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HOME > 技術情報 > 光電センサまるわかりガイド-光電センサの基礎知識

光電センサとは?

光電センサとは、光を使い、非接触で物体の有無を検出するセンサです。 検出する対象物体による入光/非入光によって生ずる受光量の大きさによって電気信号を出力します。 主に工場の自動化、省力化(FA:Factory Automation)に役立っています。

光電センサの特徴

非接触で検出
検出距離が長い
微小物体の検出
ほとんどの物体を検出可能
高速応答
油やほこりなどレンズの汚れに弱い

どうやって選べばいいの?

選定目的・条件 留意点 最適機種

検出用途から選ぶ

位置決め有無検出 ・動作位置精度の良いもの
・動作位置設定の簡単なもの
・透過型
・レーザ型
・距離設定型
微小物体検出 ・スポット光の小さいもの
・微調整トリマ付
・ファイバ型
・レーザ型
高速ワーク検出 ・短い応答時間 ・ファイバ型
透明体検出 ・高感度反射型/回帰反射型 ・透明体検出型
凹凸検出 ・応差距離の小さいもの ・限定反射型/BGS型/変位センサ
カラーマーク検出 ・検出するカラーマークと下地色、
センサの光源色
・応答時間の短いもの
・カラーセンサ/マークセンサ
・ファイバ型
色の濃淡検出 ・高分解能型 ・マークセンサ
蛍光成分検出 ・紫外光を投光するもの ・蛍光検出センサ
色変化に強い検出 ・PSDやC-MOS素子を使っているもの ・BGS型

設置場所から選ぶ

狭い所 ・小型の投受光器 ・ファイバ型
・小型、薄型のアンプ内蔵型
片側より検出   ・拡散反射型・限定反射型
・BGS型
背景の影響を受ける ・応差距離の小さいもの ・BGS型
外乱光の影響を受ける ・使用周囲照度範囲の広いもの ・LED/レーザ光源
堅牢性の要求   ・樹脂充填タイプ/金属ハウジング
水のかかる場所 ・防水性の高いもの ・IP67、IP69K

どんな種類があるの?

種 類 検出方法 特 長 主な型式

センサの検出方式

透過型 投光器と受光器をセットで使用。投/受光間を遮ることでON/OFFする。光量が強いため粉塵の影響をうけにくい。 Z3T-2500N
ZT-L3000N
回帰反射型 センサ本体と反射ミラーをセットで使用。センサ・ミラー間を遮ることでON/OFFする。透過型に比べ配線工数が半分ですむ。 Z3R-400N
ZR-L1000N
拡散反射型 投光部の光が検出物体にあたり、受光部に戻ってくることでON/OFFする。投受光一体のため省スペースで設置可能。 Z3D-100N
広角反射型 開口角を広げているため、わずかな受光量でもON/OFF可能。透明体、すき間のあるワーク検出に最適。 Z3D-W20N
BGS型
(距離設定型)
受光部にPSDやC-MOSを使用しているため、任意の設定距離でON/OFF可能。検出物体の色、材質による影響に強い。 BGS-HL05T
BGS-ZL10N
BGS-Z10N
BGS-2V50
透明体検出型 応差を小さくすることで、受光量がほとんど変化しない検出物体でも使用可能。透明フィルム、ガラスの検出に最適。 DR-Q400TN
ZR-QX200N
KR-Q50NW
KR-Q300NW
アンプ分離型 仕様に応じたアンプとヘッドをセットで使用。省スペースで設置可能。
ケーブルが電線のため断線の心配が少ない。

〈アンプ〉
D2SA-MN

〈ヘッド〉
DSD-100

ファイバ型
(ファイバユニット)
光ファイバは、中心のコアと屈折率の異なるクラッドから構成されています。光は、ファイバ内で全反射を繰り返しながら進みます。 〈ファイバ ユニット〉
NF-DB01
NF-DF08
NF-TR01
NF-DC39
ファイバ型
(アンプユニット)
仕様に応じたアンプとファイバをセットで使用。省スペースで設置可能。ヘッドにより、色/段差判別、液面検出も可能。 〈ファイバアンプ〉
D3RF-TN
カラーマークセンサ 高分解能のため、微妙な色判別が可能。
同色の濃淡でも判別することができる。
DM-18TN
CS84-N1112
KT5G-2N1111
KT5W-2N1116
KT10W-2N1115
蛍光検出センサ 蛍光成分を有する検出物体を検出し、ON/OFFする。ワークの振れ、色の影響に強い。 LUT9U-11206
LUTM-UN811162P

光電センサ用語解説

用語 解説 用語 解説
検出距離
<透過>
投光器と受光器間の距離。
ライトON
受光器に光が一定量入ってきたとき出力。
<回帰反射>
センサ本体と反射ミラー間の距離。
ダークON
受光器に入ってきた光が、一定量入ってこなかったとき出力。
<反射>
センサ本体から標準検出物体までの距離。
自己診断出力機能
レンズ面の汚れなどにより、受光量が不安定になった時、制御出力は止めずにアラーム出力を出す機能。
最小検出物体
検出可能な最小感度まで下げた状態での、検出できる物体のサイズ。
投光停止入力
投光器の黒色リード線を0Vに接続すると投光用発光ダイオードが発光を停止し、電気的に非入光状態を作ることができます。光電センサを検出物体によって動作させなくても動作点検が行える機能です。
応答時間
センサが検出物体があると判断できる時間。
同期入力
同期入力線を短絡させることで、センサを必要なタイミングで動作させる機能。
応差距離
反射型センサを標準検出物体に正面から近づけONする位置と、そこから離していきOFFする位置との距離の差。
ティーチ入力
本体のボタンを押さずに外部で感度調整が可能な機能。
繰り返し精度
センサがまさにONする位置のバラつき量。
オフディレイタイマ
出力がOFFする時間を遅らせるタイマ機能。取り込みの遅い機器へ入力する際に使用。

ファイバセンサ用語解説

用語 解説 用語 解説
アレイファイバ
ファイバのコアを1列に並べ、光を帯状にして検出するファイバユニットです。
ワークの通過位置が一定しない場合や、ワークの形状が複雑でいろいろな方向に光が反射してしまい検出が安定しない場合に適しています。
似た方式にスクリーン式があります。
限定反射
距離を限定して検出する検出方式のファイバユニットです。
投光軸と受光軸に角度がつけてあり、その交点が検出エリア(検出距離)となるので一定の距離以外は検出しないようになっています。
液面検出
液面のレベル制御に使用するファイバユニットです。
ファイバの先端を液面に接触させて検出する液面接触式と、透明パイプに取り付け、パイプ内の液面レベルを検出するパイプ取付式があります。
極細ファイバ
ファイバのコア径が0.5mm以下のものを極細と呼びます。
コアが細いと光軸が細くなるので、微小物体が検出しやすくなりますが、検出距離は短くなります。
折れない
小さく曲げてもファイバのコアが折れないファイバユニットです。
R1mmタイプは半径1mmまで、R2mmタイプは半径2mmまで曲げても折れません。通常、ファイバユニットは小さく曲げるほど検出距離が短くなりますが、折れないファイバユニットは小さく曲げても検出距離があまり短くならないのが特長
です。
※繰り返し曲げが加わる可動部に取り付ける場合は、折れないファイバユニットではなくR4mmの耐屈曲ファイバユニットがお勧めです。
コア
ファイバの光を通す芯材をコア(core)と呼びます。
下の反射型ファイバユニットの場合は、投光用φ0.5コアが1本、受光用φ0.25コアが9本となります。
回帰反射
ファイバユニットと反射ミラーを向かい合わせに取り付け、その間をワークが通過すると検出する検出方式です。
サイドON
サイドビュー
検出方向が横向きで、光学系がサイド面にあるファイバユニットです。
先端が角型のファイバユニットではサイドON、筒型のものではサイドビューと呼ばれます。
開口角
ファイバ先端から照射される光の投光角度と受光角度です。
通常のファイバユニットでは開口角は60°と非常に広くなっていますが、狭視界タイプでは開口角が2〜5°と狭くなっています。
スクリーン
ファイバ
レンズで光を帯状にして検出するファイバユニットです。
ワークの通過位置が一定しない場合や、ワークの形状が複雑でいろいろな方向に光が反射してしまい検出が安定しない場合に適しています。似た方式にアレイファイバがありますが、スクリーンファイバではレンズを使用しているの で開口角が狭く長距離検出が可能です。
狭視界
先端にレンズを内蔵し、開口角を2〜5°と狭めたファイバユニットです。
長距離検出が可能な上、光軸のそばに反射率の高い物体があっても光が回り込んで誤動作することがないので、ウェハマッピングに最適です
スリーブ
ファイバの先端取付部から出ている細い部分をスリーブと呼びます。
スリーブは曲げが可能なものと曲げられないものがあるので注意してください。
耐屈曲
繰り返し曲げが加わる可動部への取付に適したファイバユニットです。
曲げ半径は、R4mmと折れないファイバユニットより大きくなっています。
フリーカット
付属のファイバカッターでファイバーケーブルを切断して使用できるファイバユニットです。
ファイバユニットが長すぎて引き回しが大変なときに、フリーカットファイバなら余分な部分をカットしてすっきり配線することが可能です。
同軸
反射型ファイバユニットの種類の一つで投光用コアの周りに受光用コアを数本配置したもので、高い検出位置精度で検出したい場合に使
用します。
微小物体検出を可能にするレンズを取り付けられるものもあります。
ヘッドON
ヘッドビュー
検出方向が縦向きで、光学系がヘッドにあるファイバユニットです。
先端が角型のファイバユニットではヘッドON、筒型のものではヘッドビューと呼ばれます。
透過型
投光ファイバと受光ファイバを向かい合わせに取り付け、その間をワークが通過すると検出する検出方式です。
最も長距離検出が可能な検出方式です。
曲げ半径
ファイバユニットをどこまで小さく曲げられるかの半径です。直径ではないのでご注意ください。
曲げ半径の値よりも小さく曲げるとコアが折れ、検出距離が短くなったり検出ができなくなるのでご注意ください。
ナット型
先端が六角ナット形状のファイバユニットです。
取付が簡単な上、サイドビュー型ですのですっきり配線できるのが特長です。
水検出
水に吸収される波長1.45μmの赤外光を投光LEDに採用したセンサ。
水検出専用のファイバアンプ(D3IF-TN)と、同じく水検出専用のファイバユニット(NF-TW01やNF-DW01)を使用して検出します。
透明ビンの中の透明液有無検出等、従来のセンサでは検出が難しかった用途に使用できます。
反射型
投光ファイバと受光ファイバがひとつに束ねられているファイバユニットで、ワークからの反射光を受光して検出を行います。
反射型は検出距離が短くなりますが、ファイバユニットの取付が1ヶ所ですむので取付工数が少なく省スペース化が可能です。
レンズ
ファイバユニットの先端に装着するレンズです。
透過型用レンズは長距離検出や省スペース化に、反射型用レンズは小スポットによる微小物体検出に使用します。透過型ファイバユニットでは、あらかじめレンズが装着されている機種もあります。
フラットON
検出方向が横向きで、光学系がファイバ先端の一番大きい面にあるファイバユニットです。
検出方向に対して薄型になるので奥行きのない個所への取付時に便利です。
漏液検出
ファイバユニットの先端を漏液パンに取り付けて使用します。
毛細管現象を利用することにより、少量の漏液でも粘性のある漏液でも検出可能です。

制御出力について

  使用地域 電流の流れ
NPN 主に日本 コレクタ(C)⇒エミッタ(E)
     
PNP 主に海外 エミッタ(E)⇒コレクタ(C)
トランジスタ出力には、一般にNPN出力タイプとPNP出力タイプがあります。NPN出力タイプは日本で多く使われ、PNP出力タイプは海外で多く使われます。これらの違いは、センサ内のトランジスタの電流の流れの違いです。NPN出力タイプの場合、電流はコレクタ(C)からエミッタ(E)に流れるのに対して、PNP出力タイプは、その逆方向に流れます。
NPN
NPNの場合、負荷がセンサ用電源で働けばセンサの動力線と共通にできますが、それ以外の電圧で働く負荷の場合は、外部の電源を用意すれば簡単に使用できます。
PNP
PNPの場合、負荷を動かす電源は、センサの電源と必ず共通となります。したがって、電圧が異なる外部電源は使用できません。

接続形態について

光電センサの接続形態は、コード式、コネクタ式および端子台式の3タイプとなっております。コード式のケーブル長は2mが標準になっておりますが、延長も可能ですので別途お問い合わせください。コネクタ式は、ほとんどの機種でM8 4ピンコネクタケーブルが標準となっておりますが、M12コネクタケーブルや他の仕様のセンサもございます。適用されるコネクタケーブルの種類については、各センサの仕様表内"接続形態"の欄を参照ください。また、端子台式のセンサは、φ6〜10mmのケーブルを用いての接続となります。
M8 4ピンコネクタケーブル
ストレートタイプ L字タイプ
ケーブル長:2m M84CN-2S M84CN-2L
ケーブル長:5m M84CN-5S M84CN-5L
ケーブル長:10m M84CN-10S M84CN-10L

M12コネクタケーブル
ケーブル長:2m YF2A14-020VB3XLEAX
(4ピン)
YF2A15-020VB5XLEAX
(5ピン)