(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出エリアに向けて光を照射すべく一列状に配置された複数の投光素子と、
これらの投光素子と対応して設けられ、前記検出エリアからの光を受光する複数の受光素子と、
前記投光素子を所定の投光タイミングで順次走査するように投光させる投光期間と何れの前記投光素子も投光させない非投光期間からなるスキャン動作を繰返す投光駆動手段と、
前記投光期間においては前記受光素子からの受光信号を対応する前記投光素子のタイミングに同期させて有効化し、前記受光素子からの受光信号に基づいて前記検出エリアにおける遮光状態を判断する判断手段と、
前記非投光期間においては前記受光素子からの受光信号に基づいて干渉光の検出を行う干渉光検出手段と、
この干渉光検出手段が干渉光を検出した場合、前記投光タイミングが干渉光と重ならないように前記投光駆動手段のスキャン周期を可変するスキャン周期可変手段とを備えた多光軸光電センサにおいて、
乱数発生手段を備え、
前記スキャン周期可変手段は、前記干渉光検出手段が干渉光を検出しないスキャン動作が所定回数連続したときは、前記投光駆動手段のスキャン周期を前記乱数発生手段に応じて決められる数値でランダムに可変することを特徴とする多光軸光電センサ。
【請求項２】
検出エリアに向けて光を照射すべく一列状に配置された複数の投光素子と、
これらの投光素子と対応して設けられ、前記検出エリアからの光を受光する複数の受光素子と、
前記投光素子を所定の投光タイミングで順次走査するように投光させる投光期間と何れの前記投光素子も投光させない非投光期間からなるスキャン動作を繰返す投光駆動手段と、
前記投光期間においては前記受光素子からの受光信号を対応する前記投光素子のタイミングに同期させて有効化し、前記受光素子からの受光信号に基づいて前記検出エリアにおける遮光状態を判断する判断手段と、
前記非投光期間においては前記受光素子からの受光信号に基づいて干渉光の検出を行う干渉光検出手段と、
この干渉光検出手段が干渉光を検出した場合、前記投光タイミングが干渉光と重ならないように前記投光駆動手段のスキャン周期を可変するスキャン周期可変手段とを備えた多光軸光電センサにおいて、
乱数発生手段を備え、
前記スキャン周期可変手段は、前記干渉光検出手段が干渉光を検出しないスキャン動作が前記乱数発生手段に応じて決められるランダムな回数連続したときは、前記投光駆動手段におけるスキャン周期を可変することを特徴とする多光軸光電センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の投光素子からの投光を当該投光素子に対応する複数の受光素子で受光することにより検出エリアに位置する物体を検出する多光軸光電センサに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
この種の光電センサでは、より広い領域への物体の進入を検出すべく、複数の多光軸光電センサを並設することが行われている。
このように複数の多光軸光電センサを並設した場合は、多光軸光電センサのスキャン周期が一致しているという事情から、投光タイミングと受光タイミングとの同期を図るにしても、他の多光軸光電センサの投光タイミングと一致してしまう相互干渉を生じることがあり、誤検出を引き起こすという問題を生じる。
【０００３】
このような相互干渉を防止する方法として、自器の投光タイミングの直前に受光素子の受光状態を検出し、受光している場合は、自器以外からの光を受光している、即ち干渉しているとして、自器の投光タイミングをずらすことで、干渉を防止する方法が用いられてきた。
【０００４】
しかしながら、例えば、電源投入直後などで、自器の投光タイミングと干渉光のタイミングとが完全に一致した場合、自器の非投光タイミングの受光状態を検出しても干渉光は検出されないことから、本当は干渉光の影響を受けているにもかかわらず干渉光が検出されず、干渉しているとは判断されなくなってしまう。このため、自器が遮光状態になっても干渉光が入光することで、入光状態と誤って判断してしまうことになる。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、他器から干渉光を受ける環境であっても、干渉光の影響を確実に回避することができる多光軸光電センサを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、検出エリアに向けて光を照射すべく一列状に配置された複数の投光素子と、これらの投光素子と対応して設けられ、前記検出エリアからの光を受光する複数の受光素子と、前記投光素子を所定の投光タイミングで順次走査するように投光させる投光期間と何れの前記投光素子も投光させない非投光期間からなるスキャン動作を繰返す投光駆動手段と、前記投光期間においては前記受光素子からの受光信号を対応する前記投光素子のタイミングに同期させて有効化し、前記受光素子からの受光信号に基づいて前記検出エリアにおける遮光状態を判断する判断手段と、前記非投光期間においては前記受光素子からの受光信号に基づいて干渉光の検出を行う干渉光検出手段と、この干渉光検出手段が干渉光を検出した場合、前記投光タイミングが干渉光と重ならないように前記投光駆動手段のスキャン周期を可変するスキャン周期可変手段とを備えた多光軸光電センサにおいて、乱数発生手段を備え、前記スキャン周期可変手段は、前記干渉光検出手段が干渉光を検出しないスキャン動作が所定回数連続したときは、前記投光駆動手段のスキャン周期を前記乱数発生手段に応じて決められる数値でランダムに可変するものである（請求項１）。
このような構成によれば、非投光期間において干渉光を検出したときは、スキャン周期可変手段は、投光タイミングが干渉光と重ならないように投光駆動手段のスキャン周期を可変するので、干渉光の影響を防止できる。
【０００７】
ところで、投光タイミングと干渉光とが完全に重なっている場合は、上述したような干渉光の検出を行うことができないことから、検出エリアに物体が存在するにしても、干渉光が入光して物体を検出できなくなる虞がある。ここで、スキャン周期可変手段は、干渉光検出手段が干渉光を検出しないスキャン動作が所定回数連続したときは、投光駆動手段のスキャン周期を乱数発生手段に応じて決められる数値でランダムに可変するから、投光タイミングと干渉光とが完全に重なっているにしても、干渉光の存在を検出して、以後においては、干渉光が投光タイミングに重ならないように投光駆動手段のスキャン周期を可変することにより干渉光の影響を未然に防止することができる。この場合、干渉光が他の多光軸光電センサからのものであっても、乱数発生手段を採用した結果、他の多光軸光電センサと同一の干渉光回避動作を実行してしまうことを極力防止することができる。
【０００８】
また、本発明は、検出エリアに向けて光を照射すべく一列状に配置された複数の投光素子と、これらの投光素子と対応して設けられ、前記検出エリアからの光を受光する複数の受光素子と、前記投光素子を所定の投光タイミングで順次走査するように投光させる投光期間と何れの前記投光素子も投光させない非投光期間からなるスキャン動作を繰返す投光駆動手段と、前記投光期間においては前記受光素子からの受光信号を対応する前記投光素子のタイミングに同期させて有効化し、前記受光素子からの受光信号に基づいて前記検出エリアにおける遮光状態を判断する判断手段と、前記非投光期間においては前記受光素子からの受光信号に基づいて干渉光の検出を行う干渉光検出手段と、この干渉光検出手段が干渉光を検出した場合、前記投光タイミングが干渉光と重ならないように前記投光駆動手段のスキャン周期を可変するスキャン周期可変手段とを備えた多光軸光電センサにおいて、乱数発生手段を備え、前記スキャン周期可変手段は、前記干渉光検出手段が干渉光を検出しないスキャン動作が前記乱数発生手段に応じて決められるランダムな回数連続したときは、前記投光駆動手段におけるスキャン周期を可変するものである（請求項２）。
【０００９】
このような構成によれば、スキャン周期可変手段は、干渉光検出手段が干渉光を検出しないスキャン動作が乱数発生手段に応じて決められるランダムな回数連続したときは、投光駆動手段のスキャン周期を可変するから、投光タイミングと干渉光とが完全に重なっているにしても、干渉光の存在を検出して、以後においては、干渉光が投光タイミングに重ならないように投光駆動手段のスキャン周期を可変するようになり、干渉光の影響を未然に防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を４光軸の多光軸光電センサに適用した第１の実施の形態を図１ないし図４に基づいて説明する。
図１は、多光軸光電センサの電気的構成を概略的に示している。この図１において、多光軸光電センサ１は、検出エリアを挟んで設置された投光器２及び受光器３から構成されている。
【００１１】
投光器２は、全体の制御を行う投光側ＣＰＵ４を主体として構成されており、この投光側ＣＰＵ４に接続される選択回路５と、この選択回路５に接続される複数の駆動回路６と、この駆動回路６のそれぞれに接続される複数の投光素子７とを含んで構成されている。
【００１２】
投光側ＣＰＵ４は、後述するように受光器３から同期信号を入力するように接続されており、この同期信号に基づいて選択回路５に対して駆動回路６を順次選択するための選択信号を出力するようになっている。
選択回路５は、投光側ＣＰＵ４から与えられた選択信号に基づいて駆動回路６を通じて投光素子７を順次選択して駆動させる。
【００１３】
投光素子７は、駆動回路６から駆動されたときは投光信号を検出エリアに向けて照射するもので、投光器２全体としては、投光素子７から所定の投光タイミングでｃｈ１〜ｃｈ４のパルス光が検出エリアに向けて順次照射するようになっている。
【００１４】
受光器３は、全体の制御を行う受光側ＣＰＵ８を主体として構成されており、投光器２から検出エリアに向けて照射された光を受光すると受光信号を出力する複数の受光素子９と、これらの受光素子９にそれぞれ接続される複数の受光アンプ１０と、これらの受光アンプ１０のそれぞれの出力端子に接続される複数の受光用コンパレータ１１と、これらの受光用コンパレータ１１のそれぞれの出力端子に入力端子が接続されるアナログスイッチ１２と、これらのアナログスイッチ１２を受光側ＣＰＵ８からの選択信号にしたがってオンオフ制御する選択回路１３と、受光アンプ１０のそれぞれの出力端子に接続される複数の干渉検出用コンパレータ１４と、これらの干渉検出用コンパレータ１４のそれぞれの出力の論理和をとり受光側ＣＰＵ８に出力する論理和回路(以降，ＯＲ回路と称する)１５とを含んで構成されている。
【００１５】
受光アンプ１０は、受光素子９において検出エリアからの光を受光して出力された受光信号を増幅し、受光用コンパレータ１１及び干渉検出用コンパレータ１４にそれぞれ出力するようになっている。
受光用コンパレータ１１は、あらかじめ設定された第１のしきい値（それぞれ略同一な値に設定されている）をそれぞれ有しており、受光アンプ１０において増幅された受光信号がこの第１のしきい値以上となるときには電源電圧Ｖｃｃ程度のハイレベルの信号(以降、「Ｈ」信号と称する)を出力し、第１しきい値以上とならないときには略ＧＮＤレベルに一致するロウレベルの信号(以降、「Ｌ」信号と称する)を出力するように構成されている。
【００１６】
アナログスイッチ１２は、選択回路１３によりオンオフ制御されて、オン状態となるとそれぞれ受光用コンパレータ１１の出力を通過させることにより受光側ＣＰＵ８に入力させるようになっている。
尚、アナログスイッチ１２がオフ状態のときには受光用コンパレータ１１の出力は受光側ＣＰＵ８に入力されることはなく、受光側ＣＰＵ８への入力電圧は例えば「Ｌ」レベルが維持されるようになっている。
【００１７】
選択回路１３は、受光側ＣＰＵ８からの選択信号を入力し、選択されたアナログスイッチ１２を順次オンオフ制御するようになっている。
受光側ＣＰＵ８は、前述したように投光側ＣＰＵ４にあらかじめ設定された受光信号を有効化する期間(同期タイミング)に応じて同期信号を出力すると共に、選択回路１３に対してアナログスイッチ１２の選択信号を出力するようになっており、有効となったアナログスイッチ１２からの各出力を同期タイミングに入力することにより検出エリアにおける物体の存在を判断するようになっている。
以上のように多光軸光電センサ１は検出エリアに位置する物体を検出するという基本機能に加えて干渉光の影響を回避する干渉回避機能を有しており、以下、干渉回避機能を実現するための構成について簡単に説明する。
【００１８】
干渉検出用コンパレータ１４は、あらかじめ設定された第２のしきい値（それぞれ略同一な値に設定されている）をそれぞれ有しており、受光アンプ１０において増幅された受光信号がこの第２のしきい値以上となるときには「Ｈ」信号を出力し、第２しきい値以上とならないときには「Ｌ」信号をＯＲ回路１５に出力するように構成されている。
【００１９】
尚、受光用コンパレータ１１に設定された第１しきい値と干渉検出用コンパレータ１４に設定された第２しきい値とは異なる値に設定されており、第１しきい値に対して第２しきい値が小さく設定されている。これは、受光信号に対して干渉光の信号レベルが小さいのが通常であることから、干渉光を確実に検出するためである。
【００２０】
ＯＲ回路１５は、例えばワイヤードＯＲ回路から構成されており、負論理のＯＲ回路として機能するようになっている。
受光側ＣＰＵ８は、ＯＲ回路１５において取得された論理和の信号をあらかじめ設定された有効化期間(非投光期間)に検出するようになっている。
【００２１】
尚、本発明における投光駆動手段は、投光側ＣＰＵ４及び選択回路から構成され、判断手段は、受光側ＣＰＵ８及び受光用コンパレータ１１とから構成され、干渉光判定手段は、受光側ＣＰＵ８、干渉検出用コンパレータ１４及びＯＲ回路１５から構成され、スキャン周期可変手段及び乱数発生手段は、受光側ＣＰＵ８から構成されている。
【００２２】
次に上記構成の作用について説明する。
［遮光検出（投光期間）］
受光側ＣＰＵ８は、投光側ＣＰＵ４と同期するための同期信号を、内部クロックを基準にして生成して投光側ＣＰＵ４に出力する。投光側ＣＰＵ４は、この同期信号に基づいて選択回路５に対して選択信号を出力する。このとき、選択回路５は、選択信号により駆動回路６を選択するので、投光側ＣＰＵ４は、駆動回路６に対して投光指令Ｐ１〜Ｐ４を与え、これにより、投光素子７からは、所定の投光タイミングでｃｈ１〜ｃｈ４のパルス光が順次投光される。
【００２３】
一方、受光側ＣＰＵ８は、投光側ＣＰＵ４に同期信号を出力すると、選択回路１３に選択信号を出力する。このとき、選択回路１３は、選択信号によりｃｈ１のアナログスイッチ１２をオン状態とするように制御し、ｃｈ１となる受光素子９からの受光信号をあらかじめ定められた投光タイミングを含む所定期間だけ有効化する。
【００２４】
さて、受光素子９が受光した受光信号は、受光アンプ１０で増幅されてから、受光用コンパレータ１１において第１しきい値と比較される。このとき、検出エリアにおいて投光素子７からのパルス光が遮光されていなければ、受光用コンパレータ１１からは、受光アンプ１０で増幅された受光信号と第１しきい値との比較出力から受光側ＣＰＵ８には「Ｈ」信号が入力され、遮光されていれば「Ｌ」信号が入力される。
【００２５】
受光側ＣＰＵ８は、投光側ＣＰＵ４に出力した同期信号に基づいて、所定タイミングで入力される信号が「Ｈ」信号であるか否かを判定し、この結果から、検出エリアにおいて遮光されているか否かを判断する。
その後、投光側ＣＰＵ４は、選択回路５に対して選択信号を出力し、ｃｈ２の駆動回路６を選択するので、ｃｈ２の投光素子７から所定の投光タイミングでパルス光が投光される。
【００２６】
一方、受光側ＣＰＵ８は、ｃｈ１において有効化された所定期間だけ経過すると、選択回路１３に選択信号を出力し、選択回路１３はこの選択信号に基づいてｃｈ１のアナログスイッチ１２をオフ状態とし、ｃｈ２のアナログスイッチ１２をオン状態として所定期間だけ同様に有効化することで、この有効化された期間に投光信号を受光し、増幅された受光信号の第１しきい値と比較した結果を受光側ＣＰＵ８に入力することになる。
【００２７】
以上のような動作により、投光器２の投光素子７からは、検出エリアに向けてパルス光がｃｈ１からｃｈ４の順に繰返して投光されると共に、投光器２に対向する受光器３の受光素子９は、これらのパルス光を投光タイミングの期間を含んだ有効期間に受光し、この有効化された期間内に増幅された受光信号と第１しきい値とを比較した結果が受光側ＣＰＵ８に間欠的に入力されることになり（図２参照）、その結果に基づいて検出エリアに物体が位置しているか否かを判断することができる。
【００２８】
［干渉光検出(非投光期間)］
投光側ＣＰＵ４は、図２に示すように所定期間（干渉光の状態によって変化する）投光を停止し、この非投光期間において受光側ＣＰＵ８は干渉光の検出を開始する。
【００２９】
ここで、受光側ＣＰＵ８は、非投光期間においてはＯＲ回路１５からの入力電圧の検出を開始する（干渉光判定期間の開始）。
干渉検出用コンパレータ１４は、受光アンプ１０により増幅された受光信号を第２しきい値と比較する。この場合、干渉検出用コンパレータ１４は、受光信号が第２しきい値以上となるときは、「Ｈ」信号を出力し、受光側ＣＰＵ８には「Ｈ」信号が入力される。また、受光信号が第２しきい値以上とならないときには、「Ｌ」信号を出力し、受光側ＣＰＵ８には「Ｌ」信号が入力される。
【００３０】
さて、受光器３の受光素子９に干渉光が入光すると、受光素子９はこの干渉光を受光信号として検出し、受光アンプ１０はこの受光信号を増幅する。これにより、非投光期間においてＯＲ回路１５から「Ｈ」信号が入力されるので、受光側ＣＰＵ８は、干渉光が入光したと判断することができ、投光タイミングが干渉光と重ならないようにずらす周知の干渉回避動作を実行する。
以上のようにして、投光素子７を所定の投光タイミングで順次走査するように投光させる投光期間と何れの投光素子７も投光させない非投光期間からなるスキャン動作が繰返して行われる。
【００３１】
[干渉回避動作]
図３は、本発明に係る受光側ＣＰＵ８の干渉回避動作を示している。この図３において、干渉光が検出されない状態がはじめての場合(Ｓ＝０)は（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、乱数を発生し（Ｓ１０２）、これに基づいて監視スキャン数Ｘを設定する（Ｓ１０３）。例えば乱数が「３」とすると、監視スキャン数Ｘは３スキャンに設定される（Ｘ＝３）。
【００３２】
次に、干渉光が検出されない状態のスキャン数Ｓと監視スキャン数Ｘとを比較する（Ｓ１０４）。この場合、監視スキャン数が３スキャンなので、干渉光が検出されないスキャン動作が３回連続するまでは、通常周期が保たれる（Ｓ１０５）。これにより、上述した通常のスキャン周期による検出動作が行われ、検出動作が終了したところでスキャン数Ｓがインクリメントされる（Ｓ１０６）。
【００３３】
さて、干渉光が検出されないスキャン動作が３回（Ｓ＝３）連続した場合は（Ｓ１０４：ＮＯ）、スキャン周期を可変する（Ｓ１０７）。このスキャン周期を可変する仕方としては様々な方法があるが、本実施の形態ではスキャン周期を所定時間だけ短くするようにした。この結果、図４に示すように他の多光軸光電センサ１からの投光を検出することが可能となり、干渉光の回避動作を確実に実行することができる。
そして、スキャン周期を所定時間短くしたときは、Ｓ＝０とすることにより初期状態に復帰する（Ｓ１０８）。
【００３４】
このような実施の形態によれば、非投光期間において干渉光を検出できないスキャン動作が乱数で決定した監視スキャン数だけ連続したときは、スキャン周期を変更するようにしたので、他の多光軸光電センサ１からスキャン周期と同一周期の干渉光が入光するにしても、その干渉光を確実に検出して干渉回避動作を確実に実行することができる。
この場合、監視スキャン数を乱数で求めるようにしたので、他の多光軸光電センサ１と同一の干渉回避動作を実行する可能性は極めて低く、干渉光を確実に検出することができる。
【００３５】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施に形態を図５に基づいて説明する。この第２の実施の形態は、スキャン周期を乱数によりランダムに変更することを特徴とする。
【００３６】
受光側ＣＰＵ８の動作を示す図５において、監視スキャン数は固定（例えばＸ＝３）であり（Ｓ２０１）、干渉光を検出できないスキャン動作が３回連続したときは（Ｓ２０２：ＮＯ）、乱数を発生し（Ｓ２０５）、スキャン周期を乱数分だけ短くする（Ｓ２０６）。
この場合、監視スキャン数は３回と固定しているものの、スキャン周期を可変する手段として、スキャン周期をランダムに変更するようにしたので、他の多光軸光電センサ１からの干渉光を確実に検出することができる。
【００３７】
このような実施の形態によれば、干渉光を検出できないスキャン動作が監視スキャン数連続したときは、スキャン周期をランダムに可変するようにしたので、第１の実施の形態と同様に、他の多光軸光電センサ１からの干渉光を確実に検出して干渉回避動作を実行することができる。
【００３８】
本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、監視スキャン数及びスキャン周期を同時にランダムに変更するようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の多光軸光電センサによれば、干渉光を検出しないスキャン動作が所定回数連続したときは、スキャン周期をランダムに可変したり、干渉光を検出しないスキャン動作がランダムな回数連続したときは、スキャン周期を可変するようにしたので、他器から干渉光を受ける環境であっても、干渉光の影響を確実に回避することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における電気的構成を概略的に示すブロック図
【図２】検出動作及び干渉光の検出動作を示すタイミング図
【図３】受光器の受光側ＣＰＵの動作を示すフローチャート
【図４】干渉回避動作を示すタイミング図
【図５】本発明の第２の実施の形態における図３相当図
【符号の説明】
１は多光軸光電センサ、２は投光器、３は受光器、４は投光側ＣＰＵ（投光駆動手段）、５は選択回路（投光駆動手段）、７は投光素子、８は受光側ＣＰＵ（判断手段、干渉光判定手段、スキャン周期可変手段、乱数発生手段）、９は受光素子、１１は受光用コンパレータ（判断手段）、１４は干渉検出用コンパレータ（干渉光判定手段）、１５はＯＲ回路（干渉光判定手段）である。
【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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