JP4623261B2

JP4623261B2 - 光電センサにおける光軸調整方法

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Publication number: JP4623261B2
Application number: JP2004032875A
Authority: JP
Inventors: 晋水原; 義和真嶋
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2024-02-10
Also published as: JP2005226997A

Description

この発明は、光軸調整モードの制御動作が組み込まれた光電センサに係り、特に、当該光軸調整モードの制御動作中にあっては、投光器と受光器との間の信号伝達ゲインを周期的にかつ所定の最大値と最小値との間の各成分値を一様に含む波形に従って変化させるようにした光電センサに関する。

回帰反射型光電センサや透過型光電センサにあっては、一般に、その設置時に投光器と受光器との間の正確な光学中心軸合わせ（以下、光軸合わせという）が要求される。特に、投受光面が汚れやすい環境に設置される場合等、長期に亘り感度を良好に保ってメンテナンスフリーを実現するためには、より確実な光軸合わせが必須のものとなる。

一例として、従来の透過型光電センサの投受光器の配置例を図１２に示す。同図において、符号３は投光器、符号３０は投光器のケース、符号３１は投光用窓、符号３２は投光器の電源表示灯、符号３３は電源線３３１とグランド線３３２とを含む電気コードをそれぞれ示している。また、符号４は受光器、符号４０は受光器のケース、符号４１は受光用窓、符号４２は制御出力表示灯、符号４３は電源線４３１とグランド線４３２と制御出力線４３３とを含む電気コードをそれぞれ示している。

同図に示されるように、透過型の光電センサにあっては、投光器３の投光用窓３１から投射される検出光が受光器４の受光用窓４１に入光するように、投光用窓３１と受光用窓４１とが対向して配置される。ところで、この種の透過型光電センサにあっては、例えば図１３に示されるように、外径数ｃｍ程度のサイズの投光器と受光器とを、数メートル隔てて使用することが多い。このような場合、投光器及び受光器の設置部の機械的精度だけで光軸合わせを行うことは非常に困難であるため、一般には、設置部に位置調整機構を設けて、光電センサを設置した後に光軸合わせを行うといった手法が採用されている。

従来の光軸調整方法の説明図が図１４に示されている。一般には、図１３に示したように投光器３と受光器４とを設置した後、図１４（ａ）に示されるように投光器３若しくは受光器４を上下（左右）に傾けることにより、センサ出力がＯＮする（制御出力表示灯４２が点灯する）角度範囲（＋θ〜−θ）を確認し、その角度範囲の中央（θ＝±０）を光軸として設置する方法が採用されている。しかしながら、このような方法には、以下の図１４（ｂ）に示されるような不具合が指摘されている。

図１４（ｂ）において、縦軸は受光器４の受光量、横軸は受光器４の首振り角度（光軸との角度ずれ量）θをそれぞれ示している。そして、実線Ａは光電センサの定格検出距離近辺で使用した場合に見られる入光余裕度があまりないときの受光量の変化を、一点鎖線Ｂは光電センサの定格検出距離よりも十分短い距離に設置した場合に見られる入光余裕度が十分にあるときの受光量の変化をそれぞれ示している。同図から分かるように、いずれの場合も受光量が最大になる位置が『光軸が一致した状態』であり、その状態から投光器若しくは受光器を傾けるに従って受光量が低下する。同図に見て取れる通り、入光余裕度があまりないときには、実線Ａに示されるようにセンサ出力がＯＮする角度範囲（ａ）が狭いため、その中心を見極めることは容易である。しかしながら、入光余裕度が十分にあるときには、一点鎖線Ｂに示されるようにセンサ出力がＯＮする角度範囲（ｂ）が広いものとなるため、その中央に位置する光軸を見分けることが困難となる。

そこで、昨今では、光軸調整時に投光器若しくは受光器を上下・左右に傾ける際、受光出力のピークを検出し表示するようにした光電センサが提案されている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、従来のそのような光電センサにあっては、制御回路にマイコン等を使用した複雑な演算機能が必要となるため、単純に物体の存在有無を検出するだけの安価で小規模な光電センサにそのような光軸調整モードを実装することはできない。

また、図１５の一点鎖線で示されるように、入光余裕度が有りすぎて受光量が受光アンプの飽和レベルを超えてしまうような状況では、受光ピークを探すことはできず、従って適切に光軸合わせを行うことができない。殊に、透過型の光電センサにあっては、近年、定格検出距離が１０ｍ〜１５ｍ程のものが一般的となっており、これを例えば１．５ｍの距離で使用した場合には、入光余裕度が１００倍（（１５ｍ／１．５ｍ）^２））にもなり、このような場合には、上述したように受光量が受光アンプの飽和レベルを超えてしまうため、受光ピークを探すことはできない。
特開平１１−２２５０５８号公報

この発明は、このような従来技術の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、従来のように光軸調整時に投光器若しくは受光器を上下・左右に傾けて光軸合わせ行う手法を採用しつつも、定格検出距離等に影響されず確実に光軸合わせを行えるようにした光電センサにおける光軸調整方法を提供することにある。

この発明の他の目的とするところは、従来のように光軸調整時に投光器若しくは受光器を上下・左右に傾けて光軸合わせ行う手法を採用しつつも、定格検出距離等に影響されず確実に光軸合わせを行えるようにした光軸調整モードの制御動作が組み込まれた光電センサを提供することにある。

この発明の他の目的並びに作用効果については、明細書の以下に記述を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。

この発明の光電センサにおける光軸調整方法は、投光器と受光器との間の信号伝達ゲインを周期的にかつ所定の最大値と最小値との間の各成分値を一様に含む波形に従って変化させながら投光器と受光器とを動作させた状態において、投光器の光軸と受光器の光軸との位置関係を変化させ、受光器側の制御出力表示灯の点滅デューティー又は実効輝度に基づいて両光軸の整合点を探すことを特徴とする。

ここで『信号伝達ゲイン』とあるが、この変化は、投光器の投光回路に含まれる波形発生器の発生波形、投光器の投光回路に含まれる増幅器のゲイン、又は受光器の受光回路に含まれる増幅器のゲイン、のいずれかの制御により実現することができる。

また、『投光器と受光器』とあるが、本発明は、投光器と受光器とが別体の透過型光電センサのみならず、設置時の光軸合わせが必要とされる回帰反射型光電センサ等の反射型光電センサの光軸調整方法にも適用可能である。

そして、本発明の光電センサにおける光軸調整方法によれば、光軸合わせ実行時において、投光器と受光器との間の信号伝達ゲインが周期的にかつ所定の最大値と最小値との間の各成分値を一様に含む波形に従って変化されるから、投光器の光軸と受光器の光軸との相対位置の変化に応じて、受光器の制御出力表示灯の点滅デューティー又は実効輝度が視認可能な程度に変化をする。したがって、従来のように光軸調整時に投光器若しくは受光器を上下・左右に傾けて光軸合わせ行う手法を採用しつつも、受光器側の制御出力表示灯の点滅デューティー又は実効輝度に基づいて、定格検出距離等に影響されず確実に光軸合わせを行うことが可能となる。

別の一面から見た本発明は、投光器と、制御出力表示灯を備えた受光器とを有し、投光器には、光軸調整モードの制御動作が選択可能に組み込まれており、光軸調整モードの制御動作において、投光器から周期的に投光される光パルス列の包絡線波形は、所定の最大光強度と最小光強度との間の各光強度成分を一様に含んだ波形とされている、ことを特徴とする光電センサとして捉えることができる。

そして、本発明の光電センサによれば、光軸調整モードが選択されているときには、投光器と受光器との間の信号伝達ゲインが周期的にかつ所定の最大値と最小値との間の各成分値を一様に含む波形に従って変化されるから、投光器の光軸と受光器の光軸との相対位置の変化に応じて、受光器の制御出力表示灯の点滅デューティー又は実効輝度が視認可能な程度に変化をする。したがって、従来のように光軸調整時に投光器若しくは受光器を上下・左右に傾けて光軸合わせ行う手法を採用しつつも、受光器側の制御出力表示灯の点滅デューティー又は実効輝度に基づいて、定格検出距離等に影響されず確実に光軸合わせを行うことが可能となる。

尚、本発明の光電センサにあっても、『信号伝達ゲイン』の変化は、投光器の投光回路に含まれる波形発生器の発生波形、投光器の投光回路に含まれる投光素子への入力を増幅する増幅器のゲイン、又は受光器の受光回路に含まれる受光素子からの出力を増幅する増幅器のゲイン、のいずれかの制御により実現することができる。また、『投光器と受光器』とあるが、本発明は、投光器と受光器とが別体の透過型光電センサのみならず、設置時の光軸合わせが必要とされる回帰反射型光電センサ等の反射型光電センサにも適用可能である。

本発明の光電センサにおいて、好ましくは、光軸調整モードの制御動作の選択は、投光器側の電気コードに含まれる制御入力線を介して入力される信号に基づいて行われる。

このような態様によれば、ＰＬＣ等の上位装置からの指示信号に基づいて光軸調整モードに移行するように構成することができるから、複数組のセンサを隣接して設けるような場合にも、一括して或いは適宜の順番で光軸調整モードに移行させることも可能となる。。

また、本発明の光電センサにおいて、好ましくは、投光器から周期的に投光される光パルス列が、最大値から最小値へ、もしくは最小値から最大値へ連続的に変化するものであってもよい。また、投光器から周期的に投光される光パルス列の包絡線波形を、鋸歯状波や三角波等のように、直線的な包絡線を有する波形としてもよい。

このような態様によれば、ランダムな包絡線を有する波形を生成する場合に比して、制御出力表示灯のオン・オフ動作が安定するため、制御出力表示灯の点滅デューティー或いは実効輝度の変化をより一層容易に視認することが可能となる。

また、本発明の光電センサにおいて、投光器と受光器とが想定される間隔で配置されているときに、投受光器の光軸が一致していない状態では前記制御出力表示灯が点滅状態となり、かつ光軸が一致している状態では前記制御出力表示灯が連続点灯状態となるように、前記信号伝達ゲインの最小値の値が決定されてもよい。

更に別に一面から見た本発明は、投光器と制御出力表示灯を備えた受光器とを有し、受光器には、光軸調整モードの制御動作が選択可能に組み込まれ、更に受光素子からの出力を増幅する受光増幅器が含まれており、光軸調整モードの制御動作において、受光器に含まれる受光増幅器のゲイン制御波形は、所定の最大ゲイン値と最小ゲイン値との間の各ゲイン値成分を一様に含んだ波形である、ことを特徴とする光電センサとして捉えることができる。

すなわち、上述したように、信号伝達ゲインの変化は、受光器に含まれる受光増幅器のゲインの制御により実現することも可能であるため、このように、受光器に含まれる受光増幅器のゲイン制御波形を、所定の最大ゲイン値と最小ゲイン値との間の各ゲイン値成分を一様に含んだ波形とすることによっても、受光器側の制御出力表示灯の点滅デューティー又は実効輝度に基づいて、定格検出距離等に影響されず確実に光軸合わせを行うことが可能となる。

尚、上記発明の光電センサにおいても、受光増幅器のゲイン制御波形を、鋸歯状波や三角波等のように、直線的な包絡線を有する波形とすれば、ランダムな包絡線を有する波形を生成する場合に比して、制御出力表示灯のオン・オフ動作が安定するため、制御出力表示灯の点滅デューティー或いは実効輝度の変化をより一層容易に視認することが可能となる。また、受光増幅器のゲイン波形が、最大値から最小値へ、もしくは最小値から最大値へ連続的に変化するものであってもよい。

更に別の一面から見た本発明は、光軸調整モードの制御動作が選択可能に組み込まれており、光軸調整モードの制御動作において、投光器から周期的に投光される光パルス列の包絡線波形は、所定の最大光強度と最小光強度との間の各光強度成分を一様に含んだ波形とされている、ことを特徴とする光電センサの投光器として捉えることができる。

このような投光器を用いれば、光軸調整モードにあっては、受光器側の制御出力表示灯の点滅デューティー又は実効輝度が視認可能な程度に変化をする。したがって、従来のように光軸調整時に投光器若しくは受光器を上下・左右に傾けて光軸合わせ行う手法を採用しつつも、受光器側の制御出力表示灯の点滅デューティー又は実効輝度に基づいて、定格検出距離等に影響されず確実に光軸合わせを行うことが可能となる。

尚、この発明の光電センサの投光器においても、光軸調整モードの制御動作の選択は、投光器側の電気コードに含まれる制御入力線を介して入力される信号に基づいて行われるようにすることもでき、また、投光器から周期的に投光される光パルス列の包絡線波形を、鋸歯状波や三角波等のように、直線的な包絡線を有する波形とするとより好ましいであろう。さらに、投光器から周期的に投光される光パルス列が、最大値から最小値へ、もしくは最小値から最大値へ連続的に変化するものであってもよい。

更に別の一面から見た本発明は、制御出力表示灯を有すると共に、光軸調整モードの制御動作が選択可能に組み込まれ、更に受光素子からの出力を増幅する受光増幅器が含まれており、光軸調整モードの制御動作において、受光器に含まれる受光増幅器のゲイン制御波形は、所定の最大ゲイン値と最小ゲイン値との間の各ゲイン値成分を一様に含んだ波形である、ことを特徴とする光電センサの受光器として捉えることができる。

上述したように、信号伝達ゲインの変化は、受光器に含まれる受光増幅器のゲインの制御により実現することも可能であるため、このように、受光器に含まれる受光増幅器のゲイン制御波形を、所定の最大ゲイン値と最小ゲイン値との間の各ゲイン値成分を一様に含んだ波形とすることによっても、受光器側の制御出力表示灯の点滅デューティー又は実効輝度に基づいて、定格検出距離等に影響されず確実に光軸合わせを行うことが可能となる。

尚、本発明の光電センサの受光器においても、受光増幅器のゲイン波形を、鋸歯状波や三角波等のように、直線的な包絡線を有する波形とすればより好ましいことは上述した通りである。加えて、受光増幅器のゲイン波形が、最大値から最小値へ、もしくは最小値から最大値へ連続的に変化するものであってもよい。

以上の説明で明らかなように、本発明の光電センサによれば、ユーザは、制御出力表示灯の点滅デューティー或いは実効輝度に基づき、容易かつ確実に両光軸の整合点を探すことが可能となる。

以下に、この発明の好適な実施の一形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、本発明のほんの一例を示すものに過ぎず、本発明の要旨とするところは、特許請求の範囲の記載によってのみ規定されるものである。

本発明の１実施形態である透過型光電センサの投受光器の配置例が図１に示されている。同図において、符号１は投光器、符号１０は投光器のケース、符号１１は投光用窓、符号１２は投光器の電源表示灯、符号１３は電源線１３１とグランド線１３２と制御入力線１３３とを含む電気コードをそれぞれ示している。また、符号２は受光器、符号２０は受光器のケース、符号２１は受光用窓、符号２２は制御出力表示灯、符号２３は電源線２３１とグランド線２３２と制御出力線２３３とを含む電気コードをそれぞれ示している。

同図に示されるように、本実施形態の透過型光電センサにあっても、従前のそれと同様に、投光器１の投光用窓１１から投射される検出光が受光器２の受光用窓２１に入光するように、投光用窓１１と受光用窓２１とが対向して配置される。従前のものと異なる点は、投光器１の電気コード１３に、光軸調整モード切替のための制御入力線１３３が含まれている点にある。したがって後述するように、投光器１の回路構成が従前のものとは異なっている。尚、図示はされていないが、本実施形態で示される透過型光電センサの定格検出距離は１０ｍ〜１５ｍであり、投受光器共に、そのサイズは、高さ３ｃｍ、奥行き２ｃｍ、幅１ｃｍの小型のものが採用されている。

本発明が適用された透過型光電センサの投光器の回路構成が図２に示されている。同図に示されるように、この投光器は、発光ダイオード１０１、トランジスタ１０２（ＴＲ１）、エミッタ抵抗１０３を含む投光部１００と、５０μｓｅｃ周期で幅２．５μの方形波出力を生成する投光波形発信器１０４と、１００ｍｍｓｅｃ周期で所定の最高値と最低値とを有する三角波出力を生成する三角波発生器１０５とを含んでなる。

符号１０６で示されるのは、直流電源入力端子１０６ａと三角波形出力入力端子１０６ｂとを２者択一的に切り替え可能に有するスイッチ部１０６であり、直流電源を取り込むか三角波発生器１０５の出力を取り込むかを決定する。このスイッチ部１０６の切り替えは、制御入力線１２２からの制御信号に基づき作動する制御部１０７により行われる。

符号１０８で示されるのは、ＮＯＴ回路であり、投光波形発信器１０４の出力を反転する。また、符号１０９（ＴＲ２）で示されるのは第２のトランジスタであり、ＮＯＴ回路１０８の出力がそのベース端子に入力され、また第１のトランジスタ１０２（ＴＲ１）の前段で、直流電源或いは三角波発生器１０５の出力がコレクタ端子側に入力可能に接続されている。尚、符号１１０、１１１はいずれも抵抗器を示している。

以下に、この投光回路の動作を説明する。通常時、すなわち光軸調整モードにないときには、制御部１０７の制御により、スイッチ部１０６の端子は直流電源端子１０６ａが選択されている。この場合には、ＮＯＴ回路１０８の存在により、投光波形発信器１０４の出力がオフしている期間（４７．５μｓｅｃ幅、５０μｓｅｃ周期）は、トランジスタ１０９（ＴＲ２）のベース端子に入力があるため、端子１０６ａから入力される直流電源は、トランジスタ１０９（ＴＲ２）のコレクタ−エミッタ間を流れ、トランジスタ１０２（ＴＲ１）へのベース入力はない。一方、投光波形発信器１０４の出力がオンしている期間（２．５μ幅、５０μ周期）は、トランジスタ１０９（ＴＲ２）のベース端子に入力がないため、端子１０６ａから入力される直流電源は、トランジスタ１０９（ＴＲ２）のコレクタ−エミッタ間を流れることなく、トランジスタ１０２（ＴＲ１）のベース端子に入力する。このため、通常時には、５０μｓｅｃ毎に２．５μｓｅｃの間、発光ダイオード１０１からの投光が行われることとなる。

一方、光軸調整モードにあるときには、制御部１０７の制御により、スイッチ部１０６の端子は三角波形出力入力端子１０６ｂが選択されている。この場合には、ＮＯＴ回路１０８の存在により、投光波形発信器１０４の出力がオフしている期間（４７．５μｓｅｃ幅、５０μｓｅｃ周期）は、トランジスタ１０９（ＴＲ２）のベース端子に入力があるため、端子１０６ｂから入力される三角波形信号は、トランジスタ１０９（ＴＲ２）のコレクタ−エミッタ間を流れ、トランジスタ１０２（ＴＲ１）へのベース入力はない。一方、投光波形発信器１０４の出力がオンしている期間（２．５μｓｅｃ幅、５０μｓｅｃ周期）は、トランジスタ１０９（ＴＲ２）のベース端子に入力がないため、端子１０６ｂから入力される三角波形信号は、トランジスタ１０９（ＴＲ２）のコレクタ−エミッタ間を流れることなく、トランジスタ１０２（ＴＲ１）のベース端子に入力する。このため、光軸調整モードにあるときには、５０μｓｅｃ毎に２．５μｓｅｃの間、発光ダイオード１０１からの投光が行われることとなる。より具体的には、後述するように、光軸調整モードにあるときには、発光ダイオード１０１から周期的に投光される光パルス列の包絡線波形は、所定の最大光強度と最小光強度との間の各光強度成分を一様に含んだ波形となる。

本発明が適用された透過型光電センサの受光器の回路構成が図３に示されている。同図に示されるように、この受光器は、フォトダイオード２０１と、電源とアースとの間に直列接続された抵抗器２０２と、それらの接続点に現れる電圧の変化分を取り出す結合コンデンサ２０３と、結合コンデンサ２３で取り出された交流信号を増幅して出力する増幅回路（ＡＭＰ）２０４と、受光増幅アンプの出力を所定のしきい値と比較して２値化信号（受光有無信号）を出力するコンパレータ２０５と、ノイズ除去回路（フリップフロップ２０６、発信器２０７、８ビットシフトレジスタ２０８、フリップフロップ２０９から構成される）と、制御出力表示灯４２のオン・オフ動作を制御する制御出力表示灯制御回路２１０と、を有してなる。

ここで、ノイズ除去回路は、ローパスフィルタとしての役割を果たすものであり、データ入力端子ＩＮとクロック入力端子ＣＬＫを有するｎステージ（この例では８ステージとして説明する）のシフトレジスタ２０８と、コンパレータ２０５の出力（受光有無信号）が‘Ｈ’のときセットされ、発信器２０７からの所定周期（この例では１００μｓｅｃ周期）のタイミング規定パルスが入力されるとリセットされるＲＳフリップフロップ２０６と、シフトレジスタの各ステージ出力の論理積を取る図示されないＡＮＤゲートと、同様に各ステージ出力の反転論理和を取るＮＯＲゲートと、ＡＮＤゲートの出力でセットされＮＯＲゲートの出力でリセットされるＲＳフリップフロップ２０９とを備えている。

シフトレジスタ２０８のクロック入力端子ＣＬＫには、発信器２０７からの取込タイミング規定パルスが入力される。すなわち、ノイズ除去回路においては、取り込みタイミング規定パルスに基づいて、コンパレータ２０５から出力される複数の受光有無信号‘Ｈ’，‘Ｌ’が、フリップフロップ２０６を介してシフトレジスタ２０８の各ステージへと順次シフト入力される。

そして、シフトレジスタ２０８の各ステージ（この例ではステージ１〜８）がすべて‘Ｈ’を示す‘１’のとき、ＡＮＤゲートの出力が‘Ｈ’となり、フリップフロップ２０９はセット状態となる。このときフリップフロップ２０９の出力（この例では、センサ出力）は、自身の投光パルスを正常に受け取ったことを示す‘Ｈ’となる。一方、シフトレジスタ２０８の各ステージがすべて‘Ｌ’を示す‘０’のときには、ＮＯＲ回路の出力が‘Ｈ’、ＡＮＤゲートの出力が‘Ｌ’となり、フリップフロップ２０９はリセット状態となる。これにより、フリップフロップ２０９の出力は、再びＡＮＤゲートからのセット入力があるまで出力状態は‘Ｌ’となる。

尚、理解を容易とするために、受光器内の信号状態を示す波形図を図９に示す。同図には、上から順に、投光信号、受光信号（増幅回路（ＡＭＰ）２０４の出力）（図３、ａ点）、受光モニタタイミング（発信器２０７の出力（この例では投光周期５０μｓｅｃを考慮した１００μｓｅｃ周期の出力））（図３、ｂ点）、シフトレジスタ入力（図３、ｃ点）、シフトレジスタの各ステージの状態（同図では第１〜第４ステージまでを示し、残りは省略されている。）が時系列的に示されている。

このように、本発明の光電センサにおいては、受光器側において、投光器から送り出された光パルスが所定回数繰り返し受け取られたときのみ、‘Ｈ’を出力するローパスフィルタが具備されている。また、一度‘Ｈ’の出力がなされると、シフトレジスタ２０８の各ステージがすべて‘０’となるまで‘Ｈ’の出力が継続されるから、それによりヒステリシス特性が付与されている。

次に、本発明の要部となる投光器内の信号状態を図４乃至図６を参照しつつ説明する。

図４は、第１実施形態における投光信号の状態を示す図である。第１実施形態では、図２の符号１０５で示す三角波発生器においては、図４（ａ）に示されるように最低値をバイアス（ＶＢＥ）分とする鋸歯状波が生成される。その結果、光軸調整モードにあるときには、発光ダイオード１０１から周期的（５０μｓｅｃ周期）に投光される光パルス列の包絡線波形は、図４（ｂ）に示されるように、所定の最大光強度と最小光強度（この例ではほぼゼロレベル）との間の各光強度成分を一様に含んだ鋸状波形となる。

また、図５は、第２実施形態における投光信号の状態を示す図である。第２実施形態では、図２の符号１０５で示す三角波発生器においては、図５（ａ）に示されるように最低値をバイアス（ＶＢＥ）分とする三角波が生成される。その結果、光軸調整モードにあるときには、発光ダイオード１０１から周期的（５０μｓｅｃ周期）に投光される光パルス列の包絡線波形は、図５（ｂ）に示されるように、所定の最大光強度と最小光強度（この例ではほぼゼロレベル）との間の各光強度成分を一様に含んだ三角波形となる。

また、図６は、第３実施形態における投光信号の状態を示す図である。第３実施形態では、図２の符号１０５で示す三角波発生器においては、図６（ａ）に示されるように最低値を、バイアス（ＶＢＥ）と所定の電圧Ｖ１とを加えた値とする鋸歯状波が生成される。尚、『所定の電圧Ｖ１』の値は、適宜設定されるものであり、具体的には、その光電センサの投光器と受光器とを所定の距離隔てて、かつ光軸を一致させた場合を想定し、そのとき受光器側でしきい値を超えるのに必要な最低光量に相当する値を意味している。尚、このような波形生成の作用効果については、後に図８を参照しつつ説明する。そして、その結果、光軸調整モードにあるときには、発光ダイオード１０１から周期的（５０μｓｅｃ周期）に投光される光パルス列の包絡線波形は、図４（ｂ）に示されるように、所定の最大光強度と最小光強度（この例ではほぼＶ１レベル）との間の各光強度成分を一様に含んだ鋸歯状波形となる。

光軸ずれと制御信号出力との関連を示す波形図が図７に示されている。光軸調整モード実行中において、同図（ａ）に示すような包絡線波形を有する光パルス列（図４参照）を発生しつつ、同図（ｂ）に示すように投光器と受光器との光軸合わせを行う。すると、光軸が一致していない場合には、同図（ｃ）に示されるように、制御出力（センサ出力）がオフしている期間がオンしている期間より長いこととなる。そして、光軸が一致してくると、同図（ｄ）に示されるように、制御出力がオンしている期間がオフしている期間より長くなる。これらの変化は、制御出力表示灯の点滅デューティー或いは実効輝度としてユーザに視認される。したがって、本発明によれば、ユーザは、制御出力表示灯の点滅デューティー或いは実効輝度に基づき、容易かつ確実に両光軸の整合点を探すことが可能となるのである。尚、図７では、先に図４に示したような鋸波状の包絡線波形を有する光パルス列を発生するものとしたが、先に図８で示したような三角波状の包絡線波形を有する光パルス列を発生したときも、上述の原理により、制御出力表示灯の点滅デューティー或いは実効輝度に基づき、両光軸の整合点を探すことが可能となる。

光軸ずれと制御信号出力との関連を示す波形図（その２）が図８に示されている。光軸調整モード実行中において、同図（ａ）に示すように、最小光強度をほぼＶ１レベルとする包絡線波形を有する光パルス列（図６参照）を発生しつつ、光軸合わせを行う。尚、先に説明したが、この例は、光電センサの投光器と受光器の距離が予め分かっている場合に実施可能な例である。そして、この場合には、投光器と受光器とを所定距離隔てている状態において、光軸が一致していない場合には、同図（ｂ）に示されるように、制御出力（センサ出力）がオフしている期間がオンしている期間より長くる。そして、光軸が一致してくるにしたがって、同図（ｃ）に示されるように、制御出力がオンしている期間がオフしている期間より長くなる。更に、光軸が完全に一致すると、同図（ｄ）に示されるように、制御出力はオンし続けることとなる。このように、予め投光器と受光器との距離が分かっている場合には、図２の符号１０５で示す三角波発生器において、図６（ａ）に示されるように、最低値を、バイアス（ＶＢＥ）と、所定の電圧Ｖ１とを加えた値とすることで、より一層確実かつ簡易に光軸合わせを行うことが可能となる。

次に、本発明の変形例を示す。本発明が適用された受光器の回路図（変形例）が図１０に示されている。上述の実施形態では、投光器と受光器との間の信号伝達ゲインは、投光器の投光回路に含まれる波形発生器の発生波形制御により行われたが、本発明の変形例では、この信号伝達ゲインを増幅回路（ＡＭＰ）２０４の制御により行っている。すなわち、図１０に示されるように、この変形例に示される光電センサは、受光器の増幅回路２０４の増幅率を制御可能なゲイン制御回路３００を更に有している。この変形例における光軸ずれと制御信号出力との関連を示す波形図が図１１に示されている。すなわち、変形例では、光軸調整モード実行中においては、同図（ａ）に示すような通常の光パルス列を発生しつつ、同図（ｂ）に示すように投光器と受光器との光軸合わせを行う。ここで、その受光量は、ゲイン制御回路３００の存在により、同図（ｃ）、（ｄ）に示されるように、鋸波状（或いは三角波状）の包絡線波形を有するパルス列とされる。したがって、上述の実施形態と同様に、光軸が一致していない場合には、同図（ｃ）に示されるように、制御出力（センサ出力）がオフしている期間がオンしている期間より長いこととなる。そして、光軸が一致してくると、同図（ｄ）に示されるように、制御出力がオンしている期間がオフしている期間より長くなる。これらの変化は、同様に、制御出力表示灯の点滅デューティー或いは実効輝度としてユーザに視認される。

このように、本発明における信号伝達ゲインの変化は、投光器の投光回路に含まれる波形発生器の発生波形の制御以外にも、受光器の受光回路に含まれる増幅器のゲインの制御によっても実現可能である。更には、図示は省略するが、投光器の投光回路に含まれる増幅器のゲイン制御によって当該信号伝達ゲインを変化させるようにすることも可能である。

尚、上記実施の形態では、透過型光電センサをその一例として示したが、本発明は、透過型のもののみならず、設置時の光軸合わせ必要とされる回帰反射型光電センサ等の反射型光電センサにも適用可能である。

また、上記実施の形態では、制御出力表示灯の点滅デューティー或いは実効輝度を目視により確認するものとしたが、これらは、ＰＬＣ等の上位装置で回路的に確認処理するようにすることもできる。

本発明の透過型光電センサの投受光器の配置を示す図である。本発明が適用された投光器の回路図である。本発明が適用された受光器の回路図（その１）である。投光器内の信号状態を示す波形図（その１）である。投光器内の信号状態を示す波形図（その２）である投光器内の信号状態を示す波形図（その３）である光軸ずれと入出力信号との関連を示す波形図（その１）である。光軸ずれと入出力信号との関連を示す波形図（その２）である受光器内の信号状態を示す波形図である。本発明が適用された受光器の回路図（変形例）である。光軸ずれと入出力信号との関連を示す波形図（変形例）である。従来の透過型光電センサの投受光器の配置を示す図である。通常の設置状況下における光軸調整の説明図である。従来の光軸調整方法の説明図（その１）である。従来の光軸調整方法の説明図（その２）である。

１投光器
２受光器
３投光器
４受光器
１０投光器のケース
１１投光面
１２電源表示灯
１３電気コード
２０受光器のケース
２１受光面
２２制御出力表示灯
２３電気コード
３０投光器のケース
３１投光面
３２電源表示灯
３３電気コード
４０受光器のケース
４１受光面
４２制御出力表示灯
４３電気コード
１００投光部
１０１発光ダイオード（ＬＥＤ）
１０２トランジスタ（ＴＲ１）
１０３エミッタ抵抗
１０４投光波形発信器
１０５三角波発生器
１０６スイッチ部
１０７制御部
１０８ＮＯＴ回路
１０９トランジスタ（ＴＲ２）
１１０，１１１抵抗器
１３１電源線
１３２グランド線
１３３制御入力線
２０１フォトダイオード
２０２抵抗器
２０３結合コンデンサ
２０４増幅器（ＡＭＰ）
２０５コンパレータ（比較器）
２０６ＲＳフリップフロップ
２０７発信器
２０８８ビットシフトレジスタ
２０９ＲＳフリップフロップ
２１０制御出力表示灯制御回路
２３１電源線
２３２グランド線
２３３制御出力線

Claims

投光器と受光器との間の信号伝達ゲインを周期的にかつ所定の最大値と最小値との間の各成分値を一様に含む波形に従って変化させながら投光器と受光器とを動作させた状態において、投光器の光軸と受光器の光軸との位置関係を変化させ、受光器側の制御出力表示灯の点滅デューティー又は実効輝度の変化に基づいて両光軸の整合点を探すことを特徴とする光電センサにおける光軸調整方法。
信号伝達ゲインの変化は、投光器の投光回路に含まれる波形発生器の発生波形、投光器の投光回路に含まれる投光素子への入力を増幅する増幅器のゲイン、又は受光器の受光回路に含まれる受光素子からの出力を増幅する増幅器のゲイン、のいずれかの制御により実現される、ことを特徴とする請求項１に記載の光電センサにおける光軸調整方法。
投光器と、制御出力表示灯を備えた受光器とを有し、
投光器には、光軸調整モードの制御動作が選択可能に組み込まれており、
受光器には、受光素子からの出力を増幅する受光増幅器が含まれており、
光軸調整モードの制御動作において、投光器から周期的に投光される光パルス列の包絡線波形は、所定の最大光強度と最小光強度との間の各光強度成分を一様に含んだ波形であり、かつ受光器に含まれる受光増幅器のゲインは一定であり、
投光器と受光器とを動作させた状態において、投光器の光軸と受光器の光軸との位置関係を変化させることで、受光器側の制御出力表示灯の点滅デューティー又は実効輝度の変化に基づいて両光軸の整合点を探すことが可能であることを特徴とする光電センサ。
投光器から周期的に投光される光パルス列が、最大値から最小値へ、もしくは最小値から最大値へ連続的に変化するものである、ことを特徴とする請求項３に記載の光電センサ。
投光器と制御出力表示灯を備えた受光器とを有し、
受光器には、光軸調整モードの制御動作が選択可能に組み込まれ、更に受光素子からの出力を増幅する受光増幅器が含まれており、
光軸調整モードの制御動作において、投光器から周期的に投光される光パルス列の包絡線波形は、一定レベルを有する直線状波形であり、受光器に含まれる受光増幅器のゲイン制御波形は、所定の最大ゲイン値と最小ゲイン値との間の各ゲイン値成分を一様に含んだ波形であり、
投光器と受光器とを動作させた状態において、投光器の光軸と受光器の光軸との位置関係を変化させることで、受光器側の制御出力表示灯の点滅デューティー又は実効輝度の変化に基づいて両光軸の整合点を探すことが可能であることを特徴とする光電センサ。
受光増幅器のゲイン制御波形が、最大値から最小値へ、もしくは最小値から最大値へ連続的に変化するものである、ことを特徴とする請求項５に記載の光電センサ。
光電センサの投光器と共に使用されるものであって、前記投光器から周期的に投光される光パルス列の包絡線波形は、一定レベルを有する直線状波形であり、
制御出力表示灯を有すると共に、光軸調整モードの制御動作が選択可能に組み込まれ、更に受光素子からの出力を増幅する受光増幅器が含まれており、
光軸調整モードの制御動作において、受光器に含まれる受光増幅器のゲイン制御波形は、所定の最大ゲイン値と最小ゲイン値との間の各ゲイン値成分を一様に含んだ波形であり、
前記投光器と共に動作させた状態において、投光器の光軸と受光器の光軸との位置関係を変化させることで、受光器側の制御出力表示灯の点滅デューティー又は実効輝度の変化に基づいて両光軸の整合点を探すことが可能であることを特徴とする光電センサの受光器。
受光増幅器のゲイン波形が、最大値から最小値へ、もしくは最小値から最大値へ連続的に変化するものである、ことを特徴とする請求項７に記載の光電センサの受光器。
前記投光器と前記受光器とが想定される間隔で配置されているときに、投受光器の光軸が一致していない状態では前記制御出力表示灯が点滅状態となり、かつ光軸が一致している状態では前記制御出力表示灯が連続点灯状態となるように、前記信号伝達ゲインの最小値の値が決定されている、ことを特徴とする請求項１に記載の光電センサにおける光軸調整方法。