距離設定型光電センサー
【課題】光学系の位置や姿勢を調節する光学部可動機構が設けられた三角測距方式の距離設定型光電センサーにおいて、光学部可動機構の駆動を主制御部の制御によって電動で行う。
【解決手段】距離設定型光電センサーは、対象物に向けて光を投光するための投光部２１と、対象物からの反射光を受光する受光素子２２を含む受光部と、受光素子２２からの信号を処理して受光面における受光スポット位置又は受光量分布の重心位置を求める主制御部３３と、受光部の角度を調整する受光部調整機構２７と、主制御部３３の制御によって受光部調整機構２７を駆動する姿勢制御部２９とを備える。また、受光部の角度を示す情報を取得して主制御部に与える姿勢情報取得部２８とを備え、主制御部３３は、姿勢情報取得部２８から与えられる情報に基づいて姿勢制御部２９を介して受光部調整機構２７の自動制御を実行する。
【解決手段】距離設定型光電センサーは、対象物に向けて光を投光するための投光部２１と、対象物からの反射光を受光する受光素子２２を含む受光部と、受光素子２２からの信号を処理して受光面における受光スポット位置又は受光量分布の重心位置を求める主制御部３３と、受光部の角度を調整する受光部調整機構２７と、主制御部３３の制御によって受光部調整機構２７を駆動する姿勢制御部２９とを備える。また、受光部の角度を示す情報を取得して主制御部に与える姿勢情報取得部２８とを備え、主制御部３３は、姿勢情報取得部２８から与えられる情報に基づいて姿勢制御部２９を介して受光部調整機構２７の自動制御を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を用いた三角測距によって得られる対象物までの距離を測定し、対象物までの距離と基準距離との比較結果である二値信号を出力する距離設定型光電センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の光電センサーは、位置センサー又は変位センサーと呼称される場合もあり、光を用いた三角測距によって対象物（以下、ワークという）までの距離を測定する。図１を参照して、この測定原理を簡単に説明する。図１に示すように、センサーヘッド１０１に発光素子１０２と受光素子１０３が所定の間隔で配設されている。発光素子１０２から投光された光が投光レンズ１０４を通ってワークＷＫに投光され、ワークＷＫで反射した光が受光レンズ１０５を通って受光素子１０３に入射する。受光素子１０３として、一定範囲の受光面を有し、入射光の受光面におけるスポット位置又は光量分布の重心位置を検出可能なＰＳＤ（位置検出半導体素子）、ＣＣＤ（固体撮像素子）等のセンサー素子が使用される。
【０００３】
図１において、ワークＷＫの位置が破線で示すようにセンサーヘッド１０１に近づくと、受光素子１０３に入射する反射光が破線で示すように変化するので、受光素子１０３の受光面における受光スポット位置又は受光量分布の重心位置が矢印で示すように移動する。ワークＷＫがセンサーヘッド１０１から遠ざかる方向に移動すれば受光素子１０３の受光面における受光スポット位置又は受光量分布の重心位置は矢印と逆の方向に移動する。したがって、受光素子１０３の受光面における受光スポットの位置又は光量分布の重心位置を検出することによって、ワークＷＫまでの距離又はその変位を測定することができる。
【０００４】
このような光電センサーは通常、ワークまでの距離を測定して表示すると共に、測定結果と基準距離（予め定めた距離）との比較結果を二値信号として表示し、外部へ出力する機能を有する。また、ワークまでの距離と基準距離との比較結果である二値信号を出力する機能に特化した光電センサー（光電スイッチ）として、二分割ＰＤ（フォトダイオード）を受光素子に用いたものがある。二分割ＰＤは、ＰＳＤやＣＣＤに比べて安価であること等のメリットがある。二分割ＰＤを用いた従来の距離設定型光電センサーの動作原理を図２に基づいて簡単に説明する。
【０００５】
図２に示すように、二分割ＰＤ１０３は受光面が２つに分割されており、各分割受光面から個別の受光量信号が得られる。一方の分割受光面をＮ側（Ｎｅａｒ側）受光面、他方の分割受光面をＦ側（Ｆａｒ側）受光面という。図２（ｂ）に示すように受光スポットＳＰがＮ側受光面とＦ側受光面との境界に位置するときに両方の分割受光面から同等の受光量信号が得られる。また、図２（ａ）に示すように受光スポットＳＰがＮ側受光面に偏ると、Ｎ側受光面から得られる受光量ＮがＦ側受光面から得られる受光量Ｆより大きくなる（Ｎ＞Ｆ）。逆に図２（ｃ）に示すように受光スポットＳＰがＦ側受光面に偏ると、Ｆ側受光面から得られる受光量ＦがＮ側受光面から得られる受光量Ｎより大きくなる（Ｎ＜Ｆ）。したがって、図２（ｂ）に示す状態を基準距離とすれば、Ｎ側受光面とＦ側受光面から得られる受光量の差が正であるか負であるかに基づいて、ワークＷＫまでの距離が基準距離より近いか遠いかを示す二値信号を出力することができる。
【０００６】
ところで、距離設定型光電センサーで測定可能な距離範囲は、図１から分かるように、受光素子の受光面の大きさと光学系の定数（発光素子１０２と受光素子１０３との間隔や受光レンズの倍率等）によって決まる。ワークの位置が測定可能な距離の範囲から外れると、反射光の受光スポットが受光素子の受光面から外れてしまい測定不可能となる。受光レンズの倍率を大きくすれば、小さな受光素子（受光面）で広い距離範囲をカバーすることができるが、分解能が低下することになる。このため、例えば近距離用の光電センサーと遠距離用の光電センサーとを個別に用意することが従来から行われている。
【０００７】
１台の光電センサーで近距離から遠距離までの広い範囲をカバーする方法の一つとして、例えば特許文献１に開示されているように、光学系の位置や姿勢を調節する光学部可動機構を設ける方法がある。この方法では、センサーヘッド内に例えば受光部の受光軸の角度を変更調節するための機構を設け、ユーザーがトリマーを回転操作することによって受光軸の角度等を変更調節する。その結果、受光素子の受光面における受光スポット位置又は受光量分布の重心位置が移動するので、小さな受光素子で広い距離範囲をカバーすることができる。
【０００８】
また、特許文献１には、トリマーの回転角に対応する目盛りを表示する機構も記載されている。ユーザーは、その目盛りを読み取ることによってトリマーの回転角を知り、ひいては測定対象の距離範囲（又はワークまでの基準距離）の目安を知ることができる。
【特許文献１】特開平６−１６８６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の特許文献１に記載されている光電センサーでは、トリマーの回転角に対応する目盛りの表示を読み取ることによってユーザーは測定対象の距離範囲（又はワークまでの基準距離）の目安を知ることができるが、目盛りの数値を距離に換算する必要があり、わかりにくいものであった。また、トリマーの回転角に対応する目盛りを表示するための機構、例えば数値が刻まれた円筒又は円板と表示窓が必要になり、そのためのスペースも必要である。このことは、センサーヘッドの小形化の妨げ要因となっていた。
【００１０】
本発明は、上記のような課題に鑑みて為されたものであり、光学系の位置や姿勢を調節する光学部可動機構が設けられた三角測距方式の距離設定型光電センサーにおいて、光学部可動機構の駆動を主制御部の制御によって電動で行うことをを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による距離設定型光電センサーの第１の構成は、対象物に向けて光を投光するための発光素子及び投光レンズと、前記対象物からの反射光を受光するための受光レンズ及び受光素子と、この受光素子からの信号を処理して受光面における受光スポット位置又は受光量分布の重心位置を求めることにより前記対象物までの距離を算出する主制御部とを備えた距離設定型光電センサーにおいて、前記発光素子、前記投光レンズ、前記受光レンズ及び前記受光素子のうちの少なくとも１つを含む光学部の位置又は角度を調整することによって前記受光素子の受光面における受光スポット位置又は受光量分布の重心位置を変更する光学部可動機構と、前記主制御部の制御によって前記光学部可動機構を駆動する姿勢制御部とを設けたことを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、従来の光電センサーのように光学部可動機構を直接的に手動操作するのではなく、主制御部の制御によって姿勢制御部を介して光学部可動機構を操作するので、ユーザーが光学部可動機構による基準距離の設定を行う際の操作性が改善される。また、自動設定も可能になる。姿勢制御部として、例えば電動モータや他のアクチュエータを用いることができる。
【００１３】
本発明による距離設定型光電センサーの第２の構成は、上記第１の構成において、前記姿勢制御部を介して前記光学部可動機構を駆動することを前記主制御部に指令するためにユーザーが操作する操作スイッチを更に備えていることを特徴とする。このような構成によれば、ユーザーが手動操作によって光学部可動機構を駆動して光学部姿勢の調整（又は微調整）を行うための手段が提供される。つまり、ユーザーは従来の光電センサーのように光学部可動機構を直接的に手動操作するのではなく、操作スイッチ（例えば増減スイッチ）の操作によって主制御部及び姿勢制御部を介して光学部可動機構を操作することができる。
【００１４】
本発明による距離設定型光電センサーの第３の構成は、上記第２の構成において、自動ティーチング又は手動操作によって基準距離を設定するための設定入力部と、前記光学部可動機構によって位置又は角度を変更調整される光学部の姿勢を示す光学部姿勢情報を取得して前記主制御部に与える姿勢情報取得部とを更に備え、前記主制御部が、前記設定された基準距離と前記光学部姿勢情報から得られた現在距離との比較結果に基づいて、前記光学部可動機構による前記光学部の調整方向をユーザーに知らせるための表示を表示部に表示させることを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、ユーザーは、表示部に表示される記号（例えば＋又は−の符号）にしたがって、光学部の調整方向（光学部可動機構を動かすべき方向）、例えば増減スイッチによる増加又は減少の方向を的確に知ることができる。したがって、調整に慣れていないユーザーであっても、容易に基準距離の設定を行うことができる。
【００１６】
本発明による距離設定型光電センサーの第４の構成は、上記いずれかの構成において、前記光学部可動機構によって位置又は角度を変更調整される光学部の姿勢を示す光学部姿勢情報を取得して前記主制御部に与える姿勢情報取得部を更に備え、前記姿勢情報取得部から与えられる前記光学部姿勢情報に基づいて前記主制御部が前記姿勢制御部を介して前記光学部可動機構の駆動制御を行うことを特徴とする。このような構成によれば、例えば設定モードにおいて、主制御部が光学部姿勢情報に基づいて光学部可動機構の自動制御（フィードバック制御）を行うことができる。
【００１７】
本発明による距離設定型光電センサーの第５の構成は上記第４の構成の具体例を示し、自動ティーチング又は手動操作によって基準距離を設定するための設定入力部を更に備え、前記光学部姿勢情報を換算して求めた現在距離と前記設定された基準距離との比較結果に基づいて前記主制御部が前記姿勢制御部を介して前記光学部可動機構の駆動制御を行うことを特徴とする。このような構成によれば、例えば光学部の姿勢によって決まる測定対象の距離範囲を代表する距離（例えば範囲の中心距離）が自動ティーチング又は手動操作によって設定された基準距離となるように前記主制御部が設定モードにおいて光学部可動機構の自動制御を行う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
【００１９】
図３は、本発明の実施例に係る距離設定型光電センサーの外観を示す斜視図である。この実施例の距離設定型光電センサーは、いわゆるアンプ分離型であり、ヘッド部１１とアンプ部１２が電気ケーブル１３で接続されている。
【００２０】
アンプ部１２は薄型直方体形状のケース１２１を有し、その前端側にはヘッド部１１に接続された電気ケーブル１３が接続され、後端側には上位の制御装置（ＰＬＣ等）に接続された電気ケーブル１４が接続されている。ケース１２１の下面１２２には、ＤＩＮレール（機器取付用規格レール）に装着するための構造が備えられている。複数のアンプ部１２を重ねるように並べてＤＩＮレールに取り付けることができ、その際にアンプ部１２の側面に設けられたコネクタ１２３によって隣接するアンプ部１２との電気的な接続をとることができる。
【００２１】
アンプ部１２の上面には、測定結果の数値表示等に使用される８桁（４桁×２）の７セグメントＬＥＤを用いたディジタル表示器１２４と、測定距離と基準距離との比較結果を表示するための出力インジケータ（発光ダイオード）１２５が設けられている。また、基準距離の設定、動作モードや表示モードの切り替え等に使用される複数の押釦スイッチ１２６〜１２８が設けられている。これらの押釦スイッチ１２６〜１２８やディジタル表示器１２４等を保護するための透明樹脂製の保護カバー１３０が設けられ、図３では保護カバー１３０を開いた状態が示されている。保護カバー１３０はアンプ部１２の後端側上部に設けられたヒンジ部で枢支されており、これを閉じた状態では押釦スイッチ１２６〜１２８やディジタル表示器１２４等を含むアンプ部１２の上面パネル（表示・操作パネル）が保護カバー１３０で覆われるようになっている。
【００２２】
ヘッド部１１には投光部及び受光部が内蔵され、投光部の発光素子から発した光ＬＢがヘッド部１１の前面からワークＷＫに向けて投光され、ワークＷＫからの反射光ＬＢ’が受光部の前面から受光素子に入射するように構成されている。図１を用いて既述したように、投光部には投光レンズが含まれ、受光部には受光レンズが含まれている。
【００２３】
図４は本発明の実施例に係る距離設定型光電センサーの回路構成を示すブロック図である。ヘッド部１１に内蔵された投光部２１には、レーザーダイオード又は発光ダイオードを用いた発光素子とその駆動回路が含まれている。また、受光部は二分割ＰＤを用いた受光素子２２を含む。二分割ＰＤは図２を用いて既述したように、受光面がＮ側受光面とＦ側受光面とに分割されており、各分割受光面から個別の受光量信号が出力される。なお、図２において、Ｎ側受光面から出力された受光量信号をＮで示し、Ｆ側受光面から得られる受光量信号をＦで示している。また、Ｎ側受光面から得られた受光量（電圧又はディジタル変換値）をＮで表し、Ｆ側受光面から得られた受光量をＦで表すこともある。
【００２４】
図４に示すように、Ｎ側受光面及びＦ側受光面から出力された受光量信号Ｎ及びＦはそれぞれの増幅器２３及び２４を経てアナログ演算部２５に入力される。そして、アナログ演算部２５から受光量信号Ｎと、２つの受光量信号の差（受光量差信号という）Ｎ−Ｆとが出力される。これらの信号は信号切替部２６に入力される。信号切替部２６は、アンプ部１２からの切替制御信号にしたがって、受光量信号Ｎと受光量差信号Ｎ−Ｆを交互に（時分割で）電気ケーブル１３に送り出す。信号切替部２６に与えられる切替制御信号は、投光部２１の制御信号に重畳されてアンプ部１２から電気ケーブル１３を介して送られる。なお、ヘッド部１１に内蔵された受光部調整機構２７、姿勢情報取得部２８及び姿勢制御部２９については後述する。
【００２５】
アンプ部１２では、ヘッド部１１から電気ケーブル１３を介して送られた受光量信号Ｎ及び受光量差信号Ｎ−Ｆを信号増幅部３１で増幅し、ＡＤ変換部３２でディジタル値に変換して主制御部３３に入力する。主制御部３３は、ディジタル値となった受光量Ｎ及び受光量差Ｎ−Ｆから他方の受光量Ｆを復元する。なお、受光量差信号とそれに対応するディジタル値である受光量差についても便宜上、共にＮ−Ｆで表す。主制御部３３は更に、後述する受光量差の正規化演算処理を行い、その結果得られるディジタル量を表示部３４に表示させる。表示部３４は、図３に示したアンプ部１２の上面パネルに設けられたディジタル表示器１２４及び出力インジケータ１２５を含む。
【００２６】
また、アンプ部１２には、基準距離の設定（変更調整）等を行うための設定入力部３５と投光制御部３６が備えられている。設定入力部３５は、図３に示したアンプ部１２の上面パネルに設けられた押釦スイッチ１２６〜１２８を含む。投光制御部３６は、主制御部３３の指令に基づいて、ヘッド部１１の投光部２１に対して投光制御信号を与える。また、前述のように、ヘッド部１１からアンプ部１２へ送られる受光量信号Ｎと受光量差信号Ｎ−Ｆとを時分割で切り替えるための切替制御信号を投光制御信号に重畳する働きも有する。主制御部３３が測定モードで測定したワークＷＫまでの距離と基準距離との比較結果は、表示部３４に含まれる出力インジケータ１２５に表示されると共に、制御装置（ＰＬＣ等）に接続された電気ケーブル１４へ出力される。
【００２７】
なお、電気ケーブル１４を介して行われる外部出力は、２個のインジケータ１２５（図３参照）に対応する２本の出力線を設けて行ってもよいし、１本の出力線のみでいずれかのインジケータ１２５に対応する出力を行ってもよい。
【００２８】
図５は、受光量差の正規化演算を説明するためのグラフである。また、図６は、受光量差の正規化演算処理の流れを示すフローチャートである。背景技術の説明で図２を参照しながら述べたように、二分割ＰＤのＮ側受光面とＦ側受光面との境界に受光スポットＳＰが位置するときに両方の分割受光面から同等の受光量信号が得られ、受光量差Ｎ−Ｆがゼロになる。受光スポットＳＰがＮ側受光面に偏るとＮ−Ｆは正の値になり、受光スポットＳＰがＦ側受光面に偏るとＮ−Ｆは負の値になる。この様子をグラフで表すと、図５（ａ）に示す実線又は破線の曲線のようになる。
【００２９】
図５（ａ）において、実線の曲線４１は表面の光の拡散反射率が比較的高いワークＷＫの場合の特性であり、破線の曲線４２は拡散反射率が比較的低いワークＷＫの場合の特性である。いずれの場合も、光学系の配置によって決まる基準距離Ｄｒｅｆでは受光量差Ｎ−Ｆがゼロになる。つまり、このときに受光素子２２である二分割ＰＤのＮ側受光面とＦ側受光面との境界を中心にして受光スポットＳＰがＮ側受光面とＦ側受光面とに均等に分布している。しかし、基準距離Ｄｒｅｆからずれた点では、同じ距離のずれであってもワークＷＫの表面の光の拡散反射率によっての受光量差Ｎ−Ｆの値が異なる。
【００３０】
また、図５（ａ）からわかるように、基準距離Ｄｒｅｆからずれるにしたがって、受光量差Ｎ−Ｆの絶対値は増加した後に下降に転じる。そして、受光素子２２の受光面の範囲内に受光スポットが存在する範囲に相当する距離範囲Ｒｇｄの両端でゼロになる。つまり、受光スポットが受光素子２２の受光面の両端から外れれば受光量Ｎ及びＦは共にゼロになるので、受光量差Ｎ−Ｆの値も当然ゼロになる。これらのことから、受光量差Ｎ−Ｆをそのまま相対距離（変位）を表す検出量として使用することはできない。
【００３１】
そこで、本実施例の距離設定型光電センサーでは、主制御部３３が受光量差の正規化演算処理を行う。この処理は、基本的には受光量Ｎと受光量Ｆとの和（Ｎ＋Ｆ）で受光量差Ｎ−Ｆを割ることによって、ワークＷＫの表面の光の拡散反射率の影響を除く処理である。更に、受光量Ｎ又は受光量Ｆがゼロに近づいたときに（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）の値を強制的に１にする処理を加えている。図６のフローチャートに沿ってこれらの処理について以下に説明を加える。
【００３２】
図６は、図４に示したアンプ部の主制御部３３が入力された受光量Ｎ及び受光量差Ｎ−Ｆから正規化演算処理を行う過程を示している。まず、ステップ＃１０１において、受光量Ｎから受光量差Ｎ−Ｆを引く演算によって受光量Ｆを求める（復元する）。この受光量Ｆは、後に説明するように、受光量Ｎと共にディジタル表示器１２４に個別に表示する場合があるので、得られた受光量Ｆの値は受光量Ｎと共に主制御部３３内のメモリに保存される。
【００３３】
次のステップ＃１０２において、受光量Ｎと受光量Ｆとの和（受光量和）Ｎ＋Ｆを算出する。この値についても、ディジタル表示器１２４に表示する場合があるので、メモリに保存される。続くステップ＃１０３において受光量差Ｎ−Ｆを受光量和Ｎ＋Ｆで割って（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）を求める正規化演算を実行する。
【００３４】
更に、次のステップ＃１０４において受光量Ｎ又はＦがゼロ近傍のときの補正処理を行う。これは、受光量Ｎ又はＦが予め定めたゼロに近い値より小さくなったときに、（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）の値を強制的に１又は−１にする処理である。この処理は、受光量Ｎ又は受光量Ｆがゼロに近づいたときに（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）の値が不安定になり、（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）と距離との関係が一義的に定まらなくなるのを回避するために行われる。なお、受光量Ｎ及びＦが共に予め定めたゼロに近い値より小さくなったときは、エラー表示を行い、出力を強制オフ又は−１に相当する出力とする。このようにして得られた（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）の値は、ステップ＃１０５で主制御部３３内のメモリに保存されると共に相対距離（変位）を表す数値としてディジタル表示器１２４にディジタル表示される。
【００３５】
上記のようにして得られた正規化演算処理結果である（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）の値をグラフで表すと図５（ｂ）のようになる。この図では、距離範囲Ｒｇｄにおける（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）に所定の係数Ｄを掛けた値Ｄ（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）が曲線４３で表されている。図５（ｂ）から分かるように、距離範囲Ｒｇｄのうちの両端部を除いた範囲Ｒｇｌでは、Ｄ（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）が略直線的に変化する。この両端部が、図６のステップ＃１０４で（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）の値を強制的に１にした範囲に対応している。両端部を除いた範囲Ｒｇｌでは、Ｄ（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）と距離との関係が略直線的になるので、この範囲内で基準距離を任意に設定することが可能である。
【００３６】
すなわち、光学系の配置によって決まる受光量差Ｎ−Ｆがゼロになる距離Ｄｒｅｆを基準距離として固定する必要はなく、それを含む所定範囲（図５（ｂ）の範囲Ｒｇｌ）内で基準距離を設定（変更）することができる。この基準距離の変更設定は、主制御部３３がソフトウェアでディジタル値として行うことができる。したがって、従来のティーチングと同様にして基準距離を自動設定することができる。
【００３７】
ティーチングによる基準距離の自動設定の一例を図７及び図８に基づいて説明する。図７は、アンプ部１２の押釦スイッチ１２６〜１２８やディジタル表示器１２４を含む上面パネルの平面図である。また、図８はティーチングの一例を示すフローチャートである。ティーチングの一例の説明の前に、図７に示す上面パネルの表示や操作について簡単に説明する。
【００３８】
図７において、出力インジケータ１２５は、既に説明したように、主制御部３３が測定モードで測定したワークＷＫまでの距離と基準距離との比較結果が表示されるＬＥＤである。例えば、ワークＷＫまでの距離が基準距離より短ければ左側の出力インジケータ１２５が点灯し、ワークＷＫまでの距離が基準距離より長ければ右側の出力インジケータ１２５が点灯する。なお、出力インジケータ１２５の表示及び外部への出力信号のチャタリングを回避するために、ワークＷＫまでの距離と基準距離との比較処理には一定のヒステリシス（不感帯）が設けられている。つまり、ワークＷＫがヘッド部１１に対して接近するときと離間するときとでは出力インジケータ１２５等の切り替わりのタイミングがヒステリシス分だけ異なる。
【００３９】
なお、基準距離を複数設けるようにしてもよい。例えば２個の基準距離を設け（第１基準距離＜第２基準距離とする）、次のように比較判断及び表示出力を行ってもよい。なお、この場合の出力インジケータ１２５の変形例を図１２に示す。図１２（ａ）は図３のように２個のインジケータ１２５（１２５ａ及び１２５ｂ）を設けた例であり、図１２（ｂ）は２個のインジケータ１２５ａ及び１２５ｂの間に第３のインジケータ１２５ｃを設けた変形例である。また、図（ｃ）及び（ｄ）は、アンプ部１２のインジケータ１２５と同様のインジケータをヘッド部１１の背面又は上面に設けた場合の例を示している。図１２（ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ図１２（ａ）及び（ｂ）に対応している。まず、ワークＷＫまでの距離が第１基準距離より小さければ左側のインジケータ１２５ａが点灯し、ワークＷＫまでの距離が第２基準距離より大きければ右側のインジケータ１２５ｂが点灯する。ワークＷＫまでの距離が第１基準距離と第２基準距離の間にある場合は、図１１（ａ）の例では両方のインジケータ１２５ａ及び１２５ｂが点灯し、図１１（ｂ）の例では第３のインジケータ１２５ｃが点灯する。
【００４０】
ディジタル表示器１２４は８桁の７セグメントＬＥＤであり、上４桁の表示部１２４Ｈと下４桁の表示部１２４Ｌとに分かれている。これら表示部１２４Ｈ及び１２４Ｌを用いて設定モード及び測定モードにおける多様な表示を行うことができる。例えば、測定モードにおいて表示部１２４Ｈに基準距離に相当する数値を表示し、表示部１２４ＬにワークＷＫまでの距離の現在値に相当する数値（正規化演算処理後のＤ（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）の値）を表示する。前述の受光量Ｎと受光量Ｆとを表示部１２４Ｈと表示部１２４Ｌとに表示してもよい。あるいは、受光量差Ｎ−Ｆと受光量和Ｎ＋Ｆを表示部１２４Ｈと表示部１２４Ｌとに表示してもよい。
【００４１】
これらの複数の表示モードを押釦スイッチ１２６又は１２７で切り替えるようにしてもよい。数値表示だけでなくエラーコードや動作モードの記号等を簡易的に表示することもできる。また、後述するように、受光部調整機構（光学部可動機構）による基準距離の手動設定を行う際にユーザーの助けとなる増減方向の表示や検出余裕度の表示をディジタル表示器１２４によって行うことができる。
【００４２】
押釦スイッチ１２６又は１２７は、表示モードや動作モード（設定モード、測定モード等）の切り替え等に使用される。また、押釦スイッチ１２８はアップダウンキー（増減キー）であり、設定された基準距離の手動による微調整等に使用される。
【００４３】
図８のフローチャートは、ティーチングの一例をユーザーによる操作の流れとして示している。ステップ＃２０１においてユーザーは、複数種類用意されたティーチングモードの中からティーチングモードＡを選択する。この選択は、押釦スイッチ１２６又は１２７の押下、またはそれらの組み合わせ押下によって行われる。
【００４４】
次のステップ＃２０２において、ユーザーはワークＷＫをヘッド部１１の前方の第１位置にセットする。この第１位置は、ワークＷＫの存在を検出すべき近距離側の位置である。このとき、主制御部３３はワークＷＫまでの距離の現在値に相当する数値を求め、ディジタル表示器１２４の例えば左側表示部１２４Ｈに表示させる。この状態で次のステップ＃２０３においてユーザーは設定スイッチ（押釦スイッチ１２６又は１２７）を押下する。その結果、ディジタル表示器１２４に表示された近距離側の位置に相当する数値が固定される。
【００４５】
次のステップ＃２０４において、ユーザーはワークＷＫをヘッド部１１の前方の第２位置にセットする。この第２位置は、ワークＷＫの存在を検出すべきでない遠距離側の位置である。このとき、主制御部３３はワークＷＫまでの距離の現在値に相当する数値を求め、ディジタル表示器１２４の例えば右側表示部１２４Ｌに表示させる。この状態で次のステップ＃２０５においてユーザーは設定スイッチを押下する。その結果、ディジタル表示器１２４に表示された遠距離側の位置に相当する数値が固定される。最後にユーザーはディジタル表示器１２４に表示された第１位置及び第２位置の数値を確認し、決定スイッチ（押釦スイッチ１２６又は１２７）を押下する（ステップ＃２０６）。これでティーチングモードＡの操作は終了する。主制御部３３は第１位置及び第２位置の数値の例えば中間値を求め、これを基準距離として設定する。設定された基準距離はディジタル表示器１２４の例えば左側表示部１２４Ｈに表示される。
【００４６】
上記のように、主制御部３３がソフトウェアによって基準距離を設定可能な範囲、つまり、上記のティーチングモードＡの操作でユーザーが第１位置及び第２位置を設定できる範囲は、前述のように図５（ｂ）の範囲Ｒｇｌに相当する。この範囲は、光学系の配置と受光素子２２の受光面の大きさによって決まり、比較的狭い範囲に限定されてしまう。そこで、本実施例の距離設定型光電センサーは、受光部の角度を変更することによって図５（ａ）及び（ｂ）における基準距離Ｄｒｅｆを変更する受光部調整機構とそれを駆動する姿勢制御部（図４における２７及び２９）が備えられている。
【００４７】
図９は、受光部調整機構及び姿勢制御部の構成例を模式的に示す図である。ヘッド部１１内には、投光部２１と受光部２０が内蔵され、投光部２１は発光素子２１１及び投光レンズ２１２を含む。受光部２０は受光素子２２と受光レンズ２０１を含む。この例では、投光部２１は位置及び角度が固定されており、受光部２０は受光素子２２及び受光レンズ２０１が一体として軸心ＡＸ周りに回転可能になっている。受光部２０には扇形部材２０２が固定され、その周縁部には軸心ＡＸを中心とする円弧に沿ってヘリカルギア２０３が形成されている。また、ヘリカルギア２０３に噛合するギア２０６が回転軸に固定された電動モータ（ステッピングモータ又はギアドモータ等）２０５が設けられている。
【００４８】
電動モータ２０５とその駆動回路（図示せず）が図４における姿勢制御部２９に相当する。また、電動モータ２０５の回転によって受光部２０を軸心ＡＸ周りに回転させるためのギア２０６、ヘリカルギア２０３及び扇形部材２０２を含む動力伝達機構が図４における受光部調整機構２７に相当する。姿勢制御部２９は、アンプ部１２の主制御部３３によって制御される。
【００４９】
上記のような構造によれば、主制御部３３の制御によって姿勢制御部２９を介して受光部調整機構２７が操作されると、受光部２０が軸心ＡＸ周りに回転操作される。その結果、ワークＷＫからの反射光ＬＢ’が受光素子２２の中心に入射するときの光軸の角度が変化するので、光学系の配置によって決まる基準距離Ｄｒｅｆを変更することができる。なお、以降の説明では、光学系の配置によって決まる測定対象の距離範囲を代表する距離（例えば範囲の中心距離である基準距離Ｄｒｅｆ）を現在距離と呼称し、前述のようにソフトウェアによって変更設定される基準距離（しきい値）と区別することにする。
【００５０】
ユーザーは、図７に示した押釦スイッチ１２８（増減キー）を用いて、主制御部３３に対して受光部２０を＋側又は−側（図９におけるＦＲ側又はＮＲ側）に単位角度だけ回転させる指令を与えることができる。つまり、押釦スイッチ１２８は、姿勢制御部２９を介して受光部調整機構（光学部可動機構）２７を駆動することを主制御部３３に指令するためにユーザーが操作する操作スイッチに相当する。
【００５１】
また、受光部２０の姿勢、すなわち軸心ＡＸ周りの回転角を検出する角度センサー（例えばロータリーエンコーダ）２０７が設けられ、その出力信号が電気ケーブル１３を介してアンプ部１２に送られるように構成されている。すなわち、角度センサー２０７とその出力信号回路（図示せず）が、図４における姿勢情報取得部２８に該当する。姿勢情報取得部２８から出力される受光部２０の姿勢情報は、アンプ部１２の主制御部３３に入力される。主制御部３３は、入力された受光部２０の姿勢情報から、現在距離や調整方向等を求める。
【００５２】
図９に示した受光部調整機構２７の例では受光素子２２及び受光レンズ２０１を一体として回転操作することによって現在距離を変更するが、受光素子２２及び受光レンズ２０１を一体として平行移動することによっても現在距離を変更することが可能である。つまり、投光部２１に対して受光部２０を接近又は離間する方向（図９で上下方向）に平行移動すれば、受光素子２２の受光面における受光スポット位置が変化するので現在距離が変化する。あるいは、受光素子２２又は受光レンズ２０１を単独で上下方向に移動させても同様に現在距離を変化させることができる。
【００５３】
更に、受光部２０の代わりに投光部２１の角度や位置を変更した場合も受光素子２２の受光面における受光スポット位置が変化し、現在距離が変化することがこれまでの記述から明らかであろう。つまり、受光素子２２の受光面における受光スポット位置又は受光量分布の重心位置を変更することによって現在距離を変更するには、発光素子２１１、投光レンズ２１２、受光レンズ２０１及び受光素子２２のうちの少なくとも１つを含む光学部の位置又は角度を調整する光学部可動機構を設ければよい。図９に示した受光部調整機構２７は、この光学部可動機構の一例に過ぎない。例えば、受光部２０及び投光部２１の角度が同時に互いに逆方向に変更されるように構成すれば、特に光を正反射する表面（鏡面）を有するワークＷＫの検出に際して好ましい。
【００５４】
また、上記の例における角度センサー２０７とその出力信号回路である姿勢情報取得部２８の構成についても種々の変更が可能である。つまり、光学部可動機構によって変化する光学部の位置又は角度に相当する光学部姿勢情報を取得して主制御部３３に与える姿勢情報取得部２８は、光学部可動機構の構成に応じて、公知の各種センサーを用いて構成することが可能である。例えば光学部（の一部）を平行移動させる光学部可動機構の場合は、静電容量センサー等を用いた距離センサーによってその距離情報を取得すればよい。
【００５５】
次に、主制御部３３が姿勢情報取得部２８から得た受光部の姿勢情報（光学部姿勢情報）を用いて行う表示等の制御について図１０を参照して説明する。図１０は、本実施例の距離設定型光電センサーにおいて主制御部３３が実行する設定モード等の処理のフローチャートである。主制御部３３が実行する設定モードの一部及び測定モードの処理が図１０のフローチャートに示されている。
【００５６】
図１０のステップ＃３０１において主制御部３３は、設定モードであるか測定モードであるかを判断する。設定モードである場合は、次のステップ＃３０２で主制御部３３は、姿勢情報取得部２８から受光部姿勢情報（光学部姿勢情報）を取得する。続くステップ＃３０３で主制御部３３は、受光部姿勢情報を現在距離に換算する。この換算は、予め用意され記憶されているルックアップテーブルを参照することによって行われる。あるいは、定数の加算及び比例係数の乗算等による演算によって受光部姿勢情報から現在距離を求めてもよい。
【００５７】
次のステップ＃３０４において、主制御部３３は現在距離と基準距離との比較を行い、調整方向（受光部調整機構２７によって受光部を回転させるべき方向）を決定する。例えば、現在距離と基準距離との差が正であれば調整方向も正と判断する。これは、現在距離が基準距離より長いので、現在距離が短くなる方向（図９における矢印ＮＲの方向）に受光部２０を回転させるべきでることを意味する。また、基準距離は、前述のティーチング等によってソフトウェアで設定され、測定モードで測定結果と比較されるしきい値に相当する。
【００５８】
次のステップ＃３０５において、主制御部３３は上記のステップで求めた調整方向の表示を行う。例えば、図７に示した２個の出力インジケータ１２５のいずれか一方を点灯することによって調整方向（＋又は−）を表示させればよい。あるいは、ディジタル表示器１２４を用いて調整方向を記号（例えば＋又は−の符号）として表示してもよい。このとき、調整方向の表示だけでなく、現在距離をディジタル表示器１２４に表示させてもよい。現在距離と基準距離との差を表示させてもよい。
【００５９】
ユーザーは、ディジタル表示器１２４や出力インジケータ１２５に表示される調整方向（及び現在距離等）の表示を参考にしながら、前述のように押釦スイッチ１２８（増減キー）を用いて、主制御部３３に対して受光部２０を単位角度だけ回転させる指令を与えることができる。すなわち、増減キー１２８が押されると（ステップ＃３０６のＹｅｓ）、主制御部３３は次のステップ＃３０７で受光部２０を単位角度だけ回転させるように、姿勢制御部２９に対して制御信号を出力する。なお、増減キー１２８の増加（アップ）側が押下されたか減少（ダウン）側が押下されたかによって、受光部２０を回転させる方向が逆になる。この後、設定モードの次の処理に移行する。現在距離を基準距離に合わせる設定が完了すれば、ユーザーは押釦スイッチ１２６又は１２７を用いて設定モードから測定モードに切り替える。
【００６０】
ステップ＃３０１において測定モードであると判断されると、次のステップ＃３０８で主制御部３３はワークＷＫまでの距離を測定する。この測定は、図５に示したように受光量差の正規化演算後の値Ｄ（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）が距離に応じて略直線的に変化する範囲Ｒｇｌで行われる。続くステップ＃３０９において、主制御部３３は測定結果と基準距離との比較を行い、ワークＷＫまでの距離が基準距離より近いか遠いかを判断する。比較結果は前述のように制御装置（ＰＬＣ等）に接続された電気ケーブル１４へ出力される（ステップ＃３１０）と共に表示部３４に含まれる出力インジケータ１２５に表示される（ステップ＃３１１）。この後、動作終了（ステップ＃３１２のＹｅｓ）まで測定モードの処理が繰り返される。
【００６１】
次に、第２の実施例における受光部２０の角度の自動設定について図１１のフローチャートを参照しながら説明する。この実施例において主制御部３３は、姿勢情報取得部２８から得た情報を換算して求めた現在距離と基準距離との比較結果に基づいて姿勢制御部２９を介して受光部調整機構２７の駆動制御（自動制御）を行う。
【００６２】
図１１において、ステップ＃４０１からステップ＃４０３の処理については、図１０に示したステップ＃３０１からステップ＃３０３の処理と同じである。続くステップ＃４０４において主制御部３３は、現在距離と基準距離とを比較し、両者の差（誤差）Ｅを算出する。次のステップ＃４０５において、誤差Ｅが所定値（許容誤差）εより大きいか否かがチェックされ、大きい場合は次のステップ＃４０６へ移行する。
【００６３】
ステップ＃４０６において主制御部３３は、誤差Ｅに基づく操作量、すなわち、受光部２０の回転方向及び回転角度を算出する。誤差Ｅの符号（＋又は−）に応じて回転方向が決まり、誤差Ｅの絶対値に応じて回転角度が決まる。次のステップ＃４０７において、主制御部３３は操作量に基づいて受光部２０の回転操作を行うための制御信号を姿勢制御部２９に与える。この後、設定モードの次の処理に移行する。
【００６４】
ステップ＃４０５で誤差Ｅが許容誤差ε以下である場合は、設定完了と判断され、測定モードの開始が可能になる。したがって、誤差Ｅが許容誤差ε以下になるまで、ステップ＃４０６及びステップ＃４０７の処理が毎回実行されることになる。誤差Ｅが許容誤差ε以下になれば、設定完了を示す表示が表示部３４（ディジタル表示器１２４）に表示されるので、ユーザーは押釦スイッチ１２６又は１２７を用いて設定モードから測定モードに切り替える。ステップ＃４０１において測定モードであると判断されたときのステップ＃４０８からステップ＃４１２の処理は、図１０に示したステップ＃３０８からステップ＃３１２の処理と同様である。
【００６５】
この別実施例では、ユーザーが増減キー１２８を用いて主制御部３３に指令を与えなくても、主制御部３３が自動的に現在距離を基準距離に近づけるように、受光部２０の回転制御を行う。このようなフィードバック制御は、主制御部３３の制御信号にしたがって受光部調整機構２７の駆動制御を行う姿勢制御部２９と、受光部２０の回転角度（現在距離）を検出する姿勢情報取得部２８の働きによって可能となる。
【００６６】
次に、第３の実施例における主制御部等の処理の例について図１３のフローチャートを参照しながら説明する。ステップ＃５０１において主制御部３３は、設定モードであるか測定モードであるかを判断する。設定モードである場合は、ステップ＃５０２以下の処理が実行され、設定モードでない場合はステップ＃５１０以下の測定モードの処理が実行される。
【００６７】
設定モードでは、まずステップ＃５０２で１点ティーチングか否かがチェックされる。１点ティーチングである場合はステップ＃５０３で１点ティーチングが実行され、１点ティーチングでない場合はステップ＃５０４で２点ティーチングが実行される。
【００６８】
１点ティーチングの処理の例を図１４のフローチャートに示す。１点ティーチングでは、ワークＷＫを検出したい位置に置き、ワークまでの距離を検出する。この距離に対して所定量（又は所定割合）の減算を行って得られる値を第１基準距離とし、所定量（又は所定割合）の加算を行って得られる値を第２基準距離とする。また、検出した距離を姿勢目標距離とする。上記の所定量（又は所定割合）は予め定めた固定値でもよいし、ユーザーが設定、変更できるようにしてもよい。また、算出すべき距離は１回分のデータでもよいし、複数か取り込んだデータを平均処理してもよいし、ある幅を持たせてもよい。図１４において、ステップ＃６０１では設定スイッチの入力状態の監視を行い、ステップ＃６０２で入力があれば、次のステップ＃６０３で距離算出処理を実行する。続くステップ＃６０４で、算出された距離から上記のようにして第１基準距離、第２基準距離及び姿勢目標距離を算出する。
【００６９】
次に、２点ティーチングの処理の例を図１５のフローチャートに示す。２点ティーチングでは、ワークＷＫを検出したい位置に置き、ワークまでの距離を検出する。検出された距離を第１距離とする。続いて、ワークＷＫを検出したくない位置へ移動し、ワークまでの距離を検出する。検出された距離を第２距離とする。第１距離と第２距離との間の値を基準距離とし、姿勢目標距離についても同様に、第１距離と第２距離との間の値とする。また、算出すべき距離は１回分のデータでもよいし、複数か取り込んだデータを平均処理してもよいし、ある幅を持たせてもよい。図１５において、ステップ＃７０１では設定スイッチの入力状態の監視を行い、ステップ＃７０２で入力があれば、次のステップ＃７０３で第１距離の算出処理を実行する。ワークＷＫを移動させた後にステップ＃７０４で設定スイッチの入力状態の監視を行い、ステップ＃７０５で入力があれば、次のステップ＃７０６で第２距離の算出処理を実行する。続くステップ＃７０７で、算出された第１距離及び第２距離から基準距離及び姿勢目標距離を算出する。
【００７０】
上記のように、１点ティーチング又は２点ティーチングによって基準距離と姿勢目標距離が得られる。基準距離は測定モードで使用される、いわゆる、しきい値である。姿勢目標距離は、受光部姿勢を最適な状態に調整する際の目標距離である。
【００７１】
図１３のフローチャートに戻って、ティーチングの後のステップ＃５０５において、姿勢目標距離と受光面位置目標値からルックアップテーブルによって目標姿勢値を算出する。受光面位置目標値とは、姿勢目標距離にワークＷＫがあると仮定したときに、ワークＷＫからの反射光の受光面における受光スポットの目標位置を示す値である。例えば受光素子２２が二分割ＰＤの場合は、２個の分割受光面の境界が最も分解能が良くなるので、この位置が受光面における受光スポットの目標位置に適している。この場合の受光面位置目標値はゼロとなる（前述のように、受光素子２２の受光面上での位置に関連する値は（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）である）。
【００７２】
次のステップ＃５０６において、姿勢情報取得部２８から受光部姿勢情報（光学部姿勢情報）が取得される。続くステップ＃５０７で受光部姿勢情報が目標姿勢値となるように受光部が駆動される。更に、ステップ＃５０８で受光部姿勢情報を取得し、続くステップ＃５０９で受光部姿勢情報が目標姿勢値と一致したか否かチェックされる。一致するまでステップ＃５０６からステップ＃５０９までの処理が繰り返される。この後、次の処理へ移行する。
【００７３】
また、ステップ＃５１０以下の測定モードの処理では、まずステップ＃５１０で距離算出処理が実行される。図１６に距離算出処理のフローチャートを例示する。ステップ＃８０１において受光部姿勢情報の更新タイミングか否かが判断され、更新タイミングである場合は次のステップ＃８０２で受光部姿勢情報が取得される。次のステップ＃８０３において（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）の更新タイミングか否かが判断され、更新タイミングである場合は次のステップ＃８０４で受光量Ｎ及び受光量Ｆが取得される。
【００７４】
次のステップ＃８０５において、受光素子２２の受光面上での位置に関連する値（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）が算出され、続くステップ＃８０６でルックアップテーブルにより（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）を受光部姿勢情報に基づいて距離に換算する。ワークＷＫまでの距離が異なっていても、受光部の姿勢によっては（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）が同一になる場合があり得る。受光部の姿勢が決まれば（分かれば）、ワークＷＫまでの距離は（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）から一意に決まる。したがって、上記のルックアップテーブルとして、受光部姿勢情報と受光素子２２の受光面上での位置に関連する値（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）とを引数として距離が求められる二次元のテーブルを予め用意しておけばよい。
【００７５】
図１３に戻って、次のステップ＃５１１において、測定結果と基準距離との比較を行い、ワークＷＫまでの距離が基準距離より近いか遠いかを判断する。比較結果は前述のように制御装置（ＰＬＣ等）に接続された電気ケーブル１４へ出力される（ステップ＃５１２）と共に表示部３４に含まれる出力インジケータ１２５に表示される（ステップ＃５１３）。この後、次の処理へ移行する。
【００７６】
次に、第４の実施例における主制御部等の処理の例について図１７のフローチャートを参照しながら説明する。この実施例は、受光部姿勢情報の取得手段が無い場合の実施例である。１点ティーチングの場合に、ワークＷＫを所望の位置にセットして受光部を可動範囲内で往復駆動（スキャン駆動）する。受光量Ｎ＋Ｆが最大となる位置、又は（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）がゼロとなる位置、又は（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）がユーザにより予め定められた値になる位置で往復駆動を停止し、その状態で第１基準距離と第２基準距離とを設定する。
【００７７】
図１７において、ステップ＃９０１で設定モードであるか測定モードであるかが判断される。設定モードである場合は、ステップ＃９０２以下の処理が実行され、設定モードでない場合はステップ＃９１０以下の測定モードの処理が実行される。
【００７８】
設定モードでは、設定スイッチの入力状態の監視を行い（ステップ＃９０２）、入力が有ると（ステップ＃９０３のＹｅｓ）、受光部のスキャン駆動を開始する（ステップ＃９０４）。続くステップ＃９０５で（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）と受光面位置目標値とを比較し、両者が一致すれば光学部スキャンを停止する（ステップ＃９０７）。次のステップ＃９０８で第１基準距離及び第２基準距離の算出を行う。続くステップ＃９０９で設定モード終了か否かをチェックし、終了すれば次の処理に移行する。
【００７９】
また、ステップ＃９１０以下の測定モードの処理は、図１３のフローチャートにおけるステップ＃５１０以下の処理と同様である。すなわち、ステップ＃９１０で距離算出処理を実行し、次のステップ＃９１１で測定結果と基準距離との比較を行い、ワークＷＫまでの距離が基準距離より近いか遠いかを判断する。次のステップ＃９１２で比較結果の外部出力を行い、ステップ＃９１３で表示出力を行う。
【００８０】
なお、設定モードで受光部を往復駆動（スキャン駆動）することは、受光部姿勢情報の取得手段がある場合にも、広検出範囲で高分解能の検出が実現できる点で有効である。この場合は、受光部姿勢情報の取得手段から受光部姿勢情報を取得して距離算出を行いながらスキャン駆動を行うことによって、ワークＷＫの位置を距離で把握することが可能になる。
【００８１】
また、測定モードでスキャン駆動すると応答速度が低下するので、測定モードではスキャン駆動を行わないほうがよいが、応答速度が問題にならない場合は測定モードでもスキャン駆動を行ってもよい。但し、受光部姿勢情報を用いて距離算出を実行しながらスキャン駆動を行うことが必要である。この場合に、検出範囲が非常に広いセンサーが実現できる。
【００８２】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は実施例の構成に限らず種々の構成で実施することができる。例えば、図３に示したようなヘッド部１１とアンプ部１２が電気ケーブル１３で接続されたアンプ分離型の光電センサーに限らず、ヘッド部とアンプ部とが１つの筐体に内蔵されたアンプ一体型の光電センサーにも本発明を適用することができる。また、本実施例では受光素子２２として二分割ＰＤを用いているが、ＰＳＤやＣＣＤを受光素子２２として用いた構成にも本発明を適用することができる。また、上記の実施例で示した構成の一部を除いて実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】距離設定型光電センサーの動作原理を示す図である。
【図２】受光素子としての二分割ＰＤの動作原理を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係る距離設定型光電センサーの外観を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施例に係る距離設定型光電センサーの回路構成を示すブロック図である。
【図５】受光量差の正規化演算を説明するためのグラフである。
【図６】受光量差の正規化演算処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】アンプ部の押釦スイッチやディジタル表示器を含む上面パネルの平面図である。
【図８】ティーチングの一例を示すフローチャートである。
【図９】受光部調整機構及び姿勢制御部の構成例を模式的に示す図である。
【図１０】本実施例の距離設定型光電センサーにおいて主制御部が実行する設定モード等の処理のフローチャートである。
【図１１】第２実施例における受光部の角度の自動設定に関する主制御部の処理を示すフローチャートである。
【図１２】アンプ部及びヘッド部における出力インジケータの例を示す図である。
【図１３】第３実施例における主制御部等の処理の例を示すフローチャートである。
【図１４】１点ティーチングの処理の例を示すフローチャートである。
【図１５】２点ティーチングの処理の例を示すフローチャートである。
【図１６】距離算出処理の例を示すフローチャートである。
【図１７】第４実施例における主制御部等の処理の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８４】
２２ 二分割ＰＤ（受光素子）
２７ 受光部調整機構（光学部可動機構）
２８ 姿勢情報取得部
３３ 主制御部
３４ 表示部
１２４ ディジタル表示器（表示部）
１２５ 出力出力インジケータ（表示部）
２０１ 受光レンズ
２１１ 発光素子
２１２ 投光レンズ
ＷＫ ワーク（対象物）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を用いた三角測距によって得られる対象物までの距離を測定し、対象物までの距離と基準距離との比較結果である二値信号を出力する距離設定型光電センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の光電センサーは、位置センサー又は変位センサーと呼称される場合もあり、光を用いた三角測距によって対象物（以下、ワークという）までの距離を測定する。図１を参照して、この測定原理を簡単に説明する。図１に示すように、センサーヘッド１０１に発光素子１０２と受光素子１０３が所定の間隔で配設されている。発光素子１０２から投光された光が投光レンズ１０４を通ってワークＷＫに投光され、ワークＷＫで反射した光が受光レンズ１０５を通って受光素子１０３に入射する。受光素子１０３として、一定範囲の受光面を有し、入射光の受光面におけるスポット位置又は光量分布の重心位置を検出可能なＰＳＤ（位置検出半導体素子）、ＣＣＤ（固体撮像素子）等のセンサー素子が使用される。
【０００３】
図１において、ワークＷＫの位置が破線で示すようにセンサーヘッド１０１に近づくと、受光素子１０３に入射する反射光が破線で示すように変化するので、受光素子１０３の受光面における受光スポット位置又は受光量分布の重心位置が矢印で示すように移動する。ワークＷＫがセンサーヘッド１０１から遠ざかる方向に移動すれば受光素子１０３の受光面における受光スポット位置又は受光量分布の重心位置は矢印と逆の方向に移動する。したがって、受光素子１０３の受光面における受光スポットの位置又は光量分布の重心位置を検出することによって、ワークＷＫまでの距離又はその変位を測定することができる。
【０００４】
このような光電センサーは通常、ワークまでの距離を測定して表示すると共に、測定結果と基準距離（予め定めた距離）との比較結果を二値信号として表示し、外部へ出力する機能を有する。また、ワークまでの距離と基準距離との比較結果である二値信号を出力する機能に特化した光電センサー（光電スイッチ）として、二分割ＰＤ（フォトダイオード）を受光素子に用いたものがある。二分割ＰＤは、ＰＳＤやＣＣＤに比べて安価であること等のメリットがある。二分割ＰＤを用いた従来の距離設定型光電センサーの動作原理を図２に基づいて簡単に説明する。
【０００５】
図２に示すように、二分割ＰＤ１０３は受光面が２つに分割されており、各分割受光面から個別の受光量信号が得られる。一方の分割受光面をＮ側（Ｎｅａｒ側）受光面、他方の分割受光面をＦ側（Ｆａｒ側）受光面という。図２（ｂ）に示すように受光スポットＳＰがＮ側受光面とＦ側受光面との境界に位置するときに両方の分割受光面から同等の受光量信号が得られる。また、図２（ａ）に示すように受光スポットＳＰがＮ側受光面に偏ると、Ｎ側受光面から得られる受光量ＮがＦ側受光面から得られる受光量Ｆより大きくなる（Ｎ＞Ｆ）。逆に図２（ｃ）に示すように受光スポットＳＰがＦ側受光面に偏ると、Ｆ側受光面から得られる受光量ＦがＮ側受光面から得られる受光量Ｎより大きくなる（Ｎ＜Ｆ）。したがって、図２（ｂ）に示す状態を基準距離とすれば、Ｎ側受光面とＦ側受光面から得られる受光量の差が正であるか負であるかに基づいて、ワークＷＫまでの距離が基準距離より近いか遠いかを示す二値信号を出力することができる。
【０００６】
ところで、距離設定型光電センサーで測定可能な距離範囲は、図１から分かるように、受光素子の受光面の大きさと光学系の定数（発光素子１０２と受光素子１０３との間隔や受光レンズの倍率等）によって決まる。ワークの位置が測定可能な距離の範囲から外れると、反射光の受光スポットが受光素子の受光面から外れてしまい測定不可能となる。受光レンズの倍率を大きくすれば、小さな受光素子（受光面）で広い距離範囲をカバーすることができるが、分解能が低下することになる。このため、例えば近距離用の光電センサーと遠距離用の光電センサーとを個別に用意することが従来から行われている。
【０００７】
１台の光電センサーで近距離から遠距離までの広い範囲をカバーする方法の一つとして、例えば特許文献１に開示されているように、光学系の位置や姿勢を調節する光学部可動機構を設ける方法がある。この方法では、センサーヘッド内に例えば受光部の受光軸の角度を変更調節するための機構を設け、ユーザーがトリマーを回転操作することによって受光軸の角度等を変更調節する。その結果、受光素子の受光面における受光スポット位置又は受光量分布の重心位置が移動するので、小さな受光素子で広い距離範囲をカバーすることができる。
【０００８】
また、特許文献１には、トリマーの回転角に対応する目盛りを表示する機構も記載されている。ユーザーは、その目盛りを読み取ることによってトリマーの回転角を知り、ひいては測定対象の距離範囲（又はワークまでの基準距離）の目安を知ることができる。
【特許文献１】特開平６−１６８６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の特許文献１に記載されている光電センサーでは、トリマーの回転角に対応する目盛りの表示を読み取ることによってユーザーは測定対象の距離範囲（又はワークまでの基準距離）の目安を知ることができるが、目盛りの数値を距離に換算する必要があり、わかりにくいものであった。また、トリマーの回転角に対応する目盛りを表示するための機構、例えば数値が刻まれた円筒又は円板と表示窓が必要になり、そのためのスペースも必要である。このことは、センサーヘッドの小形化の妨げ要因となっていた。
【００１０】
本発明は、上記のような課題に鑑みて為されたものであり、光学系の位置や姿勢を調節する光学部可動機構が設けられた三角測距方式の距離設定型光電センサーにおいて、光学部可動機構の駆動を主制御部の制御によって電動で行うことをを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による距離設定型光電センサーの第１の構成は、対象物に向けて光を投光するための発光素子及び投光レンズと、前記対象物からの反射光を受光するための受光レンズ及び受光素子と、この受光素子からの信号を処理して受光面における受光スポット位置又は受光量分布の重心位置を求めることにより前記対象物までの距離を算出する主制御部とを備えた距離設定型光電センサーにおいて、前記発光素子、前記投光レンズ、前記受光レンズ及び前記受光素子のうちの少なくとも１つを含む光学部の位置又は角度を調整することによって前記受光素子の受光面における受光スポット位置又は受光量分布の重心位置を変更する光学部可動機構と、前記主制御部の制御によって前記光学部可動機構を駆動する姿勢制御部とを設けたことを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、従来の光電センサーのように光学部可動機構を直接的に手動操作するのではなく、主制御部の制御によって姿勢制御部を介して光学部可動機構を操作するので、ユーザーが光学部可動機構による基準距離の設定を行う際の操作性が改善される。また、自動設定も可能になる。姿勢制御部として、例えば電動モータや他のアクチュエータを用いることができる。
【００１３】
本発明による距離設定型光電センサーの第２の構成は、上記第１の構成において、前記姿勢制御部を介して前記光学部可動機構を駆動することを前記主制御部に指令するためにユーザーが操作する操作スイッチを更に備えていることを特徴とする。このような構成によれば、ユーザーが手動操作によって光学部可動機構を駆動して光学部姿勢の調整（又は微調整）を行うための手段が提供される。つまり、ユーザーは従来の光電センサーのように光学部可動機構を直接的に手動操作するのではなく、操作スイッチ（例えば増減スイッチ）の操作によって主制御部及び姿勢制御部を介して光学部可動機構を操作することができる。
【００１４】
本発明による距離設定型光電センサーの第３の構成は、上記第２の構成において、自動ティーチング又は手動操作によって基準距離を設定するための設定入力部と、前記光学部可動機構によって位置又は角度を変更調整される光学部の姿勢を示す光学部姿勢情報を取得して前記主制御部に与える姿勢情報取得部とを更に備え、前記主制御部が、前記設定された基準距離と前記光学部姿勢情報から得られた現在距離との比較結果に基づいて、前記光学部可動機構による前記光学部の調整方向をユーザーに知らせるための表示を表示部に表示させることを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、ユーザーは、表示部に表示される記号（例えば＋又は−の符号）にしたがって、光学部の調整方向（光学部可動機構を動かすべき方向）、例えば増減スイッチによる増加又は減少の方向を的確に知ることができる。したがって、調整に慣れていないユーザーであっても、容易に基準距離の設定を行うことができる。
【００１６】
本発明による距離設定型光電センサーの第４の構成は、上記いずれかの構成において、前記光学部可動機構によって位置又は角度を変更調整される光学部の姿勢を示す光学部姿勢情報を取得して前記主制御部に与える姿勢情報取得部を更に備え、前記姿勢情報取得部から与えられる前記光学部姿勢情報に基づいて前記主制御部が前記姿勢制御部を介して前記光学部可動機構の駆動制御を行うことを特徴とする。このような構成によれば、例えば設定モードにおいて、主制御部が光学部姿勢情報に基づいて光学部可動機構の自動制御（フィードバック制御）を行うことができる。
【００１７】
本発明による距離設定型光電センサーの第５の構成は上記第４の構成の具体例を示し、自動ティーチング又は手動操作によって基準距離を設定するための設定入力部を更に備え、前記光学部姿勢情報を換算して求めた現在距離と前記設定された基準距離との比較結果に基づいて前記主制御部が前記姿勢制御部を介して前記光学部可動機構の駆動制御を行うことを特徴とする。このような構成によれば、例えば光学部の姿勢によって決まる測定対象の距離範囲を代表する距離（例えば範囲の中心距離）が自動ティーチング又は手動操作によって設定された基準距離となるように前記主制御部が設定モードにおいて光学部可動機構の自動制御を行う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
【００１９】
図３は、本発明の実施例に係る距離設定型光電センサーの外観を示す斜視図である。この実施例の距離設定型光電センサーは、いわゆるアンプ分離型であり、ヘッド部１１とアンプ部１２が電気ケーブル１３で接続されている。
【００２０】
アンプ部１２は薄型直方体形状のケース１２１を有し、その前端側にはヘッド部１１に接続された電気ケーブル１３が接続され、後端側には上位の制御装置（ＰＬＣ等）に接続された電気ケーブル１４が接続されている。ケース１２１の下面１２２には、ＤＩＮレール（機器取付用規格レール）に装着するための構造が備えられている。複数のアンプ部１２を重ねるように並べてＤＩＮレールに取り付けることができ、その際にアンプ部１２の側面に設けられたコネクタ１２３によって隣接するアンプ部１２との電気的な接続をとることができる。
【００２１】
アンプ部１２の上面には、測定結果の数値表示等に使用される８桁（４桁×２）の７セグメントＬＥＤを用いたディジタル表示器１２４と、測定距離と基準距離との比較結果を表示するための出力インジケータ（発光ダイオード）１２５が設けられている。また、基準距離の設定、動作モードや表示モードの切り替え等に使用される複数の押釦スイッチ１２６〜１２８が設けられている。これらの押釦スイッチ１２６〜１２８やディジタル表示器１２４等を保護するための透明樹脂製の保護カバー１３０が設けられ、図３では保護カバー１３０を開いた状態が示されている。保護カバー１３０はアンプ部１２の後端側上部に設けられたヒンジ部で枢支されており、これを閉じた状態では押釦スイッチ１２６〜１２８やディジタル表示器１２４等を含むアンプ部１２の上面パネル（表示・操作パネル）が保護カバー１３０で覆われるようになっている。
【００２２】
ヘッド部１１には投光部及び受光部が内蔵され、投光部の発光素子から発した光ＬＢがヘッド部１１の前面からワークＷＫに向けて投光され、ワークＷＫからの反射光ＬＢ’が受光部の前面から受光素子に入射するように構成されている。図１を用いて既述したように、投光部には投光レンズが含まれ、受光部には受光レンズが含まれている。
【００２３】
図４は本発明の実施例に係る距離設定型光電センサーの回路構成を示すブロック図である。ヘッド部１１に内蔵された投光部２１には、レーザーダイオード又は発光ダイオードを用いた発光素子とその駆動回路が含まれている。また、受光部は二分割ＰＤを用いた受光素子２２を含む。二分割ＰＤは図２を用いて既述したように、受光面がＮ側受光面とＦ側受光面とに分割されており、各分割受光面から個別の受光量信号が出力される。なお、図２において、Ｎ側受光面から出力された受光量信号をＮで示し、Ｆ側受光面から得られる受光量信号をＦで示している。また、Ｎ側受光面から得られた受光量（電圧又はディジタル変換値）をＮで表し、Ｆ側受光面から得られた受光量をＦで表すこともある。
【００２４】
図４に示すように、Ｎ側受光面及びＦ側受光面から出力された受光量信号Ｎ及びＦはそれぞれの増幅器２３及び２４を経てアナログ演算部２５に入力される。そして、アナログ演算部２５から受光量信号Ｎと、２つの受光量信号の差（受光量差信号という）Ｎ−Ｆとが出力される。これらの信号は信号切替部２６に入力される。信号切替部２６は、アンプ部１２からの切替制御信号にしたがって、受光量信号Ｎと受光量差信号Ｎ−Ｆを交互に（時分割で）電気ケーブル１３に送り出す。信号切替部２６に与えられる切替制御信号は、投光部２１の制御信号に重畳されてアンプ部１２から電気ケーブル１３を介して送られる。なお、ヘッド部１１に内蔵された受光部調整機構２７、姿勢情報取得部２８及び姿勢制御部２９については後述する。
【００２５】
アンプ部１２では、ヘッド部１１から電気ケーブル１３を介して送られた受光量信号Ｎ及び受光量差信号Ｎ−Ｆを信号増幅部３１で増幅し、ＡＤ変換部３２でディジタル値に変換して主制御部３３に入力する。主制御部３３は、ディジタル値となった受光量Ｎ及び受光量差Ｎ−Ｆから他方の受光量Ｆを復元する。なお、受光量差信号とそれに対応するディジタル値である受光量差についても便宜上、共にＮ−Ｆで表す。主制御部３３は更に、後述する受光量差の正規化演算処理を行い、その結果得られるディジタル量を表示部３４に表示させる。表示部３４は、図３に示したアンプ部１２の上面パネルに設けられたディジタル表示器１２４及び出力インジケータ１２５を含む。
【００２６】
また、アンプ部１２には、基準距離の設定（変更調整）等を行うための設定入力部３５と投光制御部３６が備えられている。設定入力部３５は、図３に示したアンプ部１２の上面パネルに設けられた押釦スイッチ１２６〜１２８を含む。投光制御部３６は、主制御部３３の指令に基づいて、ヘッド部１１の投光部２１に対して投光制御信号を与える。また、前述のように、ヘッド部１１からアンプ部１２へ送られる受光量信号Ｎと受光量差信号Ｎ−Ｆとを時分割で切り替えるための切替制御信号を投光制御信号に重畳する働きも有する。主制御部３３が測定モードで測定したワークＷＫまでの距離と基準距離との比較結果は、表示部３４に含まれる出力インジケータ１２５に表示されると共に、制御装置（ＰＬＣ等）に接続された電気ケーブル１４へ出力される。
【００２７】
なお、電気ケーブル１４を介して行われる外部出力は、２個のインジケータ１２５（図３参照）に対応する２本の出力線を設けて行ってもよいし、１本の出力線のみでいずれかのインジケータ１２５に対応する出力を行ってもよい。
【００２８】
図５は、受光量差の正規化演算を説明するためのグラフである。また、図６は、受光量差の正規化演算処理の流れを示すフローチャートである。背景技術の説明で図２を参照しながら述べたように、二分割ＰＤのＮ側受光面とＦ側受光面との境界に受光スポットＳＰが位置するときに両方の分割受光面から同等の受光量信号が得られ、受光量差Ｎ−Ｆがゼロになる。受光スポットＳＰがＮ側受光面に偏るとＮ−Ｆは正の値になり、受光スポットＳＰがＦ側受光面に偏るとＮ−Ｆは負の値になる。この様子をグラフで表すと、図５（ａ）に示す実線又は破線の曲線のようになる。
【００２９】
図５（ａ）において、実線の曲線４１は表面の光の拡散反射率が比較的高いワークＷＫの場合の特性であり、破線の曲線４２は拡散反射率が比較的低いワークＷＫの場合の特性である。いずれの場合も、光学系の配置によって決まる基準距離Ｄｒｅｆでは受光量差Ｎ−Ｆがゼロになる。つまり、このときに受光素子２２である二分割ＰＤのＮ側受光面とＦ側受光面との境界を中心にして受光スポットＳＰがＮ側受光面とＦ側受光面とに均等に分布している。しかし、基準距離Ｄｒｅｆからずれた点では、同じ距離のずれであってもワークＷＫの表面の光の拡散反射率によっての受光量差Ｎ−Ｆの値が異なる。
【００３０】
また、図５（ａ）からわかるように、基準距離Ｄｒｅｆからずれるにしたがって、受光量差Ｎ−Ｆの絶対値は増加した後に下降に転じる。そして、受光素子２２の受光面の範囲内に受光スポットが存在する範囲に相当する距離範囲Ｒｇｄの両端でゼロになる。つまり、受光スポットが受光素子２２の受光面の両端から外れれば受光量Ｎ及びＦは共にゼロになるので、受光量差Ｎ−Ｆの値も当然ゼロになる。これらのことから、受光量差Ｎ−Ｆをそのまま相対距離（変位）を表す検出量として使用することはできない。
【００３１】
そこで、本実施例の距離設定型光電センサーでは、主制御部３３が受光量差の正規化演算処理を行う。この処理は、基本的には受光量Ｎと受光量Ｆとの和（Ｎ＋Ｆ）で受光量差Ｎ−Ｆを割ることによって、ワークＷＫの表面の光の拡散反射率の影響を除く処理である。更に、受光量Ｎ又は受光量Ｆがゼロに近づいたときに（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）の値を強制的に１にする処理を加えている。図６のフローチャートに沿ってこれらの処理について以下に説明を加える。
【００３２】
図６は、図４に示したアンプ部の主制御部３３が入力された受光量Ｎ及び受光量差Ｎ−Ｆから正規化演算処理を行う過程を示している。まず、ステップ＃１０１において、受光量Ｎから受光量差Ｎ−Ｆを引く演算によって受光量Ｆを求める（復元する）。この受光量Ｆは、後に説明するように、受光量Ｎと共にディジタル表示器１２４に個別に表示する場合があるので、得られた受光量Ｆの値は受光量Ｎと共に主制御部３３内のメモリに保存される。
【００３３】
次のステップ＃１０２において、受光量Ｎと受光量Ｆとの和（受光量和）Ｎ＋Ｆを算出する。この値についても、ディジタル表示器１２４に表示する場合があるので、メモリに保存される。続くステップ＃１０３において受光量差Ｎ−Ｆを受光量和Ｎ＋Ｆで割って（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）を求める正規化演算を実行する。
【００３４】
更に、次のステップ＃１０４において受光量Ｎ又はＦがゼロ近傍のときの補正処理を行う。これは、受光量Ｎ又はＦが予め定めたゼロに近い値より小さくなったときに、（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）の値を強制的に１又は−１にする処理である。この処理は、受光量Ｎ又は受光量Ｆがゼロに近づいたときに（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）の値が不安定になり、（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）と距離との関係が一義的に定まらなくなるのを回避するために行われる。なお、受光量Ｎ及びＦが共に予め定めたゼロに近い値より小さくなったときは、エラー表示を行い、出力を強制オフ又は−１に相当する出力とする。このようにして得られた（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）の値は、ステップ＃１０５で主制御部３３内のメモリに保存されると共に相対距離（変位）を表す数値としてディジタル表示器１２４にディジタル表示される。
【００３５】
上記のようにして得られた正規化演算処理結果である（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）の値をグラフで表すと図５（ｂ）のようになる。この図では、距離範囲Ｒｇｄにおける（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）に所定の係数Ｄを掛けた値Ｄ（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）が曲線４３で表されている。図５（ｂ）から分かるように、距離範囲Ｒｇｄのうちの両端部を除いた範囲Ｒｇｌでは、Ｄ（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）が略直線的に変化する。この両端部が、図６のステップ＃１０４で（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）の値を強制的に１にした範囲に対応している。両端部を除いた範囲Ｒｇｌでは、Ｄ（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）と距離との関係が略直線的になるので、この範囲内で基準距離を任意に設定することが可能である。
【００３６】
すなわち、光学系の配置によって決まる受光量差Ｎ−Ｆがゼロになる距離Ｄｒｅｆを基準距離として固定する必要はなく、それを含む所定範囲（図５（ｂ）の範囲Ｒｇｌ）内で基準距離を設定（変更）することができる。この基準距離の変更設定は、主制御部３３がソフトウェアでディジタル値として行うことができる。したがって、従来のティーチングと同様にして基準距離を自動設定することができる。
【００３７】
ティーチングによる基準距離の自動設定の一例を図７及び図８に基づいて説明する。図７は、アンプ部１２の押釦スイッチ１２６〜１２８やディジタル表示器１２４を含む上面パネルの平面図である。また、図８はティーチングの一例を示すフローチャートである。ティーチングの一例の説明の前に、図７に示す上面パネルの表示や操作について簡単に説明する。
【００３８】
図７において、出力インジケータ１２５は、既に説明したように、主制御部３３が測定モードで測定したワークＷＫまでの距離と基準距離との比較結果が表示されるＬＥＤである。例えば、ワークＷＫまでの距離が基準距離より短ければ左側の出力インジケータ１２５が点灯し、ワークＷＫまでの距離が基準距離より長ければ右側の出力インジケータ１２５が点灯する。なお、出力インジケータ１２５の表示及び外部への出力信号のチャタリングを回避するために、ワークＷＫまでの距離と基準距離との比較処理には一定のヒステリシス（不感帯）が設けられている。つまり、ワークＷＫがヘッド部１１に対して接近するときと離間するときとでは出力インジケータ１２５等の切り替わりのタイミングがヒステリシス分だけ異なる。
【００３９】
なお、基準距離を複数設けるようにしてもよい。例えば２個の基準距離を設け（第１基準距離＜第２基準距離とする）、次のように比較判断及び表示出力を行ってもよい。なお、この場合の出力インジケータ１２５の変形例を図１２に示す。図１２（ａ）は図３のように２個のインジケータ１２５（１２５ａ及び１２５ｂ）を設けた例であり、図１２（ｂ）は２個のインジケータ１２５ａ及び１２５ｂの間に第３のインジケータ１２５ｃを設けた変形例である。また、図（ｃ）及び（ｄ）は、アンプ部１２のインジケータ１２５と同様のインジケータをヘッド部１１の背面又は上面に設けた場合の例を示している。図１２（ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ図１２（ａ）及び（ｂ）に対応している。まず、ワークＷＫまでの距離が第１基準距離より小さければ左側のインジケータ１２５ａが点灯し、ワークＷＫまでの距離が第２基準距離より大きければ右側のインジケータ１２５ｂが点灯する。ワークＷＫまでの距離が第１基準距離と第２基準距離の間にある場合は、図１１（ａ）の例では両方のインジケータ１２５ａ及び１２５ｂが点灯し、図１１（ｂ）の例では第３のインジケータ１２５ｃが点灯する。
【００４０】
ディジタル表示器１２４は８桁の７セグメントＬＥＤであり、上４桁の表示部１２４Ｈと下４桁の表示部１２４Ｌとに分かれている。これら表示部１２４Ｈ及び１２４Ｌを用いて設定モード及び測定モードにおける多様な表示を行うことができる。例えば、測定モードにおいて表示部１２４Ｈに基準距離に相当する数値を表示し、表示部１２４ＬにワークＷＫまでの距離の現在値に相当する数値（正規化演算処理後のＤ（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）の値）を表示する。前述の受光量Ｎと受光量Ｆとを表示部１２４Ｈと表示部１２４Ｌとに表示してもよい。あるいは、受光量差Ｎ−Ｆと受光量和Ｎ＋Ｆを表示部１２４Ｈと表示部１２４Ｌとに表示してもよい。
【００４１】
これらの複数の表示モードを押釦スイッチ１２６又は１２７で切り替えるようにしてもよい。数値表示だけでなくエラーコードや動作モードの記号等を簡易的に表示することもできる。また、後述するように、受光部調整機構（光学部可動機構）による基準距離の手動設定を行う際にユーザーの助けとなる増減方向の表示や検出余裕度の表示をディジタル表示器１２４によって行うことができる。
【００４２】
押釦スイッチ１２６又は１２７は、表示モードや動作モード（設定モード、測定モード等）の切り替え等に使用される。また、押釦スイッチ１２８はアップダウンキー（増減キー）であり、設定された基準距離の手動による微調整等に使用される。
【００４３】
図８のフローチャートは、ティーチングの一例をユーザーによる操作の流れとして示している。ステップ＃２０１においてユーザーは、複数種類用意されたティーチングモードの中からティーチングモードＡを選択する。この選択は、押釦スイッチ１２６又は１２７の押下、またはそれらの組み合わせ押下によって行われる。
【００４４】
次のステップ＃２０２において、ユーザーはワークＷＫをヘッド部１１の前方の第１位置にセットする。この第１位置は、ワークＷＫの存在を検出すべき近距離側の位置である。このとき、主制御部３３はワークＷＫまでの距離の現在値に相当する数値を求め、ディジタル表示器１２４の例えば左側表示部１２４Ｈに表示させる。この状態で次のステップ＃２０３においてユーザーは設定スイッチ（押釦スイッチ１２６又は１２７）を押下する。その結果、ディジタル表示器１２４に表示された近距離側の位置に相当する数値が固定される。
【００４５】
次のステップ＃２０４において、ユーザーはワークＷＫをヘッド部１１の前方の第２位置にセットする。この第２位置は、ワークＷＫの存在を検出すべきでない遠距離側の位置である。このとき、主制御部３３はワークＷＫまでの距離の現在値に相当する数値を求め、ディジタル表示器１２４の例えば右側表示部１２４Ｌに表示させる。この状態で次のステップ＃２０５においてユーザーは設定スイッチを押下する。その結果、ディジタル表示器１２４に表示された遠距離側の位置に相当する数値が固定される。最後にユーザーはディジタル表示器１２４に表示された第１位置及び第２位置の数値を確認し、決定スイッチ（押釦スイッチ１２６又は１２７）を押下する（ステップ＃２０６）。これでティーチングモードＡの操作は終了する。主制御部３３は第１位置及び第２位置の数値の例えば中間値を求め、これを基準距離として設定する。設定された基準距離はディジタル表示器１２４の例えば左側表示部１２４Ｈに表示される。
【００４６】
上記のように、主制御部３３がソフトウェアによって基準距離を設定可能な範囲、つまり、上記のティーチングモードＡの操作でユーザーが第１位置及び第２位置を設定できる範囲は、前述のように図５（ｂ）の範囲Ｒｇｌに相当する。この範囲は、光学系の配置と受光素子２２の受光面の大きさによって決まり、比較的狭い範囲に限定されてしまう。そこで、本実施例の距離設定型光電センサーは、受光部の角度を変更することによって図５（ａ）及び（ｂ）における基準距離Ｄｒｅｆを変更する受光部調整機構とそれを駆動する姿勢制御部（図４における２７及び２９）が備えられている。
【００４７】
図９は、受光部調整機構及び姿勢制御部の構成例を模式的に示す図である。ヘッド部１１内には、投光部２１と受光部２０が内蔵され、投光部２１は発光素子２１１及び投光レンズ２１２を含む。受光部２０は受光素子２２と受光レンズ２０１を含む。この例では、投光部２１は位置及び角度が固定されており、受光部２０は受光素子２２及び受光レンズ２０１が一体として軸心ＡＸ周りに回転可能になっている。受光部２０には扇形部材２０２が固定され、その周縁部には軸心ＡＸを中心とする円弧に沿ってヘリカルギア２０３が形成されている。また、ヘリカルギア２０３に噛合するギア２０６が回転軸に固定された電動モータ（ステッピングモータ又はギアドモータ等）２０５が設けられている。
【００４８】
電動モータ２０５とその駆動回路（図示せず）が図４における姿勢制御部２９に相当する。また、電動モータ２０５の回転によって受光部２０を軸心ＡＸ周りに回転させるためのギア２０６、ヘリカルギア２０３及び扇形部材２０２を含む動力伝達機構が図４における受光部調整機構２７に相当する。姿勢制御部２９は、アンプ部１２の主制御部３３によって制御される。
【００４９】
上記のような構造によれば、主制御部３３の制御によって姿勢制御部２９を介して受光部調整機構２７が操作されると、受光部２０が軸心ＡＸ周りに回転操作される。その結果、ワークＷＫからの反射光ＬＢ’が受光素子２２の中心に入射するときの光軸の角度が変化するので、光学系の配置によって決まる基準距離Ｄｒｅｆを変更することができる。なお、以降の説明では、光学系の配置によって決まる測定対象の距離範囲を代表する距離（例えば範囲の中心距離である基準距離Ｄｒｅｆ）を現在距離と呼称し、前述のようにソフトウェアによって変更設定される基準距離（しきい値）と区別することにする。
【００５０】
ユーザーは、図７に示した押釦スイッチ１２８（増減キー）を用いて、主制御部３３に対して受光部２０を＋側又は−側（図９におけるＦＲ側又はＮＲ側）に単位角度だけ回転させる指令を与えることができる。つまり、押釦スイッチ１２８は、姿勢制御部２９を介して受光部調整機構（光学部可動機構）２７を駆動することを主制御部３３に指令するためにユーザーが操作する操作スイッチに相当する。
【００５１】
また、受光部２０の姿勢、すなわち軸心ＡＸ周りの回転角を検出する角度センサー（例えばロータリーエンコーダ）２０７が設けられ、その出力信号が電気ケーブル１３を介してアンプ部１２に送られるように構成されている。すなわち、角度センサー２０７とその出力信号回路（図示せず）が、図４における姿勢情報取得部２８に該当する。姿勢情報取得部２８から出力される受光部２０の姿勢情報は、アンプ部１２の主制御部３３に入力される。主制御部３３は、入力された受光部２０の姿勢情報から、現在距離や調整方向等を求める。
【００５２】
図９に示した受光部調整機構２７の例では受光素子２２及び受光レンズ２０１を一体として回転操作することによって現在距離を変更するが、受光素子２２及び受光レンズ２０１を一体として平行移動することによっても現在距離を変更することが可能である。つまり、投光部２１に対して受光部２０を接近又は離間する方向（図９で上下方向）に平行移動すれば、受光素子２２の受光面における受光スポット位置が変化するので現在距離が変化する。あるいは、受光素子２２又は受光レンズ２０１を単独で上下方向に移動させても同様に現在距離を変化させることができる。
【００５３】
更に、受光部２０の代わりに投光部２１の角度や位置を変更した場合も受光素子２２の受光面における受光スポット位置が変化し、現在距離が変化することがこれまでの記述から明らかであろう。つまり、受光素子２２の受光面における受光スポット位置又は受光量分布の重心位置を変更することによって現在距離を変更するには、発光素子２１１、投光レンズ２１２、受光レンズ２０１及び受光素子２２のうちの少なくとも１つを含む光学部の位置又は角度を調整する光学部可動機構を設ければよい。図９に示した受光部調整機構２７は、この光学部可動機構の一例に過ぎない。例えば、受光部２０及び投光部２１の角度が同時に互いに逆方向に変更されるように構成すれば、特に光を正反射する表面（鏡面）を有するワークＷＫの検出に際して好ましい。
【００５４】
また、上記の例における角度センサー２０７とその出力信号回路である姿勢情報取得部２８の構成についても種々の変更が可能である。つまり、光学部可動機構によって変化する光学部の位置又は角度に相当する光学部姿勢情報を取得して主制御部３３に与える姿勢情報取得部２８は、光学部可動機構の構成に応じて、公知の各種センサーを用いて構成することが可能である。例えば光学部（の一部）を平行移動させる光学部可動機構の場合は、静電容量センサー等を用いた距離センサーによってその距離情報を取得すればよい。
【００５５】
次に、主制御部３３が姿勢情報取得部２８から得た受光部の姿勢情報（光学部姿勢情報）を用いて行う表示等の制御について図１０を参照して説明する。図１０は、本実施例の距離設定型光電センサーにおいて主制御部３３が実行する設定モード等の処理のフローチャートである。主制御部３３が実行する設定モードの一部及び測定モードの処理が図１０のフローチャートに示されている。
【００５６】
図１０のステップ＃３０１において主制御部３３は、設定モードであるか測定モードであるかを判断する。設定モードである場合は、次のステップ＃３０２で主制御部３３は、姿勢情報取得部２８から受光部姿勢情報（光学部姿勢情報）を取得する。続くステップ＃３０３で主制御部３３は、受光部姿勢情報を現在距離に換算する。この換算は、予め用意され記憶されているルックアップテーブルを参照することによって行われる。あるいは、定数の加算及び比例係数の乗算等による演算によって受光部姿勢情報から現在距離を求めてもよい。
【００５７】
次のステップ＃３０４において、主制御部３３は現在距離と基準距離との比較を行い、調整方向（受光部調整機構２７によって受光部を回転させるべき方向）を決定する。例えば、現在距離と基準距離との差が正であれば調整方向も正と判断する。これは、現在距離が基準距離より長いので、現在距離が短くなる方向（図９における矢印ＮＲの方向）に受光部２０を回転させるべきでることを意味する。また、基準距離は、前述のティーチング等によってソフトウェアで設定され、測定モードで測定結果と比較されるしきい値に相当する。
【００５８】
次のステップ＃３０５において、主制御部３３は上記のステップで求めた調整方向の表示を行う。例えば、図７に示した２個の出力インジケータ１２５のいずれか一方を点灯することによって調整方向（＋又は−）を表示させればよい。あるいは、ディジタル表示器１２４を用いて調整方向を記号（例えば＋又は−の符号）として表示してもよい。このとき、調整方向の表示だけでなく、現在距離をディジタル表示器１２４に表示させてもよい。現在距離と基準距離との差を表示させてもよい。
【００５９】
ユーザーは、ディジタル表示器１２４や出力インジケータ１２５に表示される調整方向（及び現在距離等）の表示を参考にしながら、前述のように押釦スイッチ１２８（増減キー）を用いて、主制御部３３に対して受光部２０を単位角度だけ回転させる指令を与えることができる。すなわち、増減キー１２８が押されると（ステップ＃３０６のＹｅｓ）、主制御部３３は次のステップ＃３０７で受光部２０を単位角度だけ回転させるように、姿勢制御部２９に対して制御信号を出力する。なお、増減キー１２８の増加（アップ）側が押下されたか減少（ダウン）側が押下されたかによって、受光部２０を回転させる方向が逆になる。この後、設定モードの次の処理に移行する。現在距離を基準距離に合わせる設定が完了すれば、ユーザーは押釦スイッチ１２６又は１２７を用いて設定モードから測定モードに切り替える。
【００６０】
ステップ＃３０１において測定モードであると判断されると、次のステップ＃３０８で主制御部３３はワークＷＫまでの距離を測定する。この測定は、図５に示したように受光量差の正規化演算後の値Ｄ（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）が距離に応じて略直線的に変化する範囲Ｒｇｌで行われる。続くステップ＃３０９において、主制御部３３は測定結果と基準距離との比較を行い、ワークＷＫまでの距離が基準距離より近いか遠いかを判断する。比較結果は前述のように制御装置（ＰＬＣ等）に接続された電気ケーブル１４へ出力される（ステップ＃３１０）と共に表示部３４に含まれる出力インジケータ１２５に表示される（ステップ＃３１１）。この後、動作終了（ステップ＃３１２のＹｅｓ）まで測定モードの処理が繰り返される。
【００６１】
次に、第２の実施例における受光部２０の角度の自動設定について図１１のフローチャートを参照しながら説明する。この実施例において主制御部３３は、姿勢情報取得部２８から得た情報を換算して求めた現在距離と基準距離との比較結果に基づいて姿勢制御部２９を介して受光部調整機構２７の駆動制御（自動制御）を行う。
【００６２】
図１１において、ステップ＃４０１からステップ＃４０３の処理については、図１０に示したステップ＃３０１からステップ＃３０３の処理と同じである。続くステップ＃４０４において主制御部３３は、現在距離と基準距離とを比較し、両者の差（誤差）Ｅを算出する。次のステップ＃４０５において、誤差Ｅが所定値（許容誤差）εより大きいか否かがチェックされ、大きい場合は次のステップ＃４０６へ移行する。
【００６３】
ステップ＃４０６において主制御部３３は、誤差Ｅに基づく操作量、すなわち、受光部２０の回転方向及び回転角度を算出する。誤差Ｅの符号（＋又は−）に応じて回転方向が決まり、誤差Ｅの絶対値に応じて回転角度が決まる。次のステップ＃４０７において、主制御部３３は操作量に基づいて受光部２０の回転操作を行うための制御信号を姿勢制御部２９に与える。この後、設定モードの次の処理に移行する。
【００６４】
ステップ＃４０５で誤差Ｅが許容誤差ε以下である場合は、設定完了と判断され、測定モードの開始が可能になる。したがって、誤差Ｅが許容誤差ε以下になるまで、ステップ＃４０６及びステップ＃４０７の処理が毎回実行されることになる。誤差Ｅが許容誤差ε以下になれば、設定完了を示す表示が表示部３４（ディジタル表示器１２４）に表示されるので、ユーザーは押釦スイッチ１２６又は１２７を用いて設定モードから測定モードに切り替える。ステップ＃４０１において測定モードであると判断されたときのステップ＃４０８からステップ＃４１２の処理は、図１０に示したステップ＃３０８からステップ＃３１２の処理と同様である。
【００６５】
この別実施例では、ユーザーが増減キー１２８を用いて主制御部３３に指令を与えなくても、主制御部３３が自動的に現在距離を基準距離に近づけるように、受光部２０の回転制御を行う。このようなフィードバック制御は、主制御部３３の制御信号にしたがって受光部調整機構２７の駆動制御を行う姿勢制御部２９と、受光部２０の回転角度（現在距離）を検出する姿勢情報取得部２８の働きによって可能となる。
【００６６】
次に、第３の実施例における主制御部等の処理の例について図１３のフローチャートを参照しながら説明する。ステップ＃５０１において主制御部３３は、設定モードであるか測定モードであるかを判断する。設定モードである場合は、ステップ＃５０２以下の処理が実行され、設定モードでない場合はステップ＃５１０以下の測定モードの処理が実行される。
【００６７】
設定モードでは、まずステップ＃５０２で１点ティーチングか否かがチェックされる。１点ティーチングである場合はステップ＃５０３で１点ティーチングが実行され、１点ティーチングでない場合はステップ＃５０４で２点ティーチングが実行される。
【００６８】
１点ティーチングの処理の例を図１４のフローチャートに示す。１点ティーチングでは、ワークＷＫを検出したい位置に置き、ワークまでの距離を検出する。この距離に対して所定量（又は所定割合）の減算を行って得られる値を第１基準距離とし、所定量（又は所定割合）の加算を行って得られる値を第２基準距離とする。また、検出した距離を姿勢目標距離とする。上記の所定量（又は所定割合）は予め定めた固定値でもよいし、ユーザーが設定、変更できるようにしてもよい。また、算出すべき距離は１回分のデータでもよいし、複数か取り込んだデータを平均処理してもよいし、ある幅を持たせてもよい。図１４において、ステップ＃６０１では設定スイッチの入力状態の監視を行い、ステップ＃６０２で入力があれば、次のステップ＃６０３で距離算出処理を実行する。続くステップ＃６０４で、算出された距離から上記のようにして第１基準距離、第２基準距離及び姿勢目標距離を算出する。
【００６９】
次に、２点ティーチングの処理の例を図１５のフローチャートに示す。２点ティーチングでは、ワークＷＫを検出したい位置に置き、ワークまでの距離を検出する。検出された距離を第１距離とする。続いて、ワークＷＫを検出したくない位置へ移動し、ワークまでの距離を検出する。検出された距離を第２距離とする。第１距離と第２距離との間の値を基準距離とし、姿勢目標距離についても同様に、第１距離と第２距離との間の値とする。また、算出すべき距離は１回分のデータでもよいし、複数か取り込んだデータを平均処理してもよいし、ある幅を持たせてもよい。図１５において、ステップ＃７０１では設定スイッチの入力状態の監視を行い、ステップ＃７０２で入力があれば、次のステップ＃７０３で第１距離の算出処理を実行する。ワークＷＫを移動させた後にステップ＃７０４で設定スイッチの入力状態の監視を行い、ステップ＃７０５で入力があれば、次のステップ＃７０６で第２距離の算出処理を実行する。続くステップ＃７０７で、算出された第１距離及び第２距離から基準距離及び姿勢目標距離を算出する。
【００７０】
上記のように、１点ティーチング又は２点ティーチングによって基準距離と姿勢目標距離が得られる。基準距離は測定モードで使用される、いわゆる、しきい値である。姿勢目標距離は、受光部姿勢を最適な状態に調整する際の目標距離である。
【００７１】
図１３のフローチャートに戻って、ティーチングの後のステップ＃５０５において、姿勢目標距離と受光面位置目標値からルックアップテーブルによって目標姿勢値を算出する。受光面位置目標値とは、姿勢目標距離にワークＷＫがあると仮定したときに、ワークＷＫからの反射光の受光面における受光スポットの目標位置を示す値である。例えば受光素子２２が二分割ＰＤの場合は、２個の分割受光面の境界が最も分解能が良くなるので、この位置が受光面における受光スポットの目標位置に適している。この場合の受光面位置目標値はゼロとなる（前述のように、受光素子２２の受光面上での位置に関連する値は（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）である）。
【００７２】
次のステップ＃５０６において、姿勢情報取得部２８から受光部姿勢情報（光学部姿勢情報）が取得される。続くステップ＃５０７で受光部姿勢情報が目標姿勢値となるように受光部が駆動される。更に、ステップ＃５０８で受光部姿勢情報を取得し、続くステップ＃５０９で受光部姿勢情報が目標姿勢値と一致したか否かチェックされる。一致するまでステップ＃５０６からステップ＃５０９までの処理が繰り返される。この後、次の処理へ移行する。
【００７３】
また、ステップ＃５１０以下の測定モードの処理では、まずステップ＃５１０で距離算出処理が実行される。図１６に距離算出処理のフローチャートを例示する。ステップ＃８０１において受光部姿勢情報の更新タイミングか否かが判断され、更新タイミングである場合は次のステップ＃８０２で受光部姿勢情報が取得される。次のステップ＃８０３において（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）の更新タイミングか否かが判断され、更新タイミングである場合は次のステップ＃８０４で受光量Ｎ及び受光量Ｆが取得される。
【００７４】
次のステップ＃８０５において、受光素子２２の受光面上での位置に関連する値（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）が算出され、続くステップ＃８０６でルックアップテーブルにより（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）を受光部姿勢情報に基づいて距離に換算する。ワークＷＫまでの距離が異なっていても、受光部の姿勢によっては（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）が同一になる場合があり得る。受光部の姿勢が決まれば（分かれば）、ワークＷＫまでの距離は（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）から一意に決まる。したがって、上記のルックアップテーブルとして、受光部姿勢情報と受光素子２２の受光面上での位置に関連する値（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）とを引数として距離が求められる二次元のテーブルを予め用意しておけばよい。
【００７５】
図１３に戻って、次のステップ＃５１１において、測定結果と基準距離との比較を行い、ワークＷＫまでの距離が基準距離より近いか遠いかを判断する。比較結果は前述のように制御装置（ＰＬＣ等）に接続された電気ケーブル１４へ出力される（ステップ＃５１２）と共に表示部３４に含まれる出力インジケータ１２５に表示される（ステップ＃５１３）。この後、次の処理へ移行する。
【００７６】
次に、第４の実施例における主制御部等の処理の例について図１７のフローチャートを参照しながら説明する。この実施例は、受光部姿勢情報の取得手段が無い場合の実施例である。１点ティーチングの場合に、ワークＷＫを所望の位置にセットして受光部を可動範囲内で往復駆動（スキャン駆動）する。受光量Ｎ＋Ｆが最大となる位置、又は（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）がゼロとなる位置、又は（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）がユーザにより予め定められた値になる位置で往復駆動を停止し、その状態で第１基準距離と第２基準距離とを設定する。
【００７７】
図１７において、ステップ＃９０１で設定モードであるか測定モードであるかが判断される。設定モードである場合は、ステップ＃９０２以下の処理が実行され、設定モードでない場合はステップ＃９１０以下の測定モードの処理が実行される。
【００７８】
設定モードでは、設定スイッチの入力状態の監視を行い（ステップ＃９０２）、入力が有ると（ステップ＃９０３のＹｅｓ）、受光部のスキャン駆動を開始する（ステップ＃９０４）。続くステップ＃９０５で（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）と受光面位置目標値とを比較し、両者が一致すれば光学部スキャンを停止する（ステップ＃９０７）。次のステップ＃９０８で第１基準距離及び第２基準距離の算出を行う。続くステップ＃９０９で設定モード終了か否かをチェックし、終了すれば次の処理に移行する。
【００７９】
また、ステップ＃９１０以下の測定モードの処理は、図１３のフローチャートにおけるステップ＃５１０以下の処理と同様である。すなわち、ステップ＃９１０で距離算出処理を実行し、次のステップ＃９１１で測定結果と基準距離との比較を行い、ワークＷＫまでの距離が基準距離より近いか遠いかを判断する。次のステップ＃９１２で比較結果の外部出力を行い、ステップ＃９１３で表示出力を行う。
【００８０】
なお、設定モードで受光部を往復駆動（スキャン駆動）することは、受光部姿勢情報の取得手段がある場合にも、広検出範囲で高分解能の検出が実現できる点で有効である。この場合は、受光部姿勢情報の取得手段から受光部姿勢情報を取得して距離算出を行いながらスキャン駆動を行うことによって、ワークＷＫの位置を距離で把握することが可能になる。
【００８１】
また、測定モードでスキャン駆動すると応答速度が低下するので、測定モードではスキャン駆動を行わないほうがよいが、応答速度が問題にならない場合は測定モードでもスキャン駆動を行ってもよい。但し、受光部姿勢情報を用いて距離算出を実行しながらスキャン駆動を行うことが必要である。この場合に、検出範囲が非常に広いセンサーが実現できる。
【００８２】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は実施例の構成に限らず種々の構成で実施することができる。例えば、図３に示したようなヘッド部１１とアンプ部１２が電気ケーブル１３で接続されたアンプ分離型の光電センサーに限らず、ヘッド部とアンプ部とが１つの筐体に内蔵されたアンプ一体型の光電センサーにも本発明を適用することができる。また、本実施例では受光素子２２として二分割ＰＤを用いているが、ＰＳＤやＣＣＤを受光素子２２として用いた構成にも本発明を適用することができる。また、上記の実施例で示した構成の一部を除いて実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】距離設定型光電センサーの動作原理を示す図である。
【図２】受光素子としての二分割ＰＤの動作原理を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係る距離設定型光電センサーの外観を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施例に係る距離設定型光電センサーの回路構成を示すブロック図である。
【図５】受光量差の正規化演算を説明するためのグラフである。
【図６】受光量差の正規化演算処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】アンプ部の押釦スイッチやディジタル表示器を含む上面パネルの平面図である。
【図８】ティーチングの一例を示すフローチャートである。
【図９】受光部調整機構及び姿勢制御部の構成例を模式的に示す図である。
【図１０】本実施例の距離設定型光電センサーにおいて主制御部が実行する設定モード等の処理のフローチャートである。
【図１１】第２実施例における受光部の角度の自動設定に関する主制御部の処理を示すフローチャートである。
【図１２】アンプ部及びヘッド部における出力インジケータの例を示す図である。
【図１３】第３実施例における主制御部等の処理の例を示すフローチャートである。
【図１４】１点ティーチングの処理の例を示すフローチャートである。
【図１５】２点ティーチングの処理の例を示すフローチャートである。
【図１６】距離算出処理の例を示すフローチャートである。
【図１７】第４実施例における主制御部等の処理の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８４】
２２ 二分割ＰＤ（受光素子）
２７ 受光部調整機構（光学部可動機構）
２８ 姿勢情報取得部
３３ 主制御部
３４ 表示部
１２４ ディジタル表示器（表示部）
１２５ 出力出力インジケータ（表示部）
２０１ 受光レンズ
２１１ 発光素子
２１２ 投光レンズ
ＷＫ ワーク（対象物）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に向けて光を投光するための発光素子及び投光レンズと、前記対象物からの反射光を受光するための受光レンズ及び受光素子と、この受光素子からの信号を処理して受光面における受光スポット位置又は受光量分布の重心位置を求めることにより前記対象物までの距離を算出する主制御部とを備えた距離設定型光電センサーであって、
前記発光素子、前記投光レンズ、前記受光レンズ及び前記受光素子のうちの少なくとも１つを含む光学部の位置又は角度を調整することによって前記受光素子の受光面における受光スポット位置又は受光量分布の重心位置を変更する光学部可動機構と、
前記主制御部の制御によって前記光学部可動機構を駆動する姿勢制御部とを備えていることを特徴とする距離設定型光電センサー。
【請求項２】
前記姿勢制御部を介して前記光学部可動機構を駆動することを前記主制御部に指令するためにユーザーが操作する操作スイッチを更に備えていることを特徴とする
請求項１記載の距離設定型光電センサー。
【請求項３】
自動ティーチング又は手動操作によって基準距離を設定するための設定入力部と、前記光学部可動機構によって位置又は角度を変更調整される光学部の姿勢を示す光学部姿勢情報を取得して前記主制御部に与える姿勢情報取得部とを更に備え、前記主制御部が、前記設定された基準距離と前記光学部姿勢情報から得られた現在距離との比較結果に基づいて、前記光学部可動機構による前記光学部の調整方向をユーザーに知らせるための表示を表示部に表示させることを特徴とする
請求項２記載の距離設定型光電センサー。
【請求項４】
前記光学部可動機構によって位置又は角度を変更調整される光学部の姿勢を示す光学部姿勢情報を取得して前記主制御部に与える姿勢情報取得部を更に備え、前記姿勢情報取得部から与えられる前記光学部姿勢情報に基づいて前記主制御部が前記姿勢制御部を介して前記光学部可動機構の駆動制御を行うことを特徴とする
請求項１，２又は３記載の距離設定型光電センサー。
【請求項５】
自動ティーチング又は手動操作によって基準距離を設定するための設定入力部を更に備え、前記光学部姿勢情報を換算して求めた現在距離と前記設定された基準距離との比較結果に基づいて前記主制御部が前記姿勢制御部を介して前記光学部可動機構の駆動制御を行うことを特徴とする
請求項４記載の距離設定型光電センサー。
【請求項１】
対象物に向けて光を投光するための発光素子及び投光レンズと、前記対象物からの反射光を受光するための受光レンズ及び受光素子と、この受光素子からの信号を処理して受光面における受光スポット位置又は受光量分布の重心位置を求めることにより前記対象物までの距離を算出する主制御部とを備えた距離設定型光電センサーであって、
前記発光素子、前記投光レンズ、前記受光レンズ及び前記受光素子のうちの少なくとも１つを含む光学部の位置又は角度を調整することによって前記受光素子の受光面における受光スポット位置又は受光量分布の重心位置を変更する光学部可動機構と、
前記主制御部の制御によって前記光学部可動機構を駆動する姿勢制御部とを備えていることを特徴とする距離設定型光電センサー。
【請求項２】
前記姿勢制御部を介して前記光学部可動機構を駆動することを前記主制御部に指令するためにユーザーが操作する操作スイッチを更に備えていることを特徴とする
請求項１記載の距離設定型光電センサー。
【請求項３】
自動ティーチング又は手動操作によって基準距離を設定するための設定入力部と、前記光学部可動機構によって位置又は角度を変更調整される光学部の姿勢を示す光学部姿勢情報を取得して前記主制御部に与える姿勢情報取得部とを更に備え、前記主制御部が、前記設定された基準距離と前記光学部姿勢情報から得られた現在距離との比較結果に基づいて、前記光学部可動機構による前記光学部の調整方向をユーザーに知らせるための表示を表示部に表示させることを特徴とする
請求項２記載の距離設定型光電センサー。
【請求項４】
前記光学部可動機構によって位置又は角度を変更調整される光学部の姿勢を示す光学部姿勢情報を取得して前記主制御部に与える姿勢情報取得部を更に備え、前記姿勢情報取得部から与えられる前記光学部姿勢情報に基づいて前記主制御部が前記姿勢制御部を介して前記光学部可動機構の駆動制御を行うことを特徴とする
請求項１，２又は３記載の距離設定型光電センサー。
【請求項５】
自動ティーチング又は手動操作によって基準距離を設定するための設定入力部を更に備え、前記光学部姿勢情報を換算して求めた現在距離と前記設定された基準距離との比較結果に基づいて前記主制御部が前記姿勢制御部を介して前記光学部可動機構の駆動制御を行うことを特徴とする
請求項４記載の距離設定型光電センサー。
【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】
【公開番号】特開２００６−２２６８５４（Ｐ２００６−２２６８５４Ａ）
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４１４３９（Ｐ２００５−４１４３９）
【出願日】平成１７年２月１８日（２００５．２．１８）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月１８日（２００５．２．１８）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
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