JP2003530558A - 可変検出閾値および雑音抑制を有する多機能光センサ - Google Patents

可変検出閾値および雑音抑制を有する多機能光センサ

Info

Publication number
JP2003530558A
JP2003530558A JP2001574507A JP2001574507A JP2003530558A JP 2003530558 A JP2003530558 A JP 2003530558A JP 2001574507 A JP2001574507 A JP 2001574507A JP 2001574507 A JP2001574507 A JP 2001574507A JP 2003530558 A JP2003530558 A JP 2003530558A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
sensor
determining whether
field
signals
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2001574507A
Other languages
English (en)
Inventor
チェン,ボ・スー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honeywell International Inc
Original Assignee
Honeywell International Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honeywell International Inc filed Critical Honeywell International Inc
Publication of JP2003530558A publication Critical patent/JP2003530558A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/46Indirect determination of position data
    • G01S17/48Active triangulation systems, i.e. using the transmission and reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483Details of pulse systems
    • G01S7/486Receivers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/08Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/10Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G01S17/18Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves wherein range gates are used

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

(57)【要約】 センサのフィールドの内部における物体の位置を光学的に検出するセンサには、センサのフィールドの内部にある第1、第2および第3感知ゾーンから、それぞれ光子を受信するように構成された、第1、第2および第3光検出器が含まれる。第1、第2および第3感知ゾーンは、互いに隣接し、センサには、第1、第2および第3光検出器から、それぞれ第1、第2および第3信号を受信する処理回路が含まれる。第1、第2および第3信号の1つは、センサのフィールドの内部にある物体によって反射された光子を示し、処理回路は、センサのフィールドの内部における物体の位置を決定するために、第1、第2および第3信号の1つを、第1、第2および第3信号の他の1つ、および所定の閾値と比較する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 発明の背景 本発明は、一般にセンサに関し、より具体的には、センサのフィールドの内部
における物体の位置を光学的に検出する少なくとも1つの光検出器を有するセン
サに関する。
【0002】 従来の光センサまたは光電センサには、通常、発光ダイオード(LED)など
、光子源と、LEDによって放出された光子をコリメートし、光子を感知フィー
ルドに向けるコリメーティング・レンズと、センサのフィールドの内部にある物
体によって反射された光子を検出する光検出器と、反射された光子(すなわち収
束ビーム)を光検出器のアパーチャに向ける収束レンズとが含まれる。一般に、
これらの従来の収束ビーム型光電センサは、光検出器が、センサの近焦点位置か
ら受信する光子に応答して、光検出器によって生成される絶対信号レベルに基づ
く感知出力を提供する。さらに、これらの従来の光電センサは、物体が、センサ
のフィールドの内部に配置されているかを判定するために、通常、絶対信号レベ
ルを所定の閾値と比較する。その結果、これらのセンサの感知能力は、目標の表
面条件(色、粗さ、形状など)、背景放射または雑音、および/または関心のな
いが感知フィールドの領域の内部に配置された物体が生じたスプリアス反射によ
って、著しく影響を受ける。
【0003】 本発明は、これらの問題の1つまたは複数に取り組む。
【0004】 発明の概要 本発明の以下の概要は、本発明に固有の刷新的な特徴のいくつかを理解するこ
とを容易にするために提供し、完全な記述を意図していない。本発明の様々な態
様の完全な理解は、全明細書、請求項、図面、および要約書を全体として考慮す
ることによって獲得することができる。
【0005】 本発明の一態様によれば、フィールドの内部における物体の位置を光学的に検
出するセンサには、フィールドの内部の第1、第2および第3感知ゾーンからそ
れぞれ光子を受信するように構成された第1、第2および第3光検出器が含まれ
る。センサには、第1、第2および第3光検出器からそれぞれ第1、第2および
第3信号を受信する処理回路が含まれる。第1、第2および第3信号の1つは、
フィールドの内部の物体から反射された光子を示し、処理回路は、第1、第2お
よび第3信号の1つを、第1、第2、第3信号の他の1つと比較して、フィール
ドの内部における物体の位置を決定する。
【0006】 本発明の他の態様によれば、フィールドの内部における物体の位置を光学的に
検出するセンサには、光子放射源と、第1レンズと、第1、第2および第3光検
出器と、第2レンズと、処理回路とが含まれる。第1レンズは、光子放射源から
放出された光子をコリメートして、フィールドの中へ向けられるコリメート放射
ビームを形成する。第1、第2および第3光検出器は、それぞれ、フィールドの
内部の第1、第2および第3感知ゾーンから光子を受信するように配列される。
第1、第2および第3感知ゾーンは、互いに隣接する。第2レンズは、第1、第
2および第3感知ゾーンの内部の物体から反射された光子を、それぞれ第1、第
2および第3光検出器に向ける。処理回路は、それぞれ第1、第2および第3光
検出器から第1、第2および第3信号を受信し、第1、第2および第3信号の1
つは、フィールドの内部の物体から反射された光子を示す。処理回路は、フィー
ルドの内部における物体の位置を決定するために、第1、第2および第3信号の
1つを、第1、第2および第3信号の他の1つと比較する。
【0007】 本発明の他の態様によれば、物体の位置を光学的に検出する方法には、光子を
フィールドの中へ放出するステップと、フィールドの第1、第2および第3感知
ゾーンの内部の物体によって反射された光子を受信するステップと、光子を、第
1、第2および第3ゾーンに対応する第1、第2および第3信号に変換するステ
ップと、フィールド内における物体の位置を決定するために、第1、第2および
第3信号を処理するステップとが含まれる。
【0008】 本発明の新規な特徴は、本発明の以下の詳細な記述を考察する際に、当業者に
は明らかになるであろう、また、本発明を実施することによって、習得すること
ができる。しかし、本発明の詳細な記述と提示した特有の例は、本発明のある種
の実施形態を示しているが、本発明の精神および範囲内での様々な変更および修
正が、本発明の詳細な記述と以下の請求項とから、当業者には明らかになるので
、単に例示の目的で提供されていることを理解されたい。
【0009】 添付の図は、本明細書に組み込まれ、かつその一部を形成しており、本発明を
さらに例示し、かつ、本発明の詳細な記述と共に、本発明の原理を説明するのに
役立つ。
【0010】 好ましい実施形態の詳細な記述 本明細書に記述したセンサは、センサのフィールドの内部にある物体によって
反射された光子を光学的に検出し、センサのフィールドの内部にある複数の所定
の感知ゾーンに関して、物体の位置を決定することができる。より具体的には、
本明細書に記述したセンサは、3つのそれぞれの感知ゾーンから光子を受信する
ように構成される3つの光検出器を有する。これらの光検出器のそれぞれは、そ
れぞれの感知ゾーンから受信した光子の量を示す信号を作成する。センサの内部
の処理回路は、物体が、感知ゾーンの特定の1つの内部にあるかを判定するため
に、光検出器の信号を処理し、処理回路は、この判定の結果を示す出力信号をさ
らに提供することができる。
【0011】 一般に、処理回路は、センサ出力の誤った読取りをほぼ最小限に抑える、また
は排除するために、感知ゾーンの内部の雑音および/またはスプリアス反射の影
響と、目標物体の変動する表面条件とをほぼ最小限に抑える、または完全に排除
することができるように、光検出器の信号を互いに比較し、かつユーザが調節可
能な閾値と比較する。さらに、本明細書に記述したセンサは、様々なユーザ選択
可能感知モードを達成するように、いくつかの異なる方式で、光検出器の信号を
処理することができ、これにより、センサを応用する適応性が著しく増大する。
【0012】 図1は、センサ10のフィールド12の内部における物体の位置を光学的に検
出するセンサ10の概略図である。センサ10には、センサ10のフィールド1
2に向けて光子放射を放出するエミッタ14と、コリメーティング・レンズ16
と、収束レンズ18と、第1、第2および第3光検出器20〜24と、処理回路
26とが含まれる。エミッタ14は、可視スペクトルおよび/または赤外スペク
トル内の波長を有する光子放射を放出するLEDまたはレーザ・ダイオードであ
ることが好ましい。一般に既知であるように、エミッタ14は、一定の電流源ま
たは電圧源によって給電することができ、または、代替として、センサ10の特
定の応用に適合するように、任意の望ましい周波数とデューティ・サイクルを有
する電流パルスまたは電圧パルスによって給電することもできる。
【0013】 コリメーティング・レンズ16は、エミッタ14によって放出された発散光子
が、ほぼフィールド12へ向けられるコリメート光子ビーム27内へコリメート
されるように、エミッタ14とフィールド12の間に挿入される。図1に示した
ように、フィールド12の部分は、近距離感知ゾーン28と、中距離感知ゾーン
30と、遠距離感知ゾーン32とに再分割される。3つの感知ゾーン28〜32
は、互いに隣接、または互いに連続しており、センサ10から遠ざかるように延
びる軸34に沿って配列される。
【0014】 光子を反射することができる表面を有し、かつ近距離感知ゾーン28の内部に
配置される物体は、コリメート光子ビーム27からの光子を、収束レンズ18を
通して、第1光検出器20へ向けて反射する。同様に、物体が、中距離感知ゾー
ン30内に配置されるときは、光子は、反射されて収束レンズ18を通過し、第
2光検出器22に向かい、物体が遠距離感知ゾーン32の内部にあるときは、光
子は反射されて、収束レンズ18を通過して第3光検出器24に向かう。
【0015】 第1、第2および第3光検出器20〜24は、軸36に沿って構成される、従
来のフォトトランジスタまたはフォトダイオードとすることができる。第1、第
2および第3光検出器20〜24は、必要に応じて、プリント回路板上に構成さ
れる別々の装置とすることができ、または、代替として、集積回路チップ、ハイ
ブリッド回路など、単一基板上に一緒に統合することもできる。あらゆる場合に
、第1、第2および第3光検出器20〜24は、第1、第2および第3光検出器
20〜24のそれぞれが、感知ゾーン28〜32の対応する1つから光子を受信
するように構成される。さらに、第1、第2および第3光検出器20〜24は、
第1、第2および第3光検出器20〜24のそれぞれによって受信された反射光
子の量を示すそれぞれの信号38(すなわちS1、S2、およびS3)を提供する
。例えば、第1、第2および第3光検出器20〜24が、フォトダイオードであ
る場合、信号38は、低レベル電流信号とすることができる。第1、第2および
第3光検出器20〜24が、フォトトランジスタである場合、信号38は、第1
、第2および第3光検出器20〜24のコレクタにおいて生成される低レベル電
圧信号とすることができる。
【0016】 処理回路26には、インタフェース回路40と、プロセッサ42と、メモリ4
4とが含まれる。インタフェース回路40は、信号38が、プロセッサ42に適
合できるように、従来の信号条件付け機能を実施する。例えば、インタフェース
回路40は、信号38が、デジタル・ビットストリームまたはデジタル・ワード
として、プロセッサ42と通信することができるように、光検出器の信号38を
レベル・シフトして、レベル・シフトした信号のアナログ・デジタル変換を実施
することができる。プロセッサ42は、メモリ44内に実行可能プログラムとし
て記憶された方法(以下でより詳細に記述する)に従って、フォトトランジスタ
信号38を処理する任意の従来のマイクロプロセッサまたはマイクロコントロー
ラとすることができる。
【0017】 処理回路26は、例えば、フィールド12の内部における物体の位置と、信号
38を処理するためにプロセッサ42によって使用される処理方法とに基づいて
、デジタル信号(すなわちONまたはOFFのいずれか)とすることができる出
力信号46を提供する。さらに、処理回路26は、トリムポット48から入力を
受信することができる。このトリムポットは、出力信号46の適切な状態を決定
するために、プロセッサ42によって使用される所定の閾値を、ユーザが変更す
ることを可能にする。さらに、処理回路26は、モード選択スイッチ50から、
モード選択入力を受信することができる。このモード選択スイッチは、ユーザが
、信号38を処理するために、複数の記憶されたプログラムから1つを選択する
ことを可能にする。
【0018】 図2A〜2Cは、感知ゾーン28〜32の内部における物体の位置に応じた、
それぞれ第1、第2および第3の光検出器20〜24の例示的な応答特性70〜
74を示す図である。図2Aに示したように、物体が、近距離フィールド感知ゾ
ーン28の内部(すなわち、軸34上の点Z0とZ1の間)にあるとき、第1の光
検出器20によって提供された信号S1は、かなりの大きさを有し、一方、第2
の光検出器22と第3の光検出器24とによって提供された信号S2とS3は、著
しくより小さい大きさか、またはゼロの大きさを有する。同様に、図2Bに示し
たように、物体が、中距離感知ゾーン30の内部(すなわち、軸34上の点Z1
とZ2の間)にあるとき、第2の光検出器22によって提供された信号S2は、か
なりの大きさを有し、一方、第1の光検出器20と第3の光検出器24とによっ
て提供された信号S1とS3は、著しくより小さい大きさか、またはゼロの大きさ
を有する。最後に、図2Cに示したように、物体が、遠距離感知ゾーン32の内
部(すなわち、軸34上の点Z2とZ3の間)にあるとき、第3の光検出器24に
よって提供された信号S3は、かなりの大きさを有し、一方、信号S1とS2は、
著しくより小さい大きさか、またはゼロの大きさを有する。
【0019】 したがって、上述しかつ図2A〜2Cに示したように、第1、第2および第3
の光検出器20〜24それぞれの応答特性70〜74は、1組の互いに排他的な
(すなわち、重複しない)光検出器の信号を提供し、したがって、第1、第2お
よび第3光検出器20〜24は、物体が、関連する感知ゾーンの内部に配置され
たときは、かなりの出力を有し、物体が、光検出器に関連しない他の感知ゾーン
の内部に配置されたときは、著しくより小さい大きさか、またはゼロの大きさを
有する。具体的には、図2A〜2Cに示したように、応答特性70〜74は、物
体が、感知ゾーン28〜32の境界に近付く際に、信号の大きさがほぼゼロまで
減少するようなものである。その結果、信号38(すなわちS1、S2、およびS3 )の応答特性間の分離領域76および78が形成される。これらの分離領域7
6および78では、第1、第2および第3の光検出器20〜24のそれぞれの出
力は、実質的に低いかまたはゼロの大きさを有していた。その結果、信号38は
重複せず、これにより、処理回路26は、特に、物体が感知ゾーン28〜32の
1つの境界(Z1、Z2など)に近接しているとき、感知ゾーン28〜32を確実
に区別することが可能になる。しかし、多くの実用的な応用では、第1、第2お
よび第3の光検出器20〜24によって受信された光子は、通常、コリメート光
子ビーム27を拡散する傾向がある表面特性を有する物体によって反射されるの
で、応答特性70〜74は、分離領域76および78の内部において、実質的に
ゼロの大きさを示さない可能性がある。事実、そのような実際の応用では、応答
特性70〜74は、ベル形状あることがあり、したがって、特性70〜74の重
要な重複が、分離領域76および78の内部と感知ゾーン28〜32に渡って生
じる。
【0020】 光検出器の信号38の上述した相互排除または分離は、第1、第2および第3
の光検出器20〜24のそれぞれの上に、適切なアパーチャを提供することによ
って、達成することができる。そのようなアパーチャは、光検出器が光子を受信
しかつ検出することができる物理領域を画定するために一般に使用される。本質
的には、これらのアパーチャは、望ましい感知ゾーンの外部の領域と矛盾のない
軌跡を有する光子の検出を阻止するスクリーンまたはマスクとして機能する。代
替としてまたは追加として、信号38の間の分離領域は、光検出器の信号が、あ
る所定の大きさより小さくなるとき(ゼロより実質的に大きい可能性がある)、
コンパレータの出力が、状態を変化させて、例えば実質的にゼロ・ボルトになる
ように、例えば信号38をさらに信号条件付けするコンパレータ回路を使用する
ことによって、電子的に達成することができる。
【0021】 一方、ある応用では、信号38の間にある量の応答重複を提供することが望ま
しい可能性がある。例えば、目標物体が、比較的小さく、かつ/または物体が、
感知ゾーンの境界付近にある可能性が高い応用では、そのような応答重複を提供
することが有利であることがある。あらゆる事象において、当業者なら、応答特
性間の重複または分離の量は、特定の応用に適合するように、変更することがで
きることを認識するであろう。
【0022】 処理回路26は、モード選択スイッチ50を介してユーザによって選択可能で
あるいくつかの方式の1つで信号38を処理するように、プログラムすることが
できる。プロセッサ42は、モード選択スイッチ50が設定された位置を決定す
ることができ、必要時に、メモリ44に記憶された1つまたは複数のソフトウェ
ア・ルーチンを取り出して、実行することができる。
【0023】 単に例示として、図3は、収束走査動作モードを達成するように、信号38を
処理することができる、1つの方法100を示すフロー図である。一般に、図3
に示した方法100は、出力信号46をOFF状態(論理ロー状態など)からO
N状態(論理ハイ状態など)に変化させることによって、中距離感知ゾーン30
の内部に配置された物体の存在を示す。また、一般に、方法100は、第2光検
出器22によって提供され、かつ中距離感知ゾーン30から放出される光子の量
を示す信号S2を、第1および第3光検出器20および24からそれぞれ提供さ
れ、かつそれぞれ近距離フィールド感知ゾーン28と遠距離フィールド感知ゾー
ン30から放出する光子の量を表す信号S1およびS3と比較する。また、方法1
00は、信号S2を所定の閾値S0(トリムポート48を介して、ユーザ調節可能
である)とも比較する。方法100は、絶対的な大きさとは対照的に、信号38
の相対的な大きさに基づいて、物体の存在または不在を検出するので、方法10
0は、背景雑音(すなわち電子回路雑音、背景放射など)、スプリアス反射光子
(例えば、感知フィールド12の一部を通って移動するが、当該でない物体によ
って反射された光子)、および当該の感知ゾーン(例えば、中距離感知ゾーン3
0など)の内部の物体によって反射された光子をより確実に区別する。
【0024】 より具体的には、ブロック102において、第2光検出器22の信号S2を第
1光検出器20の信号S1と比較して、S2の大きさが、S1の大きさより小さい
場合、方法100は、ブロック104に入り、センサ出力46をオフにする。信
号S2の大きさが、信号S1の大きさより大きい場合、方法100は、ブロック1
06に入り、信号S2を信号S3と比較する。信号S2の大きさが、信号S3の大き
さより小さい場合、方法100は、ブロック104に入り、センサ出力46をオ
フにする。信号S2の大きさが、信号S3の大きさより大きい場合、方法は、ブロ
ック108に入る。ブロック108において、方法100は、信号S2を所定の
閾値S0と比較して、信号S2の大きさが、所定の閾値S0より小さい場合、方法
100は、ブロック104に入り、センサ出力46をオフにする。信号S2の大
きさが、所定の閾値S0より大きい場合、方法100は、ブロック110に入り
、センサ出力46をオンにする。
【0025】 図4は、近距離フィールド背景抑制動作モードを達成するために、信号38を
処理する他の方法120を示すフロー図である。一般に、図4に示した方法12
0は、出力信号46をオフ状態からオン状態に変化させることによって、近距離
感知ゾーン28の内部に配置された物体の存在を示す。より具体的には、ブロッ
ク122において、方法120は、信号S1を信号S2と比較して、信号S1の大
きさが、信号S2の大きさより小さい場合、方法120は、ブロック124に入
る。ブロック124において、方法120は、信号S2の大きさを所定の閾値S0 と比較して、信号S2の大きさが、所定の閾値S0より大きい場合、方法120は
、ブロック126に入り、センサ出力46をオフにする。ブロック122におい
て、信号S1の大きさが、信号S2の大きさより大きい場合、方法120は、ブロ
ック128に入る。ブロック128において、方法120は、信号S1を所定の
閾値S0と比較して、信号S1の大きさが、所定の閾値S0より大きい場合、方法
120は、ブロック130に入り、センサ出力46をオンにする。
【0026】 一方、(i)信号S1の大きさが、信号S2の大きさより大きくなく、かつ信号
2の大きさが、所定の閾値S0より大きくない場合、または(ii)信号S1
大きさが、信号S2より大きいが、信号S1の大きさが、所定の閾値S0より大き
くない場合、センサ出力46に関してなんらの行動も取られない。
【0027】 図5は、遠距離フィールド背景抑制動作モードを達成する信号38を処理する
他の方法140を示すフロー図である。一般に、図5に示した方法140は、出
力信号46を、オフ状態からオン状態に変化させることによって、近距離感知ゾ
ーン28と中距離フィールド感知ゾーン30のどちらかの内部に配置された物体
の存在を示す。より具体的には、ブロック142において、方法140は、信号
1を信号S3と比較し、信号S1の大きさが、信号S3の大きさより小さい場合、
方法140は、ブロック144に入る。ブロック144において、方法140は
、信号S2を信号S3と比較して、信号S2の大きさが、信号S3の大きさより小さ
い場合、方法140は、ブロック146に入る。ブロック146において、方法
140は、信号S3を所定の閾値S0と比較して、信号S3の大きさが、信号S0
大きさより大きい場合、方法140は、ブロック148に入り、センサ出力46
をオフにする。ブロック144において、信号S2の大きさが、信号S3の大きさ
より大きい場合、方法140は、ブロック150に入る。ブロック150におい
て、方法140は、信号S2を所定の閾値S0と比較して、信号S2の大きさが、
所定の閾値S0より大きい場合、方法140は、ブロック152に入り、センサ
出力46をオンにする。ブロック142において、信号S1の大きさが、信号S3 の大きさより大きい場合、方法140は、ブロック154に入る。ブロック15
4において、方法140は、信号S1を所定の閾値S0と比較し、信号S1の大き
さが、所定の閾値S0より大きい場合、方法140は、ブロック152に入り、
センサ出力46をオンにする。
【0028】 一方、(i)信号S1の大きさが、信号S3の大きさより大きくなく、信号S2
の大きさが、信号S3より大きくなく、かつ信号S3が、所定の閾値S0より大き
くない場合、または(ii)信号S1の大きさが、信号S3より大きくなく、信号
2の大きさが、信号S3より大きいが、信号S2が、所定の閾値S0より大きくな
い場合、または(iii)信号S1の大きさが、信号S3より大きいが、信号S1
の大きさが、所定の閾値S0より大きくない場合、センサ出力46に関して、な
んらの行動も取られない。
【0029】 上記の記述からわかるように、本明細書に記述したセンサは、センサのフィー
ルドの内部における少なくとも1つであるが、3つであることが好ましい、それ
ぞれの感知ゾーンから、光子を受信する、少なくとも1つであるが、3つである
ことが好ましい、光検出器を使用することが有利である。具体的には、本明細書
に記述したセンサにより、ユーザは、光検出器の信号を処理するために、複数の
使用可能な方法から1つを選択することが可能になり、それにより、高度の応用
適応性が提供される。一般に、これらの処理方法は、光検出器の信号とユーザ調
整可能閾値とを使用して、相対比較を実施し、雑音と、他の偽信号と、当該の感
知ゾーンの内部の物体に関連する信号とを区別し、それにより、当該の1つまた
は複数の感知ゾーンの内部における物体の位置をより確実に決定する。さらに、
処理方法は、信号間の相対比較に基づくので、本明細書に記述したセンサは、当
該の1つまたは複数の感知ゾーンの内部において検出される物体の表面状態の変
動に、比較的鋭敏でない。
【0030】 一般に、上述した処理回路26は、メモリ44など、コンピュータ読取り可能
メモリから取り出したいくつかのソフトウェア・コード・セグメントまたはモジ
ュールを実行するために、プロセッサ46として汎用プロセッサを使用して、効
率的に実施される。しかし、例えば特定用途向け集積回路(すなわちASIC)
を使用するハードウェアまたはソフトウェアの他の組合わせ、または他のタイプ
のハードウェアあるいはファームウェアあるいはソフトウェアを単独で使用して
、本発明の範囲から逸脱せずに、同じ機能を達成することができる。
【0031】 本明細書に示した実施形態および例は、本発明とその実用的な応用例とを最適
に説明し、それにより、当業者が、本発明を実施および使用することを可能にす
るために、提示される。例えば、センサを使用する3つのモードを上述した。し
かし、センサを使用する他のモードが、当業者には明らかなはずである。しかし
、当業者なら、以上の記述と例は、例証と例示のみのために提示されたことを認
識するであろう。本発明の他の変更および修正が、当業者には明らかになるであ
ろう。そのような変更と修正を網羅することが、添付の請求項の意図である。示
した記述は、本発明の範囲を網羅または限定することを意図していない。多くの
修正と変更が、以下の請求項の精神と範囲とを逸脱せずに、上記の教示を考慮す
ると可能である。本発明の使用は、様々な特性を有する構成要素を含むことがで
きることが予期される。本発明の範囲は、すべての点で等化物に対する認識を与
える、添付の特許請求の範囲によって確定されることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 センサのフィールドの内部における物体の位置を光学的に検出するセンサの概
略図である。
【図2】 図2Aは、図1に示した光検出器の例示的な応答特性を示すグラフである。 図2Bは、図1に示した光検出器の例示的な応答特性を示すグラフである。 図2Cは、図1に示した光検出器の例示的な応答特性を示すグラフである。
【図3】 図1のセンサを使用して、収束走査動作モードを達成する1つの方法を示す例
示的なフロー図である。
【図4】 図1のセンサを使用して、近距離フィールド背景抑制動作モードを達成する方
法を示す他の例示的なフロー図である。
【図5】 図1のセンサを使用して、遠距離フィールド背景抑制動作モードを達成する方
法を示す他の例示的なフロー図である。

Claims (38)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フィールドの内部の第1、第2および第3の感知ゾーンから
    それぞれ光子を受信するように配列された第1、第2および第3の検出器と、 各第1、第2および第3の検出器から、第1、第2および第3の信号を受信し
    、該第1、第2および第3の信号の1つがフィールド内の物体から反射された光
    子を示し、フィールドの内部における物体の位置を決定するために第1、第2お
    よび第3の信号の1つを、第1、第2および第3の信号の他の1つと比較する処
    理回路と、 を備えるフィールドの内部における物体の位置を光学的に検出するセンサ。
  2. 【請求項2】 フィールドの中へ光子を放出する光子放射源をさらに含む、
    請求項1に記載のセンサ。
  3. 【請求項3】 放出された光子をフィールドの中へ向けるためのレンズをさ
    らに含む、請求項2に記載のセンサ。
  4. 【請求項4】 前記光子放射源は発光ダイオードである、請求項2に記載の
    センサ。
  5. 【請求項5】 前記光子放射源はレーザ・ダイオードである、請求項2に記
    載のセンサ。
  6. 【請求項6】 前記第1、第2および第3の検出器はフォトダイオードであ
    る、請求項1に記載のセンサ。
  7. 【請求項7】 前記第1、第2および第3の検出器はフォトトランジスタで
    ある、請求項1に記載のセンサ。
  8. 【請求項8】 前記第1、第2および第3の検出器は第1の軸に沿って配列
    され、第1、第2および第3の感知ゾーンは第2の軸に沿って配置される、請求
    項1に記載のセンサ。
  9. 【請求項9】 前記第1および第2の軸は互いにほぼ垂直である、請求項8
    に記載のセンサ。
  10. 【請求項10】 前記第1、第2および第3の感知ゾーンは互いに隣接する
    、請求項8に記載のセンサ。
  11. 【請求項11】 前記第1、第2および第3の検出器は互いに隣接する、請
    求項8に記載のセンサ。
  12. 【請求項12】 前記第1、第2および第3の感知ゾーンは互いに隣接する
    、請求項9に記載のセンサ。
  13. 【請求項13】 前記第1、第2および第3の感知ゾーンは互いに隣接する
    、請求項1に記載のセンサ。
  14. 【請求項14】 反射された光子を、第1、第2および第3の検出器の1つ
    に向けるためのレンズをさらに含む、請求項1に記載のセンサ。
  15. 【請求項15】 フィールドの内部における物体の位置を光学的に検出する
    センサであって、 光子放射源と、 フィールドの内部に向けられるコリメートされた放射ビームを形成するために
    、光子放射源から放出された光子をコリメートする第1のレンズと、 第1、第2および第3の感知ゾーンは互いに隣接し、フィールド内の各第1、
    第2および第3の感知ゾーンから、光子を受信するように配列された第1、第2
    および第3の検出器と、 第1、第2および第3の感知ゾーン内の物体によって反射された光子をそれぞ
    れ第1、第2および第3の検出器に向ける第2レンズと、 第1、第2および第3検出器からそれぞれ第1、第2および第3の信号を受信
    し、該第1、第2および第3信号の1つはフィールド内の物体によって反射され
    た光子を示し、フィールド内における物体の位置を決定するために、第1、第2
    および第3の信号の1つを第1、第2および第3の信号の他の1つと比較する処
    理回路と、 を備えるセンサ。
  16. 【請求項16】 前記光子放射源は発光ダイオードである、請求項15に記
    載のセンサ。
  17. 【請求項17】 前記光子放射源はレーザ・ダイオードである、請求項15
    に記載のセンサ。
  18. 【請求項18】 前記第1、第2および第3の光検出器はフォトダイオード
    である、請求項15に記載のセンサ。
  19. 【請求項19】 前記第1、第2および第3の検出器はフォトトランジスタ
    である、請求項15に記載のセンサ。
  20. 【請求項20】 前記第1、第2および第3の検出器は第1の軸に沿って配
    列され、第1、第2および第3の感知ゾーンは第2の軸に沿って配列される、請
    求項15に記載のセンサ。
  21. 【請求項21】 前記第1および第2の軸は互いにほぼ垂直である、請求項
    20に記載のセンサ。
  22. 【請求項22】 光子をフィールドへ放出するステップと、 フィールドの第1、第2および第3の感知ゾーンの1つの内部にある物体によ
    って反射された光子を受信するステップと、 光子を、第1、第2および第3の感知ゾーンに対応する第1、第2および第3
    信号に変換するステップと、 フィールド内の物体の位置を決定するために、第1、第2および第3の信号を
    処理するステップと、 を含む物体の位置を光学的に検出する方法。
  23. 【請求項23】 前記処理ステップは、第1、第2および第3の信号の1つ
    を、第1、第2および第3信号の他の1つと比較するステップを含む、請求項2
    2に記載の方法。
  24. 【請求項24】 前記比較ステップは、第2の信号を第1の信号および第3
    の信号と比較するステップと、比較に基づいて、物体が第2の感知ゾーン内に配
    置されているかを判定するステップとを含む、請求項23に記載の方法。
  25. 【請求項25】 前記決定ステップは、第2の信号が、第1信号より大きい
    か否かを判定するステップと、第2の信号が第3信号より大きいかを決定するス
    テップとを含む、請求項24に記載の方法。
  26. 【請求項26】 前記物体が第2の感知ゾーン内に配置されているかを決定
    するステップは、第2の信号が、所定の閾値より大きいか否かを決定するステッ
    プを含む、請求項25に記載の方法。
  27. 【請求項27】 前記比較するステップは、第1の信号を第2の信号と比較
    するステップと、比較に基づいて、物体が第1の感知ゾーン内に配置されている
    か否かを決定するステップとを含む、請求項23に記載の方法。
  28. 【請求項28】 前記物体が第1の感知ゾーン内に配置されているか否かを
    決定するステップは、第1の信号が、第2の信号より大きいか否かを決定するス
    テップを含む、請求項27に記載の方法。
  29. 【請求項29】 前記物体が第1の感知ゾーン内に配置されているか否かを
    決定するステップは、第1信号が所定の閾値より大きいか否かを決定するステッ
    プを含む、請求項28に記載の方法。
  30. 【請求項30】 前記物体が第1の感知ゾーン内に配置されているか否かを
    決定するステップは、第2の信号が所定の閾値より大きいか否かをするステップ
    を含む、請求項28に記載の方法。
  31. 【請求項31】 前記物体が第1の感知ゾーン内に配置されているか否かを
    決定するステップは、第1の信号が所定の閾値より大きいか否かを決定するステ
    ップを含む、請求項30に記載の方法。
  32. 【請求項32】 前記比較するステップは、第1の信号を第3の信号と比較
    するステップと、第2の信号を第3の信号と比較するステップと、比較に基づい
    て、物体が第1および第2の感知ゾーンの1つに配置されているか否かを決定す
    るステップとを含む、請求項23に記載の方法。
  33. 【請求項33】 前記物体が第1および第2感知ゾーンの1つに配置されて
    いるか否かを決定するステップは、第1の信号が第2信号より大きいか否かを決
    定するステップと、第2の信号が第3の信号より大きいか否かを決定するステッ
    プとを含む、請求項32に記載の方法。
  34. 【請求項34】 前記物体が第1および第2の感知ゾーンの1つの内部に配
    置されているか否かを決定するステップは、第1および第2の信号の1つが、所
    定の閾値より大きいか否かを決定するステップを含む、請求項33に記載の方法
  35. 【請求項35】 前記物体が第1および第2の感知ゾーンの1つの内部に配
    置されているか否かを決定するステップは、第3の信号が所定の閾値より大きい
    か否かを決定するステップを含む、請求項34に記載の方法。
  36. 【請求項36】 前記第1、第2および第3の信号を処理するステップは、
    第1、第2および第3の信号の1つを所定の閾値と比較するステップを含む、請
    求項22に記載の方法。
  37. 【請求項37】 フィールド内の物体の位置を示す出力信号を生成するステ
    ップをさらに含む、請求項22に記載の方法。
  38. 【請求項38】 フィールド内の物体の位置を光学的に検出するセンサであ
    って、 フィールド内の少なくとも1つの感知ゾーンと、 少なくとも1つの感知ゾーンから信号を受信するように配列された少なくとも
    1つの検出器と、 少なくとも1つの検出器から信号を受信し、該信号の第1の信号がフィールド
    内の物体によって反射された光を示し、物体によって反射された光に基づいてフ
    ィールド内の物体の位置を決定するプロセッサと、 を備えるセンサ。
JP2001574507A 2000-04-10 2001-04-09 可変検出閾値および雑音抑制を有する多機能光センサ Withdrawn JP2003530558A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/545,490 2000-04-10
US09/545,490 US6400460B1 (en) 2000-04-10 2000-04-10 Multifunction optical sensor with variable detection threshold and noise suppression
PCT/US2001/011601 WO2001077708A2 (en) 2000-04-10 2001-04-09 Multifunction optical sensor with variable detection threshold and noise suppression

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003530558A true JP2003530558A (ja) 2003-10-14

Family

ID=24176457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001574507A Withdrawn JP2003530558A (ja) 2000-04-10 2001-04-09 可変検出閾値および雑音抑制を有する多機能光センサ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6400460B1 (ja)
EP (1) EP1275015A2 (ja)
JP (1) JP2003530558A (ja)
WO (1) WO2001077708A2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009159528A (ja) * 2007-12-27 2009-07-16 Sunx Ltd Cpu搭載asicを備える検出センサ

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3669352B2 (ja) 2002-09-11 2005-07-06 オムロン株式会社 光電センサ
DE102010022273A1 (de) * 2010-05-31 2011-12-01 Sick Ag Optoelektronischer Sensor zur Detektion von Objektkanten
US9008757B2 (en) 2012-09-26 2015-04-14 Stryker Corporation Navigation system including optical and non-optical sensors
DE102017118083B4 (de) * 2017-08-09 2022-11-24 Sick Ag Sensor zur Erfassung eines Objekts und Verfahren zum Einstellen eines Schaltpunktes
KR102679276B1 (ko) * 2019-07-11 2024-06-28 현대모비스 주식회사 라이다 센서 장치 및 그 제어 방법
DE102019124266A1 (de) * 2019-09-10 2021-03-11 Sick Ag Optoelektronischer Sensor und Verfahren zum Erfassen von Objekten in einem Überwachungsbereich

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2508160A1 (fr) * 1981-06-23 1982-12-24 Cilas Dispositif pour determiner la position d'un objet
JPS58113807A (ja) 1981-12-28 1983-07-06 Canon Inc 距離測定装置
US4576481A (en) * 1982-12-13 1986-03-18 Position Orientation Systems, Ltd. Passive optical position measurement system
DE3729334A1 (de) 1987-09-02 1989-03-16 Sick Optik Elektronik Erwin Lichttaster
DE4032361A1 (de) 1990-10-12 1992-04-16 Dirk Prof Dr Ing Jansen Distanzmesskopf fuer drehmaschinen
DE4419032A1 (de) 1994-05-31 1996-01-25 Sick Optik Elektronik Erwin Lichttaster mit Hintergrundausblendung, realisiert nach dem Quotientenverfahren
US5751406A (en) 1994-11-22 1998-05-12 Fujitsu Limited Range finding apparatus
DE19721105C5 (de) 1997-05-20 2008-07-10 Sick Ag Opto-eletronischer Sensor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009159528A (ja) * 2007-12-27 2009-07-16 Sunx Ltd Cpu搭載asicを備える検出センサ

Also Published As

Publication number Publication date
US6400460B1 (en) 2002-06-04
EP1275015A2 (en) 2003-01-15
WO2001077708A3 (en) 2002-07-18
WO2001077708A2 (en) 2001-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8569679B2 (en) System and circuit including multiple photo detectors and at least one optical barrier
US11808853B2 (en) Tracking device with improved work surface adaptability
US5187361A (en) Object detection apparatus of the photoelectric reflection type with sampled data
US5729024A (en) Original edge detecting system and optical sensor
US20080061219A1 (en) Lift detection adapted for navigation on a transparent structure
JPH062348Y2 (ja) 反射型光電スイッチ
JP2002258149A (ja) 接近検出器を具える、指で作動される装置
JPH0755555A (ja) 周囲光検出装置および同周囲光検出装置を用いたバーコードリーダ用レーザ点灯制御装置
JP2006284573A (ja) 散乱光によるエラーを抑制するための方法及び光学センサー
TWI754186B (zh) 微粒子檢測感測器以及微粒子檢測裝置
JP2003530558A (ja) 可変検出閾値および雑音抑制を有する多機能光センサ
CN111948661A (zh) 一种自移动设备及探测装置
US10094786B2 (en) Optical distance sensor
KR100338489B1 (ko) 동전판별장치
JPS60158309A (ja) 距離検出装置
US20040041084A1 (en) Digital windowing for photoelectric sensors
JPH11160238A (ja) 光電式煙感知器
JP2966541B2 (ja) 光電式煙感知器
US7247834B2 (en) Photoelectric sensor for detecting presence/absence of object
JP3893155B2 (ja) ノイズ許容範囲の改良された検出システム
JP2000009462A (ja) 光学式センサ装置
JPS5941557Y2 (ja) パルス信号処理回路
US6649903B2 (en) Self-configurable optical proximity detector
GB2623116A (en) Appliance having a sensor
JPH08340242A (ja) 検出スイッチ

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20080701