光電センサ
【課題】安定的に検出対象物の特徴量を検出可能な光電センサを提供する。
【解決手段】３×３の受光素子群は、３個の赤色光を受光するための受光素子と、３個の緑色光を受光するための受光素子と、３個の青色光を受光するための受光素子とを均一に含む。３×３の単位で構成される受光素子群を組み合わせて１２×１２のアレイ状の受光素子のパターンを形成する。１２×１２のアレイ状の受光素子の配列パターンにより、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光を受光するための受光素子が分散して配置される。これにより、例えば、円形のスポット領域がずれた場合受光素子が分散して配置されることにより、スポット領域に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｒ）の光を受光するための受光素子が含まれる個数が大きく変わることはない。
【解決手段】３×３の受光素子群は、３個の赤色光を受光するための受光素子と、３個の緑色光を受光するための受光素子と、３個の青色光を受光するための受光素子とを均一に含む。３×３の単位で構成される受光素子群を組み合わせて１２×１２のアレイ状の受光素子のパターンを形成する。１２×１２のアレイ状の受光素子の配列パターンにより、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光を受光するための受光素子が分散して配置される。これにより、例えば、円形のスポット領域がずれた場合受光素子が分散して配置されることにより、スポット領域に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｒ）の光を受光するための受光素子が含まれる個数が大きく変わることはない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
検出対象領域の検出対象物に対して投光した光の反射光あるいは透過光を受光することにより検出対象物の特徴量を検出するファイバ型の光電センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
光電センサは、可視光線、赤外線等の光を投光部から信号光として投光し、検出対象物によって反射する光あるいは検出対象物を透過する光を受光部で検出して、検出対象物の特徴量を示す出力信号を得るものである。この点で、光電センサは、非接触での物体の検出が可能であるとともに色判別も可能であるため種々の分野で利用されている。例えば、特許文献１には、検出対象物に３色の光を投射し、その反射光または透過光を受光することにより色に基づいて検出対象物を検出するための色識別装置が開示されている。また、近年においては、微小スポットで物体の検知が可能なファイバ型の光電センサが知られている（特許文献２）。
【０００３】
これら物体を検出する装置においては、一般的に受光素子としてフォトダイオード（ＰＤ）が用いられており、例えば特許文献３および特許文献４においては、フォトダイオードである受光素子を受光領域の表面の所定の領域毎に、所望の分光感度（例えば、赤色、緑色、青色）で得ることが可能なように設計する方式が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２９１７４８号公報
【特許文献２】特開２００４−１０１４４５号公報
【特許文献３】特開平０９−２１０７９３号公報
【特許文献４】特開２００４−２１４３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の受光素子の配置方法では、設計した分光感度が十分に得られない可能性もある。
【０００５】
図１６は、従来の受光素子の配置および受光量を説明する図である。
図１６（ａ）を参照して、ここでは、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）をそれぞれ受光するための受光素子を円形領域内にそれぞれ１／３ずつ（例えば１２０度ずつ）の領域に分割して配置して、受光面を形成した場合が示されている。そして、中心点付近（中央）に検出対象物の反射光あるいは透過光が照射されるようにすなわちスポット領域が形成されるように設計したものとする。
【０００６】
図１６（ｂ）の表には、中心点付近にスポット領域が形成された場合の各色に対応する受光素子で受光した受光量が示されている。例えば、中心点付近（中央）にスポット領域が形成された場合には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）がそれぞれ均等に受光量を検出することが可能である。表においては，一例として赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）をそれぞれ１０００ずつ受光量として計測した場合が示されている。
【０００７】
しかしながら、ファイバ型の光電センサの場合、ほんの少しの角度のずれによりスポット領域が大きく移動するため例えば、図１６（ａ）の点線に示されるようにスポット領域が左側にずれた場合について考える。
【０００８】
この場合、図１６（ｂ）に示されるように緑色（Ｇ）の受光量だけが３０００として計測され、他の赤色（Ｒ）、青色（Ｂ）の受光量は０である場合が示されている。
【０００９】
すなわち、このような場合には、赤色（Ｒ）、青色（Ｂ）を計測することができず計測対象物の特徴量を安定的に検出することができないという問題がある。
【００１０】
一方、受光面に対してスポット領域を十分に大きくすれば、位置ずれが生じた場合においても問題が生じないようにすることも可能であるが、この場合、ファイバ端と受光面との間の距離を長くする必要があり、光電センサを小型化することが難しくなる。
【００１１】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、検出対象物の特徴量を安定的に検出可能な光電センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る光電センサは、検出対象領域の光を受光することにより検出対象物の特徴量を検出する光電センサであって、検出対象領域の検出対象物を透過あるいは反射した光を受光する受光部と、受光部の受光結果に基づいて検出対象物の特徴量を検出する検出部とを備える。受光部は、検出対象領域の検出対象物を透過あるいは反射した光を導光するファイバと、ファイバを伝搬する光に含まれる複数の異なる波長を受光するためにそれぞれ対応して設けられ、各々が対応する波長の光を受光する複数の受光素子群とを含む。各受光素子群は、対応する波長の光を受光する複数の受光素子を有する。複数の受光素子群は、受光面を形成するようにファイバに対向して設けられる。各受光素子群に含まれる複数の受光素子のそれぞれは、受光面内において所定の規則に従って分散的に配置される。
【００１３】
好ましくは、複数の受光素子群は、ファイバを伝搬する光に含まれる赤色、緑色および青色の光の波長を受光するためにそれぞれ設けられた第１〜第３の受光素子群に相当する。第１〜第３の受光素子群に含まれる複数の受光素子は、分散的に配置されてアレイ状の受光面を形成する。
【００１４】
特に、受光面は、第１〜第３の受光素子が均一の個数となるように配置された３×３の最小単位の組み合わせに基づいて形成される。ファイバの出射端面の形状、大きさおよび出射端面と受光面との間の距離に基づいてアレイ状の受光面にファイバのスポット領域が形成される。ファイバの出射端面とアレイ状の受光面との間の距離は、アレイ状の受光面に形成されるファイバのスポット領域が、少なくとも１つの３×３の最小単位を囲むことができるように設定される。
【００１５】
特に、ファイバは、複数のファイバコアを有する。ファイバのスポット領域は、各ファイバコアの出射端面の形状および出射端面とアレイ状の受光面との間の距離に基づいてアレイ状の受光面に形成される各ファイバコアのスポット領域を含む。ファイバコアの出射端面とアレイ状の受光面との間の距離は、アレイ状の受光面に形成されるファイバコアのスポット領域が、少なくとも１つの３×３の最小単位を囲むことができるように設定される。
【００１６】
特に、距離は、９ｍｍ未満に設定される。
好ましくは、複数の受光素子群の分光感度は、所定の波長帯域内において互いに重なり、対応するそれぞれの光の波長領域において分光感度が最大となるように調整される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る光電センサは、検出対象領域の検出対象物の光を受光することにより、検出対象物の特徴量を検出する光電センサであって、複数の受光パターンユニットに含まれる複数の受光素子は、ファイバに対向するように所定の規則に従って分散して配置されるため照射スポットの位置がずれた場合であってもそれぞれの受光素子の受光量のバランスを維持することが可能であり、検出対象物の安定的な計測が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本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。なお、図中の同一または相当部分については同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に従う光電センサの上部カバーを開いた状態における外観斜視図である。
【００２０】
図１を参照して、本発明の実施の形態に従う光電センサ１は多連装型のプラスチック製筐体１０１を有する。筐体１０１の前部には、投光用ファイバ２と受光用ファイバ３とが挿入され、クランプレバー１０３の操作によって抜け止め固定される。筐体１０１の後部からは電気コード４が引き出されている。
【００２１】
図示の電気コード４は、アース（ＧＮＤ）用の芯線４１と、電源（Ｖｃｃ）用の芯線４２と、検出出力用の芯線４３と、補助出力用の芯線４４と、リモート入力用の芯線４５とを有する。
【００２２】
筐体１０１は、制御盤などの取付面に対して図示しないＤＩＮレールを介して固定される。符号１０４で示されるものはＤＩＮレール嵌合溝である。筐体１０１の上部には、透明な上部カバー１０２が開閉可能に取り付けられている。上部カバー１０２を開いた状態で露出する筐体１０１の上面には、第１の表示器１０５と、第２の表示器１０６と、第１の操作ボタン（ＵＰ）１０７と、第２の操作ボタン（ＤＯＷＮ）１０８と、第３の操作ボタン（ＭＯＤＥ）１０９と、第１のスライド操作子（ＳＥＴ／ＲＵＮ）１１０と、第２のスライド操作子（Ｌ／Ｄ）１１１とが設けられている。
【００２３】
図２は、本発明の実施の形態に従う光電センサの操作・表示部の拡大図を説明する図である。
【００２４】
図１および図２を参照して、第１の表示器１０５及び第２の表示器１０６は、いずれも４桁の７セグメントデジタル表示器で構成されており、それぞれ４桁の数字、アルファベット、さらにはそれらの組み合わせを任意に表示可能となされている。
【００２５】
第１の操作ボタン１０７、第２の操作ボタン１０８、及び第３の操作ボタン１０９は、いずれもモメンタリタイプの押しボタンスイッチを構成しており、図２に示されるように、第１の操作ボタン１０７は『ＵＰキー』として、第２の操作ボタン１０８は『ＤＯＷＮキー』として、第３の操作ボタン１０９は『ＭＯＤＥキー』としてそれぞれ機能するように構成されている。
【００２６】
第１のスライド操作子１１０及び第２のスライド操作子１１１はいずれもスライドスイッチを構成するものであり、図２に示されるように、第１のスライド操作子１１０は『ＳＥＴ／ＲＵＮ切替スイッチ』として、第２のスライド操作子１１１は『Ｌ／Ｄ切替スイッチ』として機能するように構成されている。
【００２７】
図１を再び参照して、筐体１０１の内部には、図示しないが、物体検出用の発光素子と物体検出用の受光素子とが内蔵されている。投光用ファイバ２をファイバ挿入孔にしっかりと挿入すると、投光用ファイバ２の端面と検出用発光素子の発光部とがしっかりと光結合され、これにより検出用の発光素子から発生した光は、投光用ファイバ２を経由して、その先端の図示しないファイバヘッドから検出対象領域へと投光される。同様に、受光用ファイバ３をファイバ挿入孔にしっかりと挿入すると、受光用ファイバ３の端面と検出用受光素子とが光結合され、これにより図示しない受光用ファイバ３のファイバヘッドからファイバ内に導入された光は、受光用ファイバ３に導光されて、検出用の受光素子にたどり着くようになっている。以上述べた検出用の発光素子と検出用の受光素子との配置構成は従来のこの種のファイバ型光電スイッチに採用されたものと同様である。
【００２８】
次に、本発明の実施形態に従う光電センサの電気的ハードウェア構成について説明する。
【００２９】
図３は、本発明の実施の形態に従う光電センサの概略ブロック図である。
図３を参照して、この回路はマイクロプロセッサを主体として構成される信号処理部２００を中心として構成されている。信号処理部２００内には、図示しないがマイクロプロセッサの他に、システムプログラムを格納したＲＯＭやプログラムの実行に必要なワーキングＲＡＭ、その他各種の設定データを格納するためのＥＥＰＲＯＭなどが内蔵されている。このＥＥＰＲＯＭには、工場出荷前においてメーカ側が設定したデータや、工場出荷後にユーザが設定した各種のデータが格納される。このような信号処理部２００の構成については、各種の文献において種々公知であるから、その点についての詳細な説明は省略する。
【００３０】
図３の紙面左側においては、後に詳細に説明するが先に説明した発光素子を有する投光部２０２と受光素子を有する受光部２０３とが描かれている。投光部２０２は、検出用の発光素子である発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する）２０２ａと、ＬＥＤ２０２ａを駆動するためのＬＥＤ駆動部２０２ｂとを含む。一方、受光部２０３は、検出用の受光素子であるフォトダイオード（以下、ＰＤと称する）２０３ａと、ＰＤ２０３ａの出力を増幅するためのアンプ部２０３ｃとを含む。なお、本発明の実施の形態に従う投光部２０２は、白色光を出射するものとする。また、検出用受光素子ＰＤ２０３ａは、本例において赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ受光可能な３種類の受光素子で構成されるものとする。
【００３１】
そして、ＬＥＤ駆動部２０２ｂの作用により検出用発光素子であるＬＥＤ２０２ａから発生したパルス光は、投光用ファイバ２を介して検出対象領域へと導かれる。検出対象領域において透過または反射したことにより受光用ファイバ３に導入された光は、受光用ファイバ３を経由して検出用受光素子であるＰＤ２０３ａへとたどり着く。検出用受光素子ＰＤ２０３ａは、赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ受光可能な３種類の受光素子でそれぞれ受光し、それぞれの各色について光電変換する。
【００３２】
ＰＤ２０３ａで光電変換されて生じた出力信号は、アンプ部２０３ｃで増幅された後信号処理部２００へとＡ／Ｄ変換器（図示せず）を介して取り込まれる。尚、これら投受光の基本的な構成についても、各種の文献において公知であるから、この点についての詳細な説明は省略する。
【００３３】
表示部２０４は、信号処理部２００における各種の演算により生成されたデータを表示させるための表示器で構成されており、この表示部２０４には、より具体的には、先に図１並びに図２を参照して説明した第１の表示器１０５並びに第２の表示器１０６が含まれている。それらの第１並びに第２の表示器１０５，１０６には、各種の情報が、数値、アルファベット、それらの組み合わせなどにより表示される。
【００３４】
入力部２０５は、信号処理部２００に対して各種の情報を入力するためのものである。この入力部２０５には、キー入力部２０５ａと信号入力部２０５ｂとが含まれている。キー入力部２０５ａは、オペレータが手動操作で各種のデータを入力するためのものであり、この入力部２０５ａには先に図１並びに図２を参照して説明したように、第１の操作ボタン１０７、第２の操作ボタン１０８、第３の操作ボタン１０９、第１のスライド操作子１１０、及び第２のスライド操作子１１１が含まれている。
【００３５】
これに対して、信号入力部２０５ｂは、先に図１を参照して説明した電気コード４の芯線４５を介してリモート入力信号を入力するためのものであり、この信号入力部２０５ｂを介して芯線４５から到来する外部から入力される制御信号が信号処理部２００へと取り込まれる。
【００３６】
尚、この例にあっては、信号入力部２０５ｂは１ラインしか設けられていないが、これを２ライン以上すなわち複数ライン設けて入力させることも当然に可能である。
【００３７】
出力部２０６は、信号処理部２００で生成された各種の出力信号を電気コード４に含まれる芯線４３及び４４へと出力するためのものである。この出力部２０６には、物体検出信号出力用の出力部２０６ａと任意の補助出力信号用の出力部２０６ｂとが含まれている。すなわち、信号処理部２００で生成された物体検出用の検出信号は、出力部２０６ａを介して電気コード４内の芯線４３へと送り出される。
【００３８】
同様にして、信号処理部２００で生成された任意の補助出力信号は、出力部２０６ｂを介して、電気コード４に含まれる芯線４４へと送り出される。これらの電気コード４に含まれる芯線４３，４４は一般的には外部のＰＬＣやＰＣ等の上位装置へと接続される。同様にして、電気コード４に含まれる芯線４５についても、外部のＰＬＣやＰＣ等の上位装置と接続されている。
【００３９】
電源部２０１は、図３に示される投光部２０２、受光部２０３、表示部２０４、入力部２０５、出力部２０６のそれぞれに対して電源を供給する電源安定化装置等で構成されており、この電源部２０１に対する給電は、電気コード４に含まれる芯線４１及び４２を介して行なわれる。この例では芯線４１はＧＮＤに接続され、芯線４２はＶｃｃに接続される。
【００４０】
次に、以上述べた機械的構造並びに電気的なハードウェア構成を前提として、この光電センサに備えられた様々な機能並びにそれらを実現するために信号処理部２００で実行されるシステムプログラムの構成について説明する。
【００４１】
一般的に光電センサには、選択的に実行（ＯＮ／ＯＦＦ）可能な複数の機能が備えられている。それらの機能のそれぞれには、様々な選択肢が用意されている。それらの機能の選択（ＯＮ／ＯＦＦ）並びに選択肢の選択は、この光電センサをＳＥＴモードに設定することで行なうことができる。特定の選択肢に従ってＯＮ設定された機能を実現させる動作は、この光電センサをＲＵＮモードに設定することで行なうことができる。
【００４２】
動作モードをＳＥＴモードとするかＲＵＮモードとするかの指定は、図２に示されるように、第１のスライド操作子１１０を『ＳＥＴ』側とするか、『ＲＵＮ』側とするかにより決定することができる。また、第２のスライド操作子１１１は、この光電センサの検出出力信号の論理極性を設定するためのもので、第２のスライド操作子１１１が『Ｌ』側に設定されているといわゆるライトオンモードとなり、『Ｄ』側に設定されるとダークオンモードとなる。
【００４３】
図４は、本発明の実施の形態に従う投光部２０２および受光部２０３の詳細を説明する図である。
【００４４】
図４を参照して、本発明の実施の形態に従う投光部２０２は、上述したようにＬＥＤ２０２ａと、ＬＥＤ駆動部２０２ｂとを含み、さらに、ＬＥＤ駆動部２０２ｂを制御してＬＥＤの出射パワーを調整するためのＬＥＤ駆動調整部２０２ｂｇを含む。なお、ＬＥＤ駆動調整部２０２ｂｇは、後述するオートパワーコントロール処理によりＬＥＤ２０２ａからの出射パワーのモニタ結果を信号処理部２００から受けて、ＬＥＤ駆動部２０２ｂに指示してＬＥＤ駆動部２０２ｂからＬＥＤ２０２ａに供給する投光電流のパワー制御を行なうものとする。
【００４５】
本発明の実施の形態に従う受光部２０３は、上述したようにＰＤ２０３ａと、アンプ部２０３ｃとを含む。アンプ部２０３ｃは、ＰＤ２０３ａから出力される受光した赤色、緑色、青色のそれぞれの波長領域の信号光を光電変換した電気信号をそれぞれ増幅する増幅部と、当該増幅部の増幅率を調整する増幅調整部を含む。
【００４６】
本例においては、一例として、アンプ部２０３ｃは、赤色の波長領域の信号光に対して光電変換した電気信号を増幅するための増幅部２０３ｒ（Ｒ増幅部とも称する）と、緑色の波長領域の信号光に対して光電変換した電気信号を増幅するための増幅部２０３ｇ（Ｇ増幅部とも称する）と、青色の波長領域の信号光に対して光電変換した電気信号を増幅するための増幅部２０３ｂ（Ｂ増幅部とも称する）と、増幅部２０３ｒ，２０３ｇ，２０３ｂにそれぞれ対応して設けられ、それぞれの対応する増幅部の増幅率を調整するための増幅調整部２０３ｒｇ（Ｒ増幅調整部とも称する）、増幅調整部２０３ｇｇ（Ｇ増幅調整部とも称する）および増幅調整部２０３ｂｇ（Ｂ増幅調整部とも称する）を含む。
【００４７】
増幅調整部２０３ｒｇ、増幅調整部２０３ｇｇおよび増幅調整部２０３ｂｇは、それぞれ信号処理部２００からの指示に応答して対応する増幅部の増幅率を調整するものとする。
【００４８】
図５は、信号処理部２００のＣＰＵで実行されるシステムプログラムの全体を概略的に示すゼネラルフローチャートである。
【００４９】
図５を参照して、このシステムプログラムは電源投入によって実行を開始される。
同図において、処理が開始されると、まず初期設定処理（ステップ４０１）が実行される。この初期設定処理（ステップ４０１）においては、後述するルーチン処理を開始するに先立って必要な各種の初期設定処理が実行される。この初期設定処理には、各種メモリ、表示灯、制御出力の初期化の実行や、信号処理部２００に含まれるＥＥＰＲＯＭから必要項目の読出とデータチェックを行なう処理などが実行される。
【００５０】
初期設定処理（ステップ４０１）が実行を完了すると、ルーチン処理への移行が行なわれ、その最初においてまず第１のスライド操作子１１０の設定状態が参照される（ステップ４０２）。ここで、第１のスライド操作子１１０が『ＳＥＴ』側へ設定されていれば（ステップ４０２ＳＥＴ）、続いてＳＥＴモード初期設定処理（ステップ４０３）が実行される。このＳＥＴモード初期設定処理（ステップ４０３）では、ＳＥＴモード用測定値の初期化や機能番号（Ｆ）の初期化（Ｆ＝０）等が行なわれる。
【００５１】
ＳＥＴモード初期設定処理（ステップ４０３）が実行を完了すると、以後、第１のスライド操作子１１０が『ＳＥＴ』側へ設定された状態にある限り（ステップ４０５ＹＥＳ）、様々な機能（Ｆ）に関するＳＥＴモード処理（ステップ４０４）が実行される。この状態において、ユーザは、第１の操作ボタン１０７、第２の操作ボタン１０８、第３の操作ボタン１０９を適宜に操作することによって、当該光電センサに用意された様々な機能（Ｆ）のＯＮ／ＯＦＦ設定、さらには、各機能（Ｆ）別の個別設定処理を実行することができる。
【００５２】
一方、第１のスライド操作子１１０の設定状態を参照した結果、『ＲＵＮ』側へと設定されたと判定されると（ステップ４０２ＲＵＮ）、続いて、ＲＵＮモード初期設定処理（ステップ４０６）が実行される。このＲＵＮモード初期設定処理（ステップ４０６）においては、表示灯、制御出力の初期化、しきい値及び各種ＲＵＮモード用設定値の初期化等が行なわれる。
【００５３】
ＲＵＮモード初期設定処理（ステップ４０６）が完了すると、続いて第１のスライド操作子１１０が『ＲＵＮ』側へ設定されている限り（ステップ４０８ＹＥＳ）、ＲＵＮモード処理（ステップ４０７）が実行される。このＲＵＮモード処理（ステップ４０７）においては、光電センサとして必要な基本的な動作の他に、ユーザにより選択的に設定された各種の機能が実現される。尚、このＲＵＮモード処理の具体的な内容については、必要に応じて、後に詳細に説明を行なう。
【００５４】
このように、信号処理部２００で実行されるシステムプログラムは、いわゆる電源投入直後に行なわれるイニシャル処理である初期設定処理（ステップ４０１）と、ルーチン処理であるところの２つの処理すなわちＳＥＴモード処理（ステップ４０４）及びＲＵＮモード処理（ステップ４０７）に大別される。
【００５５】
図６は、ＳＥＴモード処理の全体を示すフローチャート図である。
図６を参照して、処理が開始されると、まず機能別表示処理（ステップ５０１）が実行される。この機能別表示処理（ステップ５０１）では、機能番号Ｆに該当する様々な表示処理が実行される。
【００５６】
続いて、キー入力検出処理が実行され（ステップ５０２）、図１並びに図２に示される操作ボタン１０７〜１０９並びにスライド操作子１１０，１１１におけるキー入力操作の有無を待機する状態となる（ステップ５０３ＮＯ）。
【００５７】
この状態において、キー入力有りと判定され（ステップ５０３ＹＥＳ）、しかも機能切替に相当するキー入力シーケンスが確認されると（ステップ５０４ＹＥＳ）、機能切替指令が確認されるたびに、機能番号（Ｆ）の値は全機能数に達するまで＋１ずつインクリメントされ（ステップ５０５，５０６ＮＯ）、全機能数に達すると共に（ステップ５０６ＹＥＳ）、再びゼロリセットされて（ステップ５０７）、機能（Ｆ）の循環切替が実行される。
【００５８】
この状態においてそのとき設定されている機能Ｆに関する選択が指示されると（ステップ５０４ＮＯ，５０８ＹＥＳ）、機能別実行処理が実行され、機能番号Ｆに該当する処理が行なわれる（ステップ５０９）。なお、当該機能別実行処理は、例えば操作ボタン１０７あるいは１０８のキー操作に従って機能Ｆの切替が行なわれ、切替に従って機能番号Ｆに対応する該当する処理が実行されるものとする。
【００５９】
なお、これらの機能Ｆの切替に従って機能番号あるいは機能Ｆに対応するコードが上述した表示部２０４で表示されるため、ユーザはこれらの案内表示される内容に応じて、当該センサにどのような機能実現手段が設けられているかを容易に目で確認することが可能である。
【００６０】
ＳＥＴモード処理として設けられている機能の一例について説明する。
図７は、ＳＥＴモード処理として設けられているティーチング処理の設定について説明するフロー図である。
【００６１】
図７を参照して、処理が開始されると、ユーザのキー操作又は外部信号により指定された機能が、１点ティーチング機能である場合、例えば、ステップ９０１において１点ティーチング機能を選択した場合（ＹＥＳの場合）には、１点ティーチング処理が実行される（ステップ９０２）。一方、ステップ９０３において、２点ティーチング機能を選択した場合（ＹＥＳの場合）には、２点ティーチング処理が実行される（ステップ９０４）。
【００６２】
ここで、『１点ティーチング処理』とは、基準となる対象物（基準対象物とも称する）の受光量をサンプリングし、その受光量から一定の値だけ低い値又は高い値にしきい値を設定する機能である。また、『２点ティーチング処理』とは、２つの検出対象物の一方の検出対象物の受光量をサンプリングし、取得したサンプリング値と、他方の検出対象物の受光量をサンプリングし、取得したサンプリング値との中間にしきい値を設定する機能である。すなわち、この２点ティーチング機能によれば、しきい値＝（１回目のサンプリング値＋２回目のサンプリング値）／２となる。
【００６３】
これらティーチング処理が終了した後、ティーチングエラーがあったかどうかを判定する（ステップ９０５）。例えばティーチングエラーがあった場合にはフラグ等を立てることによりフラグの判別により判定可能である。
【００６４】
ティーチングエラーがあった場合（ＹＥＳの場合）には、ユーザにその旨の表示や、パラメータを調整して再度のティーチングを実行するためのティーチングエラー処理を実行する（ステップ９０６）。
【００６５】
ティーチングエラーがない場合（ＮＯの場合）には、ティーチング処理により得られたしきい値等のデータがＥＥＰＲＯＭへ書き込まれる（ステップ９０７）。ＥＥＰＲＯＭに書き込まれたデータは、後のＲＵＮモードの際に読み出されて検出対象物の特徴量を算出するために用いられる。
【００６６】
次に、再び、図５に戻って、ＲＵＮモード処理について説明する。
ＲＵＮモードへの導入に先立ち、まずＲＵＮモード初期設定処理が実行される（ステップ４０６）。このＲＵＮモード初期設定処理（ステップ４０６）においては、ＲＵＮモードの実行に必要な各種のフラグ、カウンタ、レジスタ類等の初期設定処理が行なわれる。続いて、ＲＵＮモード初期設定処理（ステップ４０６）が完了すると、以後第１のスライド操作子１１０が『ＲＵＮ』側に設定されている限り（ステップ４０８ＹＥＳ）、ＲＵＮモード処理（ステップ４０７）が繰り返し実行される。
【００６７】
図８は、ＲＵＮモード処理を説明するフローチャート図である。
このＲＵＮモード処理の全体は、通常処理と割込処理とに大別される。
【００６８】
図８（ａ）は、このＲＵＮモード処理における通常処理を説明するフローチャート図であり、図８（ｂ）は、このＲＵＮモード処理における割込処理を説明するフローチャート図である。
【００６９】
そして、割込処理（ステップ８０６〜８０８）は、時間Ｔｓｅｃ毎（例えば、１００μｓｅｃ毎）にタイマ割込で実行される。
【００７０】
まず、図８（ａ）を参照して、通常処理（ステップ８０１〜８０５）について説明する。
【００７１】
処理が開始されると、表示灯制御処理（ステップ８０１）が実行される。この表示灯制御処理（ステップ８０１）では、指定された表示内容に応じて、７セグメントデジタル表示器である第１及び第２の表示器１０５，１０６の点灯制御を行なう。
【００７２】
続いて、オートパワーコントロール（以下、ＡＰＣという）処理（ステップ８０２）が実行される。このＡＰＣ処理（ステップ８０２）では、後述する計測用の投受光処理（ステップ８０６）で取得したモニタ受光量を監視し、一定期間毎に、ＡＰＣ補正を実施する。このＡＰＣ補正は、この例においては、上述したように投光電流のパワー制御により行なわれている。
【００７３】
続いて、キー入力検知処理（ステップ８０３）が実行される。このキー入力検知処理（ステップ８０３）においては、一定期間毎に、キー入力の検知を行ない、入力を検知した場合は、該当処理の実行ができるように設定を行なう。続いて、入力キー対応処理（ステップ８０４）が実行されて、検知されたキー入力に対応する様々な処理が実行される。
【００７４】
そして、入力キー対応処理（ステップ８０４）が終了すると、外部入力処理（ステップ８０５）が実行される。尚、これらのＲＵＮモードの処理は、一般的な光電センサに備えられている処理であるためその詳細な説明は省略する。
【００７５】
次に、図８（ｂ）を参照して、時刻Ｔｓｅｃ毎に実行される割込処理について説明する。
【００７６】
割込処理が開始されると、まず投受光処理（ステップ８０６）が実行される。この投受光処理（ステップ８０６）においては、図３に示されるＬＥＤ２０１ａを投光駆動部２０１ｂを介してパルス駆動することによって、白色光を発生させ、これを投光用ファイバ２を通じて投光用ヘッド（図示せず）へと導き、投光用ヘッドから検出対象領域へと放出する。同時に、検出対象領域において検出対象物からの反射光を、受光用ファイバ３の先端に設けられた受光ヘッドから受光用ファイバ３内へと導入し、これを受光用ファイバ３を経由してＰＤ２０２ｂへと導き、ＰＤ２０２ｂにて光電変換により得られた信号を、アンプ部２０３ｃにて増幅し、その後増幅出力をＡ／Ｄコンバータ２０２ｃを介して信号処理部２００に取り込む。これにより、検出対象領域の状況に対応する特徴量を含んだ受光量が信号処理部２００に取得される。
【００７７】
続いて、ＯＮ／ＯＦＦ判定処理（ステップ８０７）が実行される。このＯＮ／ＯＦＦ判定処理（ステップ８０７）においては、予め設定されたＯＮ／ＯＦＦ判定用の光量しきい値を基準として、検出対象物の受光量に基づいて計算されるいわゆる一致度値を弁別二値化することにより、検出対象領域に物体の有無が判定される。すなわち、検出対象領域に目的とする物体が存在すれば、判定結果はＯＮとなり、存在しなければ判定結果はＯＦＦとされる。
【００７８】
こうしてＯＮ／ＯＦＦ判定処理（ステップ８０７）が実行終了すると、続いて出力制御処理（ステップ８０８）が実行されて、信号処理部２００で生成された検出出力信号は、出力部２０９を介して、電気コード４に含まれる物体検出信号出力用の芯線４３へと送り出される。こうして芯線４３へと出力された検出出力信号は、例えばＰＬＣやＰＣ等の上位装置などへと送られる。
【００７９】
図９は、本発明の実施の形態に従う光電センサ１の筐体１０１の前部領域の構造を説明する図である。
【００８０】
図９を参照して、ここでは、光電センサ１の筐体１０１の全部領域の側面部分の断面図が示されている。投光用ファイバ２と受光用ファイバ３とをそれぞれ挿入可能なホルダ素子１０，１１が設けられ、ホルダ素子１０，１１に挿入されて投光用ファイバ２と受光用ファイバ３とが固定される。
【００８１】
また、プリント基板（ＰＷＢ）にＬＥＤチップ１３およびＰＤチップ１４が設けられており、ＬＥＤチップ１３に設けられているＬＥＤ１６から白色光がホルダ素子１０に挿入された投光用ファイバ２に導入される。また、ホルダ素子１１に挿入された受光用ファイバから検出対象物からの反射光がＰＤチップ１４の受光領域である受光面を形成するフォトダイオード（ＰＤ）に照射される。なお、ホルダ素子１１に挿入された受光用ファイバ３は、受光領域である受光面を形成するフォトダイオード（ＰＤ）に対向して設けられており、フォトダイオード（ＰＤ）の受光面と投光用ファイバの出射端面との間は所定の距離に設定されている。この距離については後述する。
【００８２】
図１０は、本発明の実施の形態に従うＰＤチップ１４の形状を説明する図である。
図１０（ａ）を参照して、ここでは、ＰＤチップ１４の側面部の高さが示されており、一例として高さ０．７５ｍｍのチップである場合が示されている。
【００８３】
図１０（ｂ）を参照して、ＰＤチップ１４を上から見た図が示されている。リード端子がチップの周囲に４つずつ設けられ、中央部に受光領域が設けられている。一例として５ｍｍ×５ｍｍのチップサイズが示されている。
【００８４】
図１１は、本発明の実施の形態に従うＰＤチップ１４の受光領域に設けられる受光素子のレイアウトの一部を説明する図である。
【００８５】
図１１を参照して、ここで示される１つの受光素子の縦および横のサイズは、それぞれ約６６μｍ、約７１μｍで設計されている。そして、受光面を形成するためにＸ方向およびＹ方向にそれぞれ１２個ずつ配置した１２×１２のアレイ状に配置されている。そして、１２×１２のアレイ状に配置された受光素子により形成される受光面の縦および横のサイズは、受光素子同士間の間隔も考慮してそれぞれ約０．８９ｍｍ、約０．９１ｍｍに設計されている。
【００８６】
図１２は、受光面を形成するアレイ状に配置された受光素子のパターンを説明する図である。
【００８７】
図１２を参照して、ここでは、１２×１２のアレイ状の受光素子のパターンの一例として３×３の単位で構成される受光パターンユニットが組み合わせて形成されている。
【００８８】
具体的には、左上の３×３の受光パターンユニットに着目すると、３個の赤色光を受光するための受光素子と、３個の緑色光を受光するための受光素子と、３個の青色光を受光するための受光素子とが均一に３×３の受光パターンユニットに含められた構成である。右側に拡大して示されるように、一例として１行目が左から赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）となっており、２行目が左から緑（Ｇ）、青（Ｂ）、赤（Ｒ）となっており、３行目が左から青（Ｂ）、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）という配列で設けられている。
【００８９】
本例における１２×１２のアレイ状の受光素子のパターンは、Ｘ方向に沿って隣接する３×３の受光パターンユニットのそれぞれは、Ｙ軸に対して対称となる配列でそれぞれ受光パターンユニットが設けられている。また、Ｙ方向に沿って隣接する３×３の受光パターンユニットのそれぞれは、Ｘ軸に対して対称となる配列でそれぞれ受光パターンユニットが設けられている。
【００９０】
本例における１２×１２のアレイ状の受光素子の配列パターンにより、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光を受光するための受光素子が分散して配置されることになる。
【００９１】
例えば、図１２に示されるようにファイバ端面からの出射光が受光面に照射され、中央領域付近に円形のスポット領域が形成された場合について考える。
【００９２】
ここで、円形のスポット領域に概して含まれている受光素子の個数を見ると、赤（Ｒ）が６個、緑（Ｇ）が８個、青（Ｂ）が７個程度である。したがって、各色について大幅な差がなくぼぼ均一に受光量を検出することが可能である。
【００９３】
そして、次に、例えば、仮に下部領域付近に円形のスポット領域がずれた場合について考える。ここで、この円形のスポット領域に概して含まれている受光素子の個数を見ると、赤（Ｒ）が１０個、緑（Ｇ）が８個、青（Ｂ）が８個程度である。したがって、受光素子が分散して配置されることにより、スポット領域に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｒ）の光を受光するための受光素子が含まれる個数が大きく変わることはない。
【００９４】
したがって、スポット領域がずれた場合であっても本発明の実施の形態に従う受光面を形成するアレイ状に配置された受光素子のパターンにより、各色についてばらつきの差がなく受光量を十分に検出することが可能である。したがって、安定的に検出対象物の特徴量を検出することが可能である。
【００９５】
図１３は、マルチコアファイバの構成を説明する図である。
図１３に示されるようにマルチコアファイバは、複数のファイバコア（芯）と、複数のファイバコアを覆うクラッドの２重構造となっている。
【００９６】
ここでは、一例としてファイバコアの端面の形状は６角形状で成型されており、ハニカム構造となっている。
【００９７】
マルチコアファイバの場合、複数のファイバコアそれぞれから導光した反射光を受光面に対して照射可能である。すなわち、マルチコアファイバの場合、クラッドで覆われている複数のファイバコアの位置は異なるため各ファイバコアからの出射位置もそれぞれ異なる。
【００９８】
したがって、受光面に形成される各ファイバコアのスポット領域の位置もそれぞれ異なることになる。したがって、図１６で説明した従来の受光素子の配置構成では、ファイバ全体として位置ズレが生じない場合であっても受光面にスポット領域を形成するファイバコアの位置がクラッドに近い側であれば、スポット領域は中央領域からずれることととなる。すなわち、クラッドに近い側と遠い側とでスポット領域の位置が異なることになるため３色それぞれについて満遍なく受光量を検出することができず、いずれかの色の偏りが大きくなる可能性がある。
【００９９】
一方、図１２に示されるように３色の受光素子をアレイ状に分散的に配置したパターンを形成することにより、スポット領域を形成するマルチコアファイバのファイバコアの位置がそれぞれ異なっている場合であっても３色それぞれ満遍なく受光量を検出することが可能であり、色の偏りを抑制することが可能である。
【０１００】
図１４は、本発明の実施の形態に従うスポット領域を説明する図である。
図１４（ａ）を参照して、ここでは、コア径Ｄｍｍのファイバのファイバ端面（出射端面）からアレイ状の受光素子が配列された受光面に対して照射した場合の図が示されている。
【０１０１】
なお、ファイバ端面から受光面までの距離（受光面距離はＬｍｍとする。）なお、この距離は、ファイバ端面の中心点からファイバの中心軸が受光面と接触するまでの長さを指し示すものとする。また、受光面を形成する受光素子の縦および横の長さをそれぞれＸａｍｍ、Ｙａｍｍとして説明する。
【０１０２】
図１４（ｂ）を参照して、ここでは、コア径Ｄｍｍのファイバの照射スポット径を説明する図である。
【０１０３】
図１４（ｂ）を参照して、例えば一般的な約３０°の広がり角でファイバの出射端面から照射されるとすると、照射スポット径は、次式となる。
【０１０４】
【数１】
【０１０５】
図１４（ｃ）を参照して、ここでは、３×３の受光パターンユニットが示されている。上述したようにスポット領域は、ファイバの出射端面の形状、大きさおよび出射端面と受光面との間の距離に基づいて受光面にファイバのスポット領域が形成されるが、本実施の形態においては、ファイバのスポット領域が少なくとも１つの３×３の最小単位を囲むことができるように設定する。この３×３の最小単位を囲むスポット領域が少なくとも得られれば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光の受光量のバランスを維持することが可能であると推定される。
【０１０６】
例えば、ここで、スポット径をＡｒとした場合の円で囲まれるマトリクス面積Ｓを計算すると、スポット径Ａｒで囲まれるマトリクス面積はＡｒ2／２＝Ｓとして示される。本実施例の単体の受光素子の場合には、縦および横のサイズがそれぞれ約６６μｍ、約７１μｍで設計されているためマトリクス面積は、約０．０４２ｍｍ2程度となる。ここで、マトリクス面積が正方形であると仮定した場合、スポット径Ａｒを０．２８９ｍｍ以上に設定すれば最小単位の３×３の最小単位を囲むことが可能である。
【０１０７】
したがって、この３×３の最小単位を構成するマトリクス面積から最小のスポット径を算出することにより、上式を用いてコア径Ｄの値を用いて３×３の最小単位を囲むために必要なファイバ端面と受光面との間の最小距離Ｌを算出することが可能である。
【０１０８】
図１４（ｄ）は、実際の標準ファイバおよびマルチコアファイバを用いた場合のスポット径および距離について説明する図である。なお、ここでは、説明の簡略化のためファイバ端面は円形であり円形のスポット領域が形成されるものとする。
【０１０９】
図１４（ｄ）に示されるように例えばφ１ｍｍ標準ファイバの場合について説明する。ここで、Ｄ＝１ｍｍである。そして、一例として距離Ｌを０．８ｍｍに設定する。
【０１１０】
そうすると、上記式に基づいてスポット径は約１．９５ｍｍとなる。スポット径１．９５ｍｍの円形の領域で囲むことが可能なマトリクス面積を計算するとＳ＝１．９５ｍｍ2程度となる。したがって、上記で計算した最小のマトリクス面積Ｓ＃に対して十分に大きなスポット領域であり赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光を均一に受光する３×３の受光パターンユニットを多数含むこととなり、色の偏りなく３色それぞれ満遍なく受光量を検出することが可能である。
【０１１１】
また、同様にして、φ０．５ｍｍ細径ファイバについても同様の条件で計算すると、スポット径が１．３８ｍｍとなり、スポット径１．３８ｍｍの円形の領域で囲むことが可能なマトリクス面積は、Ｓ＝０．９５ｍｍ2程度となり、この場合についても同様に３×３の受光パターンユニットを多数含むこととなり、色の偏りなく３色それぞれ満遍なく受光量を検出することが可能である。
【０１１２】
次に、φ０．０７ｍｍマルチコアファイバについて考える。ファイバコア単体について考える。ここで、Ｄ＝０．０７５ｍｍである。そして、距離Ｌについては０．２９ｍｍに設定する。
【０１１３】
そうすると、上記式に基づいてスポット径は、約０．３８ｍｍとなる。スポット径０．３８ｍｍの円形の領域で囲むことが可能なマトリクス面積を計算するとＳ＝０．０７２ｍｍ2程度となる。したがって、上記で計算した最小のマトリクス面積Ｓ＃よりも大きく３×３の最小単位を囲むことが可能である。
【０１１４】
スポット領域が微小であるためある特定のファイバコアのスポット領域については、３色それぞれについて受光素子の配置数が異なって色の偏りが生じる可能性も考えられるが、複数のファイバコア全体として考えた場合には、それぞれのファイバコアのスポット領域が３×３の均一に受光素子が配列された最小単位を含む構成であるため全体としては、３色それぞれについて満遍なく受光量を検出することとなり、色の偏りを抑制することが可能である。
【０１１５】
次に、φ０．０７ｍｍマルチコアファイバについて、距離Ｌを０．２ｍｍに設定した場合について説明する。
【０１１６】
そうすると、上記式に基づいてスポット径は、約０．３０ｍｍとなる。スポット径０．３０ｍｍの円形の領域で囲むことが可能なマトリクス面積を計算するとＳ＝０．０４５ｍｍ2程度となる。したがって、上記で計算した最小のマトリクス面積Ｓ＃と同程度以上であり、３×３の最小単位を囲むことが可能であると考えられる。
【０１１７】
また、このように距離を近づけてスポット領域を微小とした場合には、上述したように特定のファイバコアのスポット領域については、３色それぞれについて受光素子の配置数が異なって色の偏りが生じる可能性も考えられるが、複数のファイバコア全体として考えた場合には、それぞれのファイバコアのスポット領域が３×３の均一に受光素子が配列された最小単位を含む構成であるため全体としては、３色それぞれについて満遍なく受光量を検出することとなり、色の偏りを抑制することが可能である。
【０１１８】
また、図１４（ｄ）の表で示されるように１ｍｍ未満の距離Ｌで３×３の最小単位の受光パターンユニットを十分に囲み、安定的な検出が可能である。すなわち、本実施の形態に従う方式によりファイバ端面と受光面との間の距離Ｌを短くすることが可能であり、ファイバコアの出射端面から照射される光の光量を十分確保可能しつつ、光電センサを小型化することも可能である。
【０１１９】
なお、ここでは、距離Ｌを短くした場合においても安定的な検出が可能である点について説明したが、マルチコアファイバの場合、距離Ｌを１ｍｍ程度とすることが望ましい。また、距離Ｌは、光電センサの外形横幅が１０ｍｍ程度で成型されているため距離Ｌをそれよりも短い９ｍｍ未満程度に設定することも可能である。
【０１２０】
なお、本例においては、一例として単体の受光素子が縦および横のサイズがそれぞれ約６６μｍ、約７１μｍで設計された場合について説明したが、特にこのサイズに限られず自由に設計可能であり、上記で説明したのと同様の考え方により最適な距離を算出し設定することが可能である。
【０１２１】
また、受光素子の形状については、本例で説明したような矩形状に限られず、正方形状、略円形状、ハニカム形状、略多角形状であっても良い。
【０１２２】
また、本例においては、受光素子がアレイ状に分散的に配置された矩形状の受光面について説明したがこれに限られず、任意の形状たとえば図１６で説明した円形状であっても良いし、略多角形状であっても良い。いずれにせよ、その受光面内において３色の赤、緑、青色の光を受光するための受光素子が分散的に配置されていれば同様の効果を期待することができる。
【０１２３】
また、本例においては、３×３の各色に対応する受光素子が均一に設けられた受光パターンユニットを用いて受光面が設けられる場合について説明したが、各色に対応する受光素子が略均一に設けられた４×４の受光パターンユニットを用いて受光面を設けることも可能であるし、さらに同様の方式に従ってｎ×ｎの受光パターンユニットを用いて受光面を設けることも可能である。
【０１２４】
また、本例においては、赤色、緑色、青色の光を受光するための３種類の受光素子群について、各々の受光素子群を構成する受光素子を受光面に分散的に配置する構成について説明したが、これに限られず、それよりもさらに複数種類すなわち他の色の光を受光するための受光素子を設けて複数種類の受光素子群の受光素子のそれぞれを分散的に配置することも可能である。
【０１２５】
図１５は、本発明の実施の形態に従う受光素子の分光感度を説明する図である。
図１５を参照して、ここでは、赤色光、緑色光、青色光を検出するために設けられた３種類の受光素子の分光感度が示されている。
【０１２６】
これらの３種類の受光素子の分光感度は、所定の波長帯域内において互いに重なり、対応するそれぞれの光の波長領域において分光感度が最大となるように調整されている。
【０１２７】
図１５に示されるように分光感度がターゲットとなる波長領域のみならず、その他の波長領域においても反応するように設計されていることにより、あらゆる検出対象物の反射率特性にも対応可能となっている。
【０１２８】
なお、本例においては、反射型の光電センサすなわち検出対象領域の検出対象物に反射した反射光を受光して検出対象物の特徴量を検出する光電センサについて説明したが、反射型の光電センサに限られず、透過型の光電センサすなわち検出対象力の検出対象物を透過した透過光を受光して検出対象物の特徴量を検出する光電センサについても同様に適用可能である。すなわち、この場合、受光用ファイバに導光される光が反射光ではなく透過光である点が異なりその他の方式については同様である。
【０１２９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の実施形態に従う光電センサの上部カバーを開いた状態における外観斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に従う光電センサの操作・表示部の拡大図を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態に従う光電センサの概略ブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に従う投光部２０２および受光部２０３の詳細を説明する図である。
【図５】信号処理部２００のＣＰＵで実行されるシステムプログラムの全体を概略的に示すゼネラルフローチャートである。
【図６】ＳＥＴモード処理の全体を示すフローチャート図である。
【図７】ティーチング処理の流れを説明するフロー図である。
【図８】ＲＵＮモード処理を説明するフローチャート図である。
【図９】本発明の実施の形態に従う光電センサ１の筐体１０１の前部領域の構造を説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態に従うＰＤチップ１４の形状を説明する図である。
【図１１】本発明の実施の形態に従うＰＤチップ１４の受光領域に設けられる受光素子のレイアウトの一部を説明する図である。
【図１２】受光面を形成するアレイ状に配置された受光素子のパターンを説明する図である。
【図１３】マルチコアファイバの構成を説明する図である。
【図１４】本発明の実施の形態に従うスポット領域を説明する図である。
【図１５】本発明の実施の形態に従う受光素子の分光感度を説明する図である。
【図１６】従来の受光素子の配置および受光量を説明する図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１ 光電センサ、２ 投光用ファイバ、３ 受光用ファイバ、４ 電気コード、４１ ＧＮＤ用芯線、４２ Ｖｃｃ用芯線、４３ 検出出力信号用の芯線、４４ 補助出力信号用の芯線、４５ 制御信号用の芯線、１０１ 筐体、１０２ 透明カバー、１０３ クランプレバー、１０４ ＤＩＮレール嵌合溝、１０５ 第１の表示器、１０６ 第２の表示器、１０７ 第１の操作ボタン、１０８ 第２の操作ボタン、１０９ 第３の操作ボタン、１１０ 第１のスライド操作子、１１１ 第２のスライド操作子、２００ 信号処理部、２０１ 電源部、２０２ 投光部、２０２ａ ＬＥＤ、２０２ｂ 投光駆動部、２０３ 受光部、２０３ａ ＰＤ、２０３ｃ アンプ部、２０４ 表示部、２０５ 入力部、２０５ａ キー入力部、２０５ｂ 信号入力部、２０６ 出力部、２０６ａ 検出信号用の出力部、２０６ｂ 補助出力信号用の出力部。
【技術分野】
【０００１】
検出対象領域の検出対象物に対して投光した光の反射光あるいは透過光を受光することにより検出対象物の特徴量を検出するファイバ型の光電センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
光電センサは、可視光線、赤外線等の光を投光部から信号光として投光し、検出対象物によって反射する光あるいは検出対象物を透過する光を受光部で検出して、検出対象物の特徴量を示す出力信号を得るものである。この点で、光電センサは、非接触での物体の検出が可能であるとともに色判別も可能であるため種々の分野で利用されている。例えば、特許文献１には、検出対象物に３色の光を投射し、その反射光または透過光を受光することにより色に基づいて検出対象物を検出するための色識別装置が開示されている。また、近年においては、微小スポットで物体の検知が可能なファイバ型の光電センサが知られている（特許文献２）。
【０００３】
これら物体を検出する装置においては、一般的に受光素子としてフォトダイオード（ＰＤ）が用いられており、例えば特許文献３および特許文献４においては、フォトダイオードである受光素子を受光領域の表面の所定の領域毎に、所望の分光感度（例えば、赤色、緑色、青色）で得ることが可能なように設計する方式が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２９１７４８号公報
【特許文献２】特開２００４−１０１４４５号公報
【特許文献３】特開平０９−２１０７９３号公報
【特許文献４】特開２００４−２１４３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の受光素子の配置方法では、設計した分光感度が十分に得られない可能性もある。
【０００５】
図１６は、従来の受光素子の配置および受光量を説明する図である。
図１６（ａ）を参照して、ここでは、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）をそれぞれ受光するための受光素子を円形領域内にそれぞれ１／３ずつ（例えば１２０度ずつ）の領域に分割して配置して、受光面を形成した場合が示されている。そして、中心点付近（中央）に検出対象物の反射光あるいは透過光が照射されるようにすなわちスポット領域が形成されるように設計したものとする。
【０００６】
図１６（ｂ）の表には、中心点付近にスポット領域が形成された場合の各色に対応する受光素子で受光した受光量が示されている。例えば、中心点付近（中央）にスポット領域が形成された場合には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）がそれぞれ均等に受光量を検出することが可能である。表においては，一例として赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）をそれぞれ１０００ずつ受光量として計測した場合が示されている。
【０００７】
しかしながら、ファイバ型の光電センサの場合、ほんの少しの角度のずれによりスポット領域が大きく移動するため例えば、図１６（ａ）の点線に示されるようにスポット領域が左側にずれた場合について考える。
【０００８】
この場合、図１６（ｂ）に示されるように緑色（Ｇ）の受光量だけが３０００として計測され、他の赤色（Ｒ）、青色（Ｂ）の受光量は０である場合が示されている。
【０００９】
すなわち、このような場合には、赤色（Ｒ）、青色（Ｂ）を計測することができず計測対象物の特徴量を安定的に検出することができないという問題がある。
【００１０】
一方、受光面に対してスポット領域を十分に大きくすれば、位置ずれが生じた場合においても問題が生じないようにすることも可能であるが、この場合、ファイバ端と受光面との間の距離を長くする必要があり、光電センサを小型化することが難しくなる。
【００１１】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、検出対象物の特徴量を安定的に検出可能な光電センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る光電センサは、検出対象領域の光を受光することにより検出対象物の特徴量を検出する光電センサであって、検出対象領域の検出対象物を透過あるいは反射した光を受光する受光部と、受光部の受光結果に基づいて検出対象物の特徴量を検出する検出部とを備える。受光部は、検出対象領域の検出対象物を透過あるいは反射した光を導光するファイバと、ファイバを伝搬する光に含まれる複数の異なる波長を受光するためにそれぞれ対応して設けられ、各々が対応する波長の光を受光する複数の受光素子群とを含む。各受光素子群は、対応する波長の光を受光する複数の受光素子を有する。複数の受光素子群は、受光面を形成するようにファイバに対向して設けられる。各受光素子群に含まれる複数の受光素子のそれぞれは、受光面内において所定の規則に従って分散的に配置される。
【００１３】
好ましくは、複数の受光素子群は、ファイバを伝搬する光に含まれる赤色、緑色および青色の光の波長を受光するためにそれぞれ設けられた第１〜第３の受光素子群に相当する。第１〜第３の受光素子群に含まれる複数の受光素子は、分散的に配置されてアレイ状の受光面を形成する。
【００１４】
特に、受光面は、第１〜第３の受光素子が均一の個数となるように配置された３×３の最小単位の組み合わせに基づいて形成される。ファイバの出射端面の形状、大きさおよび出射端面と受光面との間の距離に基づいてアレイ状の受光面にファイバのスポット領域が形成される。ファイバの出射端面とアレイ状の受光面との間の距離は、アレイ状の受光面に形成されるファイバのスポット領域が、少なくとも１つの３×３の最小単位を囲むことができるように設定される。
【００１５】
特に、ファイバは、複数のファイバコアを有する。ファイバのスポット領域は、各ファイバコアの出射端面の形状および出射端面とアレイ状の受光面との間の距離に基づいてアレイ状の受光面に形成される各ファイバコアのスポット領域を含む。ファイバコアの出射端面とアレイ状の受光面との間の距離は、アレイ状の受光面に形成されるファイバコアのスポット領域が、少なくとも１つの３×３の最小単位を囲むことができるように設定される。
【００１６】
特に、距離は、９ｍｍ未満に設定される。
好ましくは、複数の受光素子群の分光感度は、所定の波長帯域内において互いに重なり、対応するそれぞれの光の波長領域において分光感度が最大となるように調整される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る光電センサは、検出対象領域の検出対象物の光を受光することにより、検出対象物の特徴量を検出する光電センサであって、複数の受光パターンユニットに含まれる複数の受光素子は、ファイバに対向するように所定の規則に従って分散して配置されるため照射スポットの位置がずれた場合であってもそれぞれの受光素子の受光量のバランスを維持することが可能であり、検出対象物の安定的な計測が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本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。なお、図中の同一または相当部分については同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に従う光電センサの上部カバーを開いた状態における外観斜視図である。
【００２０】
図１を参照して、本発明の実施の形態に従う光電センサ１は多連装型のプラスチック製筐体１０１を有する。筐体１０１の前部には、投光用ファイバ２と受光用ファイバ３とが挿入され、クランプレバー１０３の操作によって抜け止め固定される。筐体１０１の後部からは電気コード４が引き出されている。
【００２１】
図示の電気コード４は、アース（ＧＮＤ）用の芯線４１と、電源（Ｖｃｃ）用の芯線４２と、検出出力用の芯線４３と、補助出力用の芯線４４と、リモート入力用の芯線４５とを有する。
【００２２】
筐体１０１は、制御盤などの取付面に対して図示しないＤＩＮレールを介して固定される。符号１０４で示されるものはＤＩＮレール嵌合溝である。筐体１０１の上部には、透明な上部カバー１０２が開閉可能に取り付けられている。上部カバー１０２を開いた状態で露出する筐体１０１の上面には、第１の表示器１０５と、第２の表示器１０６と、第１の操作ボタン（ＵＰ）１０７と、第２の操作ボタン（ＤＯＷＮ）１０８と、第３の操作ボタン（ＭＯＤＥ）１０９と、第１のスライド操作子（ＳＥＴ／ＲＵＮ）１１０と、第２のスライド操作子（Ｌ／Ｄ）１１１とが設けられている。
【００２３】
図２は、本発明の実施の形態に従う光電センサの操作・表示部の拡大図を説明する図である。
【００２４】
図１および図２を参照して、第１の表示器１０５及び第２の表示器１０６は、いずれも４桁の７セグメントデジタル表示器で構成されており、それぞれ４桁の数字、アルファベット、さらにはそれらの組み合わせを任意に表示可能となされている。
【００２５】
第１の操作ボタン１０７、第２の操作ボタン１０８、及び第３の操作ボタン１０９は、いずれもモメンタリタイプの押しボタンスイッチを構成しており、図２に示されるように、第１の操作ボタン１０７は『ＵＰキー』として、第２の操作ボタン１０８は『ＤＯＷＮキー』として、第３の操作ボタン１０９は『ＭＯＤＥキー』としてそれぞれ機能するように構成されている。
【００２６】
第１のスライド操作子１１０及び第２のスライド操作子１１１はいずれもスライドスイッチを構成するものであり、図２に示されるように、第１のスライド操作子１１０は『ＳＥＴ／ＲＵＮ切替スイッチ』として、第２のスライド操作子１１１は『Ｌ／Ｄ切替スイッチ』として機能するように構成されている。
【００２７】
図１を再び参照して、筐体１０１の内部には、図示しないが、物体検出用の発光素子と物体検出用の受光素子とが内蔵されている。投光用ファイバ２をファイバ挿入孔にしっかりと挿入すると、投光用ファイバ２の端面と検出用発光素子の発光部とがしっかりと光結合され、これにより検出用の発光素子から発生した光は、投光用ファイバ２を経由して、その先端の図示しないファイバヘッドから検出対象領域へと投光される。同様に、受光用ファイバ３をファイバ挿入孔にしっかりと挿入すると、受光用ファイバ３の端面と検出用受光素子とが光結合され、これにより図示しない受光用ファイバ３のファイバヘッドからファイバ内に導入された光は、受光用ファイバ３に導光されて、検出用の受光素子にたどり着くようになっている。以上述べた検出用の発光素子と検出用の受光素子との配置構成は従来のこの種のファイバ型光電スイッチに採用されたものと同様である。
【００２８】
次に、本発明の実施形態に従う光電センサの電気的ハードウェア構成について説明する。
【００２９】
図３は、本発明の実施の形態に従う光電センサの概略ブロック図である。
図３を参照して、この回路はマイクロプロセッサを主体として構成される信号処理部２００を中心として構成されている。信号処理部２００内には、図示しないがマイクロプロセッサの他に、システムプログラムを格納したＲＯＭやプログラムの実行に必要なワーキングＲＡＭ、その他各種の設定データを格納するためのＥＥＰＲＯＭなどが内蔵されている。このＥＥＰＲＯＭには、工場出荷前においてメーカ側が設定したデータや、工場出荷後にユーザが設定した各種のデータが格納される。このような信号処理部２００の構成については、各種の文献において種々公知であるから、その点についての詳細な説明は省略する。
【００３０】
図３の紙面左側においては、後に詳細に説明するが先に説明した発光素子を有する投光部２０２と受光素子を有する受光部２０３とが描かれている。投光部２０２は、検出用の発光素子である発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する）２０２ａと、ＬＥＤ２０２ａを駆動するためのＬＥＤ駆動部２０２ｂとを含む。一方、受光部２０３は、検出用の受光素子であるフォトダイオード（以下、ＰＤと称する）２０３ａと、ＰＤ２０３ａの出力を増幅するためのアンプ部２０３ｃとを含む。なお、本発明の実施の形態に従う投光部２０２は、白色光を出射するものとする。また、検出用受光素子ＰＤ２０３ａは、本例において赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ受光可能な３種類の受光素子で構成されるものとする。
【００３１】
そして、ＬＥＤ駆動部２０２ｂの作用により検出用発光素子であるＬＥＤ２０２ａから発生したパルス光は、投光用ファイバ２を介して検出対象領域へと導かれる。検出対象領域において透過または反射したことにより受光用ファイバ３に導入された光は、受光用ファイバ３を経由して検出用受光素子であるＰＤ２０３ａへとたどり着く。検出用受光素子ＰＤ２０３ａは、赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ受光可能な３種類の受光素子でそれぞれ受光し、それぞれの各色について光電変換する。
【００３２】
ＰＤ２０３ａで光電変換されて生じた出力信号は、アンプ部２０３ｃで増幅された後信号処理部２００へとＡ／Ｄ変換器（図示せず）を介して取り込まれる。尚、これら投受光の基本的な構成についても、各種の文献において公知であるから、この点についての詳細な説明は省略する。
【００３３】
表示部２０４は、信号処理部２００における各種の演算により生成されたデータを表示させるための表示器で構成されており、この表示部２０４には、より具体的には、先に図１並びに図２を参照して説明した第１の表示器１０５並びに第２の表示器１０６が含まれている。それらの第１並びに第２の表示器１０５，１０６には、各種の情報が、数値、アルファベット、それらの組み合わせなどにより表示される。
【００３４】
入力部２０５は、信号処理部２００に対して各種の情報を入力するためのものである。この入力部２０５には、キー入力部２０５ａと信号入力部２０５ｂとが含まれている。キー入力部２０５ａは、オペレータが手動操作で各種のデータを入力するためのものであり、この入力部２０５ａには先に図１並びに図２を参照して説明したように、第１の操作ボタン１０７、第２の操作ボタン１０８、第３の操作ボタン１０９、第１のスライド操作子１１０、及び第２のスライド操作子１１１が含まれている。
【００３５】
これに対して、信号入力部２０５ｂは、先に図１を参照して説明した電気コード４の芯線４５を介してリモート入力信号を入力するためのものであり、この信号入力部２０５ｂを介して芯線４５から到来する外部から入力される制御信号が信号処理部２００へと取り込まれる。
【００３６】
尚、この例にあっては、信号入力部２０５ｂは１ラインしか設けられていないが、これを２ライン以上すなわち複数ライン設けて入力させることも当然に可能である。
【００３７】
出力部２０６は、信号処理部２００で生成された各種の出力信号を電気コード４に含まれる芯線４３及び４４へと出力するためのものである。この出力部２０６には、物体検出信号出力用の出力部２０６ａと任意の補助出力信号用の出力部２０６ｂとが含まれている。すなわち、信号処理部２００で生成された物体検出用の検出信号は、出力部２０６ａを介して電気コード４内の芯線４３へと送り出される。
【００３８】
同様にして、信号処理部２００で生成された任意の補助出力信号は、出力部２０６ｂを介して、電気コード４に含まれる芯線４４へと送り出される。これらの電気コード４に含まれる芯線４３，４４は一般的には外部のＰＬＣやＰＣ等の上位装置へと接続される。同様にして、電気コード４に含まれる芯線４５についても、外部のＰＬＣやＰＣ等の上位装置と接続されている。
【００３９】
電源部２０１は、図３に示される投光部２０２、受光部２０３、表示部２０４、入力部２０５、出力部２０６のそれぞれに対して電源を供給する電源安定化装置等で構成されており、この電源部２０１に対する給電は、電気コード４に含まれる芯線４１及び４２を介して行なわれる。この例では芯線４１はＧＮＤに接続され、芯線４２はＶｃｃに接続される。
【００４０】
次に、以上述べた機械的構造並びに電気的なハードウェア構成を前提として、この光電センサに備えられた様々な機能並びにそれらを実現するために信号処理部２００で実行されるシステムプログラムの構成について説明する。
【００４１】
一般的に光電センサには、選択的に実行（ＯＮ／ＯＦＦ）可能な複数の機能が備えられている。それらの機能のそれぞれには、様々な選択肢が用意されている。それらの機能の選択（ＯＮ／ＯＦＦ）並びに選択肢の選択は、この光電センサをＳＥＴモードに設定することで行なうことができる。特定の選択肢に従ってＯＮ設定された機能を実現させる動作は、この光電センサをＲＵＮモードに設定することで行なうことができる。
【００４２】
動作モードをＳＥＴモードとするかＲＵＮモードとするかの指定は、図２に示されるように、第１のスライド操作子１１０を『ＳＥＴ』側とするか、『ＲＵＮ』側とするかにより決定することができる。また、第２のスライド操作子１１１は、この光電センサの検出出力信号の論理極性を設定するためのもので、第２のスライド操作子１１１が『Ｌ』側に設定されているといわゆるライトオンモードとなり、『Ｄ』側に設定されるとダークオンモードとなる。
【００４３】
図４は、本発明の実施の形態に従う投光部２０２および受光部２０３の詳細を説明する図である。
【００４４】
図４を参照して、本発明の実施の形態に従う投光部２０２は、上述したようにＬＥＤ２０２ａと、ＬＥＤ駆動部２０２ｂとを含み、さらに、ＬＥＤ駆動部２０２ｂを制御してＬＥＤの出射パワーを調整するためのＬＥＤ駆動調整部２０２ｂｇを含む。なお、ＬＥＤ駆動調整部２０２ｂｇは、後述するオートパワーコントロール処理によりＬＥＤ２０２ａからの出射パワーのモニタ結果を信号処理部２００から受けて、ＬＥＤ駆動部２０２ｂに指示してＬＥＤ駆動部２０２ｂからＬＥＤ２０２ａに供給する投光電流のパワー制御を行なうものとする。
【００４５】
本発明の実施の形態に従う受光部２０３は、上述したようにＰＤ２０３ａと、アンプ部２０３ｃとを含む。アンプ部２０３ｃは、ＰＤ２０３ａから出力される受光した赤色、緑色、青色のそれぞれの波長領域の信号光を光電変換した電気信号をそれぞれ増幅する増幅部と、当該増幅部の増幅率を調整する増幅調整部を含む。
【００４６】
本例においては、一例として、アンプ部２０３ｃは、赤色の波長領域の信号光に対して光電変換した電気信号を増幅するための増幅部２０３ｒ（Ｒ増幅部とも称する）と、緑色の波長領域の信号光に対して光電変換した電気信号を増幅するための増幅部２０３ｇ（Ｇ増幅部とも称する）と、青色の波長領域の信号光に対して光電変換した電気信号を増幅するための増幅部２０３ｂ（Ｂ増幅部とも称する）と、増幅部２０３ｒ，２０３ｇ，２０３ｂにそれぞれ対応して設けられ、それぞれの対応する増幅部の増幅率を調整するための増幅調整部２０３ｒｇ（Ｒ増幅調整部とも称する）、増幅調整部２０３ｇｇ（Ｇ増幅調整部とも称する）および増幅調整部２０３ｂｇ（Ｂ増幅調整部とも称する）を含む。
【００４７】
増幅調整部２０３ｒｇ、増幅調整部２０３ｇｇおよび増幅調整部２０３ｂｇは、それぞれ信号処理部２００からの指示に応答して対応する増幅部の増幅率を調整するものとする。
【００４８】
図５は、信号処理部２００のＣＰＵで実行されるシステムプログラムの全体を概略的に示すゼネラルフローチャートである。
【００４９】
図５を参照して、このシステムプログラムは電源投入によって実行を開始される。
同図において、処理が開始されると、まず初期設定処理（ステップ４０１）が実行される。この初期設定処理（ステップ４０１）においては、後述するルーチン処理を開始するに先立って必要な各種の初期設定処理が実行される。この初期設定処理には、各種メモリ、表示灯、制御出力の初期化の実行や、信号処理部２００に含まれるＥＥＰＲＯＭから必要項目の読出とデータチェックを行なう処理などが実行される。
【００５０】
初期設定処理（ステップ４０１）が実行を完了すると、ルーチン処理への移行が行なわれ、その最初においてまず第１のスライド操作子１１０の設定状態が参照される（ステップ４０２）。ここで、第１のスライド操作子１１０が『ＳＥＴ』側へ設定されていれば（ステップ４０２ＳＥＴ）、続いてＳＥＴモード初期設定処理（ステップ４０３）が実行される。このＳＥＴモード初期設定処理（ステップ４０３）では、ＳＥＴモード用測定値の初期化や機能番号（Ｆ）の初期化（Ｆ＝０）等が行なわれる。
【００５１】
ＳＥＴモード初期設定処理（ステップ４０３）が実行を完了すると、以後、第１のスライド操作子１１０が『ＳＥＴ』側へ設定された状態にある限り（ステップ４０５ＹＥＳ）、様々な機能（Ｆ）に関するＳＥＴモード処理（ステップ４０４）が実行される。この状態において、ユーザは、第１の操作ボタン１０７、第２の操作ボタン１０８、第３の操作ボタン１０９を適宜に操作することによって、当該光電センサに用意された様々な機能（Ｆ）のＯＮ／ＯＦＦ設定、さらには、各機能（Ｆ）別の個別設定処理を実行することができる。
【００５２】
一方、第１のスライド操作子１１０の設定状態を参照した結果、『ＲＵＮ』側へと設定されたと判定されると（ステップ４０２ＲＵＮ）、続いて、ＲＵＮモード初期設定処理（ステップ４０６）が実行される。このＲＵＮモード初期設定処理（ステップ４０６）においては、表示灯、制御出力の初期化、しきい値及び各種ＲＵＮモード用設定値の初期化等が行なわれる。
【００５３】
ＲＵＮモード初期設定処理（ステップ４０６）が完了すると、続いて第１のスライド操作子１１０が『ＲＵＮ』側へ設定されている限り（ステップ４０８ＹＥＳ）、ＲＵＮモード処理（ステップ４０７）が実行される。このＲＵＮモード処理（ステップ４０７）においては、光電センサとして必要な基本的な動作の他に、ユーザにより選択的に設定された各種の機能が実現される。尚、このＲＵＮモード処理の具体的な内容については、必要に応じて、後に詳細に説明を行なう。
【００５４】
このように、信号処理部２００で実行されるシステムプログラムは、いわゆる電源投入直後に行なわれるイニシャル処理である初期設定処理（ステップ４０１）と、ルーチン処理であるところの２つの処理すなわちＳＥＴモード処理（ステップ４０４）及びＲＵＮモード処理（ステップ４０７）に大別される。
【００５５】
図６は、ＳＥＴモード処理の全体を示すフローチャート図である。
図６を参照して、処理が開始されると、まず機能別表示処理（ステップ５０１）が実行される。この機能別表示処理（ステップ５０１）では、機能番号Ｆに該当する様々な表示処理が実行される。
【００５６】
続いて、キー入力検出処理が実行され（ステップ５０２）、図１並びに図２に示される操作ボタン１０７〜１０９並びにスライド操作子１１０，１１１におけるキー入力操作の有無を待機する状態となる（ステップ５０３ＮＯ）。
【００５７】
この状態において、キー入力有りと判定され（ステップ５０３ＹＥＳ）、しかも機能切替に相当するキー入力シーケンスが確認されると（ステップ５０４ＹＥＳ）、機能切替指令が確認されるたびに、機能番号（Ｆ）の値は全機能数に達するまで＋１ずつインクリメントされ（ステップ５０５，５０６ＮＯ）、全機能数に達すると共に（ステップ５０６ＹＥＳ）、再びゼロリセットされて（ステップ５０７）、機能（Ｆ）の循環切替が実行される。
【００５８】
この状態においてそのとき設定されている機能Ｆに関する選択が指示されると（ステップ５０４ＮＯ，５０８ＹＥＳ）、機能別実行処理が実行され、機能番号Ｆに該当する処理が行なわれる（ステップ５０９）。なお、当該機能別実行処理は、例えば操作ボタン１０７あるいは１０８のキー操作に従って機能Ｆの切替が行なわれ、切替に従って機能番号Ｆに対応する該当する処理が実行されるものとする。
【００５９】
なお、これらの機能Ｆの切替に従って機能番号あるいは機能Ｆに対応するコードが上述した表示部２０４で表示されるため、ユーザはこれらの案内表示される内容に応じて、当該センサにどのような機能実現手段が設けられているかを容易に目で確認することが可能である。
【００６０】
ＳＥＴモード処理として設けられている機能の一例について説明する。
図７は、ＳＥＴモード処理として設けられているティーチング処理の設定について説明するフロー図である。
【００６１】
図７を参照して、処理が開始されると、ユーザのキー操作又は外部信号により指定された機能が、１点ティーチング機能である場合、例えば、ステップ９０１において１点ティーチング機能を選択した場合（ＹＥＳの場合）には、１点ティーチング処理が実行される（ステップ９０２）。一方、ステップ９０３において、２点ティーチング機能を選択した場合（ＹＥＳの場合）には、２点ティーチング処理が実行される（ステップ９０４）。
【００６２】
ここで、『１点ティーチング処理』とは、基準となる対象物（基準対象物とも称する）の受光量をサンプリングし、その受光量から一定の値だけ低い値又は高い値にしきい値を設定する機能である。また、『２点ティーチング処理』とは、２つの検出対象物の一方の検出対象物の受光量をサンプリングし、取得したサンプリング値と、他方の検出対象物の受光量をサンプリングし、取得したサンプリング値との中間にしきい値を設定する機能である。すなわち、この２点ティーチング機能によれば、しきい値＝（１回目のサンプリング値＋２回目のサンプリング値）／２となる。
【００６３】
これらティーチング処理が終了した後、ティーチングエラーがあったかどうかを判定する（ステップ９０５）。例えばティーチングエラーがあった場合にはフラグ等を立てることによりフラグの判別により判定可能である。
【００６４】
ティーチングエラーがあった場合（ＹＥＳの場合）には、ユーザにその旨の表示や、パラメータを調整して再度のティーチングを実行するためのティーチングエラー処理を実行する（ステップ９０６）。
【００６５】
ティーチングエラーがない場合（ＮＯの場合）には、ティーチング処理により得られたしきい値等のデータがＥＥＰＲＯＭへ書き込まれる（ステップ９０７）。ＥＥＰＲＯＭに書き込まれたデータは、後のＲＵＮモードの際に読み出されて検出対象物の特徴量を算出するために用いられる。
【００６６】
次に、再び、図５に戻って、ＲＵＮモード処理について説明する。
ＲＵＮモードへの導入に先立ち、まずＲＵＮモード初期設定処理が実行される（ステップ４０６）。このＲＵＮモード初期設定処理（ステップ４０６）においては、ＲＵＮモードの実行に必要な各種のフラグ、カウンタ、レジスタ類等の初期設定処理が行なわれる。続いて、ＲＵＮモード初期設定処理（ステップ４０６）が完了すると、以後第１のスライド操作子１１０が『ＲＵＮ』側に設定されている限り（ステップ４０８ＹＥＳ）、ＲＵＮモード処理（ステップ４０７）が繰り返し実行される。
【００６７】
図８は、ＲＵＮモード処理を説明するフローチャート図である。
このＲＵＮモード処理の全体は、通常処理と割込処理とに大別される。
【００６８】
図８（ａ）は、このＲＵＮモード処理における通常処理を説明するフローチャート図であり、図８（ｂ）は、このＲＵＮモード処理における割込処理を説明するフローチャート図である。
【００６９】
そして、割込処理（ステップ８０６〜８０８）は、時間Ｔｓｅｃ毎（例えば、１００μｓｅｃ毎）にタイマ割込で実行される。
【００７０】
まず、図８（ａ）を参照して、通常処理（ステップ８０１〜８０５）について説明する。
【００７１】
処理が開始されると、表示灯制御処理（ステップ８０１）が実行される。この表示灯制御処理（ステップ８０１）では、指定された表示内容に応じて、７セグメントデジタル表示器である第１及び第２の表示器１０５，１０６の点灯制御を行なう。
【００７２】
続いて、オートパワーコントロール（以下、ＡＰＣという）処理（ステップ８０２）が実行される。このＡＰＣ処理（ステップ８０２）では、後述する計測用の投受光処理（ステップ８０６）で取得したモニタ受光量を監視し、一定期間毎に、ＡＰＣ補正を実施する。このＡＰＣ補正は、この例においては、上述したように投光電流のパワー制御により行なわれている。
【００７３】
続いて、キー入力検知処理（ステップ８０３）が実行される。このキー入力検知処理（ステップ８０３）においては、一定期間毎に、キー入力の検知を行ない、入力を検知した場合は、該当処理の実行ができるように設定を行なう。続いて、入力キー対応処理（ステップ８０４）が実行されて、検知されたキー入力に対応する様々な処理が実行される。
【００７４】
そして、入力キー対応処理（ステップ８０４）が終了すると、外部入力処理（ステップ８０５）が実行される。尚、これらのＲＵＮモードの処理は、一般的な光電センサに備えられている処理であるためその詳細な説明は省略する。
【００７５】
次に、図８（ｂ）を参照して、時刻Ｔｓｅｃ毎に実行される割込処理について説明する。
【００７６】
割込処理が開始されると、まず投受光処理（ステップ８０６）が実行される。この投受光処理（ステップ８０６）においては、図３に示されるＬＥＤ２０１ａを投光駆動部２０１ｂを介してパルス駆動することによって、白色光を発生させ、これを投光用ファイバ２を通じて投光用ヘッド（図示せず）へと導き、投光用ヘッドから検出対象領域へと放出する。同時に、検出対象領域において検出対象物からの反射光を、受光用ファイバ３の先端に設けられた受光ヘッドから受光用ファイバ３内へと導入し、これを受光用ファイバ３を経由してＰＤ２０２ｂへと導き、ＰＤ２０２ｂにて光電変換により得られた信号を、アンプ部２０３ｃにて増幅し、その後増幅出力をＡ／Ｄコンバータ２０２ｃを介して信号処理部２００に取り込む。これにより、検出対象領域の状況に対応する特徴量を含んだ受光量が信号処理部２００に取得される。
【００７７】
続いて、ＯＮ／ＯＦＦ判定処理（ステップ８０７）が実行される。このＯＮ／ＯＦＦ判定処理（ステップ８０７）においては、予め設定されたＯＮ／ＯＦＦ判定用の光量しきい値を基準として、検出対象物の受光量に基づいて計算されるいわゆる一致度値を弁別二値化することにより、検出対象領域に物体の有無が判定される。すなわち、検出対象領域に目的とする物体が存在すれば、判定結果はＯＮとなり、存在しなければ判定結果はＯＦＦとされる。
【００７８】
こうしてＯＮ／ＯＦＦ判定処理（ステップ８０７）が実行終了すると、続いて出力制御処理（ステップ８０８）が実行されて、信号処理部２００で生成された検出出力信号は、出力部２０９を介して、電気コード４に含まれる物体検出信号出力用の芯線４３へと送り出される。こうして芯線４３へと出力された検出出力信号は、例えばＰＬＣやＰＣ等の上位装置などへと送られる。
【００７９】
図９は、本発明の実施の形態に従う光電センサ１の筐体１０１の前部領域の構造を説明する図である。
【００８０】
図９を参照して、ここでは、光電センサ１の筐体１０１の全部領域の側面部分の断面図が示されている。投光用ファイバ２と受光用ファイバ３とをそれぞれ挿入可能なホルダ素子１０，１１が設けられ、ホルダ素子１０，１１に挿入されて投光用ファイバ２と受光用ファイバ３とが固定される。
【００８１】
また、プリント基板（ＰＷＢ）にＬＥＤチップ１３およびＰＤチップ１４が設けられており、ＬＥＤチップ１３に設けられているＬＥＤ１６から白色光がホルダ素子１０に挿入された投光用ファイバ２に導入される。また、ホルダ素子１１に挿入された受光用ファイバから検出対象物からの反射光がＰＤチップ１４の受光領域である受光面を形成するフォトダイオード（ＰＤ）に照射される。なお、ホルダ素子１１に挿入された受光用ファイバ３は、受光領域である受光面を形成するフォトダイオード（ＰＤ）に対向して設けられており、フォトダイオード（ＰＤ）の受光面と投光用ファイバの出射端面との間は所定の距離に設定されている。この距離については後述する。
【００８２】
図１０は、本発明の実施の形態に従うＰＤチップ１４の形状を説明する図である。
図１０（ａ）を参照して、ここでは、ＰＤチップ１４の側面部の高さが示されており、一例として高さ０．７５ｍｍのチップである場合が示されている。
【００８３】
図１０（ｂ）を参照して、ＰＤチップ１４を上から見た図が示されている。リード端子がチップの周囲に４つずつ設けられ、中央部に受光領域が設けられている。一例として５ｍｍ×５ｍｍのチップサイズが示されている。
【００８４】
図１１は、本発明の実施の形態に従うＰＤチップ１４の受光領域に設けられる受光素子のレイアウトの一部を説明する図である。
【００８５】
図１１を参照して、ここで示される１つの受光素子の縦および横のサイズは、それぞれ約６６μｍ、約７１μｍで設計されている。そして、受光面を形成するためにＸ方向およびＹ方向にそれぞれ１２個ずつ配置した１２×１２のアレイ状に配置されている。そして、１２×１２のアレイ状に配置された受光素子により形成される受光面の縦および横のサイズは、受光素子同士間の間隔も考慮してそれぞれ約０．８９ｍｍ、約０．９１ｍｍに設計されている。
【００８６】
図１２は、受光面を形成するアレイ状に配置された受光素子のパターンを説明する図である。
【００８７】
図１２を参照して、ここでは、１２×１２のアレイ状の受光素子のパターンの一例として３×３の単位で構成される受光パターンユニットが組み合わせて形成されている。
【００８８】
具体的には、左上の３×３の受光パターンユニットに着目すると、３個の赤色光を受光するための受光素子と、３個の緑色光を受光するための受光素子と、３個の青色光を受光するための受光素子とが均一に３×３の受光パターンユニットに含められた構成である。右側に拡大して示されるように、一例として１行目が左から赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）となっており、２行目が左から緑（Ｇ）、青（Ｂ）、赤（Ｒ）となっており、３行目が左から青（Ｂ）、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）という配列で設けられている。
【００８９】
本例における１２×１２のアレイ状の受光素子のパターンは、Ｘ方向に沿って隣接する３×３の受光パターンユニットのそれぞれは、Ｙ軸に対して対称となる配列でそれぞれ受光パターンユニットが設けられている。また、Ｙ方向に沿って隣接する３×３の受光パターンユニットのそれぞれは、Ｘ軸に対して対称となる配列でそれぞれ受光パターンユニットが設けられている。
【００９０】
本例における１２×１２のアレイ状の受光素子の配列パターンにより、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光を受光するための受光素子が分散して配置されることになる。
【００９１】
例えば、図１２に示されるようにファイバ端面からの出射光が受光面に照射され、中央領域付近に円形のスポット領域が形成された場合について考える。
【００９２】
ここで、円形のスポット領域に概して含まれている受光素子の個数を見ると、赤（Ｒ）が６個、緑（Ｇ）が８個、青（Ｂ）が７個程度である。したがって、各色について大幅な差がなくぼぼ均一に受光量を検出することが可能である。
【００９３】
そして、次に、例えば、仮に下部領域付近に円形のスポット領域がずれた場合について考える。ここで、この円形のスポット領域に概して含まれている受光素子の個数を見ると、赤（Ｒ）が１０個、緑（Ｇ）が８個、青（Ｂ）が８個程度である。したがって、受光素子が分散して配置されることにより、スポット領域に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｒ）の光を受光するための受光素子が含まれる個数が大きく変わることはない。
【００９４】
したがって、スポット領域がずれた場合であっても本発明の実施の形態に従う受光面を形成するアレイ状に配置された受光素子のパターンにより、各色についてばらつきの差がなく受光量を十分に検出することが可能である。したがって、安定的に検出対象物の特徴量を検出することが可能である。
【００９５】
図１３は、マルチコアファイバの構成を説明する図である。
図１３に示されるようにマルチコアファイバは、複数のファイバコア（芯）と、複数のファイバコアを覆うクラッドの２重構造となっている。
【００９６】
ここでは、一例としてファイバコアの端面の形状は６角形状で成型されており、ハニカム構造となっている。
【００９７】
マルチコアファイバの場合、複数のファイバコアそれぞれから導光した反射光を受光面に対して照射可能である。すなわち、マルチコアファイバの場合、クラッドで覆われている複数のファイバコアの位置は異なるため各ファイバコアからの出射位置もそれぞれ異なる。
【００９８】
したがって、受光面に形成される各ファイバコアのスポット領域の位置もそれぞれ異なることになる。したがって、図１６で説明した従来の受光素子の配置構成では、ファイバ全体として位置ズレが生じない場合であっても受光面にスポット領域を形成するファイバコアの位置がクラッドに近い側であれば、スポット領域は中央領域からずれることととなる。すなわち、クラッドに近い側と遠い側とでスポット領域の位置が異なることになるため３色それぞれについて満遍なく受光量を検出することができず、いずれかの色の偏りが大きくなる可能性がある。
【００９９】
一方、図１２に示されるように３色の受光素子をアレイ状に分散的に配置したパターンを形成することにより、スポット領域を形成するマルチコアファイバのファイバコアの位置がそれぞれ異なっている場合であっても３色それぞれ満遍なく受光量を検出することが可能であり、色の偏りを抑制することが可能である。
【０１００】
図１４は、本発明の実施の形態に従うスポット領域を説明する図である。
図１４（ａ）を参照して、ここでは、コア径Ｄｍｍのファイバのファイバ端面（出射端面）からアレイ状の受光素子が配列された受光面に対して照射した場合の図が示されている。
【０１０１】
なお、ファイバ端面から受光面までの距離（受光面距離はＬｍｍとする。）なお、この距離は、ファイバ端面の中心点からファイバの中心軸が受光面と接触するまでの長さを指し示すものとする。また、受光面を形成する受光素子の縦および横の長さをそれぞれＸａｍｍ、Ｙａｍｍとして説明する。
【０１０２】
図１４（ｂ）を参照して、ここでは、コア径Ｄｍｍのファイバの照射スポット径を説明する図である。
【０１０３】
図１４（ｂ）を参照して、例えば一般的な約３０°の広がり角でファイバの出射端面から照射されるとすると、照射スポット径は、次式となる。
【０１０４】
【数１】
【０１０５】
図１４（ｃ）を参照して、ここでは、３×３の受光パターンユニットが示されている。上述したようにスポット領域は、ファイバの出射端面の形状、大きさおよび出射端面と受光面との間の距離に基づいて受光面にファイバのスポット領域が形成されるが、本実施の形態においては、ファイバのスポット領域が少なくとも１つの３×３の最小単位を囲むことができるように設定する。この３×３の最小単位を囲むスポット領域が少なくとも得られれば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光の受光量のバランスを維持することが可能であると推定される。
【０１０６】
例えば、ここで、スポット径をＡｒとした場合の円で囲まれるマトリクス面積Ｓを計算すると、スポット径Ａｒで囲まれるマトリクス面積はＡｒ2／２＝Ｓとして示される。本実施例の単体の受光素子の場合には、縦および横のサイズがそれぞれ約６６μｍ、約７１μｍで設計されているためマトリクス面積は、約０．０４２ｍｍ2程度となる。ここで、マトリクス面積が正方形であると仮定した場合、スポット径Ａｒを０．２８９ｍｍ以上に設定すれば最小単位の３×３の最小単位を囲むことが可能である。
【０１０７】
したがって、この３×３の最小単位を構成するマトリクス面積から最小のスポット径を算出することにより、上式を用いてコア径Ｄの値を用いて３×３の最小単位を囲むために必要なファイバ端面と受光面との間の最小距離Ｌを算出することが可能である。
【０１０８】
図１４（ｄ）は、実際の標準ファイバおよびマルチコアファイバを用いた場合のスポット径および距離について説明する図である。なお、ここでは、説明の簡略化のためファイバ端面は円形であり円形のスポット領域が形成されるものとする。
【０１０９】
図１４（ｄ）に示されるように例えばφ１ｍｍ標準ファイバの場合について説明する。ここで、Ｄ＝１ｍｍである。そして、一例として距離Ｌを０．８ｍｍに設定する。
【０１１０】
そうすると、上記式に基づいてスポット径は約１．９５ｍｍとなる。スポット径１．９５ｍｍの円形の領域で囲むことが可能なマトリクス面積を計算するとＳ＝１．９５ｍｍ2程度となる。したがって、上記で計算した最小のマトリクス面積Ｓ＃に対して十分に大きなスポット領域であり赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光を均一に受光する３×３の受光パターンユニットを多数含むこととなり、色の偏りなく３色それぞれ満遍なく受光量を検出することが可能である。
【０１１１】
また、同様にして、φ０．５ｍｍ細径ファイバについても同様の条件で計算すると、スポット径が１．３８ｍｍとなり、スポット径１．３８ｍｍの円形の領域で囲むことが可能なマトリクス面積は、Ｓ＝０．９５ｍｍ2程度となり、この場合についても同様に３×３の受光パターンユニットを多数含むこととなり、色の偏りなく３色それぞれ満遍なく受光量を検出することが可能である。
【０１１２】
次に、φ０．０７ｍｍマルチコアファイバについて考える。ファイバコア単体について考える。ここで、Ｄ＝０．０７５ｍｍである。そして、距離Ｌについては０．２９ｍｍに設定する。
【０１１３】
そうすると、上記式に基づいてスポット径は、約０．３８ｍｍとなる。スポット径０．３８ｍｍの円形の領域で囲むことが可能なマトリクス面積を計算するとＳ＝０．０７２ｍｍ2程度となる。したがって、上記で計算した最小のマトリクス面積Ｓ＃よりも大きく３×３の最小単位を囲むことが可能である。
【０１１４】
スポット領域が微小であるためある特定のファイバコアのスポット領域については、３色それぞれについて受光素子の配置数が異なって色の偏りが生じる可能性も考えられるが、複数のファイバコア全体として考えた場合には、それぞれのファイバコアのスポット領域が３×３の均一に受光素子が配列された最小単位を含む構成であるため全体としては、３色それぞれについて満遍なく受光量を検出することとなり、色の偏りを抑制することが可能である。
【０１１５】
次に、φ０．０７ｍｍマルチコアファイバについて、距離Ｌを０．２ｍｍに設定した場合について説明する。
【０１１６】
そうすると、上記式に基づいてスポット径は、約０．３０ｍｍとなる。スポット径０．３０ｍｍの円形の領域で囲むことが可能なマトリクス面積を計算するとＳ＝０．０４５ｍｍ2程度となる。したがって、上記で計算した最小のマトリクス面積Ｓ＃と同程度以上であり、３×３の最小単位を囲むことが可能であると考えられる。
【０１１７】
また、このように距離を近づけてスポット領域を微小とした場合には、上述したように特定のファイバコアのスポット領域については、３色それぞれについて受光素子の配置数が異なって色の偏りが生じる可能性も考えられるが、複数のファイバコア全体として考えた場合には、それぞれのファイバコアのスポット領域が３×３の均一に受光素子が配列された最小単位を含む構成であるため全体としては、３色それぞれについて満遍なく受光量を検出することとなり、色の偏りを抑制することが可能である。
【０１１８】
また、図１４（ｄ）の表で示されるように１ｍｍ未満の距離Ｌで３×３の最小単位の受光パターンユニットを十分に囲み、安定的な検出が可能である。すなわち、本実施の形態に従う方式によりファイバ端面と受光面との間の距離Ｌを短くすることが可能であり、ファイバコアの出射端面から照射される光の光量を十分確保可能しつつ、光電センサを小型化することも可能である。
【０１１９】
なお、ここでは、距離Ｌを短くした場合においても安定的な検出が可能である点について説明したが、マルチコアファイバの場合、距離Ｌを１ｍｍ程度とすることが望ましい。また、距離Ｌは、光電センサの外形横幅が１０ｍｍ程度で成型されているため距離Ｌをそれよりも短い９ｍｍ未満程度に設定することも可能である。
【０１２０】
なお、本例においては、一例として単体の受光素子が縦および横のサイズがそれぞれ約６６μｍ、約７１μｍで設計された場合について説明したが、特にこのサイズに限られず自由に設計可能であり、上記で説明したのと同様の考え方により最適な距離を算出し設定することが可能である。
【０１２１】
また、受光素子の形状については、本例で説明したような矩形状に限られず、正方形状、略円形状、ハニカム形状、略多角形状であっても良い。
【０１２２】
また、本例においては、受光素子がアレイ状に分散的に配置された矩形状の受光面について説明したがこれに限られず、任意の形状たとえば図１６で説明した円形状であっても良いし、略多角形状であっても良い。いずれにせよ、その受光面内において３色の赤、緑、青色の光を受光するための受光素子が分散的に配置されていれば同様の効果を期待することができる。
【０１２３】
また、本例においては、３×３の各色に対応する受光素子が均一に設けられた受光パターンユニットを用いて受光面が設けられる場合について説明したが、各色に対応する受光素子が略均一に設けられた４×４の受光パターンユニットを用いて受光面を設けることも可能であるし、さらに同様の方式に従ってｎ×ｎの受光パターンユニットを用いて受光面を設けることも可能である。
【０１２４】
また、本例においては、赤色、緑色、青色の光を受光するための３種類の受光素子群について、各々の受光素子群を構成する受光素子を受光面に分散的に配置する構成について説明したが、これに限られず、それよりもさらに複数種類すなわち他の色の光を受光するための受光素子を設けて複数種類の受光素子群の受光素子のそれぞれを分散的に配置することも可能である。
【０１２５】
図１５は、本発明の実施の形態に従う受光素子の分光感度を説明する図である。
図１５を参照して、ここでは、赤色光、緑色光、青色光を検出するために設けられた３種類の受光素子の分光感度が示されている。
【０１２６】
これらの３種類の受光素子の分光感度は、所定の波長帯域内において互いに重なり、対応するそれぞれの光の波長領域において分光感度が最大となるように調整されている。
【０１２７】
図１５に示されるように分光感度がターゲットとなる波長領域のみならず、その他の波長領域においても反応するように設計されていることにより、あらゆる検出対象物の反射率特性にも対応可能となっている。
【０１２８】
なお、本例においては、反射型の光電センサすなわち検出対象領域の検出対象物に反射した反射光を受光して検出対象物の特徴量を検出する光電センサについて説明したが、反射型の光電センサに限られず、透過型の光電センサすなわち検出対象力の検出対象物を透過した透過光を受光して検出対象物の特徴量を検出する光電センサについても同様に適用可能である。すなわち、この場合、受光用ファイバに導光される光が反射光ではなく透過光である点が異なりその他の方式については同様である。
【０１２９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の実施形態に従う光電センサの上部カバーを開いた状態における外観斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に従う光電センサの操作・表示部の拡大図を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態に従う光電センサの概略ブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に従う投光部２０２および受光部２０３の詳細を説明する図である。
【図５】信号処理部２００のＣＰＵで実行されるシステムプログラムの全体を概略的に示すゼネラルフローチャートである。
【図６】ＳＥＴモード処理の全体を示すフローチャート図である。
【図７】ティーチング処理の流れを説明するフロー図である。
【図８】ＲＵＮモード処理を説明するフローチャート図である。
【図９】本発明の実施の形態に従う光電センサ１の筐体１０１の前部領域の構造を説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態に従うＰＤチップ１４の形状を説明する図である。
【図１１】本発明の実施の形態に従うＰＤチップ１４の受光領域に設けられる受光素子のレイアウトの一部を説明する図である。
【図１２】受光面を形成するアレイ状に配置された受光素子のパターンを説明する図である。
【図１３】マルチコアファイバの構成を説明する図である。
【図１４】本発明の実施の形態に従うスポット領域を説明する図である。
【図１５】本発明の実施の形態に従う受光素子の分光感度を説明する図である。
【図１６】従来の受光素子の配置および受光量を説明する図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１ 光電センサ、２ 投光用ファイバ、３ 受光用ファイバ、４ 電気コード、４１ ＧＮＤ用芯線、４２ Ｖｃｃ用芯線、４３ 検出出力信号用の芯線、４４ 補助出力信号用の芯線、４５ 制御信号用の芯線、１０１ 筐体、１０２ 透明カバー、１０３ クランプレバー、１０４ ＤＩＮレール嵌合溝、１０５ 第１の表示器、１０６ 第２の表示器、１０７ 第１の操作ボタン、１０８ 第２の操作ボタン、１０９ 第３の操作ボタン、１１０ 第１のスライド操作子、１１１ 第２のスライド操作子、２００ 信号処理部、２０１ 電源部、２０２ 投光部、２０２ａ ＬＥＤ、２０２ｂ 投光駆動部、２０３ 受光部、２０３ａ ＰＤ、２０３ｃ アンプ部、２０４ 表示部、２０５ 入力部、２０５ａ キー入力部、２０５ｂ 信号入力部、２０６ 出力部、２０６ａ 検出信号用の出力部、２０６ｂ 補助出力信号用の出力部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象領域の光を受光することにより検出対象物の特徴量を検出する光電センサであって、
前記検出対象領域の前記検出対象物を透過あるいは反射した光を受光する受光部と、
前記受光部の受光結果に基づいて前記検出対象物の特徴量を検出する検出部とを備え、
前記受光部は、
前記検出対象領域の前記検出対象物を透過あるいは反射した光を導光するファイバと、
前記ファイバを伝搬する光に含まれる複数の異なる波長を受光するためにそれぞれ対応して設けられ、各々が対応する波長の光を受光する複数の受光素子群とを含み、
各前記受光素子群は、対応する波長の光を受光する複数の受光素子を有し、
前記複数の受光素子群は、受光面を形成するように前記ファイバに対向して設けられ、
各前記受光素子群に含まれる複数の受光素子のそれぞれは、受光面内において所定の規則に従って分散的に配置される、光電センサ。
【請求項２】
前記複数の受光素子群は、前記ファイバを伝搬する光に含まれる赤色、緑色および青色の光の波長を受光するためにそれぞれ設けられた第１〜第３の受光素子群に相当し、
前記第１〜第３の受光素子群に含まれる複数の受光素子は、分散的に配置されてアレイ状の受光面を形成する、請求項１記載の光電センサ。
【請求項３】
前記受光面は、前記第１〜第３の受光素子が均一の個数となるように配置された３×３の最小単位の組み合わせに基づいて形成され、
前記ファイバの出射端面の形状、大きさおよび前記出射端面と前記受光面との間の距離に基づいて前記アレイ状の受光面に前記ファイバのスポット領域が形成され、
前記ファイバの出射端面と前記アレイ状の受光面との間の距離は、前記アレイ状の受光面に形成される前記ファイバのスポット領域が、少なくとも１つの３×３の最小単位を囲むことができるように設定される、請求項２記載の光電センサ。
【請求項４】
前記ファイバは、複数のファイバコアを有し、
前記ファイバのスポット領域は、各前記ファイバコアの出射端面の形状および前記出射端面と前記アレイ状の受光面との間の距離に基づいて前記アレイ状の受光面に形成される各前記ファイバコアのスポット領域を含み、
前記ファイバコアの出射端面と前記アレイ状の受光面との間の距離は、前記アレイ状の受光面に形成される前記ファイバコアのスポット領域が、少なくとも１つの３×３の最小単位を囲むことができるように設定される、請求項３記載の光電センサ。
【請求項５】
前記距離は、９ｍｍ未満に設定される、請求項３または４記載の光電センサ。
【請求項６】
前記複数の受光素子群の分光感度は、所定の波長帯域内において互いに重なり、対応するそれぞれの光の波長領域において分光感度が最大となるように調整される、請求項１記載の光電センサ。
【請求項１】
検出対象領域の光を受光することにより検出対象物の特徴量を検出する光電センサであって、
前記検出対象領域の前記検出対象物を透過あるいは反射した光を受光する受光部と、
前記受光部の受光結果に基づいて前記検出対象物の特徴量を検出する検出部とを備え、
前記受光部は、
前記検出対象領域の前記検出対象物を透過あるいは反射した光を導光するファイバと、
前記ファイバを伝搬する光に含まれる複数の異なる波長を受光するためにそれぞれ対応して設けられ、各々が対応する波長の光を受光する複数の受光素子群とを含み、
各前記受光素子群は、対応する波長の光を受光する複数の受光素子を有し、
前記複数の受光素子群は、受光面を形成するように前記ファイバに対向して設けられ、
各前記受光素子群に含まれる複数の受光素子のそれぞれは、受光面内において所定の規則に従って分散的に配置される、光電センサ。
【請求項２】
前記複数の受光素子群は、前記ファイバを伝搬する光に含まれる赤色、緑色および青色の光の波長を受光するためにそれぞれ設けられた第１〜第３の受光素子群に相当し、
前記第１〜第３の受光素子群に含まれる複数の受光素子は、分散的に配置されてアレイ状の受光面を形成する、請求項１記載の光電センサ。
【請求項３】
前記受光面は、前記第１〜第３の受光素子が均一の個数となるように配置された３×３の最小単位の組み合わせに基づいて形成され、
前記ファイバの出射端面の形状、大きさおよび前記出射端面と前記受光面との間の距離に基づいて前記アレイ状の受光面に前記ファイバのスポット領域が形成され、
前記ファイバの出射端面と前記アレイ状の受光面との間の距離は、前記アレイ状の受光面に形成される前記ファイバのスポット領域が、少なくとも１つの３×３の最小単位を囲むことができるように設定される、請求項２記載の光電センサ。
【請求項４】
前記ファイバは、複数のファイバコアを有し、
前記ファイバのスポット領域は、各前記ファイバコアの出射端面の形状および前記出射端面と前記アレイ状の受光面との間の距離に基づいて前記アレイ状の受光面に形成される各前記ファイバコアのスポット領域を含み、
前記ファイバコアの出射端面と前記アレイ状の受光面との間の距離は、前記アレイ状の受光面に形成される前記ファイバコアのスポット領域が、少なくとも１つの３×３の最小単位を囲むことができるように設定される、請求項３記載の光電センサ。
【請求項５】
前記距離は、９ｍｍ未満に設定される、請求項３または４記載の光電センサ。
【請求項６】
前記複数の受光素子群の分光感度は、所定の波長帯域内において互いに重なり、対応するそれぞれの光の波長領域において分光感度が最大となるように調整される、請求項１記載の光電センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００８−１７５７４３（Ｐ２００８−１７５７４３Ａ）
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０６８９（Ｐ２００７−１０６８９）
【出願日】平成１９年１月１９日（２００７．１．１９）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１９日（２００７．１．１９）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]