(57)【要約】【課題】検出体による反射光が光沢反射光を含む場合でも、その影響を低減する。【解決手段】光を投光する投光部１と、検出体１０が設定距離よりも近くに位置する場合に当該検出体１０による拡散反射光を受光可能なＮ側受光面及び検出体１０が設定距離よりも遠くに位置する場合に当該検出体１０による拡散反射光を受光可能なＦ側受光面を有し、光を受光する受光部２と、受光部２により受光された光の受光位置を判定する位置判定部３１と、受光部２により受光された光の受光強度を判定する強度判定部３２と、位置判定部３１及び強度判定部３２による判定結果から検出体１０の有無を判定する有無判定部３３とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を投光する投光部と、
検出体が設定距離よりも近くに位置する場合に当該検出体による拡散反射光を受光可能なＮ側受光面及び検出体が設定距離よりも遠くに位置する場合に当該検出体による拡散反射光を受光可能なＦ側受光面を有し、光を受光する受光部と、
前記受光部により受光された光の受光位置を判定する位置判定部と、
前記受光部により受光された光の受光強度を判定する強度判定部と、
前記位置判定部及び前記強度判定部による判定結果から検出体の有無を判定する有無判定部と
を備えた距離設定形光電スイッチ。
【請求項２】
前記位置判定部は、前記Ｎ側受光面に受光された光を示す信号から前記Ｆ側受光面に受光された光を示す信号を差分した差分値が第１のしきい値より大きい場合に受光位置が当該Ｎ側受光面であると判定し、当該差分値が当該第１のしきい値以下である場合に受光位置が当該Ｆ側受光面であると判定する
ことを特徴とする請求項１記載の距離設定形光電スイッチ。
【請求項３】
前記強度判定部は、前記Ｎ側受光面に受光された光を示す信号と前記Ｆ側受光面に受光された光を示す信号との加算値が第２のしきい値より大きい場合に受光強度が強いと判定し、当該加算値が当該第２のしきい値以下である場合に受光強度が弱いと判定する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の距離設定形光電スイッチ。
【請求項４】
前記第２のしきい値は、複数設けられた
ことを特徴とする請求項３記載の距離設定形光電スイッチ。
【請求項５】
前記第２のしきい値は、可変値である
ことを特徴とする請求項３記載の距離設定形光電スイッチ。
【請求項６】
前記有無判定部は、前記位置判定部により受光位置が前記Ｎ側受光面であると判定された場合に検出体が有ると判定する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちの何れか１項記載の距離設定形光電スイッチ。
【請求項７】
前記有無判定部は、検出体が有ると判定した後、前記位置判定部により受光位置が前記Ｆ側受光面であると判定され、且つ、前記強度判定部により受光強度が強いと判定された場合には、検出体が有ると判定する
ことを特徴とする請求項６記載の距離設定形光電スイッチ。
【請求項８】
前記有無判定部は、検出体が有ると判定した後、前記位置判定部により受光位置が前記Ｆ側受光面であると判定され、且つ、前記強度判定部により受光強度が弱いと判定された場合には、検出体が無いと判定する
ことを特徴とする請求項６又は請求項７記載の距離設定形光電スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、三角測距の原理で距離に基づいて物体の有無を判定する距離設定形光電センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光電センサでは、受光素子での受光量の分布を求めてピーク数を検出し、光沢反射光の有無を判断している（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２１４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
三角測距の原理で検出体１０までの距離に基づいて物体の有無を判定する光電センサ（以下、距離設定形光電センサ）では、例えば図６に示すように、検出体１０による反射光の受光素子２２上での受光位置（受光分布の重心位置）に基づいて、検出体１０の有無を判定している。距離設定形光電センサでは、設定距離をＢ（距離ｂの位置）としたとき、検出体１０までの距離が、距離ｂよりも距離設定形光電センサに近い距離ａのときには検出体１０が有ると判定し、距離ｂよりも距離設定形光電センサから遠い距離ｃのときには検出体１０が無いと判定する。なお図６に示す距離設定形光電センサにおいて、符号１１は発光素子、符号１２は投光レンズ、符号２１は受光レンズを示している。
【０００５】
図６に示した検出体１０までの距離と反射光の受光素子２２上での受光位置との関係は、検出体１０による反射光が拡散反射光の場合に成り立つものである。よって、検出体１０による反射光が光沢反射光の場合には、上記関係が成り立たなくなる。
【０００６】
例えば、検出体１０が白紙等であり、当該検出体１０による反射光が拡散反射光のみを有する場合、図７Ａに示すように、設定距離Ｂ≒検出範囲Ｄとなる。
一方、検出体１０がＳＵＳ板等であり、当該検出体１０による反射光が拡散反射光に加えて光沢反射光を有する場合、図７Ｂに示すように、設定距離Ｂ≠検出範囲Ｄ’となり、設定距離Ｂに対して検出可能な範囲（検出範囲Ｄ’）が狭くなる場合がある。この場合には、距離設定形光電センサは、検出体１０が設定距離Ｂ内にあるが光沢反射光により物体無しと誤判定してしまう場合がある。
【０００７】
図８は、従来の距離設定形光電センサにおいて、検出体１０による反射光が拡散反射光１０１及び光沢反射光１０２ａ，１０２ｂを有する場合を示す図であり、図８Ａは検出体１０が傾いていない場合を示し、図８Ｂは検出体１０が傾いている場合を示す図である。
図８において、光沢反射光１０２ａは、発光素子１１から検出体１０に当たる光のうちの中心部の光の反射光である。また、光沢反射光１０２ｂは、発光素子１１から検出体１０に当たる光のうちの周辺部の光の反射光である。また、検出体１０に当たる光のうちの中心部の光は、周辺部の光と比較して強度が強い。そのため、光沢反射光１０２ａは、光沢反射光１０２ｂと比較して強い強度を持つ。
【０００８】
図８Ｂに示すように、検出体１０が傾きθを有する場合に、光沢反射光１０２ｂが受光素子２２に対して拡散反射光１０１の受光位置からずれた位置に入射する。また、光沢反射光１０２ｂは光沢反射光１０２ａと比較して強度が弱いが、光沢反射光１０２ｂは、拡散反射光１０１に対して非常に強い光である。そのため、光沢反射光１０２ｂが拡散反射光１０１の受光位置からずれて受光素子２２のＦａｒ側に入射すると、距離設定形光電センサは検出体１０が有ると本来判定すべきところを検出体１０が無いと誤判定してしまう。
検出体１０による反射光が拡散反射光１０１のみを有する場合には、図９に示すように、検出体１０が傾きθを有する場合でも距離ｂの位置は変わらない（距離ｂ＝距離ｂ’）。
【０００９】
距離設定形光電センサでは、検出体１０の有無を判定する上で、設定距離Ｂより近い側での動作が特に重要である。なぜならば、例えばコンベアを流れる物体を検出する場合、設定距離より遠い側は背景であり、近い側は検出体１０である。背景は非光沢の壁を設ける等して対策できるが、検出体１０は様々な素材であり光沢成分を有する場合があるため近い側での動作が重要となる。よって、検出体１０による反射光が光沢反射光を含む場合に、その影響を低減し、検出範囲Ｄ’を広くすることが求められる。
【００１０】
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、検出体による反射光が光沢反射光を含む場合でも、その影響を低減できる距離設定形光電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】
【００１１】
この発明に係る距離設定形光電センサは、光を投光する投光部と、検出体が設定距離よりも近くに位置する場合に当該検出体による拡散反射光を受光可能なＮ側受光面及び検出体が設定距離よりも遠くに位置する場合に当該検出体による拡散反射光を受光可能なＦ側受光面を有し、光を受光する受光部と、受光部により受光された光の受光位置を判定する位置判定部と、受光部により受光された光の受光強度を判定する強度判定部と、位置判定部及び強度判定部による判定結果から検出体の有無を判定する有無判定部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、上記のように構成したので、検出体による反射光が光沢反射光を含む場合でも、その影響を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る距離設定形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における受光素子上での受光位置と検出体までの距離との関係の一例を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１における判定部の構成例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１における有無判定部での判定の状態遷移を示す図である。
【図５】図５Ａ、図５Ｂは、この発明の実施の形態１に係る距離設定形光電センサの効果を示す図（検出体による反射光が拡散反射光及び光沢反射光を有する場合）であり、図５Ａは従来の距離設定形光電センサにおける設定距離と検出範囲との関係を示す図であり、図５Ｂは実施の形態１に係る距離設定形光電センサにおける設定距離と検出範囲との関係を示す図である。
【図６】従来の距離設定形光電センサの動作例を示す図である。
【図７】図７Ａ、図７Ｂは、従来の距離設定形光電センサにおける設定距離と検出範囲との関係を示す図であり、図７Ａは検出体による反射光が拡散反射光のみを有する場合を示す図であり、図７Ｂは検出体による反射光が拡散反射光及び光沢反射光を有する場合を示す図である。
【図８】図８Ａ、図８Ｂは、従来の距離設定形光電センサにおいて、検出体による反射光が拡散反射光及び光沢反射光を有する場合の例を示す図であり、図８Ａは検出体が傾いていない場合を示し、図８Ｂは検出体が傾いている場合を示す図である。
【図９】図９Ａ、図９Ｂは、従来の距離設定形光電センサにおいて、検出体による反射光が拡散反射光のみを有する場合を示す図であり、図９Ａは検出体が傾いていない場合を示し、図９Ｂは検出体が傾いている場合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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に係る距離設定形光電センサの構成例を示す図である。
距離設定形光電センサは、三角測距の原理を利用し、検出領域における検出体１０の有無を判定する。また、距離設定形光電センサでは、光沢反射光が拡散反射光に対して非常に強い光であることを利用し、光沢反射光による影響を低減する機能を有する。距離設定形光電センサは、図１に示すように、投光部１、受光部２及び判定部３を備えている。投光部１は発光素子１１及び投光レンズ１２を有し、受光部２は受光レンズ２１及び受光素子２２を有している。
【００１５】
発光素子１１は、光を発光する。
投光レンズ１２は、発光素子１１により発光された光を外部に投光する。この投光レンズ１２は、検出領域に対向配置され、発光素子１１により発光された光を検出領域に投光する。
【００１６】
受光レンズ２１は、光を集光する。この受光レンズ２１は、検出領域に対向配置され、検出領域からの光を集光する。
受光素子２２は、受光レンズ２１により集光された光を受光する。受光素子２２は、Ｎ側受光面（Ｎｅａｒ側）及びＦ側受光面（Ｆａｒ側）を有し、距離調整により電気的に分離される。なお、受光素子２２のＮ側受光面及びＦ側受光面の電気的な分離の方法に関しては例えば特許文献２に記載されており、その説明を省略する。
Ｎ側受光面は、検出体１０が設定距離よりも近くに位置する場合に当該検出体１０による拡散反射光を受光可能である。また、Ｆ側受光面は、検出体１０が設定距離よりも遠くに位置する場合に当該検出体１０による拡散反射光を受光可能である。受光素子２２としては、２分割フォトダイオード等の多分割フォトダイオード、又は位置検出素子を用いることができる。
【特許文献２】特許２９３３８０４号
【００１７】
受光素子２２上での受光位置と距離設定形光電センサから検出体１０までの距離との関係を図２に示す。なお、反射光は拡散反射光のみを有するものとする。
図２に示すように、検出体１０までの距離が距離ｂ（設定距離Ｂ）の場合には、当該検出体１０による反射光がＮ側受光面（ＰＤ＿Ｎｅａｒ）とＦ側受光面（ＰＤ＿Ｆａｒ）との間に受光される。また、検出体１０までの距離が、距離ｂよりも距離設定形光電センサに近い距離ａの場合には、当該検出体１０による反射光がＮ側受光面に受光される。検出体１０までの距離が、距離ｂよりも距離設定形光電センサから遠い距離ｃの場合には、当該検出体１０による反射光がＦ側受光面に受光される。
【００１８】
判定部３は、受光部２による受光結果に基づいて、検出領域における検出体１０の有無を判定する。この判定部３は、図３に示すように、位置判定部３１、強度判定部３２及び有無判定部３３を有している。なお、判定部３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。
【００１９】
位置判定部３１は、受光部２（受光素子２２）により受光された光の受光位置を判定する。この際、位置判定部３１は、Ｎ側受光面に受光された光を示す信号Ｉ＿ＮｅａｒからＦ側受光面に受光された光を示す信号Ｉ＿Ｆａｒを差分した差分値がしきい値Ａ１（第１のしきい値）より大きいかを判定する（Ｉ＿Ｎｅａｒ−Ｉ＿Ｆａｒ＞Ａ１）。しきい値Ａ１は、位置判定用のしきい値であり、回路ノイズにより距離設定形光電センサがチャタリングしないレベルに設定される。そして、位置判定部３１は、上記差分値がしきい値Ａ１より大きいと判定した場合には、受光位置がＮ側受光面であると判定する。一方、位置判定部３１は、上記差分値がしきい値Ａ１以下であると判定した場合には、受光位置がＦ側受光面であると判定する。
【００２０】
強度判定部３２は、受光部２（受光素子２２）により受光された光の受光強度を判定する。この際、強度判定部３２は、Ｎ側受光面に受光された光を示す信号Ｉ＿ＮｅａｒとＦ側受光面に受光された光を示す信号Ｉ＿Ｆａｒとの加算値がしきい値Ａ２（第２のしきい値）より大きいかを判定する（Ｉ＿Ｎｅａｒ＋Ｉ＿Ｆａｒ＞Ａ２）。しきい値Ａ２は、光沢検出用のしきい値であり、光沢反射光の影響を受けているかを判定可能なレベルに設定される。そして、強度判定部３２は、上記加算値がしきい値Ａ２より大きいと判定した場合には、受光強度が強い（光が光沢反射光を含む）と判定する。一方、強度判定部３２は、上記加算値がしきい値Ａ２以下であると判定した場合には、受光強度が弱い（光が光沢反射光を含まない）と判定する。
【００２１】
有無判定部３３は、位置判定部３１及び強度判定部３２による判定結果から検出体１０の有無を判定する。ここで、有無判定部３３は、位置判定部３１により受光位置がＮ側受光面であると判定された場合に検出体１０が有ると判定する。また、有無判定部３３は、検出体１０が有ると判定した後、位置判定部３１により受光位置がＦ側受光面であると判定され、且つ、強度判定部３２により受光強度が強いと判定された場合には、検出体１０が有ると判定する。また、有無判定部３３は、検出体１０が有ると判定した後、位置判定部３１により受光位置がＦ側受光面であると判定され、且つ、強度判定部３２により受光強度が弱いと判定された場合には、検出体１０が無いと判定する。図４に有無判定部３３における判定の状態遷移図を示す。
【００２２】
次に、実施の形態１に係る距離設定形光電センサの効果について、図５を参照しながら説明する。なお図５Ａは図７Ｂと同一である。
従来の距離設定形光電センサでは、図５Ａに示すように、設定距離Ｂ内だが光沢反射光により誤動作又は誤検出する可能性のある範囲（ＤＸ１）が存在している。
【００２３】
一方、実施の形態１に係る距離設定形光電センサでは、強度判定部３２で受光部２により受光された光の受光強度を判定し、有無判定部３３でその判定結果を考慮して検出体１０の有無を判定している。これにより、有無判定部３３は、検出体１０が有ると判定した後、位置判定部３１により受光位置がＦ側受光面であると判定された場合でも、強度判定部３２により受光強度が強いと判定された場合には、検出体１０の有り判定を維持する。これにより、図５Ｂに示すように、設定距離Ｂ内だが光沢反射光により誤動作又は誤検出する可能性のある範囲（ＤＸ１’）を上記ＤＸ１に対して狭めることができ、正常に距離を検出可能な範囲（検出範囲Ｄ’’）を検出範囲Ｄ’に対して広げることができる。例えば、設定距離Ｂ＝４００ｍｍとした場合には、図５Ａにおける検出範囲Ｄ’は２５０ｍｍであるが、図５Ｂにおける検出範囲Ｄ’’は３００ｍｍとすることができる。
【００２４】
以上のように、この実施の形態１によれば、光を投光する投光部１と、Ｎ側受光面及びＦ側受光面を有し、光を受光する受光部２と、受光部２により受光された光の受光位置を判定する位置判定部３１と、受光部２により受光された光の受光強度を判定する強度判定部３２と、位置判定部３１及び強度判定部３２による判定結果から検出体１０の有無を判定する有無判定部３３とを備えたので、検出体１０による反射光が光沢反射光を含む場合でも、その影響を低減できる。
【００２５】
なお上記では、強度判定部３２が用いるしきい値Ａ２が単一である場合を示した。しかしながら、これに限らず、強度判定部３２が用いるしきい値Ａ２を複数設けてもよい。例えば、強度判定部３２は、設定距離Ｂに応じて、しきい値Ａ２を複数設けてもよい。また、強度判定部３２は、拡散反射光の光量レベルに応じて、しきい値Ａ２を複数設けてもよい。
【００２６】
また上記では、強度判定部３２が用いるしきい値Ａ２が固定値である場合を示した。しかしながら、これに限らず、強度判定部３２が用いるしきい値Ａ２を可変値としてもよい。例えば、強度判定部３２は、設定距離Ｂに応じて、しきい値Ａ２を変えてもよい。また、強度判定部３２は、拡散反射光の光量レベルに応じて、しきい値Ａ２を変えてもよい。
【００２７】
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。
【符号の説明】
【００２８】
１  投光部
２  受光部
３  判定部
１０  検出体
１１  発光素子
１２  投光レンズ
２１  受光レンズ
２２  受光素子
３１  位置判定部
３２  強度判定部
３３  有無判定部
【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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