特許 7563892 変位センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-30

(45)【発行日】2024-10-08

(54)【発明の名称】変位センサ

(51)【国際特許分類】

   H01H 35/00 20060101AFI20241001BHJP

   G01V 8/12 20060101ALI20241001BHJP

   G01C 3/06 20060101ALI20241001BHJP

【ＦＩ】

H01H35/00 V

G01V8/12 J

G01C3/06 110A

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2020071363

(22)【出願日】2020-04-10

(65)【公開番号】P2021168269

(43)【公開日】2021-10-21

【審査請求日】2023-03-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000129253

【氏名又は名称】株式会社キーエンス

(74)【代理人】

【識別番号】100098187

【弁理士】

【氏名又は名称】平井 正司

(72)【発明者】

【氏名】叶田 壮兵

(72)【発明者】

【氏名】大津 信一郎

(72)【発明者】

【氏名】呉 哲庸

【審査官】井上 信

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１２／０４２９３３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－１２７６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１１４４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１２７９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５０－５９９８７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ ３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光を投光する投光素子と、
光を透過するための透過窓を有する金属筐体と、
前記投光素子を保持し、前記金属筐体の一部で構成される光学ベースに接着されるセラミック成型品の第１ホルダ部材と、
前記光学ベースに固定され且つ投光スポットを形成するために前記投光素子から投光された光を集光し、前記透過窓を通じて検出領域に向けて出射する投光レンズと、
前記光学ベースに固定され且つ前記検出領域における前記投光スポットの像を形成するために前記検出領域からの光を集光する受光レンズと、
該受光レンズにより形成された前記検出領域における前記投光スポットの像を撮像し、受光量に応じた受光信号を生成する撮像素子と、
該撮像素子を保持し、前記光学ベースに接着される、前記第１ホルダ部材とは別体のセラミック成型品の第２ホルダ部材と、
前記撮像素子からの前記受光信号に基づいて前記撮像素子における前記投光スポットの位置を特定して、当該特定した投光スポットの位置に基づいて検出対象の変位を測定する測定部とを有し、
前記投光素子は前記第１ホルダ部材により前記光学ベースと絶縁されるとともに、前記撮像素子は前記第２ホルダ部材により前記光学ベースと絶縁され、
前記第１、第２のホルダ部材が前記光学ベースに個々に接着固定され、
前記金属筐体の一部で構成される光学ベースは、これに光学部品を組み込むことでモジュール化され、
前記投光レンズがコリメータレンズで構成され又は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により構成され、
前記光学ベースには、前記第１、第２のホルダ部材の位置決めの調整可能範囲に対応した平らな面が形成されている、変位センサ。

【請求項2】

前記光学ベースが金属製の成型品であり、
該光学ベースに前記投光レンズ及び前記受光レンズを保持するホルダ部が一体成形され、
該ホルダ部に前記投光レンズ及び前記受光レンズが接着剤により固定されている、請求項１に記載の変位センサ。

【請求項3】

前記光学部品を組み込んでモジュール化された前記光学ベースが前記金属筐体の主筐体に溶接される、請求項１又は２に記載の変位センサ。

【請求項4】

光を投光する投光素子と、
光を透過するための透過窓を有するとともに、側方に開放した主筐体と前記主筐体の側方に開放した開口を塞ぐ蓋部材とを有する金属筐体と、
前記投光素子を保持し、前記金属筐体の一部で構成される光学ベースに接着される第１ホルダ部材と、
前記光学ベースに固定され且つ投光スポットを形成するために前記投光素子から投光された光を集光し、前記透過窓を通じて検出領域に向けて出射する投光レンズと、
前記光学ベースに固定され且つ前記検出領域における前記投光スポットの像を形成するために前記検出領域からの光を集光する受光レンズと、
該受光レンズにより形成された前記検出領域における前記投光スポットの像を撮像し、受光量に応じた受光信号を生成する撮像素子と、
該撮像素子を保持し、前記光学ベースに接着される第２ホルダ部材と、
前記撮像素子からの前記受光信号に基づいて前記撮像素子における前記投光スポットの位置を特定して、当該特定した投光スポットの位置に基づいて検出対象の変位を測定する測定部とを有し、
前記投光素子および前記撮像素子はセラミック材料により前記光学ベースと絶縁され、
前記第１、第２のホルダ部材が前記光学ベースに個々に接着固定され、
前記金属筐体の前記蓋部材で構成される光学ベースは、これに光学部品を組み込むことでモジュール化されていることを特徴とする変位センサ。

【請求項5】

前記第１、第２のホルダ部材は少なくとも２つの作業孔を有し、
前記光学ベースには、前記第１、第２のホルダ部材の位置決めの調整可能範囲に対応した平らな面が形成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の変位センサ。

【請求項6】

前記投光素子と前記投光レンズとの間に鏡筒を有し、
該鏡筒が可撓性部材で構成されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の変位センサ。

【請求項7】

前記第１、第２のホルダ部材の底面に複数のテープが接着され、該複数のテープにより前記第１、第２のホルダ部材を前記光学ベースに接着するための接着剤の充填領域が規定され、
該テープによって第１、第２のホルダ部材と前記光学ベースとの間のスペーサが構成されている、請求項１～６のいずれか一項に記載の変位センサ。

【請求項8】

前記受光レンズと前記撮像素子との間にミラーを有し、
該光学ベースに前記ミラーを保持するミラー用ホルダ部が一体成形され、
該ミラー用ホルダ部に前記ミラーが接着されている、請求項１～７のいずれか一項に記載の変位センサ。

【請求項9】

前記投光レンズと前記受光レンズとの間に動作表示灯が配置されている、請求項１～８のいずれか一項に記載の変位センサ。

【請求項10】

前記撮像素子の画素の幅が近距離側では大きく、遠距離側では小さい、請求項１～９のいずれか一項に記載の変位センサ。

【請求項11】

前記投光レンズがコリメータレンズで構成され又は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により構成されている、請求項４に記載の変位センサ。

【請求項12】

前記第１、第２のホルダ部材がセラミック成型品である、請求項４に記載の変位センサ。

【請求項13】

光を投光する投光素子と、
光を透過するための透過窓を有する金属筐体と、
前記投光素子を保持し、前記金属筐体の一部で構成される光学ベースに接着される第１ホルダ部材と、
前記光学ベースに固定され且つ投光スポットを形成するために前記投光素子から投光された光を集光し、前記透過窓を通じて検出領域に向けて出射する投光レンズと、
前記光学ベースに固定され且つ前記検出領域における前記投光スポットの像を形成するために前記検出領域からの光を集光する受光レンズと、
該受光レンズにより形成された前記検出領域における前記投光スポットの像を撮像し、受光量に応じた受光信号を生成する撮像素子と、
該撮像素子を保持し、前記光学ベースに接着される第２ホルダ部材と、
前記撮像素子からの前記受光信号に基づいて前記撮像素子における前記投光スポットの位置を特定して、当該特定した投光スポットの位置に基づいて検出対象の変位を測定する測定部とを有し、
前記投光素子および前記撮像素子はセラミック材料により前記光学ベースと絶縁され、
前記第１、第２のホルダ部材が前記光学ベースに個々に接着固定され、
前記金属筐体の一部で構成される光学ベースは、これに光学部品を組み込むことでモジュール化され、
前記第１、第２のホルダ部材の底面に複数のテープが接着され、該複数のテープにより前記第１、第２のホルダ部材を前記光学ベースに接着するための接着剤の充填領域が規定され、
該テープによって第１、第２のホルダ部材と前記光学ベースとの間のスペーサが構成されていることを特徴とする変位センサ。

【請求項14】

光を投光する投光素子と、
光を透過するための透過窓を有する金属筐体と、
前記投光素子を保持し、前記金属筐体の一部で構成される光学ベースに接着される第１ホルダ部材と、
前記光学ベースに固定され且つ投光スポットを形成するために前記投光素子から投光された光を集光し、前記透過窓を通じて検出領域に向けて出射する投光レンズと、
前記光学ベースに固定され且つ前記検出領域における前記投光スポットの像を形成するために前記検出領域からの光を集光する受光レンズと、
該受光レンズにより形成された前記検出領域における前記投光スポットの像を撮像し、受光量に応じた受光信号を生成する撮像素子と、
該撮像素子を保持し、前記光学ベースに接着される第２ホルダ部材と、
前記撮像素子からの前記受光信号に基づいて前記撮像素子における前記投光スポットの位置を特定して、当該特定した投光スポットの位置に基づいて検出対象の変位を測定する測定部とを有し、
前記投光素子および前記撮像素子はセラミック材料により前記光学ベースと絶縁され、
前記第１、第２のホルダ部材が前記光学ベースに個々に接着固定され、
前記金属筐体の一部で構成される光学ベースは、これに光学部品を組み込むことでモジュール化され、
前記投光レンズと前記受光レンズとの間に動作表示灯が配置されていることを特徴とする変位センサ。

【請求項15】

前記第１ホルダ部材及び前記第２ホルダ部材はセラミック製の成型品で構成され、
前記投光素子及び前記撮像素子は、前記セラミック製の成型品により前記光学ベースと電気的に絶縁されている、請求項１３又は１４に記載の変位センサ。

【請求項16】

前記第１、第２のホルダ部材は少なくとも２つの作業孔を有し、
前記光学ベースには、前記第１、第２のホルダ部材の位置決めの調整可能範囲に対応した平らな面が形成されている、請求項１３～１５のいずれか一項に記載の変位センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、変位を検出してＯＮ/ＯＦＦ判定信号を出力する変位センサに関し、より詳しくは金属筐体を備えた変位センサに関する。

【背景技術】

【0002】

変位センサは、光電変換を行うイメージセンサを含むタイプと、イメージセンサを含まないタイプの２種類があり、様々な用途に対応して使い分けられている。変位センサには、具体的には、近接スイッチ、接触式スイッチ、超音波式スイッチなどの他に、三角測距式センサ、ＴＯＦ（Time Of Flight）、光電スイッチなどが含まれる。これらは、検出対象物の高さの測定、検出対象物の表面の凹凸の測定、検出対象物の有無などの検出に適用される。

【0003】

特許文献１は、金属筐体を備えた変位センサを開示している。変位センサは、投光素子と撮像素子を備えている。投光素子は投光レンズを通じて検出光を検出領域に向けて投光し、検出領域で反射した光を受光レンズを通じて撮像素子が受け取る。

【0004】

特許文献１の変位センサは、金属筐体に光学系モジュールを組み込むことで作られている。光学系モジュールは樹脂成形フレームを有し、この樹脂成形フレームに、投光素子、投光レンズ、受光レンズ、撮像素子が組み付けられている。また、樹脂成形フレームは放熱ゴムを介して金属筐体に組み付けられている。投光素子などが発する熱は樹脂成形フレームに接した放熱ゴムを通じて金属筐体に放出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１３－１２７９４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本願発明者は一層の小型化を目指す目的の下で開発を進めている中で上述した樹脂成形フレームに着目して本発明を案出するに至ったものである。
本発明の目的は、更なる小型化を実現できるモジュール構造を備えた変位センサを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の技術的課題を達成すべく、本発明に係る変位センサは、基本的には、
光を投光する投光素子と、
光を透過するための透過窓を有する金属筐体と、
前記投光素子を保持し、前記金属筐体の一部で構成される光学ベースに接着されるセラミック成型品の第１ホルダ部材と、
前記光学ベースに固定され且つ投光スポットを形成するために前記投光素子から投光された光を集光し、前記透過窓を通じて検出領域に向けて出射する投光レンズと、
前記光学ベースに固定され且つ前記検出領域における前記投光スポットの像を形成するために前記検出領域からの光を集光する受光レンズと、
該受光レンズにより形成された前記検出領域における前記投光スポットの像を撮像し、受光量に応じた受光信号を生成する撮像素子と、
該撮像素子を保持し、前記光学ベースに接着される、前記第１ホルダ部材とは別体のセラミック成型品の第２ホルダ部材と、
前記撮像素子からの前記受光信号に基づいて前記撮像素子における前記投光スポットの位置を特定して、当該特定した投光スポットの位置に基づいて検出対象の変位を測定する測定部とを有し、
前記投光素子は前記第１ホルダ部材により前記光学ベースと絶縁されるとともに、前記撮像素子は前記第２ホルダ部材により前記光学ベースと絶縁され、
前記第１、第２のホルダ部材が前記光学ベースに個々に接着固定され、
前記金属筐体の一部で構成される光学ベースは、これに光学部品を組み込むことでモジュール化され、
前記投光レンズがコリメータレンズで構成され又は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により構成され、
前記光学ベースには、前記第１、第２のホルダ部材の位置決めの調整可能範囲に対応した平らな面が形成されている。

【0008】

第１、第２のホルダ部材と前記光学ベースとの間に位置する電気的絶縁材料は好ましくは伝熱性を備えているのがよい。

【0009】

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。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施例の光学式三角測距センサを説明するための図である。

【図2】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位置に固定できることを説明するための図である。

【図3】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。

【図4】ヘッド部の内部構造を説明するためのブロック図である。

【図5】(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。

【図6】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り、(I)は、ワークが近距離に位置するときのスポットが結像する位置を示し、(II)は、ワークが中間位置に位置するときのスポットが結像する位置を示し、(III)は、ワークが遠距離に位置するときのスポットが結像する位置を示す。

【図7】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り、(I)は、ワークが近距離に位置するときのスポットの大きさに関連した画素の幅を示し、(II)は、ワークが中間位置に位置するときのスポットの大きさに関連した画素の幅を示し、(III)は、ワークが遠距離に位置するときのスポットの大きさに関連した画素の幅を示す。

【図8】本体部の内部構造を説明するためのブロック図である。

【図9】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。

【図10】ヘッド部が出射する緑色の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。

【図11】ヘッド部の分解斜視図である。

【図12】図１１に対応したヘッド部の縦断面図である。

【図13】投光用の第１ホルダ部材を斜め上から見た斜視図である。

【図14】受光用の第２ホルダ部材を斜め上から見た斜視図である。

【図15】投光用の第１ホルダ部材を斜め下から見た斜視図である。

【図16】第１ホルダ部材及び第２ホルダ部材を搭載装置のフィンガを使って位置決めし且つ位置決めした後に第１、第２のホルダ部材と蓋部材とを接着する接着剤が硬化するまで保持することを説明するための図である。

【図17】第１、第２のホルダ部材の下面にテープを設けない場合の問題点を説明するための図であり、(I)は第１、第２のホルダ部材が均等に分布する接着剤によって蓋部材に接着された状態を示し、(II)は第１、第２のホルダ部材が不均等に分布する接着剤によって蓋部材に接着された状態を示す。

【図18】第１、第２のホルダ部材に接着したシリコンテープがスペーサとして機能して第１、第２のホルダ部材を一意の姿勢で蓋部材に接着できることを説明するための図である。

【図19】蓋部材に第１、第２ホルダ部材を設置する際の調整可能範囲を説明するための図である。

【図20】例えば金属製の第１、第２のホルダ部材をセラミック板を介して蓋部材に接着する変形例を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例】

【0011】

以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。図１は、実施例の変位センサを示し、より具体的には光学式三角測距センサ１００を示す。三角測距センサ１００はヘッド部２と本体部４に分けて構成され、ヘッド部２と本体部４とは中継ケーブル６によって接続されている。中継ケーブル６は、好ましくは、コネクタを介在させることなくヘッド部２と本体部４とに半田付けされるのがよい。

【0012】

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、電源基板などの必要最小限の構成要素群がヘッド部２に収容され、それ以外のユーザインターフェース部材、具体的には表示部を構成する例えば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）、操作ボタンで構成される操作部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。

【0013】

すなわち、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必要最小限の要素で構成され、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にスポットを形成する。

【0014】

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必要最小限の要素に限定で構成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。

【0015】

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。

【0016】

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などの制御機器１０(図１)や従来の分離型センサのセンサヘッドから分離された分離アンプ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に固定することができる。

【0017】

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。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。

【0018】

図３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。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アラームを報知できる。

【0019】

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、投光レンズ５４は、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構成されてもよい。撮像素子６０は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。後に説明するように、撮像素子６０は、好ましくは、各画素６０aの幅が近距離側では大きく、遠距離側では小さい。

【0020】

シリンドリカルレンズは幅方向に帯状の光ビームを生成するという特性を有している。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によって、幅方向に帯状の投光ビームを生成し、矩形の受光素子６０の各画素６０aと整合させることにより、実質的に、検出光の反射光の殆どを受光素子６０で受光することができる。したがって、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によって測定精度を向上できる。

【0021】

投光部５２は好ましく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検出光である緑色レーザ光を投光する。ワークに照射された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。後に説明する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目視で確認できることは検出を適正に実行する上で望ましいことは言うまでもない。

【0022】

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。

【0023】

図３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が配置されている（図３）。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。

【0024】

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、孔は止水部材７２で水の侵入が阻止される。止水部材７２に直に隣接してヘッド部２の内部には上記前面動作表示灯７０と同じ色の２色のＬＥＤ７４が配置されている。止水部材７２は光を透過する導光部材で構成され、ＬＥＤ７４と導光止水部材７２によって出力部動作表示灯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。

【0025】

ヘッド部２の設置において、投受光窓６６、６７が位置する投受光面２a及び中継ケーブル６が位置する角部２eは露出した状態に置かれるのが通常である。実際の運用において、露出した状態に置かれる投受光面２a及び角部２eに前面動作表示灯７０及び出力部動作表示灯７６を配置することで、前面動作表示灯７０及び出力部動作表示灯７６をヘッド部２の外形輪郭から突出させる必要はない。換言すれば、ヘッド部２の外形輪郭の小型化を阻害する前面動作表示灯７０及び出力部動作表示灯７６を突出した形態にする必要無しに、ユーザに前面動作表示灯７０及び／又は出力部動作表示灯７６の点灯、点滅を認識させることができる。

【0026】

上述したように、好ましくは４５°の傾斜面で構成された角部２eに中継ケーブル６が接続されている。また、導光止水部材７２によって出力部動作表示灯７６の一部が構成されている。したがって、角部２eに配置した第２表示灯７６は、ヘッド部２の外形輪郭を規定する第２の端２c、背面２dの延長線Ｌ１、Ｌ２の内側に位置している(図３)。換言すれば、第２表示灯７６は、延長線Ｌ１、Ｌ２から外部に突出していない。これにより、出力部動作表示灯７６の存在によって小型化したヘッド部２の外形寸法は拡大しない。小型化を企図しないのであれば、前面動作表示灯７０及び出力部動作表示灯７６はヘッド部２の外形輪郭から突出した形態であってもよい。

【0027】

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できる。

【0028】

図４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。投光部５２を構成する緑色レーザダイオード（ＬＤ）５２０が発するレーザ光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に入力される。緑色ＬＤ５２０はＬＤ駆動回路５３０によって制御され、このＬＤ駆動回路５３０は投光制御部６８０によって制御される。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からD/A変換回路５３６を経て制御信号が電流制御回路５３２に入力され、また、投光制御部６８０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。ＬＤ駆動回路５３０に過電流が流れたときには過電流検知回路５３８によって検知され、過電流検知回路５３８の検知情報は投光制御部６８０に供給される。これにより投光制御回路６８０は過電流を抑制する制御が実行される。

【0029】

受光部６４を構成する受光回路６２の受光情報はA/D変換回路６４０を経てマイクロコンピュータ６８に入力される。マイクロコンピュータ６８、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を構成する。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で検出した受光量の情報から受光量のピーク位置がピーク位置検出部６８４で検出され、このピーク位置に基づいて距離算出部６８６によってワークまでの検出距離が測定される。この距離測定には、ピーク位置と距離との対応関係を示すテーブル６９２が参照される。算出した検出距離は、メモリに保存されている判定しきい値６９４を読み込んで、この判定しきい値との対比で距離判定部６８８によって判定される。この判定に関連したデータや後の説明するＯＥＬＤ１２の表示に必要な受光情報を含む測定情報（判定しきい値を含む）は出力部６９０、通信部７８を通じて本体部４に供給される。また、距離判定部６８８による判定結果に基づいて、ヘッド部の前面動作表示灯７０、出力部動作表示灯７６が点灯／点滅する。これによりユーザは現在の測定状態をリアルタイムで知ることができる

【0030】

ヘッド部２はモーションセンサ５０を有し、このモーションセンサ５０はヘッド部２と一体である。モーションセンサ５０を構成するジャイロセンサの検知信号は光軸変位検知部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、光軸変位発生検知信号がしきい値以上のときに、光軸変位発生情報を出力部６９０に供給する。この光軸変位発生情報は通信部７８を通じて本体部４に供給される。

【0031】

前述した撮像素子６０の各画素６０aの幅について図５～図７を参照して説明する。図５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５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、スポットの像は相対的に小さい。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Ｐn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Ｐn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距離を実質的に意味している。

【0032】

図６は、複数の画素６０aで構成される矩形の撮像素子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６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の群の並び方向一端部にスポットが結像することを示す。図６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６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の群の並び方向他端部にスポットが結像することを示す。

【0033】

図６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６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。

【0034】

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６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６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６０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６０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。

【0035】

この問題に対して、ヘッド部２に搭載する矩形の撮像素子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７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７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７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７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７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。

【0036】

なお、図７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。

【0037】

図８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、メモリ３２、通信部３４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。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。

【0038】

データ受信部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、光軸変位検知信号は出力生成部２４６に供給される。出力生成部２４６は、ヘッド部２から受け取った受光情報に含まれる判定情報に基づいて、ユーザが設定可能な出力論理２４８に従って論理ＯＮ/ＯＦＦ判定信号を含む出力情報を生成する。この出力情報は出力回路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。また、出力生成部２４６は光軸変位検知信号を受け取ったときには、出力回路２８を通じて警報信号を外部に出力してもよい。

【0039】

上述した出力情報は、上述したように本体部４で生成してもよいし、ヘッド部２で生成してもよい。ヘッド部２と本体部４とを連結する中継ケーブル６の存在によって、一般的には、ノイズの影響を受け易い。ヘッド部２で判定ＯＮ/ＯＦＦ信号を生成した場合において、中継ケーブル６を通じて本体部４に供給される判定ＯＮ/ＯＦＦ信号は二値化された信号であるためノイズの影響は受け難い。他方、本体部４で判定ＯＮ/ＯＦＦ信号を生成した場合には、この判定ＯＮ/ＯＦＦ信号をヘッド部で生成する必要がないためヘッド部２の回路基板が複雑になることを回避でき、小型化を目指すときにヘッド部２を小型にすることが可能である。

【0040】

また、ヘッド部２から受け取った光軸変位検知信号は光軸変位制御部２４２に供給される。光軸変位制御部２４２が光軸変位検知信号を受け取ったときには、光軸変位検知信号を表示画面生成部２４４に供給する。表示画面生成部２４４は光軸変位検知信号を受け取ると、直ちにＯＥＬＤ１２に表示する表示画面を生成する。表示画面生成部２４４で生成した表示画面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は表示画面生成部２４４で生成した表示画面に基づいてＯＥＬＤ１２のアラーム報知表示の描画を制御する。

【0041】

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表示画面生成部２４４によって受け取られる。表示画面生成部２４４は受光情報に基づいてＯＥＬＤ１２に表示する表示画面を生成する。表示画面生成部２４４で生成した表示画面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は表示画面生成部２４４で生成した表示画面に基づいてＯＥＬＤ１２の現在値表示の描画を制御する。

【0042】

ヘッド部２は、投受光面２aに隣接した部位の長手方向一端側と他端側に夫々貫通した取付孔Ｔhを有し、この取付孔Ｔhはヘッド部２を横断する方向つまり投光の光軸と直交する方向に延びている。ヘッド部２は、２つの取付孔Ｔhに挿入したボルトを使って設置場所に固定される。すなわち、ヘッド部２は投光面２aに隣接した部位において、天面２bに隣接した部位と、底面２cに隣接した部位に夫々取付孔Ｔhが形成され、この取付孔Ｔhは、ヘッド部２の平らな両側面に貫通している。そして、取付孔Ｔhに挿通したボルトで設置場所に固定する設計となっている。したがって、互いに平行に延び且つ互いに対向した一対の平らな側面は夫々取付面を構成している。取付孔Ｔhは投光ビームの光軸と直交する方向に延びている。換言すれば、両側面を取付面にすることから、ヘッド部２の設置に関する光軸調整において光軸の向きを調整するのに都合が良い。

【0043】

また、２つの取付孔Ｔhの内側に投光部５２、受光部６４が配置され、また、投光部５２と受光部６４の間に前面表示灯７８、電源回路７８が配置されている。すなわち、ヘッド部２に含まれる重量物が２つの取付孔Ｔhの間に配置されている。これにより、ヘッド部２の光軸調整が容易になる。また、ヘッド部２は略直方体の形状を有し、その一つの面である投受光面２aに限定して前面表示灯７８というユーザインターフェース機能が付与されており、中継ケーブル６が位置する角部２eを除いた他の面つまり取付面として構成された平らな両側面だけでなく、長手方向両端面２b、２c、背面２dが平らな面で構成することができ、この背面２d、長手方向両端面２b、２cも取付面として利用できる。このことから、ヘッド部２の設置箇所や設置姿勢の選択の自由度を高めることができる。

【0044】

ヘッド部２が出射する緑色レーザ光に関し、投光部５２（緑色レーザダイオード（ＬＤ）５２０）が発する緑色レーザ光の強度及びパワーは、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、モニタＰＤが受け取った受光量に基づいてマイクロコンピュータ６８によって行われる。緑色レーザ光の強度及びパワーの制限は、安全規格の「クラス１」又は「クラス２」を念頭に置いてユーザにより設定される。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。

【0045】

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

【0046】

図９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圧を調整して他方の電源回路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に供給し、この電圧でヘッド部２のモーションセンサ(ジャイロセンサ)５０及びプロセッサ６８が駆動される。本体部４の一方の電源回路３０Ａの電圧は緑色ＬＤ５２０に供給され、また、第２電源回路７８に供給される。第２電源回路７８は電圧を調整し、この電圧はリニアレギュレータ８２によって安定化した後に、撮像素子６０、受光回路６２に供給される。

【0047】

図１０は、緑色レーザ光を発するＬＤ５２０(図４)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。図１０を参照して、ステップＳ１で投光信号を生成する。この投光信号は予め定められた投光周期を有している。次のステップＳ２において、予め設定された電流量及びパルス幅で緑色ＬＤ５２０を駆動する。次のステップＳ３において、受光部６４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判別しＹＥＳであればステップＳ１に戻る。ステップＳ３において、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故障が発生しているとして緑色ＬＤ５２０への電源供給を停止する（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を制御する電流量及びパルス幅を調整してステップＳ２に戻る。

【0048】

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裸眼でのスポットの視認性を確保できる。

【0049】

図１１はヘッド部２の分解斜視図である。なお、この図１１は、光学系部品及びこれに関連したホルダを説明するための図であることから、それ以外の部品や要素は図示が省かれている。ヘッド部２の筐体２０２は主筐体２０４と蓋部材２０６とで構成され、主筐体２０４と蓋部材２０６は共に金属材料で作られた精密成型品である。金属材料は典型的にはステンレス鋼である。図１２は、図１１に対応したヘッド部２の縦断面図である。

【0050】

主筐体２０４は、その２つの側面のうち一方の側面が蓋部材２０６によって形成されている。すなわち、主筐体２０４は、図１１に参照符号２fで示す平らな側面つまり取付面と対抗する側が側方に向けて開放したボックス状の形状を有し、この側方に開放した開口を密閉するようにして蓋部材２０６が主筐体２０４に溶接により固定される。この蓋部材２０６によって、主筐体２０４の側面２ｆと対抗する他方の平らな側面つまり取付面が形成される。

【0051】

蓋部材２０６は光学系部品を搭載する光学ベースつまりフレームを構成し、蓋部材２０６には光学系部品が搭載されて蓋部材２０６それ自体がモジュール化される。そして、光学系部品を含むモジュール化した蓋部材２０６を主筐体２０４に組み付け、その後、蓋部材２０６を主筐体２０４に溶接することによりヘッド部２が組み立てられる。

【0052】

図１１において、参照符号４０は金属押さえ部材を示す。ヘッド部２の投受光面２aは金属押さえ部材４０によって実質的に形成され、金属押さえ部材４０によってシール部材４２が圧縮される。このシール部材４２によってヘッド部２の投受光面２aの止水性が確保される。

【0053】

図１２において、前面動作信号灯７０を構成する信号灯ユニットＡは２色のＬＥＤ７０aが実装されたＬＥＤ基板を含む。図１２を参照すると分かるように、信号灯ユニットＡは、投光レンズ５４と受光レンズ５６との間のデッドスペースに配置されていることが分かる。この配置により、ヘッド部２の小型化が実現されている。前述した角部２に出力部動作表示灯７６を配置させていることもヘッド部２の小型化効果があるが、出力部動作表示灯７６を構成する２色のＬＥＤ７４を実装したＬＥＤ基板２１０がヘッド部２の側面に対して鉛直に配置されていることもヘッド部２の小型化効果がある。

【0054】

図１２の参照符号２０８は例えば黒に着色したスポンジなどの可撓性の遮光又は吸光材料で構成された鏡筒を示す。可撓性鏡筒２０８は、投光部５２、投光レンズ５４、受光レンズ５６などの光学系部品を蓋部材２０６に搭載した後に投光部５２と投光窓６６との間に設置される。図１２は、光学系部品だけを抽出して図示した図である。実際は、基板などで密な状態であると理解されたい。図１２に基づいて説明すれば、投光部５２は上方の角部に位置し、角部２eの出力部動作表示灯７６は下方に位置して互いに大きく離れているため、投光部５２が発する光の迷光がミラー５８、撮像素子６０或いは導光防水パッキン９６に達する可能性は低い。投光部５２と投光窓６６との間に可撓性鏡筒２０８を設置することで、この可能性を無くすることができる。

【0055】

前述したように蓋部材２０６は金属の精密成型品である。図１１、図１２を参照して、蓋部材２０６の裏面には、投光レンズ５４、受光レンズ５６の配置部位に起立する３つのホルダ部２１２、２１４、２１６が一体成形されている。第１、第２のホルダ部２１２、２１４には、夫々、光を通過させる開口２１２a、２１４aが形成されている。第１のホルダ部２１２には投光レンズ５４が接着剤Ａd（図１２）により固定される。第２のホルダ部２１４には受光レンズ５６が接着剤Ａdにより固定される。第３のホルダ部２１６（図１２）にはミラー５８が接着により固定される。

【0056】

ミラー５８は直方体の形状を有していることから、第３ホルダ部２１６は実質的にミラー５８の土台を構成する形状を有し、その上にミラー５８が接着されている。変形例として、第３ホルダ部２１６を省いてもよい。また、第３ホルダ部２１６の代わりに、成型品からなる土台部材を用意し、この土台部材をミラー５８に接着させると共に、土台部材を蓋部材２０６に接着させる構成を採用してもよい。

【0057】

第１乃至第３のホルダ部２１２、２１４、２１６によって、投光レンズ５４、受光レンズ５６、ミラー５８が蓋部材２０６に直接的に接着材Ａdによって固定される。変形例として、第１乃至第３のホルダ部２１２、２１４、２１６の全て又はその一部を蓋部材２０６とは別体のホルダ部材で構成し、このホルダ部材に投光レンズ５４、受光レンズ５６、ミラー５８を接着させると共に、当該ホルダ部材を蓋部材２０６に接着させるようにしてもよい。

【0058】

図１３は、投光部５２を位置決め固定するための第１ホルダ部材２２０を斜め上から見た斜視図である。第１ホルダ部材２２０は、ベース部分２２０aと、ベース部分２２０aから鉛直に起立する縦壁２２０bとを有する成型品である。投光部５２は縦壁２２０bに接着により固定される。

【0059】

図１４は撮像素子６０と受光回路６２を含む受光部６４の構造体を位置決め固定するための第２ホルダ部材２３０を斜め上から見た斜視図である。第２ホルダ部材２３０は、ベース部分２３０aと、ベース部分２３０aから鉛直に起立する２本の支柱２３０bとを有する成型品である。撮像素子６０と受光回路６２は２本の支柱２３０ｂに接着により固定される。

【0060】

第１、第２のホルダ部材２２０、２３０は、例えばアルミナからなるセラミック成形品である。この成型品は電気絶縁性、成形性、低熱膨張係数、熱伝導性に優れている。したがってセラミック成型品の第１、第２のホルダ部材２２０、２３０は雰囲気温度の変動に対して形状安定性及び寸法安定性に優れ、また、電気的な絶縁性に優れている。

【0061】

図１４から分かるように、第２ホルダ部材２３０のベース部分２３０aは間隔を隔てた部位に少なくとも２つの作業孔２３２を有する。図１３を参照して第１ホルダ部材２２０は、ベース部分２２０aが一方の作業孔２２２(1)が形成され、他方の作業孔２２２(2)は縦壁２２０bの頂面に形成された切欠き状の形状を有している。

【0062】

第２ホルダ部材２３０はベース部分２３０aに２つの作業孔２２２が形成され、他方、第１ホルダ部材２３０は、ベース部分２３０aに一つの作業孔２２２(1)が形成され、縦壁２３０bに他の作業孔２２２(2)が形成されている。このことから分かるように、各ホルダ部材に関し、２つの作業孔２２２は蓋部材２０６の面と平行な横面に配置してもよいし、蓋部材２０６の面と直交する縦面に配置してもよい。いずれにせよ、各ホルダ部材２２０、２３０の各々に設けられる２つの作業孔２２２は極力遠ざけた角隅部に配置するのがよい。これにより、各ホルダ部材２２０、２３０の位置決め精度を高めることができる。

【0063】

投光部５２のための第１ホルダ部材２２０と、受光部６４のための第２ホルダ部材２３０とを別部材で構成したことから分かるように、投光部５２を固定した第１ホルダ部材２２０と、受光部６４を固定した第２ホルダ部材２３０とを、個別に独立して蓋部材２０６に搭載し且つ位置決め調整することができる。この搭載及び位置決め調整は、後に説明する搭載装置２５０（図１６）によって個々に行われる。図１３を参照して、投光部５２のための第１ホルダ部材２２０の２つの作業孔２２２は、一方側に片寄せした位置に形成されている。２つの作業孔２２２が設けられている側は、受光部６４のための第２ホルダ部材２３０が位置する側とは反対側である。これにより、第１ホルダ部材２２０を搭載する作業を行う第１搭載装置２５０と、第２ホルダ部材２３０を搭載する作業を行う第２搭載装置２５０との干渉を回避することができる。

【0064】

第１、第２のホルダ部材２２０、２３０は蓋部材２０６に接着剤Ａd（図１７）により固定される。図１５は、投光用の第１ホルダ部材２２０を斜め下から見た斜視図である。第１ホルダ部材２２０を蓋部材２０６に接着する際には、その準備工程として、第１ホルダ部材２２０のベース部分２２０aの底面に、間隔を隔てて少なくとも２つの帯状のテープ２４０の内側の面が接着される。テープ２４０は好ましくは滑り性に優れた特性を有しているのがよい。テープ２４０は蓋部材２０６に接着されない。投光部５２を組み込んだ第１ホルダ部材２２０は搭載装置２５０（図１６）によって蓋部材２０６に位置決めされ、位置決めした後に２つのテープ２４０の間の空間Ｓrに液状の接着剤が充填される。すなわち、２つのテープ２４０によって形成される空間Ｓrは接着剤を充填する領域であり、２つのテープ２４０によって接着剤充填領域Ｓr（図１５）が規定される。

【0065】

この２つのテープ２４０はスペーサとしての機能を有し、テープ２４０の厚みで、接着剤充填領域Ｓrに充填した接着剤Ａdの厚みを規定することができる。図１７は、テープ２４０を設けない場合の問題点を説明するための図である。第１、第２のホルダ部材２２０、２３０と蓋部材２０６との間に均等に接着剤Ａdが存在するのが理想であり、これにより、第１、第２のホルダ部材２２０、２３０を正規の姿勢で蓋部材２０６に固定できる（図１７の(I)）。しかし、接着剤Ａdが不均一な場合には、第１、第２のホルダ部材２２０、２３０に傾きが発生する（図１７の(II)）。そして、この傾きは不確定要素である。図１８は、テープ２４０を設けた場合を説明するための図である。第１、第２のホルダ部材２２０、２３０と蓋部材２０６との間に位置する２つのテープ２４０はスペーサとして機能し、蓋部材２０６に対する第１、第２のホルダ部材２２０、２３０の姿勢を一意に規定することができる。

【0066】

この２つのテープ２４０は上述したようにスペーサとして機能することから、接着剤充填領域Ｓrは、第１、第２ホルダ部材２２０、２３０の底面において最大限の面積を占めるのがよい。これにより蓋部材２０に対する第１、第２ホルダ部材２２０、２３０の一意の設置姿勢を確実なものにすることができると共に第１、第２ホルダ部材２２０、２３０の固定を確実なものにすることができる。このためには２つのテープ２４０を第１、第２ホルダ部材２２０、２３０の底面の互いに対向する側縁部に配置するのがよい。

【0067】

図１５を参照して、第１のホルダ部材２２０を例に説明すると、平面視矩形のベース部分２２０aの両側縁に沿って連続して延びる左右のテープ２４０が配置されている。これにより、最大限の接着剤充填領域Ｓrを形成することができる。第１ホルダ部材２２０のベース部分２２０aには上述したように１つの作業孔２２２（図１３、図１６）が形成されている。この作業孔２２２をテープ２４０で塞ぐのがよい。これにより、接着剤充填領域Ｓrに充填した液状の接着剤が作業孔２２２に入り込むのを防止できる。これにより接着剤充填領域Ｓrに充填する接着剤の量を所定量に規定することができ、また、この所定量の接着剤Ａdで接着剤充填領域Ｓrを満たすことができる。そして、テープ２４０の厚みで接着剤Ａdの均一な厚みを規定することができる。これにより、第１ホルダ部材２２０を蓋部材２０６に固定した後の第１ホルダ部材２２０の姿勢の変動を防止することができる。

【0068】

図１６は、第１ホルダ部材２２０、第２ホルダ部材２３０を蓋部材２０６に搭載している最中の様子を平面視で描いた図である。受光部６４を保持する第２ホルダ部材２３０に注目すると、ベース部分２３０aがミラー５８側を大きく切り欠いた平面視三角形の斜辺を更に切り欠いた略三日月形状であるのが分かる。そして、ミラー側５８に位置する互いに対向する角部に第１、第２の作業孔２３２(1)、２３２(2)が配置しているのが分かる。なお、第１の作業孔２３２(１)は長孔で構成され、この長孔からなる第１作業孔２３２(1)の長軸は第２作業孔２３２(2)の方向に向けて延びているのが分かる。変形例として第２作業孔２３２(2)を長孔で構成してもよい。第１、第２の作業孔２３２(1)、２３２(2)の何れか一方を長孔にすることで後に説明する搭載装置２５０（図２０）で第２ホルダ部材２３０をハンドルする際の製造公差を吸収することができる。

【0069】

このように平面視略三日月状のベース部分２３０aに関し、図示を省略したが、２つのテープ２４０で第１、第２の作業孔２３２(1)、２３２(2)を塞ぐように各テープ２４０が配置されている。具体的には、第１の作業孔２３２(1)に関するテープ２４０は、第２の作業孔２３２(2)と対向する辺の全域に亘って延びている。他方、第２の作業孔２３２(2)に関するテープ２４０は、当該第２の作業孔２３２(2)の部分に配置されている。

【0070】

図１６を参照して、搭載装置２５０は２本のフィンガ２５０aを有し、この２本のフィンガ２５０aは例えば受光用の第２ホルダ部材２３０の作業孔２２２に挿入され、そして、第２ホルダ部材２３０を所定の位置に位置決めすると共に、この位置決めを行ったら２つのテープ２４０の間の空間Ｓr(図１５)に接着剤Ａdを充填し、そして接着剤Ａdが硬化するまでフィンガ２５０aで第１、第２ホルダ部材を保持し続ける。投光用の第１ホルダ部材２２０についても同様である。蓋部材２０６には先ず光学部品が搭載され、その後、搭載装置２５０による第１、第２のホルダ部材２２０、２３０の搭載作業が実行される。この搭載作業に先立って、第１ホルダ部材２２０に投光部５２が接着され、第２ホルダ部材２３０には受光部６４が接着される。

【0071】

搭載装置２４によって第１、第２のホルダ部材２２０、２３０を個別に位置決めする工程において、滑り性に優れたテープ２４０によって、フィンガ２５０aの微妙な動きで第１、第２のホルダ部材２２０、２３０を円滑に位置決めすることができる。テープ２４０は上述したようにスペーサとして機能し、接着剤充填領域Ｓrに充填する接着剤Ａdの適切な量を規定することができる。緑色ＬＤ５２０は赤色ＬＤに比べて高い電圧が必要であり、換言すれば、緑色ＬＤ５２０の発熱量は赤色ＬＤに比べて多い。第１、第２のホルダ部材２２０、２３０はセラミック成型品であることから、セラミック材料の特性によってホルダ部材２２０、２３０は熱変形し難い。

【0072】

＜蓋部材２０６への投光部５２、受光部６２の搭載＞
図１９において、矢印Ｔ(1)は光軸調整作業の方向を示し、矢印Ｔ(2)は焦点位置の調整作業の方向を示す。第１ホルダ部材２２０の２つの作業孔２２２、第２ホルダ部材２３０の２つの作業孔２３２の配列方向は、光軸調整作業の方向Ｔ(1)に沿った方向であるのがよい。これにより、搭載装置２４の調整作業プログラムを作成し易くなる。投光部５２、受光部６２はシャインプルーフの原理を満たすように位置決めされる。

【0073】

投光部５２、受光部６２の取付位置は、第１、第２のホルダ部材２２０、２３０を含む各部品の製造誤差により変化する。各部品の製造公差により、第１、第２のホルダ部材２２０、２３０の取付位置として変化する最大範囲は予め定められており、この最大範囲に対応した第１、第２のホルダ部材２２０、２３０の調整可能範囲Ａr(1)、Ａｒ(２)つまりクリアランスが平らな面で構成されて、第１、第２のホルダ部材２２０、２３０が接着可能である。

【0074】

図１６、図１９を参照して、参照符号２０６aは蓋部材２０６の隆起部を示す。隆起部２０６aは、蓋部材２０６の周縁に沿って連続的に延びている。この隆起部２０６aによって蓋部材２０６の剛性を高めることができる。この観点から言えば隆起部２０６aは蓋部材２０６の外周縁の全域に形成されるのが望ましいが、隆起部２０６aは第２調整可能範囲Ａr(2)つまり受光部６４を保持する第２ホルダ部材２３０を搭載する領域の近傍において欠落している。

【0075】

ヘッド部２は究極の小型化を企図して設計されており、その企図の下で投光部５２と受光部６４とが接近して配置されている。これに伴って、第１、第２調整可能範囲Ａr(1)、Ａr(2)は隣接している。なお、図１９は模式的に図示することで第１、第２調整可能範囲Ａr(1)、Ａr(2)の存在を説明するための図であり、実際は、図１２から理解できるように、第１、第２ホルダ部材２２０、２３０は接近した状態で配置される。このことから第１、第２調整可能範囲Ａr(1)、Ａr(2)は隣接している（図１６）。蓋部材２０６の大きさは限定的であり、そのなかで第１、第２調整可能範囲Ａr(1)、Ａr(2)の確保を優先して第２調整可能範囲Ａr(2)に干渉する部分は隆起部２０６aを省いてある。

【0076】

第１、第２のホルダ部材２２０、２３０の変形例として、第１、第２のホルダ部材２２０、２３０は、電気的な絶縁性を備えたセラミック材料を含有した樹脂成型品であってもよい。

【0077】

第１、第２のホルダ部材２２０、２３０の他の変形例として、図２０に図示のように、電気的な絶縁性を備えたシート又はプレート２６０を介して第１、第２のホルダ部材２２０、２３０を蓋部材２０６に接着してもよい。シート又はプレート２６０は好ましくは伝熱性に優れているのが良い。伝熱性及び電気的な絶縁性を備えたプレート２６０の典型例として薄いセラミックプレートを挙げることができる。シート又はプレート２６０の代わりに、第１、第２のホルダ部材２２０、２３０の接着面及び／又は蓋部材２０６の該当箇所に電気的な絶縁性を備えた材料をコーティングしてもよい。このコーティング材料も電気的な絶縁性に加えて伝熱性に優れた材料であるのが好ましい。この他の変形例によれば、第１、第２のホルダ部材２２０、２３０はセラミック成型品に限定されず、例えば金属製の成型品を採用することができる。

【0078】

＜ヘッド部２の小型化＞
ヘッド部２から操作部４０２、表示部（ＯＥＬＤ）１２を省いて、ヘッド部２から延出する中継ケーブル６が一体的に接続された本体部４に好ましくは操作部４０２、表示部１２を設置することによりヘッド部２に操作部４０２、表示部１２を設けたのと実施的に同じ使用状態を作りつつ、ヘッド部２を小型化することができる。そして、幾分扁平な略直方体形状のヘッド部２の投受光面２aを唯一のユーザインターフェース面として限定し、両側面２f（図１１）を平らな面で構成し、この両側面２fを取付面として利用すべく光軸と直交する方向に貫通する取付孔Ｔhが形成されている。そして、投受光面２aに動作表示灯７０を設置することで、他の５つの面、つまり長手方向一端面（天面）２b、他端面（底面）２c、両側面２f（図１１）、背面２dをユーザインターフェース機能を有さない平らな面で構成することができ、両側面２fだけでなく、天面２b、底面２c、背面２dの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。

【0079】

図１２を参照して、投光部５２はヘッド主筐体２０４の端２bに極力近づけた位置に配置されている。ヘッド主筐体２０４は金属製である。参照符号２６０は投光回路基板を示す。投光回路基板２６０はヘッド主筐体２０４に隣接して位置し、絶縁部材２６２によって包囲されている。この絶縁部材２６２によって投光回路基板２６０とヘッド主筐体２０４とが電気的に絶縁されている。

【0080】

前面動作表示灯７０はユニット化され、この表示灯ユニットにはＬＥＤ駆動回路基板２６６が含まれている。また、前面動作表示灯７０の一部を構成する光拡散部材２６８は金属押さえ部材４０によって後付けされる。光拡散部材２６８は空所２６８aを有し、この空所２６８aによって光の減衰が調整されている。

【0081】

受光レンズ５６は、図外のスリットによって検出光が通過する領域が制限されている。この制限された領域を参照符号５６aで示す。前述したように、受光レンズ５６と受光部６４との間にミラー５８が介装されている。ミラー５８を介装することにより、受光部６４を投光部５２側に近づけた位置に配置することができる。また、検出光が通過する受光レンズ５６の領域を制限することによって、受光レンズ５６に接近した位置にミラー５８を配置することができる。

【0082】

図１２において、参照符号２１４aは受光レンズホルダ部２１４の一部を切り欠いた形状の凹所を示す。受光レンズ５６に接近した位置にミラー５８を配置するため、受光レンズホルダ部２１４の一部つまりミラーホルダ部２１６と干渉する部位を受け入れるために凹所２１４aが形成されている。これにより、受光レンズホルダの一部と重複する部位まで受光レンズ５６に接近した位置にミラー５８を配置することができる。

【0083】

図１４を参照して、参照符号２８０は、第１支柱２３０b(1)の側面であって、ミラー５８と対面する側面を示す。側面２８０において、その大部分を構成するミラー５８に近い部分２８０(1)が傾斜面で構成されている。第１支柱２３０b(1)の側面２８０はミラー５８からの反射光を受けて、側面２８０で反射した光が迷光となって受光部６４に侵入してしまう可能性がある。この側面２８０の大部分を傾斜面２８０(1)で構成することにより、側面２８０で反射するミラー５８からの検出光の一部が迷光となって受光部６４に侵入するのを抑制することができる。

【0084】

＜小型化に向けた第１、第２のホルダ部材２２０、２３０の構造＞
図１３、図１４を参照して、投光部２を保持する第１ホルダ部材２２０及び受光部６４を保持する第２ホルダ部材２３０は、その全ての角部２７０がラウンドした形状に成形されている。角部２７０をラウンドした形状にすることで、第１、第２のホルダ部材２２０、２３０を蓋部材２０６に設置する等の作業中にセラミック製の第１、第２のホルダ部材２２０、２３０が欠損する事故を防止できる。

【0085】

投光部２を保持する第１ホルダ部材２２０及び第２ホルダ部材２３０のベース部分２２０a、２３０aは要所要所に隆起部分２７２を有する。この隆起部分２７２によって第１ホルダ部材２２０及び第２ホルダ部材２３０の剛性を高めることができる。なお、図１２を参照して、第１ホルダ部材２２０の縦壁２２０bには、投光部５２の３本の端子５２aが通過する開口２８０が形成されている。この開口２８０は各端子５２a毎の３つの開口であってもよい。その場合、ホルダ部の開所領域が少なくなり、より剛性を高めることができるであろう

【0086】

図１０を参照して、第１のホルダ部材２２０は、投光部２の長さ寸法Ｌ１に比べて、ベース部分２２０aの長さ寸法Ｌ２が大きく設計され（Ｌ１＜Ｌ２）、また、ベース部分２２０aは、縦壁２２０bよりも後方にも延長した長さ寸法Ｌ３を備えた延長部２２０cを備えている。ベース部分２２０aの長さ寸法Ｌ２を投光部２よりも大きく設計することにより、第１のホルダ部材２２０の安定性や剛性を高めることができることに加えて、金属製の蓋部材２０６と投光部２との間の沿面距離を長くすることで絶縁性を高めることができる。

【0087】

図１５を参照して、投光部５２を保持する第１ホルダ部材２２０は、縦壁２２０bの幅Ｗ1に比べてベース部分２２０aの幅Ｗ2が小さく設計されている。図１６から最も良く分かるように、第１ホルダ部材２２０のベース部分２２０aは第２ホルダ部材２３０側の領域Ｃuを切り欠いた形状を有し、この切欠き領域Ｃuによってベース部分２２０aの幅Ｗ2が狭められている。これにより、第２ホルダ部材２３０に関する調整可能範囲Ａr(2)を第１ホルダ部材２２０側に拡大することができる。このことは、第１ホルダ部材２２０と第２ホルダ部材２３０との間隔を狭めることができることを意味している。つまり投光部５２と受光部６２との間の離間距離を小さく設計できるためヘッド部２を小型化できる。

【0088】

図１４を参照して、参照符号６２aはフレキシブル基板を示す。受光部６４はボックス状の形状を有している。これを保持する第２ホルダ部材２３０の２本の支柱２３０bは、ボックス状の受光部６４の両脇に配置されている。２本の支柱のうち、第１ホルダ部材２２０側の第１支柱２３０b(1)は、ボックス状の受光部６４の前面側に位置している。他方、受光部６４の他側の第２支柱２３０b(2)はボックス状の受光部６４の側面に位置している。第１支柱２３０b(1)を受光部６４の前面側に位置させることにより、第１ホルダ部材２２０と第２ホルダ部材２３０との間隔を狭めることができ、投光部５２と受光部６２との間の離間距離を小さく設計できるためヘッド部２を小型化できる。フレキシブル基板は多層フレキシブル基板であってもよい。多層フレキシブル基板によって高機能化が実現可能である。

【0089】

前述したように、搭載装置２５０は、２本のフィンガ２５０aによって第１、第２のホルダ部材２２０、２３０を蓋部材２０６に搭載し且つ位置決めする。図１６から最も良く分かるにように、２本のフィンガ２５０aは作業孔２３２に挿入される。図１４を参照して、２つの作業孔２３２のうち一方の作業孔２３２(1)は好ましくは長孔で構成される。これにより、第１、第２のホルダ部材２２０、２３０の製造公差を吸収することができる。なお、第２ホルダ部材２３０を例に説明すると、２つの作業孔２３２は、極力、離れているのが組み付け精度を高める上で好ましい。図１４に図示の第２ホルダ部材２３０においてそのベース部分２３０aに２つの作業孔２３２が形成されているが、一方の作業孔２３２を例えば第２の支柱２３０b(2)に形成してもよい。

【0090】

以上、本発明の好ましい実施例及び変形例を説明したが、本発明は、本体部４を所定位置、例えばＤＩＮレールに固定する分離型の変位センサに対しても適用可能である。

【符号の説明】

【0091】

１００ 光学式三角測距センサ
２ 三角測距センサのヘッド部
４ 三角測距センサの本体部
５２ 投光部
５４ 投光レンズ
６４ 受光部
７０ 前面動作表示灯
２０４ 三角測距センサの主筐体
２０６ 三角測距センサの蓋部材
２０８ 鏡筒
２１２ 投光レンズ用のホルダ部
２１４ 受光レンズ用のホルダ部
２１６ ミラー用のホルダ部
２２０ 投光用の第１ホルダ部材（投光部５２）
２２２ 作業孔
２３０ 受光用の第２ホルダ部材
２４０ スペーサ機能を備えたテープ
２５０ 搭載装置
２５０a 搭載装置のフィンガ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】