(57)【要約】【課題】アンプ分離型の光電センサにおいて、基板を用いずにセンサヘッドを構成可能とする。【解決手段】金属ピン１１３ａ，１１３ｂと、金属ピン１１３ａ，１１３ｂを覆うハウジング（ホルダ１１４及びハウジング１１５）と、金属ピン１１３ａ，１１３ｂの一端側に接続された発光素子１０１と、金属ピン１１３ａ，１１３ｂの他端側に接続された信号伝送ケーブル１０３とを備えた。【選択図】図７
2018186041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ピンと、
前記金属ピンを覆うハウジングと、
前記金属ピンの一端側に接続されたセンサ素子と、
前記金属ピンの他端側に接続された信号伝送ケーブルと
を備えた光電センサ。
【請求項２】
前記ハウジングは、樹脂部材から成る
ことを特徴とする請求項１記載の光電センサ。
【請求項３】
前記ハウジングは、金属部材から成り、
前記金属ピンと前記ハウジングとを絶縁するガラス部材を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の光電センサ。
【請求項４】
前記センサ素子は、ベアチップであり、
前記ベアチップを前記金属ピンの一端側に接続するワイヤを備えた
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちの何れか１項記載の光電センサ。
【請求項５】
前記センサ素子は、パッケージ化されたチップである
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちの何れか１項記載の光電センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、物体の有無を検出する光電センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
それに対し、複数対の投光部及び受光部が、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。本出願人は、この光電センサの投光部（センサヘッド）として図１３に示すような構成例を提案している（特願２０１７−１５５６８号）
【０００５】
この図１３に示すように、投光部は、発光素子２０１、信号伝送ケーブル２０２、第１のプリント基板２０３、第２のプリント基板２０４、ハウジング２０５及び光学レンズ２０６を備えている。そして、投光部の製造工程では、まず、第１のプリント基板２０３に発光素子２０１を接続する。次いで、第２のプリント基板２０４に信号伝送ケーブル２０２の一端を接続する。次いで、第１のプリント基板２０３と第２のプリント基板２０４とをはんだ付けして、発光素子２０１と信号伝送ケーブル２０２とを導通させる。この際、第１のプリント基板２０３に対して第２のプリント基板２０４を垂直に配置してはんだ付けを行う。次いで、第１のプリント基板２０３、第２のプリント基板２０４、及び信号伝送ケーブル２０２の一端側に対して、ハウジング２０５を取付ける。次いで、ハウジング２０５の内部を充填する。次いで、ハウジング２０５の一端側に光学レンズ２０６を取付ける。受光部（センサヘッド）についても同様の工程で製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１０６５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のように構成されたセンサヘッドは、部品点数及び製造工程が多く、高価であるという課題がある。また、第１のプリント基板２０３と第２のプリント基板２０４とを垂直に配置する必要がある。
【０００８】
一方、電気電子分野での各種製品の小型化、高密度化及び低コスト化が進む中で、その組立設備及び加工設備でも、同様の要求がある。そして、それらの設備に設置される光電センサにおいても、設置場所の制限、検出部品の小型化が求められており、低コスト化も必須である。
【０００９】
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、アンプ分離型の光電センサにおいて、基板を用いずにセンサヘッドを構成可能な光学センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る光学センサは、金属ピンと、金属ピンを覆うハウジングと、金属ピンの一端側に接続されたセンサ素子と、金属ピンの他端側に接続された信号伝送ケーブルとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、上記のように構成したので、アンプ分離型の光電センサにおいて、基板を用いずにセンサヘッドを構成可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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。
【図２】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３】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４】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。
【図５】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。
【図６】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７】この発明の実施の形態１における投光部の構成例を示す斜視図である。
【図８】図８Ａ、図８Ｂは、この発明の実施の形態１における金属ピン及びホルダの構成例を示す図であり、図８Ａは正面図であり、図８Ｂは側面図である。
【図９】図９Ａ〜図９Ｄは、この発明の実施の形態１における投光部の製造工程例を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１における投光部の別の構成例を示す側断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態２における投光部の構成例を示す側断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態２における投光部の別の構成例を示す側断面図である。
【図１３】図１３Ａ、図１３Ｂは、従来の光電センサの投光部の構成例を示す図であり、図１３Ａはハウジング及び光学レンズを取除いた状態を示す図であり、図１３Ｂは外観を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。以下では、まず、光電センサ１の全体構成について説明する。
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が透過型である場合を示す。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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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７参照）。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。
【００１７】
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。
【００１８】
なお、発光素子１０１及び信号伝送ケーブル１０３を含む投光部（センサヘッド）１１１の構成例、及び、受光素子１０２及び信号伝送ケーブル１０４を含む受光部（センサヘッド）１１２の構成例については、後述する。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、信号復調部１０８５及び物体検出部１０８６を備えている。
【００２２】
記憶部１０８１は、信号生成部１０８４で用いるビット列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毎に異なるビット列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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、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に固有なビット列から成る数ビットのオンオフ信号を生成する。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ビット列で変調を掛けることで、上記オンオフ信号を生成可能である。また、上記ビット列は、ＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ）等の誤り検出符号を付加して構成してもよい。
【００２６】
信号復調部１０８５は、アンプ部１０７により増幅された受信信号を復調する。この際、信号復調部１０８５は、アンプ部１０７により増幅された受信信号のビット列を、信号生成部１０８４で送信信号を生成する際に用いたビット列と比較する。そして、信号復調部１０８５は、両方のビット列が完全に一致又はある一定以上の割合で一致している場合に、当該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１０８５により復調された（発光素子１０１が発光元と判断された）受信信号は、物体検出部１０８６に出力される。また、信号生成部１０８４と信号復調部１０８５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１０８５で当該送信信号に対応する受信信号が検出されない場合には、その旨を物体検出部１０８６に通知する。なお、送信信号を信号伝送ケーブル１０３毎に固有な信号としない場合には、信号復調部１０８５は不要であり、制御部１０８から取り除いてもよい。この場合、物体検出部１０８６が選択部１０８３の選択した信号伝送ケーブル１０３と信号伝送ケーブル１０４を特定できればよい。
【００２７】
物体検出部１０８６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１０８５により復調された受信信号に基づいて、物体の有無を検出する。すなわち、物体検出部１０８６は、信号復調部１０８５により復調された受信信号に基づいて、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、信号復調部１０８５により該当する受信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１０８６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１０８５により出力された受信信号をそのまま表示部１１０に出力する。
【００２８】
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。
【００２９】
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により受信信号が出力された場合には、当該受信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１０８６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。
【００３０】
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３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。
【００３１】
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。
【００３２】
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４を参照しながら説明する。図４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。
【００３３】
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。図４では、信号生成部１０８４は、送信信号ｆ１として、数ビットのオンオフ信号を生成している。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。
【００３４】
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４では、送信信号ｆ２のビット列が、送信信号ｆ１のビット列とは異なっている。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。
【００３５】
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。
【００３６】
また、発光素子１０１が劣化した場合に、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。
【００３７】
また、信号生成部１０８４が信号伝送ケーブル１０３毎に異なるビット列から成る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のビット列から、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。
【００３８】
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、信号復調部１０８５は複数の受信信号を復調できる機能を有することとなる。
【００３９】
また、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。
【００４０】
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５を参照しながら説明する。図５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５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５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５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。
【００４１】
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。
【００４２】
次に、表示部１１０による表示例について図６を参照しながら説明する。
図６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。
【００４３】
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６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。
【００４４】
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１０８６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。
【００４５】
次に、投光部１１１の構成例について、図７を参照しながら説明する。以下では、投光部１１１の構成例について説明するが、受光部１１２についても同様に構成される。
【００４６】
投光部１１１は、図７に示すように、発光素子１０１、信号伝送ケーブル１０３、金属ピン１１３ａ，１１３ｂ、ホルダ（ハウジング）１１４、ハウジング１１５及び光学レンズ１１６を備えている。以下では、信号伝送ケーブル１０３は、２本のライン（信号ライン１０３１及びグランドライン１０３２）を有するものとする。なお、発光素子１０１は、パッケージ化されたＬＥＤチップであるとする。
【００４７】
金属ピン１１３ａ，１１３ｂは、発光素子１０１と信号伝送ケーブル１０３とを導通させる。金属ピン１１３ａ，１１３ｂは、銅合金に耐食及び接合性向上のためのメッキが施されたものである。図８に示すように、金属ピン１１３ａ，１１３ｂは、板状部材の一端側をコの字状に折り曲げることで構成される。金属ピン１１３ａは、一端側に発光素子１０１の一方の電極が接続され、他端側に信号伝送ケーブル１０３の信号ライン１０３１の一端が接続される。金属ピン１１３ｂは、一端側に発光素子１０１の他方の電極が接続され、他端側に信号伝送ケーブル１０３のグランドライン１０３２の一端が接続される。
【００４８】
なお、金属ピン１１３ａ，１１３ｂをホルダ１１４に圧入等で組付けする場合には、金属ピン１１３ａ，１１３ｂに強い力が加えられるため、金属ピン１１３ａ，１１３ｂの発光素子１０１が搭載される平面が変形しないように図８に示すような形状に構成して強度を高めることが望ましい。一方、ホルダ１１４の成形により金属ピン１１３ａ，１１３ｂの平面度が崩れる恐れが無い場合等には、金属ピン１１３ａ，１１３ｂをＬ字状に構成してもよい。
【００４９】
ホルダ１１４は、金属ピン１１３ａ，１１３ｂの一端側に一体成形され、金属ピン１１３ａ，１１３ｂの一端側を覆う樹脂製のハウジングである。また、ホルダ１１４の一端側には、金属ピン１１３ａ，１１３ｂの一端側が露出され、発光素子１０１を搭載するための凹部１１４１が形成されている。また、ホルダ１１４の一端側には、光学レンズ１１６を取付けるためのレンズ取付け部１１４２が設けられている。図７の例では、ホルダ１１４の一端面がレンズ取付け部１１４２となっている。なお、ホルダ１１４は、一体成形ではなく、金属ピン１１３ａ，１１３ｂが組付けられる場合には、樹脂である必要はなく、セラミック等の他の絶縁材料でもよい。
【００５０】
ハウジング１１５は、ホルダ１１４の他端面に十分な密着強度で一体成形され、金属ピン１１３ａ，１１３ｂの他端側及び信号伝送ケーブル１０３の一端側を覆う樹脂製のハウジングである。
【００５１】
光学レンズ１１６は、ホルダ１１４のレンズ取付け部１１４２に取付けられ、発光素子１０１の発光面の上方に配置される。この光学レンズ１１４としては、例えばプラスチックレンズを使用でき、製品の距離特定等に応じて形状が適宜選択される。なお、発光素子１０１と光学レンズ１１６は近接して配置されることが望ましい。
【００５２】
次に、投光部１１１の製造工程例について、図８，９を参照しながら説明する。
投光部１１１の製造工程例では、まず、図８に示すように、金属ピン１１３ａ，１１３ｂの一端側にホルダ１１４を一体成形する。又は、ホルダ１１４に、金属ピン１１３ａ，１１３ｂを圧入等により組付けてもよい。
【００５３】
次いで、図９Ａに示すように、発光素子１０１を、金属ピン１１３ａ，１１３ｂの一端側に接続する。この際、発光素子１０１をホルダ１１４の凹部１１４１に搭載して画像処理により位置決めを行った上で、当該発光素子１０１を金属ピン１１３ａ，１１３ｂの一端側にはんだ付け又は導電性接着剤等により接続する。なお、はんだ付けを行う場合には、金属ピン１１３ａ，１１３ｂ上にはんだペーストを塗布し、リフローに流して又はレーザによりはんだ付けを行う。また、はんだ付けを行う場合には、発光素子１０１に対し、位置決めの際に例えば接着剤等で仮止めを行ってもよい。
【００５４】
次いで、図９Ｂに示すように、信号伝送ケーブル１０３の一端を、金属ピン１１３ａ，１１３ｂの他端側に接続する。この際、信号伝送ケーブル１０３の信号ライン１０３１の一端を金属ピン１１３ａの他端側にはんだ付け又は導電性接着剤等により接続し、グランドライン１０３２の一端を金属ピン１１３ｂの他端側にはんだ付け又は導電性接着剤等により接続する。
【００５５】
次いで、図９Ｃに示すように、ホルダ１１４の他端面にハウジング１１５を一体成形する。
次いで、図９Ｄに示すように、光学レンズ１１６をホルダ１１４のレンズ取付け部１１４２に取付ける。光学レンズ１１６の取付け工法としては、圧入、レーザ溶着、接着又は一体成形等が挙げられる。
【００５６】
以上のように、この実施の形態１によれば、金属ピン１１３ａ，１１３ｂと、金属ピン１１３ａ，１１３ｂを覆うハウジング（ホルダ１１４及びハウジング１１５）と、金属ピン１１３ａ，１１３ｂの一端側に接続された発光素子１０１と、金属ピン１１３ａ，１１３ｂの他端側に接続された信号伝送ケーブル１０３とを備えたので、アンプ分離型の光電センサ１において、基板を用いずにセンサヘッドを構成可能となる。その結果、部品点数及び製造工程が削減でき、低コスト化及び小型化が実現できる。なお、金属ピン１１３ａ，１１３ｂをＬ形に曲げることにより、発光素子１０１と信号伝送ケーブル１０３の位置関係を垂直にする等、様々な位置関係を構成しても同じ構造体を使用することができる。
【００５７】
なお図７に示す投光部１１１では、ハウジング１１５を一体成形で構成する場合を示した。しかしながら、これに限らず、例えば図１０に示す投光部１１１のように、ハウジング１１５に代えて別体のコンジット部（ハウジング）１１７を用いてもよい。また、ホルダ１１４の他端面には、コンジット部１１７を嵌め込み可能とする嵌め込み部１１４３が形成されている。
図１０に示す構成の場合、金属ピン１１３ａ，１１３ｂの他端側に信号伝送ケーブル１０３の一端を接続した後、コンジット部１１７をホルダ１１４の嵌め込み部１１４３に挿入して嵌め込む。なお、コンジット部１１７は接着剤等を用いてホルダ１１４に接合される。このような構成でも、上記と同様の効果が得られる。
【００５８】
また図７に示す投光部１１１では、発光素子１０１としてパッケージ化されたチップを用いた場合を示した。しかしながら、これに限らず、例えば図１０に示す投光部１１１のように、発光素子１０１としてベアチップを用いてもよい。この場合、発光素子１０１は、ワイヤ１１８ａ，１１８ｂを用いてワイヤボンディングにより金属ピン１１３ａ，１１３ｂに接続される。このように、発光素子１０１としてベアチップを用いることで、光電センサの精度が向上する。一方、発光素子１０１としてベアチップを用いた場合には、パッケージ化されたチップを用いる場合に対し、投光部１１１の製造が技術的に高度となり、製造コストは増加する。
【００５９】
実施の形態２．
実施の形態１では、ハウジングとして、樹脂製のホルダ１１４及びハウジング１１５を用いた場合を示した。それに対し、実施の形態２では、ハウジングとして、金属製のハウジング１１９を用いた場合を示す。
図１１はこの発明の実施の形態２における投光部１１１の構成例を示す図である。この図１１に示す実施の形態２における投光部１１１では、図７に示す実施の形態１における投光部１１１に対し、ホルダ１１４及びハウジング１１５をハウジング１１９に変更し、ガラス部材１２０ａ，１２０ｂ及びソケット１２１を追加している。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６０】
ハウジング１１９は、金属ピン１１３ａ，１１３ｂに一体成形され、金属ピン１１３ａ，１１３ｂを覆う金属製のハウジングである。また、ハウジング１１９の一端側には、金属ピン１１３ａ，１１３ｂの一端側が露出され、発光素子１０１を搭載するための溝部１１９１が形成されている。また、ハウジング１１９の一端側に、光学レンズ１１６を取付けるためのレンズ取付け部１１９２が設けられている。また、ハウジング１１９の他端面には、ソケット１２１を嵌め込み可能とする嵌め込み部１１９３が形成されている。
【００６１】
ガラス部材１２０ａは、筒状に構成され、金属ピン１１３ａとハウジング１１９とを絶縁するハーメチックシール部品である。
ガラス部材１２０ｂは、筒状に構成され、金属ピン１１３ｂとハウジング１１９とを絶縁するハーメチックシール部品である。
ソケット１２１は、信号伝送ケーブル１０３の一端側に一体成形された金属部品である。なおソケット１２１はハウジング１１９の嵌め込み部１１９３に接着剤等により接合される。
【００６２】
このように、金属製のハウジング１１９を用いることで、実施の形態１に対し、投光部１１１の強度を向上させることができる。一方、図１１に示す構成は、図７に示す構成に対し、投光部１１１の製造が技術的に高度となり、製造コストは増加する。
【００６３】
なお図１１に示す投光部１１１では、発光素子１０１としてパッケージ化されたチップを用いた場合を示した。しかしながら、これに限らず、例えば図１２に示す投光部１１１のように、発光素子１０１としてベアチップを用いてもよい。この場合、発光素子１０１は、ワイヤ１１８ａ，１１８ｂを用いてワイヤボンディングにより金属ピン１１３ａ，１１３ｂに接続される。このように、発光素子１０１としてベアチップを用いることで、光電センサの精度が向上する。一方、図１２に示す構成は、図１１に示す構成に対し、投光部１１１の製造が技術的に高度となり、製造コストは増加する。
【００６４】
なお上記では、光電センサ１が透過型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。
【００６５】
また、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００６６】
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  投光部（センサヘッド）
１１２  受光部（センサヘッド）
１１３ａ，１１３ｂ  金属ピン
１１４  ホルダ（ハウジング）
１１５  ハウジング
１１６  光学レンズ
１１７  コンジット部（ハウジング）
１１８ａ，１１８ｂ  ワイヤ
１１９  ハウジング
１２０ａ，１２０ｂ  ガラス部材
１２１  ソケット
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  信号復調部
１０８６  物体検出部
１１０１  表示窓
１１４１  凹部
１１４２  レンズ取付け部
１１４３  嵌め込み部
１１９１  溝部
１１９２  レンズ取付け部
１１９３  嵌め込み部
【図１】
2018186041.tif 000003
【図２】
2018186041.tif 000004
【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】
2018186041.tif 000009
【図８】
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【図９】
2018186041.tif 000011
【図１０】
2018186041.tif 000012
【図１１】
2018186041.tif 000013
【図１２】
2018186041.tif 000014
【図１３】
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