JPH09329670A

JPH09329670A - 物体検出装置

Info

Publication number: JPH09329670A
Application number: JP17301296A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yamamoto; 武史山本; Hayami Hosokawa; 速美細川; Tetsuya Uno; 徹也宇野
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1996-06-11
Publication date: 1997-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】光量変動をとらえるモニタ用受光素子を適切
な位置に備えることにより、温度変化に伴う投光素子の
光量変動やファイバ屈曲により生じた光量変動を補償
し、微小物体や透明物体等の有無や表面状態を正確に検
出する。【解決手段】投光ファイバ２ａの出射端２ｂにおける
出射光をモニタするようにモニタ用受光素子７を配置
し、このモニタ用受光素子７により、温度変化に伴う投
光素子２の発光量変化やファイバ２ａ，７ａの屈曲によ
り生じた光量変動を補償するので、従来の物体検出装置
では検出できなかったような微小な光量の変化をとらえ
ることができ、透明体や微小物体等の検出物体３の正確
な検出が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体からの反射光
又は透過光を受光し、その検出信号から物体の有無、表
面状態等を検出する光ファイバ式物体検出装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の光ファイバ式物体検出装置の投光
素子近傍の構成を図１６に示す。この光ファイバ式物体
検出装置は、ＬＥＤ等の投光素子１０１から出射された
光をファイバ１０２に伝送し、このファイバ１０２の出
射端から被検出物体に向けて光を投光し、この投光の被
検出物体における反射光、または透過光を受光素子によ
り受光することにより、物体の有無又は表面状態等を検
出するものである。半導体チップ１０３から投光素子１
０１の後方に放出された光もパラボラ１０４で反射し、
前方に向かうので、効率の良い光の出射が可能である。
また、投光素子１０１の出射面はファイバ１０２に光を
伝送するため、フラットになっている。なお、１０５は
投光素子１０１とファイバ１０２の位置決め部材を示
す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成の光ファイバ式物体検出装置においては、投
光素子１０１は温度変化に伴い光量が変動するため、受
光素子での受光視野内における微小物体や透明物体の通
過による微小な光量変動を検出することが困難となる。
この問題はモニタ用受光素子を投光素子１０１の近傍に
配置でき、光量変動を補償することができれば解決でき
るのであるが、この光ファイバ式物体検出装置の投光素
子１０１前面にはファイバ１０２とファイバ位置決め部
材１０５があるため、そこにモニタ用受光素子を配置す
ることは難しい。このモニタ用受光素子は投光素子１０
１の斜め前方であれば配置することができるが、この位
置では強度バラツキが大きいため、モニタ光としては十
分な光量ではない。また、投光素子１０１の側面や裏面
ではチップ１０３から放出された光のうち投光素子１０
１の前面のモールドで反射した光（迷光）をとらえるこ
ととなるが、この光は強度バラツキが大きいため、モニ
タ光としては適切ではない。また、光ファイバ式物体検
出装置の検出部が可動部に取り付けられる場合には、フ
ァイバ１０２の屈曲により光量の損失が生じるので、こ
の光量変動は投光素子１０１近傍に配置されたモニタ用
受光素子では補償できないという問題点がある。

【０００４】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、光ファイバを用いた物体検出装
置において、光量変動をとらえるモニタ用受光素子を適
切な位置に備えることにより、温度変化に伴う投光素子
の光量変動やファイバ屈曲により生じた光量変動を補償
し、微小物体や透明物体等の有無や表面状態を正確に検
出できる物体検出装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、検出光を出射する投光素子と、検出光を
導光しその出射端より物体に向けて投光する投光ファイ
バとからなる投光手段と、投光の物体からの反射光又は
透過光を受光する受光手段とを有し、受光手段の出力か
ら物体の有無又は表面状態等を検出する物体検出装置に
おいて、投光ファイバの出射端まで導光された光の一部
をモニタ受光するモニタ用受光ファイバと、モニタ用受
光ファイバの一端から得られた光を受光するモニタ用受
光素子と、モニタ用受光素子により得られたモニタ受光
量に基づいて、検出光の光量変動を補償する検出動作安
定化手段とを備えたものである。

【０００６】この構成においては、投光ファイバの出射
端近傍にモニタ用受光ファイバの受光端を配置したの
で、確実にモニタ光をとらえることが可能となる。ま
た、このモニタ光に基づいて投光素子の発光量変動の補
償を行うので、微小な光量変動の検出ができ、透明体や
微小物体等の正確な検出が可能となる。

【０００７】また、本発明は、上記検出動作安定化手段
がモニタ用受光素子に入射する光量が一定となるように
投光素子の出力を制御するものであってもよい。この構
成においては、投光素子の温度による光量変動ととも
に、投光ファイバや受光ファイバの屈曲により発生する
光量変動も抑えることができるので、透明物体等のより
正確な検出が可能となる。

【０００８】また、本発明は、上記検出動作安定化手段
がモニタ受光量の変化と同じ割合で受光手段から得られ
た検出光量の閾値を変化させることにより、検出光の光
量変動を補償するものであってもよい。この構成におい
ては、受光部の閾値を変化させることにより、外乱など
の影響によるによる誤動作を防止でき、検出物体による
微小な光量変化の検出が可能となる。

【０００９】また、本発明は、上記検出動作安定化手段
がモニタ受光量と検出手段から得られた検出光量との除
算を行うことにより、検出光の光量変動を補償するもの
であってもよい。この構成においては、モニタ受光量と
検出光量とは投光素子の光量変動に対して同じ割合で変
化するので、この２つの除算を行うことにより光量変動
を補償することができ、検出物体による微小な光量変動
の検出が可能となる。

【００１０】また、本発明は、上記投光ファイバを上記
モニタ用受光ファイバと兼用したものであってもよい。
この構成においては、モニタ用ファイバがヘッド部にお
いて不要となるため、ヘッド部分を小さくすることがで
きる。また、束ねたファイバを細くすることができる。

【００１１】また、本発明は、上記モニタ受光用ファイ
バが、投光ファイバの端面により反射された光を受光す
るものであってもよい。この構成においては、受光レン
ズ等が不要であるため、物体検出装置のヘッド部を小さ
くすることができる。

【００１２】また、本発明は、投光ファイバとしてバン
ドルファイバを用い、そのバンドルファイバの一部をモ
ニタ用投光に用い、その出射端とモニタ用受光ファイバ
の先端に対向して拡散反射面を配置したものであっても
よい。この構成においては、モニタ光を確実にモニタ用
受光ファイバに入射させることができるので、より正確
な補償が可能となる。また、モニタ用ファイバに検出物
体からの反射光が入射しないので、誤動作を防止するこ
とができる。

【００１３】また、本発明は、受光手段は受光ファイバ
と受光素子とからなり、さらに、受光ファイバの受光端
に向けてモニタ光を投光するモニタ用投光ファイバと、
モニタ用投光ファイバにモニタ光を出射するモニタ用投
光素子とを備え、検出動作安定化手段は、受光素子、及
びモニタ用受光素子により得られた検出信号に基づいて
検出光の光量変動を補償するものであってもよい。この
構成においては、受光側のファイバにおいても、ファイ
バ屈曲により生じた光量損失を補償できるので、より確
実な補償が可能となる。また、受光部が可動物体に取り
付けられても、微小な光量差を検知することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態を図面を参照して説明する。（第１の実施形態）図１は本実施形態による物体の有無
等を検出する物体検出装置の構成図である。物体検出装
置１は、投光素子２から出射され投光ファイバ２ａによ
り導光された検出光を、その出射端２ｂより投光レンズ
２ｃを介して透明体や微小物体等の検出物体３に向けて
出射し、この検出物体３における透過光を受光ファイバ
４ａの受光端４ｂにおいて受光レンズ４ｃを介して受光
する。この光は受光ファイバ４ａにより導光され、受光
素子４において受光される。また、投光ファイバ２ａの
出射端２ｂより出射された光の一部は、ガラス５とミラ
ー６を介してモニタ用ファイバ７ａの受光端７ｂに入射
され、モニタ用ファイバ７ａにより導光され、モニタ用
受光素子７において受光される。このモニタ用受光素子
７により得られた受光量（モニタ受光量）に基づいて検
出光の光量変動を補償する。この補償方法については後
に詳述する。ファイバ２ａ，４ａ，７ａは投光素子２、
モニタ用受光素子７、受光素子４等を備えたアンプ部８
とソケット９により連結されており、投光ファイバ２ａ
とモニタ用ファイバ７ａは被膜１０により覆われてい
る。また、ガラス５に反射増加膜等を付けることによ
り、モニタ光量の調整が可能となる。

【００１５】上記のように、外部温度変化や電源投入後
の内部温度上昇に伴う投光素子２の発光量変化をモニタ
用受光素子７において検知し、これにより受光量の変化
を補償するので、この投光素子２における光量変動のた
めに今まで検出できなかったような微小な光量変化もと
らえることができ、微小物体や透明物体の正確な検出が
可能となる。また、この物体検出装置１は透過型である
ので、透明体や微小物体の通過検知や透明シートの重な
り検知などを正確に行うことが可能となる。なお、この
物体検出装置を物体の位置決めに用いれば、より高精度
に位置決めを行うことができる。

【００１６】なお、ミラー６は投光ファイバ２ａとモニ
タ用ファイバ７ａを並列させた場合に必要となるもので
あり、その位置にモニタ用ファイバ７ａの受光端７ｂを
配置してもよい。この構成によれば、モニタ用ファイバ
７ａに外乱光（検出物体３からの反射光も含む）が入ら
ないため、誤動作を少なくすることができる。

【００１７】図２は本発明の第１の実施形態の変形例に
よる物体検出装置の構成図である。この物体検出装置１
１は図１に示した物体検出装置１を反射型にしたもので
あり、投光、受光及びモニタ用の３本のファイバ２ａ，
４ａ，７ａは束ねられ、被膜１０を被せられている。こ
の３本のファイバ２ａ，４ａ，７ａはよったり、それぞ
れをバンドルにし、さらによってもよい。このような構
成にすることにより、上述の図１に示した物体検出装置
１の効果に加え、ファイバが屈曲することで生じる損失
も受光素子４においても同じ割合で起こるので、ヘッド
部（ファイバ先端部）がロボットアーム等の可動部に取
り付けられ繰り返しファイバの曲げ状態が変わる場合で
も、光量変動を補償でき、安定に微小な検出物体や反射
率差の少ないマークの検出が可能となる。また、上記の
ようにヘッド部を一体にしたため、装置の小型化、さら
には、低コスト化を図ることができる。また、ファイバ
線を一本にまとめることもできる。

【００１８】図３は本発明の第１の実施形態のさらに他
の変形例による物体検出装置の構成図である。この物体
検出装置１２は図２に示した物体検出装置１１に、回帰
反射板１４（リフレクタ）を配置したものである。この
ような構成にすることにより、上述の図２に示した物体
検出装置１１よりも、微小な透過率変化をとらえること
ができるので、無反射コート付の透明体の検出も可能と
なる。

【００１９】図４は本発明の第１の実施形態のさらに別
の物体検出装置の構成図である。この物体検出装置は１
５は上述の図１に示した物体検出装置１をアンプ分離型
とし、受光側に受光レンズ４ｃ、受光素子４、及びプリ
アンプ部１６を備え、これらをケーブル１７によりアン
プ部８とを結んだものである。これにより、上述の図１
に示した物体検出装置１と同様の効果を得ることができ
る。

【００２０】（第２の実施形態）図５は第２の実施形態
による投光素子の発光量を制御する発光パワー制御回路
（検出動作安定化手段）のブロック図である。この発光
パワー制御回路２０は上述の図１乃至図４に示した物体
検出装置に組み込まれ、投光素子２の光量変動等を補償
するものであり、その動作はモニタ用受光素子７の出力
電流をＩ−Ｖ変換回路２１において電流−電圧変換した
後、サンプルホールド回路２２によりサンプルホールド
し、モニタ用受光素子７の受光量に比例した電圧を得
て、この電圧値を比較回路２３により基準電圧を比較
し、その差が０となるように制御信号を駆動回路２４に
送り、投光素子の駆動電流を制御するものである。これ
により、投光素子の温度による光量変動と共に投受光フ
ァイバへの外乱による光量変動も抑えることができるの
で、検出物体の通過による微小な光量変化をとらえるこ
とができ、より正確な物体検出が可能となる。

【００２１】図６は閾値を制御する閾値制御回路（検出
動作安定化手段）のブロック図である。この制御回路２
６は閾値を制御することにより、上述の図５に示した発
光パワー制御回路２０と同様、投光素子２の光量変動及
び外乱による誤動作を防止するものである。投光素子２
の光量変動およびファイバへの外乱による光量変動は、
モニタ用受光素子７と受光素子４の両方に同じ割合で影
響を及ぼす。そのため、モニタ用受光素子７へ入射する
光量の変化の比率と同じ比率で受光部の閾値を変化させ
ることで外乱などによる誤動作を防止でき、検出物体の
通過による微妙な光量変化を検出することができる。

【００２２】この閾値制御回路２６では次のように閾値
の設定を行う。モニタ受光素子７の出力の基準電圧をＶ
0 、閾値の基準電圧をＶt h 0 とすると、モニタ用受光
素子７からの出力電圧がＶとなったとき、閾値Ｖt h は
Ｖt h ＝Ｖt h 0 ・Ｖ／Ｖ0 で表されるように設定され
る。このように設定された閾値Ｖt h と受光素子４から
の出力（Ｉ−Ｖ変換されサンプルホールドされた電圧）
とを比較回路２３によって比較することにより、ＯＮ／
ＯＦＦ出力を得る。

【００２３】なお、２つのＩ−Ｖ変換回路２１ａ，２１
ｂは同じパッケージに入ったチップＩＣを用いれば、温
度特性が向上する。また、２つの受光素子４，７も同じ
形式で同一ロットが望ましい。

【００２４】図７は受光部で検出光量とモニタ受光量の
演算を行う補償回路（検出動作安定化手段）である。こ
の補償回路２７は、投光素子の光量変動に対して同じ割
合で変化するモニタ受光量と検出光量とを、アナログ−
デジタル変換回路２８ａ，２８ｂによりデジタル変換し
た後、マイクロコンピュータ（マイコン）２９により、
検出光量／モニタ受光量の演算を行うことで光量変動を
補償するものである。このような構成により、より微小
な光量変動の補償が可能となる。また、出力はそのまま
割り算値を出力してもよいし、さらにマイコン２９内で
閾値比較を行ってＯＮ／ＯＦＦ出力を出してもよい。な
お、２つのＩ−Ｖ変換回路２１ａ，２１ｂは同じパッケ
ージのＩＣであることが望ましく、２つの受光素子４，
７は同形式で同ロットであることが望ましい。

【００２５】（第３の実施形態）図８は第３の実施形態
による物体検出装置のファイバを示す構成図であり、同
図（ｂ）はこの物体検出装置に備えられた光分岐・混合
手段の構成図である。本実施形態による物体検出装置３
０は、投光ファイバ２ａをモニタ用ファイバ７ａと兼用
したものである。この２本のファイバ２ａ，７ａは光分
岐・混合手段３１（以下、Ｙ分岐という）により一本の
ファイバに合成される。また、投光素子２から投光ファ
イバ２ａにより導光されてきた光の大部分は検出物体３
へ照射されるが、一部の光は投光ファイバ２ａのヘッド
部の端面反射により戻ってくる。物体検出装置３０は、
この端面反射光の一部をモニタ用参照光として利用する
ものであり、この光はＹ分岐３１を経てモニタ用受光素
子７に入射する。

【００２６】これにより、ヘッド部分を小さくすること
ができ、モニタ用ファイバ４ａがヘッド部において不要
となるため、束ねたファイバを細くすることができ、低
コスト化を図ることができる。なお、端面反射光の光量
が少ない場合には、投光ファイバ２ａ端面にハーフミラ
ーコートを施せば、モニタ用光量を増やすことができ
る。

【００２７】また、投光用ファイバ２ａと受光用ファイ
バ４ａとはその大部分を一本に束ねているため、ファイ
バが曲がることで生じる損失も同じ割合で起こるので、
ファイバの屈曲により生じる光量損失の補償を行うこと
ができる。さらに、同図（ｃ）のように、所望の角度に
受光ファイバ４ａを配置してもよい。なお、本実施形態
においては反射型の構成の物体検出装置を示したが、透
過型、回帰反射型の構成としてもよい。

【００２８】（第４の実施形態）図９は第４の実施形態
による物体検出装置の構成を示す図である。本実施形態
による物体検出装置３２は、上述の図２に示した物体検
出装置１１からガラス５，ミラー６などを省いた構成で
あり、筐体内３２ａにおける投光ファイバ２ａからの光
（レンズ２ｃや筐体３２ａ内面からの反射光、迷光な
ど）がモニタ用ファイバ７ａに入射するように配置され
ている。これにより、上述の図２に示した物体検出装置
１１に比して構成を単純化できるので、低コスト化を図
ることができる。なお、本実施形態においては反射型の
構成の物体検出装置を示したが、透過型、回帰反射型の
構成としてもよい。

【００２９】（第５の実施形態）図１０は第５の実施形
態による物体検出装置を示す構成図である。本実施形態
による物体検出装置３３は、投光用ファイバとして、細
径ファイバのバンドルファイバ３４を使用するものであ
る。このバンドルファイバ３４は、ヘッド部において投
光用ファイバ３５ａと、参照光（モニタ用投光）を出射
しモニタ用ファイバ７ａへ入射させるための参照光用フ
ァイバ３５ｂとの２つに分けられている。また、参照光
用バンドルファイバ３５ｂの出射端とモニタ用ファイバ
７ａの先端は束ねられ、さらに対向して、内面が拡散面
であるキャップ３６を配置しており、このキャップ３６
（拡散反射物体）内で参照光をモニタ用ファイバ７ａに
入射させている。

【００３０】これにより、確実にモニタ光をモニタ用フ
ァイバ７ａに入射させることができるので、より確実な
光量変動に対する補償が可能となる。また、モニタ用フ
ァイバ７ａに検出物体３からの反射光が入射しないの
で、誤動作を防止することができる。さらに、レンズや
ミラー等を備えていないため、ヘッド部を小型化でき、
低コスト化を図ることができる。さらに、受光ファイバ
４ａ，モニタ用ファイバ７ａも投光ファイバ３２と同様
にバンドルファイバとすれば、外乱に対する特性を３つ
のファイバとも同様にできるので、外乱による光量変動
を抑えることができる。なお、本実施形態においては反
射型の構成の物体検出装置を示したが、透過型、または
回帰反射型の構成としてもよい。

【００３１】（第６の実施形態）図１１は第６の実施形
態によるエリアセンサの構成図である。このセンサ４０
の構成は、上述のモニタ用受光素子７，モニタ用ファイ
バ７ａを従来のエリアセンサに設置したものである。エ
リアセンサとは投光ヘッド４１と受光ヘッド４２間に侵
入した検出物体３を検知するものである。本実施形態に
係るエリアセンサ４０ではモニタ用受光素子７とモニタ
用ファイバ７ａとを備えたので、投光素子２の温度変化
に伴う光量変動や、ファイバ２ａの屈曲による光量損失
を補償することができ、従来のエリアセンサよりも、よ
り微小な物体の検知が可能である。

【００３２】（第７の実施形態）図１２は第７の実施形
態による物体検出装置の構成図であり、図１３はその装
置の動作のタイムチャートである。本実施形態に係る物
体検出装置４５は上述の図１に示した物体検出装置１
に、モニタ用投光素子４７と受光側モニタ用投光ファイ
バ４７ａとを加えたものである。このモニタ用投光素子
４７は、モニタ用投光ファイバ４７ａ，ミラー６，ガラ
ス５を介して受光ファイバ４ｂに光を投光するものであ
り、その発光タイミングは投光素子２の発光タイミング
と重ならないようになっている。受光素子４における投
光素子２からの検出光による受光信号をＡ、モニタ用受
光素子７おける投光素子２からの検出光による受光信号
をＢ、受光素子４におけるモニタ用投光素子４７からの
光による受光信号をＣとすると、光量変動の補償は、上
述の図７に示した補償回路２７を用いて、Ａ2 ／（Ｂ
Ｃ）の演算により行えばよい。これにより、投光側、受
光側のどちらのファイバ屈曲による光量変動も補償でき
るため、より正確な物体検出が可能となる。また、受光
ファイバ４ａの受光端４ｂが可動部に取り付けられて
も、微小な光量変動を安定に検出できる。

【００３３】さらに、図１２に示した物体検出装置にお
いて、光ファイバの曲げによる影響が除かれる理由を以
下に詳述する。投光側ファイバ２ａ，７ａの屈曲による
光量の変化率をα（α＜１）、受光側ファイバ４ａ，４
７ａの曲げによる光量の変化率をβ（β＜１）とする
と、受光素子４における検出光による受光信号Ａは、α
・β倍、モニタ受光量素子７における受光信号Ｂは、α
2 倍、受光素子４におけるモニタ光による受光信号Ｃ
は、β2 倍となるので、マイコン２９における演算式を
Ａ2 ／（ＢＣ）とすれば、光ファイバの曲げによる光量
変動が生じた時の演算式は、

【数１】となり、α，βを消去でき、ファイバの曲げによる光量
変動を補償することができる。

【００３４】また、温度変化に伴う投光素子２の発光量
の変化の影響を除くには、投光素子２の温度変化による
発光量の変化率をγとすると、受光素子４における受光
信号Ａ，Ｃ、及びモニタ受光量素子７における受光信号
Ｂは、それぞれγ倍となるので、マイコン２９における
演算式を上述と同様にＡ2 ／（ＢＣ）とすると、温度変
化により発光量が変化した時の演算式は、

【数２】となり、γを消去でき、投光素子２の温度変化による光
量変動を補償することができる。

【００３５】また、ファイバの屈曲と温度変化による光
量変動が発生したときの、検出物体３の有無検出は、受
光素子４における受光量が検出物体３の有無によりａ
（変数）倍に変化すると仮定すると、受光量Ａはａ・α
・β・γ倍、投光モニタ量Ｂはｂ・γ・α2 倍、受光モ
ニタ量Ｃはｃ・γ．β2 倍となる。なお、ｂ，ｃは定数
である。検出物体３の有無を検出するときには、α、
β、γを消去してａを取り出す演算が必要がある。演算
式を上記同様、Ａ2 ／（ＢＣ）とすると、その演算値
は、

【数３】となり、α，β，γを消去でき、温度や曲げの影響を取
り除けるので、正確に検出物体の有無を検出することが
できる。

【００３６】このように、本実施形態の物体検出装置４
５は、投光側、及び受光側のどちらのファイバ屈曲によ
る光量変動も補償できるため、より正確な物体検出が可
能となる。また、受光ファイバ４ａの受光端４ｂが可動
部に取り付けられても微小な光量変動を安定に検出でき
る。さらに、投光部４８と受光部４９を同じものとすれ
ば、製造コストを削減することができる。なお、投光素
子２とモニタ用受光素子７は同型式で、同じロットであ
ることが望ましい。

【００３７】（第８の実施形態）図１４は本発明の物体
検出装置を用いた製造装置の一実施形態を示す図であ
る。この製造装置５０は、投光部４８よりベルトコンベ
ア６０上を搬送されているウェハカセット７１に向けて
光を出射し、ガラスウェハ７２における透過光を受光部
４９により受光することにより、ガラスウェハ７２がウ
ェハカセット７１から飛び出しているか否かを検知する
ものである。上述した物体検出装置により微小な光量変
動をとらえることができるので、ガラスウェハ７２のよ
うな透明体であっても、正確な検出が可能となる。

【００３８】図１５は本発明の物体検出装置を用いた別
の製造装置の構造を示す図である。この製造装置８０
は、上述の物体検出装置のヘッド部を可動式のロボット
アーム８１に取り付けたものである。上述の物体検出装
置はファイバの屈曲による光量損失を補償できるため、
製造装置８０のロボットアーム８１のような可動部に取
り付けても、微小物体や透明体等を正確に検出すること
ができる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、モニタ用
受光素子を投光ファイバの出射端における出射光をモニ
タできるように配置することによって、温度変化に伴う
投光素子の発光量変化を補償し、従来の物体検出装置で
は検出できなかったような微小な光量の変化をとらえ、
透明体や微小物体の正確な検出が可能となる。また、本
発明によれば、検出動作安定化手段により、モニタ用受
光素子に入射する光量が一定となるように投光素子の出
力を制御することによって、投光素子の温度による光量
変動とともに、投光ファイバや受光ファイバの屈曲によ
り発生する光量変動も抑えることができ、透明物体等の
正確な検出が可能となる。また、本発明によれば、検出
動作安定化手段により、モニタ受光量の変化と同じ割合
で受光手段より得られた検出光量の閾値を変化させるこ
とによって、光量変動を補償できるので、外乱などによ
る誤動作を防止できる。また、本発明によれば、検出動
作安定化手段により、モニタ受光量と検出手段から得ら
れた検出光量との除算を行うことにより、正確に光量変
動を補償することによって、より微小な物体の検知が可
能となる。また、本発明によれば、投光ファイバとモニ
タ用受光ファイバとを一本にファイバにより兼用するこ
とによって、ファイバを細くすることができ、また、低
コスト化を図ることができる。

【００４０】また、本発明によれば、モニタ受光用ファ
イバが、投光ファイバの端面反射により反射された光を
受光することによって、受光レンズ等が不要となり、物
体検出装置のヘッド部を小さくすることができる。ま
た、本発明によれば、投光ファイバとしてバンドルファ
イバを用い、このバンドルファイバの一部の出射端とモ
ニタ用受光ファイバの受光端に対向して拡散反射物体を
配置することによって、モニタ光を確実にモニタ用受光
ファイバに入射させることができるので、安定した補償
が可能となる。また、モニタ用受光ファイバに検出物体
からの反射光が入射しないので、誤動作を防止すること
ができる。また、本発明によれば、受光ファイバ側にモ
ニタ用投光素子、モニタ用投光ファイバを配置すること
によって、受光ファイバの屈曲による光量変動も補償す
ることができるので、より正確な物体検出が可能とな
る。また、この物体検出装置のヘッド部を可動物体に取
り付けても、微小な光量変動を補償できるので、微小物
体や透明物体の検出を正確に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による物体検出装置の
構成図である。

【図２】第１の実施形態の変形例による物体検出装置の
構成図である。

【図３】第１の実施形態のさらに他の変形例による物体
検出装置の構成図である。

【図４】第１の実施形態のさらに別の変形例による物体
検出装置の構成図である。

【図５】第２の実施形態による発光パワー制御回路の回
路図である。

【図６】第２の実施形態による誤動作防止回路の回路図
である。

【図７】第２の実施形態による補償回路の回路図であ
る。

【図８】（ａ）は第３の実施形態による物体検出装置の
構成図であり、（ｂ）は光分岐・混合装置の構成図、
（ｃ）は受光ファイバを斜め方向に配置した場合のヘッ
ド部近傍に構成図である

【図９】第４の実施形態による物体検出装置の構成図で
ある。

【図１０】第５の実施形態による物体検出装置の構成図
である。

【図１１】第６の実施形態によるエリアセンサの構成図
である。

【図１２】第７の実施形態による物体検出装置の構成図
である。

【図１３】第７の実施形態による物体検出装置のタイム
チャートである。

【図１４】第８の実施形態による製造装置を示す斜視図
である。

【図１５】第８の実施形態によるさらに他の製造装置を
示す斜視図である。

【図１６】従来の光ファイバ式物体検出装置の投光素子
近傍の断面図である。

【符号の説明】

１物体検出装置２投光素子２ａ投光ファイバ３検出物体４受光素子４ａ受光ファイバ１１物体検出装置１２物体検出装置１５物体検出装置２０発光パワー制御回路（検出動作安定化手段）２６誤動作防止回路（検出動作安定化手段）２７補償回路（検出動作安定化手段）３０物体検出装置３２物体検出装置３３物体検出装置３６キャップ（拡散反射板）４５物体検出装置４７モニタ用投光素子４７ａモニタ用投光ファイバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 31/0232 Ｈ０３Ｋ 17/78 Ｂ 31/12 Ｇ０１Ｖ 9/04 ＴＨ０３Ｋ 17/78 ＫＨ０１Ｌ 31/02 Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検出光を出射する投光素子と、該検出光
を導光しその出射端より検出物体に向けて投光する投光
ファイバとからなる投光手段と、該投光の物体からの反
射光又は透過光を受光する受光手段とを有し、該受光手
段の出力から物体の有無又は表面状態等を検出する物体
検出装置において、前記投光ファイバの出射端まで導光された光の一部をモ
ニタ受光するモニタ用受光ファイバと、前記モニタ用受光ファイバの一端から得られた光を受光
するモニタ用受光素子と、前記モニタ用受光素子により得られたモニタ受光量に基
づいて、検出光の光量変動を補償する検出動作安定化手
段とを備えたことを特徴とする物体検出装置。
【請求項２】前記検出動作安定化手段は、前記モニタ
用受光素子に入射する光量が一定となるように前記投光
素子の出力を制御するものであることを特徴とする請求
項１に記載の物体検出装置。
【請求項３】前記検出動作安定化手段は、前記モニタ
受光量の変化と同じ割合で前記受光手段から得られた検
出光量の閾値を変化させることにより、検出光の光量変
動を補償するものであることを特徴とする請求項１に記
載の物体検出装置。
【請求項４】前記検出動作安定化手段は、前記モニタ
受光量と前記検出手段から得られた検出光量とを除算す
ることにより、検出光の光量変動を補償するものである
ことを特徴とする請求項１に記載の物体検出装置。
【請求項５】前記投光ファイバを前記モニタ用受光フ
ァイバと兼用したことを特徴とする請求項１に記載の物
体検出装置。
【請求項６】前記モニタ受光用ファイバは、前記投光
ファイバの端面により反射された光を受光するものであ
ることを特徴とする請求項１に記載の物体検出装置。
【請求項７】前記投光ファイバとしてバンドルファイ
バを用い、そのバンドルファイバの一部をモニタ用投光
に用い、その出射端とモニタ用受光ファイバの先端に対
向して拡散反射物体を配置したことを特徴とする請求項
１に記載の物体検出装置。
【請求項８】前記受光手段は受光ファイバと受光素子
とからなり、さらに、前記受光ファイバの受光端に向けてモニタ光を投光する
モニタ用投光ファイバと、前記モニタ用投光ファイバに
モニタ光を出射するモニタ用投光素子とを備え、前記検出動作安定化手段は、前記受光素子、及び前記モ
ニタ用受光素子により得られた検出信号に基づいて検出
光の光量変動を補償するものであることを特徴とする請
求項１に記載の物体検出装置。