双方向型物体検知センサ
【課題】 双方向で投受光することが可能な双方向型物体検知センサ、同一構造で互換性のある双方向型物体検知センサ、受光信号を同一投受光装置内や別の投受光装置における投光信号に加えることが可能な双方向型物体検知センサの提供。
【解決手段】 少なくとも投光器と受光器と投光制御部と受光制御部を有する単位投受光器が、対向してまたは並行に複数配置された１組の投受光装置であって、一方の単位投受光器の投光光は他方の単位投受光器により受光され、当該他方の単位投受光器の投光光は前記一方の単位投受光器により受光され、かつ、前記各単位投受光器における投光器の向きと受光器の向きが同一である双方向型物体検知センサを提供する。
【解決手段】 少なくとも投光器と受光器と投光制御部と受光制御部を有する単位投受光器が、対向してまたは並行に複数配置された１組の投受光装置であって、一方の単位投受光器の投光光は他方の単位投受光器により受光され、当該他方の単位投受光器の投光光は前記一方の単位投受光器により受光され、かつ、前記各単位投受光器における投光器の向きと受光器の向きが同一である双方向型物体検知センサを提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の投光器と受光器によって一定領域または中長距離領域における物体の有無を検知するセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
物体の存在を検知する方法として、投光手段と受光手段を有し、受光光を光電変換して、その電気信号に基づいて物体の有無を判断するフォトインタラプタが良く知られている。
【０００３】
このフォトインタラプタは、近距離の狭い領域における物体の有無を検知する場合に用いられることが多いが、中長距離の領域や比較的広い領域において物体の有無を検知することが必要になる場合がある。
【０００４】
一定の大きさを有する不審者が検知エリアを回避して侵入することを防止する技術（特許文献１）や機械式駐車場内の人や動物を検知する技術（特許文献２）では、複数の投光手段と受光手段を有する多軸検知センサが提案されている。また、外乱光等のノイズ性の光に対する耐性が高く、中長距離における物体の有無を検知することができる技術（特許文献３）が提案されている。
【０００５】
多軸検知センサの配置は、通常、複数の投光器および投光制御部を有する投光装置と複数の受光器および受光制御部を有する受光装置に分離されている。多軸検知センサの設置においては投光光の照射方向と受光器の向きを一致させる光軸合せが必須であるが、中長距離における物体の有無を検知する場合は投光装置と受光装置間の距離が長くなり、この光軸合せには困難が伴う。反射型の検知センサにおいても、投光装置と受光装置の距離を長くする場合は同様である。また、投光光は投光装置側から受光装置側に一方的に照射されるので、受光信号は受光装置側のみに蓄積することになる。このため、投光装置側では受光信号を取得することはできず、受光機能の故障を補完することはできない。また、投光装置と受光装置間の互換性もない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１０５８７９号公報
【０００７】
【特許文献２】特開２００５−３３０６８５号公報
【０００８】
【特許文献３】特開２００５−２４９５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこれらの問題を解決するために、双方向で投受光することが可能な物体検知センサを提供することを目的とする。また、同一構造で互換性のある物体検知センサ、受光信号を同一機器内や別の機器における投光信号に加えることが可能な物体検知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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の双方向型物体検知センサは、少なくとも投光器と受光器と投光制御部と受光制御部を有する単位投受光器が、対向してまたは並行に複数配置された１組の投受光装置であって、一方の単位投受光器の投光光は他方の単位投受光器により受光され、当該他方の単位投受光器の投光光は前記一方の単位投受光器により受光され、かつ、前記各単位投受光器における投光器の向きと受光器の向きが同一であることを特徴とする。
【００１１】
本発明にかかる双方向型物体検知センサは、投光機能と受光機能を併せ持つ対向してまたは並行に配置された複数の単位投受光器より構成された1組の投受光装置を基本とする。投受光装置は１組または複数組を連ねて用いられる。各単位投受光器は対向してまたは並行に配置された他の単位投受光器に対して投光すると共に当該他の単位投受光器からの投光光を受光する。また、各々の同一単位投受光器における投光器と受光器は同じ方向を向いている。したがって、一方の単位投受光器の投光器の向きと他方の単位投受光器の受光器の向きが一致した場合、他方の単位投受光器の投光器の向きと一方の単位投受光器の受光器の向きも同様に一致することになる。すなわち、一方の投受光器の投光光と他方の投受光器の投光光は平行になる。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の双方向型物体検知センサは、前記一方の単位投受光器と前記他方の単位投受光器が同一構造であることを特徴とする。かかる構造により、単位投受光器間の代替性が担保される。1の単位投受光器を走査方向と直交して180度回転させれば対向する単位投受光器になり、横方向にスライドさせれば並行して配置された単位投受光器になる。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の双方向型物体検知センサは、前記一方および/または前記他方の単位投受光器が受光する受光信号（受光光に基づく信号）は同一単位投受光器内の投光制御部に伝送され、当該投光制御部は伝送された当該受光信号を自己に設定された固有の信号に加えることにより合成信号を作成することを特徴とする。かかる構成とすることにより、累積された受光信号を受光することが可能となる。最初に投光開始した単位投受光器内では受光制御部から投光制御部に受光信号を伝送しない設計とした場合、受光信号の累積は最初の投光に係る単位投受光器内の受光で終了して外部に発信することとなる。また、すべての単位投受光器内の受光信号を同一投受光器の固有の投光信号に加えて合成した投光信号を作成する設計も可能である。この場合、受光信号は累積されつつループ状に単位投受光器間で投受光を繰り返すことになる。任意の受光器から受光信号を取り出せば、常にリアルタイムに累積された信号を取得することができる。
【００１４】
本発明の請求項４に記載の双方向型物体検知センサは、複数組の前記投受光装置により構成される複合型投受光装置において、一部または全部の前記投受光装置の単位投受光器の受光信号は別の前記投受光装置の単位投受光器内の投光制御部に伝送され、当該別の前記投受光装置の単位投受光器内の投光制御部は伝送された当該受光信号を自己に設定された固有の信号に加えることにより合成信号を作成することを特徴とする。１組の投受光装置を複数連ね、別個の組間で受光信号の伝送を行うことにより複数組間で受光信号を累積することができる。単位投受光器の受光信号は別の投受光装置内の単位投受光器の投光制御部にのみ伝送することもでき、別の投受光装置内の単位投受光器の投光制御部と同一単位投受光器の投光制御部の双方に伝送することもできる。双方に伝送する場合は、複数組間で受光信号の累積ができるのと同時に同一投受光装置内で受光信号の累積も行うことができる。すなわち２重に累積を行うことができる。なお、すべての単位投受光器内の受光信号を同一単位投受光器の固有の投光信号に加えて合成した投光信号を作成する設計も可能である。この場合、受光信号は累積されつつループ状に複数組間および単位投受光器間で投受光を繰り返すことになる。
【００１５】
本発明の請求項５に記載の双方向型物体検知センサは、前記複合型投受光装置において、一部または全部の前記投受光装置内の単位投受光器と別の前記投受光装置内の単位投受光器とが、監視エリアの形状に適合させて一体的に結合していることを特徴とする。一体構造とすることにより長距離直線状領域における検知や特殊な形状の領域における検知が容易になる。
【００１６】
本発明の請求項６に記載の双方向型物体検知センサは、前記複合型投受光装置において、前記単位投受光器内の投光器および受光器の向きを変動可能としたことを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の検知センサは、予め１組の前記投受光装置または前記複合型投受光装置における各単位投受光器に対し、固有の識別番号を付与して識別番号に係る信号を投光光に含めることにより、同一の投受光装置を構成し当該投光光を受光する他の単位投受光器は、当該投光光に含まれる固有の識別番号に係る信号を同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器からの信号であると認識することを特徴とする。単位投受光器が複数の投光器を有する場合であっても、ペアとなる単位投受光器を認識するためには１つの識別番号で足りる。
【００１８】
請求項８に記載の検知センサは、前記投受光装置または前記複合型投受光装置の設置工事において、各単位投受光器の投光光に初期設定中であることを示す信号および前記固有の識別番号に係る信号を含めることにより、同一の投受光装置を構成し当該投光光を受光する他の単位投受光器は、当該投光光に含まれる固有の識別番号に係る信号を同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器からの信号であると認識することを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項９に記載の双方向型物体検知センサは、１組の前記投受光装置または前記複合型投受光装置において、同一の投受光装置における各単位投受光器を同期線、通信線、有線ネットワークまたは無線ネットワークで接続することにより、前記各単位投受光器は同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器からの投光光に基づく受光信号を有効であると認識することを特徴とする。単位投受光器間を同期線等の手段で接続することによって、単位投受光器は対応すべき投光光のみを有効なものとして認識することができる。
【００２０】
請求項１０に記載の検知センサは、１組の前記投受光装置または前記複合型投受光装置における各単位投受光器が各々異なるデジタル信号または異なるパルスパターンで投光することにより、同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器は前記各単位投受光器の投光光に基づく受光信号を有効であると認識することを特徴とする。これにより、単位投受光器は対応すべき投光光のみを有効なものとして認識することができる。単位投受光器が複数の投光器を有する場合は、投光器ごとに異なるデジタル信号または異なるパルスパターンとすることが好ましい。投光光をデジタル光信号とすることにより、各投光光に対して容易に固有の信号を付与することができる。受光光に含まれる信号を同一単位投受光器の投光制御部に伝送することによって、その投光制御部にかかる投光器からその信号を加えた合成信号を投光することが可能である。また、各投光器の投光パターンをそれぞれ異なったものとし、各投光器に対応する各受光器は、投光器の投光パターンを識別し、かつ、その受光器が対応する投光器の投光パターンにかかる投光のみを有効なものとして認識して、物体の有無を判断する。
【００２１】
本発明の請求項１１に記載の双方向型物体検知センサは、１組の前記投受光装置または前記複合型投受光装置において、同一の投受光装置における各単位投受光器にゼロクロスコンパレ―タを備え、当該各単位投受光器は、自己のゼロクロスコンパレータの計測に基づく交流電流の１周期中の1または複数の特定のタイミングに割り当てられた投光タイミングで投光し、前記同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器は、自己の前記ゼロクロスコンパレータの計測に基づいて、交流電流の１周期中の割り当てられた前記1または複数の特定のタイミングと同一タイミングを認識することにより、同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器からの投光光を有効であると認識することを特徴とする。投光側のゼロクロスコンパレータと受光側のゼロクロスコンパレータは、各投光器の投光タイミングと対応する各受光器の受光タイミングを交流電流の１周期中の同一タイミングとすることにより、各受光器は対応する投光器の投光のみを有効なものとして認識することができる。
【００２２】
本発明の請求項１２に記載の双方向型物体検知センサは、前記投受光器における投光器と受光器はいずれも、凹面を有するケースと、凹面上に金属層が形成された反射面と反射面に対向して投光素子が取り付けられたリード線を備えたＬＥＤであることを特徴とする。
【００２３】
本発明にかかる投光器と受光器はいずれも凹面の反射面を有している。かかる構造とすることにより、投光素子からの投光光を略平行光に整え、略平行光を受光素子で受光することができる。投光器の凹面は投光素子の位置との関係により曲率が定まるが、受光器の凹面は投光光の拡散の程度によって好適な曲率が変わる。したがって、投光器と受光器の距離等により投光光がやや拡散している場合には、曲率を大きくして拡散光を受光素子に集光させることが好ましい。
【００２４】
本発明の請求項１３に記載の双方向型物体検知センサは、前記投光器における投光素子の取り付け位置をリード線上で移動することにより、反射面で集光された投光光の角度を変化させることを特徴とする。通常、投光素子は凹面の中心部に対向する位置に配置され、放射状の投光光は凹面の反射により略平行光に整えられる。投光素子をリード線上の任意の位置に移動させることにより、放射光が照射する角度に対する凹面の角度が変化して、反射光が凹面に対して直交する略平行光から一定角度変化した傾斜した略平行光になる。したがって、設置位置の制約等により受光素子の受光量が不十分な場合に 投光光束の角度を変更して受光量の向上を図ることが可能である。たとえば、並行配置型検知センサにおいては、物体の位置が遠すぎ（または近すぎ）て、物体による反射光を受光素子が認識できない場合がある。このような場合に、投受光器間の距離や相対角度を変えずに、受光素子が反射光を認識することが可能となる。
【００２５】
本発明の請求項１４に記載の双方向型物体検知センサは、１組の前記投受光装置または前記複合型投受光装置における一部または全部の投受光器に可視光を発光するＬＥＤを備え、当該可視光を視認することにより同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器の向きを調整することを特徴とする。追加するＬＥＤは赤色等の可視光とし、その可視光を視認できるか否かを確認することにより、投光器や受光器の向きのズレを容易に調整することが可能になる。可視光を発光するＬＥＤは別に設置することが便宜だが、双方向型検知センサの投光光を可視光として兼用して用いても良い。
【００２６】
本発明の請求項１５に記載の双方向型物体検知センサは、前記ＬＥＤに発光点滅制御機構を加えたことを特徴とする。可視光の視認により投光器および受光器の向きを調整する場合において、点滅動作を加えることにより、より正確かつ微細な情報の伝達が可能となる。
【００２７】
本発明の請求項１６に記載の双方向型物体検知センサは、前記単位投受光器を切断可能な素材又は形状変更が可能な素材に結合したことを特徴とする。設置現場で軸数の調整や向きの調整を簡便に行うことができる。
【００２８】
本発明の請求項１７に記載の双方向型物体検知センサは、太陽電池、熱電変換素子などの環境発電手段と蓄電手段を設けることで、電力線の配線を不要にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１に記載の双方向型物体検知センサ（以下「検知センサ」という。）は光軸合わせを容易に行うことができる。光軸合わせは、例えば、受光器の受光量の大小をチエックしつつ最大値となった受光量にかかる投光装置と受光装置の向きを最適の向きと決定する等の手段により行われる。投光装置と受光装置の距離が長くなった場合には投光装置側から受光装置の受光状態を視認することは困難なので、受光装置側でのみ受光状態を確認しその状態を投光装置側に連絡しつつ調整作業を行う。この連携作業は煩雑である。本発明にかかる検知センサにおいてはいずれの単位投受光器も受光器を有するので、双方で受光状態を確認しつつ調整作業を進めることができる。また、同一単位投受光器内の投光器の向きと受光器の向きが同じなので、一方の受光器で最適の向きを決定した場合は、同時に他の受光器においても最適の向きを獲得したことになる。また、従来の受光装置では、少なくとも受光器側には常に作業員の配置等をする必要があったが、本発明にかかる投受光装置ではいずれか任意の一方の単位投受光器を固定して、他方の単位投受光器のみを用いて調整することも可能である。さらに、本発明にかかる検知センサは、一方の単位投受光器の投光条件または受光条件が悪化した場合に他の単位投受光器がその機能を補完することが可能である。
【００３０】
請求項２に記載の検知センサは、単位投受光器における投光器と受光器の配置・距離等が同じなので、光軸合せがより容易になる。また、同型の単位投受光器を複数配置することにより１組の投受光装置を構成できるので、投光装置と受光装置を別々に製造する必要がない。また、製造原価の引き下げ、在庫数量の減、納期の短縮を可能とする。また、検知センサの設置や修理の際に、投光装置と受光装置の数量合わせや現物確認の手間等の確認や作業が不要で迅速な工事が可能である。
【００３１】
請求項３に記載の検知センサは、受光信号を同一単位投受光器内の投光器の固有の信号に加えて合成信号を作成することができるので、合成信号を受光する受光器は累積した信号情報を受け取ることができる。したがい、投受光装置内におけるすべての受光信号を特定の単位投受光器が受け取ることができ、それを接続した通信手段から伝送することが可能である。また、投受光装置内のすべての単位投受光器において受光信号を固有の信号に追加して合成信号を作成する構成とすれば、合成信号は蓄積されつつ各単位投受光器間をキャッチボールのごとく投光・受光されることになる。この場合、いずれの単位投受光器もすべての受光信号を受光でき、それを接続した通信手段から伝送することが可能である。
【００３２】
請求項４に記載の検知センサは、投受光装置を連ねた複合型投受光装置である。異なる投受光装置間で受光した受光信号を伝送し、伝送された受光信号を固有の信号に加えて合成信号を作成する。１組の投受光装置に比べ、距離の長い領域や広い領域において物体検知を行うことができる。また、投光を最初に開始した単位投受光器においても受光信号を固有の信号に追加して合成信号を作成する構成とすれば、複合型投受光装置全体で累積された合成信号が投光・受光され、いずれの単位投受光器も複合型投受光装置全体のすべての受光信号を受光でき、外部に伝送することが可能になる。さらに、異なる投受光装置間で受光信号を伝送するのと共に、同一投受光装置の同一単位投受光器内でも受光信号を伝送するようにすれば、複合型投受光装置全体について蓄積された合成信号と１の投受光装置内のみで蓄積された合成信号を２重系で取得することができる。２重系とすることにより複合型投受光装置全体における信号累積機能を各々の投受光装置内における信号累積機能の合算によって補完することも可能で冗長性を担保できる。
【００３３】
１の投受光装置内の単位投受光器と別の前記投受光装置内の単位投受光器とが、監視エリアの形状に適合させて一体的に結合していることにより不整形エリアにおいても光軸合せを容易に行うことができる。
【００３４】
単位投受光器に回転機構、シフト機構等投光器および受光器の向きを調整する手段を備えることにより光軸合せを容易に行うことができる。１の投受光装置内の単位投受光器と別の前記投受光装置内の単位投受光器を一体的に結合させる場合、不整形な領域の形状に合せた一体形状機器を製作することが加工上煩瑣となる場合がある。そのような場合は、長方形等標準形状で一体化しておき、後に回転機構等で調整して光軸を合せることが可能である。不整形形状でなくても、回転機構等を用いて微調整することが可能である。
【００３５】
請求項７および請求項８に記載の検知センサは迅速簡便に設置することができる。従来は、離れた投光器等別の投光器からの投光光を誤認識しないようにするために、工事の際に機器ごとに親機子機の設定、隣接する機器間の設定をしており、大変煩雑であった。本発明により、１組の投受光装置の１対の単位投受光器は通電とともに自動的に、互いの投光光は有効な投光光であると認識することができ、隣接する別の投受光装置間の認識は電気配線で行うことにより、離れた投光器からの投光光の誤認識を防止しつつ、連続して迅速な設置工事をすることが可能である。請求項８に記載の検知センサは、初期設定中の信号は通電と共に初期設定中の信号が投光光中に含まれるように工場出荷段階で設定しても良く、設置工事段階で設定するようにしても良い。工場出荷段階で設定し、設置・稼働の後に１の単位投受光器のみを交換する必要が生じた場合には、交換せずに残った単位投受光器について改めて初期設定のリセットを行うこともできる。
【００３６】
請求項９に記載の検知センサは、１組の投受光装置内の単位投受光器間を通信線で接続して同期させる。１の受光器の受光光のうち対応すべき投光器からの受光のみを有効な受光とすることが可能である。
【００３７】
請求項１０に記載の検知センサは、デジタル信号またはパルスパターンを基準として有効な光か否かを判断するもので、投光側と受光側の時間を合わせるための同期を別途用意することを不要に出来る。また、単位投受光器が複数の投光器を有する場合は、各投光機の信号を異なる信号とすることにより投光器ごとの情報を獲得でき、より正確な判断を行うことが可能となる。
【００３８】
請求項１１に記載の検知センサは、同一投受光装置内の各単位投受光器に対して交流電流の１周期中の特定タイミングを割振りを行う。投光器と対応する受光器では同一タイミングにより割振りが行なわれることとなる。したがって、各投光器では投光制御部の指令により１周期中の特定のタイミングでのみ投光し、各受光器は指示された同一のタイミングの受光のみを有効な受光と認識する。その結果同期を別途用意することを不要に出来る。
【００３９】
請求項１２に記載の検知センサは、投光光を略平行に整え、かつ、拡散した場合であっても受光素子に集光可能な構造である。したがって、比較的中長距離の場合でも受光量が低下せずに物体の検知が可能であり、また、本発明にかかる検知センサを複数並列に配置した場合でも、受光器は他の投光器からの投光の影響を受けにくい。さらに、投光器および受光器はいずれも凹面と投光素子または受光素子を組み合わせた構造となっており、コンパクトで設置場所の制約を受けにくい。
【００４０】
請求項１３に記載の検知センサは、設置位置の制約等により受光素子の受光量が不十分な場合に投光光束の角度を変更して受光量の向上を図ることが可能である。たとえば、反射型検知センサにおいては、物体の位置が遠すぎ（または近すぎ）て、物体による反射光を受光素子が認識できない場合がある。このような場合に、投光器と受光器の距離や相対角度を変えずに、受光素子が反射光を認識することが可能となる。
【００４１】
請求項１４に記載の検知センサは、投光器および受光器を設置する際に、可視光の視認可否に基づいてその向きのチエックを行うことができる本発明は、投受光器間の距離が長い透過型検知センサにおいて特に効果が大きい。
【００４２】
請求項１５に記載の検知センサは、たとえば、２人で設置位置・角度の調整を行う場合において、完全に向きがあった場合は連続点灯、ほとんど合った場合は早い点滅、わずかに合った場合はゆっくりとした点滅、全く合わない場合は消灯などの動作を組み合わせることにより、目視しながら迅速に調整することが可能となる。
【００４３】
請求項１６に記載の検知センサは、連なる単位投受光器群を、センサ設置の際に任意の部分で切断することにより、軸数の調整をすることができる。また、フレキシブルチューブ状の素材に貼り付け、センサ設置の際に投受光器の向きを、容易に任意の方向に変更することができる。
【００４４】
請求項１７に記載の検知センサは、省配線、任意の位置からの検知情報発信を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】検知センサ（対向タイプ）の基本概念図である。
【図２】投光器の概念図である。
【図３】受光器の概念図である。
【図４】検知センサのブロック図である。
【図５】複合型検知センサ（対向タイプ）の全体概念図である。
【図６】複合型検知センサの部分概念図である。
【図７】検知センサの投光概念図であり、Ａは１組の検知センサの投光概念図を、Ｂは１組の検知センサ（ループ型）の投光概念図を、Ｃは複合型検知センサの投光概念図を、Ｄは複合型検知センサ（ループ型）の投光概念図を、それぞれ示している。
【図８】１組の検知センサ（並行タイプ）の投光概念図である。
【図９】Ａ及びＢは従来技術による侵入者検知概念図であり、Ａは１か所侵入の場合をＢは複数個所侵入の場合を示している。Ｃは本発明にかかる複合型投受光装置であり、複数個所侵入の場合を示している。
【図１０】異形領域に一体型検知センサを配した場合の概念図であり、Ａは光軸変更不可能な一体型検知センサを配した場合を、Ｂは異形領域に光軸変更可能な一体型検知センサを配した場合を、それぞれ示している。
【図１１】パルスパターン図である。
【図１２】交流電流の１周期における投光ポイント図である。
【図１３】検知センサ（並行タイプ）の概念図である。
【図１４】投光素子の概念図であり、Ａは投光素子が通常位置にある場合を、Ｂは投光素子が位置移動した場合を、それぞれ示している。
【図１５】投光素子位置移動後の検知センサ（並行タイプ）の概念図である。
【図１６】点滅機能付き可視光ＬＥＤを備えた検知センサの概念図である。
【図１７】切断可能素材に装着した投光器の概念図である。
【図１８】柔軟素材に装着した投光器の概念図である。
【図１９】柔軟素材に装着した投受光器を配置した全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。
【実施例１】
【００４７】
図１は、本実施例に係る検知センサ（以下、「本検知センサ」という。）１０の基本概念図である。本検知センサは、同一構成の１対の投受光器２０から構成されている。図面左側の投受光器２０Ｘは、投光器２１Ｘ１及び２１Ｘ２，受光器２４Ｘ１及び２４Ｘ２、トランジスタ２３Ｘ（Ｘ１及びＸ２）、バッファ２６Ｘ（Ｘ１及びＸ２）、投光制御部２２Ｘ、受光制御部２５Ｘ，電源部２７Ｘから構成されており、図面右側の投受光器２０Ｙも同一の構成となっている。
【００４８】
投受光器２０Ｘの投光制御部２２Ｘはトランジスタを通じて、投光器２１Ｘ１及び２１Ｘ２に接続し、受光器２４Ｘ１及び２４Ｘ２は、バッファを通じて受光制御部２５Ｘに接続している。受光制御部２５Ｘは通信部６０に接続している。受光制御部２５Ｘと投光制御部２２Ｘは接続されていない。投受光器２０Ｙ内部も同様の接続となっているが、受光制御部２５Ｙと投光制御部２２Ｙは接続しており、受光制御部からの信号伝送が可能になっている。なお、投受光器２０Ｘにおいても、受光制御部２５Ｘと投光制御部２２Ｘを接続することは可能である。また、本実施例では、図面左右の投受光器は同一構成となっており、同一投受光器内の投光器と受光器の数は同じとなっているが、たとえば左右の投受光器で投光器や受光器の数が異なる場合や同一投受光器内の投光器数と受光器数が異なる構成も可能である。
【００４９】
図２は本検知センサにかかる投光器２１の概念図である。投光器２１内は凹面状に形成されて内部に透明エポキシ樹脂が充填され、その上に金属層が形成された凹面反射面３２がある。凹面反射面３２に対向して投光素子３０が取り付けられたリード３１が備えられている。投光素子３０は発光ダイオードで、設定された近赤外光を照射する。凹面反射面３２は、投光素子３０から放射状に投光された光を、略平行光に整えて走査方向に反射可能な形状に形成されている。
【００５０】
図３は、本検知センサにかかる受光器２４の概念図である。受光器２４も投光器２１と同様の形状となっていて、凹面反射面４２とそれに対向する受光素子４０が取り付けられたリード４１が備えられている。凹面反射面４２の形状は投光器の凹面反射面３２よりも傾斜角度が大きい底の深い形状となっている。投光光は受光器の反射面で反射集光されて受光素子により受光される。投光光は投光器の凹面反射面３２により略平行に整えられるが、受光器までの距離により徐々に拡散する場合がある。そのため、本実施例では受光器の凹面反射面は拡散光を反射集光すべくかかる形状となっている。受光素子はフォトダイオードである。なお、条件により、受光器凹面反射面の形状は、投光器凹面反射面と同一の形状としても良い。また、凹面反射面を有しないタイプの投光器、受光器による構成とすることも可能である。
【００５１】
本検知センサの動作について、図４と図７Ａに基づいて説明する。図４の左側の投受光器及び右側の投受光器で本検知センサを構成している。図４では各投受光器は各々２つの投光器および受光器を有している。各々１つの投光器および受光器としても良い。受光制御部は装置としては１基であるが、ここでは、動作説明のために複数に分けて記載している。投光制御部で信号Ｘ１及びＸ２を作成し、その信号に基づいた投光光の照射を投光器Ｘ１及びＸ２に指令する。信号はデジタル光信号である。信号Ｘ１は受光器Ｙ１により受光され、増幅、Ｉ/Ｖ変換後、受光制御部で受光器Ｙ１で受光すべき信号Ｘ１であることが判断される。干渉によりＸ２や他の投光を受光した場合は、受光制御部で受光すべき信号Ｘ１ではないと判断され、受光がない状態と同様に判断される。受光器Ｙ２の受光についても、同様に受光制御部で受光すべき信号Ｘ２であるか否かが判断される。本実施例ではデジタル信号を基準として有効な光か否かを判断するもので、投光側と受光側の時間を合わせるための同期は不要であるが、単位投受光器を同期線で接続することにより受光信号の有効性を判断するようにしても良い。
【００５２】
受光制御部Ｙ１及びＹ２で判断された結果は投光制御部Ｙに伝送され、投光制御部Ｙで作成される固有の信号Ｙ１に加算され、合成された信号として投光器Ｙ１より投光される。
【００５３】
合成信号の作成方法は、例えば一方の装置から発する第１光軸からの投光信号に、スタートコード、第１光軸からの投光であることを示すビットを含むデータコード、外乱などによるエラーを排除するためのデータコードの反転コード、ストップコード、チェックサムコードを含むビットストリームを投光する。第２光軸からの投光信号も同一である。これらを受けた他方側の装置の受光器側では、一定時間内にそれぞれの投光信号の有無を確認した後に、他方側の投光器から第３光軸の投光信号を出力する。この際に、スタートコード、第１光軸及び第２光軸からの投光の受信結果を示すビットと共に第３光軸からの投光であることを示すビットを含むデータコード、同様に外乱排除のためのデータコードの反転コード、ストップコード、チェックサムコードを含むビットストリームを投光する。第４光軸からの投光も同様である（本実施例では、第４光軸からの投光には第１光軸及び第２光軸からの投光の受信結果を示すビットは含まれないが、第３光軸同様の構成としても良い。）。
【００５４】
投光側、受光側いずれも２系統あることから、データ伝送としては２重系といえる。その結果、一方の装置では自分自身の第１光軸、第２光軸からの投光信号が他方側の受光器に届いたどうかの情報並びに、他方側の投光器からの投光が一方側の受光器に届いたかどうかが判断出来る。他方側の装置も第１、第２と第３、第４を入れ替えて考えると同様である。なお４光軸すべてが遮断された場合であっても、一方側並びに他方側のそれぞれの装置に一定時間の間の投光信号が入らないことから、４光軸すべて遮断されている事実が明確となる。また上記の例では各コードを１バイト単位のキャラクタコードとした。この場合の送信データ量は合計５バイトとなるが、すべてビットとして送信することも可能である。その場合はデータ幅が大幅に圧縮される。
【００５５】
Ｘ１及びＸ２の受光信号が得られた場合は、Ｙ１＋Ｘ１＋Ｘ２の信号となる。投光器Ｙ２より投光される信号は固有のＹ２のみである。投受光器２０Ｘの受光器Ｘ１及びＸ２で受光された受光光は、受光制御部Ｙ１およびＹ２と同様に受光制御部Ｘ１およびＸ２で判断され、受光制御部Ｘ３で全体としてＸ１，Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２のすべての信号が受光されたか、それ以外のケースかどちらであるかが判断される。すべての信号が受光された場合は、物体なし、それ以外は物体ありと判断され、通信部から外部に通報される。
【００５６】
本実施例では、受光制御部Ｘ１，Ｘ２で判断された結果は投光制御部Ｘには伝送されないが、投光制御部Ｘに伝送し、それを受光制御部Ｙ１、Ｙ２で受光判断するようにしても良い。図７Ｂは、Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２の受光信号が投光制御部Ｘに伝送される場合の投光概念図である。Ｘ１，Ｘ２は投光制御部Ｘで作成する固有の信号と同一なので、Ｙ１，Ｙ２のみ追加されて合成信号が作成される。たとえば、投光概念図７Ｂにおける投光光Ｘ２はＸ２+Ｙ１+Ｙ２となる。これによりすべての信号は両側の投受光器間でループ状に廻り、常に両側の投受光器で投光・受光される。投受光器Ｙに通信部や表示部を設け、投受光器Ｘの補完機能を持たせても良い。また、すべての投光信号が受光されない限り物体ありとする設計とせずに、特定の投光信号のみの情報に基づいて物体の有無を判断したり、複数の投光信号が受光されないことを条件として、物体有りと判断するような設計とすることも可能である。
【実施例２】
【００５７】
図５は、本センサを直列に４基（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）連ねた複合型検知センサの概念図である。また、図７Ｃは複合型検知センサの投光概念図である。投受光装置Ａは、同一構成の投受光器Ａ１とＡ２よりなり、Ａ２は投受光装置Ｂを構成する投受光器Ｂ１と背中合わせに接している。同様に、投受光装置Ｂの投受光器Ｂ２は投受光装置Ｃの投受光器Ｃ１と、投受光装置Ｃの投受光器Ｃ２は投受光装置Ｄの投受光器Ｄ１と接している。投受光装置Ａと投受光装置Ｂ，投受光装置Ｂと投受光装置Ｃ、投受光装置Ｃと投受光装置Ｄ間は、背中合わせの投受光器どうしが接続され、受光信号の伝送が可能となっている。図６は図５の一部を拡大した概念図であり、投受光装置Ａと、投受光装置Ｂの一部を示している。投受光装置が複数のため、機器等の符号は末尾にＡ，Ｂ等を追加している。図示していないが、投受光装置Ａの投光制御部２２ＹＡと投受光装置Ｂの受光制御部２５ＸＢ、投受光装置Ａの受光制御部２５ＹＡと投受光装置Ｂの投光制御部２２ＸＢは接続されている。
【００５８】
投受光装置Ａにかかる投受光器２０ＸＡと２０ＹＡ間の動作は前述の通りである。複合型検知センサの動作については、構成を投受光装置ＡおよびＢの２つの場合に省略して説明する。投受光装置Ｂにかかる投光信号Ｘ１Ｂ，Ｘ２Ｂ，Ｙ１Ｂ，Ｙ２Ｂは、受光器２４Ｘ１Ｂと２４Ｘ２Ｂで得られ、受光制御部２５ＸＢで投受光装置Ｂ全体の信号受光が判断される。判断された受光信号は投受光装置Ａの投光制御部２２ＹＡに伝送され、投光制御部２２ＹＡ内の設定された固有の信号Ｙ２に加算され、合成された信号として投光器２１Ｙ２Ａより投光される。したがって、Ｘ１Ａ、Ｘ２Ａ，Ｙ１Ａの信号は受光器２４Ｘ１Ａに、Ｙ２Ａ,Ｘ１Ｂ，Ｘ２Ｂ，Ｙ１Ｂ，Ｙ２Ｂの信号は受光器２４Ｘ２Ａに集約され、投受光装置Ａおよび投受光装置Ｂのすべての受光信号が投受光装置Ａの受光制御部２５ＸＡに集約され、物体の有無の情報が通信部６０から通知される。同様に、投受光装置Ｃおよび投受光装置Ｄにかかる投光信号についても、投受光装置Ａの固有の投光信号に加算、合成することにより、投受光装置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ のすべての受光信号が投受光装置Ａの受光制御部２５ＸＡに集約され、物体の有無の情報が通信部６０から通知されることとなる。なお、Ｘ１Ｂ，Ｘ２Ｂ，Ｙ１Ｂ，Ｙ２Ｂの信号をＹ１Ａに加算して、投光器２１Ｙ１Ａより投光しても良い。図７Ｄは、複合型検知センサ全体で受光信号を累積・伝送するのと別個に、１組の投受光装置内においてすべての信号をループ状に伝送する２重系の投受光システムである。各投受光装置内では、他の投受光装置内の故障や他の投受光装置内の物体検知に影響されずすべての信号を伝送することができる。
【００５９】
同じ受光信号を同一単位投受光器内の投光制御部に伝送すると共に別の投受光装置（背中合せの単位投受光器）に伝送する方法を以下に記載する。
信号の伝達方法として、まず最初となる第１の単位投受光器から発する第１光軸からの投光信号に、スタートコード、最初の同一単位の第１光軸からの投光であることを示すビットを含むデータコード、外乱などによるエラーを排除するためのデータコードの反転コード、ストップコード、チェックサムコードを含むビットストリームを投光する。第２光軸からの投光信号も同一である。
【００６０】
このデータコードは、総合計の光軸数分だけビット数を追加することが可能である。例えば４光軸の同一単位が３２個連結した場合は、４×３２＝１２８ビット幅を有することになる。シーケンシャルに並んだビット数のベースから第１の同一単位の４軸分の４ビット、次に第２の同一単位の４光軸分の４ビット、と連結していくなどの方法が考えられるが、便宜上、一つの同一単位の４軸分毎に１バイト（８ビット）を当ててもよい。
【００６１】
これらの投光に載せたデータのビットストリームを受けた他方側の単位投受光器の受光器では、一定時間内にそれぞれの投光信号の有無を確認した後に、他方側の単位投受光器の投光器から第３光軸の投光信号を出力する。この際に、スタートコード、第１光軸及び第２光軸からの投光の受信結果を示すビットと共に第３光軸からの投光であることを示すビットを含むデータコード、同様に外乱排除のためのデータコードの反転コード、ストップコード、チェックサムコードを含むビットストリームを投光する。第４光軸からの投光も同様である（本実施例では、第４光軸からの投光には第１光軸及び第２光軸からの投光の受信結果を示すビットは含まれないが、第３光軸同様の構成としても良い。）。
【００６２】
それと同時に、同一単位投受光器内の投光制御部と別の投受光装置（背中合せの単位投受光器）に対して、受光結果を伝送する。この伝送は隣接していることもあり、通常のシリアル信号を配線ないし基板上のパターンで伝えることが出来る。
【００６３】
例えば第１の投受光装置から隣接する第２の投受光装置に対しては、上記の電送によるデータ伝送が行われる。その際も、光による伝送同様に、スタートコード、データコード、反転データコード、ストップコード、チェックサムコードを送信する。この場合、便宜上第２から第１に関してＡＣＫ信号を返しても良い。
【００６４】
その後、第２の投受光装置から同様に、第１光軸からの投光信号に、スタートコード、第１の投受光装置の光軸情報（４光軸の場合４ビット）と当該第２の投受光装置の一方の単位投受光器の第１光軸からの投光であることを示すビットを含むデータコード、外乱などによるエラーを排除するためのデータコードの反転コード、ストップコード、チェックサムコードを含むビットストリームを投光する。第２光軸からの投光信号も同一であり、以下他方の単位投受光器からの第３光軸、第４光軸も同様である。連続して設置されている複数の投受光装置間で同様の動作を繰り返す。
最終端となる受光側装置からは隣接する装置がないため、投光側に返す光信号によるデータストリームのみの処理となる。
【００６５】
これらのデータ伝送の結果、全光軸の遮断情報を得ることが出来る。一方と他方の装置間の通信を遮断する様な全光軸遮断が例え複数の箇所で発生したとしても、各装置から信号出力が可能なため、どの光軸で遮断されているかも認識することが可能である。ただし最初の第１の一方の装置からの信号のみ制御監視室などの上位システムに接続されている場合は、どこかで全光軸遮断があるとそこから先の情報は得られないが、仮に一カ所でも遮断があるかどうかを知りたいような用途の場合はそれでも十分となる。なお、上記の説明では同一単位の装置を連結することによって監視距離を伸ばすことを目的としたが、サークル上につなぐリンク機構でも同様に使用出来る。また、監視エリアに於ける光軸数を４光軸から８〜６４と光軸数を増やすような用途に対しても、同様に処理が可能である。
【００６６】
２重系の投受光システムの効果について図９Ａ，９Ｂ，９Ｃに基づいて説明する。各図は侵入者があった場合における複合型検知センサの検知状況を表したもので、図９Ａおよび図９Ｂは従来型検知センサ、図９Ｃは本発明にかかる複合型検知センサである。また、図９Ａは１箇所に侵入した場合、図９Ｂおよび図９Ｃは２箇所に侵入した場合である。投１ないし投５は従来タイプの投光専用器、受１ないし受５は従来タイプの受光専用機を示す。また、Ｌ１ないしＬ５、およびＲ１ないしＲ５は本発明にかかる単位投受光器を示す。図９Ａにおいては、投光光３が遮断されるので投光器４からの投光光は固有の信号４のみとなり、投光器５からの投光光は固有の信号５に信号４が加えられる。したがって、受光器５においては、信号１ないし３は受信できない。この場合、受光器５に最も近い３の位置に侵入者があったことを判断することができる。しかし、２および３の位置に侵入者があった場合（図９Ｂ）との区別をすることはできない。複数個所に侵入者があった場合には適切な判断ができないことになる。なお、図示していないが、従来型検知センサであっても、投光器・受光器の位置を逆にしたものを追加し、５→４→３→２→１の順に投光すれば、結果的に双方向で投光および受光することも可能である。その場合は、３の位置および２の位置に侵入者があったことを判断することができる。
【００６７】
図９Ｃは、本発明にかかる複合型検知センサで、２重系の投受光システムである。受光信号は隣接する別の投受光装置に伝送されると共に同一単位投受光器内でも伝送される。異なる投受光装置間の伝送系では信号１はＬ１およびＲ１で受信され、信号４および５はＬ４〜Ｒ５で受信される（図９Ｃの上部２段の矢印）。また、同じ投受光装置内の伝送系（図９Ｃ下部２段の矢印）では信号１，４および５がそれぞれの投受光装置内の受光器で受信される。このため２および３において侵入者があったことを２重にチエックすることができ、上記の従来型の双方向投受光に比べ信頼性の高い判断をすることができる。また、機器の設置においても、投光方向を考慮することなく設置でき、機器の増設も容易である。
【実施例３】
【００６８】
本センサの第３の実施例として、デジタル光信号を用いずに、パルスパターンを用いて信号間の識別を可能とする検知センサについて説明する。本実施例の場合も同期線は不要である。本実施例にかかる検知センサの構成は図１に示した基本概念図にパルス発生部５０と駆動回路５１を追加したものである（図示していない）。なお、図１１はパルス発生部により作成されるパルスパターンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄである。
【００６９】
本実施例の動作について説明する。投光制御部２２Ｘは、パルス発生部５０と駆動部５１にＡ、Ｂ，Ｃ，Ｄの４パターンのパルスの作成とその順の発生・駆動の繰り返しを指令し、それに基づいて投光素子に投光させる。投光器２１Ｘ１よりパルスパターンＡの投光光が投光され、受光器２４Ｙ１により受光される。この場合、受光器２４Ｙ１で受光されたＡパターンの受光は、受光器２４Ｙ１専用のバッファー（Ｉ/Ｖ変換回路と増幅回路）で処理された後、受光制御部２５Ｙで、Ａパターンの受光をしたか否かが判断される。すなわち、Ａパターンの受光をした場合は物体なしと判断され、Ａパターンの受光をしない場合（他のパターンの受光をしてもしなくても）は物体ありと判断される。このため、微小な物体が通過して、対向する投光器の投光は遮へいされたものの、隣接する投光器によるＢパターンの投光を受光した場合等であっても、物体なしとの誤った判断をすることはない。受光器Ｂ、Ｃ，Ｄの受光も同様に判断される。
【００７０】
物体判断部の判断は通信部６０に伝送され、そこから無線または有線で物体情報が伝送される。なお、本実施例では、各受光器にそれぞれ専属のバッファ（Ｉ/Ｖ変換回路と増幅回路）を設けて迅速な判断を行うこととしているが、共用の変換回路と増幅回路としても構わない。
【実施例４】
【００７１】
次に、デジタル光信号を用いずに、ゼロクロスコンパレータを用いて信号間の識別を可能とする検知センサについて説明する。本実施例の場合も同期線は不要である。センサの構成は図１に示した基本概念図にそれぞれの投受光器用の２つのゼロクロスコンパレータ５２を追加したものである（図示しない）。
【００７２】
投光器側ゼロクロスコンパレータ５２が交流電圧のゼロクロス点を検出し、投光制御部２２Ｘはゼロクロス点間を按分したタイミングを作成する。たとえば、周波数５０Ｈｚの交流電流の場合に、ゼロクロス点間を５等分すると、図１０に示すＥ，Ｆ、Ｇ、Ｈの４タイミング点を作成することができる。Ｅ，Ｆ、Ｇ、Ｈ間の時間は１/５００秒である。投光制御部の指令により、ゼロクロス点を起点に１/５００秒間隔で順に投光器２１Ｘ１、投光器２１Ｘ２、投光器２１Ｙ１、投光器２１Ｙ２が投光光を照射する。
【００７３】
各受光器が受光し、処理した後に各受光制御部がその受光について判断を行う。その際に、受光側ゼロクロスコンパレータ５２は受光制御部２５Ｙに検出したゼロクロス点を伝送し、受光制御部２５Ｙは予め設定している投光制御部と同一のゼロクロス点間を按分したタイミングを作成する。たとえば、投光器２１Ｘは、タイミングＥの場合、すなわち、ゼロクロス点から１/５００秒後のタイミング点でのみ投光し、受光器２４Ｙ１による受光については、タイミングＥの受光のみを有効な受光と判断する。他の投光器および受光器も、同様にＦ，Ｇ，Ｈのタイミングで投光し、受光判断を行う。その結果、それぞれの受光器による受光の判断は、そのタイミングで受光できたときは物体なし、そのタイミングで受光をしないとき（他のタイミングで受光をしてもしなくても）は物体ありと判断される。すべての受光器によって適合したタイミングの受光が認められた場合は物体なし、それ以外の場合は、物体ありと判断される。
【００７４】
［他の実施例］
図１３は反射型の検知センサであり、投受光器２０Ｘと投受光器２０Ｙは並列に配置されている。各投受光器には、投光器および受光器がそれぞれ１のみ設置されている。投受光器２０Ｘでは、上側に投光器２１Ｘ下側に受光器２４Ｘが、投受光器２０Ｙでは、上側に受光器２４Ｙが下側に投光器２１Ｙが備えられている。投光器２１Ｘ中の投光素子３０（図示していない）については、中央位置からリード上の任意の位置に移動させることが可能である。なお、各投受光器は動作説明のため傾斜させてあるが、直線状に並列に配置しても良い。
【００７５】
並列配置型（反射型）の検知センサの投光および受光状況を説明する。投光器２１Ｘから照射された略平行光は、物体によって反射し、その反射光が受光器２４Ｙにより受光され、物体ありと判断される。同様に、投光器２１Ｙから照射された略平行光は、物体によって反射し、その反射光が受光器２４Ｘにより受光され、物体ありと判断される。ここで、反射により物体の有無を検知できるエリアは投光器からの投光光の照射エリアと受光器で受光可能なエリアが重なるエリアであり、中央のひし形部分が受光可能なエリアになる。また、別の観点から考察すると、物体がＬ２−Ｌ１間の帯域を移動している場合のみ検知することが可能である。したがって、設置場所の制約等によっては近接帯域を移動する物体を検知できないこととなる。
【００７６】
図１４Ａと図１４Ｂは投光素子３０がリード上を移動した場合の投光光の変化を示している。図１４Ａにおける投光素子３０は凹面反射面の中央部分に対向した位置にある。設計された凹面形状により反射光はほぼ平行となる。一方、図１４Ｂにおいては、投光素子３０はリード上を上に移動している。このため、投光素子が照射する投光光が凹面反射面への入光角度が変化し、投光器に対して傾斜した投光光となる。
【００７７】
図１５は、投光素子３０が移動した後の並列配置（反射型）検知センサの概念図である。投光器２１Ｘからの投光光の傾斜が急になっている。受光可能なエリアは中央のひし形部分であり、遮へい物の移動帯域はＬ４−Ｌ３間である。投光素子が移動する前の概念図（図１３）における遮へい物の移動帯域（Ｌ２−Ｌ１）を破線で示す。検知可能な領域は本センサから近接した領域に変化している。
【００７８】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、不整形の領域において検知する場合の複合型検知センサの配置を示している。図１０Ａは地形に合せて一体的に結合しており、隣接する別の投受光装置にかかる単位投受光器間の伝送を確保しつつ光軸のズレを防止している。図ＢではＲ２とＬ３との一体結合形状を方形に保ちつつＬ３の光軸を光軸変更手段で変更し、Ｒ３の光軸と合せている。光軸変更手段を用いることにより一体結合形状を一律に決定することができ、製造面、施工面でメリットが大きい。
【００７９】
図１６は投光器２１および受光器２４に点滅機能付き赤色光照射器３３を設置した図である。赤色光以外の可視光でも構わない。本発明にかかる検知センサは光軸合せが容易であるという特徴を有するが、単位投受光器間の距離が長い場合は目視で他の単位投受光器を視認すること自体が困難を伴う。このような場合は、最初にアプローチ的に両者の光軸を近づけ、次に正対するように精密な光軸合せをするという２段階で光軸を合せる方法が効率的である。赤色光照射器３３を備えることにより光軸を近づけることが可能になる。なお、投光器の匡体側面部は延長部３４を有していて、正対していない場合は赤色光が隠れてしまうので一層容易に設置作業をすることができる。延長部は両面または４面に設けても良い。また、設置者が複数で作業を行っている場合は正対の度合いを示すために赤色光の点滅を利用することができる。たとえば、調整が完全にあった場合は連続点灯、ほとんど合った場合は早い点滅、わずかに合った場合はゆっくりとした点滅、全く合わない場合は消灯、などの制御で目視しながら調整可能である。
【００８０】
図１７では分離結合可能な素材に本発明にかかる投受光器を連結している。設置現場の状態により並列に複数組配置する複合型検知センサの配置数を決定する場合等に、投受光器を連結した素材の分離により、配置数を容易に調整することができる。
【００８１】
図１８は投光器をフレキシブルチューブ状の柔軟素材に連結している。単位投受光器間の光軸合せを柔軟素材の形状変化を利用して容易に行うことができる。位置合わせ後の固定も柔軟素材を固定することにより、複数の投光器の固定を一度にすることができる。監視領域の外周に柔軟素材を巡らせることにより単位投受光器どうしの向きの概略調整を行うことも可能である。図１９は湾曲するホームのレール側の遮へい物検知を行うように配置したものである。柔軟素材の利用により、複雑な位置合わせや位置の固定も容易になる。
【００８２】
図５は予め識別番号を付与した場合の設置工事の概念図である。識別番号付与からの手順を示すと、（１）すべての単位投受光器に工場出荷のシリアル番号を付与する。シリアル番号は単位投受光器ごとに付与され、個々の投光器ごとに付与する必要はない。（２）工事での設置時に、Ａ１とＡ２が通電と共に、設定中であることを示す設定中コードをお互いに投光出力する。（３）Ａ１とＡ２は他方からの投光光が設定中コードを含んでいることにより当該投光光は認識すべきシリアル番号を含んでいることを認識する。さらにお互いに単位投受光器のシリアル番号を交換し、当該シリアル番号を含む投光光にかかる単位投受光器は、自己と組み合わされるペアの単位投受光器であることを認識する（親子の概念も無し）。（４）その後、隣のＢ１とＢ２も設置する。（５）隣接する異なる投受光装置間の設定について説明する。異なる投受光装置に属するＡ２とＢ１は接しているので光伝送によることなく、電気配線によりお互いをシリアル番号で認識する。他の投受光器からの投光光を誤認識することはない。（６）その後、Ｂ１とＢ２の（２）〜（３）の光伝送でＢ１とＢ２も互いを自己と組み合わされるペアの投受光器であることを認識する。以上の結果、親機子機の設定、隣接間の設定を一切行うことなく、配置の順番に設営するだけで設定が行えるだけでなく、Ａ１から飛んだ光が例えＢ２に入ったとしても、それをＢ２はＡ１からのものか、Ｂ１からのものか明確に識別することができる。
【００８３】
従来はこのような識別を行う概念がなく、他からの光の混信を受けてしまうことがあった。その場合、本来監視したい光軸が他の投光を受けて遮断されず監視出来ない不具合となるため、セット間に遮へい物を設ける方法や、周波数を変えるなどの干渉防止や、装置間の同期を取るなどの工夫をしていたが、いずれも設定などの手間がかかる上、完全なものではなかった。本考案は、このような手間や不具合を一掃するものである。なお、本発明にかかる１の投受光装置または複合型検知センサ設置後も、投光光にシリアル番号を含むか否かにより投光光が有効であるか否かを判断することができる。単位投受光器に投光器が１のみの場合には、シリアル番号を含む投光光を受光するか否かによって、投光光が有効であるか否かおよび単位投受光器間に侵入者や障害物が存在しているか否かの２つの情報を獲得することができる。
【００８４】
通信手順例としては以下の通りである。
（１）スタートコード
（２）設定中コード／設定完了コードのいずれか
（３）シリアルナンバーコード（２〜８バイト程度）
（４）データコード（各光軸のＯＮ／ＯＦＦ情報）
（５）上記（２）〜（４）のコンプリメンタルコード（反転コード）
（６）ストップコード
（７）チェックサムコード
なお、用途によっては（５）のコンプリメンタルコードや、（６）のストップコード、（７）のチェックサムコードを省略したり、あるいはさらに高度な通信エラー対策コードを付与したり、信号の盗聴を防ぐ暗号化を加えるなども行える。また（１）のスタートコードを設定中あるいは設定完了の２種類にして（２）のコード省略や、（４）のデータコードで各光軸のＯＮ／ＯＦＦ情報をビット単位にして通信量を減らすことも可能である。
【００８５】
また小規模な設営など他との混信が存在しないような場合は、（３）のシリアルコードの代わりにＤＩＰ−ＳＷ等による識別も利用出来る。この場合は（３）が４ビットから８ビット（１バイト）程度となり、（１）：８ビット（３）：４ビット（４）：４ビット（７）：８ビットと全体で通信量が３バイト程度で済む。
【００８６】
「設定中」の出力および設定中コードから設定完了コードへの切り替え方法としては、（１）工場出荷時に強制的に設定中にし、（必ずシリアル番号認証が必要になるため）設置工事の際に通信完了したら設定完了とする。（２）設置工事の際に、初期化ボタンなどで再度、設定中に出来るようにし、通信完了したら設定完了とする（交換時の再設定のため）などが考えられる。
【００８７】
設置後に何らかの不具合で交換することが発生した場合について述べる。もし両方の機器を交換する場合は、設置時と同じである。それに対して、どちらか1台だけ交換する場合は、新たに追加した1台は問題ないがが、残された1台はそのままでは、自分のペアではないため無効という扱いをしてしまう。そこで、上述のように、初期化スイッチ等を押すことで、設定中に戻せば、両機ともに初期の設置作業が行えるので、新たな機器の組合せ（新たなシリアルナンバーの組合せ）を認識して、それ以降、通常動作を行うことができる。
【００８８】
なお、上記説明では1組の場合を記載したが、複数のセットを連結する場合も、設定作業は常に1組で行うならば、1組しか存在しない場合と同じある。もし同時に複数の人間で同時に設定する場合は、認証作業が混信する可能性があるが、（自分のペア捜しで間違う可能性あり）、距離が離れたブロック間で行うか、作業中に作業者自身による光軸遮断などが有効な対策となり、特に問題なく実施できる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、様々な使用方法、製造価格、設置の容易性・迅速性など、多くのケースで従来型の遮へい物検知センサを代替する可能性が高く、産業上の利用可能性は大きい。
【符号の説明】
【００９０】
１０ 双方向型物体検知センサ（単体）
２０ 投受光装置
２１ 投光器
２２ 投光制御部
２３ トランジスタ
２４ 受光器
２５ 受光制御部
２６ バッファ（Ｉ/Ｖ変換回路及び増幅回路）
２７ 電源
３０ 投光素子
３１ 投光器リード
３２ 投光器凹面反射面
３３ 点滅付可視光発光部
３４ 投光器匡体延長部分
４０ 受光素子
４１ 受光器リード
４２ 受光器凹面反射面
５０ パルス発生部
５１ 駆動回路
５２ ゼロクロスコンパレータ
６０ 通信部
７０ 分離型素材
７１ フレキシブル素材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の投光器と受光器によって一定領域または中長距離領域における物体の有無を検知するセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
物体の存在を検知する方法として、投光手段と受光手段を有し、受光光を光電変換して、その電気信号に基づいて物体の有無を判断するフォトインタラプタが良く知られている。
【０００３】
このフォトインタラプタは、近距離の狭い領域における物体の有無を検知する場合に用いられることが多いが、中長距離の領域や比較的広い領域において物体の有無を検知することが必要になる場合がある。
【０００４】
一定の大きさを有する不審者が検知エリアを回避して侵入することを防止する技術（特許文献１）や機械式駐車場内の人や動物を検知する技術（特許文献２）では、複数の投光手段と受光手段を有する多軸検知センサが提案されている。また、外乱光等のノイズ性の光に対する耐性が高く、中長距離における物体の有無を検知することができる技術（特許文献３）が提案されている。
【０００５】
多軸検知センサの配置は、通常、複数の投光器および投光制御部を有する投光装置と複数の受光器および受光制御部を有する受光装置に分離されている。多軸検知センサの設置においては投光光の照射方向と受光器の向きを一致させる光軸合せが必須であるが、中長距離における物体の有無を検知する場合は投光装置と受光装置間の距離が長くなり、この光軸合せには困難が伴う。反射型の検知センサにおいても、投光装置と受光装置の距離を長くする場合は同様である。また、投光光は投光装置側から受光装置側に一方的に照射されるので、受光信号は受光装置側のみに蓄積することになる。このため、投光装置側では受光信号を取得することはできず、受光機能の故障を補完することはできない。また、投光装置と受光装置間の互換性もない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１０５８７９号公報
【０００７】
【特許文献２】特開２００５−３３０６８５号公報
【０００８】
【特許文献３】特開２００５−２４９５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこれらの問題を解決するために、双方向で投受光することが可能な物体検知センサを提供することを目的とする。また、同一構造で互換性のある物体検知センサ、受光信号を同一機器内や別の機器における投光信号に加えることが可能な物体検知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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の双方向型物体検知センサは、少なくとも投光器と受光器と投光制御部と受光制御部を有する単位投受光器が、対向してまたは並行に複数配置された１組の投受光装置であって、一方の単位投受光器の投光光は他方の単位投受光器により受光され、当該他方の単位投受光器の投光光は前記一方の単位投受光器により受光され、かつ、前記各単位投受光器における投光器の向きと受光器の向きが同一であることを特徴とする。
【００１１】
本発明にかかる双方向型物体検知センサは、投光機能と受光機能を併せ持つ対向してまたは並行に配置された複数の単位投受光器より構成された1組の投受光装置を基本とする。投受光装置は１組または複数組を連ねて用いられる。各単位投受光器は対向してまたは並行に配置された他の単位投受光器に対して投光すると共に当該他の単位投受光器からの投光光を受光する。また、各々の同一単位投受光器における投光器と受光器は同じ方向を向いている。したがって、一方の単位投受光器の投光器の向きと他方の単位投受光器の受光器の向きが一致した場合、他方の単位投受光器の投光器の向きと一方の単位投受光器の受光器の向きも同様に一致することになる。すなわち、一方の投受光器の投光光と他方の投受光器の投光光は平行になる。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の双方向型物体検知センサは、前記一方の単位投受光器と前記他方の単位投受光器が同一構造であることを特徴とする。かかる構造により、単位投受光器間の代替性が担保される。1の単位投受光器を走査方向と直交して180度回転させれば対向する単位投受光器になり、横方向にスライドさせれば並行して配置された単位投受光器になる。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の双方向型物体検知センサは、前記一方および/または前記他方の単位投受光器が受光する受光信号（受光光に基づく信号）は同一単位投受光器内の投光制御部に伝送され、当該投光制御部は伝送された当該受光信号を自己に設定された固有の信号に加えることにより合成信号を作成することを特徴とする。かかる構成とすることにより、累積された受光信号を受光することが可能となる。最初に投光開始した単位投受光器内では受光制御部から投光制御部に受光信号を伝送しない設計とした場合、受光信号の累積は最初の投光に係る単位投受光器内の受光で終了して外部に発信することとなる。また、すべての単位投受光器内の受光信号を同一投受光器の固有の投光信号に加えて合成した投光信号を作成する設計も可能である。この場合、受光信号は累積されつつループ状に単位投受光器間で投受光を繰り返すことになる。任意の受光器から受光信号を取り出せば、常にリアルタイムに累積された信号を取得することができる。
【００１４】
本発明の請求項４に記載の双方向型物体検知センサは、複数組の前記投受光装置により構成される複合型投受光装置において、一部または全部の前記投受光装置の単位投受光器の受光信号は別の前記投受光装置の単位投受光器内の投光制御部に伝送され、当該別の前記投受光装置の単位投受光器内の投光制御部は伝送された当該受光信号を自己に設定された固有の信号に加えることにより合成信号を作成することを特徴とする。１組の投受光装置を複数連ね、別個の組間で受光信号の伝送を行うことにより複数組間で受光信号を累積することができる。単位投受光器の受光信号は別の投受光装置内の単位投受光器の投光制御部にのみ伝送することもでき、別の投受光装置内の単位投受光器の投光制御部と同一単位投受光器の投光制御部の双方に伝送することもできる。双方に伝送する場合は、複数組間で受光信号の累積ができるのと同時に同一投受光装置内で受光信号の累積も行うことができる。すなわち２重に累積を行うことができる。なお、すべての単位投受光器内の受光信号を同一単位投受光器の固有の投光信号に加えて合成した投光信号を作成する設計も可能である。この場合、受光信号は累積されつつループ状に複数組間および単位投受光器間で投受光を繰り返すことになる。
【００１５】
本発明の請求項５に記載の双方向型物体検知センサは、前記複合型投受光装置において、一部または全部の前記投受光装置内の単位投受光器と別の前記投受光装置内の単位投受光器とが、監視エリアの形状に適合させて一体的に結合していることを特徴とする。一体構造とすることにより長距離直線状領域における検知や特殊な形状の領域における検知が容易になる。
【００１６】
本発明の請求項６に記載の双方向型物体検知センサは、前記複合型投受光装置において、前記単位投受光器内の投光器および受光器の向きを変動可能としたことを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の検知センサは、予め１組の前記投受光装置または前記複合型投受光装置における各単位投受光器に対し、固有の識別番号を付与して識別番号に係る信号を投光光に含めることにより、同一の投受光装置を構成し当該投光光を受光する他の単位投受光器は、当該投光光に含まれる固有の識別番号に係る信号を同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器からの信号であると認識することを特徴とする。単位投受光器が複数の投光器を有する場合であっても、ペアとなる単位投受光器を認識するためには１つの識別番号で足りる。
【００１８】
請求項８に記載の検知センサは、前記投受光装置または前記複合型投受光装置の設置工事において、各単位投受光器の投光光に初期設定中であることを示す信号および前記固有の識別番号に係る信号を含めることにより、同一の投受光装置を構成し当該投光光を受光する他の単位投受光器は、当該投光光に含まれる固有の識別番号に係る信号を同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器からの信号であると認識することを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項９に記載の双方向型物体検知センサは、１組の前記投受光装置または前記複合型投受光装置において、同一の投受光装置における各単位投受光器を同期線、通信線、有線ネットワークまたは無線ネットワークで接続することにより、前記各単位投受光器は同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器からの投光光に基づく受光信号を有効であると認識することを特徴とする。単位投受光器間を同期線等の手段で接続することによって、単位投受光器は対応すべき投光光のみを有効なものとして認識することができる。
【００２０】
請求項１０に記載の検知センサは、１組の前記投受光装置または前記複合型投受光装置における各単位投受光器が各々異なるデジタル信号または異なるパルスパターンで投光することにより、同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器は前記各単位投受光器の投光光に基づく受光信号を有効であると認識することを特徴とする。これにより、単位投受光器は対応すべき投光光のみを有効なものとして認識することができる。単位投受光器が複数の投光器を有する場合は、投光器ごとに異なるデジタル信号または異なるパルスパターンとすることが好ましい。投光光をデジタル光信号とすることにより、各投光光に対して容易に固有の信号を付与することができる。受光光に含まれる信号を同一単位投受光器の投光制御部に伝送することによって、その投光制御部にかかる投光器からその信号を加えた合成信号を投光することが可能である。また、各投光器の投光パターンをそれぞれ異なったものとし、各投光器に対応する各受光器は、投光器の投光パターンを識別し、かつ、その受光器が対応する投光器の投光パターンにかかる投光のみを有効なものとして認識して、物体の有無を判断する。
【００２１】
本発明の請求項１１に記載の双方向型物体検知センサは、１組の前記投受光装置または前記複合型投受光装置において、同一の投受光装置における各単位投受光器にゼロクロスコンパレ―タを備え、当該各単位投受光器は、自己のゼロクロスコンパレータの計測に基づく交流電流の１周期中の1または複数の特定のタイミングに割り当てられた投光タイミングで投光し、前記同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器は、自己の前記ゼロクロスコンパレータの計測に基づいて、交流電流の１周期中の割り当てられた前記1または複数の特定のタイミングと同一タイミングを認識することにより、同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器からの投光光を有効であると認識することを特徴とする。投光側のゼロクロスコンパレータと受光側のゼロクロスコンパレータは、各投光器の投光タイミングと対応する各受光器の受光タイミングを交流電流の１周期中の同一タイミングとすることにより、各受光器は対応する投光器の投光のみを有効なものとして認識することができる。
【００２２】
本発明の請求項１２に記載の双方向型物体検知センサは、前記投受光器における投光器と受光器はいずれも、凹面を有するケースと、凹面上に金属層が形成された反射面と反射面に対向して投光素子が取り付けられたリード線を備えたＬＥＤであることを特徴とする。
【００２３】
本発明にかかる投光器と受光器はいずれも凹面の反射面を有している。かかる構造とすることにより、投光素子からの投光光を略平行光に整え、略平行光を受光素子で受光することができる。投光器の凹面は投光素子の位置との関係により曲率が定まるが、受光器の凹面は投光光の拡散の程度によって好適な曲率が変わる。したがって、投光器と受光器の距離等により投光光がやや拡散している場合には、曲率を大きくして拡散光を受光素子に集光させることが好ましい。
【００２４】
本発明の請求項１３に記載の双方向型物体検知センサは、前記投光器における投光素子の取り付け位置をリード線上で移動することにより、反射面で集光された投光光の角度を変化させることを特徴とする。通常、投光素子は凹面の中心部に対向する位置に配置され、放射状の投光光は凹面の反射により略平行光に整えられる。投光素子をリード線上の任意の位置に移動させることにより、放射光が照射する角度に対する凹面の角度が変化して、反射光が凹面に対して直交する略平行光から一定角度変化した傾斜した略平行光になる。したがって、設置位置の制約等により受光素子の受光量が不十分な場合に 投光光束の角度を変更して受光量の向上を図ることが可能である。たとえば、並行配置型検知センサにおいては、物体の位置が遠すぎ（または近すぎ）て、物体による反射光を受光素子が認識できない場合がある。このような場合に、投受光器間の距離や相対角度を変えずに、受光素子が反射光を認識することが可能となる。
【００２５】
本発明の請求項１４に記載の双方向型物体検知センサは、１組の前記投受光装置または前記複合型投受光装置における一部または全部の投受光器に可視光を発光するＬＥＤを備え、当該可視光を視認することにより同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器の向きを調整することを特徴とする。追加するＬＥＤは赤色等の可視光とし、その可視光を視認できるか否かを確認することにより、投光器や受光器の向きのズレを容易に調整することが可能になる。可視光を発光するＬＥＤは別に設置することが便宜だが、双方向型検知センサの投光光を可視光として兼用して用いても良い。
【００２６】
本発明の請求項１５に記載の双方向型物体検知センサは、前記ＬＥＤに発光点滅制御機構を加えたことを特徴とする。可視光の視認により投光器および受光器の向きを調整する場合において、点滅動作を加えることにより、より正確かつ微細な情報の伝達が可能となる。
【００２７】
本発明の請求項１６に記載の双方向型物体検知センサは、前記単位投受光器を切断可能な素材又は形状変更が可能な素材に結合したことを特徴とする。設置現場で軸数の調整や向きの調整を簡便に行うことができる。
【００２８】
本発明の請求項１７に記載の双方向型物体検知センサは、太陽電池、熱電変換素子などの環境発電手段と蓄電手段を設けることで、電力線の配線を不要にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１に記載の双方向型物体検知センサ（以下「検知センサ」という。）は光軸合わせを容易に行うことができる。光軸合わせは、例えば、受光器の受光量の大小をチエックしつつ最大値となった受光量にかかる投光装置と受光装置の向きを最適の向きと決定する等の手段により行われる。投光装置と受光装置の距離が長くなった場合には投光装置側から受光装置の受光状態を視認することは困難なので、受光装置側でのみ受光状態を確認しその状態を投光装置側に連絡しつつ調整作業を行う。この連携作業は煩雑である。本発明にかかる検知センサにおいてはいずれの単位投受光器も受光器を有するので、双方で受光状態を確認しつつ調整作業を進めることができる。また、同一単位投受光器内の投光器の向きと受光器の向きが同じなので、一方の受光器で最適の向きを決定した場合は、同時に他の受光器においても最適の向きを獲得したことになる。また、従来の受光装置では、少なくとも受光器側には常に作業員の配置等をする必要があったが、本発明にかかる投受光装置ではいずれか任意の一方の単位投受光器を固定して、他方の単位投受光器のみを用いて調整することも可能である。さらに、本発明にかかる検知センサは、一方の単位投受光器の投光条件または受光条件が悪化した場合に他の単位投受光器がその機能を補完することが可能である。
【００３０】
請求項２に記載の検知センサは、単位投受光器における投光器と受光器の配置・距離等が同じなので、光軸合せがより容易になる。また、同型の単位投受光器を複数配置することにより１組の投受光装置を構成できるので、投光装置と受光装置を別々に製造する必要がない。また、製造原価の引き下げ、在庫数量の減、納期の短縮を可能とする。また、検知センサの設置や修理の際に、投光装置と受光装置の数量合わせや現物確認の手間等の確認や作業が不要で迅速な工事が可能である。
【００３１】
請求項３に記載の検知センサは、受光信号を同一単位投受光器内の投光器の固有の信号に加えて合成信号を作成することができるので、合成信号を受光する受光器は累積した信号情報を受け取ることができる。したがい、投受光装置内におけるすべての受光信号を特定の単位投受光器が受け取ることができ、それを接続した通信手段から伝送することが可能である。また、投受光装置内のすべての単位投受光器において受光信号を固有の信号に追加して合成信号を作成する構成とすれば、合成信号は蓄積されつつ各単位投受光器間をキャッチボールのごとく投光・受光されることになる。この場合、いずれの単位投受光器もすべての受光信号を受光でき、それを接続した通信手段から伝送することが可能である。
【００３２】
請求項４に記載の検知センサは、投受光装置を連ねた複合型投受光装置である。異なる投受光装置間で受光した受光信号を伝送し、伝送された受光信号を固有の信号に加えて合成信号を作成する。１組の投受光装置に比べ、距離の長い領域や広い領域において物体検知を行うことができる。また、投光を最初に開始した単位投受光器においても受光信号を固有の信号に追加して合成信号を作成する構成とすれば、複合型投受光装置全体で累積された合成信号が投光・受光され、いずれの単位投受光器も複合型投受光装置全体のすべての受光信号を受光でき、外部に伝送することが可能になる。さらに、異なる投受光装置間で受光信号を伝送するのと共に、同一投受光装置の同一単位投受光器内でも受光信号を伝送するようにすれば、複合型投受光装置全体について蓄積された合成信号と１の投受光装置内のみで蓄積された合成信号を２重系で取得することができる。２重系とすることにより複合型投受光装置全体における信号累積機能を各々の投受光装置内における信号累積機能の合算によって補完することも可能で冗長性を担保できる。
【００３３】
１の投受光装置内の単位投受光器と別の前記投受光装置内の単位投受光器とが、監視エリアの形状に適合させて一体的に結合していることにより不整形エリアにおいても光軸合せを容易に行うことができる。
【００３４】
単位投受光器に回転機構、シフト機構等投光器および受光器の向きを調整する手段を備えることにより光軸合せを容易に行うことができる。１の投受光装置内の単位投受光器と別の前記投受光装置内の単位投受光器を一体的に結合させる場合、不整形な領域の形状に合せた一体形状機器を製作することが加工上煩瑣となる場合がある。そのような場合は、長方形等標準形状で一体化しておき、後に回転機構等で調整して光軸を合せることが可能である。不整形形状でなくても、回転機構等を用いて微調整することが可能である。
【００３５】
請求項７および請求項８に記載の検知センサは迅速簡便に設置することができる。従来は、離れた投光器等別の投光器からの投光光を誤認識しないようにするために、工事の際に機器ごとに親機子機の設定、隣接する機器間の設定をしており、大変煩雑であった。本発明により、１組の投受光装置の１対の単位投受光器は通電とともに自動的に、互いの投光光は有効な投光光であると認識することができ、隣接する別の投受光装置間の認識は電気配線で行うことにより、離れた投光器からの投光光の誤認識を防止しつつ、連続して迅速な設置工事をすることが可能である。請求項８に記載の検知センサは、初期設定中の信号は通電と共に初期設定中の信号が投光光中に含まれるように工場出荷段階で設定しても良く、設置工事段階で設定するようにしても良い。工場出荷段階で設定し、設置・稼働の後に１の単位投受光器のみを交換する必要が生じた場合には、交換せずに残った単位投受光器について改めて初期設定のリセットを行うこともできる。
【００３６】
請求項９に記載の検知センサは、１組の投受光装置内の単位投受光器間を通信線で接続して同期させる。１の受光器の受光光のうち対応すべき投光器からの受光のみを有効な受光とすることが可能である。
【００３７】
請求項１０に記載の検知センサは、デジタル信号またはパルスパターンを基準として有効な光か否かを判断するもので、投光側と受光側の時間を合わせるための同期を別途用意することを不要に出来る。また、単位投受光器が複数の投光器を有する場合は、各投光機の信号を異なる信号とすることにより投光器ごとの情報を獲得でき、より正確な判断を行うことが可能となる。
【００３８】
請求項１１に記載の検知センサは、同一投受光装置内の各単位投受光器に対して交流電流の１周期中の特定タイミングを割振りを行う。投光器と対応する受光器では同一タイミングにより割振りが行なわれることとなる。したがって、各投光器では投光制御部の指令により１周期中の特定のタイミングでのみ投光し、各受光器は指示された同一のタイミングの受光のみを有効な受光と認識する。その結果同期を別途用意することを不要に出来る。
【００３９】
請求項１２に記載の検知センサは、投光光を略平行に整え、かつ、拡散した場合であっても受光素子に集光可能な構造である。したがって、比較的中長距離の場合でも受光量が低下せずに物体の検知が可能であり、また、本発明にかかる検知センサを複数並列に配置した場合でも、受光器は他の投光器からの投光の影響を受けにくい。さらに、投光器および受光器はいずれも凹面と投光素子または受光素子を組み合わせた構造となっており、コンパクトで設置場所の制約を受けにくい。
【００４０】
請求項１３に記載の検知センサは、設置位置の制約等により受光素子の受光量が不十分な場合に投光光束の角度を変更して受光量の向上を図ることが可能である。たとえば、反射型検知センサにおいては、物体の位置が遠すぎ（または近すぎ）て、物体による反射光を受光素子が認識できない場合がある。このような場合に、投光器と受光器の距離や相対角度を変えずに、受光素子が反射光を認識することが可能となる。
【００４１】
請求項１４に記載の検知センサは、投光器および受光器を設置する際に、可視光の視認可否に基づいてその向きのチエックを行うことができる本発明は、投受光器間の距離が長い透過型検知センサにおいて特に効果が大きい。
【００４２】
請求項１５に記載の検知センサは、たとえば、２人で設置位置・角度の調整を行う場合において、完全に向きがあった場合は連続点灯、ほとんど合った場合は早い点滅、わずかに合った場合はゆっくりとした点滅、全く合わない場合は消灯などの動作を組み合わせることにより、目視しながら迅速に調整することが可能となる。
【００４３】
請求項１６に記載の検知センサは、連なる単位投受光器群を、センサ設置の際に任意の部分で切断することにより、軸数の調整をすることができる。また、フレキシブルチューブ状の素材に貼り付け、センサ設置の際に投受光器の向きを、容易に任意の方向に変更することができる。
【００４４】
請求項１７に記載の検知センサは、省配線、任意の位置からの検知情報発信を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】検知センサ（対向タイプ）の基本概念図である。
【図２】投光器の概念図である。
【図３】受光器の概念図である。
【図４】検知センサのブロック図である。
【図５】複合型検知センサ（対向タイプ）の全体概念図である。
【図６】複合型検知センサの部分概念図である。
【図７】検知センサの投光概念図であり、Ａは１組の検知センサの投光概念図を、Ｂは１組の検知センサ（ループ型）の投光概念図を、Ｃは複合型検知センサの投光概念図を、Ｄは複合型検知センサ（ループ型）の投光概念図を、それぞれ示している。
【図８】１組の検知センサ（並行タイプ）の投光概念図である。
【図９】Ａ及びＢは従来技術による侵入者検知概念図であり、Ａは１か所侵入の場合をＢは複数個所侵入の場合を示している。Ｃは本発明にかかる複合型投受光装置であり、複数個所侵入の場合を示している。
【図１０】異形領域に一体型検知センサを配した場合の概念図であり、Ａは光軸変更不可能な一体型検知センサを配した場合を、Ｂは異形領域に光軸変更可能な一体型検知センサを配した場合を、それぞれ示している。
【図１１】パルスパターン図である。
【図１２】交流電流の１周期における投光ポイント図である。
【図１３】検知センサ（並行タイプ）の概念図である。
【図１４】投光素子の概念図であり、Ａは投光素子が通常位置にある場合を、Ｂは投光素子が位置移動した場合を、それぞれ示している。
【図１５】投光素子位置移動後の検知センサ（並行タイプ）の概念図である。
【図１６】点滅機能付き可視光ＬＥＤを備えた検知センサの概念図である。
【図１７】切断可能素材に装着した投光器の概念図である。
【図１８】柔軟素材に装着した投光器の概念図である。
【図１９】柔軟素材に装着した投受光器を配置した全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。
【実施例１】
【００４７】
図１は、本実施例に係る検知センサ（以下、「本検知センサ」という。）１０の基本概念図である。本検知センサは、同一構成の１対の投受光器２０から構成されている。図面左側の投受光器２０Ｘは、投光器２１Ｘ１及び２１Ｘ２，受光器２４Ｘ１及び２４Ｘ２、トランジスタ２３Ｘ（Ｘ１及びＸ２）、バッファ２６Ｘ（Ｘ１及びＸ２）、投光制御部２２Ｘ、受光制御部２５Ｘ，電源部２７Ｘから構成されており、図面右側の投受光器２０Ｙも同一の構成となっている。
【００４８】
投受光器２０Ｘの投光制御部２２Ｘはトランジスタを通じて、投光器２１Ｘ１及び２１Ｘ２に接続し、受光器２４Ｘ１及び２４Ｘ２は、バッファを通じて受光制御部２５Ｘに接続している。受光制御部２５Ｘは通信部６０に接続している。受光制御部２５Ｘと投光制御部２２Ｘは接続されていない。投受光器２０Ｙ内部も同様の接続となっているが、受光制御部２５Ｙと投光制御部２２Ｙは接続しており、受光制御部からの信号伝送が可能になっている。なお、投受光器２０Ｘにおいても、受光制御部２５Ｘと投光制御部２２Ｘを接続することは可能である。また、本実施例では、図面左右の投受光器は同一構成となっており、同一投受光器内の投光器と受光器の数は同じとなっているが、たとえば左右の投受光器で投光器や受光器の数が異なる場合や同一投受光器内の投光器数と受光器数が異なる構成も可能である。
【００４９】
図２は本検知センサにかかる投光器２１の概念図である。投光器２１内は凹面状に形成されて内部に透明エポキシ樹脂が充填され、その上に金属層が形成された凹面反射面３２がある。凹面反射面３２に対向して投光素子３０が取り付けられたリード３１が備えられている。投光素子３０は発光ダイオードで、設定された近赤外光を照射する。凹面反射面３２は、投光素子３０から放射状に投光された光を、略平行光に整えて走査方向に反射可能な形状に形成されている。
【００５０】
図３は、本検知センサにかかる受光器２４の概念図である。受光器２４も投光器２１と同様の形状となっていて、凹面反射面４２とそれに対向する受光素子４０が取り付けられたリード４１が備えられている。凹面反射面４２の形状は投光器の凹面反射面３２よりも傾斜角度が大きい底の深い形状となっている。投光光は受光器の反射面で反射集光されて受光素子により受光される。投光光は投光器の凹面反射面３２により略平行に整えられるが、受光器までの距離により徐々に拡散する場合がある。そのため、本実施例では受光器の凹面反射面は拡散光を反射集光すべくかかる形状となっている。受光素子はフォトダイオードである。なお、条件により、受光器凹面反射面の形状は、投光器凹面反射面と同一の形状としても良い。また、凹面反射面を有しないタイプの投光器、受光器による構成とすることも可能である。
【００５１】
本検知センサの動作について、図４と図７Ａに基づいて説明する。図４の左側の投受光器及び右側の投受光器で本検知センサを構成している。図４では各投受光器は各々２つの投光器および受光器を有している。各々１つの投光器および受光器としても良い。受光制御部は装置としては１基であるが、ここでは、動作説明のために複数に分けて記載している。投光制御部で信号Ｘ１及びＸ２を作成し、その信号に基づいた投光光の照射を投光器Ｘ１及びＸ２に指令する。信号はデジタル光信号である。信号Ｘ１は受光器Ｙ１により受光され、増幅、Ｉ/Ｖ変換後、受光制御部で受光器Ｙ１で受光すべき信号Ｘ１であることが判断される。干渉によりＸ２や他の投光を受光した場合は、受光制御部で受光すべき信号Ｘ１ではないと判断され、受光がない状態と同様に判断される。受光器Ｙ２の受光についても、同様に受光制御部で受光すべき信号Ｘ２であるか否かが判断される。本実施例ではデジタル信号を基準として有効な光か否かを判断するもので、投光側と受光側の時間を合わせるための同期は不要であるが、単位投受光器を同期線で接続することにより受光信号の有効性を判断するようにしても良い。
【００５２】
受光制御部Ｙ１及びＹ２で判断された結果は投光制御部Ｙに伝送され、投光制御部Ｙで作成される固有の信号Ｙ１に加算され、合成された信号として投光器Ｙ１より投光される。
【００５３】
合成信号の作成方法は、例えば一方の装置から発する第１光軸からの投光信号に、スタートコード、第１光軸からの投光であることを示すビットを含むデータコード、外乱などによるエラーを排除するためのデータコードの反転コード、ストップコード、チェックサムコードを含むビットストリームを投光する。第２光軸からの投光信号も同一である。これらを受けた他方側の装置の受光器側では、一定時間内にそれぞれの投光信号の有無を確認した後に、他方側の投光器から第３光軸の投光信号を出力する。この際に、スタートコード、第１光軸及び第２光軸からの投光の受信結果を示すビットと共に第３光軸からの投光であることを示すビットを含むデータコード、同様に外乱排除のためのデータコードの反転コード、ストップコード、チェックサムコードを含むビットストリームを投光する。第４光軸からの投光も同様である（本実施例では、第４光軸からの投光には第１光軸及び第２光軸からの投光の受信結果を示すビットは含まれないが、第３光軸同様の構成としても良い。）。
【００５４】
投光側、受光側いずれも２系統あることから、データ伝送としては２重系といえる。その結果、一方の装置では自分自身の第１光軸、第２光軸からの投光信号が他方側の受光器に届いたどうかの情報並びに、他方側の投光器からの投光が一方側の受光器に届いたかどうかが判断出来る。他方側の装置も第１、第２と第３、第４を入れ替えて考えると同様である。なお４光軸すべてが遮断された場合であっても、一方側並びに他方側のそれぞれの装置に一定時間の間の投光信号が入らないことから、４光軸すべて遮断されている事実が明確となる。また上記の例では各コードを１バイト単位のキャラクタコードとした。この場合の送信データ量は合計５バイトとなるが、すべてビットとして送信することも可能である。その場合はデータ幅が大幅に圧縮される。
【００５５】
Ｘ１及びＸ２の受光信号が得られた場合は、Ｙ１＋Ｘ１＋Ｘ２の信号となる。投光器Ｙ２より投光される信号は固有のＹ２のみである。投受光器２０Ｘの受光器Ｘ１及びＸ２で受光された受光光は、受光制御部Ｙ１およびＹ２と同様に受光制御部Ｘ１およびＸ２で判断され、受光制御部Ｘ３で全体としてＸ１，Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２のすべての信号が受光されたか、それ以外のケースかどちらであるかが判断される。すべての信号が受光された場合は、物体なし、それ以外は物体ありと判断され、通信部から外部に通報される。
【００５６】
本実施例では、受光制御部Ｘ１，Ｘ２で判断された結果は投光制御部Ｘには伝送されないが、投光制御部Ｘに伝送し、それを受光制御部Ｙ１、Ｙ２で受光判断するようにしても良い。図７Ｂは、Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２の受光信号が投光制御部Ｘに伝送される場合の投光概念図である。Ｘ１，Ｘ２は投光制御部Ｘで作成する固有の信号と同一なので、Ｙ１，Ｙ２のみ追加されて合成信号が作成される。たとえば、投光概念図７Ｂにおける投光光Ｘ２はＸ２+Ｙ１+Ｙ２となる。これによりすべての信号は両側の投受光器間でループ状に廻り、常に両側の投受光器で投光・受光される。投受光器Ｙに通信部や表示部を設け、投受光器Ｘの補完機能を持たせても良い。また、すべての投光信号が受光されない限り物体ありとする設計とせずに、特定の投光信号のみの情報に基づいて物体の有無を判断したり、複数の投光信号が受光されないことを条件として、物体有りと判断するような設計とすることも可能である。
【実施例２】
【００５７】
図５は、本センサを直列に４基（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）連ねた複合型検知センサの概念図である。また、図７Ｃは複合型検知センサの投光概念図である。投受光装置Ａは、同一構成の投受光器Ａ１とＡ２よりなり、Ａ２は投受光装置Ｂを構成する投受光器Ｂ１と背中合わせに接している。同様に、投受光装置Ｂの投受光器Ｂ２は投受光装置Ｃの投受光器Ｃ１と、投受光装置Ｃの投受光器Ｃ２は投受光装置Ｄの投受光器Ｄ１と接している。投受光装置Ａと投受光装置Ｂ，投受光装置Ｂと投受光装置Ｃ、投受光装置Ｃと投受光装置Ｄ間は、背中合わせの投受光器どうしが接続され、受光信号の伝送が可能となっている。図６は図５の一部を拡大した概念図であり、投受光装置Ａと、投受光装置Ｂの一部を示している。投受光装置が複数のため、機器等の符号は末尾にＡ，Ｂ等を追加している。図示していないが、投受光装置Ａの投光制御部２２ＹＡと投受光装置Ｂの受光制御部２５ＸＢ、投受光装置Ａの受光制御部２５ＹＡと投受光装置Ｂの投光制御部２２ＸＢは接続されている。
【００５８】
投受光装置Ａにかかる投受光器２０ＸＡと２０ＹＡ間の動作は前述の通りである。複合型検知センサの動作については、構成を投受光装置ＡおよびＢの２つの場合に省略して説明する。投受光装置Ｂにかかる投光信号Ｘ１Ｂ，Ｘ２Ｂ，Ｙ１Ｂ，Ｙ２Ｂは、受光器２４Ｘ１Ｂと２４Ｘ２Ｂで得られ、受光制御部２５ＸＢで投受光装置Ｂ全体の信号受光が判断される。判断された受光信号は投受光装置Ａの投光制御部２２ＹＡに伝送され、投光制御部２２ＹＡ内の設定された固有の信号Ｙ２に加算され、合成された信号として投光器２１Ｙ２Ａより投光される。したがって、Ｘ１Ａ、Ｘ２Ａ，Ｙ１Ａの信号は受光器２４Ｘ１Ａに、Ｙ２Ａ,Ｘ１Ｂ，Ｘ２Ｂ，Ｙ１Ｂ，Ｙ２Ｂの信号は受光器２４Ｘ２Ａに集約され、投受光装置Ａおよび投受光装置Ｂのすべての受光信号が投受光装置Ａの受光制御部２５ＸＡに集約され、物体の有無の情報が通信部６０から通知される。同様に、投受光装置Ｃおよび投受光装置Ｄにかかる投光信号についても、投受光装置Ａの固有の投光信号に加算、合成することにより、投受光装置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ のすべての受光信号が投受光装置Ａの受光制御部２５ＸＡに集約され、物体の有無の情報が通信部６０から通知されることとなる。なお、Ｘ１Ｂ，Ｘ２Ｂ，Ｙ１Ｂ，Ｙ２Ｂの信号をＹ１Ａに加算して、投光器２１Ｙ１Ａより投光しても良い。図７Ｄは、複合型検知センサ全体で受光信号を累積・伝送するのと別個に、１組の投受光装置内においてすべての信号をループ状に伝送する２重系の投受光システムである。各投受光装置内では、他の投受光装置内の故障や他の投受光装置内の物体検知に影響されずすべての信号を伝送することができる。
【００５９】
同じ受光信号を同一単位投受光器内の投光制御部に伝送すると共に別の投受光装置（背中合せの単位投受光器）に伝送する方法を以下に記載する。
信号の伝達方法として、まず最初となる第１の単位投受光器から発する第１光軸からの投光信号に、スタートコード、最初の同一単位の第１光軸からの投光であることを示すビットを含むデータコード、外乱などによるエラーを排除するためのデータコードの反転コード、ストップコード、チェックサムコードを含むビットストリームを投光する。第２光軸からの投光信号も同一である。
【００６０】
このデータコードは、総合計の光軸数分だけビット数を追加することが可能である。例えば４光軸の同一単位が３２個連結した場合は、４×３２＝１２８ビット幅を有することになる。シーケンシャルに並んだビット数のベースから第１の同一単位の４軸分の４ビット、次に第２の同一単位の４光軸分の４ビット、と連結していくなどの方法が考えられるが、便宜上、一つの同一単位の４軸分毎に１バイト（８ビット）を当ててもよい。
【００６１】
これらの投光に載せたデータのビットストリームを受けた他方側の単位投受光器の受光器では、一定時間内にそれぞれの投光信号の有無を確認した後に、他方側の単位投受光器の投光器から第３光軸の投光信号を出力する。この際に、スタートコード、第１光軸及び第２光軸からの投光の受信結果を示すビットと共に第３光軸からの投光であることを示すビットを含むデータコード、同様に外乱排除のためのデータコードの反転コード、ストップコード、チェックサムコードを含むビットストリームを投光する。第４光軸からの投光も同様である（本実施例では、第４光軸からの投光には第１光軸及び第２光軸からの投光の受信結果を示すビットは含まれないが、第３光軸同様の構成としても良い。）。
【００６２】
それと同時に、同一単位投受光器内の投光制御部と別の投受光装置（背中合せの単位投受光器）に対して、受光結果を伝送する。この伝送は隣接していることもあり、通常のシリアル信号を配線ないし基板上のパターンで伝えることが出来る。
【００６３】
例えば第１の投受光装置から隣接する第２の投受光装置に対しては、上記の電送によるデータ伝送が行われる。その際も、光による伝送同様に、スタートコード、データコード、反転データコード、ストップコード、チェックサムコードを送信する。この場合、便宜上第２から第１に関してＡＣＫ信号を返しても良い。
【００６４】
その後、第２の投受光装置から同様に、第１光軸からの投光信号に、スタートコード、第１の投受光装置の光軸情報（４光軸の場合４ビット）と当該第２の投受光装置の一方の単位投受光器の第１光軸からの投光であることを示すビットを含むデータコード、外乱などによるエラーを排除するためのデータコードの反転コード、ストップコード、チェックサムコードを含むビットストリームを投光する。第２光軸からの投光信号も同一であり、以下他方の単位投受光器からの第３光軸、第４光軸も同様である。連続して設置されている複数の投受光装置間で同様の動作を繰り返す。
最終端となる受光側装置からは隣接する装置がないため、投光側に返す光信号によるデータストリームのみの処理となる。
【００６５】
これらのデータ伝送の結果、全光軸の遮断情報を得ることが出来る。一方と他方の装置間の通信を遮断する様な全光軸遮断が例え複数の箇所で発生したとしても、各装置から信号出力が可能なため、どの光軸で遮断されているかも認識することが可能である。ただし最初の第１の一方の装置からの信号のみ制御監視室などの上位システムに接続されている場合は、どこかで全光軸遮断があるとそこから先の情報は得られないが、仮に一カ所でも遮断があるかどうかを知りたいような用途の場合はそれでも十分となる。なお、上記の説明では同一単位の装置を連結することによって監視距離を伸ばすことを目的としたが、サークル上につなぐリンク機構でも同様に使用出来る。また、監視エリアに於ける光軸数を４光軸から８〜６４と光軸数を増やすような用途に対しても、同様に処理が可能である。
【００６６】
２重系の投受光システムの効果について図９Ａ，９Ｂ，９Ｃに基づいて説明する。各図は侵入者があった場合における複合型検知センサの検知状況を表したもので、図９Ａおよび図９Ｂは従来型検知センサ、図９Ｃは本発明にかかる複合型検知センサである。また、図９Ａは１箇所に侵入した場合、図９Ｂおよび図９Ｃは２箇所に侵入した場合である。投１ないし投５は従来タイプの投光専用器、受１ないし受５は従来タイプの受光専用機を示す。また、Ｌ１ないしＬ５、およびＲ１ないしＲ５は本発明にかかる単位投受光器を示す。図９Ａにおいては、投光光３が遮断されるので投光器４からの投光光は固有の信号４のみとなり、投光器５からの投光光は固有の信号５に信号４が加えられる。したがって、受光器５においては、信号１ないし３は受信できない。この場合、受光器５に最も近い３の位置に侵入者があったことを判断することができる。しかし、２および３の位置に侵入者があった場合（図９Ｂ）との区別をすることはできない。複数個所に侵入者があった場合には適切な判断ができないことになる。なお、図示していないが、従来型検知センサであっても、投光器・受光器の位置を逆にしたものを追加し、５→４→３→２→１の順に投光すれば、結果的に双方向で投光および受光することも可能である。その場合は、３の位置および２の位置に侵入者があったことを判断することができる。
【００６７】
図９Ｃは、本発明にかかる複合型検知センサで、２重系の投受光システムである。受光信号は隣接する別の投受光装置に伝送されると共に同一単位投受光器内でも伝送される。異なる投受光装置間の伝送系では信号１はＬ１およびＲ１で受信され、信号４および５はＬ４〜Ｒ５で受信される（図９Ｃの上部２段の矢印）。また、同じ投受光装置内の伝送系（図９Ｃ下部２段の矢印）では信号１，４および５がそれぞれの投受光装置内の受光器で受信される。このため２および３において侵入者があったことを２重にチエックすることができ、上記の従来型の双方向投受光に比べ信頼性の高い判断をすることができる。また、機器の設置においても、投光方向を考慮することなく設置でき、機器の増設も容易である。
【実施例３】
【００６８】
本センサの第３の実施例として、デジタル光信号を用いずに、パルスパターンを用いて信号間の識別を可能とする検知センサについて説明する。本実施例の場合も同期線は不要である。本実施例にかかる検知センサの構成は図１に示した基本概念図にパルス発生部５０と駆動回路５１を追加したものである（図示していない）。なお、図１１はパルス発生部により作成されるパルスパターンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄである。
【００６９】
本実施例の動作について説明する。投光制御部２２Ｘは、パルス発生部５０と駆動部５１にＡ、Ｂ，Ｃ，Ｄの４パターンのパルスの作成とその順の発生・駆動の繰り返しを指令し、それに基づいて投光素子に投光させる。投光器２１Ｘ１よりパルスパターンＡの投光光が投光され、受光器２４Ｙ１により受光される。この場合、受光器２４Ｙ１で受光されたＡパターンの受光は、受光器２４Ｙ１専用のバッファー（Ｉ/Ｖ変換回路と増幅回路）で処理された後、受光制御部２５Ｙで、Ａパターンの受光をしたか否かが判断される。すなわち、Ａパターンの受光をした場合は物体なしと判断され、Ａパターンの受光をしない場合（他のパターンの受光をしてもしなくても）は物体ありと判断される。このため、微小な物体が通過して、対向する投光器の投光は遮へいされたものの、隣接する投光器によるＢパターンの投光を受光した場合等であっても、物体なしとの誤った判断をすることはない。受光器Ｂ、Ｃ，Ｄの受光も同様に判断される。
【００７０】
物体判断部の判断は通信部６０に伝送され、そこから無線または有線で物体情報が伝送される。なお、本実施例では、各受光器にそれぞれ専属のバッファ（Ｉ/Ｖ変換回路と増幅回路）を設けて迅速な判断を行うこととしているが、共用の変換回路と増幅回路としても構わない。
【実施例４】
【００７１】
次に、デジタル光信号を用いずに、ゼロクロスコンパレータを用いて信号間の識別を可能とする検知センサについて説明する。本実施例の場合も同期線は不要である。センサの構成は図１に示した基本概念図にそれぞれの投受光器用の２つのゼロクロスコンパレータ５２を追加したものである（図示しない）。
【００７２】
投光器側ゼロクロスコンパレータ５２が交流電圧のゼロクロス点を検出し、投光制御部２２Ｘはゼロクロス点間を按分したタイミングを作成する。たとえば、周波数５０Ｈｚの交流電流の場合に、ゼロクロス点間を５等分すると、図１０に示すＥ，Ｆ、Ｇ、Ｈの４タイミング点を作成することができる。Ｅ，Ｆ、Ｇ、Ｈ間の時間は１/５００秒である。投光制御部の指令により、ゼロクロス点を起点に１/５００秒間隔で順に投光器２１Ｘ１、投光器２１Ｘ２、投光器２１Ｙ１、投光器２１Ｙ２が投光光を照射する。
【００７３】
各受光器が受光し、処理した後に各受光制御部がその受光について判断を行う。その際に、受光側ゼロクロスコンパレータ５２は受光制御部２５Ｙに検出したゼロクロス点を伝送し、受光制御部２５Ｙは予め設定している投光制御部と同一のゼロクロス点間を按分したタイミングを作成する。たとえば、投光器２１Ｘは、タイミングＥの場合、すなわち、ゼロクロス点から１/５００秒後のタイミング点でのみ投光し、受光器２４Ｙ１による受光については、タイミングＥの受光のみを有効な受光と判断する。他の投光器および受光器も、同様にＦ，Ｇ，Ｈのタイミングで投光し、受光判断を行う。その結果、それぞれの受光器による受光の判断は、そのタイミングで受光できたときは物体なし、そのタイミングで受光をしないとき（他のタイミングで受光をしてもしなくても）は物体ありと判断される。すべての受光器によって適合したタイミングの受光が認められた場合は物体なし、それ以外の場合は、物体ありと判断される。
【００７４】
［他の実施例］
図１３は反射型の検知センサであり、投受光器２０Ｘと投受光器２０Ｙは並列に配置されている。各投受光器には、投光器および受光器がそれぞれ１のみ設置されている。投受光器２０Ｘでは、上側に投光器２１Ｘ下側に受光器２４Ｘが、投受光器２０Ｙでは、上側に受光器２４Ｙが下側に投光器２１Ｙが備えられている。投光器２１Ｘ中の投光素子３０（図示していない）については、中央位置からリード上の任意の位置に移動させることが可能である。なお、各投受光器は動作説明のため傾斜させてあるが、直線状に並列に配置しても良い。
【００７５】
並列配置型（反射型）の検知センサの投光および受光状況を説明する。投光器２１Ｘから照射された略平行光は、物体によって反射し、その反射光が受光器２４Ｙにより受光され、物体ありと判断される。同様に、投光器２１Ｙから照射された略平行光は、物体によって反射し、その反射光が受光器２４Ｘにより受光され、物体ありと判断される。ここで、反射により物体の有無を検知できるエリアは投光器からの投光光の照射エリアと受光器で受光可能なエリアが重なるエリアであり、中央のひし形部分が受光可能なエリアになる。また、別の観点から考察すると、物体がＬ２−Ｌ１間の帯域を移動している場合のみ検知することが可能である。したがって、設置場所の制約等によっては近接帯域を移動する物体を検知できないこととなる。
【００７６】
図１４Ａと図１４Ｂは投光素子３０がリード上を移動した場合の投光光の変化を示している。図１４Ａにおける投光素子３０は凹面反射面の中央部分に対向した位置にある。設計された凹面形状により反射光はほぼ平行となる。一方、図１４Ｂにおいては、投光素子３０はリード上を上に移動している。このため、投光素子が照射する投光光が凹面反射面への入光角度が変化し、投光器に対して傾斜した投光光となる。
【００７７】
図１５は、投光素子３０が移動した後の並列配置（反射型）検知センサの概念図である。投光器２１Ｘからの投光光の傾斜が急になっている。受光可能なエリアは中央のひし形部分であり、遮へい物の移動帯域はＬ４−Ｌ３間である。投光素子が移動する前の概念図（図１３）における遮へい物の移動帯域（Ｌ２−Ｌ１）を破線で示す。検知可能な領域は本センサから近接した領域に変化している。
【００７８】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、不整形の領域において検知する場合の複合型検知センサの配置を示している。図１０Ａは地形に合せて一体的に結合しており、隣接する別の投受光装置にかかる単位投受光器間の伝送を確保しつつ光軸のズレを防止している。図ＢではＲ２とＬ３との一体結合形状を方形に保ちつつＬ３の光軸を光軸変更手段で変更し、Ｒ３の光軸と合せている。光軸変更手段を用いることにより一体結合形状を一律に決定することができ、製造面、施工面でメリットが大きい。
【００７９】
図１６は投光器２１および受光器２４に点滅機能付き赤色光照射器３３を設置した図である。赤色光以外の可視光でも構わない。本発明にかかる検知センサは光軸合せが容易であるという特徴を有するが、単位投受光器間の距離が長い場合は目視で他の単位投受光器を視認すること自体が困難を伴う。このような場合は、最初にアプローチ的に両者の光軸を近づけ、次に正対するように精密な光軸合せをするという２段階で光軸を合せる方法が効率的である。赤色光照射器３３を備えることにより光軸を近づけることが可能になる。なお、投光器の匡体側面部は延長部３４を有していて、正対していない場合は赤色光が隠れてしまうので一層容易に設置作業をすることができる。延長部は両面または４面に設けても良い。また、設置者が複数で作業を行っている場合は正対の度合いを示すために赤色光の点滅を利用することができる。たとえば、調整が完全にあった場合は連続点灯、ほとんど合った場合は早い点滅、わずかに合った場合はゆっくりとした点滅、全く合わない場合は消灯、などの制御で目視しながら調整可能である。
【００８０】
図１７では分離結合可能な素材に本発明にかかる投受光器を連結している。設置現場の状態により並列に複数組配置する複合型検知センサの配置数を決定する場合等に、投受光器を連結した素材の分離により、配置数を容易に調整することができる。
【００８１】
図１８は投光器をフレキシブルチューブ状の柔軟素材に連結している。単位投受光器間の光軸合せを柔軟素材の形状変化を利用して容易に行うことができる。位置合わせ後の固定も柔軟素材を固定することにより、複数の投光器の固定を一度にすることができる。監視領域の外周に柔軟素材を巡らせることにより単位投受光器どうしの向きの概略調整を行うことも可能である。図１９は湾曲するホームのレール側の遮へい物検知を行うように配置したものである。柔軟素材の利用により、複雑な位置合わせや位置の固定も容易になる。
【００８２】
図５は予め識別番号を付与した場合の設置工事の概念図である。識別番号付与からの手順を示すと、（１）すべての単位投受光器に工場出荷のシリアル番号を付与する。シリアル番号は単位投受光器ごとに付与され、個々の投光器ごとに付与する必要はない。（２）工事での設置時に、Ａ１とＡ２が通電と共に、設定中であることを示す設定中コードをお互いに投光出力する。（３）Ａ１とＡ２は他方からの投光光が設定中コードを含んでいることにより当該投光光は認識すべきシリアル番号を含んでいることを認識する。さらにお互いに単位投受光器のシリアル番号を交換し、当該シリアル番号を含む投光光にかかる単位投受光器は、自己と組み合わされるペアの単位投受光器であることを認識する（親子の概念も無し）。（４）その後、隣のＢ１とＢ２も設置する。（５）隣接する異なる投受光装置間の設定について説明する。異なる投受光装置に属するＡ２とＢ１は接しているので光伝送によることなく、電気配線によりお互いをシリアル番号で認識する。他の投受光器からの投光光を誤認識することはない。（６）その後、Ｂ１とＢ２の（２）〜（３）の光伝送でＢ１とＢ２も互いを自己と組み合わされるペアの投受光器であることを認識する。以上の結果、親機子機の設定、隣接間の設定を一切行うことなく、配置の順番に設営するだけで設定が行えるだけでなく、Ａ１から飛んだ光が例えＢ２に入ったとしても、それをＢ２はＡ１からのものか、Ｂ１からのものか明確に識別することができる。
【００８３】
従来はこのような識別を行う概念がなく、他からの光の混信を受けてしまうことがあった。その場合、本来監視したい光軸が他の投光を受けて遮断されず監視出来ない不具合となるため、セット間に遮へい物を設ける方法や、周波数を変えるなどの干渉防止や、装置間の同期を取るなどの工夫をしていたが、いずれも設定などの手間がかかる上、完全なものではなかった。本考案は、このような手間や不具合を一掃するものである。なお、本発明にかかる１の投受光装置または複合型検知センサ設置後も、投光光にシリアル番号を含むか否かにより投光光が有効であるか否かを判断することができる。単位投受光器に投光器が１のみの場合には、シリアル番号を含む投光光を受光するか否かによって、投光光が有効であるか否かおよび単位投受光器間に侵入者や障害物が存在しているか否かの２つの情報を獲得することができる。
【００８４】
通信手順例としては以下の通りである。
（１）スタートコード
（２）設定中コード／設定完了コードのいずれか
（３）シリアルナンバーコード（２〜８バイト程度）
（４）データコード（各光軸のＯＮ／ＯＦＦ情報）
（５）上記（２）〜（４）のコンプリメンタルコード（反転コード）
（６）ストップコード
（７）チェックサムコード
なお、用途によっては（５）のコンプリメンタルコードや、（６）のストップコード、（７）のチェックサムコードを省略したり、あるいはさらに高度な通信エラー対策コードを付与したり、信号の盗聴を防ぐ暗号化を加えるなども行える。また（１）のスタートコードを設定中あるいは設定完了の２種類にして（２）のコード省略や、（４）のデータコードで各光軸のＯＮ／ＯＦＦ情報をビット単位にして通信量を減らすことも可能である。
【００８５】
また小規模な設営など他との混信が存在しないような場合は、（３）のシリアルコードの代わりにＤＩＰ−ＳＷ等による識別も利用出来る。この場合は（３）が４ビットから８ビット（１バイト）程度となり、（１）：８ビット（３）：４ビット（４）：４ビット（７）：８ビットと全体で通信量が３バイト程度で済む。
【００８６】
「設定中」の出力および設定中コードから設定完了コードへの切り替え方法としては、（１）工場出荷時に強制的に設定中にし、（必ずシリアル番号認証が必要になるため）設置工事の際に通信完了したら設定完了とする。（２）設置工事の際に、初期化ボタンなどで再度、設定中に出来るようにし、通信完了したら設定完了とする（交換時の再設定のため）などが考えられる。
【００８７】
設置後に何らかの不具合で交換することが発生した場合について述べる。もし両方の機器を交換する場合は、設置時と同じである。それに対して、どちらか1台だけ交換する場合は、新たに追加した1台は問題ないがが、残された1台はそのままでは、自分のペアではないため無効という扱いをしてしまう。そこで、上述のように、初期化スイッチ等を押すことで、設定中に戻せば、両機ともに初期の設置作業が行えるので、新たな機器の組合せ（新たなシリアルナンバーの組合せ）を認識して、それ以降、通常動作を行うことができる。
【００８８】
なお、上記説明では1組の場合を記載したが、複数のセットを連結する場合も、設定作業は常に1組で行うならば、1組しか存在しない場合と同じある。もし同時に複数の人間で同時に設定する場合は、認証作業が混信する可能性があるが、（自分のペア捜しで間違う可能性あり）、距離が離れたブロック間で行うか、作業中に作業者自身による光軸遮断などが有効な対策となり、特に問題なく実施できる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、様々な使用方法、製造価格、設置の容易性・迅速性など、多くのケースで従来型の遮へい物検知センサを代替する可能性が高く、産業上の利用可能性は大きい。
【符号の説明】
【００９０】
１０ 双方向型物体検知センサ（単体）
２０ 投受光装置
２１ 投光器
２２ 投光制御部
２３ トランジスタ
２４ 受光器
２５ 受光制御部
２６ バッファ（Ｉ/Ｖ変換回路及び増幅回路）
２７ 電源
３０ 投光素子
３１ 投光器リード
３２ 投光器凹面反射面
３３ 点滅付可視光発光部
３４ 投光器匡体延長部分
４０ 受光素子
４１ 受光器リード
４２ 受光器凹面反射面
５０ パルス発生部
５１ 駆動回路
５２ ゼロクロスコンパレータ
６０ 通信部
７０ 分離型素材
７１ フレキシブル素材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも投光器と受光器と投光制御部と受光制御部を有する単位投受光器が、対向してまたは並行に複数配置された１組の投受光装置であって、一方の単位投受光器の投光光は他方の単位投受光器により受光され、当該他方の単位投受光器の投光光は前記一方の単位投受光器により受光され、かつ、前記各単位投受光器における投光器の向きと受光器の向きが同一であることを特徴とする双方向型物体検知センサ。
【請求項２】
前記一方の単位投受光器と前記他方の単位投受光器が同一構造であることを特徴とする
請求項１に記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項３】
前記一方および/または前記他方の単位投受光器が受光する受光信号は同一単位投受光器内の投光制御部に伝送され、当該投光制御部は伝送された当該受光信号を自己に設定された固有の信号に加えることにより合成信号を作成することを特徴とする請求項１または２に記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項４】
複数組の前記投受光装置により構成される複合型投受光装置において、一部または全部の前記投受光装置の単位投受光器の受光信号は別の前記投受光装置の単位投受光器内の投光制御部に伝送され、当該別の前記投受光装置の単位投受光器内の投光制御部は伝送された当該受光信号を自己に設定された固有の信号に加えることにより合成信号を作成することを特徴とする請求項１ないし３に記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項５】
前記複合型投受光装置において、一部または全部の前記投受光装置内の単位投受光器と別の前記投受光装置内の単位投受光器とが、監視エリアの形状に適合させて一体的に結合していることを特徴とする請求項１ないし４に記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項６】
前記複合型投受光装置において、前記単位投受光器内の投光器および受光器の向きを変動可能としたことを特徴とする請求項１ないし５に記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項７】
予め１組の前記投受光装置または前記複合型投受光装置における各単位投受光器に対し、固有の識別番号を付与して識別番号に係る信号を投光光に含めることにより、同一の投受光装置を構成し当該投光光を受光する他の単位投受光器は、当該投光光に含まれる固有の識別番号に係る信号を同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器からの信号であると認識することを特徴とする請求項１ないし６に記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項８】
前記投受光装置または前記複合型投受光装置の設置工事において、各単位投受光器の投光光に初期設定中であることを示す信号および前記固有の識別番号に係る信号を含めることにより、同一の投受光装置を構成し当該投光光を受光する他の単位投受光器は、当該投光光に含まれる固有の識別番号に係る信号を同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器からの信号であると認識することを特徴とする請求項７に記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項９】
１組の前記投受光装置または前記複合型投受光装置において、同一の投受光装置における各単位投受光器を同期線、通信線、有線ネットワークまたは無線ネットワークで接続することにより、前記各単位投受光器は同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器からの投光光に基づく受光信号を有効であると認識することを特徴とする請求項１ないし８に記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項１０】
１組の前記投受光装置または前記複合型投受光装置における各単位投受光器が各々異なるデジタル信号または異なるパルスパターンで投光することにより、同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器は前記各単位投受光器の投光光に基づく受光信号を有効であると認識することを特徴とする請求項１ないし８に記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項１１】
１組の前記投受光装置または前記複合型投受光装置において、同一の投受光装置における各単位投受光器にゼロクロスコンパレ―タを備え、当該各単位投受光器は、自己のゼロクロスコンパレータの計測に基づく交流電流の１周期中の1または複数の特定のタイミングに割り当てられた投光タイミングで投光し、前記同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器は、自己の前記ゼロクロスコンパレータの計測に基づいて、交流電流の１周期中の割り当てられた前記1または複数の特定のタイミングと同一タイミングを認識することにより、同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器からの投光光を有効であると認識することを特徴とする請求項１ないし８に記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項１２】
前記投受光器における投光器と受光器はいずれも、凹面を有するケースと、凹面上に金属層が形成された反射面と反射面に対向して投光素子が取り付けられたリード線を備えたＬＥＤであることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項１３】
前記投光器における投光素子の取り付け位置をリード線上で移動することにより、反射面で集光された投光光の角度を変化させることを特徴とする請求項１２に記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項１４】
１組の前記投受光装置または前記複合型投受光装置における一部または全部の投受光器に可視光を発光するＬＥＤを備え、当該可視光を視認することにより同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器の向きを調整することを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項１５】
前記ＬＥＤに発光点滅制御機構を加えたことを特徴とする請求項１４に記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項１６】
前記単位投受光器を切断可能な素材又は形状変更が可能な素材に結合したことを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかに記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項１７】
太陽電池、熱電変換素子などの環境発電手段と蓄電手段を設けることで、電力線の配線を不要にしたことを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項１】
少なくとも投光器と受光器と投光制御部と受光制御部を有する単位投受光器が、対向してまたは並行に複数配置された１組の投受光装置であって、一方の単位投受光器の投光光は他方の単位投受光器により受光され、当該他方の単位投受光器の投光光は前記一方の単位投受光器により受光され、かつ、前記各単位投受光器における投光器の向きと受光器の向きが同一であることを特徴とする双方向型物体検知センサ。
【請求項２】
前記一方の単位投受光器と前記他方の単位投受光器が同一構造であることを特徴とする
請求項１に記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項３】
前記一方および/または前記他方の単位投受光器が受光する受光信号は同一単位投受光器内の投光制御部に伝送され、当該投光制御部は伝送された当該受光信号を自己に設定された固有の信号に加えることにより合成信号を作成することを特徴とする請求項１または２に記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項４】
複数組の前記投受光装置により構成される複合型投受光装置において、一部または全部の前記投受光装置の単位投受光器の受光信号は別の前記投受光装置の単位投受光器内の投光制御部に伝送され、当該別の前記投受光装置の単位投受光器内の投光制御部は伝送された当該受光信号を自己に設定された固有の信号に加えることにより合成信号を作成することを特徴とする請求項１ないし３に記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項５】
前記複合型投受光装置において、一部または全部の前記投受光装置内の単位投受光器と別の前記投受光装置内の単位投受光器とが、監視エリアの形状に適合させて一体的に結合していることを特徴とする請求項１ないし４に記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項６】
前記複合型投受光装置において、前記単位投受光器内の投光器および受光器の向きを変動可能としたことを特徴とする請求項１ないし５に記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項７】
予め１組の前記投受光装置または前記複合型投受光装置における各単位投受光器に対し、固有の識別番号を付与して識別番号に係る信号を投光光に含めることにより、同一の投受光装置を構成し当該投光光を受光する他の単位投受光器は、当該投光光に含まれる固有の識別番号に係る信号を同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器からの信号であると認識することを特徴とする請求項１ないし６に記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項８】
前記投受光装置または前記複合型投受光装置の設置工事において、各単位投受光器の投光光に初期設定中であることを示す信号および前記固有の識別番号に係る信号を含めることにより、同一の投受光装置を構成し当該投光光を受光する他の単位投受光器は、当該投光光に含まれる固有の識別番号に係る信号を同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器からの信号であると認識することを特徴とする請求項７に記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項９】
１組の前記投受光装置または前記複合型投受光装置において、同一の投受光装置における各単位投受光器を同期線、通信線、有線ネットワークまたは無線ネットワークで接続することにより、前記各単位投受光器は同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器からの投光光に基づく受光信号を有効であると認識することを特徴とする請求項１ないし８に記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項１０】
１組の前記投受光装置または前記複合型投受光装置における各単位投受光器が各々異なるデジタル信号または異なるパルスパターンで投光することにより、同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器は前記各単位投受光器の投光光に基づく受光信号を有効であると認識することを特徴とする請求項１ないし８に記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項１１】
１組の前記投受光装置または前記複合型投受光装置において、同一の投受光装置における各単位投受光器にゼロクロスコンパレ―タを備え、当該各単位投受光器は、自己のゼロクロスコンパレータの計測に基づく交流電流の１周期中の1または複数の特定のタイミングに割り当てられた投光タイミングで投光し、前記同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器は、自己の前記ゼロクロスコンパレータの計測に基づいて、交流電流の１周期中の割り当てられた前記1または複数の特定のタイミングと同一タイミングを認識することにより、同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器からの投光光を有効であると認識することを特徴とする請求項１ないし８に記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項１２】
前記投受光器における投光器と受光器はいずれも、凹面を有するケースと、凹面上に金属層が形成された反射面と反射面に対向して投光素子が取り付けられたリード線を備えたＬＥＤであることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項１３】
前記投光器における投光素子の取り付け位置をリード線上で移動することにより、反射面で集光された投光光の角度を変化させることを特徴とする請求項１２に記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項１４】
１組の前記投受光装置または前記複合型投受光装置における一部または全部の投受光器に可視光を発光するＬＥＤを備え、当該可視光を視認することにより同一の投受光装置を構成する他の単位投受光器の向きを調整することを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項１５】
前記ＬＥＤに発光点滅制御機構を加えたことを特徴とする請求項１４に記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項１６】
前記単位投受光器を切断可能な素材又は形状変更が可能な素材に結合したことを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかに記載の双方向型物体検知センサ。
【請求項１７】
太陽電池、熱電変換素子などの環境発電手段と蓄電手段を設けることで、電力線の配線を不要にしたことを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の双方向型物体検知センサ。
【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１７】
【図１８】
【図１９】
【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１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−２２０４２４（Ｐ２０１２−２２０４２４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８８６９３（Ｐ２０１１−８８６９３）
【出願日】平成２３年４月１２日（２０１１．４．１２）
【出願人】（５０１３９７９２０）旭光電機株式会社 (45)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１２日（２０１１．４．１２）
【出願人】（５０１３９７９２０）旭光電機株式会社 (45)
【Ｆターム（参考）】
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