JP5034511B2 - Photoelectric sensor - Google Patents

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検出対象領域の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ファイバ型の光電センサに関する。   The present invention relates to a fiber-type photoelectric sensor that detects a feature amount of a detection target by receiving reflected light or transmitted light of light projected on the detection target in a detection target region.

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。例えば、特許文献1には、検出対象物に3色の光を投射し、その反射光または透過光を受光することにより色に基づいて検出対象物を検出するための色識別装置が開示されている。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(特許文献2)。   The photoelectric sensor projects light such as visible light and infrared light as signal light from the light projecting unit, detects light reflected by the detection target object or light transmitted through the detection target by the light receiving unit, and detects the detection target object. An output signal indicating the feature amount is obtained. In this respect, the photoelectric sensor is used in various fields because it can detect an object in a non-contact manner and can also determine a color. For example, Patent Document 1 discloses a color identification device for projecting light of three colors onto a detection object and detecting the detection object based on color by receiving the reflected light or transmitted light. Yes. In recent years, a fiber type photoelectric sensor capable of detecting an object with a minute spot is known (Patent Document 2).

これら物体を検出する装置においては、一般的に受光素子としてフォトダイオード(PD)が用いられており、例えば特許文献3および特許文献4においては、フォトダイオードである受光素子を受光領域の表面の所定の領域毎に、所望の分光感度(例えば、赤色、緑色、青色)で得ることが可能なように設計する方式が開示されている。
特開2005−291748号公報 特開2004−101445号公報 特開平09−210793号公報 特開2004−214341号公報
In these devices for detecting an object, a photodiode (PD) is generally used as a light receiving element. For example, in Patent Document 3 and Patent Document 4, a light receiving element that is a photodiode is set on a surface of a light receiving region. A method of designing so as to obtain a desired spectral sensitivity (for example, red, green, and blue) for each region is disclosed.
JP 2005-291748 A JP 2004-101445 A JP 09-210793 A JP 2004-214341 A

しかしながら、従来の受光素子の配置方法では、設計した分光感度が十分に得られない可能性もある。   However, there is a possibility that the designed spectral sensitivity cannot be sufficiently obtained by the conventional arrangement method of the light receiving elements.

図16は、従来の受光素子の配置および受光量を説明する図である。
図16(a)を参照して、ここでは、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)をそれぞれ受光するための受光素子を円形領域内にそれぞれ1/3ずつ(例えば120度ずつ)の領域に分割して配置して、受光面を形成した場合が示されている。そして、中心点付近(中央)に検出対象物の反射光あるいは透過光が照射されるようにすなわちスポット領域が形成されるように設計したものとする。
FIG. 16 is a diagram for explaining the arrangement and amount of received light of a conventional light receiving element.
Referring to FIG. 16A, here, the light receiving elements for receiving red (R), green (G), and blue (B) are each 1/3 (for example, 120 degrees) in the circular area. The case where the light-receiving surface is formed by dividing the region into the regions of) is shown. Then, it is designed so that the reflected light or transmitted light of the detection target is irradiated near the center point (center), that is, a spot region is formed.

図16(b)の表には、中心点付近にスポット領域が形成された場合の各色に対応する受光素子で受光した受光量が示されている。例えば、中心点付近(中央)にスポット領域が形成された場合には、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)がそれぞれ均等に受光量を検出することが可能である。表においては,一例として赤色(R)、緑色(G)、青色(B)をそれぞれ1000ずつ受光量として計測した場合が示されている。   The table of FIG. 16B shows the amount of light received by the light receiving element corresponding to each color when a spot region is formed near the center point. For example, when a spot region is formed near the center point (center), the received light amount can be detected equally for red (R), green (G), and blue (B). In the table, as an example, a case where red (R), green (G), and blue (B) are measured as received light amounts of 1000 each is shown.

しかしながら、ファイバ型の光電センサの場合、ほんの少しの角度のずれによりスポット領域が大きく移動するため例えば、図16(a)の点線に示されるようにスポット領域が左側にずれた場合について考える。   However, in the case of a fiber-type photoelectric sensor, the spot region moves greatly due to a slight angle shift. For example, consider a case where the spot region is shifted to the left as shown by the dotted line in FIG.

この場合、図16(b)に示されるように緑色(G)の受光量だけが3000として計測され、他の赤色(R)、青色(B)の受光量は0である場合が示されている。   In this case, as shown in FIG. 16B, only the received light amount of green (G) is measured as 3000, and the received light amounts of other red (R) and blue (B) are 0. Yes.

すなわち、このような場合には、赤色(R)、青色(B)を計測することができず計測対象物の特徴量を安定的に検出することができないという問題がある。   That is, in such a case, there is a problem that red (R) and blue (B) cannot be measured, and the feature quantity of the measurement target cannot be stably detected.

一方、受光面に対してスポット領域を十分に大きくすれば、位置ずれが生じた場合においても問題が生じないようにすることも可能であるが、この場合、ファイバ端と受光面との間の距離を長くする必要があり、光電センサを小型化することが難しくなる。   On the other hand, if the spot area is made sufficiently large with respect to the light receiving surface, it is possible to prevent a problem from occurring even when a positional deviation occurs. It is necessary to increase the distance, and it is difficult to reduce the size of the photoelectric sensor.

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、検出対象物の特徴量を安定的に検出可能な光電センサを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a photoelectric sensor that can stably detect a feature amount of a detection target.

本発明に係る光電センサは、検出対象領域の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であって、検出対象領域の検出対象物を透過あるいは反射した光を受光する受光部と、受光部の受光結果に基づいて検出対象物の特徴量を検出する検出部とを備える。受光部は、検出対象領域の検出対象物を透過あるいは反射した光を導光するファイバと、ファイバを伝搬する光に含まれる複数の異なる波長を受光するためにそれぞれ対応して設けられ、各々が対応する波長の光を受光する複数の受光素子群とを含む。各受光素子群は、対応する波長の光を受光する複数の受光素子を有する。複数の受光素子群は、受光面を形成するようにファイバに対向して設けられる。各受光素子群に含まれる複数の受光素子のそれぞれは、受光面内において所定の規則に従って分散的に配置される。   The photoelectric sensor according to the present invention is a photoelectric sensor that detects a feature amount of a detection target by receiving light of the detection target region, and receives light that is transmitted or reflected by the detection target of the detection target region. And a detection unit that detects a feature amount of the detection target based on a light reception result of the light receiving unit. The light receiving unit is provided in correspondence with each of the fibers for guiding the light transmitted or reflected through the detection target in the detection target region and the plurality of different wavelengths included in the light propagating through the fiber. A plurality of light receiving element groups that receive light of a corresponding wavelength. Each light receiving element group has a plurality of light receiving elements that receive light of a corresponding wavelength. The plurality of light receiving element groups are provided to face the fiber so as to form a light receiving surface. Each of the plurality of light receiving elements included in each light receiving element group is dispersedly arranged in accordance with a predetermined rule in the light receiving surface.

好ましくは、複数の受光素子群は、ファイバを伝搬する光に含まれる赤色、緑色および青色の光の波長を受光するためにそれぞれ設けられた第1〜第3の受光素子群に相当する。第1〜第3の受光素子群に含まれる複数の受光素子は、分散的に配置されてアレイ状の受光面を形成する。   Preferably, the plurality of light receiving element groups correspond to first to third light receiving element groups respectively provided to receive the wavelengths of red, green, and blue light included in the light propagating through the fiber. The plurality of light receiving elements included in the first to third light receiving element groups are arranged in a distributed manner to form an arrayed light receiving surface.

特に、受光面は、第1〜第3の受光素子が均一の個数となるように配置された3×3の最小単位の組み合わせに基づいて形成される。ファイバの出射端面の形状、大きさおよび出射端面と受光面との間の距離に基づいてアレイ状の受光面にファイバのスポット領域が形成される。ファイバの出射端面とアレイ状の受光面との間の距離は、アレイ状の受光面に形成されるファイバのスポット領域が、少なくとも1つの3×3の最小単位を囲むことができるように設定される。   In particular, the light receiving surface is formed based on a combination of 3 × 3 minimum units in which the first to third light receiving elements are arranged in a uniform number. Based on the shape and size of the output end face of the fiber and the distance between the output end face and the light receiving surface, a spot region of the fiber is formed on the arrayed light receiving surface. The distance between the output end face of the fiber and the arrayed light receiving surface is set so that the spot area of the fiber formed on the arrayed light receiving surface can surround at least one 3 × 3 minimum unit. The

特に、ファイバは、複数のファイバコアを有する。ファイバのスポット領域は、各ファイバコアの出射端面の形状および出射端面とアレイ状の受光面との間の距離に基づいてアレイ状の受光面に形成される各ファイバコアのスポット領域を含む。ファイバコアの出射端面とアレイ状の受光面との間の距離は、アレイ状の受光面に形成されるファイバコアのスポット領域が、少なくとも1つの3×3の最小単位を囲むことができるように設定される。   In particular, the fiber has a plurality of fiber cores. The spot region of the fiber includes the spot region of each fiber core formed on the arrayed light receiving surface based on the shape of the output end surface of each fiber core and the distance between the output end surface and the arrayed light receiving surface. The distance between the emission end face of the fiber core and the arrayed light receiving surface is such that the spot area of the fiber core formed on the arrayed light receiving surface can surround at least one 3 × 3 minimum unit. Is set.

特に、距離は、9mm未満に設定される。
好ましくは、複数の受光素子群の分光感度は、所定の波長帯域内において互いに重なり、対応するそれぞれの光の波長領域において分光感度が最大となるように調整される。
In particular, the distance is set to less than 9 mm.
Preferably, the spectral sensitivities of the plurality of light receiving element groups are adjusted such that they overlap each other within a predetermined wavelength band, and the spectral sensitivities are maximized in the corresponding wavelength regions of light.

本発明に係る光電センサは、検出対象領域の検出対象物の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であって、複数の受光パターンユニットに含まれる複数の受光素子は、ファイバに対向するように所定の規則に従って分散して配置されるため照射スポットの位置がずれた場合であってもそれぞれの受光素子の受光量のバランスを維持することが可能であり、検出対象物の安定的な計測が可能である。   A photoelectric sensor according to the present invention is a photoelectric sensor that detects a feature amount of a detection target by receiving light of a detection target in a detection target region, and includes a plurality of light receiving elements included in a plurality of light receiving pattern units. Is distributed and arranged according to a predetermined rule so as to face the fiber, so even if the position of the irradiation spot is shifted, it is possible to maintain the balance of the amount of light received by each light receiving element. Stable measurement of an object is possible.

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。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

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。   FIG. 1 is an external perspective view of the photoelectric sensor according to the embodiment of the present invention with the upper cover opened.

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101を有する。筐体101の前部には、投光用ファイバ2と受光用ファイバ3とが挿入され、クランプレバー103の操作によって抜け止め固定される。筐体101の後部からは電気コード4が引き出されている。   Referring to FIG. 1, photoelectric sensor 1 according to the embodiment of the present invention has a multi-package plastic casing 101. The light projecting fiber 2 and the light receiving fiber 3 are inserted into the front portion of the housing 101 and are fixed to be detached by operating the clamp lever 103. The electric cord 4 is drawn out from the rear part of the casing 101.

図示の電気コード4は、アース(GND)用の芯線41と、電源(Vcc)用の芯線42と、検出出力用の芯線43と、補助出力用の芯線44と、リモート入力用の芯線45とを有する。   The illustrated electrical cord 4 includes a grounding (GND) core wire 41, a power source (Vcc) core wire 42, a detection output core wire 43, an auxiliary output core wire 44, and a remote input core wire 45. Have

筐体101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。符号104で示されるものはDINレール嵌合溝である。筐体101の上部には、透明な上部カバー102が開閉可能に取り付けられている。上部カバー102を開いた状態で露出する筐体101の上面には、第1の表示器105と、第2の表示器106と、第1の操作ボタン(UP)107と、第2の操作ボタン(DOWN)108と、第3の操作ボタン(MODE)109と、第1のスライド操作子(SET/RUN)110と、第2のスライド操作子(L/D)111とが設けられている。   The casing 101 is fixed to a mounting surface such as a control panel via a DIN rail (not shown). What is indicated by reference numeral 104 is a DIN rail fitting groove. A transparent upper cover 102 is attached to the top of the housing 101 so as to be openable and closable. A first display 105, a second display 106, a first operation button (UP) 107, and a second operation button are provided on the upper surface of the casing 101 exposed when the upper cover 102 is opened. A (DOWN) 108, a third operation button (MODE) 109, a first slide operator (SET / RUN) 110, and a second slide operator (L / D) 111 are provided.

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。   FIG. 2 is a diagram illustrating an enlarged view of the operation / display unit of the photoelectric sensor according to the embodiment of the present invention.

図1および図2を参照して、第1の表示器105及び第2の表示器106は、いずれも4桁の7セグメントデジタル表示器で構成されており、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。   1 and 2, each of the first display 105 and the second display 106 is composed of a 4-digit 7-segment digital display, each of which includes a 4-digit number, an alphabet, The combination can be arbitrarily displayed.

第1の操作ボタン107、第2の操作ボタン108、及び第3の操作ボタン109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107は『UPキー』として、第2の操作ボタン108は『DOWNキー』として、第3の操作ボタン109は『MODEキー』としてそれぞれ機能するように構成されている。   The first operation button 107, the second operation button 108, and the third operation button 109 all constitute a momentary type push button switch. As shown in FIG. 2, the first operation button Reference numeral 107 denotes an “UP key”, the second operation button 108 functions as a “DOWN key”, and the third operation button 109 functions as a “MODE key”.

第1のスライド操作子110及び第2のスライド操作子111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110は『SET/RUN切替スイッチ』として、第2のスライド操作子111は『L/D切替スイッチ』として機能するように構成されている。   Each of the first slide operator 110 and the second slide operator 111 constitutes a slide switch. As shown in FIG. 2, the first slide operator 110 is a “SET / RUN changeover switch”. As described above, the second slide operator 111 is configured to function as an “L / D switch”.

図1を再び参照して、筐体101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2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2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2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対象領域へと投光される。同様に、受光用ファイバ3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3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3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3に導光されて、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。   Referring again to FIG. 1, the housing 101 includes a light emitting element for detecting an object and a light receiving element for detecting the object, which are not shown. When the light projecting fiber 2 is firmly inserted into the fiber insertion hole, the end face of the light projecting fiber 2 and the light emitting part of the light emitting element for detection are firmly optically coupled, so that the light generated from the light emitting element for detection is Then, the light is projected from the fiber head (not shown) at the tip thereof to the detection target region via the light projecting fiber 2. Similarly, when the light-receiving fiber 3 is firmly inserted into the fiber insertion hole, the end face of the light-receiving fiber 3 and the light-receiving element for detection are optically coupled, and thereby introduced into the fiber from the fiber head of the light-receiving fiber 3 (not shown). The emitted light is guided to the light receiving fiber 3 and reaches the light receiving element for detection. The arrangement of the light emitting element for detection and the light receiving element for detection described above is the same as that employed in the conventional fiber type photoelectric switch of this type.

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。   Next, the electrical hardware configuration of the photoelectric sensor according to the embodiment of the present invention will be described.

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、図示しないが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などが内蔵されている。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。
FIG. 3 is a schematic block diagram of the photoelectric sensor according to the embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 3, this circuit is mainly composed of a signal processing unit 200 mainly composed of a microprocessor. The signal processing unit 200 includes a microprocessor (not shown), a ROM storing a system program, a working RAM necessary for executing the program, and an EEPROM for storing various setting data. . The EEPROM stores data set by the manufacturer before shipment from the factory and various data set by the user after shipment from the factory. Such a configuration of the signal processing unit 200 is well known in various documents, and thus detailed description thereof will be omitted.

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。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アンプ部203cとを含む。なお、本発明の実施の形態に従う投光部202は、白色光を出射するものとする。また、検出用受光素子PD203aは、本例において赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ受光可能な3種類の受光素子で構成されるものとする。   On the left side of FIG. 3, a light projecting unit 202 having a light emitting element and a light receiving unit 203 having a light receiving element, which will be described in detail later, are illustrated. The light projecting unit 202 includes a light emitting diode (hereinafter referred to as an LED) 202a which is a light emitting element for detection, and an LED driving unit 202b for driving the LED 202a. On the other hand, the light receiving unit 203 includes a photodiode (hereinafter referred to as PD) 203a which is a light receiving element for detection, and an amplifier unit 203c for amplifying the output of the PD 203a. Note that light projecting unit 202 according to the embodiment of the present invention emits white light. In this example, the detection light-receiving element PD 203a is composed of three types of light-receiving elements that can receive red light, green light, and blue light, respectively.

そして、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を介して検出対象領域へと導かれる。検出対象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、赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ受光可能な3種類の受光素子でそれぞれ受光し、それぞれの各色について光電変換する。   Then, the pulsed light generated from the LED 202a which is a light emitting element for detection by the action of the LED driving unit 202b is guided to the detection target region via the light projecting fiber 2. The light introduced into the light receiving fiber 3 by being transmitted or reflected in the detection target region reaches the PD 203a which is a light receiving element for detection via the light receiving fiber 3. The detection light receiving element PD203a receives light by three types of light receiving elements that can receive red light, green light, and blue light, respectively, and photoelectrically converts each color.

PD203aで光電変換されて生じた出力信号は、アンプ部203c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。   An output signal generated by photoelectric conversion by the PD 203a is amplified by the amplifier unit 203c and then taken into the signal processing unit 200 via an A / D converter (not shown). In addition, since the basic structure of these light projection / reception is also well-known in various literature, the detailed description about this point is abbreviate | omitted.

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第1の表示器105並びに第2の表示器106が含まれている。それらの第1並びに第2の表示器105,106には、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表示される。   The display unit 204 is configured by a display for displaying data generated by various operations in the signal processing unit 200. More specifically, the display unit 204 is more specifically illustrated in FIGS. The first display 105 and the second display 106 described with reference to FIG. 2 are included. Various information is displayed on the first and second indicators 105 and 106 by numerical values, alphabets, combinations thereof, and the like.

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107、第2の操作ボタン108、第3の操作ボタン109、第1のスライド操作子110、及び第2のスライド操作子111が含まれている。   The input unit 205 is for inputting various types of information to the signal processing unit 200. The input unit 205 includes a key input unit 205a and a signal input unit 205b. The key input unit 205a is used by an operator to manually input various data. As described above with reference to FIGS. 1 and 2, the input unit 205a includes a first operation button. 107, a second operation button 108, a third operation button 109, a first slide operator 110, and a second slide operator 111 are included.

これに対して、信号入力部205bは、先に図1を参照して説明した電気コード4の芯線45を介し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45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。   On the other hand, the signal input unit 205b is for inputting a remote input signal via the core wire 45 of the electric cord 4 described above with reference to FIG. 1, and through this signal input unit 205b. A control signal input from the outside coming from the core wire 45 is taken into the signal processing unit 200.

尚、この例にあっては、信号入力部205bは1ラインしか設けられていないが、これを2ライン以上すなわち複数ライン設けて入力させることも当然に可能である。   In this example, only one line is provided for the signal input unit 205b. However, it is naturally possible to input two or more lines, that is, a plurality of lines.

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4に含まれる芯線43及び44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と任意の補助出力信号用の出力部206bとが含まれている。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4内の芯線43へと送り出される。   The output unit 206 is for outputting various output signals generated by the signal processing unit 200 to the core wires 43 and 44 included in the electric cord 4. The output unit 206 includes an output unit 206a for outputting an object detection signal and an output unit 206b for an optional auxiliary output signal. That is, the detection signal for object detection generated by the signal processing unit 200 is sent to the core wire 43 in the electric cord 4 via the output unit 206a.

同様にして、信号処理部200で生成された任意の補助出力信号は、出力部206bを介して、電気コード4に含まれる芯線44へと送り出される。これらの電気コード4に含まれる芯線43,44は一般的には外部のPLCやPC等の上位装置へと接続される。同様にして、電気コード4に含まれる芯線45についても、外部のPLCやPC等の上位装置と接続されている。   Similarly, an arbitrary auxiliary output signal generated by the signal processing unit 200 is sent to the core wire 44 included in the electrical cord 4 via the output unit 206b. The core wires 43 and 44 included in these electric cords 4 are generally connected to an external host device such as a PLC or a PC. Similarly, the core wire 45 included in the electric cord 4 is also connected to an external host device such as a PLC or PC.

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4に含まれる芯線41及び42を介して行なわれる。この例では芯線41はGNDに接続され、芯線42はVccに接続される。   The power supply unit 201 includes a power stabilization device that supplies power to each of the light projecting unit 202, the light receiving unit 203, the display unit 204, the input unit 205, and the output unit 206 shown in FIG. The power supply to the power supply unit 201 is performed through core wires 41 and 42 included in the electric cord 4. In this example, the core wire 41 is connected to GND, and the core wire 42 is connected to Vcc.

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。   Next, on the premise of the mechanical structure and electrical hardware configuration described above, various functions provided in this photoelectric sensor and the configuration of a system program executed by the signal processing unit 200 to realize them. explain.

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SET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。   Generally, a photoelectric sensor has a plurality of functions that can be selectively executed (ON / OFF). Various options are available for each of these functions. Selection of these functions (ON / OFF) and selection of options can be performed by setting the photoelectric sensor to the SET mode. The operation of realizing the function set to ON according to a specific option can be performed by setting the photoelectric sensor to the RUN mode.

動作モードをSET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110を『SET』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111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111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。   The designation of whether the operation mode is the SET mode or the RUN mode is determined by whether the first slide operator 110 is set to the “SET” side or the “RUN” side, as shown in FIG. can do. The second slide operator 111 is for setting the logical polarity of the detection output signal of the photoelectric sensor. If the second slide operator 111 is set to the “L” side, the so-called light-on state is set. When the mode is set to “D”, the dark on mode is set.

図4は、本発明の実施の形態に従う投光部202および受光部203の詳細を説明する図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating details of light projecting unit 202 and light receiving unit 203 according to the embodiment of the present invention.

図4を参照して、本発明の実施の形態に従う投光部202は、上述したようにLED202aと、LED駆動部202bとを含み、さらに、LED駆動部202bを制御してLEDの出射パワーを調整するためのLED駆動調整部202bgを含む。なお、LED駆動調整部202bgは、後述するオートパワーコントロール処理によりLED202aからの出射パワーのモニタ結果を信号処理部200から受けて、LED駆動部202bに指示してLED駆動部202bからLED202aに供給する投光電流のパワー制御を行なうものとする。   Referring to FIG. 4, light projecting unit 202 according to the embodiment of the present invention includes LED 202 a and LED driving unit 202 b as described above, and further controls LED driving unit 202 b to control the emission power of the LED. An LED drive adjustment unit 202bg for adjustment is included. The LED drive adjustment unit 202bg receives the monitoring result of the output power from the LED 202a from the signal processing unit 200 by an auto power control process described later, instructs the LED drive unit 202b, and supplies the LED drive unit 202b to the LED 202a. It is assumed that power control of the light emission current is performed.

本発明の実施の形態に従う受光部203は、上述したようにPD203aと、アンプ部203cとを含む。アンプ部203cは、PD203aから出力される受光した赤色、緑色、青色のそれぞれの波長領域の信号光を光電変換した電気信号をそれぞれ増幅する増幅部と、当該増幅部の増幅率を調整する増幅調整部を含む。   Light receiving unit 203 according to the embodiment of the present invention includes PD 203a and amplifier unit 203c as described above. The amplifier unit 203c is configured to amplify an electric signal obtained by photoelectrically converting the received signal light in the red, green, and blue wavelength regions output from the PD 203a, and an amplification adjustment that adjusts an amplification factor of the amplification unit. Part.

本例においては、一例として、アンプ部203cは、赤色の波長領域の信号光に対して光電変換した電気信号を増幅するための増幅部203r(R増幅部とも称する)と、緑色の波長領域の信号光に対して光電変換した電気信号を増幅するための増幅部203g(G増幅部とも称する)と、青色の波長領域の信号光に対して光電変換した電気信号を増幅するための増幅部203b(B増幅部とも称する)と、増幅部203r,203g,203bにそれぞれ対応して設けられ、それぞれの対応する増幅部の増幅率を調整するための増幅調整部203rg(R増幅調整部とも称する)、増幅調整部203gg(G増幅調整部とも称する)および増幅調整部203bg(B増幅調整部とも称する)を含む。   In this example, as an example, the amplifier unit 203c includes an amplification unit 203r (also referred to as an R amplification unit) for amplifying an electric signal obtained by photoelectric conversion with respect to signal light in the red wavelength region, and an amplification unit 203c in the green wavelength region. An amplifying unit 203g (also referred to as a G amplifying unit) for amplifying an electric signal photoelectrically converted with respect to the signal light, and an amplifying unit 203b for amplifying the electric signal photoelectrically converted with respect to the signal light in the blue wavelength region. (Also referred to as a B amplification unit) is provided corresponding to each of the amplification units 203r, 203g, and 203b, and an amplification adjustment unit 203rg (also referred to as an R amplification adjustment unit) for adjusting the amplification factor of the corresponding amplification unit. , An amplification adjustment unit 203gg (also referred to as a G amplification adjustment unit) and an amplification adjustment unit 203bg (also referred to as a B amplification adjustment unit).

増幅調整部203rg、増幅調整部203ggおよび増幅調整部203bgは、それぞれ信号処理部200からの指示に応答して対応する増幅部の増幅率を調整するものとする。   The amplification adjustment unit 203rg, the amplification adjustment unit 203gg, and the amplification adjustment unit 203bg each adjust the amplification factor of the corresponding amplification unit in response to an instruction from the signal processing unit 200.

図5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。   FIG. 5 is a general flowchart schematically showing the entire system program executed by the CPU of the signal processing unit 200.

図5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。
Referring to FIG. 5, the execution of this system program is started when the power is turned on.
In the figure, when the process is started, an initial setting process (step 401) is first executed. In this initial setting process (step 401), various initial setting processes necessary before starting a routine process to be described later are executed. In this initial setting process, initialization of various memories, indicator lamps, and control outputs, processing for reading necessary items from the EEPROM included in the signal processing unit 200, data checking, and the like are executed.

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110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110が『SET』側へ設定されていれば(ステップ402SET)、続いてSETモード初期設定処理(ステップ403)が実行される。このSETモード初期設定処理(ステップ403)では、SETモード用測定値の初期化や機能番号(F)の初期化(F=0)等が行なわれる。   When the execution of the initial setting process (step 401) is completed, the routine is shifted to a routine process. First, the setting state of the first slide operator 110 is referred to (step 402). If the first slide operator 110 is set to the “SET” side (step 402 SET), then the SET mode initial setting process (step 403) is executed. In the SET mode initial setting process (step 403), initialization of the measurement values for the SET mode, initialization of the function number (F) (F = 0), and the like are performed.

SET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110が『SET』側へ設定された状態にある限り(ステップ405YES)、様々な機能(F)に関するSET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107、第2の操作ボタン108、第3の操作ボタン109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(F)のON/OFF設定、さらには、各機能(F)別の個別設定処理を実行することができる。   When the execution of the SET mode initial setting process (step 403) is completed, as long as the first slide operator 110 is set to the “SET” side (step 405 YES), the SET for various functions (F) is performed. Mode processing (step 404) is executed. In this state, by appropriately operating the first operation button 107, the second operation button 108, and the third operation button 109, the user turns on various functions (F) prepared for the photoelectric sensor. / OFF setting, and further, individual setting processing for each function (F) can be executed.

一方、第1のスライド操作子110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。   On the other hand, as a result of referring to the setting state of the first slide operator 110, if it is determined that the setting is set to the “RUN” side (step 402RUN), then the RUN mode initial setting process (step 406) is executed. The In this RUN mode initial setting process (step 406), initialization of indicator lamps, control output, threshold values and various RUN mode setting values, and the like are performed.

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110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、このRUNモード処理の具体的な内容については、必要に応じて、後に詳細に説明を行なう。   When the RUN mode initial setting process (step 406) is completed, the RUN mode process (step 407) is executed as long as the first slide operator 110 is set to the “RUN” side (YES in step 408). In the RUN mode process (step 407), various functions selectively set by the user are realized in addition to the basic operation necessary for the photoelectric sensor. The specific contents of the RUN mode processing will be described later in detail as necessary.

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SET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。   As described above, the system program executed by the signal processing unit 200 includes an initial setting process (step 401) that is an initial process performed immediately after power-on, and two processes that are routine processes, that is, a SET mode process ( Step 404) and RUN mode processing (Step 407).

図6は、SETモード処理の全体を示すフローチャート図である。
図6を参照して、処理が開始されると、まず機能別表示処理(ステップ501)が実行される。この機能別表示処理(ステップ501)では、機能番号Fに該当する様々な表示処理が実行される。
FIG. 6 is a flowchart showing the entire SET mode processing.
Referring to FIG. 6, when the process is started, a function-specific display process (step 501) is first executed. In this function-specific display process (step 501), various display processes corresponding to the function number F are executed.

続いて、キー入力検出処理が実行され(ステップ502)、図1並びに図2に示される操作ボタン107〜109並びにスライド操作子110,111におけるキー入力操作の有無を待機する状態となる(ステップ503NO)。   Subsequently, a key input detection process is executed (step 502), and a wait state is made for the presence or absence of a key input operation on the operation buttons 107 to 109 and the slide operators 110 and 111 shown in FIGS. 1 and 2 (NO in step 503). ).

この状態において、キー入力有りと判定され(ステップ503YES)、しかも機能切替に相当するキー入力シーケンスが確認されると(ステップ504YES)、機能切替指令が確認されるたびに、機能番号(F)の値は全機能数に達するまで+1ずつインクリメントされ(ステップ505,506NO)、全機能数に達すると共に(ステップ506YES)、再びゼロリセットされて(ステップ507)、機能(F)の循環切替が実行される。   In this state, it is determined that there is a key input (step 503 YES), and if a key input sequence corresponding to function switching is confirmed (YES in step 504), each time a function switching command is confirmed, the function number (F) The value is incremented by +1 until the total number of functions is reached (steps 505 and 506 NO), reaches the total number of functions (YES in step 506), is reset again to zero (step 507), and the function (F) is cyclically switched. The

この状態においてそのとき設定されている機能Fに関する選択が指示されると(ステップ504NO,508YES)、機能別実行処理が実行され、機能番号Fに該当する処理が行なわれる(ステップ509)。なお、当該機能別実行処理は、例えば操作ボタン107あるいは108のキー操作に従って機能Fの切替が行なわれ、切替に従って機能番号Fに対応する該当する処理が実行されるものとする。   In this state, when selection regarding function F set at that time is instructed (steps 504 NO, 508 YES), the function-specific execution process is executed, and the process corresponding to function number F is performed (step 509). In the function-specific execution process, for example, the function F is switched according to the key operation of the operation button 107 or 108, and the corresponding process corresponding to the function number F is executed according to the switch.

なお、これらの機能Fの切替に従って機能番号あるいは機能Fに対応するコードが上述した表示部204で表示されるため、ユーザはこれらの案内表示される内容に応じて、当該センサにどのような機能実現手段が設けられているかを容易に目で確認することが可能である。   In addition, since the function number or the code corresponding to the function F is displayed on the above-described display unit 204 according to the switching of the function F, the user can select what function to the sensor according to the contents displayed by the guidance. It is possible to easily visually check whether the realization means is provided.

SETモード処理として設けられている機能の一例について説明する。
図7は、SETモード処理として設けられているティーチング処理の設定について説明するフロー図である。
An example of a function provided as the SET mode process will be described.
FIG. 7 is a flowchart for explaining the setting of the teaching process provided as the SET mode process.

図7を参照して、処理が開始されると、ユーザのキー操作又は外部信号により指定された機能が、1点ティーチング機能である場合、例えば、ステップ901において1点ティーチング機能を選択した場合(YESの場合)には、1点ティーチング処理が実行される(ステップ902)。一方、ステップ903において、2点ティーチング機能を選択した場合(YESの場合)には、2点ティーチング処理が実行される(ステップ904)。   Referring to FIG. 7, when processing is started, when the function designated by the user's key operation or an external signal is a one-point teaching function, for example, when the one-point teaching function is selected in step 901 ( In the case of YES), a one-point teaching process is executed (step 902). On the other hand, when the two-point teaching function is selected in step 903 (in the case of YES), a two-point teaching process is executed (step 904).

ここで、『1点ティーチング処理』とは、基準となる対象物(基準対象物とも称する)の受光量をサンプリングし、その受光量から一定の値だけ低い値又は高い値にしきい値を設定する機能である。また、『2点ティーチング処理』とは、2つの検出対象物の一方の検出対象物の受光量をサンプリングし、取得したサンプリング値と、他方の検出対象物の受光量をサンプリングし、取得したサンプリング値との中間にしきい値を設定する機能である。すなわち、この2点ティーチング機能によれば、しきい値=(1回目のサンプリング値+2回目のサンプリング値)/2となる。   Here, “one-point teaching process” means sampling the amount of received light of a reference object (also referred to as a reference object), and setting a threshold value to a lower or higher value by a certain value from the received light amount. It is a function. “Two-point teaching process” means sampling the received light amount of one of the two detection objects, sampling the acquired sampling value and the received light amount of the other detection object, and acquiring the acquired sampling value. This is a function for setting a threshold value in the middle of the value. That is, according to the two-point teaching function, the threshold value = (first sampling value + second sampling value) / 2.

これらティーチング処理が終了した後、ティーチングエラーがあったかどうかを判定する(ステップ905)。例えばティーチングエラーがあった場合にはフラグ等を立てることによりフラグの判別により判定可能である。   After these teaching processes are completed, it is determined whether or not a teaching error has occurred (step 905). For example, when there is a teaching error, it can be determined by determining a flag by setting a flag or the like.

ティーチングエラーがあった場合(YESの場合)には、ユーザにその旨の表示や、パラメータを調整して再度のティーチングを実行するためのティーチングエラー処理を実行する(ステップ906)。   If there is a teaching error (in the case of YES), a message to that effect is displayed to the user, or a teaching error process for adjusting the parameters and executing the teaching again is executed (step 906).

ティーチングエラーがない場合(NOの場合)には、ティーチング処理により得られたしきい値等のデータがEEPROMへ書き込まれる(ステップ907)。EEPROMに書き込まれたデータは、後のRUNモードの際に読み出されて検出対象物の特徴量を算出するために用いられる。   When there is no teaching error (in the case of NO), data such as a threshold value obtained by teaching processing is written to the EEPROM (step 907). The data written in the EEPROM is read out in the later RUN mode and used to calculate the feature quantity of the detection target.

次に、再び、図5に戻って、RUNモード処理について説明する。
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110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。
Next, returning to FIG. 5 again, the RUN mode processing will be described.
Prior to introduction into the RUN mode, first, an RUN mode initial setting process is executed (step 406). In this RUN mode initial setting process (step 406), initial setting processes of various flags, counters, registers, and the like necessary for executing the RUN mode are performed. Subsequently, when the RUN mode initial setting process (step 406) is completed, the RUN mode process (step 407) is repeatedly executed as long as the first slide operator 110 is set to the “RUN” side (YES in step 408). Is done.

図8は、RUNモード処理を説明するフローチャート図である。
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。
FIG. 8 is a flowchart for explaining the RUN mode processing.
The entire RUN mode process is roughly divided into a normal process and an interrupt process.

図8(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8(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。   FIG. 8A is a flowchart for explaining a normal process in the RUN mode process, and FIG. 8B is a flowchart for explaining an interrupt process in the RUN mode process.

そして、割込処理(ステップ806〜808)は、時間Tsec毎(例えば、100μsec毎)にタイマ割込で実行される。   The interrupt process (steps 806 to 808) is executed by timer interrupt every time Tsec (for example, every 100 μsec).

まず、図8(a)を参照して、通常処理(ステップ801〜805)について説明する。   First, the normal process (steps 801 to 805) will be described with reference to FIG.

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第1及び第2の表示器105,106の点灯制御を行なう。   When the process is started, an indicator light control process (step 801) is executed. In the indicator light control process (step 801), lighting control of the first and second indicators 105 and 106, which are 7-segment digital indicators, is performed according to the designated display contents.

続いて、オートパワーコントロール(以下、APCという)処理(ステップ802)が実行される。このAPC処理(ステップ802)では、後述する計測用の投受光処理(ステップ806)で取得したモニタ受光量を監視し、一定期間毎に、APC補正を実施する。このAPC補正は、この例においては、上述したように投光電流のパワー制御により行なわれている。   Subsequently, an auto power control (hereinafter referred to as APC) process (step 802) is executed. In this APC process (step 802), the monitor light reception amount acquired in a measurement light projecting / receiving process (step 806) described later is monitored, and APC correction is performed at regular intervals. In this example, the APC correction is performed by the power control of the projection current as described above.

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。   Subsequently, key input detection processing (step 803) is executed. In this key input detection process (step 803), a key input is detected at regular intervals. If an input is detected, a setting is made so that the corresponding process can be executed. Subsequently, an input key corresponding process (step 804) is executed, and various processes corresponding to the detected key input are executed.

そして、入力キー対応処理(ステップ804)が終了すると、外部入力処理(ステップ805)が実行される。尚、これらのRUNモードの処理は、一般的な光電センサに備えられている処理であるためその詳細な説明は省略する。   When the input key handling process (step 804) is completed, an external input process (step 805) is executed. Note that these RUN mode processes are processes provided in a general photoelectric sensor, and thus detailed description thereof is omitted.

次に、図8(b)を参照して、時刻Tsec毎に実行される割込処理について説明する。   Next, with reference to FIG. 8B, interrupt processing executed every time Tsec will be described.

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LED201aを投光駆動部201bを介してパルス駆動することによって、白色光を発生させ、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検出対象物からの反射光を、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、アンプ部203cにて増幅し、その後増幅出力をA/Dコンバータ202cを介して信号処理部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。   When the interruption process is started, a light projecting / receiving process (step 806) is first executed. In this light projecting / receiving process (step 806), the LED 201a shown in FIG. 3 is pulse-driven through the light projecting drive unit 201b to generate white light, which is then projected through the light projecting fiber 2. (Not shown) and emitted from the projection head to the detection target area. At the same time, the reflected light from the detection target in the detection target region is introduced into the light receiving fiber 3 from the light receiving head provided at the tip of the light receiving fiber 3, and this is introduced to the PD 202b via the light receiving fiber 3. The signal obtained by photoelectric conversion by the PD 202b is amplified by the amplifier unit 203c, and then the amplified output is taken into the signal processing unit 200 via the A / D converter 202c. Thereby, the received light amount including the feature amount corresponding to the state of the detection target region is acquired by the signal processing unit 200.

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判定用の光量しきい値を基準として、検出対象物の受光量に基づいて計算されるいわゆる一致度値を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。   Subsequently, an ON / OFF determination process (step 807) is executed. In this ON / OFF determination process (step 807), a so-called coincidence value calculated based on the amount of light received by the detection target is discriminated based on a preset ON / OFF determination light amount threshold value. By determining the value, the presence / absence of an object in the detection target region is determined. That is, if the target object exists in the detection target region, the determination result is ON, and if it does not exist, the determination result is OFF.

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4に含まれる物体検出信号出力用の芯線43へと送り出される。こうして芯線43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。   When the execution of the ON / OFF determination process (step 807) is completed in this way, the output control process (step 808) is subsequently executed, and the detection output signal generated by the signal processing unit 200 is electrically connected via the output unit 209. It is sent out to an object detection signal output core wire 43 included in the code 4. The detection output signal thus output to the core wire 43 is sent to a host device such as a PLC or a PC.

図9は、本発明の実施の形態に従う光電センサ1の筐体101の前部領域の構造を説明する図である。   FIG. 9 is a diagram illustrating the structure of the front region of housing 101 of photoelectric sensor 1 according to the embodiment of the present invention.

図9を参照して、ここでは、光電センサ1の筐体101の全部領域の側面部分の断面図が示されている。投光用ファイバ2と受光用ファイバ3とをそれぞれ挿入可能なホルダ素子10,11が設けられ、ホルダ素子10,11に挿入されて投光用ファイバ2と受光用ファイバ3とが固定される。   Referring to FIG. 9, here, a cross-sectional view of the side surface portion of the entire region of the housing 101 of the photoelectric sensor 1 is shown. Holder elements 10 and 11 into which the light projecting fiber 2 and the light receiving fiber 3 can be respectively inserted are provided, and the light projecting fiber 2 and the light receiving fiber 3 are fixed by being inserted into the holder elements 10 and 11.

また、プリント基板(PWB)にLEDチップ13およびPDチップ14が設けられており、LEDチップ13に設けられているLED16から白色光がホルダ素子10に挿入された投光用ファイバ2に導入される。また、ホルダ素子11に挿入された受光用ファイバから検出対象物からの反射光がPDチップ14の受光領域である受光面を形成するフォトダイオード(PD)に照射される。なお、ホルダ素子11に挿入された受光用ファイバ3は、受光領域である受光面を形成するフォトダイオード(PD)に対向して設けられており、フォトダイオード(PD)の受光面と投光用ファイバの出射端面との間は所定の距離に設定されている。この距離については後述する。   Further, the LED chip 13 and the PD chip 14 are provided on the printed circuit board (PWB), and white light is introduced from the LED 16 provided in the LED chip 13 into the light projecting fiber 2 inserted into the holder element 10. . Further, the light reflected from the detection object is irradiated from the light receiving fiber inserted into the holder element 11 onto the photodiode (PD) that forms the light receiving surface which is the light receiving area of the PD chip 14. The light receiving fiber 3 inserted into the holder element 11 is provided to face a photodiode (PD) that forms a light receiving surface that is a light receiving region. A predetermined distance is set between the output end face of the fiber. This distance will be described later.

図10は、本発明の実施の形態に従うPDチップ14の形状を説明する図である。
図10(a)を参照して、ここでは、PDチップ14の側面部の高さが示されており、一例として高さ0.75mmのチップである場合が示されている。
FIG. 10 is a diagram illustrating the shape of the PD chip 14 according to the embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 10A, here, the height of the side surface portion of the PD chip 14 is shown, and as an example, the case of a chip having a height of 0.75 mm is shown.

図10(b)を参照して、PDチップ14を上から見た図が示されている。リード端子がチップの周囲に4つずつ設けられ、中央部に受光領域が設けられている。一例として5mm×5mmのチップサイズが示されている。   With reference to FIG. 10B, a view of the PD chip 14 as viewed from above is shown. Four lead terminals are provided around the chip, and a light receiving region is provided at the center. As an example, a chip size of 5 mm × 5 mm is shown.

図11は、本発明の実施の形態に従うPDチップ14の受光領域に設けられる受光素子のレイアウトの一部を説明する図である。   FIG. 11 is a diagram illustrating a part of the layout of the light receiving elements provided in the light receiving region of PD chip 14 according to the embodiment of the present invention.

図11を参照して、ここで示される1つの受光素子の縦および横のサイズは、それぞれ約66μm、約71μmで設計されている。そして、受光面を形成するためにX方向およびY方向にそれぞれ12個ずつ配置した12×12のアレイ状に配置されている。そして、12×12のアレイ状に配置された受光素子により形成される受光面の縦および横のサイズは、受光素子同士間の間隔も考慮してそれぞれ約0.89mm、約0.91mmに設計されている。   Referring to FIG. 11, the vertical and horizontal sizes of one light receiving element shown here are designed to be about 66 μm and about 71 μm, respectively. And in order to form a light-receiving surface, it arrange | positions at the 12x12 array form arrange | positioned 12 pieces each in the X direction and the Y direction. The vertical and horizontal sizes of the light receiving surface formed by the light receiving elements arranged in a 12 × 12 array are designed to be about 0.89 mm and about 0.91 mm, respectively, taking into account the spacing between the light receiving elements. Has been.

図12は、受光面を形成するアレイ状に配置された受光素子のパターンを説明する図である。   FIG. 12 is a diagram for explaining a pattern of light receiving elements arranged in an array forming a light receiving surface.

図12を参照して、ここでは、12×12のアレイ状の受光素子のパターンの一例として3×3の単位で構成される受光パターンユニットが組み合わせて形成されている。   Referring to FIG. 12, here, as an example of the pattern of a 12 × 12 array of light receiving elements, a light receiving pattern unit configured in units of 3 × 3 is formed in combination.

具体的には、左上の3×3の受光パターンユニットに着目すると、3個の赤色光を受光するための受光素子と、3個の緑色光を受光するための受光素子と、3個の青色光を受光するための受光素子とが均一に3×3の受光パターンユニットに含められた構成である。右側に拡大して示されるように、一例として1行目が左から赤(R)、緑(G)、青(B)となっており、2行目が左から緑(G)、青(B)、赤(R)となっており、3行目が左から青(B)、赤(R)、緑(G)という配列で設けられている。   Specifically, focusing on the upper left 3 × 3 light receiving pattern unit, three light receiving elements for receiving red light, three light receiving elements for receiving green light, and three blue lights The light receiving element for receiving light is uniformly included in the 3 × 3 light receiving pattern unit. As shown in an enlarged view on the right side, as an example, the first row is red (R), green (G), and blue (B) from the left, and the second row is green (G), blue ( B) and red (R), and the third row is arranged in the order of blue (B), red (R), and green (G) from the left.

本例における12×12のアレイ状の受光素子のパターンは、X方向に沿って隣接する3×3の受光パターンユニットのそれぞれは、Y軸に対して対称となる配列でそれぞれ受光パターンユニットが設けられている。また、Y方向に沿って隣接する3×3の受光パターンユニットのそれぞれは、X軸に対して対称となる配列でそれぞれ受光パターンユニットが設けられている。   The pattern of the 12 × 12 array of light receiving elements in this example is such that each 3 × 3 light receiving pattern unit adjacent in the X direction is symmetrical with respect to the Y axis, and each light receiving pattern unit is provided. It has been. Each of the 3 × 3 light receiving pattern units adjacent along the Y direction is provided with a light receiving pattern unit in an array that is symmetric with respect to the X axis.

本例における12×12のアレイ状の受光素子の配列パターンにより、赤(R)、緑(G)、青(B)の光を受光するための受光素子が分散して配置されることになる。   The light receiving elements for receiving red (R), green (G), and blue (B) light are distributed and arranged according to the arrangement pattern of the 12 × 12 array of light receiving elements in this example. .

例えば、図12に示されるようにファイバ端面からの出射光が受光面に照射され、中央領域付近に円形のスポット領域が形成された場合について考える。   For example, as shown in FIG. 12, consider a case where light emitted from the end face of the fiber is irradiated onto the light receiving surface and a circular spot region is formed in the vicinity of the central region.

ここで、円形のスポット領域に概して含まれている受光素子の個数を見ると、赤(R)が6個、緑(G)が8個、青(B)が7個程度である。したがって、各色について大幅な差がなくぼぼ均一に受光量を検出することが可能である。   Here, looking at the number of light receiving elements generally included in the circular spot region, it is about six red (R), eight green (G), and seven blue (B). Therefore, it is possible to detect the received light amount almost uniformly with no significant difference between the colors.

そして、次に、例えば、仮に下部領域付近に円形のスポット領域がずれた場合について考える。ここで、この円形のスポット領域に概して含まれている受光素子の個数を見ると、赤(R)が10個、緑(G)が8個、青(B)が8個程度である。したがって、受光素子が分散して配置されることにより、スポット領域に赤(R)、緑(G)、青(R)の光を受光するための受光素子が含まれる個数が大きく変わることはない。   Next, for example, consider a case where a circular spot region is shifted near the lower region. Here, looking at the number of light receiving elements generally included in the circular spot region, there are about 10 red (R), 8 green (G), and 8 blue (B). Therefore, the number of light receiving elements for receiving red (R), green (G), and blue (R) light in the spot region does not change significantly by arranging the light receiving elements in a dispersed manner. .

したがって、スポット領域がずれた場合であっても本発明の実施の形態に従う受光面を形成するアレイ状に配置された受光素子のパターンにより、各色についてばらつきの差がなく受光量を十分に検出することが可能である。したがって、安定的に検出対象物の特徴量を検出することが可能である。   Therefore, even if the spot area is shifted, the light receiving element pattern arranged in the array form the light receiving surface according to the embodiment of the present invention can sufficiently detect the received light amount with no difference in variation for each color. It is possible. Therefore, it is possible to detect the feature amount of the detection target stably.

図13は、マルチコアファイバの構成を説明する図である。
図13に示されるようにマルチコアファイバは、複数のファイバコア(芯)と、複数のファイバコアを覆うクラッドの2重構造となっている。
FIG. 13 is a diagram illustrating the configuration of a multi-core fiber.
As shown in FIG. 13, the multi-core fiber has a double structure of a plurality of fiber cores (cores) and a clad covering the plurality of fiber cores.

ここでは、一例としてファイバコアの端面の形状は6角形状で成型されており、ハニカム構造となっている。   Here, as an example, the shape of the end face of the fiber core is formed in a hexagonal shape, and has a honeycomb structure.

マルチコアファイバの場合、複数のファイバコアそれぞれから導光した反射光を受光面に対して照射可能である。すなわち、マルチコアファイバの場合、クラッドで覆われている複数のファイバコアの位置は異なるため各ファイバコアからの出射位置もそれぞれ異なる。   In the case of a multi-core fiber, the light receiving surface can be irradiated with reflected light guided from each of the plurality of fiber cores. That is, in the case of a multi-core fiber, since the positions of the plurality of fiber cores covered with the cladding are different, the emission positions from the respective fiber cores are also different.

したがって、受光面に形成される各ファイバコアのスポット領域の位置もそれぞれ異なることになる。したがって、図16で説明した従来の受光素子の配置構成では、ファイバ全体として位置ズレが生じない場合であっても受光面にスポット領域を形成するファイバコアの位置がクラッドに近い側であれば、スポット領域は中央領域からずれることととなる。すなわち、クラッドに近い側と遠い側とでスポット領域の位置が異なることになるため3色それぞれについて満遍なく受光量を検出することができず、いずれかの色の偏りが大きくなる可能性がある。   Therefore, the positions of the spot regions of the fiber cores formed on the light receiving surface are also different. Therefore, in the arrangement configuration of the conventional light receiving element described in FIG. 16, even if the positional deviation of the entire fiber does not occur, if the position of the fiber core that forms the spot region on the light receiving surface is close to the cladding, The spot area will deviate from the central area. That is, since the positions of the spot regions are different between the side closer to the clad and the side far from the clad, the amount of received light cannot be detected uniformly for each of the three colors, and there is a possibility that the bias of any color becomes large.

一方、図12に示されるように3色の受光素子をアレイ状に分散的に配置したパターンを形成することにより、スポット領域を形成するマルチコアファイバのファイバコアの位置がそれぞれ異なっている場合であっても3色それぞれ満遍なく受光量を検出することが可能であり、色の偏りを抑制することが可能である。   On the other hand, as shown in FIG. 12, the positions of the fiber cores of the multi-core fibers forming the spot regions are different by forming a pattern in which light receiving elements of three colors are dispersedly arranged in an array. However, it is possible to detect the amount of light received evenly for each of the three colors, and to suppress color deviation.

図14は、本発明の実施の形態に従うスポット領域を説明する図である。
図14(a)を参照して、ここでは、コア径Dmmのファイバのファイバ端面(出射端面)からアレイ状の受光素子が配列された受光面に対して照射した場合の図が示されている。
FIG. 14 is a diagram illustrating a spot area according to the embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 14A, here, a diagram is shown in the case where the light receiving surface on which arrayed light receiving elements are arranged is irradiated from the fiber end surface (output end surface) of the fiber having a core diameter of Dmm. .

なお、ファイバ端面から受光面までの距離(受光面距離はLmmとする。)なお、この距離は、ファイバ端面の中心点からファイバの中心軸が受光面と接触するまでの長さを指し示すものとする。また、受光面を形成する受光素子の縦および横の長さをそれぞれXamm、Yammとして説明する。   The distance from the fiber end surface to the light receiving surface (the light receiving surface distance is Lmm). This distance indicates the length from the center point of the fiber end surface to the center axis of the fiber contacting the light receiving surface. To do. In addition, the vertical and horizontal lengths of the light receiving elements forming the light receiving surface will be described as Xamm and Yamm, respectively.

図14(b)を参照して、ここでは、コア径Dmmのファイバの照射スポット径を説明する図である。   Referring to FIG. 14B, here, it is a diagram for explaining the irradiation spot diameter of a fiber having a core diameter Dmm.

図14(b)を参照して、例えば一般的な約30°の広がり角でファイバの出射端面から照射されるとすると、照射スポット径は、次式となる。   Referring to FIG. 14B, if irradiation is performed from the output end face of the fiber with a general spread angle of about 30 °, for example, the irradiation spot diameter is expressed by the following equation.

Figure 0005034511
Figure 0005034511

図14(c)を参照して、ここでは、3×3の受光パターンユニットが示されている。上述したようにスポット領域は、ファイバの出射端面の形状、大きさおよび出射端面と受光面との間の距離に基づいて受光面にファイバのスポット領域が形成されるが、本実施の形態においては、ファイバのスポット領域が少なくとも1つの3×3の最小単位を囲むことができるように設定する。この3×3の最小単位を囲むスポット領域が少なくとも得られれば赤(R)、緑(G)、青(B)の光の受光量のバランスを維持することが可能であると推定される。   Referring to FIG. 14C, here, a 3 × 3 light receiving pattern unit is shown. As described above, the spot area of the fiber is formed on the light receiving surface based on the shape and size of the output end face of the fiber and the distance between the output end face and the light receiving surface. The fiber spot area is set so that it can surround at least one 3 × 3 minimum unit. It is estimated that the balance of the received light amounts of red (R), green (G), and blue (B) can be maintained if at least a spot region surrounding the 3 × 3 minimum unit is obtained.

例えば、ここで、スポット径をArとした場合の円で囲まれるマトリクス面積Sを計算すると、スポット径Arで囲まれるマトリクス面積はAr2/2=Sとして示される。本実施例の単体の受光素子の場合には、縦および横のサイズがそれぞれ約66μm、約71μmで設計されているためマトリクス面積は、約0.042mm2程度となる。ここで、マトリクス面積が正方形であると仮定した場合、スポット径Arを0.289mm以上に設定すれば最小単位の3×3の最小単位を囲むことが可能である。 For example, where, when calculating the matrix area S surrounded by a circle when the spot diameter is Ar, matrix area surrounded by the spot diameter Ar is represented as Ar 2/2 = S. In the case of the single light receiving element of this embodiment, the matrix area is about 0.042 mm 2 because the vertical and horizontal sizes are designed to be about 66 μm and about 71 μm, respectively. Here, assuming that the matrix area is a square, if the spot diameter Ar is set to 0.289 mm or more, a minimum unit of 3 × 3 minimum units can be enclosed.

したがって、この3×3の最小単位を構成するマトリクス面積から最小のスポット径を算出することにより、上式を用いてコア径Dの値を用いて3×3の最小単位を囲むために必要なファイバ端面と受光面との間の最小距離Lを算出することが可能である。   Therefore, by calculating the minimum spot diameter from the matrix area constituting the 3 × 3 minimum unit, it is necessary to surround the 3 × 3 minimum unit using the value of the core diameter D using the above equation. It is possible to calculate the minimum distance L between the fiber end surface and the light receiving surface.

図14(d)は、実際の標準ファイバおよびマルチコアファイバを用いた場合のスポット径および距離について説明する図である。なお、ここでは、説明の簡略化のためファイバ端面は円形であり円形のスポット領域が形成されるものとする。   FIG. 14D is a diagram for explaining the spot diameter and distance when an actual standard fiber and a multi-core fiber are used. Here, for simplification of explanation, it is assumed that the fiber end face is circular and a circular spot region is formed.

図14(d)に示されるように例えばφ1mm標準ファイバの場合について説明する。ここで、D=1mmである。そして、一例として距離Lを0.8mmに設定する。   For example, as shown in FIG. 14D, a case of a φ1 mm standard fiber will be described. Here, D = 1 mm. As an example, the distance L is set to 0.8 mm.

そうすると、上記式に基づいてスポット径は約1.95mmとなる。スポット径1.95mmの円形の領域で囲むことが可能なマトリクス面積を計算するとS=1.95mm2程度となる。したがって、上記で計算した最小のマトリクス面積S#に対して十分に大きなスポット領域であり赤(R)、緑(G)、青(B)の光を均一に受光する3×3の受光パターンユニットを多数含むこととなり、色の偏りなく3色それぞれ満遍なく受光量を検出することが可能である。 Then, the spot diameter is about 1.95 mm based on the above formula. When a matrix area that can be surrounded by a circular region having a spot diameter of 1.95 mm is calculated, S = 1.95 mm 2 is obtained. Therefore, a 3 × 3 light receiving pattern unit that is a sufficiently large spot area with respect to the minimum matrix area S # calculated above and uniformly receives red (R), green (G), and blue (B) light. Thus, it is possible to detect the received light amount evenly for each of the three colors without color deviation.

また、同様にして、φ0.5mm細径ファイバについても同様の条件で計算すると、スポット径が1.38mmとなり、スポット径1.38mmの円形の領域で囲むことが可能なマトリクス面積は、S=0.95mm2程度となり、この場合についても同様に3×3の受光パターンユニットを多数含むこととなり、色の偏りなく3色それぞれ満遍なく受光量を検出することが可能である。 Similarly, when the φ0.5 mm thin fiber is calculated under the same conditions, the spot diameter is 1.38 mm, and the matrix area that can be surrounded by a circular region with a spot diameter of 1.38 mm is S = becomes 0.95 mm 2 approximately, likewise will contain a large number of light receiving patterns unit of 3 × 3 also in this case, it is possible to detect the color bias without three colors evenly amount of received.

次に、φ0.07mmマルチコアファイバについて考える。ファイバコア単体について考える。ここで、D=0.075mmである。そして、距離Lについては0.29mmに設定する。   Next, consider a φ0.07 mm multi-core fiber. Consider a single fiber core. Here, D = 0.075 mm. The distance L is set to 0.29 mm.

そうすると、上記式に基づいてスポット径は、約0.38mmとなる。スポット径0.38mmの円形の領域で囲むことが可能なマトリクス面積を計算するとS=0.072mm2程度となる。したがって、上記で計算した最小のマトリクス面積S#よりも大きく3×3の最小単位を囲むことが可能である。 Then, the spot diameter is about 0.38 mm based on the above formula. When a matrix area that can be surrounded by a circular region having a spot diameter of 0.38 mm is calculated, S = about 0.072 mm 2 . Therefore, it is possible to enclose a minimum unit of 3 × 3 that is larger than the minimum matrix area S # calculated above.

スポット領域が微小であるためある特定のファイバコアのスポット領域については、3色それぞれについて受光素子の配置数が異なって色の偏りが生じる可能性も考えられるが、複数のファイバコア全体として考えた場合には、それぞれのファイバコアのスポット領域が3×3の均一に受光素子が配列された最小単位を含む構成であるため全体としては、3色それぞれについて満遍なく受光量を検出することとなり、色の偏りを抑制することが可能である。   Because the spot area is very small, the spot area of a specific fiber core may be biased due to the different number of light receiving elements arranged for each of the three colors. In this case, since the spot area of each fiber core includes the minimum unit in which the light receiving elements are uniformly arranged 3 × 3, the light reception amount is detected uniformly for each of the three colors as a whole. Can be suppressed.

次に、φ0.07mmマルチコアファイバについて、距離Lを0.2mmに設定した場合について説明する。   Next, the case where the distance L is set to 0.2 mm for a φ0.07 mm multi-core fiber will be described.

そうすると、上記式に基づいてスポット径は、約0.30mmとなる。スポット径0.30mmの円形の領域で囲むことが可能なマトリクス面積を計算するとS=0.045mm2程度となる。したがって、上記で計算した最小のマトリクス面積S#と同程度以上であり、3×3の最小単位を囲むことが可能であると考えられる。 Then, the spot diameter is about 0.30 mm based on the above formula. When a matrix area that can be surrounded by a circular region having a spot diameter of 0.30 mm is calculated, S = about 0.045 mm 2 . Therefore, it is considered to be equal to or larger than the minimum matrix area S # calculated above and can surround a 3 × 3 minimum unit.

また、このように距離を近づけてスポット領域を微小とした場合には、上述したように特定のファイバコアのスポット領域については、3色それぞれについて受光素子の配置数が異なって色の偏りが生じる可能性も考えられるが、複数のファイバコア全体として考えた場合には、それぞれのファイバコアのスポット領域が3×3の均一に受光素子が配列された最小単位を含む構成であるため全体としては、3色それぞれについて満遍なく受光量を検出することとなり、色の偏りを抑制することが可能である。   In addition, when the spot region is made minute by reducing the distance in this way, as described above, the number of light receiving elements arranged for each of the three colors is different for the spot region of a specific fiber core, resulting in a color bias. There is a possibility, but when considered as a plurality of fiber cores as a whole, since the spot area of each fiber core includes a minimum unit in which light receiving elements are uniformly arranged in 3 × 3, The amount of received light is detected uniformly for each of the three colors, and it is possible to suppress color deviation.

また、図14(d)の表で示されるように1mm未満の距離Lで3×3の最小単位の受光パターンユニットを十分に囲み、安定的な検出が可能である。すなわち、本実施の形態に従う方式によりファイバ端面と受光面との間の距離Lを短くすることが可能であり、ファイバコアの出射端面から照射される光の光量を十分確保可能しつつ、光電センサを小型化することも可能である。   Further, as shown in the table of FIG. 14D, the 3 × 3 minimum unit light receiving pattern unit is sufficiently surrounded by the distance L of less than 1 mm, and stable detection is possible. That is, the distance L between the fiber end surface and the light receiving surface can be shortened by the method according to the present embodiment, and the photoelectric sensor can be secured while sufficiently securing the amount of light emitted from the output end surface of the fiber core. It is also possible to reduce the size.

なお、ここでは、距離Lを短くした場合においても安定的な検出が可能である点について説明したが、マルチコアファイバの場合、距離Lを1mm程度とすることが望ましい。また、距離Lは、光電センサの外形横幅が10mm程度で成型されているため距離Lをそれよりも短い9mm未満程度に設定することも可能である。   Here, the point that stable detection is possible even when the distance L is shortened has been described. However, in the case of a multi-core fiber, the distance L is preferably about 1 mm. The distance L can be set to less than 9 mm, which is shorter than the distance L, because the photoelectric sensor is molded with an outer width of about 10 mm.

なお、本例においては、一例として単体の受光素子が縦および横のサイズがそれぞれ約66μm、約71μmで設計された場合について説明したが、特にこのサイズに限られず自由に設計可能であり、上記で説明したのと同様の考え方により最適な距離を算出し設定することが可能である。   In this example, the case where a single light receiving element is designed with vertical and horizontal sizes of about 66 μm and about 71 μm, respectively, has been described as an example. However, the present invention is not limited to this size and can be freely designed. It is possible to calculate and set the optimum distance based on the same idea as described in the above.

また、受光素子の形状については、本例で説明したような矩形状に限られず、正方形状、略円形状、ハニカム形状、略多角形状であっても良い。   Further, the shape of the light receiving element is not limited to the rectangular shape as described in this example, and may be a square shape, a substantially circular shape, a honeycomb shape, or a substantially polygonal shape.

また、本例においては、受光素子がアレイ状に分散的に配置された矩形状の受光面について説明したがこれに限られず、任意の形状たとえば図16で説明した円形状であっても良いし、略多角形状であっても良い。いずれにせよ、その受光面内において3色の赤、緑、青色の光を受光するための受光素子が分散的に配置されていれば同様の効果を期待することができる。   In this example, the rectangular light receiving surface in which the light receiving elements are dispersedly arranged in an array has been described. However, the present invention is not limited to this, and may have any shape, for example, the circular shape described in FIG. A substantially polygonal shape may be used. In any case, the same effect can be expected if light receiving elements for receiving three colors of red, green, and blue light are dispersedly arranged in the light receiving surface.

また、本例においては、3×3の各色に対応する受光素子が均一に設けられた受光パターンユニットを用いて受光面が設けられる場合について説明したが、各色に対応する受光素子が略均一に設けられた4×4の受光パターンユニットを用いて受光面を設けることも可能であるし、さらに同様の方式に従ってn×nの受光パターンユニットを用いて受光面を設けることも可能である。   Further, in this example, the case where the light receiving surface is provided using the light receiving pattern unit in which the light receiving elements corresponding to 3 × 3 colors are uniformly provided has been described. However, the light receiving elements corresponding to the respective colors are substantially uniform. It is possible to provide a light receiving surface by using the provided 4 × 4 light receiving pattern unit, and it is also possible to provide a light receiving surface using an n × n light receiving pattern unit according to a similar method.

また、本例においては、赤色、緑色、青色の光を受光するための3種類の受光素子群について、各々の受光素子群を構成する受光素子を受光面に分散的に配置する構成について説明したが、これに限られず、それよりもさらに複数種類すなわち他の色の光を受光するための受光素子を設けて複数種類の受光素子群の受光素子のそれぞれを分散的に配置することも可能である。   Further, in this example, the configuration in which the light receiving elements constituting each light receiving element group are dispersedly arranged on the light receiving surface has been described for three types of light receiving element groups for receiving red, green, and blue light. However, the present invention is not limited to this, and it is also possible to provide a plurality of types of light receiving elements for receiving light of other colors, that is, to disperse the light receiving elements of the plurality of types of light receiving element groups. is there.

図15は、本発明の実施の形態に従う受光素子の分光感度を説明する図である。
図15を参照して、ここでは、赤色光、緑色光、青色光を検出するために設けられた3種類の受光素子の分光感度が示されている。
FIG. 15 is a diagram illustrating the spectral sensitivity of the light receiving element according to the embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 15, here, spectral sensitivities of three types of light receiving elements provided for detecting red light, green light, and blue light are shown.

これらの3種類の受光素子の分光感度は、所定の波長帯域内において互いに重なり、対応するそれぞれの光の波長領域において分光感度が最大となるように調整されている。   The spectral sensitivities of these three types of light receiving elements are adjusted so that they overlap each other within a predetermined wavelength band and the spectral sensitivities are maximized in the corresponding wavelength regions of light.

図15に示されるように分光感度がターゲットとなる波長領域のみならず、その他の波長領域においても反応するように設計されていることにより、あらゆる検出対象物の反射率特性にも対応可能となっている。   As shown in FIG. 15, the spectral sensitivity is designed to react not only in the target wavelength region but also in other wavelength regions, so that it is possible to cope with the reflectance characteristics of all detection objects. ing.

なお、本例においては、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。   In this example, the reflective photoelectric sensor, that is, the photoelectric sensor that receives the reflected light reflected by the detection target in the detection target region and detects the feature amount of the detection target has been described. However, the present invention is not limited to this, and can also be applied to a transmissive photoelectric sensor, that is, a photoelectric sensor that detects transmitted light that has passed through a detection target having a detection target force and detects a feature amount of the detection target. That is, in this case, the light guided to the light receiving fiber is not reflected light but transmitted light, and the other systems are the same.

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。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

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。It is an external appearance perspective view in the state where the upper cover of the photoelectric sensor according to the embodiment of the present invention was opened. 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。It is a figure explaining the enlarged view of the operation and the display part of the photoelectric sensor according to embodiment of this invention. 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。1 is a schematic block diagram of a photoelectric sensor according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に従う投光部202および受光部203の詳細を説明する図である。It is a figure explaining the detail of the light projection part 202 and the light-receiving part 203 according to embodiment of this invention. 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。3 is a general flowchart schematically showing an entire system program executed by a CPU of a signal processing unit 200. SETモード処理の全体を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the whole SET mode process. ティーチング処理の流れを説明するフロー図である。It is a flowchart explaining the flow of teaching processing. RUNモード処理を説明するフローチャート図である。It is a flowchart figure explaining a RUN mode process. 本発明の実施の形態に従う光電センサ1の筐体101の前部領域の構造を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the front area | region of the housing | casing 101 of the photoelectric sensor 1 according to embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に従うPDチップ14の形状を説明する図である。It is a figure explaining the shape of PD chip | tip 14 according to embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に従うPDチップ14の受光領域に設けられる受光素子のレイアウトの一部を説明する図である。It is a figure explaining a part of layout of the light receiving element provided in the light receiving region of PD chip 14 according to the embodiment of the present invention. 受光面を形成するアレイ状に配置された受光素子のパターンを説明する図である。It is a figure explaining the pattern of the light receiving element arrange | positioned at the array form which forms a light-receiving surface. マルチコアファイバの構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of a multi-core fiber. 本発明の実施の形態に従うスポット領域を説明する図である。It is a figure explaining the spot area | region according to embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に従う受光素子の分光感度を説明する図である。It is a figure explaining the spectral sensitivity of the light receiving element according to embodiment of this invention. 従来の受光素子の配置および受光量を説明する図である。It is a figure explaining arrangement | positioning and the amount of light reception of the conventional light receiving element.

符号の説明Explanation of symbols

1 光電センサ、2 投光用ファイバ、3 受光用ファイバ、4 電気コード、41 GND用芯線、42 Vcc用芯線、43 検出出力信号用の芯線、44 補助出力信号用の芯線、45 制御信号用の芯線、101 筐体、102 透明カバー、103 クランプレバー、104 DINレール嵌合溝、105 第1の表示器、106 第2の表示器、107 第1の操作ボタン、108 第2の操作ボタン、109 第3の操作ボタン、110 第1のスライド操作子、111 第2のスライド操作子、200 信号処理部、201 電源部、202 投光部、202a LED、202b 投光駆動部、203 受光部、203a PD、203c アンプ部、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 検出信号用の出力部、206b 補助出力信号用の出力部。   1 photoelectric sensor, 2 light emitting fiber, 3 light receiving fiber, 4 electric cord, 41 GND core wire, 42 Vcc core wire, 43 detection output signal core wire, 44 auxiliary output signal core wire, 45 for control signal Core wire, 101 housing, 102 transparent cover, 103 clamp lever, 104 DIN rail fitting groove, 105 first indicator, 106 second indicator, 107 first operation button, 108 second operation button, 109 3rd operation button, 110 1st slide operation element, 111 2nd slide operation element, 200 Signal processing part, 201 Power supply part, 202 Light projection part, 202a LED, 202b Light projection drive part, 203 Light reception part, 203a PD, 203c amplifier unit, 204 display unit, 205 input unit, 205a key input unit, 205b signal input unit, 206 Power unit, an output unit for 206a detection signal, an output unit for 206b auxiliary output signal.

Claims (5)

検出対象領域の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であって、
前記検出対象領域の前記検出対象物を透過あるいは反射した光を受光する受光部と、
前記受光部の受光結果に基づいて前記検出対象物の特徴量を検出する検出部とを備え、
前記受光部は、
前記検出対象領域の前記検出対象物を透過あるいは反射した光を導光するファイバと、
前記ファイバを伝搬する光に含まれる赤色、緑色および青色の光の波長を受光するためにそれぞれ対応して設けられた第1〜第3の受光素子群とを含み、
各前記受光素子群は、対応する波長の光を受光する複数の受光素子を有し、
前記第1〜第3の受光素子群は、受光面を形成するように前記ファイバに対向して設けられ、
前記受光面は、前記第1〜第3の受光素子群の受光素子がそれぞれ均一の個数となるように配置された3×3の複数の単位ユニットの組み合わせに基づいて形成され、各前記単位ユニットは、隣接する単位ユニットと線対称に設けられる、光電センサ。
A photoelectric sensor that detects a feature amount of a detection target by receiving light of a detection target region,
A light receiving unit that receives light transmitted or reflected from the detection target in the detection target region;
A detection unit that detects a feature amount of the detection object based on a light reception result of the light receiving unit;
The light receiving unit is
A fiber for guiding the light transmitted through or reflected by the detection target in the detection target region;
Including first to third light receiving element groups provided correspondingly to receive the wavelengths of red, green and blue light contained in the light propagating through the fiber ,
Each of the light receiving element groups has a plurality of light receiving elements that receive light of a corresponding wavelength,
The first to third light receiving element groups are provided to face the fiber so as to form a light receiving surface,
The light receiving surface is formed on the basis of a combination of a plurality of 3 × 3 unit units arranged so that the light receiving elements of the first to third light receiving element groups have a uniform number. Is a photoelectric sensor provided symmetrically with adjacent unit units .
前記ファイバの出射端面の形状、大きさおよび前記出射端面と前記受光面との間の距離に基づいて前記アレイ状の受光面に前記ファイバのスポット領域が形成され、
前記ファイバの出射端面と前記アレイ状の受光面との間の距離は、前記アレイ状の受光面に形成される前記ファイバのスポット領域が、少なくとも1つの3×3の最小単位を囲むことができるように設定される、請求項1記載の光電センサ。
Based on the shape and size of the exit end face of the fiber and the distance between the exit end face and the light receiving face, a spot region of the fiber is formed on the arrayed light receiving face,
The distance between the emission end face of the fiber and the arrayed light receiving surface is such that the spot area of the fiber formed on the arrayed light receiving surface can surround at least one 3 × 3 minimum unit. The photoelectric sensor according to claim 1, which is set as follows.
前記ファイバは、複数のファイバコアを有し、
前記ファイバのスポット領域は、各前記ファイバコアの出射端面の形状および前記出射端面と前記アレイ状の受光面との間の距離に基づいて前記アレイ状の受光面に形成される各前記ファイバコアのスポット領域を含み、
前記ファイバコアの出射端面と前記アレイ状の受光面との間の距離は、前記アレイ状の受光面に形成される前記ファイバコアのスポット領域が、少なくとも1つの3×3の最小単位を囲むことができるように設定される、請求項2記載の光電センサ。
The fiber has a plurality of fiber cores;
The spot region of the fiber is formed by the shape of the emission end face of each fiber core and the distance between the emission end face and the array-like light receiving face of each fiber core formed on the array-like light receiving face. Including spot areas,
The distance between the emission end face of the fiber core and the arrayed light receiving surface is such that the spot region of the fiber core formed on the arrayed light receiving surface surrounds at least one 3 × 3 minimum unit. The photoelectric sensor according to claim 2, wherein the photoelectric sensor is set so that
前記距離は、9mm未満に設定される、請求項2または3記載の光電センサ。 The photoelectric sensor according to claim 2, wherein the distance is set to be less than 9 mm . 前記複数の受光素子群の分光感度は、所定の波長帯域内において互いに重なり、対応するそれぞれの光の波長領域において分光感度が最大となるように調整される、請求項1記載の光電センサ。 2. The photoelectric sensor according to claim 1, wherein spectral sensitivities of the plurality of light receiving element groups are adjusted so that the spectral sensitivities overlap each other within a predetermined wavelength band and the spectral sensitivities become maximum in the corresponding wavelength regions of light.
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