(57)【要約】【課題】一の光電センサで、入力端子に接続される外部接続機器や使用環境等に応じて最適なフィルタ時定数に調整可能な光電センサを提供する。【解決手段】光電スイッチは、検出領域へ検出光を投光する投光部と、前記検出領域からの光を受けて受光量に応じた検出値を取得するための受光部と、前記投光部及び受光部を接続してこれらを制御可能な制御部とを備える光電スイッチであって、さらに、光電センサの外部に接続された外部接続機器からの信号を前記制御部に入力するための入力端子と、前記入力端子と前記制御部との間に備えられたフィルタ回路とを備えており、さらに前記フィルタ回路はその入力時定数を調整可能な時定数調整部を備えている。この構成によって、光電センサの用途等に応じて適切な時定数に切り替えて使用することができる。【選択図】図１
2006238189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出領域へ検出光を投光する投光部と、
前記検出領域からの光を受けて受光量に応じた検出値を取得するための受光部と、
前記投光部及び受光部を接続してこれらを制御可能な制御部と、
を備える光電スイッチであって、さらに、
光電センサの外部に接続された外部接続機器からの信号を前記制御部に入力するための入力端子と、
前記入力端子と前記制御部との間に備えられたフィルタ回路と、
を備えており、さらに
前記フィルタ回路はその入力時定数を調整可能な時定数調整部を備えていることを特徴とする光電スイッチ。
【請求項２】
請求項１に記載の光電スイッチであって、
前記フィルタ回路は、デジタル信号処理によって実現されており、
前記時定数調整部は、前記入力端子から入力される入力信号のサンプリング周期及び／又は段数を変更することにより時定数を調整可能に構成してなることを特徴とする光電スイッチ。
【請求項３】
請求項１に記載の光電スイッチであって、
前記フィルタ回路は、アナログ回路によって構成されており、
前記アナログ回路はＲとＣを用いた積分回路により構成されてなることを特徴とする光電スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子からの光を受光素子で受光し、受光量と閾値との比較で検出動作を行う光電スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
光電スイッチは、非接触で検出対象を検出可能なセンサであり、工場の生産ライン等で移動する物体の有無を検出するため等に利用されている。一般には、物体の搬送経路に光を投射し、その光の反射光又は透過光を検出することにより、物体の有無を判定するものである。透過型の光電スイッチでは、投光部から投射された光が物体検出領域を通過する物体に遮られることにより受光部の受光量が変化する。この変化から物体の存在を判定するようにされる。透過型の光電スイッチは、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を有する投光ヘッドと、ＰＤ（フォトダイオード）等の受光素子を有する受光ヘッドを有する。投光部と受光部とを互いに対向するように配置し、これら投光部と受光部との間で光電センサを形成する。例えば投光部と受光部の間で検出光が検出対象物によって遮られると、受光量が変化するので、この変化を検出して対象物の有無を検出できる。
【０００３】
このような光電センサは、一般にコントローラと接続するためのヘッドケーブルに、検出量等を送出するための出力信号線や、発光素子、受光素子を駆動するための電源線等を備えている。また一方では、外部機器からの信号を受けるための入力端子を備えるものがある。入力端子を備えることで、光電センサの動作を外部から切り替えたり、チューニング等を実行することが可能となる。
【０００４】
入力端子を備える光電センサにおいては、所望の信号のみを通過させ、それ以外のノイズや外乱等を遮断あるいは減衰させるためのフィルタ回路を備えている。フィルタ回路としては、アナログ回路やデジタル回路が利用できる。しかしながら、従来の入力端子付光電センサにおいては、このような入力端子のフィルタ回路は、アナログ回路、デジタル回路のいずれでフィルタする場合も、その時定数は固定されていた。
【０００５】
たとえば、機械式接点スイッチを光電センサの入力端子に接続する場合は、機械式接点スイッチのチャタリングを防止できるよう、数十ｍｓオーダーの時定数に設定されてきた。しかしながら、このような機械式接点スイッチの接続に限られず、光電センサの入力端子にＰＬＣや他のタイミングセンサ等、トランジスタスイッチによる機器が接続される場合も多くなってきており、このような装置のタクトタイムを向上するため数十ｍｓ以下の時定数を設定したい場合もある。このように従来の光電センサでは、フィルタ時定数は汎用的な数値に予め設定されてしまうため、使用環境に応じた最適な時定数に変更することができなかった。
【特許文献１】特開２００４−１０１４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、一つの光電センサで、入力端子に接続される外部接続機器や使用環境等に応じて最適なフィルタ時定数に調整可能な光電センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の光電スイッチは、検出領域へ検出光を投光する投光部と、検出領域からの光を受けて受光量に応じた検出値を取得するための受光部と、投光部及び受光部を接続してこれらを制御可能な制御部とを備える光電スイッチであって、さらに、光電センサの外部に接続された外部接続機器からの信号を制御部に入力するための入力端子と、入力端子と制御部との間に備えられたフィルタ回路とを備えており、さらにフィルタ回路はその入力時定数を調整可能な時定数調整部を備えている。この構成によって、光電センサの用途等に応じて適切な時定数に切り替えて使用することができる。
【０００８】
また、本発明の第２の光電スイッチは、フィルタ回路が、デジタル信号処理によって実現されており、時定数調整部は、入力端子から入力される入力信号のサンプリング周期及び／又は段数を変更することにより時定数を調整可能に構成している。この構成によって、フィルタ回路をデジタル信号処理により、簡素な構成で安価に実現でき、またアナログ回路に比べてノイズ耐性に優れるという利点も得られる。
【０００９】
さらに、本発明の第３の光電スイッチは、フィルタ回路は、アナログ回路によって構成されており、アナログ回路はＲとＣを用いた積分回路により構成されている。この構成によって、アナログ回路で精度良くフィルタ回路を構成できる。さらに、アナログ回路とデジタル回路を混載させることも可能であることはいうまでもない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の光電スイッチによれば、入力端子のフィルタ回路の時定数を切り替えることが可能であり、使用目的や用途に応じた最適な時定数に調整できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための光電スイッチを例示するものであって、本発明は光電スイッチを以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００１２】
本発明の一実施の形態に係る光電スイッチのブロック図を図１に示す。この図に示す光電スイッチは、検出光を放出する投光部１０と、検出光を受光する受光部５０と、投光部１０及び受光部５０を制御する制御部４０を有するコントローラ２００とを備えている。投光部１０を投光ヘッド部、受光部５０を受光ヘッド部として別部材で構成し、コントローラ２００に接続して、投光ヘッド部からの透過光を受光ヘッドで受光するよう配置することで、透過型光電センサとして利用できる。また投光部１０と受光部５０を投受光ヘッドとして一体にし、検出光の反射光の受光量を検出するよう構成することで、反射型光電センサとして利用できる。
【００１３】
コントローラ２００は、各種制御を行うための制御部４０と、設定値等を記憶するための記憶部４４と、閾値や検出値、目標値等を表示するための表示部６００と、各種操作や設定を行うための操作部４５と、検出結果を出力するための出力部４２と、受光部５０で受光した受光量を増幅するための増幅部６８と、増幅部６８のアナログ信号の出力をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器７０、外部接続機器からの入力信号を受信するための入力部４８と、入力信号のフィルタ回路７００とを接続している。また制御部４０は、Ａ／Ｄ変換器７０から取得される受光量の検出値を、記憶部４４に記憶された閾値と比較して検出判定を行うための判定部４３０と、表示部６００における検出値や閾値の表示値を調整するための調整部４１０と、フィルタ回路７００を介して入力される入力信号を入力するための入力信号判別部７１０とを備える。制御部４０はＣＰＵ等のマイクロプロセッサで構成でき、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等を内蔵してもよい。記憶部４４には閾値の他、検出値の基準値や規定範囲等の値を保持する。記憶部４４は、記憶領域を分割する等して一の部材で複数の設定値を保持できるが、各設定値毎に記憶部を個別に設けても良い。制御部４０は、適宜記憶部４４にアクセスして記憶された値を読み取ることができる。この記憶部４４は、揮発性メモリや不揮発性メモリ等が使用できる。例えば、入力時定数の設定値を不揮発性メモリである記憶部４４に保存したり、電源投入時に記憶部４４から制御部４０内部の揮発性ＲＡＭに読み出したりすることができる。
【００１４】
また操作部４５は、必要な設定や命令の入力等を行うための部材であり、例えば各種ボタンやキー、スイッチ、キーボード、ジョグダイヤルやコンソール、ＵＰ／ＤＯＷＮスイッチ等の入力デバイスが利用できる。また、外部機器からトリガを取得する等、外部から設定や命令を指示する構成とすることもできる。さらに、光電センサとコントローラ間、あるいは光電センサ同士の間等でデータ通信によって設定や命令をやりとりすることも可能である。
【００１５】
さらに表示部６００は、検出値や閾値を表示するための部材であり、７セグメントのＬＥＤ表示器等で構成される。また表示画面として、受光量と閾値の表示を同時に行えるよう二画面を備えるものは、これら受光量と閾値とを対比して表示でき、動作状態の確認を容易にできる。この構成の光電スイッチは、投光部１０で検出対象に向けて発した検出光を受光部５０で受光し、その受光量を検出値として判定部４３０が閾値と比較し、判定結果を出力部４２より出力する。図１においては、説明を簡単にするため一の投光部１０及び受光部５０、表示部６００を図示しているが、複数の投光部及び受光部並びにこれに対応する表示部を備えることができる。
【００１６】
図１に示す光電スイッチは、投光ヘッドと、受光ヘッドとが、ヘッドケーブルによってコントローラ２００に接続されている。投光部１０は対象物に対して光を投光し、この光が対象物で遮光されることなく受光部５０で受光するか、あるいは遮光されて受光量が低下するかを検出することで対象物の有無を判定する。コントローラ２００は投光部１０を駆動するために所定のパルスを投光ヘッドに出力する。発光素子は、制御部４０から発される発振パルスによって駆動されて、パルス光を外部の検出対象に向って発する。受光された光は受光素子にて光電変換され、Ａ／Ｄ変換器７０を経て制御部４０に送られる。これによって、パルス光に同期した検波が施され、検波信号は更に直流信号等に変換された後、出力部４２から、検出結果を表わすＯＮ／ＯＦＦ信号として出力される。
（投光部１０）
【００１７】
投光部１０は、投光用の発光素子と、発光素子を駆動するための投光回路とを備える。発光素子は、ＬＥＤやＬＤ等が利用できる。特にＬＤはＬＥＤに比べて光量が多く指向性が高いので、スポット径を絞って検出の精度が向上する。また、ＬＤが照射されるスポット径が視認できるので、設置時の作業性にも優れる。よって、本実施の形態では光学特性に優れるＬＤを発光素子として利用している。さらにＬＤを駆動する投光回路は、投光ＡＰＣ回路と、モニタＰＤ等のモニタ用受光素子を備える。投光ＡＰＣ回路は、ＬＤを駆動する駆動電力をＬＤに供給し、ＬＤの出力すなわち発光量が所定値となるよう制御する。さらに投光ヘッドは、発光量等を表示するための表示灯を備える。これら投光ＡＰＣ回路や表示灯は、投光電源ラインを介してコントローラ２００の電源制御回路から駆動電力の供給を受ける。一方モニタＰＤで検出したＬＤの発光量を制御部４０に対し出力することで、制御部４０はＰＤで検出した発光量に基づき、発光量が所定値となるように電源制御回路を制御し、投光ＡＰＣ回路の電流量を調整してＬＤを駆動するというフィードバック制御を行う。投光ＡＰＣ回路はＬＤ及びモニタ用受光素子であるモニタＰＤと接続されており、モニタＰＤはＬＤの漏れ光等を受光できる位置に隣接されている。モニタＰＤは、ＬＤパッケージに内蔵させることもできる。
（受光部５０）
【００１８】
一方、受光ヘッドに含まれる受光部５０は受光用の受光素子と、受光素子を駆動するための受光回路とを備える。受光回路は受光素子増幅回路、受光部電源回路等を備える。受光素子はＰＤ等が利用できる。この受光素子は受光素子増幅回路と接続されており、受光素子で受光した受光量は受光素子増幅回路で増幅されて、ヘッドケーブルに含まれる信号ラインを介してコントローラ２００側に送出される。増幅回路で増幅されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器７０を介してデジタル信号に変換され、制御部４０に入力される。これによって、受光素子の受光量をコントローラ２００側で検出して検出の判定を行い、最終的に出力部４２の出力から判定結果を出力する。また複数のセンサヘッドをコントローラ２００に接続可能とする場合、各センサヘッドを識別する識別機能を備えることができる。
【００１９】
なお、図１の例では、コントローラ２００に表示部６００、操作部４５、記憶部４４、出力部４２等を別部材として接続する状態を図示しているが、これらを一体としたコントローラに構成することもできる。また、コントローラを構成する部材並びにこれに接続される部材は、複数の部材の機能を一の部材に統合させたり、逆に一の部材の機能を複数の部材で実現するように構成することも可能であることはいうまでもない。
（フィルタ回路７００）
【００２０】
さらに入力端子は、フィルタ回路７００を備えている。フィルタ回路７００の時定数は、後述するように切替信号によって切替可能である。時定数を調整可能とすることで、光電センサの使用条件や使用態様に応じた最適な時定数に設定できる。
【００２１】
以下、本発明が必要とされる用途を明確にするために、接続される機器やアプリケーションに応じて異なる入力時定数が必要とされる事例を説明する。ここでは、外部入力端子に接続する機器に応じて入力時定数を使い分ける事例と、使用する機能に応じて入力時定数を使い分ける事例について、各々説明する。
（接続機器別）
（機械式接点）
【００２２】
まず、外部入力端子に接続する機器により入力時定数を使い分ける例として、機械式接点を使用する場合が挙げられる。図２に、機械式接点の一例を示す。例えば図２（ａ）に示すように、コントローラ等に設けられた外部入力端子４８Ａに、ユーザの手動による押しボタンスイッチやトグルスイッチ等により入力時定数を切り替える。この場合は、手動で動作を切り替えるため、入力時定数は数十ｍｓ程度で足りる。一方でスイッチのＯＮ／ＯＦＦ時に接点バウンスが起こりやすいため、入力時定数が小さいと誤入力してしまう。このため、フィルタ時定数は比較的長めの数十ｍｓ程度に設定することが好ましい。
（トランジスタ接点）
【００２３】
一方、他センサからのタイミング信号やＰＬＣからの制御信号等で切り替えを行う場合は、タイミング信号により瞬時に動作を切り替える必要があり、図２（ｂ）に示すように、トランジスタ接点等を使用する。この場合は、タクトタイムに影響を及ぼすため数ｍｓ前後の入力時定数が望まれる。一方でトランジスタ接点は機械式ではないため接点バウンスは発生しない。したがって、フィルタ時定数は数ｍｓ程度の短い値に設定することが好ましい。
（機能別）
（外部チューニング機能）
【００２４】
次に、光電センサで使用する機能に応じて入力時定数を使い分ける事例について説明する。まず、外部チューニング機能を実行する例が挙げられる。チューニング機能は、センサの閾値を決める操作である。チューニングは通常、光電センサ本体に装備されているボタン等を操作することによって行われる。ただ、光電センサを装置やシステムに組み付け、センサのボタンが操作できなくなった状態でも、チューニングを実行したい場合が多々起こり得る。このような場合でも光電センサの外部からチューニング機能を実行できるように、外部チューニング機能を備える光電センサが開発されている。外部チューニング機能を備える光電センサは、装置の操作部分にセンサをチューニングするためのスイッチを別途用意し、そのスイッチをセンサに接続することで外部からチューニングを行う。このスイッチは機械式接点である場合が多く、また、スイッチを操作するのも手動の場合が多いので、上記と同じ理由から入力時定数は数十ｍｓオーダーとする場合が多い。
（バンク切替機能）
【００２５】
バンク切替機能は、装置の品種変更時等に閾値を変更するための機能である。ＰＬＣで制御することが多く、ほとんどの場合はトランジスタ接点が接続される。ただ、時定数は特に短くする必要はない。
（投光停止機能）
【００２６】
特に投光部の発光素子にＬＤを使用した光電センサ等では、パルス点灯を外部入力により停止させたい場合がある。このような場合に投光を停止させる投光停止機能が必要となる。外部入力に接続される機器は用途によって異なるため、投光停止機能を使用する際に必要とされる時定数も用途によって異なる。
（検出値シフト機能）
【００２７】
通常の光電センサは、所定の閾値と検出値との大小関係で検出動作を行うが、検出値のドリフト等によって検出動作が安定しない場合等は、所定のタイミングでの検出値からの差分で検出動作を行いたい場合がある。検出値シフト機能は、所定のタイミングでの検出値を、任意の検出値にシフトする機能である。この所定のタイミングは、ＰＬＣやタイミングセンサから出力される場合が多い。このため外部入力端子にはトランジスタ接点が接続される場合が多く、装置のタクトタイムを上げるため外部入力の時定数は数ｍｓ以下に設定する場合が多い。
【００２８】
以下、検出値シフト機能の詳細を図３に基づいて説明する。この図に示すアプリケーションは、透過型ヘッドであるを用いて、投光ヘッド４００及び受光ヘッド５００の間で８本の細線を検出するものであり、細線による光線の遮光量が一定の閾値を超えた場合にセンサ出力がＯＮするよう構成されている。図３は受光量が時間と共に変化する状態をグラフで示しており、閾値を一点鎖線で、検出された受光量を矩形波でそれぞれ表している。図３（ａ）に示すように、受光量は細線がない状態で検出値が高くなり、細線がある状態では低くなる。この場合の閾値の設定は、細線が無い状態の検出値から一定量だけ下げた値に設定することになる。しかしながら、周囲温度やヘッド投受光面の汚れ等により、細線が無い状態の検出値は変動する可能性がある。図３（ｂ）に示すように、受光量の検出値が全体に低下してしまう結果、細線の有る状態で閾値を越えることができなくなると、細線の検出ができなくなる。このような細線のように微小変化を捉えるアプリケーションの場合は、閾値と細線が無い状態の差は非常に小さい値に設定されているため、検出値が変動すると装置が誤動作してしまう。これを防止するためには、定期的に閾値を設定し直していくか、又は定期的に細線が無い状態の検出値を一定値にシフトさせるという対策が取られる。検出値シフト機能は、このような場合に利用される機能である。
【００２９】
以下、検出値シフト機能を使用して誤動作を回避する手順を、図４に基づいて説明する。図４は、検出値シフト機能を利用して、検出値を定期的にシフトさせる状態を説明する説明図である。この図に示すように、受光量の検出値が図４（ａ）の状態から図４（ｂ）の実線で示す位置まで低下しても、検出値シフト機能によって図４（ｂ）の波線で示す位置までシフトされる結果、正しく細線の有無を検出できる。このように、細線が無い状態での検出値を定期的にシフトさせることで、常に任意の検出値に合わせることができ、任意の検出値から一定値を引いた値に閾値を設定することで、検出値を補正して正常動作させることができる。
【００３０】
実際にユーザが検出値シフト機能を使用する場合は、検出値シフト機能の実行を指示するシフト入力を光電センサに所定のタイミングで入力させる必要がある。一般には、ワークとワークの合間等のタイミングで、タイミングセンサやＰＬＣから図５に示すようなシフト入力信号を光電センサに入力する。図５の例では、図５（ａ）に示すように出力波形の途切れるタイミングで、細線が無い状態の検出値を定期的にシフトさせる、図５（ｂ）に示すシフト入力を入力している。このようにシフト入力は、細線と細線の間のタイミング等、細線が無いことが分かっているタイミングで入力することになるが、この時間は装置のデッドタイムになるため短い方が好ましい。このため、出力波形の応答速度が１００μｓといったオーダーで動作させタクトタイムを上げようとする一方、シフト入力の入力時定数が２０ｍｓというオーダーしか選択できないとすれば、頻繁にシフト入力で検出値を補正することができず、シフト入力を実行するためにタクトタイムを落とさざるを得ないという問題があった。補正を実行する周期はユーザの使用環境によって異なるため、例えば１日１回程度実行すれば足りるような場合は問題ないが、ワークを検出する前に毎回シフトさせるような場合は、タクトタイムがどうしても犠牲になってしまう。
【００３１】
また一方、外部機器毎やアプリケーション毎に個別の入力端子を用意できる場合は、入力端子毎に必要とされる入力時定数を備えれば良いが、どのような外部機器が接続されるか分からないが入力端子を共用したい場合や、複数のアプリケーションから１つのアプリケーションを選んで入力端子に割り付ける場合等は、用途に応じてセンサの外部入力端子の時定数を変更する必要がある。このような場合に、本実施の形態に係る光電センサでフィルタ時定数を切り替え可能とすることで、用途毎に最適な時定数を適用して、タクトタイムを低下させることなくフィルタ回路７００を利用できる。また、入力端子を共用することができるため、光電センサの小型化にも寄与できる。
（アナログ回路によるフィルタ回路７００）
【００３２】
入力端子に接続されるフィルタ回路７００は、アナログ回路、デジタル回路のいずれか又はその両者で実現できる。図１の例では、アナログ回路によるフィルタ回路７００Ａの例を示している。以下、アナログ、デジタル回路のそれぞれについて、フィルタ時定数を変更する方法を説明する。
【００３３】
アナログ回路による最も簡単なフィルタ処理は、ＲとＣによる積分回路を利用して回路の時定数（τ＝ＲＣ）以下の帯域の信号を除去することにより実現する。フィルタ時定数をアナログ回路によって変更するための回路例を図６に示す。図６に示すアナログフィルタ回路７００Ａは、図１のフィルタ回路に対応する回路の一例であり、外部機器から光電センサへの入力信号が制御部４０の入力信号判別部７１０に入力される経路に配置されている。この例では、ＲＣ積分回路のＲ成分を、直列に接続した３つの抵抗Ｒ１〜３で構成している。またＲ２、Ｒ３は、それぞれ並列にスイッチＳＷ１、ＳＷ２を接続しており、これらのスイッチをＯＮすることで抵抗をバイパスできる。また、スイッチＳＷ１、ＳＷ２をそれぞれ切り替える切替信号１、２は、入力信号判別部７１０から送出される。このように、切替信号１、２を切り替えることでＲ側の定数を変更することができ、これによって表１のように時定数ＲＣを変更することができる。表１は、図６の切替信号１、２のＯＮ／ＯＦＦ切替により、アナログ回路の時定数を変更される例を示している。
【００３４】
【表１】
2006238189.tif 000003
【００３５】
以上のように、この光電センサは、切替信号によってフィルタ時定数を変更することができる。また、Ｒ側の調整によってフィルタ時定数を変更する構成に限られず、Ｃ側の定数を変更する構成や、ＲとＣの両方を変更する構成も採用できることはいうまでもない。さらには、アナログフィルタ回路７００Ａとして直列又は並列ＲＣ回路に限られず、ＬＲ回路等も適宜採用できる。
（デジタル回路によるフィルタ回路７００Ｂ）
【００３６】
一方、図７に示す光電スイッチのブロック図は、フィルタ回路をデジタル回路で実現した例を示している。以下、デジタル回路の例を図８等に基づいて説明する。図７の例では、デジタルフィルタ回路７００Ｂは入力部４８に組み込まれている。デジタル回路（マイコンによるソフト処理も含む）による最も簡単なフィルタ処理は、入力信号を特定のサンプリング周期でサンプリングし、複数回（フィルタ段数）のサンプリングデータが一致していることを検出して入力信号を更新する手法である。フィルタ時定数をデジタル回路によって変更する方法の一例を図８に示す。図８（ａ）は、フィルタ前の入力信号を所定のサンプリング周期Ｔでサンプリングしている状態を示しており、フィルタ段数の４回のサンプリングデータが共にＨＩＧＨレベルである場合、すなわちサンプリング周期の４回連続でＨＩＧＨであった場合に、図８（ｂ）に示すようにフィルタ後の入力信号をＬＯＷからＨＩＧＨに更新する。このフィルタ時定数はサンプリング周期とフィルタ段数の積によって決まり、このサンプリング周期かフィルタ段数又はその両方を変更することにより所望のフィルタ時定数を得る。図８の例では、フィルタ段数の４回のサンプリングデータがいずれもＨＩＧＨレベルである場合、入力信号をＬＯＷからＨＩＧＨに更新する。また表２にデジタル回路による時定数変更サンプル周期の一例を示す。
【００３７】
【表２】
2006238189.tif 000004
【００３８】
さらに、図９に、デジタル回路によって時定数を変更する手順を示すフローチャートを示す。図９に示すデジタルフィルタ処理のフローチャートは、入力状態の更新処理（フィルタ処理）を示している。入力状態の更新処理を必要に応じて行い、ステップＳ１で、所定のサンプリング周期を経過したか否かを判定する。このステップで、サンプリング周期が経過するまで入力状態を更新しないように制限することで、サンプリング周期を制御することができ、その結果時定数を制御することができる。所定のサンプリング周期を経過した場合にステップＳ２に進み、デジタルフィルタに入力端子の状態を更新する。さらにステップＳ３に進み、サンプル可能かどうかを判定部で判定する。ここでは、デジタルフィルタの段数分連続して同じ値が入力されたかどうかを判定する。これにより、デジタルフィルタの設定段数だけ連続して同じ値になるまでフィルタ後の入力状態を更新しないように制限され、時定数を制御することができる。ステップＳ３で連続して入力値が得られれば、ステップＳ４に進み、フィルタ後の入力状態を更新する。
【００３９】
デジタルフィルタ回路７００Ｂは、アナログフィルタ回路７００Ａのように別途アナログ回路を付加することなく、信号処理のみでソフトウェア的に実現できるため、回路の簡素化を図ることができ、小型化、低コスト化の面で好ましい。また、アナログ回路のスイッチ等物理的切替動作も不要であり、動作も安定しているという利点も得られる。
【００４０】
以上のように、アナログフィルタ回路７００Ａ、デジタルフィルタ回路７００Ｂのいずれでも、フィルタ時定数を切り替えることができ、光電センサの使用目的や用途に応じてユーザは最適な時定数でフィルタを使用できるという利点が得られる。
（設定方法）
【００４１】
以下、具体的な実施例としてフィルタ時定数の設定方法と表示方法を図１０に基づいて説明する。図１０は、光電センサの表示部６００と操作部４５を示す正面図である。なお、この例ではデジタルフィルタの設定方法について説明している。この図に示す光電センサは、表示部６００として２画面の７セグメント表示領域を備えている。各表示領域は、４桁の７セグメント表示器としている。また光電センサは操作部４５として、ＵＰ／ＤＯＷＮキーやＭＯＤＥキー等を備えており、各パラメータの設定と表示は、これらの操作部４５を操作して表示部６００を表示に基づいて行う。この光電センサは、電源を投入した状態では、図１０（ａ）に示すように閾値と検出値を表示する検出値表示画面で動作している。この状態で操作部４５のＭＯＤＥキーを長押しすると（この例では１．５ｓを超えて押し続けると）、光電センサの各パラメータを設定するモード画面へ遷移する。モード画面は、複数のパラメータの設定項目を切り替えて表示できる。図１０（ｂ）の例では、パワーモードの選択画面が表示されている。このモード画面でＭＯＤＥキーを短押し（この例では１．５ｓ以内のキー押し）することで、パワーモード以降の複数のパラメータの設定を表示又は変更することができる。
【００４２】
モード画面で、さらにＭＯＤＥキーを短押ししていくと、図１１の外部入力切替の設定・表示画面に到達する。この設定画面において、左側の”ｉｎ”は現在の画面が外部入力切替画面であることを表し、右側の”ＬｏＦＦ”や”ＳＥｔ”は、それぞれ外部入力端子を”投光停止機能”や”外部チューニング機能”として選択していることを表している。さらに操作部４５に装備されているＵＰキー又はＤＯＷＮキーで、機能選択を変更することができる。なお、”ｏＦＦ”は外部入力端子によって機能を動作させないことを示している。機能選択が”ｏＦＦ”以外の場合に、ＭＯＤＥキーを短押しすることで図１１（ｂ）の入力時定数の切替画面に遷移する。なお、モード画面の各パラメータの設定画面は、使用頻度に応じて出現順を変更できる。例えば、入力時定数の設定がモード画面における他のパラメータほど頻繁に変更する機能ではない場合は、優先順位の低い設定画面で入力時定数の切替画面を表示するように構成しても良い。図１１（ｂ）の設定画面も、図１１（ａ）の設定画面と同様、左側の”ｉｎ−ｔ”が入力時定数の切替画面であることを示しており、右側の数値が入力時定数の閾値を示している。この画面からＵＰ／ＤＯＷＮキーを操作して入力時定数を２ｍｓ、２０ｍｓ、２００ｍｓ等、用途に応じて変更する。
【００４３】
また、本発明の他の実施例として、デジタルフィルタのサンプリング周期やフィルタ段数をユーザに設定させることで、より詳細な時定数を設定することも可能である。さらに、外部入力として選択した機能によっては、時定数選択画面を表示せずに、自動的に時定数を決定して動作させることも可能である。たとえば”ＳＥＴ”は２０ｍｓ、”ＬｏＦＦ”は２ｍｓ等、設定したパラメータによって所定の時定数を自動的に決定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の光電スイッチは、工場の生産ライン等で対象物の有無を検出する光電センサ等に好適に利用でき、透過型、反射型のいずれの光電センサにも適用できる。さらに、光ファイバを用いた光電センサにも本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る光電スイッチを示すブロック図である。
【図２】機械式接点（ａ）及び電気式接点（ｂ）の一例を示す回路図である。
【図３】検出値が変動する状態での光電スイッチの動作を示す説明図であり、図３（ａ）は検出値の変化を示す図、図３（ｂ）は出力波形を示す図である。
【図４】検出値シフト機能を利用して、検出値を定期的にシフトさせる様子を示す説明図であり、図４（ａ）は検出値の変化を示す図、図４（ｂ）は出力波形を示す図である。
【図５】シフト入力信号を光電センサに入力するタイミングを示すタイミングチャートであり、図５（ａ）は出力波形、図５（ｂ）はシフト入力の波形をそれぞれ示している。
【図６】アナログフィルタ回路の一例を示す回路図である。
【図７】本発明の他の実施の形態に係る光電スイッチを示すブロック図である。
【図８】フィルタ時定数をデジタル回路によって変更する様子を説明する説明図であり、図８（ａ）はフィルタ前の入力信号を所定のサンプリング周期Ｔでサンプリングしている状態、図８（ｂ）はフィルタ後の入力信号波形を示す図である。
【図９】デジタル回路によって時定数を変更する手順を示すフローチャートである。
【図１０】光電センサの表示部と操作部を示す正面図であり、図１０（ａ）は検出値表示画面、図１０（ｂ）はモード画面へ遷移した状態をそれぞれ示している。
【図１１】光電センサの設定中の表示部を示す正面図であり、図１１（ａ）は外部入力切替の設定・表示画面、図１１（ｂ）は入力時定数の切替画面をそれぞれ示す。
【符号の説明】
【００４６】
２００…コントローラ；４００…投光ヘッド；５００…受光ヘッド
１０…投光部
４０…制御部
４２…出力部
４４…記憶部
４５…操作部
４８…入力部；４８Ａ…外部入力端子
５０…受光部
６８…増幅部
７０…Ａ／Ｄ変換器
４１０…調整部；４３０…判定部
６００…表示部
７００…フィルタ回路
７００Ａ…アナログフィルタ回路；７００Ｂ…デジタルフィルタ回路
７１０…入力信号判別部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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