CN109729289A - 光学式传感器及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学式传感器及检测方法，能抑制环境光的影响而检测对象物。光学式传感器(100)，检测对象物(TA)，包括：受光部(20)，多个像素分别接受光，获得表示每个像素的受光量的受光分布信号；A/D转换部(30)，针对每个像素将受光分布信号转换成数字信号；累计部(55)，针对每个像素来累计多个经转换的受光分布信号；以及判定部(58)，根据经累计的受光分布信号来判定对象物(TA)的有无。

Description

光学式传感器及检测方法
技术领域
本发明涉及一种光学式传感器及检测方法。
背景技术
以前，接受来自对象物的反射光并根据受光状态来检测物体的光学式传感器中，如下光学式传感器已为人所知：从由摄像元件经由模拟/数字(Analog-Digital，A/D)转换电路所生成的受光量分布数据中检测最大波峰，使用此最大波峰来进行感度调整处理(参照专利文献1)。此处，若摄像元件的曝光时间长，则有时输入到A/D转换电路中的信号超过A/D转换电路的输入信号范围的上限，受光量分布数据的受光量饱和。若受光量饱和，则可能无法准确地检测最大波峰。因此，专利文献1的感度调整处理中，在受光量分布数据的最大波峰的受光量已饱和的情况下，减少曝光时间。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本专利特开2013-190378号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
但是，在检测反射率低的对象物的情况下，专利文献1的光学式传感器有最大波峰的受光量低于目标值，曝光时间变长的倾向。若延长曝光时间，则受光量分布容易受到环境光的影响。结果，如上文所述那样，有时在经由A/D转换电路所得的受光量分布中，最大波峰的受光量饱和。
因此，本发明的目的在于提供一种能抑制环境光的影响而检测对象物的光学式传感器及检测方法。
[解决问题的技术手段]
本发明的一实施方式的光学式传感器，检测对象物，包括：受光部，多个像素分别接受光，获得表示受光量的受光分布信号；模拟/数字转换部，针对每个像素将受光分布信号转换成数字信号；累计部，针对每个像素来累计多个经转换的受光分布信号；以及判定部，根据经累计的受光分布信号来判定对象物的有无。
根据此实施方式，获得表示每个像素的受光量的受光量分布信号，针对每个像素将受光量分布信号转换成数字信号，并针对每个像素来累计多个经转换的受光分布信号。由此，能在经累计的受光分布信号中，不延长各受光分布信号的曝光时间而充分地增大对象物的反射光的受光量与环境光的受光量之差，以区分来自对象物的反射光与环境光。如此这样，由于无需延长曝光时间，因此能抑制环境光的影响而检测对象物。
在上文所述的实施方式中，可还包括：投光部，发出用于向对象物投光的光；以及差值处理部，获得经转换的投光时的受光分布信号与经转换的非投光时的受光分布信号的差值的受光分布信号，且累计部针对每个像素来累计多个差值的受光分布信号。
根据此实施方式，通过获得投光时的受光分布信号与非投光时的受光分布信号的差值的受光分布信号，而从投光时的受光分布信号中将由环境光所引起的环境光成分除去。
在上文所述的实施方式中，可还包括距离计算部，此距离计算部检测经累计的受光分布信号中的波峰，算出从光学式传感器到与波峰对应的位置的距离，且判定部根据距离来判定对象物的有无。
根据此实施方式，通过检测经累计的受光分布信号中的波峰，算出从光学式传感器到与波峰对应的位置的距离，并根据此距离来判定对象物的有无，能在不检测距对象物的距离以外的物品、例如位于不同距离的背景的情况下，检测对象物。
在上文所述的实施方式中，可使受光部包含将多个像素一维或二维地分别排列而成的摄像元件，且受光部所获得的受光分布信号为摄像元件的每个像素的受光量。
根据此实施方式，通过包含将各像素一维或二维地排列而成的摄像元件，能容易地实现如下受光部，此受光部获得与距光学式传感器的距离相应的每个像素的受光量、即受光分布信号。
另外，本发明的另一实施方式的光学式传感器的检测方法，检测对象物，包括以下步骤：受光部中多个像素分别接受光，而获得表示每个像素的受光量的受光分布信号；模拟/数字转换部针对每个像素将受光分布信号转换成数字信号；累计部针对每个像素来累计多个经转换的受光分布信号；判定部根据经累计的受光分布信号来判定对象物的有无。
根据此实施方式，获得表示每个像素的受光量的受光量分布信号，针对每个像素将受光量分布信号转换成数字信号，并针对每个像素来累计多个经转换的受光分布信号。由此，能在经累计的受光分布信号中，不延长各受光分布信号的曝光时间而充分地增大对象物的反射光的受光量与环境光的受光量之差，以区分来自对象物的反射光与环境光。如此这样，由于无需延长曝光时间，因此能抑制环境光的影响而检测对象物。
在上文所述的实施方式中，检测方法可还包括以下步骤：投光部发出用于向对象物投光的光；以及差值处理部获得经转换的投光时的受光分布信号与经转换的非投光时的受光分布信号的差值的受光分布信号，且在进行累计的步骤中，累计部针对每个像素来累计多个差值的受光分布信号。
根据此实施方式，通过获得投光时的受光分布信号与非投光时的受光分布信号的差值的受光分布信号，而从投光时的受光分布信号中将由环境光所引起的环境光成分除去。
在上文所述的实施方式中，检测方法可还包括以下步骤：距离计算部检测经累计的受光分布信号，算出从光学式传感器到与波峰对应的位置的距离的步骤，且在进行判定的步骤中，判定部根据距离来判定对象物的有无。
根据此实施方式，通过检测经累计的受光分布信号中的波峰，算出从光学式传感器到与波峰对应的位置的距离，并根据此距离来判定对象物的有无，能在不检测距对象物的距离以外的物品、例如位于不同距离的背景的情况下，检测对象物。
[发明的效果]
根据本发明，能提供一种能抑制环境光的影响而检测对象物的光学式传感器及检测方法。
附图说明
图1为示意性地例示实施方式的光学式传感器的应用场景的一例的图。
图2为例示实施方式的光学式传感器的构成的方块图。
图3为例示图2所示的光学式传感器的检测原理的示意图。
图4为例示光学式传感器的检测方法的流程图。
图5为例示投光部所发出的光的波形的图。
图6为例示差值的受光分布信号的波形的图。
图7为例示不累计情况下的差值的受光分布信号的波形的参考图。
图8为例示经累计的受光分布信号的波形的图。
[符号的说明]
10：投光部
11：投光元件
12：投光驱动电路
13：投光透镜
20：受光部
21：摄像元件
22：信号处理电路
23：受光透镜
30：A/D转换部
40：传感头
50：检测部
51：控制部I/F
52：寄存器群
53：投光控制部
54：差值处理部
55：累计部
56：特征量计算部
57：距离换算部
58：判定部
60：控制部
61：存储部
62：显示部
63：操作部
64：输入输出I/F
70：框体
100、100A：光学式传感器
BG：背景
L、L1、L2、Lc：距离
N：累计数
P1：投光强度
t1：投光期间(脉宽)
t1：投光期间
t2：非投光期间
T1：投光周期
TA：对象物
Vs：饱和电压
具体实施方式
参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。此外，各图中标注相同符号的构件具有相同或同样的构成。
[应用例]
首先，使用图1对应用本发明的场景的一例进行说明。图1为示意性地例示本实施方式的光学式传感器100的应用场景的一例的图。光学式传感器100为检测对象物TA的传感器。
如图1所示那样，光学式传感器100具备：受光部20，多个像素分别接受光，获得表示每个像素的受光量的受光分布信号；A/D转换部30，针对每个像素将受光分布信号转换成数字信号；累计部55，针对每个像素来累计多个受光分布信号；以及判定部58，根据经累计的受光分布信号来判定对象物TA的有无。受光分布信号为表示每个像素的受光量的受光分布的电信号(以下称为“受光分布信号”)。对象物TA可包含将光反射的所有物品。对象物TA例如可为光泽金属物、白色陶瓷体、黑色橡胶、铸件等。另外，对象物TA的表面也可具有凹凸，或具有与其他部分不同的颜色。进而，对象物TA也可通过传送带等而移动。
受光部20例如包含摄像元件21，此摄像元件21是将多个像素一维地在图1所示的示例中在上下方向上分别排列而成。各像素与在规定曝光时间内接受的光的受光量相应地储存电荷。此处，受光部20所接受的光与距光学式传感器100的距离L相应地入射到摄像元件21的不同像素中。若举出一例，则经位于与距对象物TA的距离L1不同的距离的物品、例如背景BG所反射的光，与经对象物TA反射的光入射到不同像素中。如此这样，经一维地排列的摄像元件21的各像素与距光学式传感器100的距离L对应。而且，各像素输出与所储存的电荷相应的电信号。由此，受光部20能获得与距光学式传感器100的距离L相应的每个像素的受光量、即受光分布信号。
此外，摄像元件21不限定于将各像素一维地排列而成的构成。摄像元件21的各像素也可二维地排列。
A/D转换部30对模拟信号的受光分布信号进行取样、量化及编码，针对每个像素将受光量转换成数字值。而且，A/D转换部30输出经转换成数字信号的受光分布信号(以下称为“经A/D转换的受光分布信号”)。经A/D转换的受光分布信号相当于本发明的“经转换的受光分布信号”的一例。
对于每个规定曝光时间内的受光分布信号，累计部55针对每个像素将已成为数字值的受光量累计N次(N为2以上的整数)。将N称为累计数。由此，能在不延长各受光分布信号的1次曝光时间的情况下，在经累计的受光分布信号中形成充分地检测对象物TA的受光量的波峰。
判定部58检测经累计的受光分布信号中的最大波峰的位置，并根据所检测出的波峰位置与预先设定的距对象物TA的距离L1的关系，来判定是否存在对象物TA。
此处，在如以前那样不累计受光分布信号的情况下，为了区分来自对象物TA的反射光与环境光，需要延长曝光时间而增大对象物TA的反射光的受光量与环境光的受光量之差。但是，若曝光时间延长则由环境光所致的环境光成分也增加，因此有时受光分布信号的最大波峰附近超过A/D转换部的输入信号的上限、即饱和电压。因此，可能在受光分布信号中无法准确地检测最大波峰。
相对于此，根据本实施方式的光学式传感器100，通过针对每个像素对受光分布信号进行A/D转换并累计N次，能在经累计的受光分布信号中，不延长受光分布信号的曝光时间而充分地增大对象物TA的反射光的受光量与环境光的受光量之差，以区分来自对象物TA的反射光与环境光。如此这样，由于无需延长曝光时间，因此能抑制环境光的影响，也检测对象物TA。
[构成例]
＜光学式传感器＞
接下来，一方面参照图2及图3一方面对本实施方式的光学式传感器的构成的一例进行说明。图2为例示本实施方式的光学式传感器100A的构成的方块图，图3为例示图2所示的光学式传感器100A的检测原理的示意图。
在图2所示的示例中，本实施方式的光学式传感器100A具备投光部10、受光部20、A/D(模拟/数字)转换部30、检测部50、控制部60、存储部61、显示部62、操作部63及输入输出I/F(接口)64。投光部10、受光部20及A/D转换部30是收容在传感头40中。另一方面，检测部50、控制部60、存储部61、显示部62、操作部63及输入输出I/F64是收容在框体70中。
但是，光学式传感器100A的各部在传感头40或框体70中的配置不限定于图2所示的示例。另外，光学式传感器100A的各部不限定于收容在传感头40或框体70此两个部分中的构成。光学式传感器100A的各部也可分三个部分以上而收容，或可全部收容到一个框体中。
投光部10用于向对象物TA投光。投光部10例如含有投光元件11和投光驱动电路12。投光元件11例如为激光二极管。或者，投光元件11也可为发光二极管等发光元件。投光驱动电路12用于驱动投光元件11。具体来说，投光驱动电路12根据从检测部50输入的控制信号而向投光元件11输出驱动信号。投光元件11受到驱动信号驱动而发出光。
受光部20用于由多个像素分别接受光并获得受光分布信号。受光部20例如包含摄像元件21和信号处理电路22。摄像元件21例如为互补式金属氧化物半导体(ComplementaryMOSFET，CMOS)影像传感器。或者，摄像元件21也可为电荷耦合器件(Charge-CoupledDevice，CCD)影像传感器。摄像元件21包含多个像素。各像素是一维地排列在例如规定直线上。或者，各像素也可二维地排列。各像素与在规定曝光时间内接受的光的受光量相应地储存电荷。而且，各像素输出与所储存的电荷相应的电信号。
信号处理电路22控制摄像元件21的受光。信号处理电路22例如向摄像元件21输出控制信号，以使各像素在所述曝光时间内储存电荷，且在曝光时间以外的期间、即非曝光期间中输出电信号。另外，在信号处理电路22中，从摄像元件21输入有电信号。信号处理电路22包含放大电路(省略图示)，将所输入的电信号以规定的增益放大并输出。此外，在摄像元件21的电信号为电流信号的情况下，信号处理电路22也可包含电流电压转换电路。此情况下，信号处理电路22将所输入的电流信号转换成与电流值对应的电压值。而且，信号处理电路22利用放大电路将经转换的电压信号放大并输出。
此处，对光学式传感器100A检测对象物的原理的一例进行说明。
在图3所示的示例中，光学式传感器100A的传感头40是相对于对象物TA远离预定的距离L1而配置。从投光元件11经由投光透镜13出射的光被对象物TA反射。经反射的光经由受光透镜23而入射到摄像元件21的一部分像素中。另一方面，在以距离L2(距离L2＞距离L1)远离传感头40的位置，例如配置着背景BG。经背景BG反射的光经由受光透镜23而入射到摄像元件21的其他像素中。如此这样，一维地在图3的示例中在上下方向上排列的摄像元件21的各像素与距传感头40的距离L对应。另外，摄像元件21的各像素在图3所示的示例中，也可在上下方向及纵深方向(相对于纸面的垂直方向)上二维地排列。因此，通过将摄像元件21的各像素一维或二维地排列，能容易地实现如下受光部20，此受光部20获得表示与距传感头40的距离L相应的受光量的受光分布信号。
受光分布信号中，最大波峰的位置与受光量最大的距离L对应。因此，通过判定受光分布信号的最大波峰的位置例如与距对象物TA的距离L1相比是否在规定范围(±ΔL)内，能检测距传感头40位于距离L1的对象物TA。
与以前的不累计受光分布信号的情况相比较，摄像元件21的曝光时间是设定为相对较短的时间。具体来说，摄像元件21的曝光时间是设定为A/D转换部30的输入信号不饱和的时间。例如，不累计受光分布信号的情况下的曝光时间为200[μs]，相对于此，在累计22个受光分布信号的情况下，将曝光时间设定为1/22以下的6[μs]。然而，曝光时间的下限依存于受光部20的快门(shutter)速度的性能，例如为4[μs]左右。如此这样，通过将摄像元件21的曝光时间设定为短时间，从受光部20开始受光到获得检测结果的响应时间与不累计受光分布信号的情况大致相同。
在图2所示的示例中，A/D转换部30用于将受光分布信号转换成数字信号。具体来说，A/D转换部30对从信号处理电路22输入的模拟信号的受光分布信号进行取样、量化及编码，针对每个像素将受光量转换成数字值。而且，A/D转换部30输出经转换成数字信号受光分布信号、即经A/D转换的受光分布信号。
检测部50用于检测对象物TA。检测部50例如是由现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)构成，组入有用于检测对象物TA的程序及数据。检测部50例如具备控制部I/F(接口)51、寄存器群52、投光控制部53、差值处理部54、累计部55、特征量计算部56、距离换算部57及判定部58。
此外，本实施方式的特征量计算部56及距离换算部57相当于本发明的“距离计算部”的一例。
控制部I/F51为与下文将述的控制部60的接口。控制部I/F51是以在与控制部60之间交接数据或信号的方式构成。
寄存器群52是由多个寄存器构成。各寄存器连接于检测部50的各部。寄存器群52例如是以保持各部的运算结果、状态、或访问存储器(省略图示)时的地址等的方式构成。
投光控制部53用于控制投光部10的投光。投光控制部53例如向投光部10输出控制信号，以控制投光的强度(功率)、投光期间、投光周期或投光间隔、及时机(timing)等。此控制信号例如为脉冲信号。此情况下，投光部10发出脉冲光。
差值处理部54用于获得投光时的受光分布信号与非投光时的受光分布信号的差值的受光分布信号。差值处理部54中，例如从A/D转换部30输入有经A/D转换的受光分布信号。差值处理部54例如将投光部10正投光时从A/D转换部30输入的经A/D转换的受光分布信号，作为投光时的受光分布信号而存储在例如寄存器群52或检测部50的存储器(省略图示)中。同样地，差值处理部54例如将投光部10停止投光时从A/D转换部30输入的经A/D转换的受光分布信号，作为非投光时的受光分布信号而存储在寄存器群52或检测部50的存储器中。而且，当存储着投光时的受光分布信号及非投光时的受光分布信号两者时，差值处理部54针对每个像素算出投光时的受光分布信号与非投光时的受光分布信号的差值的受光量，获得差值的受光分布信号。
累计部55是以针对每个像素来累计多个受光分布信号的方式构成。累计部55中，例如从差值处理部54输入有差值分布信号。或者，也可省略差值处理部54，而从A/D转换部30输入有经A/D转换的受光分布信号。在累计部55中输入有规定的累计数N的受光分布信号，累计部55针对每个像素来累计各受光分布信号的受光量。
累计部55是以用于累计的处理器或寄存器等相对于受光分布信号的电压值而具有充分的位元长的方式构成。由此，能在累计多个受光分布信号时，降低产生溢出(overflow)的可能性。
特征量计算部56是以算出累计结果中的特征量的方式构成。特征量例如为最大波峰的重心的坐标。特征量计算部56在由累计部55所累计的受光分布信号中，算出最大波峰的重心的坐标。此坐标相当于经排列的特定像素的位置。
距离换算部57是以将特征量换算成距传感头40的距离Lc的方式构成。具体来说，将由特征量计算部56所算出的最大波峰的重心的坐标，换算成距与此坐标对应的位置的距离Lc。距离换算部57例如使用表示受光分布信号的坐标与距传感头40的距离L的关系的换算式或换算表，换算成从传感头40到与最大波峰的重心坐标对应的位置的距离Lc。
判定部58是以根据由累计部55所累计的受光分布信号来判定对象物TA的有无的方式构成。具体来说，判定部58根据由距离换算部57所换算出的距离Lc与预定的距离L1相比是否为规定范围(±ΔL)内(L1－ΔL≤Lc≤L1+ΔL)，来判定对象物TA的有无。在距离Lc与距离L1相比为规定范围(±ΔL)内的情况下，判定部58判定为存在对象物TA。另一方面，在距离Lc与距离L1相比并非规定范围(±ΔL)内时，判定部58判定为不存在对象物TA。判定部58的判定结果被输出到控制部60。
在上文所述的示例中，判定距离Lc与距离L1相比是否为规定范围(±ΔL)内，但不限定于此。也可判定距离Lc是否与预定的距离L1相等。或者，距离Lc是否为规定范围的判定也可仅利用正负其中之一来进行判定(L1－ΔL≤Lc或Lc≤L1+ΔL)，也可使用正负不同的值(L1－ΔL1≤Lc≤L1+ΔL2、ΔL1≠ΔL2)。
控制部60是以控制光学式传感器100A的各部的动作的方式构成。控制部60例如使从检测部50输入的检测结果显示在显示部62中。控制部60例如是包含中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)等微处理器而构成。
存储部61是以存储程序或数据等的方式构成。存储部61例如是包含只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、缓存器等存储器而构成。另外，存储部61也可存储控制部60所执行的程序。
显示部62以输出信息的方式构成。显示部62例如显示检测结果或设定内容等。显示部62例如是包含七段显示器而构成。另外，显示部62例如也可包含用于告知警告等的显示灯。
操作部63是以能输入信息的方式构成。操作部63例如是包含开关、按钮等而构成。例如，当使用者(用户)对操作部63进行操作时，控制部60生成与操作对应的数据，由此能在光学式传感器100A中输入信息。
输入输出I/F64为光学式传感器100A的与外部设备的接口。输入输出I/F64是以在与外部设备之间交接数据或信号的方式构成。
[动作例]
＜检测方法＞
接下来，一方面参照图4～图8一方面对本实施方式的检测方法的一例进行说明。图4为例示光学式传感器100A的检测方法的流程图，图5为例示投光部10发出的光的波形的图，图6为例示差值的受光分布信号的波形的图，图7为例示不累计情况下的差值的受光分布信号的波形的参考图，图8为例示经累计的受光分布信号的波形的图。
在图4所示的示例中，首先投光部10进行投光处理(S201)。具体来说，投光部10根据来自投光控制部53的控制信号而发出脉冲光。
在图5所示的示例中，脉冲光具有规定的投光强度P1及规定的投光期间(脉宽)t1。另外，脉冲光以规定的投光周期T1反复输出。此处，投光期间t1相当于本发明的“投光时”的一例，脉冲光与脉冲光之间的非投光期间t2相当于本发明的“非投光时”的一例。本实施方式中，将投光强度P1、投光期间t1、非投光期间t2及投光周期T1视为固定来进行说明，但也能分别变更。
投光部10例如在因操作部63的操作而停止投光之前，以投光周期T1持续输出脉冲光。
在图4所示的示例中，接下来，受光部20在投光期间t1中接受光，获得投光时的受光分布信号(S202)。A/D转换部30针对每个像素将S202中获得的投光时的受光分布信号转换成数字信号(S203)。
然后，受光部20在非投光期间t2中接受光，获得非投光时的受光分布信号(S204)。A/D转换部30针对每个像素将S204中获得的非投光时的受光分布信号转换成数字信号(S205)。
接着，差值处理部54获得S203中经A/D转换的投光时的受光分布信号、与S205中经A/D转换的非投光时的受光分布信号的差值的受光分布信号(S206)。
在图6所示的例中，左侧所示的波形为投光时的受光分布信号，中央部的波形为非投光时的受光分布信号，右侧所示的波形为差值的受光分布信号。各波形的横轴为摄像元件21的像素，纵轴为表示受光量的电压。此处，在配置有传感头40的环境中，存在投光的光以外的光、即环境光。若此环境光入射到摄像元件21中，则作为受光分布信号中的环境光成分而提升受光分布信号整体的电压值。环境光在投光期间及非投光期间此两个期间中同样地入射到摄像元件21中，因此受光部20能在非投光期间中获得环境光的受光分布信号。因此，差值处理部54通过获得投光时的受光分布信号与非投光时的受光分布信号的差值的受光分布信号，而从投光时的受光分布信号中除去环境光成分。
此处，以参考为目的，对如以前那样不累计情况下的差值的受光分布信号的一例进行说明。
图7所示的示例中，左侧所示的波形为投光时的受光分布信号，中央部的波形为非投光时的受光分布信号，右侧所示的波形为差值的受光分布信号。各波形的横轴为摄像元件的像素，纵轴为表示受光量的电压。在不累计受光分布信号的情况下，为了区分来自对象物TA的反射光与环境光，需要延长曝光时间而增大对象物TA的反射光的受光量与环境光的受光量之差。特别在对象物TA的反射率低时，对象物TA的反射光的受光量与环境光的受光量之差变小，因此有曝光时间变为长时间的倾向。
然而，若曝光时间延长则由环境光所致的环境光成分也增加，因此有时投光时的受光分布信号的最大波峰附近超过A/D转换部30的输入信号的上限、即饱和电压Vs。因此，可能在差值的受光分布信号中无法准确地检测最大波峰。
相对于此，图8的示例中，例如在累计4个差值分布信号的情况下，左侧所示的各受光分布信号的曝光时间为图7所示的示例的曝光时间的1/4。结果，各受光分布信号的电压、即受光量成为约1/4。因此，各受光分布信号与图7的示例所示的不累计情况不同，不会超过A/D转换部30的饱和电压Vs。
在图4所示的示例中，接下来，累计部55将S206中获得的差值分布信号存储在寄存器群52或检测部50的存储器中(S207)。接着，累计部55利用寄存器群52或检测部50的存储器，将曝光次数累加计数(S208)。关于曝光次数的初始值，例如设定“零”。或者，累计部55也可将曝光次数倒计(count down)。此情况下，关于曝光次数的初始值，设定上文所述的累计数N。
接着，累计部55判定曝光次数是否达到规定的累计数N(S209)。
在S209的判定结果为曝光次数未达规定的累计数N的情况下，再次重复S202～S208的各步骤。
另一方面，在S209的判定结果为曝光次数已达规定的累计数N的情况下，累计部55存储了累计数N的差值的受光分布信号。因此，累计部55从寄存器群52或检测部50的存储器中读出N个差值的受光分布信号，并针对每个像素将累计数N的差值的受光分布信号的受光量累计(S210)。累计后，累计部55将曝光次数重置(S211)。经重置的曝光次数回到上文所述的初始值。
在图8所示的示例中，左侧所示的波形为4个差值的受光分布信号，右侧所示的波形为累计结果的受光分布信号。4个差值的受光分布信号分别为曝光次数第1次～第4次。各波形的横轴为摄像元件21的像素，纵轴为表示受光量的电压。与图7所示的示例的差值的受光分布信号相比较，图8所示的示例中的4个差值的受光分布信号的电压分别为约1/4。通过针对每个像素来累计这些4个差值的受光分布信号，能在经累计的受光分布信号中，不延长各受光分布信号的曝光时间而充分地增大对象物TA的反射光的受光量与环境光的受光量之差，以区分来自对象物TA的反射光与环境光。如此这样，由于无需延长曝光时间，因此能抑制环境光的影响而检测对象物TA。
另外，通过针对每个像素将受光分布信号转换成数字信号，能在针对每个像素来累计多个经A/D转换的受光分布信号而成的受光分布信号中提高信噪比(Signal-to-NoiseRatio，S/N比)。理论上，能在针对每个像素来累计N个经A/D转换的受光分布信号而成的受光分布信号中，将随机噪声(random noise)减少到使动态范围(dynamic range)为N倍。
接着，特征量计算部56算出S210中累计的受光分布信号中的最大波峰的重心的坐标(S212)。例如在图8所示的示例中，特征量计算部56算出作为受光量Vm的像素Pm的坐标。然后，距离换算部57将S212中算出的重心的坐标换算成距传感头40的距离Lc(S213)。
接着，判定部58根据S213中换算出的距离Lc来判定对象物TA的有无(S214)。例如，在距离Lc与预定的距离L1相比为规定范围(±ΔL)内的情况下，判定部58判定为存在对象物TA。另一方面，在距离Lc与预定的距离L1相比并非规定范围(±ΔL)内的情况下，判定部58判定为不存在对象物TA。而且，判定部58将判定结果输出到控制部60(S215)。如此这样，通过检测经累计的受光分布信号中的波峰，算出从传感头40到与此波峰对应的位置的距离Lc，并根据此距离Lc来判定对象物TA的有无，能在不检测距对象物的距离L1以外的物品、例如位于不同距离L2的背景BG的情况下，检测对象物TA。
S215步骤后，光学式传感器100A例如在因操作部63的操作而停止对象物TA的检测之前，重复S202～S215的各步骤。
本实施方式中，存储累计数N的差值的受光分布信号，并通过针对每个像素将N个差值的受光分布信号合计而累计，但不限定于此。也可在每当获得差值的受光分布信号时，针对每个像素将受光量依次相加，由此针对每个像素将累计数N的差值的受光分布信号累计。
如以上那样，本实施方式中，获得表示每个像素的受光量的受光量分布信号，针对每个像素将受光量分布信号转换成数字信号，并针对每个像素将累计数N的经A/D转换的受光分布信号累计。由此，能在经累计的受光分布信号中，不延长各受光分布信号的曝光时间而充分地增大对象物TA的反射光的受光量与环境光的受光量之差，以区分来自对象物TA的反射光与环境光。如此这样，由于无需延长曝光时间，因此能抑制环境光的影响，也检测对象物TA。
以上所说明的实施方式是以容易理解本发明为目的，并非限定解释本发明。实施方式所具备的各要素以及其配置、材料、条件、形状及尺寸等不限定于例示，能适当变更。另外，能将不同实施方式中所示的构成彼此局部地替换或组合。
(附注)
1.一种光学式传感器100A，检测对象物TA，包括：
受光部20，多个像素分别接受光，获得表示每个像素的受光量的受光分布信号；
A/D转换部30，针对每个像素将受光分布信号转换成数字信号；
累计部55，针对每个像素来累计多个经A/D转换的受光分布信号；以及
判定部58，根据经累计的受光分布信号来判定对象物TA的有无。
5.一种检测方法，检测对象物TA，包括以下步骤：
受光部20中多个像素分别接受光，而获得表示每个像素的受光量的受光分布信号；
A/D转换部30针对每个像素将受光分布信号转换成数字信号；
累计部55针对每个像素来累计多个经A/D转换的受光分布信号；以及
判定部58根据经累计的受光分布信号来判定对象物TA的有无。

Claims (7)

1.一种光学式传感器，检测对象物，包括：
受光部，多个像素分别接受光，获得表示每个所述像素的受光量的受光分布信号；
模拟/数字转换部，针对每个所述像素将所述受光分布信号转换成数字信号；
累计部，针对每个所述像素来累计多个经转换的所述受光分布信号；以及
判定部，根据经累计的所述受光分布信号来判定所述对象物的有无。
2.根据权利要求1所述的光学式传感器，还包括：
投光部，发出用于向所述对象物投光的光；以及
差值处理部，获得经转换的投光时的所述受光分布信号与经转换的非投光时的所述受光分布信号的差值的受光分布信号，
所述累计部针对每个所述像素来累计多个所述差值的受光分布信号。
3.根据权利要求1或2所述的光学式传感器，还包括距离计算部，所述距离计算部检测经累计的所述受光分布信号中的波峰，算出从所述光学式传感器到与所述波峰对应的位置的距离，且
所述判定部根据所述距离来判定所述对象物的有无。
4.根据权利要求1或2所述的光学式传感器，其中，所述受光部包含将所述多个像素一维或二维地分别排列而成的摄像元件，
所述受光部所获得的所述受光分布信号为所述摄像元件的每个所述像素的受光量。
5.一种检测方法，为检测对象物的光学式传感器的检测方法，包括以下步骤：
受光部中多个像素分别接受光，而获得表示每个所述像素的受光量的受光分布信号；
模拟/数字转换部针对每个所述像素将所述受光分布信号转换成数字信号；
累计部针对每个所述像素来累计多个经转换的所述受光分布信号；以及判定部根据经累计的所述受光分布信号来判定所述对象物的有无。
6.根据权利要求5所述的检测方法，其中，所述检测方法还包括以下步骤：
投光部发出用于向所述对象物投光的光；以及
差值处理部获得经转换的投光时的所述受光分布信号与经转换的非投光时的所述受光分布信号的差值的受光分布信号，
在进行所述累计的步骤中，所述累计部针对每个所述像素来累计多个所述差值的受光分布信号。
7.根据权利要求5或6所述的检测方法，其中，所述检测方法还包括以下步骤：距离计算部检测经累计的所述受光分布信号中的波峰，算出从所述光学式传感器到与所述波峰对应的位置的距离，
在进行所述判定的步骤中，所述判定部根据所述距离来判定所述对象物的有无。
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