JP7503412B2

JP7503412B2 - 光学式変位センサ

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Publication number: JP7503412B2
Application number: JP2020071365A
Authority: JP
Inventors: 大樹松本; 哲庸呉
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2020-04-10
Filing date: 2020-04-10
Publication date: 2024-06-20
Anticipated expiration: 2040-04-10
Also published as: US20210318115A1; CN113514841A; JP2021167774A; JP2024071742A; US11867494B2

Description

本発明は光学式変位センサに関する。

特許文献１、２は光学式変位センサを開示している。光学式変位センサは、検出領域に投光し、反射光を受光素子で受け取って、受光素子の出力に基づいて検出対象物を検知するのに用いられる。

変位センサには一体型と分離型とが知られている。一体型は、投受光部に加えて表示部や操作部が一つの筐体に設けられている。分離型は、電源回路を備えて投受光するヘッド部と、これを制御するコントローラ（分離アンプ）とで構成され、分離アンプには表示部や操作部が設けられ、この分離アンプはＤＩＮレールに固定される。

特開２００８－１４５１５８号公報特開２００８－１４５１６０号公報

一体型変位センサは表示部や操作部が設けられている関係で大型であり、狭い場所に設置したときに表示部が見えない、操作部の操作ができない等、設置場所が限定的であるという問題がある。

分離型変位センサは、ヘッド部と分離アンプとの間のペアリングの失敗からセンサを守るため誤配線保護回路が必要であり、ヘッド部の回路構成が複雑化するという問題がある。

本発明の目的は、ヘッド部を構成する筐体を一層小型化することのできる光学式変位センサを提供することにある。

上記の技術的課題は、本発明によれば、
光を透過するための透過窓を有する第１筐体と、
該第１筐体に設けられ、前記透過窓を介して検出領域に向けて測定光を投光する投光部と、
前記第１筐体に設けられ、前記透過窓を介して検出領域からの前記測定光を光電変換して受光信号を生成する受光部と、
前記第１筐体に設けられ、前記受光部により生成された受光信号に基づいて検出対象の変位を測定する測定部と、
前記第１筐体内に電力を伝送するケーブルと、
前記第１筐体内に第１電圧の電力を、前記ケーブルを介して供給するための第１電源回路を少なくとも収容し、前記ケーブルと一体化され、細長い外形形状を有するとともに複数の側面を有する第２筐体とを備え、
前記ケーブルは、一端が前記第１筐体を貫通して前記第１筐体内で接続し、他端が前記第２筐体の前記第１筐体側の端を貫通して前記第２筐体内で接続し、
前記第２筐体に、
前記第１筐体の前記測定部により生成された測定情報を受け付ける受信回路と、
前記複数の側面のうち一の側面に設けられ、判定しきい値を設定するための操作部と、
前記複数の側面のうち前記一の側面に対して周方向に異なる側面に設けられ、前記操作部の操作指示に基づいて設定された判定しきい値と、該受信回路が受け付けた前記測定情報に基づいて変位に関する情報とを表示する表示部とを更に有することを特徴とする光学式変位センサを提供することにより達成される。

本発明によれば、第１筐体に含まれていた第１電源回路を第２筐体に収容することで小型化できると共に、第１筐体から延びる前記ケーブルと第２筐体とを一体化したことにより第１筐体にI/Oポートを設ける必要がないため小型化が可能である。

本発明の作用効果及び他の目的は以下の好ましい実施例の詳細な説明から明らかになろう。

第１実施例の光学式三角測距センサの全体構成を説明するための図である。第１実施例の光学式三角測距センサの一部を構成する本体部を所望の場所に固定できることを説明するための図であり、本体部を結束バンドで所望の場所に固定した例を示す。ケーブル群に本体部を結束バンドで固定した例を示す図である。第１実施例の光学式三角測距センサの一部を構成するヘッド部が内蔵する構成要素を説明するための図である。ヘッド部の傾斜した角部に設置した動作表示灯の構造を説明するための断面図である。ヘッド部の制御系を説明するためのブロック図であり、ヘッド部の一部である。ヘッド部の制御系を説明するためのブロック図であり、ヘッド部の残部である。本体部の制御系を説明するためのブロック図である。本体部の表示部を構成するＯＥＬＤにおいて光軸変位発生の表示例を説明するための図である。運用時にＯＥＬＤに現在値としきい値とが数値表示されることを説明するための図である。しきい値設定において距離モードで表示したときのバー表示の具体例を説明するための図である。しきい値設定において高さモードで表示したときのバー表示の具体例を説明するための図である。ヘッド部、本体部に含まれる電源回路を説明するための図である。緑色レーザ光の強度及びパワーを制限する制御を説明するためのフローチャートである。受光量が多すぎる場合の問題と少なすぎる場合の問題を説明するための図であり、(I)は受光量が多すぎる場合を示し、(II)は受光量が少なすぎる場合を示し、(III)は投光量を調整した後の受光量を示す。撮像素子の露光時間、投光パルス幅の設定を変更することによりレーザ光の強度を制御する処理の一例を示すフローチャートである。光強度制御処理の一例を示すフローチャートである。過電流検知処理の一例を示すフローチャートである。 (I)ワーク位置の遠近に伴って撮像素子におけるスポットの像の位置が変化することを説明するための図であり、(II)は画素の配列ピッチを不等間隔にした画像素子のイメージを説明するための図である。画素の配列が等間隔の画像素子における問題点を説明するための図である。不等間隔画像素子における画素の幅の設定を説明するための図である。ヘッド部の投受光部の分解斜視図である。本体部に接続される中継ケーブル、出力ケーブルの双方が半田付けにより本体部に一体的に接続されることを説明するための図である。本体部の止水構造を説明するための側面図であり、図面に向かって左側のキャップが緩められた状態にあり、右側のキャップが締め付けられた状態にある。図２３に図示の本体部の断面図である。図２４の矢印XXVで指し示す部分の拡大断面図である。図２５に対応する拡大断面図であり、キャップを閉めた状態を示す。第２実施例の光学式三角測距センサの全体構成を説明するための図である。第２実施例に含まれるヘッド本体の制御系のブロック図であり、ヘッド部の一部である。第２実施例に含まれるヘッド本体の制御系のブロック図であり、ヘッド部の残部である。第２実施例に含まれるヘッド本体、中継部、本体部が備える電源回路を説明するための図である。第２実施例の光学式三角測距センサに含まれる中継部の防水構造を説明するための概念図である。第２実施例に含まれる中継部のブロック図であり、ヘッド本体から抽出した電源回路が中継部に設けられている。

＜第１実施例（図１～図２６）＞
図１は、第１実施例の変位センサを示す。第１実施例の変位センサは、具体的には光学式三角測距センサ１００である。三角測距センサ１００は第１筐体を構成するヘッド部２と、第２筐体を構成する本体部４に分けて構成され、ヘッド部２から延出する中継ケーブル６が本体部４と一体化されている。ヘッド部２は、検出対象に向けて投受光を行う機能を主体に構成され、他方、本体部４は、電源回路、表示部、操作部で構成されている。ヘッド部２は緑色レーザ光源を含み、この緑色レーザ光を出射して検出対象の表面にスポットを形成する。

第１実施例の三角測距センサ１００によれば、ヘッド部２が表示機能無しの検出対象に向けて投受光を行う機能に限定されているため小型化することができる。従って、ヘッド部２を設置する場所の選択に自由度がある。また、中継ケーブル６で一体化された本体部４も設置場所の選択に自由度がある。このことから、検出対象の測定に適した場所にヘッド部２を設置し、そして、ヘッド部２の近くの任意の場所に本体部４を設置することで、検出対象の表面に現れる緑色レーザ光のスポットを視認してスポットの位置が適切であるか否かを確認しながら且つ本体部４の表示部の表示を確認しながら判定しきい値などの設定作業を行うことができる。

本体４からヘッド部２に電力を供給すると共に本体部４とヘッド部２との間の信号に授受が行われる。中継ケーブル６はコネクタを介在させてヘッド部２及び／又は本体部４に接続させてもよいが、コネクタ無しに接続させることでI/Oポートが不要になる。コネクタを介在させたときは、長さの異なる複数の中継ケーブル６を用意することでヘッド部２と本体部４との間の離間距離を自由に設定することができものの、I/Oポートを含む接続部が必要となる。コネクタ無しに接続させることで、ヘッド部及び本体部４の中継ケーブル６に対する接続部を小型化できるだけでなく、ヘッド部と、これと対の本体部４との間の誤配線等に関する保護回路などの対策が不要となる。また、他機種と誤って接続するというミスマッチの問題も発生しない。

一般的な三角測距センサに含まれる構成要素のうち、三角測距に必要とされる光学部品及びこれに関連した素子、電源基板などの構成要素群はヘッド部２に収容され、それ以外のドットマトリックスディスプレイ、例えば有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ）や操作ボタンなどの構成要素群が本体部４に設けられている。これによりヘッド部２を小型化することができる。

図２は本体部４を示す。本体部４は、幾分扁平な断面略矩形の細長い外形形状を有し、その長手方向一端に位置するヘッド側端４aと、長手方向他端部に位置する出力側端４ｂとを有している。また、本体部４の４つの面で構成される側面は、比較的幅広の第１側面４cと、この第１側面４cに隣接した幅狭の第２側面４dを含んでいる。本体部４は、中継ケーブル６、出力ケーブル８の接続部を含めて防水構造が採用されている。中継ケーブル６、出力ケーブル８はメタルジャケットを備えたケーブルであってもよいし、メタルジャケット無しのケーブルであってもよい。中継ケーブル６、出力ケーブル８メタルジャケットを備えたケーブルで構成して堅牢性を高めるのが好ましい。

本体部４には出力ケーブル８が接続され、本体部４から出力ケーブル８を通じて判定信号つまりＯＮ/ＯＦＦ信号がＰＬＣ、分離型センサのコントローラ、制御装置などの外部環境機器１０(図１)に向けて出力される。中継ケーブル６及び出力ケーブル８は共に屈曲可能な可撓性を備え、図１に示すように中継ケーブル６を折り返して束ねると共に結束バンドＢでこの状態を保持することにより、ヘッド部２と本体部４との距離を任意に調整することができる。図２を参照して、本体部４は、ヘッド側端４a及び出力側端４ｂから夫々長手方向に突出した周方向に延びる溝状の首部Ｎを有し、この首部Ｎの周面は好ましくは円形である。首部Ｎに結束バンドＢを掛け渡すことで、ヘッド部２に近い、例えば３０cm程度離れた任意の設置場所ＩＬ、例えば配管に固定することができる。また、図３に示すように、例えばケーブルＣbの群に結束バンドＢを使って固定することができる。図３に図示の例では、結束バンドＢを中継ケーブル６、出力ケーブル８に掛け渡して本体部４をケーブルＣbの群に固定してあるが、結束バンドＢを首部Ｎに掛け渡してもよい。

首部Ｎの配置位置に関する変形例として、首部Ｎの代わりに、ヘッド側端４a及び出力側端４ｂの近傍に結束バンドＢを受け入れる溝を本体部４に設けてもよい。幅広の第１側面４cにはＯＥＬＤ１２が配設されている。また、この第１側面４cには、ＯＥＬＤ１２を挟んで一端側に本体部動作表示灯１４が配設され、他端側にＳＥＴボタン１６が配設されている。本体部動作表示灯１４は、後に説明するヘッド部２の前面動作表示灯７０及び出力部動作表示灯７６と同じ色で同期して点灯又は点滅する。

本体部動作表示灯１４は緑色ＬＥＤを含み、この緑色は、レーザ光の緑色と同じという点で共通であり、緑色は比視感度に優れている。ＳＥＴボタン１６は例えばしきい値の自動設定（ティーチングモード）など動作モードを選択するのに用いられる。幅狭の第２側面４dには、ＵＰボタン１８とＤＯＷＮボタン２０とが隣接して配置され、また、モードボタン２２が配設されている。ＵＰ/ＤＯＷＮボタン１８、２０は例えばしきい値を調整したりメニューを選択したりするのに用いられる。モードボタン２２は三角測距センサ１００の動作モードを切り替えるのに用いられる。上述したＳＥＴボタン１６を第１側面４cではなくて、幅狭の第２側面４dに配置してもよい。

ＵＰボタン１８、ＤＯＷＮボタン２０、モードボタン２２が配設された第２側面４dは、その長手方向両端が***部Ｓmで保護されている（図２）。すなわち、２つの***部Ｓmで囲まれた盆地で第２側面４dが構成されている。ＵＰボタン１８、ＤＯＷＮボタン２０、モードボタン２２の頂面は***部Ｓmよりも低位であり、これにより何らかの物体が衝突しても、この物体は***部Ｓmが障害物となってＵＰボタン１８、ＤＯＷＮボタン２０、モードボタン２２が誤って押し下がる誤操作を防止できる。

上述した本体部動作表示灯１４に関し、上記２つの***部Ｓmのいずれか一方を動作表示灯に置換してもよい。また、２つの***部Ｓmを省いて、一方の***部Ｓmが位置している部位に動作表示灯を設けてもよい。上述したように、***部ＳmはＵＰボタン１８、ＤＯＷＮボタン２０、モードボタン２２が誤って押し下がる誤操作を防止する機能を有している。***部Ｓmに代えて、ＵＰボタン１８、ＤＯＷＮボタン２０、モードボタン２２からなる操作ボタンの誤操作を防止するキーロック機能を設けてもよい。このキーロック機構は物理的な機構に限らず、ソフトウエアで対応することができる。例えば、センサ１００が所定の動作を行っている最中、操作ボタンの操作を受け付けないなどにより誤操作を防止することができる。

図４は、ヘッド部２の内部に配設される要素を説明するための図である。前述したように、ヘッド部２は三角測距に必要とされる光学部品及びこれに関連した素子、これらを駆動する必要最小限の電源基板に限定して構成されている。すなわち、ヘッド部２は究極の小型化を企図して設計されている。小型化によって、ヘッド部２の設置場所の選定に関して、その自由度を高めることができる。そして、ヘッド部２とケーブル６で一体的に接続された本体部４を結束バンドＢを使って任意の場所に固定することができるため、ユーザにとって都合の良い且つヘッド部２に比較的近い場所に本体部４を設置することで、判定しきい値の設定などを行うときに、本体部４のＯＥＬＤ１２の表示を確認しながら且つＯＥＬＤ１２のＵＰボタン１８、ＤＯＷＮボタン２０などを操作することができる。

ヘッド部２が出射する測定光は後に説明する緑色レーザ光である。赤色レーザ光に比べて短波長の緑色レーザ光はスポットの像の輪郭が明確であり且つスポットの像が絞り込まれて小さいことから、三角測距センサ１００の精度を高めることができる。緑色は上述したように比視感度に優れていることが知られている。安全規格のクラス１、２を実現するように緑色レーザ光のパワーを制限しても、緑色レーザ光のスポットの視認性を維持することができる。上述したように、本体部４は、ヘッド部２の近くの任意の場所に本体部４を設置できる。上述したように、ヘッド部２を小型化することで、設置場所の選定の自由度を高めることができる。したがって、検出対象の測定に適した場所にヘッド部２を設置し、そして、ヘッド部２の近くの任意の場所に本体部４を設置することで、検出対象の表面に現れる緑色レーザ光のスポットを視認してスポットの位置が適切であるか否かを確認しながら且つＯＥＬＤ１２の表示を確認しながら判定しきい値などの設定作業を行うことができる。

緑色レーザ光源は、一般的に、赤色レーザ光源に比べて高い電圧が必要である。緑色レーザ光源に適した電圧を生成する緑色レーザ光源用の電源回路３０Ａ（図１２）が本体部４に設けられ、他の電子部品（例えば撮像素子６０、受光回路６２）に適した電圧を生成する電源回路７８がヘッド部２に設けられている。緑色レーザ光源用の電源回路３０Ａをヘッド部２から追い出して、この緑色レーザ光源用の電源回路３０Ａを本体部４に設けたことから、ヘッド部２を小型化することができる。また、ヘッド部２の設置の自由度を更に高めるために、ヘッド部２は小型化しつつ、ヘッド部２の投受光面２a、ケーブル６が位置する角部２e以外の面をフラットな面とすることで、ヘッド部２の側面、背面２dなどを使って設置できる筐体構造が採用されている。換言すれば、ヘッド部２が投受光面２a、角部２e以外にユーザインターフェースを構成する面を有していない構成を採用することにより、ヘッド部２の設置に関する自由度を高めることができる。

ヘッド部２は、このヘッド部２の設置姿勢の変化を検出するためのモーションセンサ５０を含んでいる。モーションセンサ５０の代表例がジャイロセンサであり、他の例として加速度センサ、地磁気センサを挙げることができる。モーションセンサ５０はヘッド部２と一体的に設置されている。具体的には、モーションセンサ５０はヘッド部２との関係で相対変位しないようにヘッド部２に組み付けられている。これにより、ヘッド部２が外力を受けてヘッド部２の設置姿勢が変化し、光軸変位が発生したことをモーションセンサ５０によって敏感に検知することができ、これにより光軸変位発生アラームを報知することができる。

ヘッド部２は、投光部５２、投光レンズ５４、受光レンズ５６、ミラー５８、撮像素子６０を有し、これらの要素で三角測距のための光路が形成されている。投光レンズ５４はコリメータレンズで構成されている。変形例として、コリメータレンズとシリンドリカルレンズとの組み合わせで投光レンズ５４を構成してもよい。コリメータレンズとシリンドリカルレンズとの組み合わせは精度を向上できるという利点がある。撮像素子６０はＣＭＯＳリニアイメージセンサで構成され、撮像素子６０には電荷蓄積素子が含まれる。この撮像素子６０と受光回路６２とで受光部６４が構成されている。

投光部５２は緑色レーザ光を発する半導体レーザ光源（InGaN／GaNの窒化ガリウム系）で構成される。ヘッド部２は、検出対象の検出領域に向けて緑色レーザ光を投光する。ワーク表面上のスポットの状態は検出精度に影響する。集光した小さなスポットであるほど検出精度が良い。緑色のレーザ光は赤色よりもスポットの状態が優れている。既知のように緑色は比視感度に優れている。この特性を利用して、緑色レーザ光の強度、パワーを制限してもスポットの視認性を確保することができる。ワークの所望の位置に投光ビームが照射されていることをユーザが裸眼で確認できることは、光軸調整やしきい値設定、ひいては検出を適正に実行する上で望ましい。

投光部５２が出射した緑色レーザ光は投光レンズ５４、投光窓６６を通じてワークに達する。ワークの表面で反射した反射光は、受光窓６７、受光レンズ５６を通り、ミラー５８で屈折されて受光部６４で受け取られる。すなわち、受光部６４は、ワークの検出領域から反射した緑色レーザ光を受光し、これを光電変換して受光信号を生成する。投光部５２、受光部６４は、ヘッド部２に内蔵されたプロセッサ６８によって制御される。

図４から分かるように、ヘッド部２は、比較的薄い略直方体の形状を有し、幅狭の投受光面２aに上記の投光窓６６、受光窓６７が配置され、また、投光窓６６と受光窓６７の間には例えば赤色、緑色の２色のＬＥＤで構成された前面動作表示灯７０が配設されている。前面動作表示灯７０は、赤色、緑色、赤と緑の混色である黄色で点灯又は点滅することができる。

ヘッド部２は、図１、図４から分かるように、略直方体の形状の形状を有し、投受光面２aだけがユーザインターフェースを構成している。この構成により、ヘッド部２を小型化することができる。そして、唯一ユーザインターフェースを構成する投受光面２aに前面動作表示灯７０を配置する構成が採用されている。投受光面２a及び中継ケーブル６が位置する傾斜した角部２eを除く各面が平らな面で構成され、ヘッド部２を設置に関して、投受光面２a及び角部２eを除く何れかの面を使ってヘッド部２を設置することができる。ユーザインターフェースを構成する投受光面２aに前面動作表示灯７０と共に又は前面動作表示灯７０に操作部を設けてもよいし、表示部を設けてもよい。

ヘッド部２の長手方向の第１、第２の端２b、２cのうち、投光窓６６から離れた第２の端２cと、投受光面２aと対抗する背面２dとの間の角部２eは切り欠かれた形状を有し、この角部２eは好ましくは４５°の傾斜面で構成されている。この角部２eに中継ケーブル６が通過する孔が形成され、孔は防水パッキン７２で水の侵入が阻止される。防水パッキン７２に直に隣接してヘッド部２の内部には前面動作表示灯７０と同じ色の２色のＬＥＤ７４が配置されている。防水パッキン７２は光を透過する導光部材で構成され、ＬＥＤ７４と導光防水パッキン７２によって第２の動作表示灯７６が構成されている。前面動作表示灯７０及び出力部動作表示灯７６は、ＯＮ/ＯＦＦ判定信号に同期して黄色又は緑色で点灯され、また、例えば赤色の点滅によってエラー表示される。前面動作表示灯７０、出力部動作表示灯７６及び本体部２の動作表示灯１４の点灯色つまり緑は、レーザ光の緑と同じという点で共通であり、緑色は比視感度に優れている。

図５はヘッド部２の断面図である。角部２eにはＬＥＤ基板９２が配設され、ＬＥＤ基板９２に赤色、緑色のＬＥＤ７４が実装されている。中継ケーブル６に関連した止水機能を備えた防水パッキン７２の導光材料は、好ましくは乳白色のフッ素ゴム、酢酸ビニルゴム、シリコンゴムであるのが良い。赤色、緑色のＬＥＤ７４が発する光は導光防水パッキン７２によって拡散されながら導光防水パッキン７２を光らせる。

三角測距センサ１００の運用において、ヘッド部２は、投受光面２a及び中継ケーブル６が位置する角部２eが露出した状態で設置される。このことから、投受光面２aに位置する前面動作表示灯７０は勿論であるが、中継ケーブル６が位置する角部２eに位置する出力部動作表示灯７６の点灯、点滅が遮蔽されることはない。

ヘッド部２は、傾斜面で構成された角部２eから中継ケーブル６が延びている。したがって、ヘッド部２の設置に関し、ヘッド部２の幅広の２つの側面、背面２d、第１、第２の端２b、２cの５つの面をいずれかを使ってヘッド部２を設置することができる。

中継ケーブル６を折り返して束ねることにより、ヘッド部２と本体部４との距離を任意に調整することができ（図１）、本体部４を設置してこれを固定する場所も任意である（図２、図３）。本体部４の設置に関し、ヘッド部２に近い場所を選んで、ユーザがＯＥＬＤ１２を確認し易い姿勢で本体部４が位置決めされる。このＯＥＬＤ１２と同じ面に本体部動作表示灯１４が配置されていることからユーザは本体部動作表示灯１４を視認し易い。

三角測距センサ１００の運用において、ヘッド部２の前面動作表示灯７０及び出力部動作表示灯７６と、本体部４の動作表示灯１４の合計３つの動作表示灯はユーザが移動しなくても目につき易い場所に位置している。このことから、ユーザは、ヘッド部２の前面動作表示灯７０及び出力部動作表示灯７６と本体部４の動作表示灯１４のいずれかによって三角測距センサ１００の動作を確認できる。

図２を参照して前述したように、本体部４の溝状の首部Ｎに結束バンドＢを掛け渡すことで、本体部４をヘッド部２に近い任意の場所ＩＬに固定することができる。本体部４は長方形の断面形状を有している。ＯＥＬＤ１２を設置した第１側面と、ＵＰ/ＤＯＷＮボタン１８、２０等を設置した幅狭の第２側面とは互いに直角に交わっている。第１側面と対抗する第３側面、第２側面と対抗する第４側面は平らな面で構成され、この第３側面、第４側面は設置面を構成している。この第３側面及び／又は第４側面を設置場所に当接させた状態で、ヘッド部２の近傍であって比較的平らな任意の場所ＩＬ(例えば柱)に上記結束バンドＢを使って固定することがきる。

図６Ａ、図６Ｂは、ヘッド部２の制御系を説明するためのブロック図である。図６Ａを参照して、投光部５２を構成する緑色レーザダイオード（ＬＤ）５２０が発する緑色レーザ光（波長：500nm～555nm、好ましくは500nm～532nm）はフォトダイオード（モニタＰＤ）５２２で監視され、このモニタＰＤ５２２の出力電流はI/V変換回路５２４、A/D変換回路５２６を経て投光制御部６８０（図６Ｂ）にフィードバックされる。緑色ＬＤ５２０はＬＤ駆動回路５３０によって制御され(図６Ａ)、このＬＤ駆動回路５３０は投光制御部６８０（図６Ｂ）によって制御される。図６Ａを参照して、ＬＤ駆動回路５３０は電流制御回路５３２、投光スイッチ回路５３４を含む。投光制御部６８０（図６Ｂ）からD/A変換回路５３６を経て制御信号が電流制御回路５３２(図６Ａ)に入力され、また、投光制御部６８０（図６Ｂ）から投光スイッチ回路５３４に制御信号が入力される。これにより、緑色ＬＤ５２０は所定の周期で且つ所定のパワーでレーザ光を投光する。

図６Ａを参照して、ＬＤ駆動回路５３０を流れる電流は過電流検知回路５３８によって監視される。過電流検知回路５３８は電流検知回路１００２と、比較部１００４とを含み、ＬＤ駆動回路５３０を流れる電流が予め設定された所定値よりも大きいと、比較部１００４から投光制御部６８０（図６Ｂ）に過電流検知信号が供給される。具体的には、緑色ＬＤ５２０に流れる電流を電圧に変換して過電流検知用基準電圧と比較し、緑色ＬＤ５２０に流れる電流に基づく電圧が過電流検知用の基準電圧以内であるか否かの判定が比較部１００４によって行われる。過電流を検知すると、投光制御部６８０（図６Ｂ）は、投光を停止する又は過電流を抑制する制御が実行される。

撮像素子６０（図６Ａ）からの受光信号に基づいて、撮像素子６０における投光スポットの像の位置が特定され、そして、特定した投光スポットの位置に基づいてワークの変位が測定される。受光部６４（図６Ａ）を構成する受光回路６２は、ＣＭＯＳ制御回路１０１０、増幅回路１０１２、ローパスフィルタ１０１４で構成され、撮像素子６０から出力される受光信号は増幅回路１０１２で増幅される。受光部６４が出力する受光情報はA/D変換回路６４０を経てプロセッサ６８（図６Ｂ）に入力される。プロセッサ６８は、ピーク受光量検出部６８２、ピーク位置検出部６８４、距離算出部６８６、距離判定部６８８、出力部６９０を含む。ピーク受光量検出部６８２は受光量のピーク値を検出し、このピーク値は投光制御部６８０に入力されて投光制御に反映される。受光部６４（図６Ａ）が生成した受光情報に基づいて受光量のピーク位置がピーク位置検出部６８４（図６Ｂ）で測定される。すなわち、ピーク位置検出部６８４は、受光情報に基づいて受光量のピーク位置を測定して、このピーク位置情報は距離算出部６８６に供給される。距離算出部６８６は、ピーク位置と距離との対応関係を示すテーブル６９２を参照して、ワークまでの距離を算出する。距離算出部６８６で求められたワークまでの距離は距離判定部６８８に供給され、距離判定部６８８は、メモリに保存されている判定しきい値６９４との対比で判定する。ＯＮ/ＯＦＦに２値化した判定信号は出力部６９０、通信部８０を通じて本体部４に供給される。後に説明するように、本体部４では、ユーザが設定した出力論理に基づいて論理ＯＮ/ＯＦＦ判定信号が生成され、この論理ＯＮ/ＯＦＦ判定信号が本体部４から外部に出力される。変形例として、ヘッド部２で生成した判定信号を本体部２で生成してもよい。また、距離算出部６８６で求められたワークまでの距離は出力部６９０、通信部８０を通じて本体部４に供給される。

受光部６４が出力する受光情報は、撮像素子６０の露光期間の制御及び投光パルス幅の制御に用いられ、これによりユーザが設定した安全規格のクラス１又は２に合致したレーザ光パワーを投光するように制御される。図６Ｂを参照して、受光部６４が出力する受光情報はピーク受光量検出部６８２に入力され、ピーク受光量検出部６８２でピーク受光量が検出される。この実ピーク受光量は比較部１０２０に入力される。比較部１０２０において、実ピーク受光量は、メモリに保存されているピーク受光量の高さ方向の所定の目標領域１０３２と比較され、この比較に基づいて露光期間調整部１０２４は露光期間を調整し、この情報は露光信号生成部１０２６に供給され、露光信号生成部１０２６は露光期間情報を生成してＣＭＯＳ制御回路１０１０（図６Ａ）に供給する。ＣＭＯＳ制御回路１０１０は露光期間調整部１０２４で決定した露光期間に基づいて撮像素子６０を駆動する。

図６Ｂを参照して、比較部１０２０が生成した比較情報は投光パルス幅調整部１０３０に供給される。投光パルス幅調整部１０３０は、比較情報に基づいて投光パルス幅を調整し、この情報は投光パルス生成部１０４０に供給され、投光パルス生成部１０４０は投光パルス幅を決定し、この投光パルス幅及び予め定められた投光周期に基づいて投光スイッチ回路５３４（図６Ａ）が制御される。投光パルス幅調整部１０３０及び露光期間調整部１０２４はピーク受光量のフィードバック制御部１０３２を構成する。フィードバック制御部１０３２は、受光部６４が出力する受光情報に基づいて露光期間、投光パルス幅、投光電流量の制御にフィードバックされる。緑色ＬＤ５２０の動作モードを２つ用意し、クラス１で動作する第１モードと、クラス２で動作する第２モードを選択的に使い分けるようにしてもよい。第１モードは例えば光軸調整時及び／又は点検時に選択し、第２モードはチューニングの時や運用時に選択できるようにするのが好ましい。また、投光パルス幅を一定の制限の下でユーザが設定できるようにしてもよい。

すなわち、投光パルス幅調整部１０３０で調整された投光パルス幅は、モニタＰＤ５２２（図６Ａ）の受光量目標値１０４２（図６Ｂ）に反映されることにより、緑色ＬＤ５２０に供給する電流量の制御に対するフィードバック制御に用いられる。すなわち、モニタ受光量フィードバック制御部１０５０は、モニタＰＤ５２２（図６Ａ）の実モニタ受光量と、モニタＰＤ受光量目標値１０４２とを比較する比較部１０５２を有し、比較部１０５２による比較情報は、投光電流量制御部１０５４に供給される。投光電流量制御部１０５４は、実モニタ受光量が目標値１０４２よりも多いときには投光電流量を少なくし、実モニタ受光量が目標値１０４２よりも少ないときには投光電流量を多くする電流量制御信号を生成し、この電流量制御信号は電流制御回路５３２（図６Ａ）に供給される。前述した過電流信号は故障検知部（リミッタ）１０５６に供給され、故障検知部１０５６は過電流信号を受けると、投光電流を遮断する又は投光パルス生成部１０４０及び投光電流量制御部１０５４を規制して過電流を抑制する。

図６Ｂにおいて、ピーク位置距離対応テーブル６９２と距離判定しきい値６９４とを含めて投光制御部６８０が図示されているが、これは線の錯綜を避ける作図上の理由からであり、ピーク位置距離対応テーブル６９２と距離判定しきい値６９４はメモリに登録されていると理解されたい。

図６Ｂを参照して、前述したモーションセンサ５０を構成するジャイロセンサの出力は光軸変位検知部６９６に入力される。光軸変位検知部６９６は、メモリ参照部６９８からしきい値を読み込み、ジャイロセンサ（モーションセンサ５０）の出力がしきい値以上のときに、光軸変位検知情報を出力部６９０に供給する。この光軸変位検知情報は通信部８０を通じて本体部４に供給される。

ヘッド部２は故障検知部１０８０を有し、ヘッド部２の動作に異常が発生したときには表示灯制御部１０８２を通じて前面動作表示灯７０、出力部動作表示灯７６を駆動し、前面動作表示灯７０、出力部動作表示灯７６は赤色で点滅する。また、表示灯制御部１０８２は通信部８０を通じて本体部４に異常発生信号を供給し、本体部動作表示灯１４は赤色で点滅する。

図７は、本体部４の制御系を説明するためのブロック図である。本体部４は、プロセッサ２４、入力回路２６、出力回路２８、電源回路３０、通信部３４などを含んでいる。図示の操作部４０２は、ＳＥＴボタン１６、ＵＰボタン１８、ＤＯＷＮボタン２０、モードボタン２２を意味している。ユーザは操作部４０２を操作することにより、チューニング設定、マスク設定、ジャイロセンサ(モーションセンサ５０)のしきい値設定、本体部４の出力論理の設定、クリア入力などを行うことができる。モーションセンサ５０の信号に基づいて光軸変位が検出されるとアラーム信号が生成され、このアラーム信号はクリア指示があるまで保持される。ユーザが操作部４０２を操作すると操作受付部２４０でこの操作が受け付けられ、ユーザが例えば光軸変位しきい値や距離判定しきい値を変更する操作を行うとメモリ３２に保存されている光軸変位しきい値、距離判定しきい値が更新される。

通信部３４、送受信部３４０を通じてヘッド部２から受け取った受光情報を含む測定情報は、送受信部３４０を通じて出力生成部２４６に供給される。出力生成部２４６は、ヘッド部２から受け取った判定データ及びユーザが設定可能な出力論理２４８に基づいて判定ＯＮ/ＯＦＦ信号を生成する。判定ＯＮ/ＯＦＦ信号は出力回路２８を通じて出力ケーブル８を通じて外部機器に供給される。

出力生成部２４６は、故障検知信号や光軸変位検知信号を受け取ったときには、直ちに出力回路２８を通じてアラーム信号を外部に供給する。また、出力生成部２４６は、光軸変位検知情報をディスプレイ制御部２５０に供給し、ディスプレイ制御部２５０は光軸変位検知情報に基づいてＯＥＬＤ１２の描画を制御する。ＯＥＬＤ１２は光軸変位発生の報知を表示する。

ヘッド部２から受け取った判定しきい値を含む受光情報を含む測定情報はディスプレイ制御部２５０に供給され、ディスプレイ制御部２５０は、受け取った受光情報を含む測定情報に基づいてＯＥＬＤ１２の描画を制御する。ＯＥＬＤ１２は測定情報を表示する。

図８は、例えば光軸変位など異常が発生したときのＯＥＬＤ１２の表示例を示す。アラーム表示は「位置ずれ検知」を文字で表示した第１アラーム表示モードと、ジャイロセンサが検出した角速度に基づく変位量がしきい値以上であることを検出した時点からの経過時間を表示する第２アラーム表示モードを含む。この第１、第２のアラーム表示モードを交互に表示するのが好ましい。

図９～図１１は、運用時又はしきい値設定時のＯＥＬＤ１２の表示例を示す。運用時には、数値表示モード（図９）と、バー表示モード(図１０、図１１)とを選択することができる。数値表示モードでは、現在値（図示の例では199.9mm）としきい値（図示の例では67.8）が数値表示される（図９）。バー表示モードでは、距離モード（図１０）と高さモード(図１１)とを択一的に選択することができる。バー表示モードでは、ヘッド部２を意味するキャラクタＣ１が表示される。距離モードでは、ヘッドからワークまでの距離の現在値が横バーＣ３で表示される（図１０）。高さモードでは、基準面からのワークの変位の現在値が横バーＣ２で表示される（図１１）。図１０、図１１において、参照符号Ｃ４はこれまで取得した検出値の最大値を示す「Ｐ」の文字を含む縦ラインのキャラクタである。また、参照符号Ｃ５はしきい値を意味する縦ラインのキャラクタである。ユーザがＵＰ/ＤＯＷＮボタン１８、２０を操作してしきい値の設定を変更したときには、このユーザの操作に追従してしきい値キャラクタ（縦ライン）Ｃ５が移動し、また、表示されているしきい値の数値が変化する。ユーザは、ＯＥＬＤ１２の現在値のバー表示及び最大値の表示を見ながら、そして、しきい値キャラクタＣ５の位置を確認しながらしきい値を調整することができる。なお、図１０、図１１に図示されている数値「12.3」は現在値を意味している。

図１２は、ヘッド部２、本体部４に含まれる電源回路を説明するための図である。本体部４は電源回路３０を内蔵している。電源回路３０は、２つの電源回路３０Ａ、３０Ｂを含む。一方の電源回路３０Ａは外部から受け取った電源の電圧を調整して、調整した電圧を他方の電源回路３０Ｂとヘッド部２に供給する。この他方の電源回路３０Ｂは電圧を調整してプロセッサ２４及びヘッド部２に供給する。ヘッド部２において、本体部４から受け取った電源によってモーションセンサ(ジャイロセンサ)５０及びプロセッサ６８が駆動され、また、緑色ＬＤ５２０が駆動される。ヘッド部２の第２電源回路７８は電圧を調整し、調整後の電圧はリニアレギュレータ８２によって安定化された後に、撮像素子６０、受光回路６２に供給される。

図１３は、緑色レーザ光を発するＬＤ５２０(図６)の強度及びパワーを制限するプロセッサ６８の制御を説明するためのフローチャートである。図１３を参照して、ステップＳ１で投光パルス生成部１０４０（図６Ｂ）は、予め定められた投光周期で投光信号を生成する。次のステップＳ２において、予め設定された電流量で緑色ＬＤ５２０を駆動する。次のステップＳ３において、モニタＰＤ５２２（図６Ａ）が受け取った受光量が予め規定した範囲内であるか否かをプロセッサ６８の投光制御部６８０内のモニタ受光量フィードバック制御部１０５０が判別し、ＮＯつまり受光量が規定の範囲を逸脱しているときには、ステップＳ４に移行してこの逸脱が所定回数以上連続しているか否かを判別する。このステップＳ４においてＹＥＳつまり逸脱が所定回数以上連続しているときには何らかの異常が発生しているとして緑色ＬＤ５２０の投光を停止する（Ｓ５）。ステップＳ４において、ＮＯのときには、ステップＳ６に進んで緑色ＬＤ５２０を制御する電流量を調整してステップＳ２に戻る。ステップＳ３などで説明したように、複数の箇所でモニタ発光量を監視していることによって、仮に一箇所が故障したとしても所定の安全性を確保できるレーザクラスに基づく運用を担保することができる。

上記ステップＳ３ないしＳ６は、緑色レーザ光の強度及びパワーを制限する実質的なリミッタを構成している。投光部５２が発する緑色レーザ光の強度及びパワーは、ワークに当たった緑色レーザ光のスポットの位置をユーザが裸眼で確認してもユーザに影響を及ぼさないレベルに制限される。この制限は安全規格の「クラス１」又は「クラス２」を念頭に置いて設定すればよい。緑色は波長が500nm～555nmであり、比視感度（明比視感度及び暗比視感度）が他の色よりも優れている。したがって、緑色レーザ光の強度及びパワーを上記のレベルに制限してもスポットの視認性を確保できる。

緑色ＬＤ５２０の動作モードを２つ用意し、ユーザの設定によって、クラス１で動作する第１モードと、クラス２で動作する第２モードを使い分けるようにしてもよい。第１モードは例えば光軸調整時及び／又は点検時に選択し、第２モードはティーチングの時や運用時に選択できるようにするのが好ましい。また、投光パルス幅を一定の制限の下でユーザが設定できるようにしてもよい。

三角測距センサ１００において、受光信号から正しく距離を算出するのに、受光信号を適切な信号強度に収める制御が実行される。図１４は、受光量が多すぎる場合の問題と少なすぎる場合の問題を説明するための図である。図１４の(I)は受光量が多すぎる場合を示す。受光量が飽和点を超えてしまうと、受光波形の山のピークの部分が消失してしまうことからピークの位置を正確に把握できない。図１４の(II)は受光量が少なすぎる場合を示す。受光量が少ないと、受光波形の山が全体的に低くなってしまうためピーク位置を正確に把握できない。図１４の(III)を参照して、撮像素子６０の露光時間は図示を省略した電子シャッタによって制御される。実施例では、受光信号のピーク光量に基づいて露光時間を変化させることにより、受光量が多すぎるときには露光時間を短することで受光量を小さくして受光波形の山を低くし、受光量が多すぎるときには露光時間を長くすることで受光量を多くして受光波形の山を高くする制御が実行される。撮像素子６０の露光時間を変化させることで、撮像素子６０の受光量が変化する。

受光波形の山の適正化のために行う受光量の制御に関し、上述した露光時間の他に、受光信号を増幅する回路の受光ゲイン、緑色ＬＤ５２０の発光パワーを変化させて発光信号の強度を制御するようにしてもよい。外乱光による信号と区別するのに、緑色ＬＤ５２０の発光パワーを強めるのが好ましい。このことを前提とすると、撮像素子６０の露光時間、受光ゲインによって受光波形の山を適正にする制御を行うのがよい。撮像素子６０の露光時間による制御は比較的導入し易いという利点があるが、調整できるダイナミックレンジを拡大するために、受光ゲイン又は発光パワーと露光時間との組み合わせを採用するのがよい。

前述したように緑色レーザ光は比視感度が高く、反射率が低いワークに関して視認性が良いという利点がある。しかし、反射率が高い例えば白色のワーク、金属のワークでは、スポットが眩し過ぎるとユーザが感じてしまう可能性がある。眩しく感じるスポットは光軸調整などの妨げとなる。この観点からワークの表面性状に応じて発光パワーを変更する制御を行うのが好ましい。その具体例として、露光時間の変更に加えて投光のパルス幅を変更する制御の一例が図１５に示すフローチャートである。投光パルス幅に代えて電流値を変更するようにしてもよい。投光パルス幅が撮像素子６０の露光時間以上であれば、センサの検出性能を低下させることはない。

図１５を参照して、ステップＳ１１において光強度制御処理が実行される。図１６は光強度制御処理の一例を説明するためのフローチャートである。図１６のステップＳ１１１において、投光パルス生成部１０４０により、予め定められた投光周期で投光信号が生成される。次のステップＳ１１２において、設定された電流量、投光パルス幅で投光部５２が制御される。ステップＳ１１３において、投光量のフィードバック制御に用いられるモニタＰＤ５２２で受光される受光量が規定範囲内であるか否かの判定が行われＮＯであれば、ステップＳ１１４に進んで、規定範囲を逸脱した回数が所定回数内であるか否かの判定が行われる。この所定回数は、ユーザが設定したレーザクラスの規定に依存し、レーザクラスの規定を担保できなくなるときには投光パルスを停止する信号を生成する（Ｓ１１５）。制御される緑色ＬＤ５２０の光パワーが安全性を担保するレーザクラスの観点に立脚したときに問題が無い場合には、応答時間を担保できなくなる場合に限定して投光パルスを停止する信号を生成してもよい。ステップＳ１１４において、規定範囲を逸脱した回数が所定回数内であれば、ＹＥＳということでステップＳ１１６に進んで、発光を制御する電流量を設定する。

図１５のフローチャートに戻って、ステップＳ１２において、投光パルス生成部１０４０（図６Ｂ）は投光パルスを停止する信号が有るか否かの判定を行う。停止信号が有ればステップＳ１３に進んで投光を停止する。ステップＳ１２において投光パルスを停止する信号が無ければ、ステップＳ１４に進んで過電流検知処理が実行される。

図１７は過電流検知処理の一例を説明するためのフローチャートである。図１６のステップＳ１４１において、緑色ＬＤ５２０に流れる電流を電圧に変換して過電流検知用基準電圧と比較し、緑色ＬＤ５２０に流れる電流に基づく電圧が過電流検知用基準電圧以内であるか否かの判定が行われる（Ｓ１４２）。緑色ＬＤ５２０に流れる電流に基づく電圧が過電流検知用基準電圧よりも高いときには、ＮＯということでステップＳ１４３に進んで過電流検知信号を生成し、また、投光パルスを停止する信号を生成する（Ｓ１４４）。

図１５に戻って、ステップＳ１５において、投光パルス停止信号が有るか否かの判定が行われる。投光パルス停止信号が有ればステップＳ１３に進んで投光を停止する。投光パルス停止信号が無ければステップＳ１６に進んで、設定されたタイミング且つ露光期間で撮像素子６０を駆動し、露光期間における受光量に応じて受光信号を取得する（Ｓ１７）。そして、次のステップＳ１８において、この受光信号の最大値が目標範囲内であるか否かを判定し、受光信号の最大値が目標範囲内であればＹＥＳということでステップＳ１９に進んで各受光画素の受光量を積算して受光波形を生成する。次のステップＳ２０において受光波形のピークの位置を算出し、このピーク位置からワークの変位(位置)を算出し（Ｓ２１）、この算出したワークの変位に基づく情報を出力（Ｓ２２）して、ステップＳ１１に戻る。ステップＳ２２における出力は、ワークの変位を出力する場合と、しきい値と比較して判定ＯＮ/ＯＦＦ信号を生成する場合とがある。

ステップＳ２０において受光波形のピーク位置算出は次のようにして行われる。
(1)受光波形からピーク位置が取得できる場合は、取得したピーク位置として決定する。
(2)受光量が過度に多く、飽和しているときには、取得した受光波形からピーク位置を推定する。
(3)受光量が少なすぎて目標範囲に入らないときにおいて、ピーク位置が取得できる場合は、取得したピーク位置として決定する。
(4)受光量が少なすぎてピーク位置を検出できないときには、予め設定された最も遠い又は最も近い位置にワークが存在しているとみなす。

上記ステップＳ１８において受光信号の最大値が目標範囲でなければ、ステップＳ２４に進んで、受光量を適正化するために露光時間及び投光パルス幅の設定を変更し、上記のステップＳ１１に戻る。

図１８の(I)は、例えばＣＭＯＳからなる撮像素子６０において、ワークの遠近によって反射光を受ける部位が異なることを説明するための図である。図示の例では、ワークが近距離に位置する場合には撮像素子６０の下方部位にスポットの像が結像する(図１８の(II))。そして、次に説明するようにスポットの像は相対的に大きい。他方、ワークが遠距離に位置する場合には撮像素子６０の上方部位にスポットの像が結像する。そして、次に説明するようにスポットの像は相対的に小さい(図１８の(II))。後に説明するように、撮像素子６０の画素６０aの群は、好ましくは、ワークが遠距離に位置するときに受光する部位からワークが近距離に位置するときに受光する部位に向かうに従って画素６０aの幅が大きくなるように撮像素子６０が設計されている。ここに画素６０aの幅は、隣接する２つの画素６０aにおいて、第１の画素の中心と第２の画素の中心との間の間隔を実質的に意味している。

図１９は、複数の画素６０aで構成される撮像素子６０において、ワークの遠近によってスポットの像ＳＰを受ける部位が異なり、またスポットの像ＳＰの大きさが変化することを説明するための図である。図１９の(I)は、ワークが近距離に位置するときに撮像素子６０の画素６０aの群の一端部にスポットが結像することを示す。図１９の(II)は、ワークが中間位置に位置するときに撮像素子６０の画素６０aの群の中間部にスポットが結像することを示す。図１９の(III)は、ワークが遠距離に位置するときに撮像素子６０の画素６０の群の他端部にスポットが結像することを示す。

図１９の(I)から分かるようにワークが近距離に位置するときにはスポットの像ＳＰは大きく、ワークが遠距離に位置するときにはスポットの像ＳＰは小さい(図１９の(III))。撮像素子６０の画素６０aが等間隔に配列している場合、図示の例では、ワークが近いときには、７つの画素６０aで受光されている。これに対して、ワークが遠いときには１つの画素６０aで受光されている。

ワークが近くに位置し、スポットの像ＳＰが複数の画素６０aで受光されるときには(図１９の(I))、受光する画素６０aの数が多く、複数の画素６０aの受光データに基づいて受光波形を曲線的に近似できるため受光量のピークの位置を推定する精度が高くなる。他方、ワークが遠くに位置し、スポットの像ＳＰが例えば１つ画素６０aで受光されるときには(図１９の(III))、受光波形を曲線的に近似できないため受光量のピーク位置を推定できない。ワークが遠い場合にも受光波形を曲線的に近似するためには、受光画素６０aのそれぞれの幅を小さくすることが望ましい。一方で、受光画素aのそれぞれの幅を小さくした場合は、撮像素子全体の画素数が多くなり、処理負荷が大きくなる。

この問題に対して、ヘッド部２に搭載する撮像素子６０は画素６０aの幅がワークの遠近に対応して異なるように設計するのが好ましい。図２０は、撮像素子６０が近距離側から遠距離側に向けて徐々に画素６０aの幅が小さくなるように設計された例を説明するための概念図である。図２０は不等間隔の画素６０aを備えた撮像素子６０のイメージ図である。撮像素子６０で結像するスポットの像ＳＰは、ヘッド部２の検出範囲に対応して、そのサイズが決まる。図２０の(I)は、ワークが近距離に位置しているときのスポットの結像位置及びスポットの像ＳＰを示す。図２０の(II)は、ワークが中間距離に位置しているときのスポットの結像位置及びスポットの像ＳＰを示す。図２０の(III)は、ワークが遠距離に位置しているときのスポットの結像位置及びスポットの像ＳＰを示す。図示の例では、ワークの遠近に関わりなく３つの画素６０aでスポットの像ＳＰを受光するように画素６０aの幅が規定されている。これにより、ワークの遠近に関わりなくスポットの像ＳＰを受光した３つの画素６０aの受光量を曲線近似してピーク位置を推定できる。加えて、撮像素子全体の画素数を減らすこともでき、また、多くの画素６０aで受光していないことから処理負担も軽減できる。これによりピーク位置の検出精度と処理負担軽減を両立することができる。図示の例では、３つの画素６０aでスポットの像ＳＰを受光する。これは、受光波形を曲線的に近似するために、少なくとの３つの画素６０aでスポットの像ＳＰを受光するのがよいという理由に基づいている。

なお、図２０では、スポットの像ＳＰを円又は楕円で表現してあるが、スポットの像ＳＰの形状は円又は楕円に限らず、矩形であってもよい。

図２１は、ヘッド部２の投受光面２aの構造を説明するための図である。ヘッド部２は、相対的に幅狭の一つの側面が投受光面２aを構成し、この投受光面は、投受光の窓６６、６８を構成する導光部材ホルダ７９と、ヘッド部２の投受光面２aつまり前面に位置する第１動作表示灯ユニット７２の光を外部に向けて導光すると共に拡散させる光拡散部材７０cとを有する。光拡散部材７０cは、導光部材ホルダ７９の投光窓６６と受光窓６７との間に装着される。図中、参照符号７０a、７０bは、ユニット化した前面動作表示灯７０の光源を示し、７０aは赤色ＬＥＤであり、７０bは緑色ＬＥＤである。

導光部材ホルダ７９の外側には防水パッキン８４が配設され、その外側に透光カバー部材８６が配設されている。この透光カバー部材８６は金属製のカバー押さえ部材８８によって固定される。金属製のカバー押さえ部材８８を第１筐体２にスナップ嵌めすることにより防水パッキン８４が圧縮され、これにより投受光面２aが防水される。

ヘッド部２の防水構造、つまり中継ケーブル６に関する防水パッキン７２（図５）及び投受光面２aの防水パッキン８４と実質的に同じ防水構造が本体部４にも採用されて、本体部４は、ＯＥＬＤ１２回りや操作部４０２、中継ケーブル６、出力ケーブル８の接続部を含めて防水構造が採用されている。

図１、図５、図２１の参照符号Ｔhは取付孔を示す。取付孔Ｔhは、緑レーザ光の光軸の方向と直交する方向に延びる貫通孔で構成され、ヘッド部２は、これを横断する２つの取付孔Ｔhに挿入されたボルトによって任意の箇所に固定される。

図２２は、本体部４に内蔵された本体部基板３６に対して中継ケーブル６と出力ケーブル８がコネクタ無しに半田付けにより接続されることを説明するための図である。なお、参照符号Ｃは本体部基板３６の接点を示す。具体的には、中継ケーブル６はフレキシブル基板３８に接続され、フレキシブル基板３８は本体部基板３６に半田付けされている。なお、中継ケーブル６の他端はヘッド部２に半田付けされる。すなわち、中継ケーブル６の両端を半田付けすることによりヘッド部２と本体部４とが接続されている。これにより、本体部４とヘッド部２とを回路構成において実質的に一体化できる。出力ケーブル８について説明すると、出力ケーブル８は、鉛直中継部材４０の接点が本体部基板３６の接点Ｃに半田付けされる。これにより、本体部４の全長を短くすることができる。変形例として、本体部４のヘッド部２側の端にコネクタを設け、このコネクタを介して本体部４と中継ケーブル６とを接続するようにしてもよい。また、本体部４の出力側の端にコネクタを設け、このコネクタに出力ケーブル８を接続するようにしてもよい。

図２３～図２６は、本体部４の両端の止水構造を説明するための図である。本体部４は両端にキャップ１０２を有し、図２３、図２４は、ヘッド部２側のキャップ１０２を緩めた状態を示す。図２３は側面図であり、図２４は断面図である。図２５は、図２４の矢印ＸＸＶで示す部分を拡大した図である。参照符号１０４は止水部材つまりパッキンである。キャップ１０２を締め付けることで、パッキン１０４により止水される。図２６は、図２５に対応した断面図であり、キャップ１０２を締め付けた後の状態を示す。図２６から分かるように、キャップ１０２を締めることにより、キャップと本体部４との間の隙間が無くなり、パッキン１０４は圧縮された状態になる。

図１５において、参照符号１０８はネジ部を示す。図２３、図２４において、締め付けた状態の図示右側のキャップ１０２の内側に首部Ｎが形成される。

＜第２実施例（図２７～図３１）＞
第２実施例の変位センサは、第１実施例と同様に緑色レーザ光源を備えた光学式三角測距センサである。第２実施例の三角測距センサ２００は第１筐体を構成するヘッド本体２０２と、第２筐体を構成する中継部２０４に分けて構成され、ヘッド本体２０２から延びる中継ケーブル２０４は中継部２０４と一体化されている。また、中継部２０４から延出する外部接続用ケーブル２１２も中継部２０４と一体化されている。すなわち、中継ケーブル２０４及び外部接続用ケーブル２１２は共にコネクタ無しで中継部２０４から延出している。

第２実施例の三角測距センサ２００にあっては、中継部２０４は電源回路で構成され表示機能を有していない。このことから第２実施例の変位センサは表示機能無しの変位センサということができる。したがって、第２実施例の三角測距センサ２００の使用態様は、図２７に図示したように、ＰＬＣ、制御機器に接続する態様、もしユーザが表示を求めるのであれば、従来の表示機能を備えた分離型アンプに接続する態様がある。

図２８Ａ、図２８Ｂは、第２実施例に含まれるヘッド本体２０２の構成を説明するためのブロック図である。ヘッド本体２０２の構成は、前述した図６Ａ、図６Ｂと対比すると分かるように、第１実施例に含まれるヘッド部２と同じであり、ヘッド本体２０２は、第１実施例に含まれるヘッド部２と同様に、緑色レーザ光源を使った計測に必要最小限の要素で構成されている。

図６Ｂを参照して第１実施例で説明したように、距離判定部６８８（図２８Ｂ）は、メモリに保存されている判定しきい値６９４との対比でＯＮ/ＯＦＦに２値化した判定信号を生成し、このＯＮ/ＯＦＦ判定信号は出力部６９０、通信部８０を通じて、そして中継部２０４、外部接続用ケーブル２１２を経由して外部機器に供給される。

図２９は、第２実施例の三角測距センサ２００に含まれる電源回路を説明するための図である。三角測距センサ２００は、これを接続することのできる外部機器、つまりＰＬＣ、分離アンプ、制御機器から供給される電源で駆動される。図２９は、三角測距センサ２００を分離型アンプ３００に接続した例を示す。分離型アンプ３００は、第１電源回路３０２と、第１電源３０２で生成した電圧を降圧する第２電源回路３０４とを含み、第２電源回路３０４によって分離アンプ３００のプロセッサ３０６が駆動される。

三角測距センサ２００に含まれる中継部２０４は外部接続用ケーブル２１２を通じて分離アンプ３００などの外部機器と接続される。分離アンプ３００の第１電源回路３０２が調整した電圧が外部接続用ケーブル２１２を通じて三角測距センサ２００に供給されて緑色ＬＤ５２０を駆動する。中継部２０４に含まれる第３電源回路は、第１電源回路３０２が生成した電圧を降圧してヘッド本体部２０２のプロセッサ６８を駆動するための電源を生成する。ヘッド本体部２０２は第４電源回路７８を含み、この第４電源回路７８は、第１電源回路３０２から供給された電位を降圧する。第４電源回路７８は撮像素子６０、受光回路６２の駆動する電圧に調整する。

中継部２０４は細長い筒状の形状を有し、中継ケーブル２１０や外部接続用ケーブル２１２に比べて大径であるが数倍程度の直径を有している。このことから、中継部２０４は、形態的に中継ケーブル２１０や外部接続用ケーブル２１２と実質的に一体化している。また、形態的に一体化するように中継部２０４の外形形状が設計されている。

中継部２０４はコネクタ無しに中継ケーブル２１０及び外部接続用ケーブル２１２に接続されている。中継部２０４の筐体２２０は樹脂製である。中継部２０４においても前述した本体部４と実質的に同じ止水構造が採用されている。すなわち、樹脂製筐体２２０の一端には、第１中継ケーブル２１０の周囲を止水するパッキン２２２を有し、その回りのキャップ２２４でパッキン２２２が圧縮されている（図３０）。

図３１を参照して、第２実施例の三角測距センサ２００は、ヘッド本体２０２で生成された距離データ、ＯＮ/ＯＦＦ判定結果、光軸変位情報が外部接続用ケーブル２１２を通じて、分離型アンプ３００、ＰＬＣ、制御機器に供給することができる。つまり、表示機能無しの変位センサとして用いることができる。

以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明は、レーザ光を投光するレーザ変位センサに限定されない。本発明は、光源の種類に限定されず、三角測距タイプ、ＴＯＦ(Time Of Flight)タイプに適用可能である。受光量型の光電センサにも適用可能である。

１００第１実施例の三角測距センサ
２第１筐体を構成するヘッド部
４第２筐体を構成する本体部
Ｓm ***部
６中継ケーブル
３２メモリ
５２投光部
５２０緑色レーザダイオード
６０撮像素子（ＣＭＯＳ）
６４受光部
７０ヘッド部の前面動作表示灯
７６ヘッド部の出力部動作表示灯
４０２操作部
２００第２実施例の三角測距センサ
２０２本体筐体を構成するヘッド本体
２０４中継筐体を構成する中継部
２１２外部接続用ケーブル
３０、７８、２３０、２３２電源回路

Claims

光を透過するための透過窓を有する第１筐体と、
該第１筐体に設けられ、前記透過窓を介して検出領域に向けて測定光を投光する投光部と、
前記第１筐体に設けられ、前記透過窓を介して検出領域からの前記測定光を光電変換して受光信号を生成する受光部と、
前記第１筐体に設けられ、前記受光部により生成された受光信号に基づいて検出対象の変位を測定する測定部と、
前記第１筐体内に電力を伝送するケーブルと、
前記第１筐体内に第１電圧の電力を、前記ケーブルを介して供給するための第１電源回路を少なくとも収容し、前記ケーブルと一体化され、細長い外形形状を有するとともに複数の側面を有する第２筐体とを備え、
前記ケーブルは、一端が前記第１筐体を貫通して前記第１筐体内で接続し、他端が前記第２筐体の前記第１筐体側の端を貫通して前記第２筐体内で接続し、
前記第２筐体に、
前記第１筐体の前記測定部により生成された測定情報を受け付ける受信回路と、
前記複数の側面のうち一の側面に設けられ、判定しきい値を設定するための操作部と、
前記複数の側面のうち前記一の側面に対して周方向に異なる側面に設けられ、前記操作部の操作指示に基づいて設定された判定しきい値と、該受信回路が受け付けた前記測定情報に基づいて変位に関する情報とを表示する表示部とを更に有することを特徴とする光学式変位センサ。
前記第２筐体が防水構造を有し、
該防水構造は、前記ケーブルの端部の周囲に配置されたパッキンと、該パッキンを圧縮変形させるキャップとで構成されている、請求項１に記載の光学式変位センサ。
前記第２筐体が複数の側面を有し、前記表示部が設けられた第１の側面と、該第１の側面および、該第１の側面に対向する第２の側面とは異なる第３の側面に前記操作部が設けられている、請求項１又は２に記載の光学式変位センサ。
前記第３の側面には、前記操作部の誤操作を防止するための***部が形成されている、請求項３に記載の光学式変位センサ。
前記第２筐体は電源回路から構成されている、請求項１に記載の光学式変位センサ。
前記第１筐体の前記投光部が緑色のレーザ光を発光する緑色半導体レーザを含み、
前記第２筐体の前記第１電源回路は前記緑色半導体レーザを駆動する電力を供給する、請求項１～５のいずれか一項に記載の光学式変位センサ。
前記第１筐体は、前記第１電源回路から受け取った電圧を降圧する第２電源回路を有する、請求項６に記載の光学式変位センサ。
前記第１筐体に、前記測定部により測定された検出対象の変位と前記判定しきい値との比較で生成された比較結果を示す第１動作表示灯が設けられ、
前記第２筐体に、前記第１動作表示灯と同期して同じ色で点灯又は点滅する第２動作表示灯が設けられている、請求項１～７のいずれか一項に記載の光学式変位センサ。
前記第２筐体は、前記第１筐体側の端と該第１筐体側とは反対側の端のそれぞれに固定用のバンドを受け入れるバンド受入れ部を有する、請求項１～８のいずれか一項に記載の光学式変位センサ。