JP6937605B2

JP6937605B2 - 光電センサ

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Publication number: JP6937605B2
Application number: JP2017089879A
Authority: JP
Inventors: 幸一立石; 良一田島; 俊樹越
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2021-09-22
Anticipated expiration: 2037-04-28
Also published as: JP2018191060A

Description

この発明は、物体の有無を検出する光電センサに関する。

従来から、例えば半導体装置等の製造ライン上を流れる物体（部品又は製品等）を検出するため、複数の光電センサを連結して用いている。また、光電センサの設置箇所が狭い場合、光ファイバを用いた光ファイバ型光電センサが用いられる（例えば特許文献１参照）。この光ファイバ型光電センサでは、発光素子により発光された光を光ファイバで導いて検出領域に照射し、検出領域を通過した光を光ファイバで受光素子まで導き、物体の有無を検出する。この光ファイバ型光電センサを用いることで、通常の光電センサでは設置できない狭い箇所であっても光ファイバを設置可能であり、物体検出が可能となる。

しかしながら、通常、光ファイバは直線のまま使用されるのではなく、設置箇所に応じて折り曲げられて使用される。そのため、光ファイバの断線や光量の変動が生じ、正確に物体検出ができないという課題があった。

それに対し、発光素子及び受光素子が、アンプ部を有する本体部から分離されたアンプ分離型の光電センサが知られている。この光電センサにより、光ファイバを用いずに、物体の有無を検出できる。

特開２００５−１０６５２３号公報

ここで、光電センサでは、一般に発光素子の寿命を延ばすため、図１０Ａに示すように、発光素子は矩形状の光を発光する。そして、受光素子は、発光素子により発光されて検出領域を通過した光を受光する。なお、受光素子での受光波形は、応答の遅れにより、図１０Ｂに示すような歪んだ波形となる。その後、制御部では、受光素子での受光量が閾値を超えたか否かを判別し、その判別結果を出力している。

しかしながら、受光量はノイズ又は外乱光による変動が大きく、誤判別が発生するという課題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、誤判別を低減できる光電センサを提供することを目的としている。

この発明に係る光電センサは、第１の周期で光を発光する発光素子と、発光素子による発光量を０より大きな値且つ第１の周期より高い第２の周期で変化させる発光量制御部と、光を受光する受光素子と、受光素子により受光された信号から、第２の周期を含む周期範囲の信号を抽出するフィルタ部と、フィルタ部により抽出された信号に対して検波を行う検波部とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、上記のように構成したので、誤判別を低減できる。

この発明の実施の形態１に係る光電センサの構成例を示す図である。この発明の実施の形態１における制御部の構成例を示す図である。この発明の実施の形態１における信号生成部の構成例を示す図である。図４Ａ、図４Ｂは、この発明の実施の形態１における発光素子と信号伝送ケーブルとの接続方法の一例を示す斜視図であり、図４Ａは光学レンズ及び被膜部を取除いた状態を示す図であり、図４Ｂは外観を示す図である。この発明の実施の形態１における信号伝送ケーブルと切替え部との接続方法の一例を示す図である。図６Ａ〜図６Ｄは、この発明の実施の形態１に係る光電センサの動作例を示す図であり、図６Ａは発光素子により発光された光を示す波形であり、図６Ｂは受光素子により受光された光を示す波形であり、図６Ｃはフィルタ部により抽出された信号を示す波形であり、図６Ｄは検波部により検波された信号を示す波形である。この発明の実施の形態１における信号生成部により生成されて出力される送信信号の一例を示す図である。この発明の実施の形態１における発光素子及び受光素子の位置関係の一例を示す図である。この発明の実施の形態１における表示部による表示例を示す図である。図１０Ａ、図１０Ｂは、従来の光電センサの動作例を示す図であり、図１０Ａは発光素子により発光された光を示す波形であり、図１０Ｂは受光素子により受光された光を示す波形である。

以下、この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。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る光電センサ１の構成例を示す図である。
光電センサ１は、例えば半導体装置等の製造ライン上を流れる物体（部品又は製品等）の有無を検出する。以下では、光電センサ１が透過形である場合を示す。この光電センサ１は、図１に示すように、複数の発光素子１０１、複数の受光素子１０２、複数の信号伝送ケーブル（第１信号伝送ケーブル）１０３、複数の信号伝送ケーブル（第２信号伝送ケーブル）１０４及び本体部１０５を備えている。また、本体部１０５には、切替え部１０６、アンプ部１０７、制御部１０８、通信部１０９及び表示部１１０が搭載されている。図１では、Ｎ系統の発光素子１０１（１０１−１〜１０１−Ｎ）、受光素子１０２（１０２−１〜１０２−Ｎ）、信号伝送ケーブル１０３（１０３−１〜１０３−Ｎ）及び信号伝送ケーブル１０４（１０４−１〜１０４−Ｎ）を備えた場合を示している。

発光素子１０１は、当該発光素子１０１が接続された信号伝送ケーブル１０３により伝送された送信信号に応じ、当該送信信号を変換した光を発光するチップＬＥＤ又はレーザダイオード等のセンサ素子である。また必要に応じて、チップ抵抗又は保護ダイオード等も接続される。

受光素子１０２は、発光素子１０１と対となって設けられ、光を受光するフォトダイオード、フォトトランジスタ又はフォトＩＣ等のセンサ素子である。また必要に応じて、チップ抵抗又は保護ダイオード等も接続される。なお、受光素子１０２は、物体の有無を検出する検出領域を挟んで、対となる発光素子１０１に対向配置される。この受光素子１０２により受光された光を示す受信信号は、当該受光素子１０２が接続された信号伝送ケーブル１０４に出力される。受信信号は電流又は電圧の値の変化から成る。

信号伝送ケーブル１０３は、発光素子１０１毎に設けられ、一端に発光素子１０１が接続され、他端が切替え部１０６（本体部１０５）に接続される。信号伝送ケーブル１０３は、信号ライン１０３１、グランドライン１０３２、及び、信号ライン１０３１及びグランドライン１０３２を被膜する絶縁体１０３３を有している（図４参照）。また必要に応じて、電源ライン（不図示）も追加される。この信号伝送ケーブル１０３は、切替え部１０６により出力された送信信号を伝送して発光素子１０１に出力する。送信信号は電流の値の変化から成る。なお、信号伝送ケーブル１０３には、信号伝送用の２芯以外にシールド線が付加されることもある。

信号伝送ケーブル１０４は、受光素子１０２毎に設けられ、一端に受光素子１０２が接続され、他端が切替え部１０６（本体部１０５）に接続される。信号伝送ケーブル１０４は、信号ライン１０４１（不図示）、グランドライン１０４２（不図示）、及び、信号ライン１０４１及びグランドライン１０４２を被膜する絶縁体１０４３（不図示）を有している。この信号伝送ケーブル１０４は、受光素子１０２により受光された光を示す受信信号を伝送して切替え部１０６に出力する。なお、信号伝送ケーブル１０４には、信号伝送用の２芯以外にシールド線が付加されることもある。

切替え部１０６は、制御部１０８の後述する選択部１０８３により選択された信号伝送ケーブル１０３及び信号伝送ケーブル１０４との間で信号の入出力を行う。すなわち、切替え部１０６は、まず、選択部１０８３により選択された信号伝送ケーブル１０３に対し、制御部１０８の後述する信号生成部１０８４により生成されてアンプ部１０７により増幅された送信信号を出力する。その後、切替え部１０６は、選択部１０８３により選択された信号伝送ケーブル１０４により伝送された受信信号を入力する。この切替え部１０６により入力された受信信号は、アンプ部１０７に出力される。

アンプ部１０７は、選択部１０８３により選択された信号伝送ケーブル１０３に基づいて、信号生成部１０８４により生成された送信信号を増幅する。このとき、アンプ部１０７は、電圧である送信信号を電流に変換する場合もある。なお、アンプ部１０７における信号伝送ケーブル１０３毎の増幅量は、ＰＣ等により、発光素子１０１及び受光素子１０２の位置関係に基づいて適切な値に設定される。このアンプ部１０７により増幅された送信信号は、切替え部１０６に出力される。また、アンプ部１０７は、切替え部１０６により入力された受信信号をフィルタリング等でノイズを除去した後に増幅する。このとき、アンプ部１０７は、電流である受信信号を電圧に変換する場合もある。このアンプ部１０７により増幅された受信信号は、制御部１０８に出力される。アンプ部１０７は、主にアナログ回路で構成される。

制御部１０８は、切替え部１０６、アンプ部１０７、通信部１０９及び表示部１１０を制御する。この制御部１０８は、システムＬＳＩ等の処理回路や、メモリ等に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ等により実現される。制御部１０８は、図２に示すように、記憶部１０８１、モード設定部１０８２、選択部１０８３、信号生成部（発光量制御部）１０８４、フィルタ部１０８５、検波部１０８６及び物体検出部１０８７を備えている。

記憶部１０８１は、信号生成部１０８４で用いる周期を構成するための情報を格納する。例えば、記憶部１０８１は、上記情報として、各信号伝送ケーブル１０３のＩＤを示す情報を格納する。また、記憶部１０８１は、上記情報に代えて、信号伝送ケーブル１０３毎に異なる周期そのものを示す情報を格納してもよい。なお、記憶部１０８１は必須の構成ではなく、制御部１０８から取り除いてもよい。

モード設定部１０８２は、光電センサ１を使用する使用者による入力に応じ、光電センサ１の運用モードを調整モード又は通常モードに設定する。
調整モードは、発光素子１０１及び受光素子１０２の位置決めを行うためのモードである。この調整モードでは、制御部１０８は、ある特定の発光素子１０１及び当該発光素子１０１と対となる受光素子１０２の位置決めが完了するまでは、当該発光素子１０１に接続された信号伝送ケーブル１０３のみに送信信号を出力し続け、且つ、全ての受光素子１０２による受光結果が観測可能となるように切替え部１０６を制御する。
通常モードは、検出領域における物体の有無を検出するためのモードである。この通常モードでは、制御部１０８は、予め設定されたタイミング及び順序で、対象とする信号伝送ケーブル１０３を１つずつ選択して当該信号伝送ケーブル１０３に送信信号を出力し、且つ、当該信号伝送ケーブル１０３に接続された発光素子１０１と対である受光素子１０２による受光結果が観測可能となるように切替え部１０６を制御する。

選択部１０８３は、信号の入出力を行う信号伝送ケーブル１０３及び信号伝送ケーブル１０４を選択する。
光電センサ１が調整モードの場合には、選択部１０８３は、ある特定の信号伝送ケーブル１０３及び全ての信号伝送ケーブル１０４を選択する。また、上記信号伝送ケーブル１０３に接続された発光素子１０１及び当該発光素子１０１と対となる受光素子１０２の位置決めが完了した場合には、選択部１０８３は、次の信号伝送ケーブル１０３に切替える。
また、光電センサ１が通常モードの場合には、選択部１０８３は、予め設定された時間間隔及び順序で、一対の信号伝送ケーブル１０３及び信号伝送ケーブル１０４を切替えながら選択する。Ｎ対の信号伝送ケーブル１０３及び信号伝送ケーブル１０４の切替えは、例えば一対の信号伝送ケーブル１０３及び信号伝送ケーブル１０４に対して１ｍｓの選択時間を設け、信号伝送ケーブル１０３を介して発光素子１０１を発光させる時間を０．３ｍｓ程度とすること等が考えられる。信号伝送ケーブル１０３及び信号伝送ケーブル１０４のケーブル長さが数ｍである場合、ケーブル長さ１ｍに対して数ｎｓの伝搬遅延時間が発生する程度であるため、発光時間に対して選択時間に余裕を持たせることができる。
なお上記では、選択部１０８３は、予め設定された時間間隔及び順序で、一対の信号伝送ケーブル１０３及び信号伝送ケーブル１０４を切替えるものとした。しかしながら、これに限らず、選択部１０８３は、選択した一対の信号伝送ケーブル１０３及び信号伝送ケーブル１０４を用いて物体の検知ができた時点で次の信号伝送ケーブル１０３及び信号伝送ケーブル１０４を選択するようにしてもよい。
この選択部１０８３により選択された信号伝送ケーブル１０３及び信号伝送ケーブル１０４を示す信号は、信号生成部１０８４、切替え部１０６及びアンプ部１０７に出力される。

信号生成部１０８４は、送信信号を生成する。この際、信号生成部１０８４は、発光素子１０１による発光量を周期的に変化させる送信信号を生成する。この信号生成部１０８４により生成された送信信号は、アンプ部１０７に出力される。
また、受光素子１０２が外乱光の存在する場所に設置される場合や、受光素子１０２により受光された光の発光元である発光素子１０１を特定する必要がある場合には、送信信号を信号伝送ケーブル１０３毎に固有な信号としてもよい。すなわち、信号生成部１０８４は、選択部１０８３により選択された信号伝送ケーブル１０３に基づいて、送信信号として、当該信号伝送ケーブル１０３に固有な周期を有する信号を生成する。この際、例えば、制御部１０８に記憶部１０８１が設けられている場合には、信号生成部１０８４は、当該記憶部１０８１に格納された情報から得られた周期で変調を掛けることで、上記送信信号を生成可能である。

この信号生成部１０８４は、例えば図３に示すように、電流源（第１電流源）１０８４１、電流源（第２電流源）１０８４２、加算部１０８４３及びダイオード１０８４４を備えている。

電流源１０８４１は、一定の電流を出力する。この電流源１０８４１により出力される電流は、発光素子１０１を発光させるためのベースとなる電流である。
電流源１０８４２は、既定周波数の電流を出力する。この電流源１０８４２により出力される電流は、発光素子１０１による発光量に周期的な変化を与えるための電流である。なお、電流源１０８４２の周波数は、想定されるいくつかの外来ノイズの周波数から外れたものであることが望ましい。また、電流源１０８４１についても、電流源１０８４２の周波数よりも十分に低いある特定の周波数（矩形波）で出力する。

加算部１０８４３は、電流源１０８４１により出力された電流と電流源１０８４２により出力された電流を加算する。
ダイオード１０８４４は、アノードが加算部１０８４３の出力端子に接続され、カソードが信号生成部１０８４の出力端子に接続される。このダイオード１０８４４は、加算部１０８４３により加算された電流の逆流を防ぐ。

フィルタ部１０８５は、アンプ部１０７により増幅された受信信号から、予め設定した周期範囲の信号を抽出する。上記周期範囲は、信号生成部１０８４で用いた周期を含む狭い周期範囲である。このフィルタ部１０８５により抽出された信号は、検波部１０８６に出力される。

検波部１０８６は、フィルタ部１０８５により抽出された信号を検波する。すなわち、検波部１０８６は、フィルタ部１０８５により抽出された信号に対して整流及び平滑化を行う。この検波部１０８６により検波された検波信号は、物体検出部１０８７に出力される。また、信号生成部１０８４と検波部１０８６は、互いに同期をとっており、信号生成部１０８４が送信信号を出力した後、所定時間内に検波部１０８６で当該送信信号に対応する信号が検波されない場合には、その旨を物体検出部１０８７に通知する。

物体検出部１０８７は、光電センサ１が通常モードの場合において、検波部１０８６により検波された検波信号に基づいて、物体の有無を検出する。すなわち、物体検出部１０８７は、検波部１０８６により検波された検波信号に基づいて、受光レベルが閾値以下である受光素子１０２が存在すると判断した場合に、検出領域に透明体等の物体が有ると判断する。また、検波部１０８６により該当する検波信号が検出されないと通知された場合には、検出領域に物体が有ると判断する。この物体検出部１０８７により検出された物体の有無を示す信号は、通信部１０９又は表示部１１０のうちの少なくとも一方に出力される。
なお、制御部１０８は、光電センサ１が調整モードの場合には、検波部１０８６により出力された検波信号をそのまま表示部１１０に出力する。

通信部１０９は、外部装置との間で通信を行う。なお、通信部１０９と外部装置との間の接続は、有線（ＲＳ−４８５又はイーサネット（登録商標）等）でも無線でもよい。この通信部１０９は、制御部１０８により出力された信号を外部装置に送信し、また、外部装置により送信された信号を受信する。

表示部１１０は、制御部１０８により出力された信号に応じた表示を行う。ここで、表示部１１０は、制御部１０８により検波信号が出力された場合には、当該検波信号が示す光の受光レベルを表示する。また、表示部１１０は、制御部１０８の物体検出部１０８７により物体の有無を示す信号が出力された場合には、当該物体の有無を表示する。

次に、発光素子１０１と信号伝送ケーブル１０３との接続方法の一例について、図４を参照しながら説明する。
発光素子１０１と信号伝送ケーブル１０３は、図４に示すように、配線が成された回路基板１１１を介して導通されている。すなわち、発光素子１０１は回路基板１１１上にはんだ付け又は接合により接続され、信号伝送ケーブル１０３は信号ライン１０３１及びグランドライン１０３２の一端が回路基板１１１上にはんだ付け又は接合により接続されている。また、発光素子１０１の上部には、光学レンズ１１２が装着される。また、発光素子１０１、信号伝送ケーブル１０３の一端及び回路基板１１１は、被膜部１１３により覆われる。

なお、発光素子１０１と信号伝送ケーブル１０３との接続は上記に限らない。例えば、市販のコネクタのオス側に発光素子１０１が接続され、メス側に信号伝送ケーブル１０３が接続されてもよい。このような構成により、発光素子１０１を信号伝送ケーブル１０３に対して容易に着脱可能となり、発光素子１０１が劣化した場合に信号伝送ケーブル１０３の配線はそのままに発光素子１０１だけを交換可能となる。

また上記では、発光素子１０１と信号伝送ケーブル１０３との接続方法について示したが、受光素子１０２と信号伝送ケーブル１０４との接続方法についても同様であり、その説明を省略する。

次に、信号伝送ケーブル１０３と切替え部１０６との接続方法の一例について、図５を参照しながら説明する。
切替え部１０６では、基板上に、切替え部１０６を実現するマルチプレクサＩＣ１０６１と、複数のコネクタのオス側１０６２とが接続されている。マルチプレクサＩＣ１０６１は制御部１０８によって制御される。一方、信号伝送ケーブル１０３の信号ライン１０３１及びグランドライン１０３２の他端には、上記コネクタのメス側１０３４が接続されている。そして、メス側１０３４がオス側１０６２に接続されることで、マルチプレクサＩＣ１０６１と信号伝送ケーブル１０３とが導通される。このような構成により、信号伝送ケーブル１０３を切替え部１０６（本体部１０５）に対して容易に着脱可能となる。

なお上記では、信号伝送ケーブル１０３と切替え部１０６との接続方法について示したが、信号伝送ケーブル１０４と切替え部１０６との接続方法についても同様であり、その説明を省略する。

次に、実施の形態１に係る光電センサ１の動作例について、図６を参照しながら説明する。図６では、一対の発光素子１０１及び受光素子１０２を用いた場合での動作例を示している。
実施の形態１に係る光電センサ１では、まず、発光素子１０１が、信号生成部１０８４により生成された送信信号に応じ、発光量が周期的に変化する光を発光する。この発光素子１０１により発光された光の一例を図６Ａに示す。

次いで、受光素子１０２は、発光素子１０１により発光されて検出領域を通過した光を受光する。この受光素子１０２により受光された光の一例を図６Ｂに示す。

次いで、フィルタ部１０８５は、受光素子１０２により受光された光を示す受信信号から、予め設定した周期範囲の信号を抽出する。上記周期範囲は、信号生成部１０８４により用いられた周期を含む狭い周期範囲である。このフィルタ部１０８５により抽出された信号の一例を図６Ｃに示す。このフィルタ部１０８５により、受光素子１０２により得られた受信信号のうち、該当する発光素子１０１により発光された光に対応する成分の信号のみを抽出できる。

次いで、検波部１０８６は、フィルタ部１０８５により抽出された信号に対して検波を行う。この際、検波部１０８６は、フィルタ部１０８５により抽出された信号に対して全波整流又は半波整流の後に平滑化を行うことで検波を行う。この検波部１０８６による検波により得られた検波信号の一例を図６Ｄに示す。
なお図６Ｃ、図６Ｄに示すように、検波部１０８６は、フィルタ部１０８５により抽出された信号のうち、両端部分を除く信号のみを用いて検波を行う。これにより、フィルタ部１０８５により抽出された信号のうち、有効な成分の信号のみを用いて検波を行うことができる。

このように、発光素子１０１で発光量が周期的に変化する光を発光し、フィルタ部１０８５で当該周期を含む周期範囲の受信信号のみをフィルタリングすることで、ノイズ又は外乱光による影響を抑制できる。

次に、信号生成部１０８４により生成されて出力される送信信号の一例について、図７を参照しながら説明する。図７では、信号生成部１０８４が、予め設定された時間間隔で３系統の発光素子１０１（１０１−１〜１０１−３）に順に送信信号を生成して出力する場合を示している。

この場合、まず、選択部１０８３は、信号の入出力を行うケーブルとして、信号伝送ケーブル１０３−１及び信号伝送ケーブル１０４−１を選択する。そして、信号生成部１０８４は、信号伝送ケーブル１０３−１に接続された発光素子１０１−１に対する送信信号ｆ１を生成する。そして、信号生成部１０８４は、生成した送信信号ｆ１を、時間Ｔ１の間にアンプ部１０７及び切替え部１０６を介して信号伝送ケーブル１０３−１に出力する。その後、発光素子１０１−１は送信信号ｆ１を変換した光を発光し、受光素子１０２−１は光の受光を行い、制御部１０８は信号伝送ケーブル１０４−１、切替え部１０６及びアンプ部１０７を介して受信信号の検出を行う。

時間Ｔ１が経過した後、選択部１０８３は、信号の入出力を行うケーブルとして、信号伝送ケーブル１０３−２及び信号伝送ケーブル１０４−２を選択する。そして、信号生成部１０８４は、信号伝送ケーブル１０３−２に接続された発光素子１０１−２に対する送信信号ｆ２を生成する。図７では、送信信号ｆ２の周期が、送信信号ｆ１の周期とは異なっている。そして、信号生成部１０８４は、生成した送信信号ｆ２を、時間Ｔ２の間にアンプ部１０７及び切替え部１０６を介して信号伝送ケーブル１０３−２に出力する。その後、発光素子１０１−２は送信信号ｆ２を変換した光を発光し、受光素子１０２−２は光の受光を行い、制御部１０８は信号伝送ケーブル１０４−２、切替え部１０６及びアンプ部１０７を介して受信信号の検出を行う。
時間Ｔ２が経過した後、信号伝送ケーブル１０３−３に対しても同様の処理を行う。

このように、信号伝送ケーブル１０３及び信号伝送ケーブル１０４を用いて発光素子１０１及び受光素子１０２との間で信号の入出力を行うことで、通常の光電センサでは設置できない狭い箇所であっても信号伝送ケーブル１０３及び信号伝送ケーブル１０４を設置可能であり、物体検出が可能となる。また、信号伝送ケーブル１０３及び信号伝送ケーブル１０４は、任意に折り曲げられても、信号の伝送が可能である。そのため、信号伝送ケーブル１０３及び信号伝送ケーブル１０４が設置箇所に応じて折り曲げられて使用される場合でも、光ファイバ型光電センサに対し、正確に物体検出が可能となる。

また、発光素子１０１が劣化した場合に、発光素子１０１又は信号伝送ケーブル１０３より先のみを交換するだけでよく、本体部１０５の交換は不要であるため、メンテナンス時における部品交換コストを低減できる。受光素子１０２が劣化した場合にも同様である。

また、信号生成部１０８４が信号伝送ケーブル１０３毎に異なる周期の送信信号を生成することで、制御部１０８は、切替え部１０６での切替え状況に加え、受光素子１０２により受光された光を示す受信信号から、当該受光された光がどの発光素子１０１により発光された光であるかを特定可能となる。
なお、信号生成部１０８４では、信号伝送ケーブル１０３毎に時分割に送信信号を出力している。そのため、受光素子１０２により光が受光されたタイミングから、当該受光された光がどの発光素子１０１により発光された光であるかを特定することもできる。

また、信号生成部１０８４が送信信号ｆ１〜ｆ３を出力する時間Ｔ１〜Ｔ３は、制御部１０８で設定可能である。例えば、送信信号ｆ１〜ｆ３自体の送信時間を０．２〜０．３ｍｓ程度とし、信号伝送ケーブル１０３及び信号伝送ケーブル１０４の伝搬遅延時間がケーブル長さ１ｍに対して数ｎｓであることを考慮すると、時間Ｔ１〜Ｔ３は１ｍｓ程度等とすることが考えられる。これにより、信号伝送ケーブル１０３及び信号伝送ケーブル１０４のケーブル長さによる遅延等を考慮した時間Ｔ１〜Ｔ３を設定可能となる。
なお、複数の信号伝送ケーブル１０４の間隔が十分離れているか、又は信号生成部１０８４が生成する送信信号を信号伝送ケーブル１０３毎に固有の信号にしておけば、選択部１０８３は切替え部１０６に対して複数の信号伝送ケーブル１０３を同時に選択しても、相互干渉を起こすことが無くなる。その場合、検波部１０８６は複数の信号を検波できる機能を有することとなる。

なお、従来では、複数の光電センサを連結して用いている。この場合、各光電センサの通信が煩雑となり高速化ができず、また、電源ライン及び信号ラインの配線の引き回しが煩雑になるという課題があった。
それに対し、実施の形態１に係る光電センサ１では、単一の本体部１０５に複数対のセンサ素子（発光素子１０１及び受光素子１０２）を信号伝送ケーブル１０３及び信号伝送ケーブル１０４を介して接続する構成としている。その結果、各センサ素子でのセンシングに対する処理の高速化を図ることができ、また、配線の引き回しも容易となる。

次に、発光素子１０１及び受光素子１０２の位置関係の一例について、図８を参照しながら説明する。図８では、３系統の発光素子１０１（１０１−１〜１０１−３）及び受光素子１０２（１０２−１〜１０２−３）の位置関係を示している。
図８では、発光素子１０１−１と受光素子１０２−１との間の距離Ｌ１に対し、発光素子１０１−２と受光素子１０２−２との間の距離Ｌ２が長い。そのため、発光素子１０１−１に出力する送信信号の強度は、発光素子１０１−２に出力する送信信号の強度に対して弱くても、受光素子１０２−１は十分に受光が可能である。しかしながら、図８のように、発光素子１０１−１と発光素子１０１−２との間の距離Ｗ１が近い場合には、相互干渉を生じる可能性があるため、非常に強い送信信号を発光素子１０１−２に出力するのは望ましくない。一方で、図８では、発光素子１０１−３と発光素子１０１−２との間の距離Ｗ２は離れており、且つ、発光素子１０１−３と受光素子１０２−３との間の距離Ｌ３は非常に離れている。そのため、発光素子１０１−３に出力する送信信号の強度は強くすることが望ましい。

このように、各発光素子１０１に出力する送信信号の適切な強度は、発光素子１０１及び受光素子１０２の位置関係により異なる。そこで、発光素子１０１及び受光素子１０２の位置決めを行った後、例えばＰＣを用いて、その位置関係に基づいて、アンプ部１０７に対して各発光素子１０１に出力する送信信号に対する増幅量を設定する。これにより、最適な条件での物体検出が可能となる。

次に、表示部１１０による表示例について図９を参照しながら説明する。
図９に示す表示部１１０では、切替え部１０６における切替え数と同数の表示窓１１０１（１１０１−１〜１１０１−Ｎ）が設けられ、各受光素子１０２での受光レベルをゲージで表示している。

この表示部１１０は、主に発光素子１０１及び受光素子１０２の位置決めを行う際に使用される。位置決めを行う場合には、制御部１０８は、ある特定の発光素子１０１及び当該発光素子１０１と対となる受光素子１０２の位置決めが完了するまでは、当該発光素子１０１に接続された信号伝送ケーブル１０３のみに送信信号を出力し続け、且つ、全ての受光素子１０２による受光結果が観測可能となるように切替え部１０６を制御する。そして、表示部１１０は、各受光素子１０２での受光レベルを表示する。これにより、図９に示すように、特定の発光素子１０１による発光に対する各受光素子１０２での受光結果を観測できる。よって、複数の発光素子１０１による相互干渉の有無を判断でき、各発光素子１０１及び各受光素子１０２を相互干渉のない最適な設置とすることができる。

また、光電センサ１が通常モードである場合には、表示部１１０は、例えば、物体検出部１０８７により出力された物体の有無を示す信号に基づき、物体が無い場合には表示窓１１０１のレベルゲージを０％とし、物体が有る場合には表示窓１１０１のレベルゲージを１００％とする。

なお上記では、光電センサ１が、単一の本体部１０５に複数対のセンサ素子（発光素子１０１及び受光素子１０２）が信号伝送ケーブル１０３及び信号伝送ケーブル１０４を介して接続された場合を示した。しかしながら、これに限らず、光電センサ１は、アンプ分離型又は光ファイバ型等のその他の光電センサであってもよい。
また上記では、光電センサ１が透過形である場合を示した。しかしながら、これに限らず、光電センサ１は反射型でもよい。

以上のように、この実施の形態１によれば、光を発光する発光素子１０１と、発光素子１０１による発光量を周期的に変化させる信号生成部１０８４と、光を受光する受光素子１０２と、受光素子１０２により受光された信号から、周期を含む周期範囲の信号を抽出するフィルタ部１０８５と、フィルタ部１０８５により抽出された信号に対して検波を行う検波部１０８６とを備えたので、誤判別を低減できる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１光電センサ
１０１発光素子
１０２受光素子
１０３信号伝送ケーブル（第１信号伝送ケーブル）
１０４信号伝送ケーブル（第２信号伝送ケーブル）
１０５本体部
１０６切替え部
１０７アンプ部
１０８制御部
１０９通信部
１１０表示部
１１１回路基板
１１２光学レンズ
１１３被膜部
１０３１信号ライン
１０３２グランドライン
１０３３絶縁体
１０３４コネクタのメス側
１０４１信号ライン
１０４２グランドライン
１０４３絶縁体
１０６１マルチプレクサＩＣ
１０６２コネクタのオス側
１０８１記憶部
１０８２モード設定部
１０８３選択部
１０８４信号生成部（発光量制御部）
１０８５フィルタ部
１０８６検波部
１０８７物体検出部
１１０１表示窓
１０８４１電流源（第１電流源）
１０８４２電流源（第２電流源）
１０８４３加算部
１０８４４ダイオード

Claims

第１の周期で光を発光する発光素子と、
前記発光素子による発光量を０より大きな値且つ第１の周期より高い第２の周期で変化させる発光量制御部と、
光を受光する受光素子と、
前記受光素子により受光された信号から、前記第２の周期を含む周期範囲の信号を抽出するフィルタ部と、
前記フィルタ部により抽出された信号に対して検波を行う検波部と
を備えた光電センサ。
前記発光量制御部は、
一定の電流を出力する第１電流源と、
既定周波数の電流を出力する第２電流源と、
前記第１電流源により出力された電流と前記第２電流源により出力された電流を加算する加算部とを有する
ことを特徴とする請求項１記載の光電センサ。