JP4430863B2 - 光電近接スイッチ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被監視区域における物体の存在を検出する光電近接スイッチに関し、光電近接スイッチは
送信光パルスを被監視区域内へ発射する光パルス送信器であって、送信光パルスがパルス発生器の出力信号によってトリガされかつ送信光パルスの各々間に時間間隔を保って発射されるようになっている光パルス送信器、及び
光受信器であって、被監視区域内に検出されるべき物体が存在しない際に光受信器は光パルス送信器から光を本質的に受信しないが、しかし被監視区域内に検出されるべき物体が存在する際に光受信器は反射に因り或る量の光を光パルス送信器から受信しこの或る量の光は光受信器に接続された受信信号評価デバイスが物体検出信号を送出するような量の光であるというように、光パルス送信器と被監視区域に対して配置される光受信器を含む。
【０００２】
本発明は、更に、被監視区域における物体の存在を検出するシステムに関する。
【０００３】
本発明は、また、上に述べた種類の光電近接スイッチによって被監視区域における物体の存在を検出する方法に関する。
【０００４】
光は、情報の伝送用媒体として広く使用される。光は、外部磁界や外部電界からのその独立性、その高伝搬速度、その広い範囲、簡単な光学装置によって光線ビームを形成する可能性、等のような、他の媒体に優る多くの利点を有する。更になお、光を発生する及び検出する非常に効率的な電子的構成要素が今日利用可能である。加えて、光を検出する構成要素は、実用上は無制限の寿命、広い帯域幅、及び費用効率性によって際立っている。
【０００５】
信号伝送に光を使用することにおける主問題は、２つ以上の送信器−受信器対が同じ室内に使用されるとき、各受信器が異なった送信器から光を受信し、かつ受信デバイスは受信された光がどの送信器から発射されたか決定することができないということで、しばしばある。
【０００６】
或る１つの送信器から或る１つの受信器への光伝送は、直接に、又は反射や多重反射を通して、行われることがある。この問題は、各送信器によって発射された光が追加情報を備え、追加情報はそれらの受信器によって評価され及び識別のために使用されるということで解決することができる。これを達成する多くの方法が知られている、例えば、所与の波長及び／又は偏光を各送信器によって発射された光に関連させることによって、又は異なった種類の変調、或はまた（ｒｅｓｐ．）、コードばかりでなくそれらの組合わせを使用することによって達成する。発射された光の変調は、技術的観点から特に関心を引くが、しかしそれはあらゆる環境で全利用可能帯域幅を狭めるという欠点を有する。
【０００７】
上に述べた問題は、例えば、光電近接スイッチにおいて断言される。光電近接スイッチは、製造、運輸、貯蔵の分野に主として使用される。これらの施設への増大する厳しい需要に連れて、結局、限られた空間内のセンサの数は連続的に増大するようになり、その結果、異なった送信器−受信器対間の望ましくない相互干渉の可能性はますます高くなる。したがって、特別な注意を払う必要なく思うがままに使用することができる送信器−受信器対をユーザに提供することが望まれる。個別に識別可能であるために準備処置を必要とする送信器−受信器対は、それらが特により複雑なロジスティックス（ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ）及び交換部品を設置する際のエラーの危険の増大を伴うので、特に不適当である。
【０００８】
また、異なった送信器−受信器対の信号接続は、追加配線の理由から一般に受け入れ不能である。
【０００９】
改善された信号対雑音比及び周囲光に対する低感度のために、先行技術の光電近接スイッチは、図１に示したようなパルス変調送信光パルス４１を主として使用する。
【００１０】
更に、改善されたスイッチング安全性、或はまた、同じくその信頼性のために、受信デバイスは、その受信デバイスの出力信号４２の状態の変化をトリガする前に或る数Ｎ0のパルスが受信されるのを待機するように設計される。状態のこのような変化は、被監視区域内に検出された物体が存在することを信号する。根本的に、これは、隣接する送信器−受信器対間の相互干渉の危険をまた良く低めることができる。しかしながら、所与の製造系列の全てのデバイスのパルス周波数は近似しているがしかし構成要素許容誤差が理由で正確には同じではないので、位相関係の一致かつそれゆえ望ましくない相互干渉がやはり時折起こることがある。
【００１１】
独國特許第ＤＥ４０ ３１ １４２ Ｃ２号は、各送信器−受信器対が光パルスを発射する前にその受信器に隣接送信器−受信器対からの光が衝突しつつあるかどうかを確かめる方法を開示する。この通り衝突しつつあるならば、その光受信器が外部光をもはや受信しなくなるまで送信光パルスの発射を遅延させ、かつその後に限り光パルスが発射する。しかしながら、先行技術のこの方法は、いくつかの欠点を有する。送信光パルスを余りに長くは遅延させることはできないので、３つ以上のデバイスが同時に使用されるならば達成される動作は特に不満足なものである。更になお、送信パルスが２つ以上のデバイスによって正確に同時に発射されるのは、非同期動作に因り時折り不可避であって、そうなれば、参考資料ＤＥ４０ ３１ １４２ Ｃ２号に開示された方法の動作は、信頼性がない。
【００１２】
先行技術の他の方法は、複雑な変調、或はまた、複雑なコードを利用する。例えば、独國特許出願第ＤＥ１９９ ２６ ２１４ Ａ１号は、変調がなんと相関分析と関連して使用される方法を開示する。先行技術のこの方法は、かなりの欠点をまた抱えている、主要な欠点は、相関を計算するのに要する時間、しかしまた得られた結果の非信頼性である。事実、相関関数の決定されたしきい値次第で、エラー・パルスの確率はより高く又は低い一方、時間消費は逆比例する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の第１の目的は、多数の光電近接スイッチが或る１つの室内に同時に使用されそこでは各光受信器が２つ以上の光送信器からの光ばかりでなく漂遊光も受信することがあるときにまた被監視区域における物体の存在の信頼性検出をできるようにする、上記イントロダクションで述べた種類の光電近接スイッチを提供することである。
【００１４】
いままさに述べた第１の目的は、好適には、
− 光電近接スイッチの個別識別に対する処置を必要とすることなく、
− 光電近接スイッチの他の能力、特にそれらのスイッチング頻度及び電流消費を損なうことなく、かつ
− コストを実質的に上昇させることなく、
被監視区域における物体の存在の信頼性検出が可能であるというように、達成されることになる。
【００１５】
更になお、本発明の第２の目的は、上に論じた欠点を除く被監視区域における物体の存在を検出するシステムを提供することである。
【００１６】
更になお、上に論じた欠点を除く上に述べた種類の光電近接スイッチによって被監視区域における物体の存在を検出する方法を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明によって得られる利点は、上の目的が有利な仕方で達成されるということ、及び本発明が限定された空間に配置された多数の光電近接スイッチの信頼性動作を漂遊光の存在する中でもまたできるようにするということにある。
【００１８】
本発明によれば、上に述べた第１目的は、請求項１に従う光電近接スイッチによって達成される。
【００１９】
本発明によれば、上に述べた第２目的は、請求項９に従うシステムによって達成される。
【００２０】
本発明によれば、上に述べた第３目的は、請求項１０に従う方法によって達成される。
【００２１】
本発明の好適実施の形態は、従属請求項に定められている。
【００２２】
本発明の実施の形態を添付図面を参照して例として説明する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
【発明に従う光電近接スイッチの模範的実施の形態】
図３に見えるように、被監視区域における物体１２の存在を検出する光電近接スイッチ１１は、次の構成要素、或はまた、機能ブロック、すなわち、光パルス送信器１３、パルス発生器１４、光受信器１５、及び受信信号評価デバイス１６を含む。パルス発生器１４は、好適には、ランダム信号発生器である。
【００２４】
光パルス送信器１３は送信信号パルスを被監視区域内へ発射し、これらの信号パルスはパルス発生器１４によってトリガされかつそれらパルスの各々間に時間間隔を保って発射される。
【００２５】
光受信器（１５）は、被監視区域内に検出されるべき物体１２が存在しない際に光受信器は光パルス送信器１３から光を本質的に受信しないが、しかし被監視区域内に検出されるべき物体が存在する際に光受信器は反射に因り或る量の光を光パルス送信器１３から受信しこの或る量の光はこの光受信器に接続された受信信号評価デバイス１６が物体検出信号を送出するような量の光であるというように、光パルス送信器１３と被監視区域とに対して配置される。
【００２６】
ランダム信号発生器１４の第１出力は光パルス送信器１３の入力に接続され、光パルス送信器１３の入力は、それゆえ、光パルス送信器によって発射された送信光パルスの位置を決定するために役立つ第１出力信号を供給される。
【００２７】
ランダム信号発生器１４の第２出力は受信信号評価デバイス１６の入力に接続され、評価デバイス１６の入力は、それゆえ、ランダム信号発生器１４の第１出力信号と同等である又はこれに相当するランダム信号発生器１４の第２出力信号を供給される。
【００２８】
ランダム信号発生器１４が送出した出力信号によって、評価デバイス１６は、受信された信号パルスの妥当性を確かめる。図２に従う送信パルス列４３は、各送信器によって送信される列であって、ランダム信号発生器１４の出力信号によってパルス位置変調される。その結果、そのパルス列は、ランダムに変調される。これは、送信器１３が、固定送信周波数Ｆ、或はまた、固定周期Ｔで送信する代わりに、平均送信周波数Ｆａ、或はまた、平均周期Ｔａかつパルス持続時間Ｔｐで送信するということで達せられる。
【００２９】
ランダム信号発生器１４は、好適には、その出力信号のいかなる周期性もその開始相の間中は除外されるか又は少なくとも起こりそうもないというように設計される。
【００３０】
前述の論議から推定されるように、異なった光パルス送信器は、共通光学室内にある異なった送信器−受信器対間の相互干渉の可能性をこのような干渉の可能性が実用上除外されるレベルまで下げるために、可能な限り完全に同期外れさせられる。この関係で、本アプローチは、異なった送信器の可能な限り正確な同期化によって、しかしながら異なった送信器によって発射された光パルス間に制御された移相を保って、同じ目的に達することを企図するアプローチとは明白に異なる。
【００３１】
ランダム信号発生器１４は、設計上非常に簡単であり、かつ、例えば、自然雑音、すなわち、本質的に白色雑音を利用する。例として、図４は、例えば、型式ＢＺＸ８４Ｃ６Ｖ２のツェナ・ダイオード１７が雑音源として使用され、それによって本質的に白色雑音を発生する雑音信号発生器の形をしたランダム信号発生器１４の回路図を示す。この雑音信号発生器は、例えば、１０ボルトの電圧を供給する直流電圧源１８と、例えば、４７０オームの抵抗器１９と、ツェナ・ダイオード１７の直列接続を含む。ツェナ・ダイオード１７の負荷抵抗１９の両端間の雑音信号は、増幅器２１によって増幅されかつパルス整形器２２内で方形波信号に変換される。
【００３２】
本発明に従う光電近接スイッチの第２実施の形態では、ランダム信号発生器１４は、疑似ランダム信号発生器の形を取る。
【００３３】
本発明の文脈の中で、疑似ランダム信号発生器は、例えば、パルス発生器１４として働く、いわゆる、ディジタル雑音発生器の形を取る。この種の疑似ランダム信号発生器は、例えば、フィードバックに排他的ＯＲゲートを用いたシフト・レジスタを含む。
【００３４】
しかしながら、疑似ランダム信号発生器は、その出力信号が或る種の周期性を常に有することになるので雑音信号発生器よりもランダム信号発生に適していない。
【００３５】
図５は、疑似ランダム信号発生器の典型的実施の形態を示し、この発生器では排他的ＯＲゲート３１、３２、３３がシフト・レジスタ３５の並列出力Ｑ２、Ｑ３、Ｑ５、Ｑ１６に接続され、このシフト・レジスタはその入力ＩＮでクロック発生器３４によってクロックされるので、多項式関数
【００３６】
【数１】
ｆ（ｘ）＝１＋ｘ2＋ｘ3＋ｘ5＋ｘ16
【００３７】
がその出力ＯＵＴに直列に得られる。この関数は、ランダム・パルス列に似ている。しかしながら、それは、ランダム関数ではなくて、クロック発生器３４の２nクロック・パルスの周期で循環する（ここにｎはシフト・レジスタのフリップ・フロップの数である）。
【００３８】
実用上の理由から、パルス発生器１４として働くランダム信号発生器又は疑似ランダム信号発生器によって発生された逐次送信パルス間の可変間隔の値の範囲を制限することが有利である。余りに短い間隔は、それらが送信ダイオードの過負荷及び受信器の短過ぎる回復時間を引き起こすので、不利である。余りに長い間隔は、それらが評価デバイス１６中でのドロップアウトを引き起こすので、また不利である。それゆえ、ランダム信号発生器又は疑似ランダム信号発生器１４は、好適には、この発生器内で発生された逐次送信光パルス間にランダムに分布された間隔の長さが最小限界と最大限界によって定められた所定範囲に納まるように動作させられる。
【００３９】
評価デバイス１６の第１実施の形態は、次の事実を考慮に入れる。すなわち、
たとえランダムに変調された信号が使用されてもパルス衝突は起こることがある。更に、このような衝突の生起は、同じ室内にある送信器の数Ｍと共に多くなる。したがって、評価デバイス１６で以て受信器側で一連のＮのパルスの評価を実施することによって、全衝突確率を特定応用に必要とされる値より下へ低めることが保証される。それゆえ、中断することなく逐次に数Ｎの妥当信号を受信することが、受信器の出力信号の状態の変化をトリガするために必要とされ、状態のこの変化は物体検出信号と等価である。この文脈の中で、相当する送信された光パルスと同じ時間的位置を本質的に有する各受信されたパルスは有効と考えられることになるが、しかしながら、それは、それらのパルスが受信器１５に関連した送信器によって事実発射されたかどうかという、評価デバイス１６によって決定することができないこととは無関係に、有効と考えられるのである。
【００４０】
余分の送信パルス、すなわち、送信器−受信器対の受信器に関連した送信器によって発射された送信パルスと一致にしない送信パルスは、評価されない。確率計算と統計についての既知の方法は、衝突確率Ｐ1を次の式によって計算できることを示す。
【００４１】
【数２】
【００４２】
ここに
【数３】
【００４３】
Ｃは（ ）の組合わせを意味し、且つ次によって与えられる。
【００４４】
【数４】
【００４５】
Ｍ、Ｔｐ、Ｆａが定められるならば、Ｎは所望衝突確率が得られるように選択される。Ｎは、（ゼロを除いて）望まれるだけ低く選択することができる。しかしながら、Ｎを大きくするならば、有効スイッチング頻度はそれに相当して低められる。したがって、スイッチング頻度Ｍ、Ｔｐ、Ｆａ、Ｎとの間での妥協を各場合に選択しなければならない。例えば、Ｍ＝５、Ｔｐ＝１マイクロ秒、Ｆａ＝１５ｋＨｚ、かつＮ＝５００ならば、１．２５×１０-17の、つまり、１，２７０，０００年に１事象の衝突確率、及び１ｋＨｚのスイッチング頻度という結果を生じる。
【００４６】
評価デバイス１６の好適代替実施の形態は、例えば、入力段における電子的擾乱又は電子的雑音に因り、送信パルスの全部が全部は成功裡に受信されないことがあり得るという事実を考慮に入れる。この可能性を考慮に入れるために、評価デバイス１６の或る代替実施の形態は、Ｎのパルスの列（シーケンス）の中で、上の条件に従うならば存在するはずの数Ｋの喪失パルスを認めることによって、上に述べた条件（Ｎパルスの中断することのない列）から逸脱する。しかしながら、もしＫ＞０ならば、所与の衝突確率を維持するために、Ｎの元の値をより高い値Ｎｋへ増大させなければならない。
【００４７】
評価デバイス１６のこの実施の形態では、その状態の変化が物体検出信号である、受信器の出力信号の状態の変化をトリガするために、Ｎｋ光パルスを受信しなければならず、それらのうち、評価デバイス１６はＮｋ−Ｋパルスを妥当として認めなけれならず、ここにＫは正の整数でありかつＫ＝Ｎｋ−Ｎ。相当する送信光パルスと同じ時間的位置を本質的に有する各パルスは妥当と認められる。
【００４８】
評価デバイス１６についていままさに説明した動作モードでは、衝突確率Ｐ2を次の式によって計算できると証明することができる。
【００４９】
【数５】
【００５０】
いままさに説明した動作モードは、例えば、電子的雑音に因るエラーを有効なかつ比較的容易な方法で処置することができるという利点を有する。この動作モードでの光電近接スイッチは、所望スイッチング頻度と衝突確率を得るためにＭ、Ｔｐ、Ｆａ、Ｋを固定することによって特定応用に調節することができ、かつ、それゆえ、苦しい（ｒｕｇｇｅｄ）条件の下でも広い応用範囲で動作させることができる。特に、たとえ送信パルスの或るいくつかが成功裡に受信されなくても、光電近接スイッチの信頼性動作は保証される。
【００５１】
上に述べた方法では、このデバイスの出力信号の変化を可能にするために数Ｎの、或はまた、Ｎｋのパルスを待機しなければならない。光電近接スイッチの有効なスイッチング頻度は相当して低下させられるので、その結果のスイッチング頻度の値は或る種の応用には低すぎることがある。しかしながら、上に述べたように、今日使用されている簡単なデバイスは、一般に、そのデバイスの出力信号の変化を生じさせる前に数Ｎ0の妥当パルスをまたカウントする。したがって、有効信号周波数は、先行技術のデバイスでは既に低下させられている。
【００５２】
本発明に従う光電近接スイッチの好適実施の形態では、スイッチング頻度の望ましくない低下は、次の処置によって打ち消される。すなわち、
１．送信光パルスのパルス持続時間Ｔｐを短縮する一方、平均変調周波数Ｆａを維持する。利用可能な構成要素を用いて、典型的値が、現在、約２から１０マイクロ秒の範囲にあるＴｐを２マイクロ秒未満へ又は１マイクロ秒未満へさえ短縮させることは、いかなる問題もなく可能である。パルス幅の半分への短縮は、（同じ衝突確率に対して）Ｎに要求される値を半分未満だけ減らす。
２．評価デバイス１６が、例えば、Ｎｓの妥当パルスの短い列を検出しかつしたがって評価デバイスの出力信号の状態の変化が確かに生じるらしいならば、それに続くＮ−Ｎｓのパルス、或はまた、Ｎｋ−Ｎｓのパルスの変調周波数Ｆａを大幅に、例えば、２倍に高める（バーストする）。それによって、Ｎ、或はまた、Ｎｋを達成するために必要とされる時間は、衝突確率に影響することなく、相当して短縮される。
３．評価デバイス１６は、それ自体の送信器以外の他の送信器によって発射された外来パルスの永久監視に使用される。外来パルスがない又は少数である場合、Ｎ、或はまた、Ｎｋは、ダイナミックに減らされてその結果有効スイッチング頻度を高める。
【００５３】
それゆえ、本発明は、先行技術に優る近接デバイス間の干渉の非常に顕著な減少をもたらす方法を提供する。したがって、このようなデバイスの可能な応用は実質的に拡大され、かつそれらのデバイスの応用は簡単化される。
【００５４】
【発明に従うシステムの模範的実施の形態】
図６は、本発明に従う複数の光電近接スイッチ５１、５２、５３等を含み、かつ、例えば、被監視区域における物体１２の存在を検出するために働くシステムを概略的に示す。各光電近接スイッチ５１、５２、５３等の設計と機能性は、上に説明した実施の形態の１つに相当するといえる。
【００５５】
【発明に従う方法の模範的実施の形態】
被監視区域における物体１２の存在を検出する本発明に従う方法の実施の形態では、例えば、光電近接スイッチの上に説明した実施の形態の１つが使用される。この目的のために、
（ａ）光パルス送信器１３によって発射された送信光パルスのパルス列がパルス発生器として働くランダム信号発生器又は疑似ランダム信号発生器の第１出力信号によってパルス位置変調され、かつ
（ｂ）ランダム信号発生器又は疑似ランダム信号発生器の第１出力信号と同等である又はこれに相当するランダム信号発生器の第２出力信号が受信信号評価デバイス１６の動作を制御するために使用される。
【００５６】
いままさに定義した方法の第１実施の形態では、光受信器１５によって受信された光パルスが評価デバイス内で処理され、このデバイスは光受信器１５がＮ光パルスの中断しない列を受信するとき物体検出信号を送出し、Ｎの受信された光パルスの各々は相当する送信された光パルスと本質的に同じ時間的位置を有する。
【００５７】
いままさに定義した方法の第２実施の形態では、光受信器１５によって受信された光パルスが評価デバイス内で処理され、このデバイスは光受信器１５がＮｋの光パルスの列を受信するとき物体検出信号を送出し、数Ｎｋ−Ｋの受信された光パルスの各々は相当する送信された光パルスと本質的に同じ時間的位置を有する一方、Ｋは正の整数でありかつＫ＝Ｎｋ−Ｎ。
【００５８】
高まったスイッチング頻度に対しては、本方法は、次の処置を個別に又は組み合せで含む。すなわち、
− ２マイクロ秒未満のパルス持続時間Ｔｐを有する送信光パルスの使用、
− 受信間隔内に受信されかつ評価デバイスによって妥当と認められた光パルスの数が所定値よりも小さいならば、選択された時間間隔にわたって光パルス送信器１３によって発射される送信光パルスの平均パルス周波数Ｆａを高めること。
【００５９】
本発明の文脈の中で、全ての光波長、すなわち、可視光ばかりでなく赤外放射及び紫外放射を考慮に入れることができる。
【００６０】
本発明の好適実施の形態を特定用語を使用して説明したが、このような説明は例示目的のために過ぎず、いうまもなく変形及び変種は本発明の特許請求の範囲の精神と範囲に反することなく行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行技術に従う光電近接スイッチの送信光パルス４１の及び受信信号評価デバイスの出力信号４２の時間的位置を示す波形図である。
【図２】本発明に従う光電近接スイッチの送信光パルス４３の及び受信信号評価デバイスの出力信号４４の時間的位置を示す波形図である。
【図３】本発明に従う光電近接スイッチの回路ブロック図である。
【図４】図３のランダム信号発生器１４の第１模範的実施の形態の回路図である。
【図５】図３のランダム信号発生器１４の第２模範的実施の形態の回路図である。
【図６】本発明に従う複数の光電近接スイッチを含むシステムの概略ブロック図である。
【符号の説明】
１１ 光電近接スイッチ
１２ 物体
１３ 光パルス送信器
１４ パルス発生器、ランダム信号発生器、疑似ランダム信号発生器、雑音 信号発生器
１５ 光受信器
１６ 受信信号評価デバイス
１７ ツェナ・ダイオード
１８ 直流電圧源
１９ 抵抗器
２１ 増幅器
２２ パルス整形器
３１ 排他的ＯＲゲート
３２ 排他的ＯＲゲート
３３ 排他的ＯＲゲート
３４ クロック発生器
３５ シフト・レジスタ
４１ パルス変調送信光パルス
４２ 受信デバイスの出力信号
４３ 送信光パルスのパルス変調列
４４ 評価デバイスの出力信号
５１ 送信器−受信器対
５２ 送信器−受信器対
５３ 送信器−受信器対
Ｆ 送信された光パルスの周波数
Ｔ 送信された光パルスの周期
Ｆａ 送信された光パルスの周波数の平均値
Ｔａ 送信された光パルスの周期の平均値
Ｍ 同じ室内にある光パルス送信器の数
Ｎ0 受信された光パルスの数（先行技術）
Ｎ 受信された光パルスの数（評価デバイスの第１実施の形態）
Ｎｋ 受信された光パルスの数（評価デバイスの第２実施の形態）
Ｎｓ 受信された光パルスの数（評価デバイスの第３実施の形態）
Ｋ 正の整数
Ｐ１ 衝突確率
Ｐ２ 衝突確率
【発明の属する技術分野】
本発明は、被監視区域における物体の存在を検出する光電近接スイッチに関し、光電近接スイッチは
送信光パルスを被監視区域内へ発射する光パルス送信器であって、送信光パルスがパルス発生器の出力信号によってトリガされかつ送信光パルスの各々間に時間間隔を保って発射されるようになっている光パルス送信器、及び
光受信器であって、被監視区域内に検出されるべき物体が存在しない際に光受信器は光パルス送信器から光を本質的に受信しないが、しかし被監視区域内に検出されるべき物体が存在する際に光受信器は反射に因り或る量の光を光パルス送信器から受信しこの或る量の光は光受信器に接続された受信信号評価デバイスが物体検出信号を送出するような量の光であるというように、光パルス送信器と被監視区域に対して配置される光受信器を含む。
【０００２】
本発明は、更に、被監視区域における物体の存在を検出するシステムに関する。
【０００３】
本発明は、また、上に述べた種類の光電近接スイッチによって被監視区域における物体の存在を検出する方法に関する。
【０００４】
光は、情報の伝送用媒体として広く使用される。光は、外部磁界や外部電界からのその独立性、その高伝搬速度、その広い範囲、簡単な光学装置によって光線ビームを形成する可能性、等のような、他の媒体に優る多くの利点を有する。更になお、光を発生する及び検出する非常に効率的な電子的構成要素が今日利用可能である。加えて、光を検出する構成要素は、実用上は無制限の寿命、広い帯域幅、及び費用効率性によって際立っている。
【０００５】
信号伝送に光を使用することにおける主問題は、２つ以上の送信器−受信器対が同じ室内に使用されるとき、各受信器が異なった送信器から光を受信し、かつ受信デバイスは受信された光がどの送信器から発射されたか決定することができないということで、しばしばある。
【０００６】
或る１つの送信器から或る１つの受信器への光伝送は、直接に、又は反射や多重反射を通して、行われることがある。この問題は、各送信器によって発射された光が追加情報を備え、追加情報はそれらの受信器によって評価され及び識別のために使用されるということで解決することができる。これを達成する多くの方法が知られている、例えば、所与の波長及び／又は偏光を各送信器によって発射された光に関連させることによって、又は異なった種類の変調、或はまた（ｒｅｓｐ．）、コードばかりでなくそれらの組合わせを使用することによって達成する。発射された光の変調は、技術的観点から特に関心を引くが、しかしそれはあらゆる環境で全利用可能帯域幅を狭めるという欠点を有する。
【０００７】
上に述べた問題は、例えば、光電近接スイッチにおいて断言される。光電近接スイッチは、製造、運輸、貯蔵の分野に主として使用される。これらの施設への増大する厳しい需要に連れて、結局、限られた空間内のセンサの数は連続的に増大するようになり、その結果、異なった送信器−受信器対間の望ましくない相互干渉の可能性はますます高くなる。したがって、特別な注意を払う必要なく思うがままに使用することができる送信器−受信器対をユーザに提供することが望まれる。個別に識別可能であるために準備処置を必要とする送信器−受信器対は、それらが特により複雑なロジスティックス（ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ）及び交換部品を設置する際のエラーの危険の増大を伴うので、特に不適当である。
【０００８】
また、異なった送信器−受信器対の信号接続は、追加配線の理由から一般に受け入れ不能である。
【０００９】
改善された信号対雑音比及び周囲光に対する低感度のために、先行技術の光電近接スイッチは、図１に示したようなパルス変調送信光パルス４１を主として使用する。
【００１０】
更に、改善されたスイッチング安全性、或はまた、同じくその信頼性のために、受信デバイスは、その受信デバイスの出力信号４２の状態の変化をトリガする前に或る数Ｎ0のパルスが受信されるのを待機するように設計される。状態のこのような変化は、被監視区域内に検出された物体が存在することを信号する。根本的に、これは、隣接する送信器−受信器対間の相互干渉の危険をまた良く低めることができる。しかしながら、所与の製造系列の全てのデバイスのパルス周波数は近似しているがしかし構成要素許容誤差が理由で正確には同じではないので、位相関係の一致かつそれゆえ望ましくない相互干渉がやはり時折起こることがある。
【００１１】
独國特許第ＤＥ４０ ３１ １４２ Ｃ２号は、各送信器−受信器対が光パルスを発射する前にその受信器に隣接送信器−受信器対からの光が衝突しつつあるかどうかを確かめる方法を開示する。この通り衝突しつつあるならば、その光受信器が外部光をもはや受信しなくなるまで送信光パルスの発射を遅延させ、かつその後に限り光パルスが発射する。しかしながら、先行技術のこの方法は、いくつかの欠点を有する。送信光パルスを余りに長くは遅延させることはできないので、３つ以上のデバイスが同時に使用されるならば達成される動作は特に不満足なものである。更になお、送信パルスが２つ以上のデバイスによって正確に同時に発射されるのは、非同期動作に因り時折り不可避であって、そうなれば、参考資料ＤＥ４０ ３１ １４２ Ｃ２号に開示された方法の動作は、信頼性がない。
【００１２】
先行技術の他の方法は、複雑な変調、或はまた、複雑なコードを利用する。例えば、独國特許出願第ＤＥ１９９ ２６ ２１４ Ａ１号は、変調がなんと相関分析と関連して使用される方法を開示する。先行技術のこの方法は、かなりの欠点をまた抱えている、主要な欠点は、相関を計算するのに要する時間、しかしまた得られた結果の非信頼性である。事実、相関関数の決定されたしきい値次第で、エラー・パルスの確率はより高く又は低い一方、時間消費は逆比例する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の第１の目的は、多数の光電近接スイッチが或る１つの室内に同時に使用されそこでは各光受信器が２つ以上の光送信器からの光ばかりでなく漂遊光も受信することがあるときにまた被監視区域における物体の存在の信頼性検出をできるようにする、上記イントロダクションで述べた種類の光電近接スイッチを提供することである。
【００１４】
いままさに述べた第１の目的は、好適には、
− 光電近接スイッチの個別識別に対する処置を必要とすることなく、
− 光電近接スイッチの他の能力、特にそれらのスイッチング頻度及び電流消費を損なうことなく、かつ
− コストを実質的に上昇させることなく、
被監視区域における物体の存在の信頼性検出が可能であるというように、達成されることになる。
【００１５】
更になお、本発明の第２の目的は、上に論じた欠点を除く被監視区域における物体の存在を検出するシステムを提供することである。
【００１６】
更になお、上に論じた欠点を除く上に述べた種類の光電近接スイッチによって被監視区域における物体の存在を検出する方法を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明によって得られる利点は、上の目的が有利な仕方で達成されるということ、及び本発明が限定された空間に配置された多数の光電近接スイッチの信頼性動作を漂遊光の存在する中でもまたできるようにするということにある。
【００１８】
本発明によれば、上に述べた第１目的は、請求項１に従う光電近接スイッチによって達成される。
【００１９】
本発明によれば、上に述べた第２目的は、請求項９に従うシステムによって達成される。
【００２０】
本発明によれば、上に述べた第３目的は、請求項１０に従う方法によって達成される。
【００２１】
本発明の好適実施の形態は、従属請求項に定められている。
【００２２】
本発明の実施の形態を添付図面を参照して例として説明する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
【発明に従う光電近接スイッチの模範的実施の形態】
図３に見えるように、被監視区域における物体１２の存在を検出する光電近接スイッチ１１は、次の構成要素、或はまた、機能ブロック、すなわち、光パルス送信器１３、パルス発生器１４、光受信器１５、及び受信信号評価デバイス１６を含む。パルス発生器１４は、好適には、ランダム信号発生器である。
【００２４】
光パルス送信器１３は送信信号パルスを被監視区域内へ発射し、これらの信号パルスはパルス発生器１４によってトリガされかつそれらパルスの各々間に時間間隔を保って発射される。
【００２５】
光受信器（１５）は、被監視区域内に検出されるべき物体１２が存在しない際に光受信器は光パルス送信器１３から光を本質的に受信しないが、しかし被監視区域内に検出されるべき物体が存在する際に光受信器は反射に因り或る量の光を光パルス送信器１３から受信しこの或る量の光はこの光受信器に接続された受信信号評価デバイス１６が物体検出信号を送出するような量の光であるというように、光パルス送信器１３と被監視区域とに対して配置される。
【００２６】
ランダム信号発生器１４の第１出力は光パルス送信器１３の入力に接続され、光パルス送信器１３の入力は、それゆえ、光パルス送信器によって発射された送信光パルスの位置を決定するために役立つ第１出力信号を供給される。
【００２７】
ランダム信号発生器１４の第２出力は受信信号評価デバイス１６の入力に接続され、評価デバイス１６の入力は、それゆえ、ランダム信号発生器１４の第１出力信号と同等である又はこれに相当するランダム信号発生器１４の第２出力信号を供給される。
【００２８】
ランダム信号発生器１４が送出した出力信号によって、評価デバイス１６は、受信された信号パルスの妥当性を確かめる。図２に従う送信パルス列４３は、各送信器によって送信される列であって、ランダム信号発生器１４の出力信号によってパルス位置変調される。その結果、そのパルス列は、ランダムに変調される。これは、送信器１３が、固定送信周波数Ｆ、或はまた、固定周期Ｔで送信する代わりに、平均送信周波数Ｆａ、或はまた、平均周期Ｔａかつパルス持続時間Ｔｐで送信するということで達せられる。
【００２９】
ランダム信号発生器１４は、好適には、その出力信号のいかなる周期性もその開始相の間中は除外されるか又は少なくとも起こりそうもないというように設計される。
【００３０】
前述の論議から推定されるように、異なった光パルス送信器は、共通光学室内にある異なった送信器−受信器対間の相互干渉の可能性をこのような干渉の可能性が実用上除外されるレベルまで下げるために、可能な限り完全に同期外れさせられる。この関係で、本アプローチは、異なった送信器の可能な限り正確な同期化によって、しかしながら異なった送信器によって発射された光パルス間に制御された移相を保って、同じ目的に達することを企図するアプローチとは明白に異なる。
【００３１】
ランダム信号発生器１４は、設計上非常に簡単であり、かつ、例えば、自然雑音、すなわち、本質的に白色雑音を利用する。例として、図４は、例えば、型式ＢＺＸ８４Ｃ６Ｖ２のツェナ・ダイオード１７が雑音源として使用され、それによって本質的に白色雑音を発生する雑音信号発生器の形をしたランダム信号発生器１４の回路図を示す。この雑音信号発生器は、例えば、１０ボルトの電圧を供給する直流電圧源１８と、例えば、４７０オームの抵抗器１９と、ツェナ・ダイオード１７の直列接続を含む。ツェナ・ダイオード１７の負荷抵抗１９の両端間の雑音信号は、増幅器２１によって増幅されかつパルス整形器２２内で方形波信号に変換される。
【００３２】
本発明に従う光電近接スイッチの第２実施の形態では、ランダム信号発生器１４は、疑似ランダム信号発生器の形を取る。
【００３３】
本発明の文脈の中で、疑似ランダム信号発生器は、例えば、パルス発生器１４として働く、いわゆる、ディジタル雑音発生器の形を取る。この種の疑似ランダム信号発生器は、例えば、フィードバックに排他的ＯＲゲートを用いたシフト・レジスタを含む。
【００３４】
しかしながら、疑似ランダム信号発生器は、その出力信号が或る種の周期性を常に有することになるので雑音信号発生器よりもランダム信号発生に適していない。
【００３５】
図５は、疑似ランダム信号発生器の典型的実施の形態を示し、この発生器では排他的ＯＲゲート３１、３２、３３がシフト・レジスタ３５の並列出力Ｑ２、Ｑ３、Ｑ５、Ｑ１６に接続され、このシフト・レジスタはその入力ＩＮでクロック発生器３４によってクロックされるので、多項式関数
【００３６】
【数１】
ｆ（ｘ）＝１＋ｘ2＋ｘ3＋ｘ5＋ｘ16
【００３７】
がその出力ＯＵＴに直列に得られる。この関数は、ランダム・パルス列に似ている。しかしながら、それは、ランダム関数ではなくて、クロック発生器３４の２nクロック・パルスの周期で循環する（ここにｎはシフト・レジスタのフリップ・フロップの数である）。
【００３８】
実用上の理由から、パルス発生器１４として働くランダム信号発生器又は疑似ランダム信号発生器によって発生された逐次送信パルス間の可変間隔の値の範囲を制限することが有利である。余りに短い間隔は、それらが送信ダイオードの過負荷及び受信器の短過ぎる回復時間を引き起こすので、不利である。余りに長い間隔は、それらが評価デバイス１６中でのドロップアウトを引き起こすので、また不利である。それゆえ、ランダム信号発生器又は疑似ランダム信号発生器１４は、好適には、この発生器内で発生された逐次送信光パルス間にランダムに分布された間隔の長さが最小限界と最大限界によって定められた所定範囲に納まるように動作させられる。
【００３９】
評価デバイス１６の第１実施の形態は、次の事実を考慮に入れる。すなわち、
たとえランダムに変調された信号が使用されてもパルス衝突は起こることがある。更に、このような衝突の生起は、同じ室内にある送信器の数Ｍと共に多くなる。したがって、評価デバイス１６で以て受信器側で一連のＮのパルスの評価を実施することによって、全衝突確率を特定応用に必要とされる値より下へ低めることが保証される。それゆえ、中断することなく逐次に数Ｎの妥当信号を受信することが、受信器の出力信号の状態の変化をトリガするために必要とされ、状態のこの変化は物体検出信号と等価である。この文脈の中で、相当する送信された光パルスと同じ時間的位置を本質的に有する各受信されたパルスは有効と考えられることになるが、しかしながら、それは、それらのパルスが受信器１５に関連した送信器によって事実発射されたかどうかという、評価デバイス１６によって決定することができないこととは無関係に、有効と考えられるのである。
【００４０】
余分の送信パルス、すなわち、送信器−受信器対の受信器に関連した送信器によって発射された送信パルスと一致にしない送信パルスは、評価されない。確率計算と統計についての既知の方法は、衝突確率Ｐ1を次の式によって計算できることを示す。
【００４１】
【数２】
ここに
【数３】
Ｃは（ ）の組合わせを意味し、且つ次によって与えられる。
【００４４】
【数４】
Ｍ、Ｔｐ、Ｆａが定められるならば、Ｎは所望衝突確率が得られるように選択される。Ｎは、（ゼロを除いて）望まれるだけ低く選択することができる。しかしながら、Ｎを大きくするならば、有効スイッチング頻度はそれに相当して低められる。したがって、スイッチング頻度Ｍ、Ｔｐ、Ｆａ、Ｎとの間での妥協を各場合に選択しなければならない。例えば、Ｍ＝５、Ｔｐ＝１マイクロ秒、Ｆａ＝１５ｋＨｚ、かつＮ＝５００ならば、１．２５×１０-17の、つまり、１，２７０，０００年に１事象の衝突確率、及び１ｋＨｚのスイッチング頻度という結果を生じる。
【００４６】
評価デバイス１６の好適代替実施の形態は、例えば、入力段における電子的擾乱又は電子的雑音に因り、送信パルスの全部が全部は成功裡に受信されないことがあり得るという事実を考慮に入れる。この可能性を考慮に入れるために、評価デバイス１６の或る代替実施の形態は、Ｎのパルスの列（シーケンス）の中で、上の条件に従うならば存在するはずの数Ｋの喪失パルスを認めることによって、上に述べた条件（Ｎパルスの中断することのない列）から逸脱する。しかしながら、もしＫ＞０ならば、所与の衝突確率を維持するために、Ｎの元の値をより高い値Ｎｋへ増大させなければならない。
【００４７】
評価デバイス１６のこの実施の形態では、その状態の変化が物体検出信号である、受信器の出力信号の状態の変化をトリガするために、Ｎｋ光パルスを受信しなければならず、それらのうち、評価デバイス１６はＮｋ−Ｋパルスを妥当として認めなけれならず、ここにＫは正の整数でありかつＫ＝Ｎｋ−Ｎ。相当する送信光パルスと同じ時間的位置を本質的に有する各パルスは妥当と認められる。
【００４８】
評価デバイス１６についていままさに説明した動作モードでは、衝突確率Ｐ2を次の式によって計算できると証明することができる。
【００４９】
【数５】
いままさに説明した動作モードは、例えば、電子的雑音に因るエラーを有効なかつ比較的容易な方法で処置することができるという利点を有する。この動作モードでの光電近接スイッチは、所望スイッチング頻度と衝突確率を得るためにＭ、Ｔｐ、Ｆａ、Ｋを固定することによって特定応用に調節することができ、かつ、それゆえ、苦しい（ｒｕｇｇｅｄ）条件の下でも広い応用範囲で動作させることができる。特に、たとえ送信パルスの或るいくつかが成功裡に受信されなくても、光電近接スイッチの信頼性動作は保証される。
【００５１】
上に述べた方法では、このデバイスの出力信号の変化を可能にするために数Ｎの、或はまた、Ｎｋのパルスを待機しなければならない。光電近接スイッチの有効なスイッチング頻度は相当して低下させられるので、その結果のスイッチング頻度の値は或る種の応用には低すぎることがある。しかしながら、上に述べたように、今日使用されている簡単なデバイスは、一般に、そのデバイスの出力信号の変化を生じさせる前に数Ｎ0の妥当パルスをまたカウントする。したがって、有効信号周波数は、先行技術のデバイスでは既に低下させられている。
【００５２】
本発明に従う光電近接スイッチの好適実施の形態では、スイッチング頻度の望ましくない低下は、次の処置によって打ち消される。すなわち、
１．送信光パルスのパルス持続時間Ｔｐを短縮する一方、平均変調周波数Ｆａを維持する。利用可能な構成要素を用いて、典型的値が、現在、約２から１０マイクロ秒の範囲にあるＴｐを２マイクロ秒未満へ又は１マイクロ秒未満へさえ短縮させることは、いかなる問題もなく可能である。パルス幅の半分への短縮は、（同じ衝突確率に対して）Ｎに要求される値を半分未満だけ減らす。
２．評価デバイス１６が、例えば、Ｎｓの妥当パルスの短い列を検出しかつしたがって評価デバイスの出力信号の状態の変化が確かに生じるらしいならば、それに続くＮ−Ｎｓのパルス、或はまた、Ｎｋ−Ｎｓのパルスの変調周波数Ｆａを大幅に、例えば、２倍に高める（バーストする）。それによって、Ｎ、或はまた、Ｎｋを達成するために必要とされる時間は、衝突確率に影響することなく、相当して短縮される。
３．評価デバイス１６は、それ自体の送信器以外の他の送信器によって発射された外来パルスの永久監視に使用される。外来パルスがない又は少数である場合、Ｎ、或はまた、Ｎｋは、ダイナミックに減らされてその結果有効スイッチング頻度を高める。
【００５３】
それゆえ、本発明は、先行技術に優る近接デバイス間の干渉の非常に顕著な減少をもたらす方法を提供する。したがって、このようなデバイスの可能な応用は実質的に拡大され、かつそれらのデバイスの応用は簡単化される。
【００５４】
【発明に従うシステムの模範的実施の形態】
図６は、本発明に従う複数の光電近接スイッチ５１、５２、５３等を含み、かつ、例えば、被監視区域における物体１２の存在を検出するために働くシステムを概略的に示す。各光電近接スイッチ５１、５２、５３等の設計と機能性は、上に説明した実施の形態の１つに相当するといえる。
【００５５】
【発明に従う方法の模範的実施の形態】
被監視区域における物体１２の存在を検出する本発明に従う方法の実施の形態では、例えば、光電近接スイッチの上に説明した実施の形態の１つが使用される。この目的のために、
（ａ）光パルス送信器１３によって発射された送信光パルスのパルス列がパルス発生器として働くランダム信号発生器又は疑似ランダム信号発生器の第１出力信号によってパルス位置変調され、かつ
（ｂ）ランダム信号発生器又は疑似ランダム信号発生器の第１出力信号と同等である又はこれに相当するランダム信号発生器の第２出力信号が受信信号評価デバイス１６の動作を制御するために使用される。
【００５６】
いままさに定義した方法の第１実施の形態では、光受信器１５によって受信された光パルスが評価デバイス内で処理され、このデバイスは光受信器１５がＮ光パルスの中断しない列を受信するとき物体検出信号を送出し、Ｎの受信された光パルスの各々は相当する送信された光パルスと本質的に同じ時間的位置を有する。
【００５７】
いままさに定義した方法の第２実施の形態では、光受信器１５によって受信された光パルスが評価デバイス内で処理され、このデバイスは光受信器１５がＮｋの光パルスの列を受信するとき物体検出信号を送出し、数Ｎｋ−Ｋの受信された光パルスの各々は相当する送信された光パルスと本質的に同じ時間的位置を有する一方、Ｋは正の整数でありかつＫ＝Ｎｋ−Ｎ。
【００５８】
高まったスイッチング頻度に対しては、本方法は、次の処置を個別に又は組み合せで含む。すなわち、
− ２マイクロ秒未満のパルス持続時間Ｔｐを有する送信光パルスの使用、
− 受信間隔内に受信されかつ評価デバイスによって妥当と認められた光パルスの数が所定値よりも小さいならば、選択された時間間隔にわたって光パルス送信器１３によって発射される送信光パルスの平均パルス周波数Ｆａを高めること。
【００５９】
本発明の文脈の中で、全ての光波長、すなわち、可視光ばかりでなく赤外放射及び紫外放射を考慮に入れることができる。
【００６０】
本発明の好適実施の形態を特定用語を使用して説明したが、このような説明は例示目的のために過ぎず、いうまもなく変形及び変種は本発明の特許請求の範囲の精神と範囲に反することなく行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行技術に従う光電近接スイッチの送信光パルス４１の及び受信信号評価デバイスの出力信号４２の時間的位置を示す波形図である。
【図２】本発明に従う光電近接スイッチの送信光パルス４３の及び受信信号評価デバイスの出力信号４４の時間的位置を示す波形図である。
【図３】本発明に従う光電近接スイッチの回路ブロック図である。
【図４】図３のランダム信号発生器１４の第１模範的実施の形態の回路図である。
【図５】図３のランダム信号発生器１４の第２模範的実施の形態の回路図である。
【図６】本発明に従う複数の光電近接スイッチを含むシステムの概略ブロック図である。
【符号の説明】
１１ 光電近接スイッチ
１２ 物体
１３ 光パルス送信器
１４ パルス発生器、ランダム信号発生器、疑似ランダム信号発生器、雑音 信号発生器
１５ 光受信器
１６ 受信信号評価デバイス
１７ ツェナ・ダイオード
１８ 直流電圧源
１９ 抵抗器
２１ 増幅器
２２ パルス整形器
３１ 排他的ＯＲゲート
３２ 排他的ＯＲゲート
３３ 排他的ＯＲゲート
３４ クロック発生器
３５ シフト・レジスタ
４１ パルス変調送信光パルス
４２ 受信デバイスの出力信号
４３ 送信光パルスのパルス変調列
４４ 評価デバイスの出力信号
５１ 送信器−受信器対
５２ 送信器−受信器対
５３ 送信器−受信器対
Ｆ 送信された光パルスの周波数
Ｔ 送信された光パルスの周期
Ｆａ 送信された光パルスの周波数の平均値
Ｔａ 送信された光パルスの周期の平均値
Ｍ 同じ室内にある光パルス送信器の数
Ｎ0 受信された光パルスの数（先行技術）
Ｎ 受信された光パルスの数（評価デバイスの第１実施の形態）
Ｎｋ 受信された光パルスの数（評価デバイスの第２実施の形態）
Ｎｓ 受信された光パルスの数（評価デバイスの第３実施の形態）
Ｋ 正の整数
Ｐ１ 衝突確率
Ｐ２ 衝突確率
Claims (13)
- 被監視区域における物体（１２）の存在を検出する光電近接スイッチ（１１）は
送信光パルスを前記被監視区域内へ発射する光パルス送信器（１３）であって、前記送信光パルスはパルス発生器（１４）の出力信号によってトリガされかつ前記送信光パルスの各々間に時間間隔を保って発射される前記光パルス送信器（１３）と、
光受信器（１５）であって、前記被監視区域内に検出されるべき物体（１２）が存在しない際に前記光受信器は前記光パルス送信器（１３）から光を本質的に受信しないが、しかし前記被監視区域内に検出されるべき物体が存在する際に前記光受信器は反射に因り或る量の光を前記光パルス送信器（１３）から受信し前記或る量の光は前記光受信器に接続された受信信号評価デバイス（１６）が物体検出信号を送出するような量の光であるというように、前記光パルス送信器（１３）と前記被監視区域とに対して配置された前記光受信器（１５）と
を含み、前記光電近接スイッチであって、
（ａ） 前記パルス発生器（１４）はランダム信号発生器又は疑似ランダム信号発生器であり、
（ｂ） 前記パルス発生器の出力は前記光パルス送信器（１３）の入力に接続され、前記光パルス送信器の入力は、それゆえ、前記ランダム信号発生器又は前記疑似ランダム信号発生器によって発生された前記パルス発生器の第１出力信号であってかつ前記光パルス送信器（１３）によって発射された送信光パルスのパルス位置を決定するために役立つ前記第１出力信号を供給され、
（ｃ） 前記パルス発生器の出力は前記受信信号評価デバイス（１６）の入力に接続され、前記受信信号評価デバイスの入力は、それゆえ、前記ランダム信号発生器又は前記疑似ランダム信号発生器の前記第１出力信号と同等である又は前記第１出力信号に相当する前記パルス発生器の第２出力信号を供給され、
前記受信信号評価デバイス（１６）は、前記光受信器（１５）が逐次一連のＮの送信光パルスから対応する送信光パルスと本質的に同じ時間的位置を有する少なくともＮ−Ｋ（Ｋは正の整数であり、一連のＮの送信光パルスのうちの光受信器で受信しなかった送信光パルスの数）の光パルスを受信したとき、物体検出信号を送出する評価ユニットを含む、光電近接スイッチ。 - 請求項１記載の光電近接スイッチであって、前記ランダム信号発生器は雑音信号発生器であることを特徴とする光電近接スイッチ。
- 請求項２記載の光電近接スイッチであって、前記雑音信号発生器は白色雑音を本質的に発生する傾向があることを特徴とする光電近接スイッチ。
- 請求項１記載の光電近接スイッチであって、前記ランダム信号発生器又は前記疑似ランダム信号発生器は該ランダム信号発生器又は該疑似ランダム信号発生器内に発生された逐次送信光パルス間にランダムに分布した間隔の長さが最小限界と最大限界とによって定められた所定範囲に納まるように設計されることを特徴とする光電近接スイッチ。
- 請求項１記載の光電近接スイッチであって、前記光パルス送信器（１３）は発射された送信光パルスの各々が２マイクロ秒未満のパルス持続時間（Ｔｐ）を有するように設計されることを特徴とする光電近接スイッチ。
- 請求項１記載の光電近接スイッチであって、前記光パルス送信器（１３）は発射された送信光パルスの平均パルス周波数（Ｆａ）が選択された時間間隔にわたって高められ得るように設計されることを特徴とする光電近接スイッチ。
- 請求項１記載の光電近接スイッチであって、漂遊パルスを検出しかつ評価する手段を更に含むことを特徴とする光電近接スイッチ。
- 請求項１記載の光電近接スイッチであって、前記受信信号評価デバイス（１６）は該デバイス自身の送信器以外の他の送信器によって発射された漂遊パルスを永久に監視するようにかつ漂遊パルスの数が最小値の下へ落ちるとき物体検出信号を送出するために受信される必要のあるパルスの数（Ｎ，Ｎｋ）をダイナミックに減らすように設計されることを特徴とする光電近接スイッチ。
- 被監視区域における物体の存在を検出するシステムであって、複数の光電近接スイッチ（５１，５２，５３）を含み、前記複数の光電近接スイッチの全て又は一部は請求項１から８のいずれか１つに従って設計されることを特徴とするシステム。
- 光電近接スイッチによって被監視区域における物体の存在を検出する方法において、前記光電近接スイッチは
送信光パルスを前記被監視区域内へ発射する光パルス送信器（１３）であって、前記送信光パルスはパルス発生器（１４）の出力信号によってトリガされかつ前記送信光パルスの各々間に時間間隔を保って発射される前記光パルス送信器（１３）と、
光受信器（１５）であって、前記被監視区域内に検出されるべき物体（１２）が存在しない際に前記光受信器は前記光パルス送信器（１３）から光を本質的に受信しないが、しかし前記被監視区域内に検出されるべき物体が存在する際に前記光受信器は反射に因り或る量の光を前記光パルス送信器（１３）から受信し前記或る量の光は前記光受信器に接続された受信信号評価デバイス（１６）が物体検出信号を送出するような量の光であるというように、前記光パルス送信器（１３）と前記被監視区域とに対して配置された前記光受信器（１５）と
を含み、前記方法であって、
（ａ） 前記光パルス送信器（１３）によって発射された送信光パルスのパルス列はランダム信号発生器又は疑似ランダム信号発生器の第１出力信号によってパルス位置変調され、
（ｂ） 前記ランダム信号発生器又は前記疑似ランダム信号発生器の前記第１出力信号と同等である又は前記第１出力に相当する前記パルス発生器の第２出力信号は前記受信信号評価デバイス（１６）の動作の制御に使用され、そして
（ｃ） 前記光受信器（１５）が逐次一連のＮの送信光パルスから対応する送信光パルスと本質的に同じ時間的位置を有する少なくともＮ−Ｋ（Ｋは正の整数であり、一連のＮの送信光パルスのうちの光受信器で受信しなかった送信光パルスの数）の光パルスを受信したとき、前記受信信号評価デバイス（１６）が物体検出信号を送出するように、前記光受信器によって受信された前記光パルスが前記受信信号評価デバイスで処理される、ことを特徴とする方法。 - 請求項１０記載の方法であって、前記送信光パルスの各々は２マイクロ秒未満のパルス持続時間（Ｔｐ）を有することを特徴とする方法。
- 請求項１０記載の方法であって、受信間隔内に受信されたかつ評価デバイスによって妥当と認められた光パルスの数が所定値よりも小さいならば前記光パルス送信器（１３）によって発射された送信光パルスの平均パルス周波数（Ｆａ）は選択された時間間隔にわたって高められることを特徴とする方法。
- 請求項１０記載の方法であって、受信信号評価デバイス（１６）は該デバイス自身の送信器以外の他の送信器によって発射された漂遊パルスを永久に監視しかつ漂遊パルスの数が最小値の下へ落ちるとき物体検出信号を送出するために受信される必要のあるパルスの数（Ｎ，Ｎｋ）をダイナミックに減らすことを特長とする方法。
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