(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知領域の一端に設置され、その検知領域における物体の有無を検知するセンサであって、
第１の周期ごとに生成される所定数の投光パルスを含む第１の投光信号に基づき、前記検知領域に向けて検出光を投光する第１の投光素子と、
前記検出光の前記検知領域からの反射光を受光して第１の受光信号を生成する受光素子と、
前記第１の周期ごとに前記第１の受光信号の振幅を測定すると共に、前記第１の周期の自然数倍からなる第２の周期ごとに前記振幅に関する平均値を算出する振幅平均値算出手段と、
前記検出光の前記検知領域の他端からの反射光を前記受光素子が受光したときに算出されるべき前記振幅に関する平均値を、振幅参照値として予め記憶した第１の記憶手段と
前記第１の周期ごとに前記第１の投光信号と前記第１の受光信号との第１の位相差を測定すると共に、前記第１の周期の自然数倍からなる第３の周期ごとに前記第１の位相差に関する平均値を算出する位相差平均値算出手段と、
前記検出光の前記検知領域の他端からの反射光を前記受光素子が受光したときに算出されるべき前記第１の位相差に関する平均値を、位相差参照値として予め記憶した第２の記憶手段と、
前記振幅に関する平均値と前記振幅参照値との差が第１の範囲外にある場合と、そうでない場合であって前記第１の位相差に関する平均値と前記位相差参照値との差が第２の範囲外にある場合とにおいて、前記検知領域内に物体が有ると判定する判定手段と、
を含んでなることを特徴とする光位相差検出式の物体検知センサ。
【請求項２】
前記振幅参照値および前記位相差参照値を自動的に前記第１および第２の記憶手段に予め記憶させる初期設定手段をさらに含んでいて、
前記初期設定手段は、外部からの初期設定信号に応じて、前記振幅平均値算出手段が算出した前記振幅に関する平均値を前記振幅参照値として前記第１の記憶手段に記憶させると共に、前記位相差平均値算出手段が算出した前記第１の位相差に関する平均値を前記位相差参照値として前記第２の記憶手段に記憶させるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の光位相差検出式の物体検知センサ。
【請求項３】
前記初期設定手段は、前記第１の周期ごとに測定した前記振幅の値に応じて、前記第２の周期、前記第３の周期、前記第１の範囲および／または前記第２の範囲を自動的に決定するようになっていることを特徴とする請求項２に記載の光位相差検出式の物体検知センサ。
【請求項４】
前記初期設定手段は、前記第１の周期ごとに測定した前記第１の位相差のばらつきの程度に応じて、前記第２の周期、前記第３の周期、前記第１の範囲および／または前記第２の範囲を自動的に決定するようになっていることを特徴とする請求項２に記載の光位相差検出式の物体検知センサ。
【請求項５】
前記初期設定手段は、前記第１の周期ごとに測定した前記振幅の値が所定範囲内である場合、前記第１の周期ごとに測定した前記第１の位相差のばらつきの程度に応じて、前記第２の周期、前記第３の周期、前記第１の範囲および／または前記第２の範囲を自動的に決定し、そうでない場合、エラー信号を生成するようになっていることを特徴とする請求項２に記載の光位相差検出式の物体検知センサ。
【請求項６】
前記第１の投光素子および前記受光素子をそれぞれ複数個備え、
前記第１の投光信号は、前記各第１の投光素子に対してそれぞれ生成せしめられ、
前記各第１の投光素子は、前記各第１の投光信号に基づき、前記検出光を順次投光し、
前記受光素子は、前記各検出光について前記第１の受光信号をそれぞれ生成し、
前記振幅平均値算出手段は、前記第１の周期ごとに前記各第１の受光信号の振幅をそれぞれ測定すると共に、前記第２の周期ごとに前記各振幅に関する平均値をそれぞれ算出し、
前記第１の記憶手段は、前記各振幅に関する平均値についての前記振幅参照値をそれぞれ予め記憶し、
前記位相差平均値算出手段は、前記第１の周期ごとに前記各第１の投光信号と前記各第１の受光信号との前記第１の位相差をそれぞれ測定すると共に、前記第３の周期ごとに前記各第１の位相差に関する平均値をそれぞれ算出し、
前記第２の記憶手段は、前記各第１の位相差に関する平均値についての前記位相差参照値をそれぞれ予め記憶し、
前記判定手段は、前記各振幅に関する平均値と前記各振幅参照値との差のいずれかが前記第１の範囲外にある場合と、そうでない場合であって前記各第１の位相差に関する平均値と前記各位相差参照値との差のいずれかが前記第２の範囲外にある場合とにおいて、前記検知領域内に物体が有ると判定する、
ようになっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光位相差検出式の物体検知センサ。
【請求項７】
前記受光素子の直近に固定配置された第２の投光素子であって、前記第１の周期ごとに所定数生成される投光パルスを含むと共に前記第１の投光信号と投光タイミングが重ならない第２の投光信号に基づき、前記受光素子に向けて基準光を投光するものをさらに備えていて、
前記受光素子はさらに、前記基準光を受光して第２の受光信号を生成し、
前記位相差平均値算出手段はさらに、前記第１の周期ごとに前記第２の投光信号と前記第２の受光信号との第２の位相差を測定すると共に、前記第１の位相差と前記第２の位相差との減算値に関する平均値を前記第３の周期ごとに算出し、
前記判定手段は、前記振幅平均値算出手段によって算出された前記振幅に関する平均値と前記振幅参照値との差が前記第１の範囲外にある場合と、そうでない場合であって前記位相差平均値算出手段によって算出された前記減算値に関する平均値と前記位相差参照値との差が前記第２の範囲外にある場合とにおいて、前記検知領域内に物体が有ると判定する、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光位相差検出式の物体検知センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検知領域の一端に設置され、その検知領域における物体の有無を検知する光位相差検出式の物体検知センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ある領域内における人体や車両などの物体の有無を検知するセンサとしては、超音波を利用して反射波の時間を測定する超音波式センサ、光を利用した三角測量式センサ、光の反射光量を測定する光量検出式センサおよび光位相差検出式センサなどが挙げられる。
【０００３】
超音波式センサでは、被検知物体の角度変化による影響が大きいといった問題や、周囲の温度変化や風の影響に弱いといった問題がある。
【０００４】
光量検出式センサでは、反射光量を検出するため、被検知物体の色の変化に弱いという問題がある。
【０００５】
三角測量式センサでは、正確に測定するには、光の焦点を小さく絞る必要があるために、精密な光学系が必要となる。また、検知エリアが小さくなる為に、被検知物体の角度や凸凹の影響を受け易い。また、広いエリアを検出する場合に数多くの光学系素子が必要となり、規模、コストの観点から現実的ではないという問題がある。
【０００６】
光位相差検出式センサ（例えば、特許文献１参照）は、投光波と受光波の位相差を検出して、被検知物体までの距離を測定している。これは、上記位相差が被検知物体との距離に比例することを利用したものである。それゆえ、光位相差検出式センサは、原理的に温度等の影響に強く、被検知物体の色の変化にも強い。また、検知エリアが広いため、光学系素子数が少なくても良く、被検知物体の角度や凸凹の影響を受けにくい。
【特許文献１】特開２００５−３２５５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、光位相差検出式センサであっても、図８に示す如く、検出光Ｄと被検知物体Ｘにおける反射面Ｙとの角度αが９０°を大きく超えるときは、検知センサＳに受光される反射光Ｒの光量がゼロもしくは極めて小さくなり、正確な物体検知ができなかった。また、鏡などによる過大な反射光が受光されるときも、正確な物体検知ができなかった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、受光素子に受光される反射光の光量が過小もしくは過大である場合でも、正確に物体の有無を検知することができる光位相差検出式の物体検知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】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は、（１）検知領域の一端に設置され、その検知領域における物体の有無を検知するセンサであって、第１の周期ごとに生成される所定数の投光パルスを含む第１の投光信号に基づき、前記検知領域に向けて検出光を投光する第１の投光素子と、前記検出光の前記検知領域からの反射光を受光して第１の受光信号を生成する受光素子と、前記第１の周期ごとに前記第１の受光信号の振幅を測定すると共に、前記第１の周期の自然数倍からなる第２の周期ごとに前記振幅に関する平均値を算出する振幅平均値算出手段と、前記検出光の前記検知領域の他端からの反射光を前記受光素子が受光したときに算出されるべき前記振幅に関する平均値を、振幅参照値として予め記憶した第１の記憶手段と前記第１の周期ごとに前記第１の投光信号と前記第１の受光信号との第１の位相差を測定すると共に、前記第１の周期の自然数倍からなる第３の周期ごとに前記第１の位相差に関する平均値を算出する位相差平均値算出手段と、前記検出光の前記検知領域の他端からの反射光を前記受光素子が受光したときに算出されるべき前記第１の位相差に関する平均値を、位相差参照値として予め記憶した第２の記憶手段と、前記振幅に関する平均値と前記振幅参照値との差が第１の範囲外にある場合と、そうでない場合であって前記第１の位相差に関する平均値と前記位相差参照値との差が第２の範囲外にある場合とにおいて、前記検知領域内に物体が有ると判定する判定手段と、を含んでなることを特徴とする光位相差検出式の物体検知センサを提供するものである。
【００１０】
また本発明は、上記構成において、（２）前記振幅参照値および前記位相差参照値を自動的に前記第１および第２の記憶手段に予め記憶させる初期設定手段をさらに含んでいて、前記初期設定手段は、外部からの初期設定信号に応じて、前記振幅平均値算出手段が算出した前記振幅に関する平均値を前記振幅参照値として前記第１の記憶手段に記憶させると共に、前記位相差平均値算出手段が算出した前記第１の位相差に関する平均値を前記位相差参照値として前記第２の記憶手段に記憶させるようになっていることを特徴とする光位相差検出式の物体検知センサを提供するものである。
【００１１】
また本発明は、上記構成（２）において、（３）前記初期設定手段は、前記第１の周期ごとに測定した前記振幅の値に応じて、前記第２の周期、前記第３の周期、前記第１の範囲および／または前記第２の範囲を自動的に決定するようになっていることを特徴とする光位相差検出式の物体検知センサを提供するものである。
【００１２】
また本発明は、上記構成（２）において、（４）前記初期設定手段は、前記第１の周期ごとに測定した前記第１の位相差のばらつきの程度に応じて、前記第２の周期、前記第３の周期、前記第１の範囲および／または前記第２の範囲を自動的に決定するようになっていることを特徴とする光位相差検出式の物体検知センサを提供するものである。
【００１３】
また本発明は、上記構成（２）において、（５）前記初期設定手段は、前記第１の周期ごとに測定した前記振幅の値が所定範囲内である場合、前記第１の周期ごとに測定した前記第１の位相差のばらつきの程度に応じて、前記第２の周期、前記第３の周期、前記第１の範囲および／または前記第２の範囲を自動的に決定し、そうでない場合、エラー信号を生成するようになっていることを特徴とする光位相差検出式の物体検知センサを提供するものである。
【００１４】
また本発明は、上記構成（１）〜（５）のいずれかにおいて、（６）前記第１の投光素子および前記受光素子をそれぞれ複数個備え、前記第１の投光信号は、前記各第１の投光素子に対してそれぞれ生成せしめられ、前記各第１の投光素子は、前記各第１の投光信号に基づき、前記検出光を順次投光し、前記受光素子は、前記各検出光について前記第１の受光信号をそれぞれ生成し、前記振幅平均値算出手段は、前記第１の周期ごとに前記各第１の受光信号の振幅をそれぞれ測定すると共に、前記第２の周期ごとに前記各振幅に関する平均値をそれぞれ算出し、前記第１の記憶手段は、前記各振幅に関する平均値についての前記振幅参照値をそれぞれ予め記憶し、前記位相差平均値算出手段は、前記第１の周期ごとに前記各第１の投光信号と前記各第１の受光信号との前記第１の位相差をそれぞれ測定すると共に、前記第３の周期ごとに前記各第１の位相差に関する平均値をそれぞれ算出し、前記第２の記憶手段は、前記各第１の位相差に関する平均値についての前記位相差参照値をそれぞれ予め記憶し、前記判定手段は、前記各振幅に関する平均値と前記各振幅参照値との差のいずれかが前記第１の範囲外にある場合と、そうでない場合であって前記各第１の位相差に関する平均値と前記各位相差参照値との差のいずれかが前記第２の範囲外にある場合とにおいて、前記検知領域内に物体が有ると判定する、ようになっていることを特徴とする光位相差検出式の物体検知センサを提供するものである。
【００１５】
また本発明は、上記構成（１）〜（６）のいずれかにおいて、（７）前記受光素子の直近に固定配置された第２の投光素子であって、前記第１の周期ごとに所定数生成される投光パルスを含むと共に前記第１の投光信号と投光タイミングが重ならない第２の投光信号に基づき、前記受光素子に向けて基準光を投光するものをさらに備えていて、前記受光素子はさらに、前記基準光を受光して第２の受光信号を生成し、前記位相差平均値算出手段はさらに、前記第１の周期ごとに前記第２の投光信号と前記第２の受光信号との第２の位相差を測定すると共に、前記第１の位相差と前記第２の位相差との減算値に関する平均値を前記第３の周期ごとに算出し、前記判定手段は、前記振幅平均値算出手段によって算出された前記振幅に関する平均値と前記振幅参照値との差が前記第１の範囲外にある場合と、そうでない場合であって前記位相差平均値算出手段によって算出された前記減算値に関する平均値と前記位相差参照値との差が前記第２の範囲外にある場合とにおいて、前記検知領域内に物体が有ると判定する、ことを特徴とする光位相差検出式の物体検知センサを提供するものである。
【発明の効果】
【００１６】
上記のように構成された本発明の物体検知センサによれば、振幅平均値算出手段によって算出された受光信号の振幅に関する平均値と振幅参照値との差が、所定範囲内にあるかどうかが常に判定される。ここで、振幅参照値は、検知領域内に物体が無い場合に、振幅平均値算出手段によって算出されるべき平均値とされている。それゆえ、振幅に関する平均値と振幅参照値との差が所定範囲外であれば、検知領域内に何らかの物体が有ることによって受光素子が過大もしくは過小な反射光を受光しているものと認定し、「物体有り」と判定することができる。つまり、本発明の物体検知センサによれば、受光素子が過大もしくは過小な反射光を受光している状態であっても、誤った検知をすることなく、正確に物体の有無を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の好ましい一実施形態につき説明する。
図１は本発明にかかる光位相差検出式の物体検知センサの一例を示す側面図、図２は図１の物体検知センサの本体部を示す側断面図、図３は図１の物体検知センサにおける光学素子の配置を示す底面図である。図４は図１の物体検知センサの回路構成を示すためのブロック図であり、図５は図１の物体検知センサにおいて生成される投光信号のタイムチャートである。図６は図１の物体検知センサにおいて生成される位相差信号を示すための図である。
【００１８】
［全体構成］
図１に示すように、本実施形態にかかる光位相差検出式の物体検知センサ１は、物体の有無を検知すべき領域の一端に取り付けられるベース部２と、ベース部２に取り付けられた本体部３と、本体部３を覆う透光性のカバー４と、から構成されている。
【００１９】
本体部３は主に、図２に示す如く、フレーム３１と、フレーム３１の一方側に取り付けられた基板３２と、基板３２の回路上に接続された投光素子３３（第１の投光素子）、投光素子３４（第２の投光素子）および受光素子３５と、フレーム３１の他方側に保持された投光用レンズ３６および受光用レンズ３７と、からなっている。
【００２０】
フレーム３１は、周壁３１ａと中央壁３１ｂとを有している。周壁３１ａおよび中央壁３１ｂは、投光素子３３が配置される投光室３１ｃと、受光素子３５等が配置される受光室３１ｄとを区画する。
【００２１】
基板３２は、投光室３１ｃおよび受光室３１ｄの一方側（図２では上側）を閉じるように配置される。基板３２の回路上には、７個の投光素子３３が、投光室３１ｃ内に収容されるように接続される。投光素子３３は、図３に示す如く、投光素子３３ａを中心にしてその周囲に他の６つの投光素子３３ｂ〜３３ｇが配置される。投光素子３３は、後述する投光信号５１〜５７に基づき、検知領域（図２では下側）に向かう光（検出光）を投光する。
【００２２】
また、基板３２の回路上には、図２に示す如く、１個の投光素子３４が、受光室３１ｄ内に収容されるように接続される。投光素子３４は、後述する投光信号５０に基づき、光（基準光）を投光する。投光素子３４の直前には傾斜壁３１ｅが設けられているため、投光素子３４から投光された基準光は、傾斜壁３１ｅで反射して、受光素子３５側に向かうようになっている。
【００２３】
また、基板３２の回路上には、７個の受光素子３５が、受光室３１ｄ内に収容されるように接続される。受光素子３５は、図３に示す如く、投光素子３３と同様に、１つを中心にしてその周囲に他の６つが配置される。受光素子３５は、投光素子３３ａ〜３３ｇから投光された各検出光の検知領域からの反射光と、投光素子３４から投光された基準光とを受光し、それらに応じてそれぞれ受光信号を生成する。
【００２４】
投光用レンズ３６は、投光室３１ｃの他方側（図２では下側）を閉じるように配置される。投光用レンズ３６は、投光素子３３から投光されて検知領域に向かう検出光を集光させる。
【００２５】
受光用レンズ３７は、受光室３１ｄの他方側（図２では下側）を閉じるように配置される。受光用レンズ３７は、検知領域から受光素子３５に向かう、検出光の反射光を集光する。
【００２６】
［回路構成］
次に、各投光信号を生成すると共に受光信号を処理して、検知領域における物体の有無を検知するための検知回路の構成について説明する。なお、図１〜図３には図示されていないが、検知回路は基板３２上に構成されている。
【００２７】
検知回路は、図４に示す如く、投光素子３３に検出光を投光させるための投光信号５１〜５７（第１の投光信号）と投光素子３４に基準光を投光させるための投光信号５０（第２の投光信号）とを生成する投光信号生成回路５と、投光信号生成回路５によって生成された投光信号５０，５１〜５７に基づいて、投光素子３４，投光素子３３に基準光，検出光を投光させる駆動回路６と、を有している。
【００２８】
投光信号生成回路５は、図５に示す如く、周期Ｔ１（第１の周期）ごとに、投光素子３４に対する所定数の投光パルスを含む投光信号５０を生成する。駆動回路６は、投光信号５０に基づいて、投光素子３４に基準光を所定数回投光させる。
【００２９】
また、投光信号生成回路５は、周期Ｔ１ごとに、投光素子３３ａ〜３３ｇに対する所定数の投光パルスを含む投光信号５１〜５７をそれぞれ生成する。投光信号５１〜５７は、投光信号５０とタイミングか重ならないように生成される。また、投光信号５１〜５７は、タイミングがそれぞれ重ならないように順次生成される。駆動回路６は、投光信号５１〜５７に基づいて、各投光素子３３ａ〜３３ｇに検出光を所定数回投光させる。
【００３０】
また、検知回路は、図４に示す如く、受光素子３５が検出光の反射光および基準光を受けて生成した受光信号７１〜７７，７０を電圧による信号に変換し、増幅するＩＶ変換回路７を有している。
【００３１】
また、検知回路は、ビートダウンを行うべく、ローカル信号を生成するローカル信号生成回路８と、各投光信号５０〜５７をローカル信号とミキシングするミキシング回路９と、ＩＶ変換後の受光信号７０〜７７をローカル信号とミキシングするミキシング回路１０と、を有している。また、検知回路は、ミキシング回路９によって得られた信号の低周波数成分を通過させるローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１と、ミキシング回路１０によって得られた信号の低周波数成分を通過させるローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２と、を有している。
【００３２】
また、検知回路は、ＬＰＦ１１を通過した信号のタイミングを調整するタイミング調整回路１３と、ＬＰＦ１２を通過した信号を矩形波にするコンパレータ１４とを有している。
【００３３】
ローカル信号生成回路８は、投光信号５０〜５７よりも少し短い周期（換言すれば投光信号５０〜５７の周波数よりも少し高い周波数）のローカル信号（不図示）を生成する。各投光信号５０〜５７は、ミキシング回路９によってローカル信号とミキシングされたのち、ＬＰＦ１１を通過することで、投光信号５０ａ〜５７ａとされる。投光信号５０ａ〜５７ａはさらに、タイミング調整回路１３を通過することで、図６に示す投光信号５０ｂ〜５７ｂとされる。同様に、ＩＶ変換後の受光信号７０〜７７は、ミキシング回路１０によってローカル信号とミキシングされたのち、ＬＰＦ１２を通過することで、受光信号７０ａ〜７７ａとされる。受光信号７０ａ〜７７ａはさらに、コンパレータ１４を通過することで、図６に示す受光信号７０ｂ〜７７ｂとされる。
【００３４】
また、検知回路は、投光信号５０ｂ〜５７ｂと受光信号７０ｂ〜７７ｂとをそれぞれ比較し、それらの位相差に関する位相差パルス信号φ０〜φ７を得る位相比較器１５と、位相比較器１５からの位相差パルス信号φ０〜φ７を積分して位相差信号ｐｐ０〜ｐｐ７および位相差電圧値Ｐ０〜Ｐ７を得る積分回路１６とを有している。
【００３５】
位相比較器１５は、図６Ａに示す如く、投光信号５０ｂと受光信号７０ｂとを比較し、それらの位相差（第２の位相差）に関する位相差パルス信号φ０を周期Ｔ１ごとに生成する。同様に、位相比較器１５は、図６Ｂに示す如く、投光信号５１ｂ〜５７ｂと受光信号７１ｂ〜７７ｂとを順次比較し、それらの位相差（第１の位相差）に関する位相差パルス信号φ１〜φ７を周期Ｔ１ごとに生成する。
【００３６】
積分回路１６は、図６に示す如く、周期Ｔ１ごとに、位相差パルス信号φ０〜φ７を積分して位相差信号ｐｐ０〜ｐｐ７を生成し、位相差電圧値Ｐ０〜Ｐ７を得る。
【００３７】
検知回路はさらに、ＬＰＦ１２からの受光信号７０ａ〜７７ａの直流成分をカットして受光信号７０ｃ〜７７ｃとするハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１７と、ＨＰＦ１７からの受光信号７０ｃ〜７７ｃと積分回路１６からの位相差電圧値Ｐ０〜Ｐ７とが入力されるＣＰＵ１８と、を有している。
【００３８】
ＣＰＵ１８は、図４Ｂに示す如く、ＨＰＦ１７からの受光信号７１ｃ〜７７ｃに基づいて、受光信号７１ｃ〜７７ｃの振幅に関する平均値をそれぞれ算出する振幅平均値算出部１８ａと、各位相差電圧値Ｐ０〜Ｐ７に基づいて、投光信号５０ｂ〜５７ｂと受光信号７０ｂ〜７７ｂとの位相差に関する平均値をそれぞれ算出する位相差平均値算出部１８ｂと、を有している。
【００３９】
振幅平均値算出部１８ａは、周期Ｔ１ごとに、受光信号７１ｃ〜７７ｃの振幅値、つまり各受光信号７１ｃ〜７７ｃの最大電圧値をそれぞれ得る。ここで、受光信号７１ｃ〜７７ｃは正弦波であるため、この最大電圧値を得るには、振幅がピークとなるタイミングで電圧値をサンプリングする必要がある。しかし、それには、検波回路やピークホールドが必要となり、回路規模が大きくなる。それゆえ、本実施形態では、受光信号７１ｃ〜７７ｃ周期Ｔ１ごとに所定タイミングで複数回サンプリングし、それぞれ得られた電圧値の絶対値の最大値が最大電圧値とされる。
【００４０】
そして、振幅平均値算出部１８ａは、周期Ｔ１の自然数倍からなる周期Ｔ２（第２の周期）ごとに、各最大電圧値の平均値ＡＡ１〜ＡＡ７をそれぞれ算出する。
【００４１】
位相差平均値算出部１８ｂは、位相差電圧値Ｐ１〜Ｐ７から位相差電圧値Ｐ０を減算した値ＤＰ１〜ＤＰ７（ＤＰ１＝Ｐ１−Ｐ０，ＤＰ２＝Ｐ２−Ｐ０，・・・，ＤＰ７＝Ｐ７−Ｐ０）を算出すると共に、周期Ｔ１の自然数倍からなる周期Ｔ３（第３の周期）ごとに、減算値ＤＰ１〜ＤＰ７の平均値ＰＡ１〜ＰＡ７をそれぞれ算出する。
【００４２】
ＣＰＵ１８はさらに、検知領域内に物体が無い場合に振幅平均値算出部１８ａによって算出されるべき上記平均値ＡＡ１〜ＡＡ７を、振幅参照値ＡＲ１〜ＡＲ７として予め記憶した振幅参照値記憶部（第１の記憶手段）１８ｃと、検知領域内に物体が無い場合に位相差平均値算出部１８ｂによって算出されるべき上記平均値ＰＡ１〜ＰＡ７を、位相差参照値ＰＲ１〜ＰＲ７として予め記憶した位相差参照値記憶部（第３の記憶手段）１８ｄと、を有している。
【００４３】
また、ＣＰＵ１８は、振幅参照値ＡＲ１〜ＡＲ７、位相差参照値ＰＲ１〜ＰＲ７、振幅平均値算出部１８ａによって算出された平均値ＡＡ１〜ＡＡ７および位相差平均値算出部１８ｂによって算出された平均値ＰＡ１〜ＰＡ７に基づいて、検知領域内における物体の有無を判定し、判定信号を出力する判定部１８ｅを有している。
【００４４】
判定部１８ｅは、表１に示す如く、振幅平均値算出部１８ａによって算出された振幅に関する平均値ＡＡ１〜ＡＡ７と振幅参照値ＡＲ１〜ＡＲ７との差ＡＡ１−ＡＲ１，ＡＡ２−ＡＲ２，・・・，ＡＡ７−ＡＲ７のいずれかが所定範囲（第１の範囲）外にある場合、検知領域内に何らかの物体が有ると判定する。
一方、振幅に関する平均値ＡＡ１〜ＡＡ７と振幅参照値ＡＲ１〜ＡＲ７との差が所定範囲内にある場合であって、位相差平均値算出部１８ｂによって算出された位相差に関する平均値ＰＡ１〜ＰＡ７と位相差参照値ＰＲ１〜ＰＲ７との差ＰＡ１−ＰＲ１，ＰＡ２−ＰＲ２，・・・，ＰＡ７−ＰＲ７のいずれかが所定範囲（第２の範囲）外にある場合、判定部１８ｅは、検知領域内に物体が有ると判定する。
そして、判定部１８ｅは、上記以外の場合、検知領域内に物体は無いと判定する。
【００４５】
【表１】
0005061319.tif 000002
【００４６】
つまり、判定部１８ｅは、受光信号７１ｃ〜７７ｃの振幅に関する平均値ＡＡ１〜ＡＡ７と振幅参照値ＡＲ１〜ＡＲ７との差のいずれかが第１の範囲外である場合、検知領域内に何らかの物体が有ることによって、受光素子３５が過大もしくは過小な反射光を受光しているものと認定し、「物体有り」と判定する。
一方、振幅に関する平均値ＡＡ１〜ＡＡ７と振幅参照値ＡＲ１〜ＡＲ７との差がいずれも第１の範囲内である場合、判定部１８ｅは、従来の光位相差検出式の物体検知センサと同様に物体の有無を検知する。すなわち、判定部１８ｅは、位相差に関する平均値ＰＡ１〜ＰＡ７と位相差参照値ＰＲ１〜ＰＲ７との差のいずれかが第２の範囲外にある場合、「物体有り」と判定し、そうでない場合「物体無し」と判定する。
【００４７】
［作用・効果］
以上のように構成された光位相差検出式の物体検知センサ１によれば、振幅平均値算出部１８ａによって算出された受光信号７１ｃ〜７７ｃの振幅に関する平均値ＡＡ１〜ＡＡ７と振幅参照値ＡＲ１〜ＡＲ７との差が、所定範囲（第１の範囲）内にあるかどうかが常に判定される。ここで、振幅参照値ＡＲ１〜ＡＲ７は、検知領域内に物体が無い場合に、振幅平均値算出部１８ａによって算出されるべき平均値ＡＡ１〜ＡＡ７とされている。それゆえ、振幅に関する平均値ＡＡ１〜ＡＡ７と振幅参照値ＡＲ１〜ＡＲ７との差が所定範囲外であれば、検知領域内に何らかの物体が有ることによって受光素子３５が過大もしくは過小な反射光を受光しているものと認定し、「物体有り」と判定することができる。つまり、物体検知センサ１によれば、受光素子３５が過大もしくは過小な反射光を受光している状態でも、誤った検知をすることなく、正確に物体の有無を検知することができる。
【００４８】
また、物体検知センサ１は、受光素子３５の直近に固定配置された投光素子３４を備えていて、当該投光素子３４が、受光素子３５に直接受光される基準光を投光するようになっている。
ここで、基準光は直接受光素子３５によって受光されるから、基準光についての位相差電圧値Ｐ０は、原理的には常に一定になるはずである。しかし、実際は、検知回路上の電子部品が温度特性を有しているため、周囲温度の影響によって位相差電圧値Ｐ０は変化する。同様に、各投光素子３３の検出光の反射光についての位相差電圧値Ｐ１〜Ｐ７も周囲温度によって変化する。
そこで、物体検知センサ１は、当該投光素子３４からの基準光についての位相差電圧値Ｐ０を、各投光素子３３の検出光の反射光についての位相差電圧値Ｐ１〜Ｐ７から減算した値ＤＰ１〜ＤＰ７を算出し、この減算値ＤＰ１〜ＤＰ７の平均値ＰＡ１〜ＰＡ７と位相差参照値ＰＲ１〜ＰＲ７との差が所定範囲内にあるかどうかに基づいて、物体検知を行なうようになっている。周囲温度によって位相差電圧値が変化していても、この減算によってその変化分がキャンセルされるので、物体検知センサ１は、周囲温度によらず、常に正確に物体の有無を検知することができる。
【００４９】
また、物体検知センサ１は、複数の投光素子３３および受光素子３５を有しているため、比較的広い検知領域において、物体の有無を検知することができる。
【００５０】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は次のように変形して実施することができる。
【００５１】
例えば、図７に示す如く、振幅参照値ＡＲ１〜ＡＲ７および位相差参照値ＰＲ１〜ＰＲ７を、自動的に振幅参照値記憶手段１８ｃおよび位相差参照値記憶手段１８ｄに予め記憶させる初期設定部１８ｆをＣＰＵ１８に設けてもよい。
【００５２】
初期設定部１８ｆは、物体検知センサ１が検知領域の一端に設置された際等であって、検知領域内に物体が無いときに作動せしめられ、種々の初期設定をする。初期設定部１８ｆは、外部から初期設定信号Ｔを受けた際、振幅平均値算出部１８ａが算出した振幅に関する平均値ＡＡ１〜ＡＡ７を、振幅参照値ＡＲ１〜ＡＲ７として振幅参照値記憶部１８ｃに記憶させる。同様に、初期設定部１８ｆは、外部から初期設定信号Ｔを受けた際、位相差平均値算出部１８ｂが算出した位相差に関する平均値ＰＡ１〜ＰＡ７を、位相差参照値ＰＲ１〜ＰＲ７として位相差参照値記憶部１８ｄに記憶させる。
【００５３】
初期設定部１８ｆはさらに、位相差参照値記憶部１８ｄに記憶させた平均値ＰＡ１〜ＰＡ７の元データである位相差に関する減算値ＤＰ１〜ＤＰ７のばらつきをそれぞれ測定する。
【００５４】
初期設定部１８ｆは、表２に示す如く、振幅参照値記憶部１８ｃに記憶させた平均値ＡＡ１〜ＡＡ７の元データである振幅に関する最大電圧値（振幅値）が所定範囲内にあるかどうかと、上記減算値ＤＰ１〜ＤＰ７のばらつきが所定範囲内にあるかどうかとに基づいて、各平均値ＡＡ１〜ＡＡ７，ＰＡ１〜ＰＡ７の各算出周期Ｔ２および／またはＴ３と、判定部１８ｅが物体有無の判定に用いる第１の範囲および／または第２の範囲とを、自動的に設定する。
【００５５】
【表２】
0005061319.tif 000003
【００５６】
つまり、初期設定部１８ｆは、上記振幅値のいずれかが所定範囲外である場合、受光素子３５が過大もしくは過小な反射光を受光しており、各初期設定を行なう環境にないとして初期設定を行なわず、エラー信号を生成する。なお、当該エラー信号が生成された場合は、異常な反射光を引き起こした要因が作業者によって取り除かれた後、再度初期設定信号Ｔが入力され、初期設定が実行される。
【００５７】
一方、上記振幅値のいずれもが所定範囲内である場合であって、位相差に関する減算値ＤＰ１〜ＤＰ７の各ばらつきのいずれかが所定範囲外にある場合、初期設定部１８ｆは、検知領域内が何らかの影響で位相差検出にばらつきを生じ易い環境になっていると認定する。そして、初期設定部１８ｆは、この環境に対応すべく、平均値算出周期Ｔ２，Ｔ３を初期値よりも長くすると共に、第１の範囲，第２の範囲を初期値よりも広くする。
【００５８】
上記のような初期設定部１８ｆを備えた物体検知センサ１によれば、自動的に各参照値ＡＲ１〜ＡＲ７，ＰＲ１〜ＰＲ７を、各参照値記憶部１８ｃ，１８ｄに記憶させることができる。
【００５９】
また、初期設定部１８ｆを備えた物体検知センサ１によれば、実際に設置された検知領域における他端の反射状況に応じて、平均値算出周期Ｔ２，Ｔ３ならびに物体有無判定のための第１の範囲，第２の範囲を最適かつ自動的に設定することができる。
【００６０】
なお、上記変形例では、振幅値と、位相差に関する減算値のばらつきとに応じて、平均値算出周期および第１，第２の範囲を調整したが、振幅に関する最大電圧値の大きさのみに応じて調整してもよいし、位相差に関する減算値のばらつきのみに応じて調整してもよい。また、振幅に関する最大電圧値の大きさまたは位相差に関する減算値のばらつきに応じて、各平均値算出周期、第１の範囲および第２の範囲のいずれかを適宜選択して調整するようにしてもよい。
【００６１】
また、投光素子３３および受光素子３５は、少なくとも１つあれば足り、検知領域の広さに応じて個数を適宜変更することができる。
【００６２】
また、基準光を投光する投光素子３４は、周囲温度による影響が無視できるような場合、省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明にかかる光位相差検出式の物体検知センサの一例を示す側面図である。
【図２】図１の物体検知センサの本体部を示す側断面図である。
【図３】図１の物体検知センサにおける光学素子の配置を示す底面図である。
【図４】図１の物体検知センサの回路構成を示すためのブロック図である。
【図５】図１の物体検知センサにおいて生成される投光信号のタイムチャートである。
【図６】図１の物体検知センサにおいて生成される位相差信号を示すための図である。
【図７】変形例にかかる光位相差検出式の物体検知センサのＣＰＵを示すブロック図である。
【図８】従来の光位相差検出式の物体検知センサの欠点を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６４】
ＡＡ１〜ＡＡ７  振幅に関する平均値
ＡＲ１〜ＡＲ７  振幅参照値
ＰＡ１〜ＰＡ７  位相差に関する平均値
ＰＲ１〜ＰＲ７  位相差参照値
１８ａ  振幅平均値算出手段（振幅平均値算出部）
１８ｂ  位相差平均値算出手段（位相差平均値算出部）
１８ｅ  判定手段（判定部）
５０ｂ〜５７ｂ  投光信号
７０ｂ〜７７ｂ、７１ｃ〜７７ｃ  受光信号
【図１】
0005061319.tif 000004
【図２】
0005061319.tif 000005
【図３】
0005061319.tif 000006
【図４】
0005061319.tif 000007
【図５】
0005061319.tif 000008
【図６】
0005061319.tif 000009
【図７】
0005061319.tif 000010
【図８】
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