JP4868779B2 - 光電センサ - Google Patents

Description

本発明は光電センサに関する。

例えば、回路素子が発する自己ノイズによって誤報が起きることを防ぐため、受光手段が出力する信号を所定の周期でサンプリングして平均値を算出し、この平均値が閾値を所定回数連続して越えたときにアラーム信号を発生させる熱線センサが知られている（特許文献１参照。）。この熱線センサは、受光手段が出力する信号の平均値を算出することにより、当該信号に重ねられた自己ノイズを除去し、誤報が起きることを防いでいる。

ところで、光電センサは、被検出物の検出距離を長くすることが望まれている。この光電センサは、被検出物の検出距離を長くするため、受光手段が出力する信号を増幅し、検出感度を高めている。
特開平７−５５９５２号公報

しかしながら、この光電センサは、検出感度を高めるために受光手段が出力する信号を増幅すると、当該信号に重ねられた自己ノイズの信号も増幅してしまう。この光電センサは、被検出物の反射率が低く受光手段の受光量が小さい場合には、当該受光量の信号が自己ノイズの信号に埋もれて検出し難いことがあり、受光量の変化を正確に検出しながら被検出物の検出距離を長くすることが制約されることがあった。

本発明は、このような状況に鑑み提案されたものであって、検出感度を高めつつ自己ノイズの影響を軽減させて被検出物の検出距離を長くすることができる光電センサを提供することを目的とする。

請求項１の発明は、被検出物に光を投光する投光手段と、前記投光手段がパルス光を投光するように駆動させる駆動手段と、前記投光手段が投光したパルス光を受光する受光手段と、前記投光手段の各パルス光の投光動作に同期して前記受光手段での受光量をサンプリングするサンプリング手段と、前記投光手段が前記被検出物に投光しないときの前記受光手段での最大受光量及び最小受光量に応じて加算値及び減算値を設定する設定手段と、前記被検出物を検出する検出手段とを備えた光電センサであって、前記サンプリング手段は、前記各パルス光の投光動作に対応した前記受光手段の各サンプリング動作で、当該光電センサの自己ノイズの半周期に相当する期間内において、前記受光量を複数回サンプリングするように構成され、前記各サンプリング動作でサンプリングされた複数の受光量が、経時的に増加する増加変化か、経時的に減少する減少変化か、経時的に増加から減少に転じる増減変化か、経時的に減少から増加に転じる減増変化か、を判別する判別手段と、前記判別手段によって前記増加変化又は前記減少変化であると判別されたことを条件として前記複数の受光量の平均値を算出する平均処理と、前記判別手段によって前記減増変化であると判別されたことを条件として前記平均値を算出した後に当該平均値に前記加算値を加える加算処理と、前記判別手段によって前記増減変化が検出されたことを条件として前記平均値を算出した後に当該平均値から前記減算値を減ずる減算処理とを行う演算手段とを備え、前記検出手段が、前記演算手段によって算出された値に基づいて前記被検出物を検出することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１において、前記サンプリング手段は、前記受光手段での最大受光量及び当該受光量の前後の受光量のみをサンプリングし、前記検出手段は、前記演算手段が前記サンプリングされた最大受光量及び当該受光量の前後の受光量のみを用いて算出した値に基づいて前記被検出物を検出することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２において、前記検出手段は、前記投光手段の各パルス光の投光動作毎に定められたタイミングで前記演算手段が算出した値に基づいて前記被検出物を検出することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記判別手段は、前記サンプリング手段によってサンプリングされた少なくとも３つ以上の受光量に基づいて各変化を判別し、前記演算手段は、前記サンプリングされた少なくとも３つ以上の受光量を用いて前記平均処理を行うことを特徴とする。

＜請求項１の発明＞
本発明の光電センサによれば、演算手段が、判別手段によって判別された経時変化に応じて自己ノイズの影響を軽減した受光量を算出し、検出手段が当該算出された受光量に基づいて被検出物の有無を検出することから、検出感度を高めつつ自己ノイズの影響を軽減させて被検出物の検出距離を長くすることができる。
また、受光手段での最大受光量及び最小受光量に応じて演算処理に用いる加算値及び減算値を設定することができ、検出手段が自己ノイズの特性に応じて影響を軽減した受光量に基づいて被検出物を検出し、当該被検出物の検出距離を長くすることができる。

＜請求項２の発明＞
本発明によれば、検出手段は、演算手段が最大受光量及び当該受光量の前後の受光量のみを用いて算出した値に基づいて被検出物を検出することから、当該検出手段が、閾値と当該閾値を超過する受光量を用いて算出した値とを対比することができ、被検出物を確実に検出することができる。

＜請求項３の発明＞
本発明によれば、検出手段は、投光手段の各パルス光の投光動作毎に定められたタイミングで演算手段が算出した値に基づいて被検出物を検出することから、検出手段が、前記投光動作毎に定められたタイミングで被検出物を検出するようにし、被検出物の検出処理の効率を高めることができる。

＜請求項４の発明＞
本発明によれば、少なくとも３つ以上の受光量を用いることにより、経時変化を判別する受光量を順次記憶することなく各経時変化（増加変化，減少変化，増減変化，減増変化）を検出する精度を向上させることができるとともに、算出される受光量の平均値の精度を向上させることができる。

＜実施形態＞
本発明の実施形態を、図１ないし図５を参照しつつ反射型光電センサを例に挙げて説明する。
１．光電センサの構成
光電センサ１は、図１に図示するように、ＬＥＤ等からなる投光素子１１と、投光素子１１を投光させる投光回路１２と、ＰＤ（フォトダイオード）等からなり投光素子１１が投光して被検出物に反射した光を受光して当該受光量に応じた受光信号を出力する受光素子１３と、受光素子１３が出力した受光信号を受信する受光回路１４と、受光回路１４が出力した信号を受信して増幅する増幅回路１５と、投光回路１２の作動等を制御する制御回路２０とを有する。

この光電センサ１は、制御回路２０が、投光回路操作信号を投光回路１２に送信する。この投光回路操作信号は、図２（ａ）に図示するように、投光素子１１を、所定周期Ｔ１毎に点灯するように制御するものである。投光回路１２は、投光回路操作信号を受信すると、駆動用電流を投光素子１１に供給する。投光素子１１は、駆動用電流によって、パルス光Ｐ１〜Ｐ４を投光する。

また、この光電センサ１は、制御回路２０が、前記投光回路操作信号と周期及び位相が一致したスイッチング素子操作信号を、受光回路１４に送信する。制御回路２０は、スイッチング素子操作信号を送信したときは、図２に図示するように、投光素子１１が各投光時間Ｔ２に亘って投光し被検出物に反射して受光素子１３が受けた光の光量を閾値Ｈと対比し、被検出物の有無を判断する。

光電センサ１は、各種の情報を入力するための入力部１６と、被検出物の検出結果等を表示する表示部１７と、当該検出結果に関する信号を外部機器に送信する出力部１８と、受光素子１３の受光信号情報等を記憶するメモリ１９とを有する。符号２１は、自己ノイズの周期を測定するために接続するオシロスコープである。自己ノイズは、例えば受光回路１４のスイッチング動作によって生じたり、一般に、導体や半導体素子中の電子の不規則な熱運動によって生じ温度が高いほど発生量が大きくなる熱雑音（ホワイトノイズ）によって形成されるものと考えられる。

この光電センサ１は、作業者が、オシロスコープ２１によって測定した自己ノイズの波形から当該自己ノイズの半周期の値を求めて入力部１６により設定すると、制御回路２０が、入力部１６が送信した信号を受信し、前記自己のノイズの半周期の値をメモリ１９に記憶させる。なお、投光素子１１は投光手段、投光回路１２と制御回路２０は駆動手段、受光素子１３と受光回路１４は受光手段、制御回路２０は、サンプリング手段及び演算手段、メモリ１９と制御回路２０は、検出手段及び判別手段にそれぞれ相当する。

メモリ１９は、例えばフラッシュメモリによって構成される。制御回路２０は、増幅回路１５が出力した信号に基づき、受光素子１３が受光した受光信号情報（ここでは受光量）を、順次メモリ１９に記憶させる。制御回路２０は、マイクロプロセッサによって構成される。

さらに、この制御回路２０は、光電センサ１の電源を投入してから投光素子１１が投光しないときに、受光素子１３が受光した受光信号情報を、メモリ１９に記憶させる。ここでは、メモリ１９が、所定時間（図中の符号Ｔ３）に亘り受光した光の受光信号情報（最大受光量，最小受光量）を記憶する。また、制御回路２０は、自己ノイズの影響を軽減するために当該制御回路２０が前記最大受光量と最小受光量を用いて算出した加算値，減算値を、メモリ１９に記憶させる。さらに、メモリ１９は、ノイズの影響を軽減した受光量と対比して被検出物の検出の有無を判断する閾値を記憶する。この閾値は、入力部１６によって、被検出物の種類に応じて適宜に設定される。なお、メモリ１９及び制御回路２０は、本発明の設定手段に相当する。

２．光電センサの動作及び演算処理
本実施形態の光電センサ１は、図２（ａ）に図示するように、投光素子１１が、パルス光Ｐ１〜Ｐ４を投光する。受光素子１３の受光信号は、同図（ｂ）に図示するように、自己ノイズＮの信号が増幅回路１５によって増幅されて重ねられる。自己ノイズＮの信号は、図示するように、制御回路２０が自己ノイズの最大受光量Ｍをサンプリングすると、受光素子１３の受光信号Ｓの受光量が、閾値Ｈを超過して被検出物を検出したにもかかわらず、前記制御回路２０が当該閾値Ｈを超過していないと判断し、被検出物を検出したことを報知させないようにするおそれがある。この光電センサ１は、誤報知を防止するため、以下の処理を行う。

この光電センサ１は、制御回路２０が、メモリ１９に記憶された光電センサ１の電源を投入してから投光素子１１が投光しない期間（図中の符号Ｔ３。）の受光素子１３の最大受光量と最小受光量を用い、自己ノイズＮの影響を軽減するための加算値，減算値を算出する。制御回路２０は、最大受光量と最小受光量との差分値を２で除算する処理によって加算値，減算値を算出する。

次に、この光電センサ１は、制御回路２０が、受光素子１３が受光した各パルス光Ｐ１〜Ｐ４に対応させて、各投光時間Ｔ２に亘ってメモリ１９に記憶した受光信号情報の内から、自己ノイズＮの半周期内に受光素子１３が受光してメモリ１９に記憶された３つの受光量をサンプリングする。この制御回路２０は、受光素子１３の最大受光量及び当該最大受光量より僅かに大きい値若しくは僅かに小さい値を有する受光量を、３つの受光量としてサンプリングする。そして、この光電センサ１は、制御回路２０が、受光量の経時変化を、各パルス光Ｐ１〜Ｐ４毎に、サンプリングした３つの受光量から判別する。

さらに、この光電センサ１は、制御回路２０が、判別した経時変化に対応させ、前記最大受光量及び当該最大受光量より僅かに大きい値若しくは僅かに小さい値を有する受光量のみを用い、自己ノイズＮを軽減した受光量を算出する。制御回路２０は、各経時変化（増加変化，減少変化，増減変化，減増変化）に対応させて、以下のような受光量を算出する。

（１）増加変化
図３（ａ）は、受光素子１３の受光信号Ｓ（図２（ｂ）参照。）に重ねられた自己ノイズＮの部分拡大図である。ここでは、制御回路２０が、自己ノイズの半周期（Ｔ／２）内に３つの受光量（ＡないしＣ）をサンプリングする。この制御回路２０は、受光量がＡ＜Ｂ＜Ｃの関係を有すると判断することにより、当該受光量が時間が経過するにつれて増加する増加変化を示すことを判別する。そして、制御回路２０は、受光量が前記増加変化を示すことを判別したことにより、平均処理を行う。この平均処理では、受光量の平均値（［Ａ＋Ｂ＋Ｃ］／３）を算出する。図中の符号Ｔは自己ノイズの周期、αは自己ノイズの振幅である。

（２）減少変化
制御回路２０は、図３（ｂ）に図示するように、自己ノイズの半周期（Ｔ／２）内にサンプリングした受光量がＡ＞Ｂ＞Ｃの関係を有すると判断することにより、当該受光量が時間が経過するにつれて減少する減少変化を示すことを判別する。そして、制御回路２０は、受光量が前記減少変化を示すことを判別したことにより、平均処理を行う。この平均処理では、受光量の平均値（［Ａ＋Ｂ＋Ｃ］／３）を算出する。

（３）増減変化
制御回路２０は、図３（ｃ）に図示するように、自己ノイズの半周期（Ｔ／２）内にサンプリングした受光量がＡ＜Ｂ＞Ｃの関係を有すると判断することにより、当該受光量が時間が経過するにつれて増加した後に減少に転じる増減変化を示すことを判別する。そして、制御回路２０は、受光量が前記増減変化を示すことを判別したことにより、減算処理を行う。この減算処理では、受光量の平均値から自己ノイズの振幅αの半分の値（α／２，前記減算値）を減算した値（{［Ａ＋Ｂ＋Ｃ］／３}−α／２）を算出する。なお、自己ノイズの振幅αの半分の値（α／２，前記減算値）は、前記減算処理をするときに、制御回路２０によって、メモリ１９から読み出される。

（４）減増変化
制御回路２０は、図３（ｄ）に図示するように、自己ノイズの半周期（Ｔ／２）内にサンプリングした受光量がＡ＞Ｂ＜Ｃの関係を有すると判断することにより、当該受光量が時間が経過するにつれて減少した後に増加に転じる減増変化を示すことを判別する。そして、制御回路２０は、受光量が前記減増変化を示すことを判別したことにより、加算処理を行う。この加算処理では、受光量の平均値に自己ノイズの振幅αの半分の値（α／２，前記加算値）を加算した値（{［Ａ＋Ｂ＋Ｃ］／３}＋α／２）を算出する。自己ノイズの振幅αの半分の値（α／２，前記加算値）は、上述した増減変化と同様に、前記加算処理をするときに、制御回路２０によって、メモリ１９から読み出される。

３．光電センサの制御
光電センサ１は、制御回路２０が、当該センサ１の電源を投入してから投光素子１１が投光しないときに自己ノイズを検出する自己ノイズ検出処理と、被検出物を検出する検出処理とを行う。

（１）自己ノイズ検出処理
自己ノイズ検出処理では、光電センサ１の電源を投入してから投光素子１１が投光しないときに受光素子１３が受けた自己ノイズの受光信号に基づいて、前記加算処理に用いられる加算値（α／２）及び前記減算処理に用いられる減算値（α／２）を算出する。この自己ノイズ算出処理では、最初に、制御回路２０が、入力部１６によって設定された検出開始指示信号を受信した否かを判断する（Ｓ１）。

Ｓ１において、検出開始指示信号を受信したと判断したときは、受光信号情報サンプリング処理（Ｓ２）を行う。この受光信号情報サンプリング処理（Ｓ２）では、制御回路２０が、スイッチング素子操作信号Ｓｉ（図１参照。）を送信して受光回路１４のスイッチング素子をＯＮ状態にし、増幅回路１５によって増幅された自己ノイズの受光信号情報（受光量情報）を、所定時間（図２中の符号Ｔ３）に亘ってサンプリングする。なお、Ｓ１において、検出開始指示信号を受信しないと判断したときは、当該信号を受信するまで処理が繰り返される。

受光信号情報サンプリング処理（Ｓ２）の後は、受光信号情報記憶処理（Ｓ３）を行う。この受光信号情報記憶処理（Ｓ３）では、制御回路２０が、受光信号情報サンプリング処理（Ｓ２）によってサンプリングした自己ノイズの受光信号情報（受光量情報）を、所定時間（図２中の符号Ｔ３）に亘ってメモリ１９に順次記憶する。なお、この所定時間は、自己ノイズの特性に合わせて適宜の時間に定められる。

受光信号情報記憶処理（Ｓ３）の後は、最大受光量情報抽出処理（Ｓ４）を行う。この最大受光量情報抽出処理（Ｓ４）では、制御回路２０が、受光信号情報記憶処理（Ｓ３）によって記憶された自己のノイズの最大受光量情報（最大受光量の値）を順次抽出してメモリ１９の最大受光量記憶領域に記憶する。

最大受光量情報抽出処理（Ｓ４）の後は、最小受光量情報抽出処置（Ｓ５）を行う。この最小受光量情報抽出処理（Ｓ５）では、制御回路２０が、受光信号情報記憶処理（Ｓ３）によって記憶された自己ノイズの最小受光量情報（最小受光量の値）を順次抽出してメモリ１９の最小受光量情報記憶領域に記憶する。

最小受光量情報抽出処理（Ｓ５）の後は、前記所定時間（図２中の符号Ｔ３）が経過したか否かを判断する（Ｓ６）。Ｓ６において、前記所定時間が経過したと判断したときは、加算値・減算値算出処理（Ｓ７）を行う。この加算値・減算値算出処理（Ｓ７）では、制御回路２０が、前記最大受光量情報抽出処理（Ｓ４）及び最小受光量情報抽出処理（Ｓ５）によって記憶した最大及び最小受光量の値を、メモリ１９から読み出す。さらに、この加算値・減算値算出処理（Ｓ７）では、読み出した最大値と最小値との差分値（自己ノイズの振幅α）を２で除算し、前記加算値及び減算値として算出する。なお、Ｓ６において、前記所定時間（図２中の符号Ｔ３）が経過していないと判断したときは、前記Ｓ２ないしＳ５の処理を、当該所定時間が経過するまで継続する。

加算値・減算値算出処理（Ｓ７）の後は、加算値・減算値記憶処理（Ｓ８）を行う。この加算値・減算値記憶処理（Ｓ８）では、前記加算値・減算値算出処理（Ｓ７）によって算出された加算値（α／２）及び減算値（α／２）をメモリ１９の加算値・減算値記憶領域に記憶する。記憶された加算値及び減算値は、後述する検出処理において、上述した各経時変化に応じて自己ノイズＮを軽減した受光量を算出するために用いられる。

（２）検出処理
検出処理では、受光素子１３が受光した各パルス光Ｐ１〜Ｐ４の受光信号Ｓに重ねられた自己ノイズＮの信号の影響を軽減させて被検出物を検出する処理を行う。この検出処理では、最初に、制御回路２０が、入力部１６によって設定された動作開始指示信号を受信したか否かを判断する（Ｓ１１）。

Ｓ１１において、動作開始指示信号を受信したと判断したときは、投受光信号情報サンプリング処理（Ｓ１２）を行う。この投受光信号情報サンプリング処理（Ｓ１２）では、制御回路２０が、前記投光回路操作信号と周期及び位相が一致したスイッチング素子操作信号Ｓｊ（図１参照。）を送信して受光回路１４のスイッチング素子をＯＮ状態にし、被検出物に反射して増幅回路１５によって増幅されて自己ノイズＮの信号が重ねられた受光信号情報（受光量情報）を、各投光時間Ｔ２に亘ってサンプリングする。この投受光信号情報サンプリング処理（Ｓ１２）では、サンプリングした受光信号情報をメモリ１９に記憶する。なお、Ｓ１１において、動作開始指示信号を受信しないと判断したときは、当該信号を受信するまで処理が繰り返される。

投受光信号情報サンプリング処理（Ｓ１２）の後は、投受光信号情報抽出処理（Ｓ１３）を行う。この投受光信号情報抽出処理（Ｓ１３）では、制御回路２０が、メモリ１９に記憶された自己ノイズの半周期（Ｔ／２）内の３つの受光量情報を、前記投受光信号情報サンプリング処理（Ｓ１２）によってメモリ１９に記憶された受光量情報から読み出す。この投受光信号情報抽出処理（Ｓ１３）では、前記各投光時間Ｔ２毎に定められた時間（図２中に符号Ｔ５）に対応してメモリ１９に記憶された受光量情報を読み出すことにより、受光素子１３の最大受光量Ｍ１及び当該最大受光量Ｍ１より僅かに大きい値若しくは僅かに小さい値を有する受光量を読み出すことができる。この実施形態では、各投光時間Ｔ２毎に定められた時間（図２中に符号Ｔ５）は、作業者が、前記入力部１６によって、当該時間Ｔ２の半分の時間として設定される。この投受光信号情報抽出処理（Ｓ１２）では、読み出した３つの受光量情報を、メモリ１９の読出受光量記憶領域に記憶させる。

投受光信号情報抽出処理（Ｓ１３）の後は、３つの受光量（Ａ，Ｂ，Ｃ）がＡ＜Ｂ＜Ｃの関係を有するか否かを判断する（Ｓ１４）。Ｓ１４において、制御回路２０が、Ａ＜Ｂ＜Ｃの関係（図３（ａ）参照。）を有すると判断し、前記増加変化を示すことを判別したときは、受光量平均値算出処理（Ｓ１５）を行う。この受光量平均値算出処理（Ｓ１５）では、前記投受光信号情報抽出処理（Ｓ１３）によって読み出された最大受光量Ｍ１及び当該最大受光量Ｍ１より僅かに大きい値若しくは僅かに小さい値を有する受光量を用い、受光量の平均値（［Ａ＋Ｂ＋Ｃ］／３）を算出する。この受光量平均値算出処理（Ｓ１５）では、算出した平均値をメモリ１９の算出値記憶領域に記憶させる。

受光量平均値算出処理（Ｓ１５）の後は、制御回路２０が、前記最大受光量Ｍ１及び当該最大受光量Ｍ１より僅かに大きい値若しくは僅かに小さい値を有する受光量を用いて算出した平均値を、前記算出値記憶領域から読み出すとともに、メモリ１９に記憶された閾値と対比する（Ｓ１６）。Ｓ１６において、制御回路２０が、算出した平均値が閾値を超過して被検出物を検出したと判断したときは、検出報知処理（Ｓ１７）を行う。この検出報知処理（Ｓ１７）では、制御回路２０が、検出報知信号を表示部１７に送信し、当該表示部１７を点灯させるように制御する。

一方、前記Ｓ１６において、制御回路２０が、算出した平均値が閾値を超過せず被検出物を検出しないと判断したときは、非検出報知処理（Ｓ１８）を行う。この非検出報知処理(Ｓ１８）では、制御回路２０が、非検出報知信号を表示部１７に送信し、当該表示部１７を消灯させるように制御する。

検出報知処理（Ｓ１７）及び非検出報知処理（Ｓ１８）の後は、初期化処理（Ｓ１９）を行う。この初期化処理（Ｓ１９）では、制御回路２０が、メモリ１９に記憶された受光信号情報等をクリアする処理を行う。

また、前記Ｓ１４において、制御回路２０が、Ａ＜Ｂ＜Ｃの関係を有しないと判断したときは、３つの受光量（Ａ，Ｂ，Ｃ）が、Ａ＞Ｂ＞Ｃの関係を有するか否かを判断する（Ｓ２０）。Ｓ２０において、制御回路２０が、Ａ＞Ｂ＞Ｃの関係（図３（ｂ）参照。）を有すると判断し、前記減少変化を示すことを判別したときは、前記受光量平均値算出処理（Ｓ１５）を行う。この受光量平均値算出処理（Ｓ１５）の後は、制御回路２０が、上述したＳ１６，１７，１９又はＳ１６，１８，１９の処理を行う。

前記Ｓ２０において、制御回路２０が、Ａ＞Ｂ＞Ｃの関係を有しないと判断したときは、３つの受光量（Ａ，Ｂ，Ｃ）が、Ａ＜Ｂ＞Ｃの関係を有するか否かを判断する（Ｓ２１）。Ｓ２１において、制御回路２０が、Ａ＜Ｂ＞Ｃの関係（図３（ｃ）参照。）を有すると判断し、前記増減変化を示すことを判別したときは、受光量減算処理（Ｓ２２）を行う。この受光量減算処理（Ｓ２２）では、制御回路２０が、受光量の平均値（［Ａ＋Ｂ＋Ｃ］／３）を算出した後に、前記自己ノイズ検出処理の加算値・減算値記憶処理（Ｓ８）によって記憶した減算値（α／２）をメモリ１９の加算値・減算値記憶領域から読み出し、当該受光量の平均値から当該減算値（α／２）を減算した値（{［Ａ＋Ｂ＋Ｃ］／３}−α／２）を算出する。この受光量減算処理（Ｓ２２）では、算出した値（{［Ａ＋Ｂ＋Ｃ］／３}−α／２）をメモリ１９の前記算出値記憶領域に記憶させる。受光量減算処理（Ｓ２２）の後は、制御回路２０が、算出した値を閾値と対比し（Ｓ１６）、上述したＳ１７及びＳ１９又はＳ１６，１８，１９の処理を行う。

前記Ｓ２１において、制御回路２０が、Ａ＜Ｂ＞Ｃの関係を有しないと判断したとき、すなわち３つの受光量（Ａ，Ｂ，Ｃ）がＡ＞Ｂ＜Ｃの関係（図３（ｄ）参照。）を有すると判断し、前記減増変化を示すことを判別したときは、受光量加算処理（Ｓ２３）を行う。この受光量加算処理（Ｓ２３）では、制御回路２０が、受光量の平均値（［Ａ＋Ｂ＋Ｃ］／３）を算出した後に、前記自己ノイズ検出処理の加算値・減算値記憶処理（Ｓ８）によって記憶された加算値（α／２）をメモリ１９の加算値・減算値記憶領域から読み出し、当該受光量の平均値に当該加算値（α／２）を加算した値（{［Ａ＋Ｂ＋Ｃ］／３}＋α／２）を算出する。この受光量加算処理（Ｓ２３）では、算出した値（{［Ａ＋Ｂ＋Ｃ］／３}＋α／２）をメモリ１９の前記算出値記憶領域に記憶させる。受光量加算処理（Ｓ２３）の後は、制御回路２０が、算出した値を閾値と対比し（Ｓ１６）、上述したＳ１７及びＳ１９又はＳ１８及びＳ１９の処理を行う。

４．本実施形態の効果
実施形態の光電センサ１は、制御回路２０が、受光素子１３の受光量の経時変化を各パルスＰ１〜Ｐ４毎に判別し、経時変化が前記増加変化又は前記減少変化であると判別すると前記受光量平均値算出処理（Ｓ１５）、経時変化が前記増減変化であると判別すると前記受光量減算処理（Ｓ２２）、経時変化が前記減増変化であると判別すると前記受光量加算処理（Ｓ２３）を行う。この光電センサ１は、各処理（Ｓ１５，Ｓ２２，Ｓ２３）によって、自己ノイズＮの受光量を受光素子１３の受光量に近づけるようにして、増幅回路１５が出力した受光信号から自己ノイズＮの信号を軽減することができ、各経時変化に応じて当該自己ノイズＮの影響を軽減した受光量を算出することができる。

この光電センサ１は、制御回路２０が、各処理（Ｓ１５，Ｓ２２，Ｓ２３）によって算出された受光量と閾値を対比して前記検出報知処理（Ｓ１７）や前記非検出報知処理（Ｓ１８）を行う。これによって、検出感度を高めるために受光回路１４が出力して自己ノイズＮの信号が重ねられた受光信号を増幅する場合であっても、前記各処理（Ｓ１５，Ｓ２２，Ｓ２３）により自己ノイズＮの影響を軽減した受光量を算出することができ、検出感度を高めつつ自己ノイズＮの影響を軽減させて被検出物の検出距離を長くすることができる。

この光電センサ１は、制御回路２０が、前記投受光信号情報抽出処理（Ｓ１３）によって、受光素子１３の最大受光量Ｍ１及び当該最大受光量Ｍ１より僅かに大きい値若しくは僅かに小さい値を有する受光量を読み出し、前記最大受光量Ｍ１及び当該最大受光量Ｍ１より僅かに大きい値若しくは僅かに小さい値を有する受光量を用いて算出した値を閾値と対比し、被検出物を検出する。この光電センサ１は、制御回路２０が、閾値と当該閾値を超過する最大受光量Ｍ１及び当該最大受光量Ｍ１より僅かに大きい値若しくは僅かに小さい値を有する受光量とを対比することから、被検出物を確実に検出することができる。

この光電センサ１は、制御回路２０が、前記投受光信号情報抽出処理（Ｓ１３）によって、前記各投光時間Ｔ２毎に定められた時間Ｔ５に対応してメモリ１９に記憶された受光量情報を読み出し、読み出した受光量情報を用いて各処理（Ｓ１５，Ｓ２２，Ｓ２３）によって算出した値と閾値とを対比し、被検出物を検出する。この光電センサ１は、制御回路２０が、前記時間Ｔ５に対応した受光量情報のみを読み出して閾値と対比し、被検出物を検出するようにしたから、前記投光信号情報抽出処理（Ｓ１３）の時間を短縮し、被検出物の検出処理の効率を高めることができる。

この光電センサ１は、制御回路２０が、前記最大受光量情報抽出処理（Ｓ４）及び最小受光量抽出処理（Ｓ５）によって、自己ノイズＮの最大受光量情報及び最小受光量情報を抽出し、前記加算値・減算値算出処理（Ｓ７）及び前記加算値・減算値記憶処理（Ｓ８）によって、前記受光量減算処理（Ｓ２２）及び前記受光量加算処理（Ｓ２３）に用いる加算値及び減算値を算出してメモリ１９に記憶させることができる。これによって、自己ノイズＮの特性に応じて前記加算値及び減算値を算出して設定することができる。さらに、制御回路２０が、自己ノイズＮの特性に応じて影響を軽減した受光量と閾値とを対比して前記検出報知処理（Ｓ１７）や前記非検出報知処理（Ｓ１８）を行うことから、自己ノイズＮの影響を軽減させて被検出物の有無を検出しながら当該被検出物の検出距離を長くすることができる。

この光電センサ１は、制御回路２０が、前記検出処理の初期化処理（Ｓ１９）によってメモリ１９をクリアした後に、前記投受光信号情報サンプリング処理（Ｓ１２）によって、受光信号情報をサンプリングしてメモリ１９に記憶し、前記投受光信号情報抽出処理（Ｓ１３）によって、自己ノイズＮの半周期（Ｔ／２）内の３つの受光量情報を当該メモリ１９から読み出し、当該３つの受光量情報の大小関係を判断して前記各経時変化（増加変化，減少変化，増減変化，減増変化）を判別する。そして、この光電センサ１は、次の検出サイクルを実行するときは、前記初期化処理（Ｓ１９）によって、メモリ１９に記憶された受光量情報をクリアする。これによって、光電センサ１は、経時変化を判別する受光量情報を順次記憶させる必要がなく、メモリ１９の記憶容量が増加することを防ぐことができる。

また、この光電センサ１は、前記３つの受光量情報の大小関係を判断して前記各経時変化を判別することから、受光量が増加から減少又は減少から増加に転じる変化を判別し、当該各経時変化を検出する精度を高めることができる。さらに、この光電センサ１は、制御回路２０が、前記受光量平均値算出処理（Ｓ１５）により、３つの受光量情報を用いて平均値を算出することから、多点の受光量情報を用いて算出した平均値の精度を向上させることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において構成の一部を適宜変更して実施することができる。
（１）光電センサ１は、実施形態の反射型光電センサに限らず、透過型光電センサであってもよい。
（２）この光電センサ１は、制御回路２０が、４つ以上の受光量情報の大小関係を判断して各経時変化（増加変化，減少変化，増減変化，減増変化）を判別したり、４つ以上の受光量情報を用いて前記受光量平均値算出処置（Ｓ１５）を行うようにしてもよい。
（３）この光電センサ１は、制御回路２０が、受光回路１４のスイッチング素子を、スイッチング素子操作信号によって自己のノイズＮの半周期（Ｔ／２）の時間だけＯＮ状態にし、受光信号情報を前記各投光時間Ｔ２に亘ってメモリ１９に記憶することなく、自己ノイズＮの半周期（Ｔ／２）内の３つの受光量情報をサンプリングしながら各経時変化の判別を行うようにしてもよい。
（４）この光電センサ１は、前記各投光時間Ｔ２毎に定められた時間Ｔ５を、閾値を超過する受光量をメモリ１９から読み出すことができる適宜の位置に設定するようにしてもよい。また、この光電センサ１は、各投光時間Ｔ２毎に定められた時間Ｔ５を、閾値を超過する受光量をメモリ１９から読み出すことができる複数の位置に設定するようにしてもよい。

本発明の光電センサは、次のような構成を備えるものであってもよい。
（５）前記設定手段は、電源を投入してから前記投光素子が投光を開始するまでの間における前記受光手段での最大受光量及び最小受光量に応じて前記加算処理に用いる加算値及び前記減算処理に用いる減算値を設定することを特徴とする請求項２に記載の光電センサ。この構成によれば、光電センサの電源を投入してから投光素子が投光を開始するまでの間の受光手段での最大受光量及び最小受光量に応じてノイズの影響を軽減した受光量を算出する処理に用いる加算値及び減算値を設定することができるから、投光を開始しても受光回路１４のスイッチング動作等によって規則的に生じる自己ノイズの影響を軽減した受光量を算出することができる。
（６）前記設定手段は、前記各パルス光の投光動作の内の非投光時間（例えば、図２中の符号Ｔ４。）における前記受光手段での最大受光量及び最小受光量に応じて前記加算処理に用いる加算値及び前記減算処理に用いる減算値を設定することを特徴とする請求項２に記載の光電センサ。この構成によれば、前記非投光時間内の受光手段での最大受光量及び最小受光量に応じてノイズの影響を軽減した受光量を算出する処理に用いる加算値及び減算値を設定することができるから、投光を開始してから不規則に生じる自己ノイズの影響を軽減した受光量を算出することができる。

実施形態に係る光電センサの電気的な構成を示すブロック図 同光電センサのタイミングチャート （ａ）図は増加変化を例示した自己ノイズの部分拡大図、（ｂ）図は減少変化を例示した自己ノイズの部分拡大図、（ｃ）図は増減変化を例示した自己ノイズの部分拡大図、（ｄ）図は減増変化を例示した自己ノイズの部分拡大図 自己ノイズを検出する処理に関するフローチャート 被検出物を検出する処理に関係するフローチャ−ト

符号の説明

１…光電センサ
１１…投光素子（投光手段）
１２…投光回路（駆動手段）
１３…受光素子（受光手段）
１４…受光回路（受光手段）
１９…メモリ（検出手段、判別手段、設定手段）
２０…制御回路（駆動手段、サンプリング手段、検出手段、判別手段、演算手段、設定手段）
Ａ，Ｂ，Ｃ…受光量
Ｐ１〜Ｐ４…パルス光

Claims (4)

1. 被検出物に光を投光する投光手段と、
   前記投光手段がパルス光を投光するように駆動させる駆動手段と、
   前記投光手段が投光したパルス光を受光する受光手段と、
   前記投光手段の各パルス光の投光動作に同期して前記受光手段での受光量をサンプリングするサンプリング手段と、
   前記投光手段が前記被検出物に投光しないときの前記受光手段での最大受光量及び最小受光量に応じて加算値及び減算値を設定する設定手段と、
   前記被検出物を検出する検出手段とを備えた光電センサであって、
   前記サンプリング手段は、前記各パルス光の投光動作に対応した前記受光手段の各サンプリング動作で、当該光電センサの自己ノイズの半周期に相当する期間内において、前記受光量を複数回サンプリングするように構成され、
   前記各サンプリング動作でサンプリングされた複数の受光量が、経時的に増加する増加変化か、経時的に減少する減少変化か、経時的に増加から減少に転じる増減変化か、経時的に減少から増加に転じる減増変化か、を判別する判別手段と、
   前記判別手段によって前記増加変化又は前記減少変化であると判別されたことを条件として前記複数の受光量の平均値を算出する平均処理と、前記判別手段によって前記減増変化であると判別されたことを条件として前記平均値を算出した後に当該平均値に前記加算値を加える加算処理と、前記判別手段によって前記増減変化が検出されたことを条件として前記平均値を算出した後に当該平均値から前記減算値を減ずる減算処理とを行う演算手段とを備え、
   前記検出手段が、前記演算手段によって算出された値に基づいて前記被検出物を検出することを特徴とする光電センサ。
2. 前記サンプリング手段は、前記受光手段での最大受光量及び当該受光量の前後の受光量のみをサンプリングし、前記検出手段は、前記演算手段が前記サンプリングされた最大受光量及び当該受光量の前後の受光量のみを用いて算出した値に基づいて前記被検出物を検出することを特徴とする請求項１に記載の光電センサ。
3. 前記検出手段は、前記投光手段の各パルス光の投光動作毎に定められたタイミングで前記演算手段が算出した値に基づいて前記被検出物を検出することを特徴とする請求項２に記載の光電センサ。
4. 前記判別手段は、前記サンプリング手段によってサンプリングされた少なくとも３つ以上の受光量に基づいて各変化を判別し、
   前記演算手段は、前記サンプリングされた少なくとも３つ以上の受光量を用いて前記平均処理を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光電センサ。

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