JPH09199754A - 物体検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサの検出動作にトラブルを生じた場合に
その状態を外部に知らせることができる物体検知装置を
提供する。 【解決手段】 対向する１対の面１ｂ，１ｃに発光素子
と受光素子とからなる投受光素子対２，３をそれぞれ設
け、この１対の面１ｂ，１ｃの間に被検出体５が無いと
きは、各面の受光素子Ｐ１，Ｐ２は他方の面の発光素子
Ｌ１，Ｌ２からの直接光をそれぞれ異なるタイミングで
受光し、この１対の面の間に被検出体５があるときは、
各面の受光素子Ｐ１，Ｐ２は同一面に配置された発光素
子Ｌ１，Ｌ２の発光光の被検出体５からの反射光をそれ
ぞれ異なるタイミングで受光するようにしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は物体の有無を検出する物体
検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、略コの字状に形成されたケー
スの互いに対向する２つの面の間に被検出体が挿入され
たか否かを検出するいわゆるコの字センサがある。その
１つの例としては、図１０（ａ）に示すようにケース１
０１の一方の面１０１ｂに発光ダイオードなどの発光素
子Ｌ１０１を、他方の面１０１ｃにフォトダイオードな
どの受光素子Ｐ１０１を発光素子Ｌ１０１と光軸を一致
させて配置したものがある。コの字状部内に被検出体が
無い場合は受光素子Ｐ１０１は発光素子Ｌ１０１の光線
を受けて所定のレベルＶａを出力しているが、図１０
（ｂ）のようにコの字状部内に被検出体Ｘが挿入される
とその光線が遮断されて受光素子Ｐ１０１は上記とは異
なったレベルＶｂを出力するようにしたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来のものは、
発光素子Ｌ１０１の故障により光線が出力されなくなっ
たときや、泥や水滴の付着のために受光素子Ｐ１０１へ
到達する光線が弱くなったときには、被検出体Ｘが挿入
されたときと同じレベルＶｂになってしまい、センサの
故障なのか実際に被検出体Ｘが挿入されたのか区別がつ
かないという問題を有していた。

【０００４】例えば、無人運転工場の自動搬送車がステ
ーションに入ったことをこのセンサにより検出して荷物
を搭載するシステムにおいては、センサの故障によりレ
ベルＶｂを出力し被検出体Ｘを検出したと勘違いして自
動搬送車がステーションに入っていないのに荷物を送り
出してしまうなどの不都合が発生する。

【０００５】図１１に示すように、発光素子Ｌ１０２と
受光素子Ｐ１０２を追加して発光素子、受光素子のペア
を複数組設け、その出力の論理和をとることにより信頼
性を向上することも考えられるが、上記不具合は解決さ
れず（仮に発光素子、受光素子の全てのペアが故障した
場合、センサの故障なのか実際に被検出体を検知したの
か区別がつかない。）、トラブルが発生しているという
ことを外部に知らせることができなかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明による物体検知装置では対向する１対の面
に発光素子と受光素子とからなる投受光素子対をそれぞ
れ設け、この１対の面の間に被検出体が無いときは各面
の受光素子は他方の面の発光素子からの直接光をそれぞ
れ異なるタイミングで受光し、この１対の面の間に被検
出体があるときは各面の受光素子は同一面に配置された
発光素子の発光光の被検出体からの反射光をそれぞれ異
なるタイミングで受光するようにし、被検出体の有無に
拘わらずセンサに故障があった場合にはその状態を外部
に知らせることを可能にしている。

【０００７】または、各面の発光素子の発光波長を異な
らせて各面の受光素子ともこれらの発光素子の各波長を
感知する個別の受光素子をそれぞれ有するようにし、１
対の面の間に被検出体が無いときは各面の受光素子は他
方の面の発光素子からの直接光をそれぞれ受光し、この
１対の面の間に被検出体があるときは各面の受光素子は
同一面に配置された発光素子の発光光の被検出体からの
反射光をそれぞれ受光するようにし、被検出体の有無に
かかわらずセンサに故障があった場合にはその状態を外
部に知らせることを可能にしている。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明による物体検知装置では、
発光素子と受光素子とからなる第１の投受光素子対を少
なくとも１つ設けた第１の面と、第１の面と所定の間隔
で対向し、発光素子と受光素子とからなる第２の投受光
素子対を少なくとも１つ設けた第２の面と、各発光素子
の発光タイミングを制御するタイミング信号を出力する
制御手段と、各受光素子の出力信号およびタイミング信
号に応じて上記第１および第２の面の間に挿通される被
検出体の存在の有無および／または装置の動作異常を判
断する判定手段とを有し、各受光素子は、対向する面に
設けてある発光素子の直接光を受光可能であり、被検出
体が直接光の受光素子への到達を遮る場合は、各受光素
子は同じ面に設けてある発光素子からの光が被検出体に
より反射された反射光を受光可能なように各発光素子お
よび各受光素子が配置してある。

【０００９】好ましくは、タイミング信号は第１および
第２の面に設けてある発光素子を互いに異なるタイミン
グで発光させるように互いに所定時間ずれているパルス
信号であり、制御手段は各受光素子の出力信号の状態を
検出するために、各タイミング信号に同期する複数の検
出パルス信号を出力する。

【００１０】さらに好ましくは、タイミング信号は第１
および第２の面に設けてある発光素子を互いに異なる周
波数または互いに異なる変調周波数で発光させるように
互いに異なる周波数または互いに異なる変調周波数を有
するパルス信号であり、制御手段は上記各受光素子の出
力信号の状態を検出するために、上記各タイミング信号
に同期する複数の検出パルス信号を出力する。

【００１１】さらに好ましくは、第１，第２の投受光素
子対の発光素子は互いに発光波長を異ならせてあり、第
１，第２の投受光素子対の受光素子は発光素子の各波長
を感知する個別の受光素子をそれぞれ有し、制御手段は
各受光素子の出力信号の状態を検出するために、タイミ
ング信号に同期する検出パルス信号を出力する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照しな
がら説明する。図１はコの字センサ（物体検知装置）の
構成を示し、コの字センサのケース１には取り付け部１
ａが形成してあり、さらにケース１の所定の間隔で対向
する第１，第２の面１ｂ，１ｃには投受光素子対２，３
がそれぞれ設けてある。投受光素子対２は、ＬＥＤなど
の発光素子Ｌ１と、フォトダイオード、フォトトランジ
スタなどの受光素子Ｐ１とから構成してある。同様に投
受光素子対３は、ＬＥＤなどの発光素子Ｌ２と、フォト
ダイオード、フォトトランジスタなどの受光素子Ｐ２と
から構成してある。

【００１３】コ字状部内は第１，第２の面１ｂ，１ｃと
それらと直交する面１ｄにより形成してある。コの字セ
ンサは軌道上を走る貨車、搬送車などの移動体４の側方
から延伸する被検出体（以下「ドグ」という。）５の有
無を検出するものである。ドグ５の上の面を第１の面５
ａ、下の面を第２の面５ｂとする。

【００１４】投受光素子対２，３の光軸の向き、投光角
もしくはスリット幅は以下の条件を満たすように設定し
てある。すなわち図１（ａ）のように１対の面１ｂ，１
ｃの間にドグ５が無いときは一方の面の受光素子は他方
の面の発光素子の光を受光する（発光素子Ｌ１の光を受
光素子Ｐ２で受光、Ｌ２の光をＰ１で受光）、図１
（ｂ）のように１対の面１ｂ，１ｃの間にドグ５がある
ときは各受光素子は同一面に配置された発光素子の発光
光のドグ５からの反射光を受光する（発光素子Ｌ１の反
射光を受光素子Ｐ１で受光、Ｌ２の反射光をＰ２で受
光）。

【００１５】図２は本実施例の物体検知装置の回路ブロ
ック図、図３〜図７は物体検知装置の動作を説明するた
めのタイミングチャートである。図２において基準パル
スを発生する発振器６は制御手段７に接続している。発
光素子Ｌ１、Ｌ２のドライバーＤ１、Ｄ２は制御手段７
に接続する。さらにドライバーＤ１、Ｄ２は発光素子Ｌ
１，Ｌ２とそれぞれ保護抵抗Ｒ１、Ｒ２を介して接続す
る。受光素子Ｐ１，Ｐ２はアンプＡ１、Ａ２にそれぞれ
接続しアンプＡ１、Ａ２は受光素子Ｐ１，Ｐ２の信号を
増幅してデジタル信号に変換しそれぞれ信号Ｓ５、Ｓ６
を判定手段８に出力する。制御手段７は以下のパルス信
号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を発生する。 Ｓ１；発光素子Ｌ１の駆動用パルスであり、Ｈレベルの
ときＬ１が発光する。 Ｓ２；発光素子Ｌ２の駆動用パルスであり、Ｈレベルの
ときＬ２が発光する。 Ｓ３；ラッチ信号であり、Ｓ１のＨレベルに同期して出
力される。 Ｓ４；ラッチ信号であり、Ｓ２のＨレベルに同期して出
力される。

【００１６】すなわち、パルス信号Ｓ１、Ｓ２は各発光
素子の発光タイミングを制御するタイミング信号であ
る。これらは発光素子Ｌ１，Ｌ２を互いに異なるタイミ
ングで発光させるように互いにタイミングが所定時間ず
れている。また、信号Ｓ３、Ｓ４は各受光素子の出力信
号の状態を検出するための検出パルス信号である。制御
手段７はパルス信号Ｓ１、Ｓ２をドライバーＤ１、Ｄ２
に出力し、パルス信号Ｓ３、Ｓ４を判定手段８に出力す
る。

【００１７】判定手段８は、信号Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ
６のレベルに応じて以下の信号を出力する。 Ｇ１；ドグ５の有無を表す信号で、ドグ有のときＨ、ド
グ無のときＬ（Ｇ２とＧ３のＯＲ信号） Ｇ２；Ｓ３のタイミングでＳ５の出力レベルを見た結果
を表す信号で、Ｓ５＝ＨのときＨ、Ｓ５＝ＬのときＬ
（Ｐ１がＬ１の反射光を受けているかいないかを示
す。） Ｇ３；Ｓ４のタイミングでＳ６の出力レベルを見た結果
を表す信号で、Ｓ６＝ＨのときＨ、Ｓ６＝ＬのときＬ
（Ｐ２がＬ２の反射光を受けているかいないかを示
す。） Ｇ４；Ｓ４のタイミングでＳ５の出力レベルを見た結果
を表す信号で、Ｓ５＝ＨのときＨ、Ｓ５＝ＬのときＬ
（Ｐ１がＬ２の直接光を受けているかいないかを示
す。） Ｇ５；Ｓ３のタイミングでＳ６の出力レベルを見た結果
を表す信号で、Ｓ６＝ＨのときＨ、Ｓ６＝ＬのときＬ
（Ｐ２がＬ１の直接光を受けているかいないかを示
す。） Ｇ６；Ｓ５の出力の異常を出力するもので以下の式１に
より算出される。Ｓ５の出力を異常と判断したときは
Ｈ、Ｓ５の出力を正常と判断したときはＬ

【００１８】

【数１】

【００１９】Ｇ７；Ｓ６の出力の異常を出力するもので
以下の式２により算出される。Ｓ６の出力を異常と判断
したときはＨ、Ｓ６の出力を正常と判断したときはＬ

【００２０】

【数２】

【００２１】図３は投受光素子対２，３に故障が無いと
きの物体検知装置の動作を示す。時刻ｔ０でセンサ内に
ドグ５が挿入されたものとすると、ｔ０以前ではＬ１の
光線をＰ２が受け、Ｌ２の光線をＰ１が受けているの
で、Ｓ３のタイミングでＳ６の出力を見ているＧ５およ
び、Ｓ４のタイミングでＳ５の出力を見ているＧ４のレ
ベルがＨとなる。

【００２２】ｔ０以後は、ドグ５の上面５ａによるＬ１
の反射光をＰ１で受け、ドグ５の下面５ｂによるＬ２の
反射光をＰ２が受けるので、Ｓ３のタイミングでＳ５の
出力を見ているＧ２が時刻ｔ１でＨとなり、Ｓ４のタイ
ミングでＳ６の出力を見ているＧ３のレベルが時刻ｔ２
でＨとなる。Ｇ２とＧ３のオア信号であるＧ１は時刻ｔ
１でＨとなってＧ１を見ていればドグ５の検出ができ
る。

【００２３】図３で仮に、タイミング信号Ｓ１，Ｓ２の
タイミングが一致しているとすると、タイミング信号Ｓ
１，Ｓ２，検出パルス信号Ｓ３、Ｓ４の全てのタイミン
グが一致することになり、信号Ｓ５、Ｓ６も信号Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４とタイミングが一致する。したがっ
て、ドグ５がセンサ内にドグ５が挿入される前も後も信
号Ｇ１ないしＧ５はＨとなり、ドグ５の正確な検知およ
び信号Ｓ５，Ｓ６の異常の検知が不可能である。すなわ
ち、タイミング信号Ｓ１，Ｓ２のタイミングがずれてい
れば、受光素子Ｐ１，Ｐ２が反射光を受光したのか直接
光を受光したのかが信号Ｇ２ないしＧ５により明確に判
別でき、ドグ５の正確な検知および信号Ｓ５，Ｓ６の異
常の検知が可能である。

【００２４】図４はドグ５がセンサ内に挿入されない状
態で、受光素子Ｐ１の故障または受光素子Ｐ１の受光部
に泥やゴミが付着することにより時刻Ｓ５ａの後からは
Ｌ１，Ｌ２の光が受光素子Ｐ１に入らなくなったときの
動作を示す。時刻ｔ３でＳ５がＬになるので時刻ｔ３で
Ｇ４がＬとなり、このときＧ２，Ｇ３＝ＬなのでＧ１＝
Ｌとなるから、式１にしたがってＧ６がＨとなってＳ５
信号の異常が検出できる。さらにｔ０でセンサ内にドグ
５が挿入されると、時刻ｔ２でＧ３＝Ｈ、Ｇ１＝Ｈとな
り、ドグ５の検出ができるが、Ｇ２＝Ｌであるので、式
１よりＧ６はＨを継続して出力し、信号Ｓ５の異常を知
らせる。

【００２５】図４はドグ５がセンサ内に挿入されない状
態で、時刻Ｓ５ａの後からは受光素子Ｐ１の故障等で光
が受光素子Ｐ１に入らなくなったときの動作であるが、
これに代えて時刻Ｓ５ａの後からは発光素子Ｌ２が故障
またはこれに汚れが付着して光を十分に投光しなくなっ
た場合の動作を以下に示す。図４と異なる点は、Ｓ５が
時刻ｔ１以後でＳ３のタイミングでＨになり、時刻ｔ２
以後でＳ６がＬになるのでＧ３が常時Ｌとなり、時刻ｔ
１以後でＧ１，Ｇ２，Ｇ７がＨになり、また時刻ｔ１以
後でＧ６がＬとなる点である。

【００２６】図４はドグ５がセンサ内に挿入されない状
態で、時刻Ｓ５ａの後からは光が受光素子Ｐ１に入らな
くなったときの動作であるが、これに加えて時刻Ｓ５ａ
の後から発光素子Ｌ２が故障して発光しなくなった場合
の動作を以下に示す。図４と異なる点は、時刻ｔ２でＳ
６がＬになるのでＧ３，Ｇ１が常時Ｌとなり、ドグ５有
無の検出は不可能である点である。

【００２７】つぎに、ドグ５がセンサ内に挿入されない
状態で、受光素子Ｐ１，Ｐ２の故障または受光素子Ｐ
１，Ｐ２の受光部に泥やゴミが付着することにより光が
受光素子Ｐ１，Ｐ２ともに入らなくなったときについて
説明する。受光素子Ｐ１，Ｐ２とも反射光も直接光も受
光しないのであるから、信号Ｓ５，Ｓ６は常時Ｌとな
り、信号Ｇ２ないしＧ５も常時Ｌとなり、信号Ｇ１も常
時Ｌとなり、ドグ５の検出が不可能である。したがって
式１，２により信号Ｇ６，Ｇ７は常時Ｈとなり、信号Ｓ
５，Ｓ６の異常を知らせる。

【００２８】ドグ５がセンサ内に挿入されない状態で、
発光素子Ｌ１，Ｌ２の故障または発光素子Ｌ１，Ｌ２の
発光部に泥やゴミが付着することにより光が発光素子Ｌ
１，Ｌ２から発せられなくなったときについても上述と
同様である。

【００２９】図５は、ドグ５がセンサ内に挿入されない
状態で、受光素子Ｐ２の故障または受光素子Ｐ２の受光
部に泥やゴミが付着することにより時刻Ｓ６ａの後から
はＬ１，Ｌ２の光が受光素子Ｐ２に入らなくなったとき
の動作を示す。時刻ｔ３でＳ６がＬになるので時刻ｔ３
でＧ５がＬとなる。したがって式２により時刻ｔ３でＧ
７がＨとなってＳ６信号の異常が検出できる。また時刻
ｔ１でＧ２＝Ｈ、Ｇ１＝Ｈとなりドグ５の検出ができ
る。

【００３０】図５はドグ５がセンサ内に挿入されない状
態で、時刻Ｓ６ａの後からは受光素子Ｐ２の故障等で光
が受光素子Ｐ２に入らなくなったときの動作であるが、
これに代えて時刻Ｓ６ａの後からは発光素子Ｌ１が故障
等により光を十分に投光しなくなった場合の動作を以下
に示す。図５と異なる点は、Ｓ６が時刻ｔ２以後でＳ４
のタイミングでＨになり、時刻ｔ１以後でＳ５がＬにな
るのでＧ２が常時Ｌとなり、時刻ｔ２以後でＧ１，Ｇ
３，Ｇ６がＨになり、また時刻ｔ２以後でＧ７がＬとな
る点である。

【００３１】図５はドグ５がセンサ内に挿入されない状
態で、時刻Ｓ６ａの後からは光が受光素子Ｐ２に入らな
くなったときの動作であるが、これに加えて時刻Ｓ６ａ
の後から発光素子Ｌ１が故障して発光しなくなった場合
の動作を以下に示す。図５と異なる点は、時刻ｔ１でＳ
５がＬになるのでＧ２，Ｇ１が常時Ｌとなり、ドグ５有
無の検出は不可能である点である。

【００３２】図６はドグ５がセンサ内に挿入された状態
で、発光素子Ｌ１，受光素子Ｐ１の故障もしくはこれら
への泥やゴミの付着により、時刻Ｓ５ｂの後からは発光
素子Ｌ１の光のドグ５からの反射光が受光素子Ｐ１に入
らなくなった場合の動作を示す。時刻ｔ３で信号Ｓ５が
Ｌになるので時刻ｔ３で信号Ｇ２がＬとなる。このと
き、式１にしたがって信号Ｇ６がＨとなって信号Ｓ５の
異常が検出できる。また時刻ｔ１でＧ２＝Ｈ、Ｇ１＝Ｈ
となり、ドグ５の検出ができる。すなわち発光素子Ｌ
２，受光素子Ｐ２からなる投受光素子対のみによって信
号Ｓ５の異常，ドグ５の検出が可能である。

【００３３】図７はドグ５がセンサ内に挿入された状態
で、発光素子Ｌ２、受光素子Ｐ２の故障もしくはこれら
への泥やゴミの付着により、時刻Ｓ６ｂの後からは発光
素子Ｌ２の光のドグ５からの反射光が受光素子Ｐ２に入
らなくなった場合の動作を示す。時刻ｔ３で信号Ｓ６が
Ｌになるので時刻ｔ３で信号Ｇ３がＬとなり、このと
き、式２にしたがって信号Ｇ７がＨとなって信号Ｓ６の
異常が検出できる。また時刻ｔ１でＧ２＝Ｈ、Ｇ１＝Ｈ
となり、ドグ５の検出ができる。すなわち、発光素子Ｌ
１，受光素子Ｐ１からなる投受光素子対のみによって信
号Ｓ６の異常，ドグ５の検出が可能である。

【００３４】以上のように、上記信号Ｇ６、Ｇ７を監視
することによって、ドグ５がセンサ内に挿入されている
か否かに拘わらずセンサの異常を検出することができ
る。また、Ｇ６，Ｇ７の信号のレベルにより、センサの
どの部分に故障があるのかを知ることができ、故障の信
号が出力された後の早い時期にセンサの清掃または修理
を行うことにより元に復帰させることが可能となる。ま
た、センサの一方の面の投受光素子対が故障しても、他
方の面の投受光素子対によりドグ５の有無検出は可能で
ある。

【００３５】ドグ検出，信号Ｓ５，Ｓ６の異常判定結果
についてまとめると表１のようになる。

【００３６】

【表１】

【００３７】なお、信号Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５は信号
Ｇ１およびＧ６、Ｇ７を導き出すための途中の信号であ
るので、判定手段８から外部への出力は省略してもよ
い。

【００３８】図８は発光素子や受光素子の光軸方向の設
定を説明するための図である。第１の面１ｂに対する発
光素子Ｌ１、受光素子Ｐ２を結ぶ方向の角度をθ、Ｌ１
とドグ上面５ａの反射点ＲＰを結ぶ方向の角度をθ’と
すると下記の関係となる。

【００３９】 ｔａｎθ＝ｄ／ｅ （式３） ｔａｎθ’＝（ｄ−ｔ）／ｅ （式４） 但し、発光素子Ｌ１、受光素子Ｐ１間の距離および発光
素子Ｌ２、受光素子Ｐ２間の距離をｅ、ドグ５の厚みを
ｔ、第１、第２の面間の距離をｄとし、ドグは第１、第
２の面間の中央に位置するものとする。

【００４０】最も効率良く光を受ける角度は直接光の場
合（θ）と反射光の場合（θ’）とで相違する。

【００４１】投光方向及び受光方向はドグ５の表面の反
射率や発光素子Ｌ１，Ｌ２の投光角、受光素子Ｐ１，Ｐ
２の受光角、各素子の前に置かれたスリットによって所
定の角度に設定される。通常、ドグ５の表面においては
乱反射が起こり、受光素子への反射光は発光素子の直接
光を受ける場合よりも小さくなるので、投光方向は最も
効率良く反射光を受ける角度θ’に設定するのが望まし
い。

【００４２】ドグ５表面が磨かれた金属のように反射率
が高い場合は、投受光方向はθとθ’の間の値、例えば
（θ＋θ’）／２としてもよい。なお、実際には、寸法
誤差やドグ５の位置の誤差を考慮して投光方向及び受光
方向や投受光角を設定したり、ケース１の内面反射によ
り誤動作が起こらないように投受光面以外は反射率を低
くする処理、例えば梨字加工または綿の吹き付けまたは
艶消しの黒色塗料の塗布等の処理を行うことが望まし
い。

【００４３】図８ではドグ５は第１、第２の面間の中央
に位置するものとしたが、第１、第２の面間の中央から
上下に偏奇した位置にある場合も考えられ、その場合も
含めた投光角について以下説明する。

【００４４】図１０はセンサのコの字内を示す側面図
で、発光素子Ｌ１の投光スポットはＰ２の受光領域を、
ドグによるＬ１光の反射光のスポットはＰ１の受光領域
をそれぞれカバーすることが望ましいので、ドグが上下
方向に移動した場合についてのべる。

【００４５】ドグが上方向Ａまたは下方向Ｂの位置にあ
るとき、センサの中央からの移動量をｓとする。Ｌ１と
Ｐ２とを結ぶ直線がセンサの一方の面となす角をθ、Ｌ
１の投光角をαとし、αのうち前述の直線の左右に振り
分けた投光角をそれぞれα２，α１とする。

【００４６】また、ドグがないときのＬ１の直接光によ
るＰ２周囲のスポットの範囲をＰ２ａ〜Ｐ２ｂとし、ド
グがある時のドグからの反射光によるＰ１周囲のスポッ
トの範囲をそれぞれＰ１ａＡ〜Ｐ１ｂＡ（ドグがＡにあ
る場合）、Ｐ１ａＢ〜Ｐ１ｂＢ（ドグがＢにある場合）
とする。

【００４７】Ｐ１，Ｐ２の受光領域（範囲）をその両側
にそれぞれｅｐとした場合、ドグの位置によってＬ１の
投光角がどの程度必要かについて考察すると以下のよう
になる。ここでθ＝ａｒｃｔａｎ（ｄ／ｅ）である。

【００４８】まず、ドグがない場合、Ｐ２ｂからＰ２ま
での距離＞ｅｐでかつＰ２ａからＰ２までの距離＞ｅｐ
であるから、次式が成立する。 α１ａ＞θ−ａｒｃｔａｎ｛ｄ／（ｅ＋ｅｐ）｝ （式５） α２ａ＞ａｒｃｔａｎ｛ｄ／（ｅ−ｅｐ）｝−θ （式６） つぎに、ドグがＡの位置にある場合、Ｐ１ｂＡからＰ１
までの距離＞ｅｐでかつＰ１ａＡからＰ１までの距離＞
ｅｐであるから、次式が成立する。 α１ｂ＞θ−ａｒｃｔａｎ｛（ｄ−２ｓ−ｔ）／（ｅ＋ｅｐ）｝（式７） α２ｂ＞ａｒｃｔａｎ｛（ｄ−２ｓ−ｔ）／（ｅ−ｅｐ）｝−θ（式８） つぎに、ドグがＢの位置にある場合、Ｐ１ｂＢからＰ１
までの距離＞ｅｐでかつＰ１ａＢからＰ１までの距離＞
ｅｐであるから、次式が成立する。 α１ｃ＞θ−ａｒｃｔａｎ｛（ｄ＋２ｓ−ｔ）／（ｅ＋ｅｐ）｝（式９） α２ｃ＞ａｒｃｔａｎ｛（ｄ＋２ｓ−ｔ）／（ｅ−ｅｐ）｝−θ（式１０） 上記において、式７と式１０とが成立すれば、式８と式
９とは自ずから満足するので、投光角は式５，６，７，
１０で求めたα１，α２のうちそれぞれ最大のものを用
いてそれらの和をとればよい。一例として、ｅ＝２０m
m，ｄ＝３０mm，ｔ＝５mm，ｓ＝２mm，ｅｐ＝２mmとす
ると、上記の式を満足するα１ａ，α２ａ，α１ｂ，α
２ｃで最小の値のものは、それぞれα１ａ＝２．６゜，
α１ｂ＝１２．６゜，α２ａ＝２．８゜，α２ｃ＝１．
９゜で投光角αは１５．４゜となる。

【００４９】また、他の例として、ｅ＝５mm，ｄ＝３０
mm，ｔ＝５mm，ｓ＝２mm，ｅｐ＝２mmとすると上記の式
を満足するα１ａ，α２ａ，α１ｂ，α２ｃで最小の値
のものは、それぞれα１ａ＝３．７゜，α１ｂ＝９．０
゜，α２ａ＝３．８゜，α２ｃ＝３．６゜で投光角αは
１２．８゜となる。したがってｅ，ｓは小さいほどαは
小さくてよいことが判る。

【００５０】また、ドグ５の有無すなわち判定手段８の
出力信号のレベルに応じて発光素子Ｌ１，Ｌ２の発光輝
度やアンプＡ１，Ａ２の増幅度を変化させる等の制御を
行うようにしてもよい。図２の点線で示す信号Ｓ７はこ
の制御を示している。具体的には、ドグ５がセンサ内に
挿入されていない（信号Ｇ１＝Ｌ）場合には、受光素子
は検知しやすい直接光を受けるため、信号Ｓ７がドライ
ブＤ１，Ｄ２に入力されることにより信号Ｓ５やＳ６が
十分得られる程度に発光輝度を小さくしておき、ドグ５
がセンサ内に挿入されて信号Ｇ４やＧ５の出力がＬレベ
ルになった場合には、受光素子は検知しにくい反射光を
受けるようになるため、信号Ｓ７がドライブＤ１，Ｄ
２、アンプＡ１，Ａ２に入力され、発光素子Ｌ１，Ｌ２
の発光輝度を大きくしたり、アンプＡ１，Ａ２の増幅度
を上げて受光素子Ｐ１，Ｐ２が確実にドグ５による反射
光を受けられるようにしてもよい。ドグ５の無い時間が
長い用途に関しては消費電力の節減となり、また、発光
素子の長寿命化が図れる。

【００５１】さらに、上記の方法によりセンサの機能を
一時的に回復することも可能である。例えば図４におい
て、受光素子Ｐ１の前に泥などが付着して受光信号が低
下した結果、Ｓ５ａの後の信号Ｓ５が得られなくなった
ような場合、Ｇ４＝Ｌのときに発光素子Ｌ２の発光輝度
を高くすることにより信号Ｓ５の出力が復帰することが
考えられる。この場合は、受光素子Ｐ１の前の汚れが原
因であると判断してそれを表す信号を出力し清掃をうな
がすことができる。

【００５２】図９は発光素子Ｌ１，Ｌ２、受光素子Ｐ
１，Ｐ２を設置する面の構造を表したものである。光を
使用するセンサであるため、泥、ほこり、雨滴などによ
って投・受光面が汚れて光が遮断されることがある。そ
のため、その配置面は、投・受光軸を確保しさらに清掃
がし易いようにすることが好ましい。すなわち図９
（ａ）は清掃面（発光素子、受光素子の取付板の前面）
を平らにしかつ裏面の取付面に角度を持たせたものであ
り、取付板の光の屈折率を考慮して投・受光方向を決め
ればよい。図９（ｂ）は発光素子、受光素子の取付板の
投・受光面をなだらかな曲面で連続させたものであり、
汚れがたまりにくく、清掃がしやすい。

【００５３】なお、本発明は上記実施例に限らず種々の
変更が可能である。例えば図９（ｂ）の発光素子、受光
素子の取付板の投・受光部分の前にレンズを構成しても
よい。

【００５４】上記実施例では、センサの対向する第１，
第２の面１ｂ，１ｃにそれぞれ一個の投受光素子対２，
３を設けた場合について説明したが、この投受光素子対
は各面に複数個並べて設けてもよいし、クロスして投受
光を行うように設けても良い（例えばある投受光素子対
の発光素子が他の投受光素子対の発光素子、受光素子の
間に配置される構成で、各発光素子からの反射光または
直接光同士が交差する構成）。

【００５５】また、上記実施例では、投受光素子対の発
光素子、受光素子の間隔ｅはほぼ０にしてもよい。この
ときは前述のように発光素子の投光角αを小さくできる
という効果があるが、また一方で光が第１，第２の面１
ｂ，１ｃに対してほぼ垂直に進むため、例えばドグがな
いとき発光素子Ｌ１からの直接光が、受光素子Ｐ２で受
光される以外に受光素子Ｐ２の周囲で反射し受光素子Ｐ
１に入るおそれがある。これを防ぐために、前述したよ
うな受光素子Ｐ２の周囲の部分の加工を施す必要があ
る。

【００５６】上記実施例は、タイミング信号Ｓ１，Ｓ２
のタイミングをずらし受光素子Ｐ１，Ｐ２が反射光を受
光したのか直接光を受光したのかが、信号Ｇ２ないしＧ
５により明確に判別でき、ドグ５の正確な検知および信
号Ｓ５，Ｓ６の異常の検知が可能なものであるが、タイ
ミング信号Ｓ１，Ｓ２のタイミングをずらす代わりにタ
イミング信号Ｓ１，Ｓ２の周波数を異ならせたり、Ｓ
１，Ｓ２に変調をかけ、その変調周波数同士を異ならせ
てもよい。変調のかけ方としては、ＡＭ変調、ＦＭ変調
があげられるが判定手段はこの場合ＡＭ変調周波数、Ｆ
Ｍ変調周波数で発光した光をそれぞれ感知するものを使
用する。またはタイミング信号Ｓ１，Ｓ２のタイミング
も周波数も同じにして発光素子Ｌ１，２の発光波長を異
ならせてもよい。そのときは受光素子Ｐ１，２とも発光
素子Ｌ１，２の各波長を感知する２個の受光素子をそれ
ぞれ有するようにする。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、対向する１対の面に発
光素子と受光素子とからなる投受光素子対をそれぞれ設
け、この１対の面の間に被検出体が無いときは各面の受
光素子は他方の面の発光素子からの直接光をそれぞれ異
なるタイミングで受光し、この１対の面の間に被検出体
があるときは各面の受光素子は同一面に配置された発光
素子の発光光の被検出体からの反射光をそれぞれ異なる
タイミングで受光するようにし、または各面の発光素子
の発光波長を異ならせて各面の受光素子ともこれらの発
光素子の各波長を感知する個別の受光素子をそれぞれ有
するようにし、１対の面の間に被検出体が無いときは各
面の受光素子は他方の面の発光素子からの直接光をそれ
ぞれ受光し、この１対の面の間に被検出体があるときは
各面の受光素子は同一面に配置された発光素子の発光光
の被検出体からの反射光をそれぞれ受光するようにした
ので被検出体の有無に拘らずセンサに故障があった場合
にはその状態を外部に知らせることができる。また、片
方面の投受光素子対に故障が発生しても被検出体の検出
は可能であり、信頼性の向上した物体検知装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の側面図

【図２】同上の回路ブロック図

【図３】同上のセンサが正常に作動する場合のタイムチ
ャート

【図４】同上のセンサが正常に作動しない場合のタイム
チャート

【図５】同上のセンサが正常に作動しない場合のタイム
チャート

【図６】同上のセンサが正常に作動しない場合のタイム
チャート

【図７】同上のセンサが正常に作動しない場合のタイム
チャート

【図８】同上のセンサの投受光の条件を示す側面図

【図９】同上のセンサの取付部の側面図

【図１０】同上のセンサの投光角の条件を示す側面図

【図１１】従来例を示す側面図

【符号の説明】

１ｂ 第１の面 １ｃ 第２の面 ２ 第１の投受光素子対 ３ 第２の投受光素子対 ５ 被検出体 ７ 制御手段 ８ 判定手段 Ｓ１，Ｓ２ タイミング信号 Ｓ５，Ｓ６ 受光素子の出力信号 Ｌ１，Ｌ２ 発光素子 Ｐ１，Ｐ２ 受光素子 Ｓ３，Ｓ４ 検出パルス信号

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子と受光素子とからなる第１の投
   受光素子対を少なくとも１つ設けた第１の面と、 上記第１の面と所定の間隔で対向し、発光素子と受光素
   子とからなる第２の投受光素子対を少なくとも１つ設け
   た第２の面と、 上記各発光素子の発光タイミングを制御するタイミング
   信号を出力する制御手段と、 上記各受光素子の出力信号および上記タイミング信号に
   応じて上記第１および第２の面の間に挿通される被検出
   体の存在の有無および／または装置の動作異常を判断す
   る判定手段とを有し、 上記各受光素子は、対向する面に設けてある発光素子の
   直接光を受光可能であり、上記被検出体が上記直接光の
   上記受光素子への到達を遮る場合は、上記各受光素子は
   同じ面に設けてある上記発光素子からの光が上記被検出
   体により反射された反射光を受光可能なように上記各発
   光素子および上記各受光素子が配置してあることを特徴
   とする物体検知装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記タイミング信号
   は、上記第１および第２の面に設けてある発光素子を互
   いに異なるタイミングで発光させるように互いに所定時
   間ずれているパルス信号であり、上記制御手段は上記各
   受光素子の出力信号の状態を検出するために、上記各タ
   イミング信号に同期する複数の検出パルス信号を出力す
   ることを特徴とする物体検知装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、上記タイミング信号
   は、上記第１および第２の面に設けてある発光素子を互
   いに異なる周波数または互いに異なる変調周波数で発光
   させるように互いに異なる周波数または互いに異なる変
   調周波数を有するパルス信号であり、上記制御手段は上
   記各受光素子の出力信号の状態を検出するために、上記
   各タイミング信号に同期する複数の検出パルス信号を出
   力することを特徴とする物体検知装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、上記第１，第２の投
   受光素子対の発光素子は互いに発光波長を異ならせてあ
   り、上記第１，第２の投受光素子対の受光素子は上記発
   光素子の各波長を感知する個別の受光素子をそれぞれ有
   し、上記制御手段は上記各受光素子の出力信号の状態を
   検出するために、上記タイミング信号に同期する検出パ
   ルス信号を出力することを特徴とする物体検知装置。