、信号処理部２００における各種の演算により生成されたデータを表示させるための表示器で構成されており、この表示部２０４には、より具体的には、先に図１並びに図２を参照して説明した表示器１９および動作表示灯２０等が含まれている。表示器１９は、７セグメントデジタルディスプレイを有し、各種の情報が、数値、アルファベット、それらの組み合わせなどによりデジタル表示される。

入力部２０５は、信号処理部２００に対して各種の情報を入力するためのものである。この入力部２０５には、キー入力部２０５ａと信号入力部２０５ｂとが含まれている。キー入力部２０５ａは、オペレータが手動操作で各種のデータを入力するためのものであり、この入力部２０５ａには先に図１並びに図２を参照して説明したように、第１の操作ボタン４、第２の操作ボタン５、第１のスライド操作子１２、及び第２のスライド操作子６および第３のスライド操作子１１とが含まれている。

これに対して、信号入力部２０５ｂは、図示しないが、例えば電気コード８の芯線等を用いてリモート入力信号を入力するためのものであり、この信号入力部２０５ｂを介して芯線等から到来する外部から入力される制御信号が信号処理部２００へと取り込まれる。

出力部２０６は、信号処理部２００で生成された各種の出力信号を電気コード８に含まれる芯線１６へと出力するためのものである。この出力部２０６には、物体検出信号出力用の出力部２０６ａが含まれている。すなわち、信号処理部２００で生成された物体検出用の検出信号は、出力部２０６ａを介して電気コード８内の芯線１６へと送り出される。

電源部２０１は、図３に示される投光部２０２、受光部２０３、表示部２０４、入力部２０５、出力部２０６のそれぞれに対して電源を供給する電源安定化装置等で構成されており、この電源部２０１に対する給電は、電気コード８に含まれる芯線１７及び１８を介して行なわれる。この例では芯線１８はＧＮＤに接続され、芯線１７はＶｃｃに接続される。

次に、以上述べた機械的構造並びに電気的なハードウェア構成を前提として、この光電センサに備えられた様々な機能並びにそれらを実現するために信号処理部２００で実行されるシステムプログラムの構成について説明する。

一般的に光電センサには、選択的に実行（ＯＮ／ＯＦＦ）可能な複数の機能が備えられている。それらの機能のそれぞれには、様々な選択肢が用意されている。それらの機能の選択（ＯＮ／ＯＦＦ）並びに選択肢の選択は、この光電センサをＴＥＡＣＨモードに設定することで行なうことができる。特定の選択肢に従ってＯＮ設定された機能を実現させる動作は、この光電センサをＲＵＮモードに設定することで行なうことができる。

動作モードをＴＥＡＣＨモードとするかＲＵＮモードとするかの指定は、図２に示されるように、第１のスライド操作子１２を『ＴＥＡＣＨ』側とするか、『ＲＵＮ』側とするかにより決定することができる。また、第２のスライド操作子６は、この光電センサの検出出力信号の論理極性を設定するためのもので、第２のスライド操作子６が『Ｌ』側に設定されているといわゆるライトオンモードとなり、『Ｄ』側に設定されるとダークオンモードとなる。また、第３のスライド操作子１１を『ＯＮ−Ｄ』側とするか、『ＯＦＦ−Ｄ』側とするか、『ＴＩＭＥＲＯＦＦ』側とするかによりいわゆるタイマー制御処理の機能を選択することが可能である。例えば、『ＯＮ−Ｄ』側とすることによりいわゆるオンディレイを選択することが可能である。また、『ＯＦＦ−Ｄ』側とすることによりいわゆるオフディレイを選択することが可能である。『ＴＩＭＥＲＯＦＦ』側とすることによりタイマ機能をオフにすることが可能である。

図４は、信号処理部２００のＣＰＵで実行されるシステムプログラムの全体を概略的に示すゼネラルフローチャートである。

図４を参照して、このシステムプログラムは電源投入によって実行を開始される。
同図において、処理が開始されると、まず初期設定処理（ステップ４０１）が実行される。この初期設定処理（ステップ４０１）においては、後述するルーチン処理を開始するに先立って必要な各種の初期設定処理が実行される。この初期設定処理には、各種メモリ、表示灯、制御出力の初期化の実行や、信号処理部２００に含まれる記憶部２１０のＥＥＰＲＯＭから必要項目の読出とデータチェックを行なう処理などが実行される。

初期設定処理（ステップ４０１）が実行を完了すると、ルーチン処理への移行が行なわれ、その最初においてまず第１のスライド操作子１２の設定状態が参照される（ステップ４０２）。ここで、第１のスライド操作子１２が『ＴＥＡＣＨ』側へ設定されていれば（ステップ４０２ＴＥＡＣＨ）、続いてＴＥＡＣＨモード初期設定処理（ステップ４０３）が実行される。このＴＥＡＣＨモード初期設定処理（ステップ４０３）では、ＴＥＡＣＨモード用測定値の初期化等が行なわれる。

ＴＥＡＣＨモード初期設定処理（ステップ４０３）が実行を完了すると、以後、第１のスライド操作子１２が『ＴＥＡＣＨ』側へ設定された状態にある限り（ステップ４０５ＹＥＳ）、様々な機能に関するＴＥＡＣＨモード処理（ステップ４０４）が実行される。この状態において、ユーザは、第１の操作ボタン４および第２の操作ボタン５を適宜に操作することによって、当該光電センサに用意された様々な機能のＯＮ／ＯＦＦ設定、さらには、各機能別の個別設定処理を実行することができる。

一方、第１のスライド操作子１２の設定状態を参照した結果、『ＲＵＮ』側へと設定されたと判定されると（ステップ４０２ＲＵＮ）、続いて、ＲＵＮモード初期設定処理（ステップ４０６）が実行される。このＲＵＮモード初期設定処理（ステップ４０６）においては、表示灯、制御出力の初期化、しきい値及び各種ＲＵＮモード用設定値の初期化等が行なわれる。

ＲＵＮモード初期設定処理（ステップ４０６）が完了すると、続いて第１のスライド操作子１２が『ＲＵＮ』側へ設定されている限り（ステップ４０８ＹＥＳ）、ＲＵＮモード処理（ステップ４０７）が実行される。このＲＵＮモード処理（ステップ４０７）においては、光電センサとして必要な基本的な動作の他に、ユーザにより選択的に設定された各種の機能が実現される。

尚、本例においては、主にＲＵＮモードにおける動作について説明し、ＴＥＡＣＨモードについては、各種の文献において種々公知であるから、その点についての詳細な説明は省略する。

このように、信号処理部２００で実行されるシステムプログラムは、いわゆる電源投入直後に行なわれるイニシャル処理である初期設定処理（ステップ４０１）と、ルーチン処理であるところの２つの処理すなわちＴＥＡＣＨモード処理（ステップ４０４）及びＲＵＮモード処理（ステップ４０７）に大別される。

上述したようにＲＵＮモードへの導入に先立ち、まずＲＵＮモード初期設定処理が実行される（ステップ４０６）。このＲＵＮモード初期設定処理（ステップ４０６）においては、ＲＵＮモードの実行に必要な各種のフラグ、カウンタ、レジスタ類等の初期設定処理が行なわれる。続いて、ＲＵＮモード初期設定処理（ステップ４０６）が完了すると、以後第１のスライド操作子１２が『ＲＵＮ』側に設定されている限り（ステップ４０８ＹＥＳ）、ＲＵＮモード処理（ステップ４０７）が繰り返し実行される。

このＲＵＮモード処理の全体は、通常処理と割込処理とに大別される。
図５は、ＲＵＮモード処理の全体を示すフローチャート図である。

図５（ａ）は、このＲＵＮモード処理における通常処理を説明するフローチャート図であり、図５（ｂ）は、このＲＵＮモード処理における割込処理を説明するフローチャート図である。

そして、割込処理（ステップ８０６〜８０８）は、時間Ｔｓｅｃ毎（例えば、１００μｓ毎）にタイマ割込で実行される。

まず、図５（ａ）を参照して、通常処理（ステップ８０１〜８０５）について説明する。

処理が開始されると、表示灯制御処理（ステップ８０１）が実行される。この表示灯制御処理（ステップ８０１）では、指定された表示内容に応じて、７セグメントデジタル表示器である表示器１９および動作表示灯２０の点灯制御を行なう。具体的には、後述する余裕度表示を実行する。

続いて、キー入力検知処理（ステップ８０３）が実行される。このキー入力検知処理（ステップ８０３）においては、一定期間毎に、キー入力の検知を行ない、入力を検知した場合は、該当処理の実行ができるように設定を行なう。続いて、入力キー対応処理（ステップ８０４）が実行されて、検知されたキー入力に対応する様々な処理が実行される（エンド）。

なお、後述する第１の操作ボタン４あるいは第２の操作ボタン５の操作入力に基く信号処理部２００における演算処理等は、当該キー入力検知処理（ステップ８０３）により検知され、そして入力キー対応処理（ステップ８０４）として所定の動作が実行される。

次に、図５（ｂ）を参照して、時刻Ｔｓｅｃ（一例としてＴｓｅｃ＝１００μｓ）毎に実行される割込処理について説明する。

割込処理が開始されると、まず投受光処理（ステップ８０６）が実行される。この投受光処理（ステップ８０６）においては、図３に示されるＬＥＤ２０２ａを投光駆動部２０１ｂを介してパルス駆動することによって、赤色光を発生させ、これを投光用ファイバ２を通じて投光用ヘッド（図示せず）へと導き、投光用ヘッドから検出対象領域へと放出する。同時に、検出対象領域において反射又は透過した光を受光用ファイバ３の先端に設けられた受光ヘッドから受光用ファイバ３内へと導入し、これを受光用ファイバ３を経由してＰＤ２０２ｂへと導き、ＰＤ２０２ｂにて光電変換により得られた信号を、増幅部２０３ｃにて増幅し、その後増幅出力を信号処理部２００に取り込む。これにより、検出対象領域の状況に対応する特徴量を含んだ受光量が信号処理部２００に取得される。

続いて、ＯＮ／ＯＦＦ判定処理（ステップ８０７）が実行される。このＯＮ／ＯＦＦ判定処理（ステップ８０７）においては、予め設定されたＯＮ／ＯＦＦ点を基準として弁別二値化することにより、検出対象領域に物体の有無が判定される。すなわち、検出対象領域に目的とする物体が存在すれば、判定結果はＯＮとなり、存在しなければ判定結果はＯＦＦとされる。

図６は、受光量に対するＯＮ点およびＯＦＦ点を説明する図である。
図６に示されるようにＯＮ点は、しきい値に対してＨｙｓ／２加算した受光量に設定される。また、ＯＦＦ点は、しきい値に対してＨｙｓ／２減算した受光量に設定される。しきい値はＴＥＡＣＨモード等で設定されるものとする。初期値はＥＥＰＲＯＭ等で予め設定されているものが用いられる。

なお、Ｈｙｓは、本発明の実施の形態に従うＯＮ／ＯＦＦ判定処理を実行する図示しない回路の回路特性上のノイズ量を指し示している。なお、このＨｙｓの値は、ＥＥＰＲＯＭ等に予め設定されているものとする。

図７は、検出対象物に対して投光した光の反射光を受光する光電センサのＯＮ点およびＯＦＦ点となる検出対象物の距離を説明する図である。

図７（ａ）を参照して、まず、ライトオンモード（Ｌ／ＯＮとも称する）について説明する。

図６で説明したＯＮ点の受光量以上が受光部（ファイバ）により検出されれば、入光状態であると判断してオン（ＯＮ）とされる。すなわち検出対象領域に検出対象物有りとなる。

一方、ＯＦＦ点の受光量未満が受光部（ファイバ）により検出されれば、遮光状態であると判断してオフ（ＯＦＦ）とされる。すなわち検出対象領域に検出対象物無しとなる。

図７（ｂ）においては、ライトオンモード（Ｌ／ＯＮ）およびダークオンモード（Ｄ／ＯＮ）における入光状態および遮光状態のＯＮ／ＯＦＦの極性について説明する図が示されている。

なお、ここでは、ライトオンモード（Ｌ／ＯＮ）について説明したが、ダークオンモード（Ｄ／ＯＮ）についても極性が逆になるだけでその他の点については同様である。

こうしてＯＮ／ＯＦＦ判定処理（ステップ８０７）が実行終了すると、続いて出力制御処理（ステップ８０８）が実行されて、信号処理部２００で生成された検出出力信号は、出力部２０９を介して、電気コード８に含まれる物体検出信号出力用の芯線１６へと送り出される。こうして芯線１６へと出力された検出出力信号は、例えばＰＬＣやＰＣ等の上位装置などへと送られる。また、信号処理部２００は、動作表示灯２０の点灯制御を実行しＯＮ／ＯＦＦ判定処理の判定結果に基いて点灯／消灯する。具体的には、ライトオンモードの場合には、動作表示灯２０は入光状態の場合に点灯し、遮光状態の場合に消灯する。一方、ダークオンモードの場合には、動作表示灯２０は、入光状態の場合に消灯し、遮光状態の場合に点灯する。 なお、この出力制御処理の際（ステップ８０８）において、上述した第３のスライド操作子１１の機能選択により所定のタイマ制御機能が実行される。

以上において、本発明の実施の形態に従うＲＵＮモードについて概略的に説明したが、以下、本発明の実施の形態に従うＲＵＮモード時における余裕度の表示処理について説明する。

図８は、本発明の実施の形態に従う光電センサにおける余裕度表示を説明する図である。

図８に示されるように、ＲＵＮモード処理が開始された場合に表示灯制御処理（ステップ８０１）において余裕度が表示器１９に表示される。

余裕度は、投受光処理（ステップ８０６）により検出対象物に光を投光し、その反射光または透過光を受光することによって得られた受光量値について、設定されたしきい値に対する割合（比）を示すものである。

具体的には、図５（ｂ）において説明したように検出対象物に対して実行される投受光処理（ステップ８０６）により、受光量が検出されて、設定されたしきい値に対する得られた受光量の割合が表示器１９の７セグメントデジタルディスプレイに表示される。

例えば、一例として受光量の値が「２０００」、しきい値が「１０００」の場合に余裕度は、２０００／１０００×１００（％）＝２００Ｐとして算出される。ここでは、『２００Ｐ』が示されている。

図９は、本発明の実施の形態に従う光電センサにおける第１の操作ボタンを操作した場合の動作について説明するフロー図である。

図９を参照して、ここでは、第１の操作ボタン４である『ＵＰキー』を操作する場合について説明する。

まず、キー入力が有るか否かが判断される（ステップＳ０）。当該処理は、キー入力検知処理（ステップ８０３）に相当する。キー入力検知処理において、第１の操作ボタン４の入力を検知した場合には、次のステップに進む。

そして、図８で説明した余裕度の表示を一時的に保持する（余裕度表示ホールド）（ステップＳ１）。具体的には、一時的に現在表示されている余裕度の表示を記憶部２１０のレジスタ等に余裕度表示ホールド値として格納して保持して表示器１９に出力する。

そして、次に、第１の操作ボタン４である『ＵＰキー』を所定期間以上押下し続けたか否かを判定する（ステップＳ２）。所定期間としては、一例として２秒とする。

例えば、ステップＳ２において、２秒以上『ＵＰキー』を押下し続けた場合には、ステップＳ４に進み、Ｘ＝１０に設定する。また、２秒未満『ＵＰキー』を押下した場合には、ステップＳ３に進み、Ｘ＝１に設定する。

そして、次に、キー入力により、目標とするあるいは希望する余裕度を算出する（目標余裕度算出）（ステップＳ５）。

具体的には、一時的に保持している余裕度の値（余裕度表示ホールド値）にＸ（Ｘ＝１ｏｒ１０）を加算して目標とする余裕度とする。

そして、次に、目標とする余裕度（目標余裕度）が上限値および下限値の範囲内であるかを判断する（ステップＳ６）。具体的には、本例においては、加算した値に基いて目標余裕度の範囲の下限値０Ｐ、上限値９９９Ｐの範囲内であるかを判断する。この下限値０Ｐ〜上限値９９９Ｐの範囲内である場合には、算出された目標余裕度の値を維持して次のステップに進む。

一方、目標余裕度の範囲内ではない場合、例えば上限値９９９Ｐを越える場合には、目標とする余裕度を上限値９９９Ｐに設定する。一方０Ｐ未満の場合には、目標とする余裕度を下限値０Ｐに設定する。

そして、次に、受光量を取得する（ステップＳ７）。ここでは、一例として１０２４回受光量を取得してその加算値を算出するものとする。なお、ここで１０２４回受光量を取得して加算するのは、余裕度表示を±１Ｐ制御することが可能なように大きな値として演算処理するための計算上の処理である。

次に、しきい値を算出する（しきい値演算）（ステップＳ８）。具体的には、１０２４回加算した受光量に対して目標余裕度で除算する。すなわち、算出された目標余裕度の値となるように、受光量に対するしきい値の演算処理を実行する。なお、ここでは除算された結果として算出される値は、真のしきい値の１０２４倍の値が算出される。

そして、算出されたしきい値（真のしきい値の１０２４倍）が下限値以上であるか否かを判定する（ステップＳ９）。

ここでは、１０２４倍の真のしきい値が下限値以上であるか否かを判定する。
具体的には、本例においては、最大感度しきい値×１０２４を下限値として設定する。そして、真のしきい値の１０２４倍の値と、最大感度しきい値×１０２４とを比較して、真のしきい値の１０２４倍の値が最大感度しきい値×１０２４以上であるか否かを判定する。なお、最大感度しきい値は、受光信号に含まれるノイズに対して確実にＯＮ／ＯＦＦできる最も高いしきい値とする。

ステップＳ９において、１０２４倍の真のしきい値が下限値以上であると判定される場合には、ステップＳ１０に進み、１０２４で除算して真のしきい値を設定する（ステップＳ１０）。

そして、目標とするあるいは希望する余裕度に表示を更新する（ステップＳ１１）。
一方、ステップＳ９において、算出されたしきい値が下限値未満である場合には、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２において、受光部の増幅部２０３ｂにおける受光ゲインが「大」であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。そして、ステップＳ１２において、受光ゲインが「大」でない場合、すなわち受光ゲインが「小」である場合には、受光ゲインを「大」に設定する（ステップＳ１３）。そして、再び受光量を取得して（ステップＳ７）、しきい値演算を実行する（ステップＳ８）。

例えば、算出されたしきい値が下限値未満である場合においても受光ゲインが「小」の場合には、受光ゲインを「大」にすることにより受光量の値を大きくして、目標余裕度の値となるように、受光量に対するしきい値の値を大きくすることが可能である。すなわち、算出されたしきい値の値を下限値以上に設定することが可能である。

したがって、ステップＳ１２において受光ゲインが判断されて受光ゲインが「小」の場合には、「大」に切り替えられることになる。

一方、ステップＳ１２において、受光部の増幅部２０３ｂにおける受光ゲインが「大」で有る場合には、算出されたしきい値を下限値とする（ステップＳ１４）。具体的には、算出されたしきい値を最大感度しきい値×１０２４とする。

この場合には、受光ゲインの切り替えにより、受光量の値を大きくすることはできないため算出されたしきい値は下限値とされる。

そして、ステップＳ１０に進み、１０２４で除算して最大感度しきい値を真のしきい値に設定する（ステップＳ１０）。

そして、表示部について、余裕度の表示を更新する（余裕度更新）（ステップＳ１１）。なお、当該真のしきい値が最大感度しきい値に設定された場合には、受光量と最大感度しきい値に従って余裕度（受光量／最大感度しきい値×１００％）が表示され当該余裕度に表示が固定されるものとする。すなわちそれ以上は『ＵＰキー』を受け付けない状態に設定される。

図１０は、余裕度表示ホールド値が２００Ｐの場合に、『ＵＰキー』あるいは『ＤＯＷＮキー』を押下した場合の余裕度の表示の変化を説明する図である。

図１０（ａ）には、例えば余裕度表示ホールド値が２００Ｐの場合に、『ＵＰキー』を押下した場合の余裕度の表示の変化が示されている。

具体的には、２秒（２ｓｅｃ）未満の押下（短押）の場合には、余裕度の値は２００Ｐから増加の最小単位である「＋１Ｐ」増加して、２０１Ｐになる場合が示されている。一方、２秒（２ｓｅｃ）以上の押下の場合には、余裕度の値は２００Ｐから「＋１０Ｐ」増加して、２１０Ｐになる場合が示されている。

次に、『ＤＯＷＮキー』を押下した場合について説明する。
図１１は、本発明の実施の形態に従う光電センサにおける第２の操作ボタンを操作した場合の動作について説明するフロー図である。

図１１を参照して、ここでは、第２の操作ボタン５である『ＤＯＷＮキー』を操作する場合について説明する。

まず、キー入力が有るか否かが判断される（ステップＳ２０）。当該処理は、キー入力検知処理（ステップ８０３）に相当する。キー入力検知処理において、第２の操作ボタン５の入力を検知した場合には、次のステップに進む。

そして、図８で説明した余裕度の表示を一時的に保持する（余裕度表示ホールド）（ステップＳ２１）。具体的には、一時的に現在表示されている余裕度の表示を記憶部２１０のレジスタ等に余裕度表示ホールド値として格納して保持して表示器１９に出力する。

そして、次に、第２の操作ボタン５である『ＤＯＷＮキー』を所定期間以上押下し続けたか否かを判定する（ステップＳ２２）。所定期間としては、一例として２秒とする。

例えば、ステップＳ２２において、２秒以上『ＤＯＷＮキー』を押下し続けた場合には、ステップＳ２４に進み、Ｘ＝１０に設定する。また、２秒未満『ＤＯＷＮキー』を押下した場合には、ステップＳ２３に進み、Ｘ＝１に設定する。

そして、次に、キー入力により、目標とするあるいは希望する余裕度を算出する（目標余裕度算出）（ステップＳ２５）。具体的には、一時的に保持している余裕度の値（余裕度表示ホールド値）にＸ（Ｘ＝１ｏｒ１０）を減算して目標とする余裕度とする。

そして、次に、目標とする余裕度（目標余裕度）が上限値および下限値の範囲内であるかを判断する（ステップＳ２６）。具体的には、本例においては、減算した値に基いて目標余裕度の範囲の下限値０Ｐ、上限値９９９Ｐの範囲内であるかを判断する。この下限値０Ｐ〜上限値９９９Ｐの範囲内である場合には、算出された目標余裕度の値を維持して次のステップに進む。

一方、目標余裕度の範囲内ではない場合、例えば上限値９９９Ｐを越える場合には、目標とする余裕度を上限値９９９Ｐに設定する。一方０Ｐ未満の場合には、目標とする余裕度を下限値０Ｐに設定する。

そして、次に、受光量を取得する（ステップＳ２７）。ここでは、一例として１０２４回受光量を取得してその加算値を算出するものとする。なお、ここで１０２４回受光量を取得して加算するのは、余裕度表示を±１Ｐ制御することが可能なように大きな値として演算処理するための計算上の処理である。

次に、しきい値を算出する（しきい値演算）（ステップＳ２８）。具体的には、１０２４回加算した受光量に対して目標余裕度を１０２４倍した値で除算する。すなわち、算出された目標余裕度の値となるように、受光量に対するしきい値の演算処理を実行する。なお、ここでは除算された結果と算出される値は、真のしきい値の１０２４倍の値が算出される。

そして、算出されたしきい値（真のしきい値の１０２４倍）が上限値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２９）。

ここでは、１０２４倍の真のしきい値が上限値以下であるか否かを判定する。
ステップＳ２９において、算出されたしきい値が上限値以下であると判定される場合には、ステップＳ３０に進み、真のしきい値を設定する（ステップＳ３０）。具体的には、本例においては、３０００×１０２４を上限値として設定する。そして、１０２４倍の真のしきい値と上限値である３０００×１０２４とを比較して、１０２４倍の真のしきい値が３０００×１０２４以下であるか否かを判定する。

１０２４倍の真のしきい値が３０００×１０２４以下であると判定される場合には、１０２４で除算して真のしきい値を設定する。

すなわち、本例においては算出されたしきい値の上限値を３０００×１０２４に設定している。これは、受光量が０−４０９５の範囲の値として検知される場合において、受光量の最大値と真のしきい値との関係において１２０Ｐ以上の余裕度を確保するために設定されている。

そして、目標とするあるいは希望する余裕度に表示を更新する（ステップＳ３１）。
一方、ステップＳ２９において、算出されたしきい値が上限値よりも大きい場合には、ステップＳ３２に進む。

ステップＳ３２において、受光部の増幅部２０３ｂにおける受光ゲインが「小」であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。そして、ステップＳ３２において、受光ゲインが「小」でない場合、すなわち受光ゲインが「大」である場合には、受光ゲインを「小」に設定する（ステップＳ３３）。そして、再び受光量を取得して（ステップＳ２７）、しきい値演算を実行する（ステップＳ２８）。

例えば、しきい値が上限値よりも大きい場合においても受光ゲインが「大」の場合には、受光ゲインを「小」にすることにより受光量の値を小さくして、目標余裕度の値となるように、受光量に対するしきい値の値を小さくすることが可能である。すなわち、算出されたしきい値の値を上限値以下に設定することが可能である。

したがって、ステップＳ３２において受光ゲインが判断されて受光ゲインが「大」の場合には、「小」に切り替えられることになる。

一方、ステップＳ３２において、受光部の増幅部２０３ｂにおける受光ゲインが「小」で有る場合には、算出されたしきい値を上限値とする（ステップＳ３４）。具体的には、算出されたしきい値を上限値である３０００×１０２４とする。

この場合には、受光ゲインの切り替えにより、受光量の値を小さくすることはできないため算出されたしきい値は上限値とされる。

そして、ステップＳ３０に進み、１０２４で除算して真のしきい値を設定する（ステップＳ３０）。

そして、表示部について、余裕度の表示を更新する（余裕度更新）（ステップＳ３１）。なお、一例として真のしきい値が３０００に設定された場合には、受光量と上限値に従って余裕度（受光量／上限値×１００％）が表示され当該余裕度に表示が固定されるものとする。すなわちそれ以下は『ＤＯＷＮキー』を受け付けない状態に設定される。

図１０（ｂ）には、例えば余裕度表示ホールド値が２００Ｐの場合に、『ＤＯＷＮキー』を押下した場合の余裕度の表示の変化が示されている。

具体的には、２秒（２ｓｅｃ）未満の押下（短押）の場合には、余裕度の値は２００Ｐから減少の最小単位である「−１Ｐ」減少して、１９９Ｐになる場合が示されている。一方、２秒（２ｓｅｃ）以上の押下の場合には、余裕度の値は２００Ｐから「−１０Ｐ」減少して、１９０Ｐになる場合が示されている。

従来においては、しきい値の表示を見ながらしきい値を調整することによりしきい値の変化に従って表示される余裕度を調整する方式であったが、本発明の実施の形態に従う余裕度調整方式により、しきい値を操作するのではなく、ユーザが『ＵＰキー』あるいは『ＤＯＷＮキー』を押下することにより直接余裕度の表示を操作して、目標となる余裕度となるようにしきい値を調整するため検出対象物の特徴量を検知する観点から余裕度を容易に判断することが可能でありユーザの利便性を向上させることが可能である。

なお、本例においては、１つの７セグメントデジタルディスプレイ１９を光電センサに設けて余裕度を表示する方式であり、しきい値を表示するディスプレイを別に設けた構成ではないため簡易かつコスト面においても有利な光電センサである。

また、上記においては、余裕度を７セグメントデジタルディスプレイ１９で表示する場合についてのみ説明したが、例えば、ユーザが所定の操作をすることにより受光量の値およびしきい値等の表示に切り替えるようにすることも可能である。例えば、新たに当該表示に切り替えるための切り替えボタンを設けて実現することも可能であるし、あるいは、第１および第２の操作ボタン４，５を用いて例えば両方ともに押下した場合に切り替えるように制御することも可能である。

本実施の形態においては、反射型の光電センサすなわち検出対象領域の検出対象物に反射した反射光を受光して検出対象物の特徴量を検出する光電センサについて説明したが、反射型の光電センサに限られず、透過型の光電センサすなわち検出対象力の検出対象物を透過した透過光を受光して検出対象物の特徴量を検出する光電センサについても同様に適用可能である。すなわち、この場合、受光用ファイバに導光される光が反射光ではなく透過光である点が異なりその他の方式については同様である。

なお、上記においては、受光量を検知して検出対象物の特徴量を検知する光電センサを例に挙げて説明したが、受光量ではなく他の物理媒体を検知して検出対象物の特徴量を検知するセンサについても同様に適用可能である。例えば、検出対象物との距離に従って変化する磁気作用等に基づいて検出対象物の位置を検知する近接センサや、センサヘッドから発信される超音波に対して反射してくる超音波を受信し、この音波の発信から受信までの時間を計測することで検出対象物の位置を検出する超音波センサ等においても同様に適用可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施形態に従う光電センサの上部カバーを開いた状態における外観斜視図である。 本発明の実施の形態に従う光電センサの操作・表示部の拡大図を説明する図である。 本発明の実施の形態に従う光電センサの概略ブロック図である。 信号処理部２００のＣＰＵで実行されるシステムプログラムの全体を概略的に示すゼネラルフローチャートである。 ＲＵＮモード処理の全体を示すフローチャート図である。 受光量に対するＯＮ点およびＯＦＦ点を説明する図である。 検出対象物に対して投光した光の反射光を受光する光電センサのＯＮ点およびＯＦＦ点となる検出対象物の距離を説明する図である。 本発明の実施の形態に従う光電センサにおける余裕度表示を説明する図である。 本発明の実施の形態に従う光電センサにおける第１の操作ボタンを操作した場合の動作について説明するフロー図である。 余裕度表示ホールド値が２００Ｐの場合に、『ＵＰキー』あるいは『ＤＯＷＮキー』を押下した場合の余裕度の表示の変化を説明する図である。 本発明の実施の形態に従う光電センサにおける第２の操作ボタンを操作した場合の動作について説明するフロー図である。

符号の説明

１ 光電センサ、２ クランプレバー、３ 表示領域、４ 第１の操作ボタン、５ 第２の操作ボタン、６ 第２のスライド操作子、７ 透明カバー、８ 電気コード、１１ 第３のスライド操作子、１２ 第１のスライド操作子、１３ 筐体、１４ 投光用ファイバ、１５ 受光用ファイバ、１６ 検出出力信号用の芯線、１７，１８ 芯線、１９ 表示器、２０ 動作表示灯、２００ 信号処理部、２０１ 電源部、２０２ 投光部、２０２ａ ＬＥＤ、２０２ｂ ＬＥＤ駆動部、２０３ 受光部、２０３ａ ＰＤ、２０３ｂ 増幅部、２０３ｃ 増幅切替部、２０４ 表示部、２０５ 入力部、２０５ａ キー入力部、２０５ｂ 信号入力部、２０６ 出力部、２０６ａ 物体検出信号出力用の出力部、２１０ 記憶部。

Claims (7)

1. 検出対象物の特徴量を検出する光電センサであって、
   前記検出対象物の受光量を検知する検知部と、
   前記検知部が検知した受光量に基づいて前記検出対象物の特徴量を検出するためにしきい値に対する受光量の割合である余裕度を算出する検出部と、
   前記検出部からの出力である算出された余裕度をデジタル表示する表示部とを備え、
   前記表示部に表示される余裕度は指示入力に応答して直接変化し、
   前記検出部は、前記指示入力に応答して直接変化した余裕度および前記検知した受光量に基いてしきい値を算出し、前記しきい値を調整する、光電センサ。
2. 前記表示部に表示される余裕度は、前記指示入力に応答して最小単位で変化する、請求項１に記載の光電センサ。
3. 前記検出部は、前記指示入力に応答して現在の算出された余裕度の値を保持するとともに、前記指示入力の結果に基いて前記保持された余裕度の値を増減させて前記表示部に出力する、請求項１に記載の光電センサ。
4. 前記検出部は、前記検知部の受光ゲインを切り替え可能に構成されており、変化した余裕度の値となるように、受光ゲインを切り替えて、前記検知部で検知される受光量に対するしきい値の演算処理を実行する、請求項１に記載の光電センサ。
5. 前記検出部は、前記指示入力において所定期間以上所定のボタンが押下が継続された場合には、所定単位毎に増減させ、所定期間未満所定のボタンが押下された場合には、前記保持された余裕度の値を１つずつ増加あるいは減少させて前記表示部に出力する、請求項３に記載の光電センサ。
6. 前記表示部は、算出された余裕度をデジタル表示する１つの７セグメントデジタルディスプレイを有する、請求項１に記載の光電センサ。
7. 前記表示部は、所定の入力に応答して、前記余裕度の値、受光量およびしきい値をそれぞれ切り替えて出力する、請求項１に記載の光電センサ。

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