JP6941968B2 - 光電センサ - Google Patents

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、複数対の発光素子及び受光素子が、アンプ部を有する単一の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９Ａ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９Ｂ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。

一方、近年、検出状態の見える化等のため、受光量のモニタリングへの要求が高まっている。しかしながら、従来の光電センサでは、受光量が閾値を超えたか否かを示す判別結果が出力され、受光量情報は失われてしまうという課題がある。
また、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、受光量情報が得られ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、光を発光する発光素子と、光を受光する受光素子と、発光素子による発光量を連続的に変化させる発光量制御部と、受光素子により受光された光を示す信号が閾値を超えている間の時間を受光量として検出する受光量検出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、受光量情報が得られる。

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。 図３Ａ、図３Ｂ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３Ａ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３Ｂ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５Ａ〜図５Ｅ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５Ａは発光素子により発光された光を示す波形であり、図５Ｂは受光素子により受光され、アンプ部により所定の割合で増幅された光を示す波形（受光量が多い場合）であり、図５Ｃは図５Ｂに対して受光量検出部により検出されたＰＷＭ信号を示す波形であり、図５Ｄは受光素子により受光され、アンプ部により所定の割合で増幅された光を示す波形（受光量が少ない場合）であり、図５Ｅは図５Ｄに対して受光量検出部により検出されたＰＷＭ信号を示す波形である。 この発明の実施の形態１における発光量制御部により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９Ａ、図９Ｂは、従来の光電センサの動作例を示す図であり、図９Ａは発光素子により発光された光を示す波形であり、図９Ｂ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。

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３参照）。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。

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。

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、発光量制御部１０８５により得ら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１０８４、発光量制御部１０８５、受光量検出部１０８６、信号復調部１０８７及び物体検出部１０８８を備えている。

記憶部１０８１は、信号生成部１０８４で用いる波形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毎に異なる波形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に対して数ｍｓから数十ｍｓの選択時間を設け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。この信号生成部１０８４により生成された送信信号は、発光量制御部１０８５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に固有な波形の信号を生成する。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波形で変調を掛けることで、上記送信信号を生成可能である。

発光量制御部１０８５は、信号生成部１０８４により生成された送信信号を、発光素子１０１による発光量を連続的に変化させる送信信号とする。具体例としては、発光量制御部１０８５は、信号生成部１０８４により生成された送信信号に対し、アナログ増幅器により増幅率を変化させ、抵抗により可能な限り線形な電流値の変化とさせること等が考えられる。この発光量制御部１０８５により得られた送信信号は、アンプ部１０７に出力される。

受光量検出部１０８６は、アンプ部１０７により増幅された受信信号が閾値を超えた時間を受光量として検出する。すなわち、受光量検出部１０８６は、アンプ部１０７により増幅された受信信号から、閾値に基づいて、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成する。この受光量検出部１０８６により検出された受光量を示すＰＷＭ信号は、信号復調部１０８７に出力される。

信号復調部１０８７は、受光量検出部１０８６により出力されたＰＷＭ信号を復調する。この際、信号復調部１０８７は、受光量検出部１０８６により出力されたＰＷＭ信号のパルス幅を、信号生成部１０８４で生成された送信信号の波形により規定される閾値幅と比較する。そして、信号復調部１０８７は、ＰＷＭ信号のパルス幅が閾値幅の範囲内である場合に、該当する送信信号の出力先である発光素子１０１を発光元と判断する。この信号復調部１０８７により復調された（発光素子１０１が発光元と判断された）ＰＷＭ信号は、物体検出部１０８８に出力される。また、信号生成部１０８４と信号復調部１０８７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、所定時間内に信号復調部１０８７で当該送信信号に対応するＰＷＭ信号が検出されない場合には、その旨を物体検出部１０８８に通知する。

物体検出部１０８８は、光電センサ１が通常モードの場合において、信号復調部１０８７により復調されたＰＷＭ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１０８８は、信号復調部１０８７により復調されたＰＷＭ信号に基づいて、受光量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、信号復調部１０８７により該当するＰＷＭ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１０８８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、信号復調部１０８７により出力されたＰＷＭ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ＰＷＭ信号が出力された場合には、当該ＰＷＭ信号が示す光の受光量を表示する。また、表示部１１０は、制御部１０８の物体検出部１０８８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３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３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４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５を参照しながら説明する。図５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、発光量制御部１０８５が、信号生成部１０８４により生成された送信信号を変化させることで、発光素子１０１による発光量を連続的に変化させる送信信号とする。そして、発光素子１０１は、発光量制御部１０８５により得られた送信信号に応じ、発光量が連続的に変化する光を発光する。図５Ａでは、発光素子１０１が、発光量が線形に変化する光（三角波状の光）を発光した場合を示している。

次いで、受光素子１０２が、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、アンプ部１０７により所定の割合で増幅された光の一例を図５Ｂ、図５Ｄに示す。図５Ｂは受光量が多い場合を示し、図５Ｄは受光量が少ない場合を示している。この図５Ｂ、図５Ｄに示すように、発光素子１０１が連続的に変化する光を投光することで、受光素子１０２での受光波形は、受光素子１０２の応答の遅れによる影響が抑制され、発光素子１０１により発光された光の波形と同様の波形となる。また、図５Ｂ、図５Ｄにおいて、破線は閾値を示している。

次いで、受光量検出部１０８６は、受信信号が閾値を超えた時間を受光量として検出する。すなわち、受光量検出部１０８６は、上記受信信号から、閾値に基づいて、ＰＷＭ信号を検出する。この受光量検出部１０８６により検出されたＰＷＭ信号の一例を図５Ｃ、図５Ｅに示す。ここで、図５Ｂでは受光量が多いため、図５Ｃに示すＰＷＭ信号のパルス幅が長くなっている。一方、図５Ｄでは受光量が少ないため、図５Ｅに示すＰＷＭ信号のパルス幅が短くなっている。

このように、発光素子１０１で発光量が連続的に変化する光を発光し、受光量検出部１０８６で受信信号が閾値を超えた時間を受光量として検出することで、受光量を正確に類推できる。なお、受信信号が閾値を超えた時間（ＰＷＭ信号のパルス幅）と受光量との関係は線形にはならないが、受光素子１０２の特性に応じて演算で補正可能である。
また、受光量検出部１０８６で受信信号が閾値を超えた時間を受光量として検出するため、後段の信号復調部１０８７で当該時間（ＰＷＭ信号のパルス幅）と信号生成部１０８４により生成された送信信号から作られる閾値幅とを比較することで、ノイズ又は外乱光による誤判別を回避でき、ノイズ耐量が向上する。例えば外乱光の場合、ＰＷＭ信号が極端に長くなったり（外乱光を受光し続ける）、極端に短くなったり（スパイク的な光）するので、信号復調部１０８７にて送信信号と比較することで外乱光と判断できる。物体検出部１０８８では、外乱光と判断された場合には、その受信信号を無視したり、通信部１０９を介して外部にその旨を伝えることが考えられる。

次に、発光量制御部１０８５により出力される送信信号の一例について、図６を参照しながら説明する。図６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）に対する送信信号を順に生成し、発光量制御部１０８５が、この送信信号を変化させ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に対する送信信号を生成し、発光量制御部１０８５は、この送信信号を変化させた送信信号ｆ１を出力する。図６では、発光量制御部１０８５は、送信信号ｆ１として、三角波状の送信信号を生成している。そして、発光量制御部１０８５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に対する送信信号を生成し、発光量制御部１０８５は、この送信信号を変化させた送信信号ｆ２を出力する。図６では、送信信号ｆ２の波形が、送信信号ｆ１の波形とは異なっている。そして、発光量制御部１０８５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毎に異なる波形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、受光量検出部１０８６により検出されたＰＷＭ信号のパルス幅から、受光素子１０２で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、発光量制御部１０８５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、受光量検出部１０８６及び信号復調部１０８７は複数のＰＷＭ信号を生成及び復調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７を参照しながら説明する。図７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７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７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７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８を参照しながら説明する。
図８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での受光量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での受光量を表示する。これにより、図８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１０８８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。

また上記では、発光素子１０１が、発光量が連続的に変化する光として、発光量が線形に変化する光（三角波状の光）を発光する場合を示した。しかしながら、これに限らず、発光素子１０１は、例えば正規分布曲線のような滑らかに上昇して滑らかに下降する波形の光を発光してもよい。一方、この場合には、三角波を用いた場合に対し、上記曲線の最大値付近の傾きが緩やかになるため、ＰＷＭ信号のパルス幅の差に対して受光量差が取り難くなる。

また上記では、発光素子１０１が、発光量が連続的に変化する光を発光する場合を示した。しかしながら、これに限らず、発光素子１０１は、例えば発光量が急峻に変化する部分を含む光（例えば鋸波状の光）を発光してもよい。一方、この場合には、受光素子１０２での受光波形は、上記発光量が急峻に変化する部分に相当する部分が、受光素子１０２の応答の遅れにより歪んだ波形となる。

更に、アンプ部１０７及び受光量検出部１０８６を本体部１０５から切り離し、受光素子１０２と直接接続してもよい。この場合、信号伝送ケーブル１０４を通過する信号はＰＷＭ信号となるため、信号伝送ケーブル１０４に印加される電磁波等の外来ノイズに対して、受光値が影響を受けにくくなる。
また、受光量検出部１０８６の出力はＰＷＭ信号であるため、信号復調部１０８７と電気的に絶縁することが容易である。絶縁を行うことで、受光素子１０２から受光量検出部１０８６までの前段が、電磁波、静電気又はバースト波等の諸ノイズの影響を受けても、信号復調部１０８７より後段のシステムへの影響は最小限に留められる。

以上のように、この実施の形態１によれば、光を受光する受光素子１０２と、受光素子１０２により受光された光を示す信号が閾値を超えた時間を受光量として検出する受光量検出部１０８６とを備えたので、受光量情報を得られる。

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
１０８５ 発光量制御部
１０８６ 受光量検出部
１０８７ 信号復調部
１０８８ 物体検出部
１１０１ 表示窓

Claims (2)

1. 光を発光する発光素子と、
   光を受光する受光素子と、
   前記発光素子による発光量を連続的に変化させる発光量制御部と、
   前記受光素子により受光された光を示す信号が閾値を超えている間の時間を受光量として検出する受光量検出部と
   を備えた光電センサ。
2. 前記発光量制御部は、前記発光素子による発光量を線形に変化させる
   ことを特徴とする請求項１記載の光電センサ。

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