JP2008092218A - 光電センサ - Google Patents

Abstract

【課題】長期に亘り安定した検出が可能な光電センサを提供する。
【解決手段】光電センサは、投光電流Ｉ、増幅率Ｇ及び受光量閾値ＴＨを変更可能に構成されている。ＣＰＵは、投光電流Ｉが最大値ＩＭ２に到達すると、非検出時の検出受光量Ｑの移動平均値が一定の値となるように受光信号増幅回路の増幅率Ｇを増加させる。また、ＣＰＵは、受光信号増幅回路の増幅率Ｇが最大値ＧＭ２に到達すると、非検出時の検出受光量Ｑの移動平均値と所定の相対関係になるように受光量閾値ＴＨを低下させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、受光素子の受光量を検出しその検出受光量と受光量閾値とを比較して被検出体を検出する光電センサに関する。

従来、光電センサは、例えば特許文献１にて開示されているように、光を投光する投光素子と、該投光素子から投光された光を受光する受光素子と、これらを制御するコントローラ（ＣＰＵ）とを備え、該コントローラにて受光素子の受光量を検出しその検出受光量と受光量閾値との比較に基づいて被検出体を検出する。また、この光電センサは、コントローラにて受光素子の検出受光量の移動平均相当値を周期的に取得し、該移動平均値と受光量閾値との相対関係が所定の関係となるように、移動平均相当値の変化（低下）に受光量閾値を追従させている。つまり、この光電センサは、光電センサの使用環境や投光素子及び受光素子の経年劣化等による非検出状態における受光素子の受光量変化を吸収し、被検出体を長期に亘り安定して検出できるように構成されている。
特許第３６８４５７３号公報

しかしながら、上記構成の光電センサでは、経年劣化による受光素子の受光量の低下に追従させて受光量閾値が小さくなり該受光量閾値が設定可能下限値（ダイナミックレンジを確保するための下限値）に到達すると、受光量閾値が追従不能となり、それ以降、安定した検出が保証できなくなってしまう。つまり、上記構成の光電センサでは、ある程度の期間、安定した検出が保証できるが、保証できる使用期間としては、使用を開始してから受光量閾値が設定可能下限値に到達するまでの期間だけであるため、まだまだ改良の余地があった。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、長期に亘り安定した検出が可能な光電センサを提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、被検出体に向けて光を投光する投光手段と、前記投光手段から投光された光を受光する受光手段と、前記受光手段での検出受光量と受光量閾値とを比較し、前記投光手段及び前記受光手段間の光路上に配置される前記被検出体を検出する検出手段とを備えた光電センサにおいて、非検出時の前記検出受光量と前記受光量閾値との相対関係を調整可能な複数の調整要素を前記相対関係が所定の関係となるように追従させる追従手段と、前記複数の調整要素のうち１つが前記所定の関係を満たさなくなった場合に、非検出時の前記検出受光量と前記受光量閾値との相対関係を所定の関係に維持すべく、その所定の関係を満たさなくなった調整要素以外の他の１つの調整要素に順次切替える切替手段とを備えた。

同構成によれば、切替手段は、複数の調整要素のうち１つが所定の関係を満たさなくなった、即ち追従不能となった場合に、その追従不能となった調整要素以外の他の１つの調整要素に順次切替える。そのため、追従手段は、調整要素を１つの調整要素毎に順次切り替えて非検出時の検出受光量と受光量閾値との相対関係が所定の関係となるように追従させることができる。よって、１つの調整要素が追従不能となっても、経時変化にその追従不能となった調整要素以外の他の１つの調整要素を追従させて非検時の検出受光量と受光量閾値との相対関係を所定の関係に長期間維持することが可能となり、長期に亘り安定した検出が可能となる。

請求項２に記載の発明は、被検出体に向けて光を投光する投光手段と、前記投光手段から投光された光を受光する受光手段と、前記受光手段での検出受光量と受光量閾値とを比較し、前記投光手段及び前記受光手段間の光路上に配置される前記被検出体を検出する検出手段とを備えた光電センサにおいて、非検出時の前記検出受光量と前記受光量閾値との相対関係を調整可能な複数の調整要素を前記相対関係が所定の関係となるように追従させる追従手段と、前記複数の調整要素のうち１つが前記所定の関係を満たさなくなった場合に、非検出時の前記検出受光量と前記受光量閾値との相対関係を所定の関係に維持すべく、その所定の関係を満たさなくなった調整要素以外の他の調整要素の設定値を新たな設定値に変更する変更手段とを備えた。

同構成によれば、変更手段は、複数の調整要素のうち１つが所定の関係を満たさなくなった、即ち追従不能となった場合に、その所定の関係を満たさなくなった調整要素以外の他の調整要素の設定値を新たな設定値に変更する。そのため、追従手段は、追従させる調整要素以外の他の調整要素の設定値を変更可能な限り、追従させる調整要素を非検出時の検出受光量と受光量閾値との相対関係が所定の関係となるように追従させることができる。よって、経時変化に追従させる調整要素を追従させて非検出時の検出受光量と受光量閾値との相対関係を所定の関係に長期間維持することが可能となり、長期に亘り安定した検出が可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光電センサにおいて、前記変更手段は、前記他の調整要素が前記新たな設定値に変更された状態で検出動作を行う前に、前記他の調整要素が前記新たな設定値に設定された状態の非検出時の前記検出受光量に基づいて、前記他の調整要素が前記新たな設定値に変更された後の、追従させる前記調整要素の追従開始値を設定する設定期間を設ける。

同構成によれば、変更手段は、他の調整要素が新たな設定値に設定された状態の非検出時の検出受光量に基づいて、他の調整要素が新たな設定値に変更された後の特定の調整要素の追従開始値を設定するため、追従開始値をより適切な値に設定することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の光電センサにおいて、前記変更手段は、前記設定期間において、前記他の調整要素を前記新たな設定値に設定した状態での前記検出受光量に基づいて前記追従開始値を設定するとともに、前記他の調整要素を変更する前の設定値に設定した状態での前記検出受光量に基づいて前記被検出体を検出し、前記被検出体が検出された場合はその検出状態が解消された後に新たな設定期間を設け、該新たな設定期間において前記追従開始値を設定する。

同構成によれば、設定期間において被検出体が検出された場合はその検出状態が解消された後に新たな設定期間を設け、該新たな設定期間において追従開始値を設定するため、追従開始値を設定する際に被検出体の検出状態における検出受光量が加味されない。よって、他の調整要素が新たな設定値に設定された状態の非検出時の検出受光量に基づいて追従開始値を設定することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の光電センサにおいて、前記変更手段は、前記設定期間において、前記他の調整要素を前記新たな設定値に設定しその状態での前記検出受光量を取得する処理と、前記他の調整要素を前記前の設定値に設定しその状態での前記検出受光量に基づいて前記被検出体を検出する処理とを、所定回数、交互に繰り返し、前記他の調整要素を前記新たな設定値に設定した状態での前記検出受光量に基づいて前記追従開始値を設定する。

同構成によれば、変更手段は、設定期間において、他の調整要素を新たな設定値に設定しその状態での検出受光量を取得する処理と、他の調整要素を前の設定値に設定しその状態での検出受光量に基づいて被検出体を検出する処理とを、所定回数、交互に繰り返す。そのため、他の調整要素を新たな設定値に設定した状態での検出受光量が非検出時のものであることが保証される。よって、追従開始値をより適切な値に設定することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか１項に記載の光電センサにおいて、前記複数の調整要素は、前記投光手段の投光量及び前記受光量閾値である。
同構成によれば、比較的変更し易い投光手段の投光量及び受光量閾値を調整要素としたため、非検出時の検出受光量と受光量閾値との相対関係を的確に所定の関係に維持することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項２〜５の何れか１項に記載の光電センサにおいて、追従させる前記調整要素を前記受光量閾値とし、前記他の調整要素を前記投光手段の投光量とする。

同構成によれば、追従させる調整要素を投光量よりも変更しやすい受光量閾値としたため、非検出時の検出受光量と受光量閾値との相対関係をより的確に所定の関係に維持することができる。

本発明によれば、長期に亘り安定した検出が可能な光電センサを提供することができる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施の形態の光電センサ１を示す。光電センサ１は、透明体などの被検出体Ｗが配置される領域を挟んで互いに対向配置される投光ヘッド２及び受光ヘッド３と、両ヘッド２，３を制御するコントローラ４とを備えている。

投光ヘッド２は、投光手段としての投光素子５及び投光制御回路６を備えており、この投光制御回路６は、ＮＰＮトランジスタよりなるトランジスタＴｒ１と、３つの抵抗Ｒ１〜Ｒ３と、スイッチＳＷ１と、コンデンサＣ１と、オペアンプ１１と、モニタ用受光素子１２とを備えている。

投光素子５は、例えば赤色半導体レーザダイオードであり、そのアノードは電源Ｖｃｃに接続され、そのカソードはトランジスタＴｒ１、抵抗Ｒ１及びスイッチＳＷ１を介して接地されている。スイッチＳＷ１は、コントローラ４から出力される所定周期ＰＴのパルス信号Ｐ１に基づいてオンオフ制御される。このスイッチＳＷ１のオン時には、トランジスタＴｒ１に供給されるベース電流に応じて調整される投光電流Ｉが投光素子５に供給され、該投光素子５はその投光電流Ｉの大きさに応じた投光量でスイッチＳＷ１のオンオフに基づいたパルス光を被検出体Ｗに向けて投光する。

投光素子５の近傍には、該投光素子５からの出射光を直接受光可能にモニタ用受光素子１２が配置されている。モニタ用受光素子１２は例えばフォトダイオードであり、そのカソードは電源Ｖｃｃに接続され、そのアノードは抵抗Ｒ２を介して接地されている。また、モニタ用受光素子１２のアノードと抵抗Ｒ２との間のノードＮ１はオペアンプ１１の反転入力端子と接続され、該反転入力端子にはモニタ用受光素子１２にて生じる投光素子５の投光量に応じたモニタ電流が入力される。オペアンプ１１の非反転入力端子は、抵抗Ｒ３を介して接地され、所定電位に維持されている。また、オペアンプ１１の出力端子は、トランジスタＴｒ１のベースに接続されるとともに、コンデンサＣ１を介して同オペアンプ１１の反転入力端子に接続されている。

即ち、これらモニタ用受光素子１２やオペアンプ１１は、投光素子５の投光量が増加すると、それに伴うモニタ電流の増加によりオペアンプ１１から出力されるベース電流を減少させる一方、投光素子５の投光量が減少すると、それに伴うモニタ電流の減少によりオペアンプ１１から出力されるベース電流を増加させている。つまり、投光素子５の投光量の変化に応じてトランジスタＴｒ１のベース電流を変化、即ち投光素子５に供給する投光電流Ｉを変化させ、投光素子５の投光量が一定となるように調整されている。従って、投光素子５の経年劣化等によりその投光量が低下しようとしても、投光素子５に供給する投光電流Ｉが許容範囲内で最大値ＩＭ２となるまで調整され（図２参照）、投光量が一定に保たれる。換言すれば、投光素子５に供給する投光電流Ｉは、使用初期時（ｔ０）における投光素子５の投光量が許容範囲内（安定した検出が可能な範囲内）で最小値（初期値ＩＭ１）になるように設定され、経年劣化が進行すると最大値ＩＭ２に向かって漸次増加する。

受光ヘッド３は、受光手段としての受光素子７及び受光信号増幅回路８を備えており、この受光信号増幅回路８は、オペアンプ１３と、３つの抵抗Ｒ４〜Ｒ６と、コンデンサＣ２とを備えている。

受光素子７は、例えばフォトダイオードであり、そのカソードは電源Ｖｃｃに接続され、そのアノードは抵抗Ｒ４を介して接地されている。受光素子７のアノードと抵抗Ｒ４との間のノードＮ２はオペアンプ１３の反転入力端子と接続され、該反転入力端子には受光素子７での受光量に応じた受光電流が入力される。オペアンプ１３の非反転入力端子は、抵抗Ｒ５を介して接地され、所定電位に維持されている。また、オペアンプ１３の出力端子は、コントローラ４に接続されるとともに、コンデンサＣ２及び抵抗Ｒ６を介してそれぞれ反転入力端子に接続されている。この抵抗Ｒ６は可変抵抗であり、コントローラ４からの増幅率変更信号Ｓ１に基づいてオペアンプ１３の増幅率Ｇが変更される。

即ち、このオペアンプ１３や抵抗Ｒ６は、非検出状態において投光素子５の投光量の減少や受光素子７の受光能力の低下等により受光電流が減少すると、後述するコントローラ４による抵抗Ｒ６の抵抗値の制御によりオペアンプ１３の増幅率Ｇを上昇させ、オペアンプ１３から出力される増幅受光信号Ｓ２のレベルが一定となるように調整されている。従って、投光素子５や受光素子７の経年劣化等によりその投光量や受光能力が低下しても、オペアンプ１３の増幅率Ｇが許容範囲内で最大値ＧＭ２となるまで調整され（図２参照）、非検出状態の増幅受光信号Ｓ２のレベル、即ち検出受光量Ｑが一定に保たれる。換言すれば、オペアンプ１３の増幅率Ｇ（抵抗Ｒ６の抵抗値）は、使用初期時（ｔ０）における増幅率Ｇの値（初期値）が許容範囲内（安定した検出が可能な範囲内）で最小値（初期値ＧＭ１）になるように設定され、経年劣化が進行すると最大値ＧＭ２に向かって漸次増加する。

このような投光制御回路６及び受光信号増幅回路８を制御するコントローラ４は、表示とともにタッチパネル機能を有するディスプレイ２１を備えている。ディスプレイ２１は、操作者のタッチ操作に応じた各種設定信号を検出手段、追従手段及び切替手段としてのＣＰＵ２２に出力するとともに、ＣＰＵ２２からの表示信号の入力に基づいた表示を行う。

ＣＰＵ２２は、投光ヘッド２及び受光ヘッド３の制御とともに、受光ヘッド３（受光信号増幅回路８）からの増幅受光信号Ｓ２に基づいて被検出体Ｗの検出動作を実行する。ＣＰＵ２２は、受光信号増幅回路８にて増幅された増幅受光信号Ｓ２のレベル（検出受光量Ｑ）と受光量閾値ＴＨとを比較して被検出体Ｗの有無を検出し、その検出結果に応じた検出信号Ｓ３を出力回路２４に出力する。

この場合、ＣＰＵ２２は、非検出時の増幅受光信号Ｓ２のレベル（検出受光量Ｑ）に基づいて、その移動平均値を算出するとともに、その移動平均値と所定の相対関係となるように受光量閾値ＴＨを算出し、非検出時の検出受光量Ｑに対して受光量閾値ＴＨを常に所定間隔で維持している。因みに、メモリ２３には、ＣＰＵ２２のその時々の算出値や受光量閾値ＴＨの算出に用いる基準閾値等が記憶される。

このような構成の光電センサ１では、図２に示すように、使用初期時ｔ０において、投光電流Ｉ、増幅率Ｇ及び受光量閾値ＴＨは、それぞれ初期値ＩＭ１，ＧＭ１，ＴＭ１となっている。そして、使用に伴い投光素子５の経年劣化が進行すると、投光量（非検出時の検出受光量Ｑ）を維持しようと投光電流Ｉが初期値ＩＭ１から最大値ＩＭ２に向かって漸次増加する。やがて、投光電流Ｉが最大値ＩＭ２に到達する時間ｔ１になると、投光素子５の投光量が低下し始め、受光信号増幅回路８から出力される非検出時の増幅受光信号Ｓ２のレベル（検出受光量Ｑ）が低下し始める。

ＣＰＵ２２は、非検出時における検出受光量Ｑの移動平均値の低下を検出し、投光電流Ｉでの追従が不能と判断し、時間ｔ１からは受光信号増幅回路８の増幅率Ｇを調整する。即ち、この時間ｔ１からの使用に伴い投光素子５や受光素子７の経年劣化が進行すると、ＣＰＵ２２は、非検出時の検出受光量Ｑを維持しようと増幅率Ｇを最大値ＩＭ２まで漸次増加させる。やがて、増幅率Ｇが最大値ＩＭ２に到達する時間ｔ２になると、非検出時の検出受光量Ｑが低下し始める。

ＣＰＵ２２は、非検出時における検出受光量Ｑの移動平均値の低下を検出し、投光電流Ｉに次いで増幅率Ｇでの追従が不能と判断し、時間ｔ２からは受光量閾値ＴＨをその移動平均値と所定の相対関係となるように算出する。従って、受光量閾値ＴＨは、移動平均値の低下に伴いその移動平均値と所定の間隔を以て漸次小さくなっていく。やがて、受光量閾値ＴＨが設定可能下限値ＴＭ２に到達する時間ｔ３になると、投光電流Ｉ及び増幅率Ｇに次いで受光量閾値ＴＨの追従が不能となり、ＣＰＵ２２は、これ以上は正確な検出ができない虞があることをディスプレイ２１にアラーム画面として表示し、作業者にその旨を報知する。このような動作を行う本実施の形態の光電センサ１は、調整要素である投光電流Ｉ、増幅率Ｇ及び受光量閾値ＴＨを１つずつ３段階で調整する構成としていることから、より長期に亘り被検出体Ｗが安定して検出できるようになっている。

次に、上記第１の実施の形態の作用効果を以下に記載する。
（１）ＣＰＵ２２は、複数の調整要素（投光電流Ｉ、増幅率Ｇ、受光量閾値ＴＨ）のうち１つが所定の関係を満たさなくなった、即ち追従不能となった場合に、その追従不能となった調整要素以外の他の１つの調整要素に順次切替える。そのため、ＣＰＵ２２は、調整要素を１つの調整要素毎に順次切り替えて非検出時の検出受光量Ｑと受光量閾値ＴＨとの相対関係が所定の関係となるように追従させることができる。よって、１つの調整要素が追従不能となっても、経時変化にその追従不能となった調整要素以外の他の１つの調整要素を追従させて非検時の検出受光量Ｑと受光量閾値ＴＨとの相対関係を所定の関係に長期間維持することが可能となり、長期に亘り安定した検出が可能となる。

（２）複数の調整要素（投光電流Ｉ、増幅率Ｇ、受光量閾値ＴＨ）のうちで受光量閾値ＴＨを最後に追従させることにより、受光量閾値ＴＨが高く外乱光の影響を受け受け難い安定した検出状態を比較的長期間維持することができる。

（３）投光電流Ｉ、増幅率Ｇ、受光量閾値ＴＨは、それぞれが独立して非検出時の検出受光量Ｑと受光量閾値ＴＨとの相対関係を所定の関係に維持することができるため、経時変化に容易に追従させることができる。

（第２の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施の形態を図面に従って説明する。尚、本実施の形態では、コントローラ４は調整要素である投光電流Ｉを段階的に変更するようになっており、それに伴い投光ヘッド２ａ及び受光ヘッド３ａの構成が変更されている。

図３に示すように、本実施の形態の投光ヘッド２ａは、投光素子５及び投光制御回路６ａを備えており、この投光制御回路６ａは、ＮＰＮトランジスタよりなるトランジスタＴｒ１と、４つの抵抗Ｒ１，Ｒ３，Ｒ７，Ｒ８と、スイッチＳＷ１と、コンデンサＣ１と、オペアンプ１１とを備えている。本実施の形態の投光制御回路６ａは、第１の実施の形態と略同様に構成されており、異なる点としては、オペアンプ１１の反転入力端子が固定抵抗よりなる抵抗Ｒ７と可変抵抗よりなる抵抗Ｒ８との間のノードＮ３に接続されている。因みに、抵抗Ｒ７が電源Ｖｃｃ、抵抗Ｒ８が接地側に設けられている。また、可変抵抗よりなる抵抗Ｒ８は、コントローラ４からの投光電流変更信号Ｓ４に基づいてその抵抗値が変更され、オペアンプ１１の反転入力端子への入力電流が調整される。

即ち、これら抵抗Ｒ８やオペアンプ１１は、コントローラ４による抵抗Ｒ８の抵抗値の制御により、経年劣化の進行に応じて投光電流Ｉを初期値ＩＭ１から増大値Ｉ２に変更し（図４参照）、投光素子５の投光量（受光素子７の検出受光量Ｑ）を増加するように調整する。換言すれば、投光素子５に供給する投光電流Ｉは、使用初期時（ｔ０）における投光素子５の投光量が許容範囲内（安定した検出が可能な範囲内）で最小値（初期値ＩＭ１）になるように設定され、経年劣化が進行すると増大値Ｉ２に段階的に増加する。

本実施の形態の受光ヘッド３ａは、受光素子７及び受光信号増幅回路８ａを備えており、この受光信号増幅回路８ａは、オペアンプ１３と、２つの抵抗Ｒ４，Ｒ５とを備えている。また、受光信号増幅回路８ａは、第１の実施の形態で用いていたコンデンサＣ２と可変抵抗よりなる抵抗Ｒ６が省略され、オペアンプ１３の増幅率が一定とされている。

ＣＰＵ２２は、非検出時の増幅受光信号Ｓ２のレベル（検出受光量Ｑ）に基づいて、その移動平均値を算出するとともに、その移動平均値と所定の相対関係となるように受光量閾値ＴＨを算出し、非検出時の検出受光量Ｑに対して受光量閾値ＴＨを常に所定間隔で維持している。また、ＣＰＵ２２は、本実施の形態では、受光量閾値ＴＨが設定可能下限値ＴＭ２に到達して受光量閾値ＴＨが追従不能となると、非検出時の投光電流Ｉを初期値ＩＭ１から増大値Ｉ２に増加させる。つまり、ＣＰＵ２２は、非検出時の投光電流Ｉ、即ち投光量を増加させて非検出時の検出受光量Ｑを増加させ、この検出受光量Ｑに基づいて算出される受光量閾値ＴＨを、非検出時の検出受光量Ｑに対して常に所定間隔で維持できるようにする。因みに、投光電流Ｉを初期値ＩＭ１から増大値Ｉ２に変更する際、ＣＰＵ２２は、後述する設定期間Ｔ（Ｔ１，Ｔ２）を経て変更している。

本実施の形態では、図４に示すように、使用初期時ｔ０において、投光電流Ｉ及び受光量閾値ＴＨは、それぞれ初期値ＩＭ１，ＴＭ１となっている。そして、使用に伴い投光素子５の経年劣化が進行すると、ＣＰＵ２２にて非検出時の検出受光量Ｑに基づいて算出される受光量閾値ＴＨは、その移動平均値の低下に伴いその移動平均値と所定の間隔を以て漸次小さくなっていく。やがて、受光量閾値ＴＨが設定可能下限値ＴＭ２に到達する時間ｔ１１になると、受光量閾値ＴＨの追従が不能となり、ＣＰＵ２２は、投光電流Ｉを初期値ＩＭ１から該初期値ＩＭ１よりも大きい増大値（受光量閾値ＴＨが再び追従可能となる設定値）Ｉ２に変更するために設けた設定期間Ｔにおいて、その設定変更処理に移行する。

この設定期間Ｔは、より詳しくは、図５に示すように先の設定期間Ｔ１にて設定変更が行えなかった場合に改めて設定期間Ｔ２を設定するようになっており、この設定期間Ｔ（Ｔ１，Ｔ２）において、ＣＰＵ２２は、パルス信号Ｐ１の周期ＰＴに同期して投光電流Ｉを増大値Ｉ２と初期値ＩＭ１とで複数回（本実施の形態では２回ずつ）交互に変更する。ＣＰＵ２２は、増大値Ｉ２に設定された時の投光電流Ｉに基づく非検出時の検出受光量Ｑの移動平均値を算出しつつ、初期値（増大値Ｉ２に変更する前の設定値）ＩＭ１に設定された時の投光電流Ｉに基づく検出受光量Ｑと受光量閾値ＴＨとを比較して被検出体Ｗの有無を検出する。因みに、投光電流Ｉが増大値Ｉ２に設定された時の比較動作は行わないようになっている。尚、図５に示す先の設定期間Ｔ１では被検出体Ｗが検出可能領域に配置され、非検出時の検出受光量Ｑの適切な移動平均値を算出できず、適切な設定変更処理が行えないため、ＣＰＵ２２は、被検出体Ｗの検出状態（遮光状態）が解消された後に新たな設定期間Ｔ２を設け、その新たな設定期間Ｔ２において設定変更処理を行う。

そして、ＣＰＵ２２は、増大値Ｉ２とした時の投光電流Ｉで得られる非検出時の検出受光量Ｑの移動平均値に基づき算出した受光量閾値ＴＨを追従開始値ＴＨ１として設定する。こうして、設定期間Ｔ（Ｔ２）が終了した時間ｔ１２において、ＣＰＵ２２は、投光電流Ｉを増大値Ｉ２に変更するとともに受光量閾値ＴＨを追従開始値ＴＨ１に変更し、受光量閾値ＴＨの追従及び検出動作を開始する。このような動作を行う本実施の形態の光電センサ１は、調整要素である投光電流Ｉを段階的に変更する構成としていることから、より長期に亘り被検出体Ｗが安定して検出できるようになっている。

次に、上記第２の実施の形態の作用効果を以下に記載する。
（１）ＣＰＵ２２は、受光量閾値ＴＨが所定の関係を満たさなくなった、即ち追従不能となった場合に、投光電流Ｉの設定値を新たな設定値（増大値Ｉ２）に変更する。そのため、ＣＰＵ２２は、投光電流Ｉの設定値を変更可能な限り、受光量閾値ＴＨを非検出時の検出受光量Ｑと受光量閾値ＴＨとの相対関係が所定の関係となるように追従させることができる。よって、経時変化に受光量閾値ＴＨを追従させて非検出時の検出受光量Ｑと受光量閾値ＴＨとの相対関係を所定の関係に長期間維持することが可能となり、長期に亘り安定した検出が可能となる。

（２）ＣＰＵ２２は、投光電流Ｉが増大値Ｉ２に設定された状態の非検出時の検出受光量Ｑに基づいて、投光電流Ｉが増大値Ｉ２に変更された後の受光量閾値ＴＨの追従開始値ＴＨ１を設定するため、追従開始値ＴＨ１をより適切な値に設定することができる。

（３）設定期間Ｔ（Ｔ１）において被検出体Ｗが検出された場合はその検出状態が解消された後に新たな設定期間Ｔ（Ｔ２）を設け該新たな設定期間Ｔ（Ｔ２）において追従開始値ＴＨ１を設定するため、追従開始値ＴＨ１を設定する際に被検出体Ｗの検出状態における検出受光量Ｑが加味されない。よって、投光電流Ｉが増大値Ｉ２に設定された状態の非検出時の検出受光量Ｑに基づいて追従開始値ＴＨ１を設定することができる。

（４）ＣＰＵ２２は、設定期間Ｔ（Ｔ１，Ｔ２）において、投光電流Ｉを増大値Ｉ２に設定しその状態での検出受光量Ｑを取得する処理と、投光電流Ｉを初期値ＩＭ１に設定しその状態での検出受光量Ｑに基づいて被検出体Ｗを検出する処理とを、所定回数、交互に繰り返す。そのため、投光電流Ｉを増大値Ｉ２に設定した状態での検出受光量が非検出時のものであることが保証される。よって、追従開始値をより適切な値に設定することができる。

（５）比較的変更し易い投光素子５の投光量（投光電流Ｉ）及び受光量閾値ＴＨを調整要素としたため、非検出時の検出受光量Ｑと受光量閾値ＴＨとの相対関係を的確に所定の関係に維持することができる。また、増幅率Ｇを変更（大きく）すると、受光素子７に入射する外乱光の分の受光量（ノイズ成分）も変更（増幅）されてしまうため、上述したように、投光素子５の投光量（投光電流Ｉ）及び受光量閾値ＴＨを複数の調整要素とすることが望ましい。

（６）追従させる調整要素を投光量（投光電流Ｉ）よりも変更しやすい受光量閾値ＴＨとしたため、非検出時の検出受光量Ｑと受光量閾値ＴＨとの相対関係をより的確に所定の関係に維持することができる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記第１の実施の形態では、投光制御回路６により投光電流Ｉの値を変更する構成としたが、ＣＰＵ２２により投光電流Ｉを変更する構成としてもよい。

・上記第１の実施の形態では、投光電流Ｉ、増幅率Ｇ、受光量閾値ＴＨの順で順次変更したが、これらの順序を変更してもよく、また、これら以外の調整要素を組み合わせてもよい。

・上記第２の実施の形態では、受光量閾値ＴＨが設定可能下限値ＴＭ２に到達して受光量閾値ＴＨが追従不能となると、投光電流Ｉを初期値ＩＭ１から受光量閾値ＴＨが再び追従可能となる増大値Ｉ２に変更したが、これに限定されない。例えば図６に示すように、非検出時の検出受光量Ｑが一定となるよう投光電流Ｉを追従させ、投光電流Ｉが追従不能となった場合に、前記受光量閾値ＴＨを初期値ＴＨ１１から投光電流Ｉが再び追従可能となる設定値ＴＨ１２に変更してもよい。また、例えば図７に示すように、非検出時の検出受光量Ｑに対して非検出時の検出受光量Ｑが一定となるよう増幅率Ｇを追従させ、増幅率Ｇが追従不能となった場合に、投光電流Ｉを初期値ＩＭ１から増幅率Ｇが再び追従可能となる設定値Ｉ１２に変更してもよい。

・上記第２の実施の形態では、設定期間Ｔにおいて、パルス信号Ｐ１に同期して、投光電流Ｉを増大値Ｉ２と初期値ＩＭ１とで交互に変更したが、例えば図８に示すように、投光電流Ｉを増大値Ｉ２に変更するタイミングをパルス信号Ｐ１とは別のタイミングとしてもよい。

・上記第２の実施の形態では、投光電流Ｉを２段階（初期値ＩＭ１及び増大値Ｉ２）で変更したが、許容範囲内で３段階以上に変更してもよい。
・上記第２の実施の形態では、設定期間Ｔにおいて、設定期間Ｔの後の増大値Ｉ２に投光電流Ｉを設定した時の非検出時の検出受光量Ｑから、設定期間Ｔの後の受光量閾値ＴＨの追従開始値ＴＨ１を設定したが、このような態様に限定されない。例えば、設定期間Ｔにおいて、予め設定された設定期間Ｔの後の受光量閾値ＴＨの追従開始値と検出受光量Ｑとの相対関係が所定の関係になるように、設定期間Ｔの後の投光電流Ｉの増大値Ｉ２を設定してもよい。

・上記第２の実施の形態では、設定期間Ｔ（Ｔ１，Ｔ２）において、検出受光量Ｑを取得する処理と被検出体Ｗを検出する処理とを２回ずつ行ったが、その回数は適宜変更可能であり、また、交互に行わなくともよい。

・上記各実施の形態では、受光量閾値ＴＨを算出する際に非検出時の検出受光量Ｑの移動平均値を用いたが、非検出時の検出受光量Ｑに相当する値（代表値）であれば移動平均値でなくともよい。

第１の実施の形態の光電センサの電気的構成を示す図。 第１の実施の形態の調整要素の変化を示す図。 第２の実施の形態の光電センサの電気的構成を示す図。 第２の実施の形態の調整要素の変化を示す図。 第２の実施の形態の追従開始値の設定方法を説明するための図。 別例の調整要素の変化を示す図。 他の別例の調整要素の変化を示す図。 別例の追従開始値の設定方法を説明するための図。

符号の説明

１…光電センサ、５…投光手段としての投光素子、６，６ａ…追従手段を構成する投光制御回路、７…受光手段としての受光素子、８…追従手段を構成する受光信号増幅回路、２２…検出手段、追従手段、切替手段及び変更手段としてのＣＰＵ、Ｇ…調整要素としての増幅率、Ｉ…調整要素としての投光電流、ＴＨ…調整要素としての受光量閾値、Ｑ…検出受光量、Ｉ２…設定値としての増大値、Ｉ１２，ＴＨ１２…設定値、Ｔ，Ｔ１，Ｔ２…設定期間、ＴＨ１…追従開始値、Ｗ…被検出体。

Claims (7)

1. 被検出体に向けて光を投光する投光手段と、
   前記投光手段から投光された光を受光する受光手段と、
   前記受光手段での検出受光量と受光量閾値とを比較し、前記投光手段及び前記受光手段間の光路上に配置される前記被検出体を検出する検出手段と
   を備えた光電センサにおいて、
   非検出時の前記検出受光量と前記受光量閾値との相対関係を調整可能な複数の調整要素を前記相対関係が所定の関係となるように追従させる追従手段と、
   前記複数の調整要素のうち１つが前記所定の関係を満たさなくなった場合に、非検出時の前記検出受光量と前記受光量閾値との相対関係を所定の関係に維持すべく、その所定の関係を満たさなくなった調整要素以外の他の１つの調整要素に順次切替える切替手段と
   を備えたことを特徴とする光電センサ。
2. 被検出体に向けて光を投光する投光手段と、
   前記投光手段から投光された光を受光する受光手段と、
   前記受光手段での検出受光量と受光量閾値とを比較し、前記投光手段及び前記受光手段間の光路上に配置される前記被検出体を検出する検出手段と
   を備えた光電センサにおいて、
   非検出時の前記検出受光量と前記受光量閾値との相対関係を調整可能な複数の調整要素を前記相対関係が所定の関係となるように追従させる追従手段と、
   前記複数の調整要素のうち１つが前記所定の関係を満たさなくなった場合に、非検出時の前記検出受光量と前記受光量閾値との相対関係を所定の関係に維持すべく、その所定の関係を満たさなくなった調整要素以外の他の調整要素の設定値を新たな設定値に変更する変更手段と
   を備えたことを特徴とする光電センサ。
3. 請求項２に記載の光電センサにおいて、
   前記変更手段は、前記他の調整要素が前記新たな設定値に変更された状態で検出動作を行う前に、前記他の調整要素が前記新たな設定値に設定された状態の非検出時の前記検出受光量に基づいて、前記他の調整要素が前記新たな設定値に変更された後の、追従させる前記調整要素の追従開始値を設定する設定期間を設けることを特徴とする光電センサ。
4. 請求項３に記載の光電センサにおいて、
   前記変更手段は、
   前記設定期間において、前記他の調整要素を前記新たな設定値に設定した状態での前記検出受光量に基づいて前記追従開始値を設定するとともに、前記他の調整要素を変更する前の設定値に設定した状態での前記検出受光量に基づいて前記被検出体を検出し、
   前記被検出体が検出された場合はその検出状態が解消された後に新たな設定期間を設け、該新たな設定期間において前記追従開始値を設定することを特徴とする光電センサ。
5. 請求項４に記載の光電センサにおいて、
   前記変更手段は、前記設定期間において、前記他の調整要素を前記新たな設定値に設定しその状態での前記検出受光量を取得する処理と、前記他の調整要素を前記前の設定値に設定しその状態での前記検出受光量に基づいて前記被検出体を検出する処理とを、所定回数、交互に繰り返し、前記他の調整要素を前記新たな設定値に設定した状態での前記検出受光量に基づいて前記追従開始値を設定することを特徴とする光電センサ。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の光電センサにおいて、
   前記複数の調整要素は、前記投光手段の投光量及び前記受光量閾値であることを特徴とする光電センサ。
7. 請求項２〜５の何れか１項に記載の光電センサにおいて、
   追従させる前記調整要素を前記受光量閾値とし、前記他の調整要素を前記投光手段の投光量とすることを特徴とする光電センサ。

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