JP5797878B2 - 光電センサ及び光通過時間原理により距離を測定する方法 - Google Patents
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- 光通過時間原理により距離又は距離変化を測定する光電センサ(10)であって、
光信号を発光する発光部(12)と、直反射又は拡散反射された光信号を受光する受光部(16)と、解析ユニット(18)とを備えており、
前記解析ユニット(18)は、各測定周期(100)内の時点において光信号の発光を引き起こし、受光した光信号をサンプリングし、複数の測定周期(100)にわたってこのように受光した光信号によりヒストグラム(110)を累積し、該ヒストグラム(110)から受光時点を特定し、該受光時点から光通過時間を特定するように構成されている
センサにおいて、
前記複数の測定周期(100)の各々内において離散的な複数の時点のいずれかを発光時点として選択し、前記選択された発光時点の各々を該発光時点に対して設定されたオフセット分だけシフトするように構成された発光時間微調整ユニット(40)が設けられ、且つ、
前記解析ユニット(18)が、前記発光時間微調整ユニット(40)により前記オフセット分だけシフトされた複数の発光時点の分布(56,60)を形成し、該複数の発光時点の分布(56,60)の重心を実際に作用する発光時点として求め、該実際に作用する発光時点と前記受光時点から前記光通過時間を特定するように構成されていること
を特徴とするセンサ。 - 請求項1に記載のセンサ(10)において、
解析ユニット(18)が、あるサンプリング周期を有するサンプリングパターン(108)で受光した光信号をデジタル化して、前記実際に作用する発光時点が、サンプリングパターン(108)の外で前記離散的な複数の時点とは別の時点で選択できるように構成されていることを特徴とするセンサ。 - 請求項1又は2に記載のセンサ(10)において、
前記実際に作用する発光時点を、高い時間精度で選ぶことができることを特徴とするセンサ。 - 請求項1〜3のいずれかに記載のセンサ(10)において、
オフセットの分布(56,60)が単峰であることを特徴とするセンサ。 - 請求項1〜4のいずれかに記載のセンサ(10)において、
発光時間微調整ユニット(40)用の表を保存したメモリーを設けており、前記表が多数の時間インクリメント毎にオフセット分布を保持していることを特徴とするセンサ。 - 請求項1〜5のいずれかに記載のセンサ(10)において、
レベル特定ユニット(46)を設けており、ヒストグラム(110)で蓄積され記録された受光信号(82)の面積をレベルの尺度として利用するように、レベル特定ユニットが構成されていることを特徴とするセンサ。 - 請求項6に記載のセンサ(10)において、
解析ユニット(18)が距離補正用に構成され、拡散反射に関係するずれをレベル測定に基づいて補償することを特徴とするセンサ。 - 請求項1〜7のいずれかに記載のセンサ(10)において、
解析ユニット(18)が時間的なコーディング(46,48)のために構成され、発光時点に追加のコーディングオフセットを合わせて、解析のために再び取り除くことを特徴とするセンサ。 - 請求項1〜8のいずれかに記載のセンサ(10)において、
離散的な時点をサンプリングパターン(108)より細分化するように構成された時間ベースユニット(38)を設けており、時間ベースユニット(38)が、第一周波数(f1)の第一時間サイクル及び第一周波数(f1)とは等しくない第二周波数(f2)の第二時間サイクルから離散的な時点を導き出し、それにより第一及び第二の周波数(f1,f2)の差分から導き出される差分周期により与えられる時間分解能を有する離散的な時点を提供するように構成されていることを特徴とするセンサ。 - 請求項1〜9のいずれかに記載のセンサ(10)において、
解析ユニット(18)が、受光した光信号の移行条件を適用して、観察時点に光信号を受光しているかを確認するように構成されており、観察時点で移行条件を満たすように、前記実際に作用する発光時点を追加の発光遅延時点を使って調整するように構成されているコントローラ(44)を設けていることを特徴とするセンサ。 - 請求項10に記載のセンサ(10)において、
コントローラ(44)が移行条件を確認し、発光遅延を調整できるコントロール時間インターバル(101)が、センサの(10)測定範囲の一部のみに相当しており、位置変化監視ユニット(44)が設けられ、それにより、どの時点に受光信号を受けるかを周期的に確認して、この時点がコントロール時間インターバル(101)外にある場合に、コントローラ(44)に新しいコントロール時間インターバル(101)を設定し、位置変化監視ユニット(44)がエージェント、即ち継続して又は規則的に配分された時間スリットで働くと共にコントローラ(44)から独立したプロセスを有しており、エージェント(44)が、光信号を受光するコントロール時間インターバル(101)を見つけ出してコントローラに設定するという目標を有していることを特徴とするセンサ。 - 光信号を発光し、直反射又は拡散反射された光信号を受光する光通過時間原理により、距離又は距離変化を測定する方法であって、
各測定周期(100)内の時点において光信号の発光を引き起こし、受光した光信号をサンプリングし、複数の測定周期(100)にわたってこのように受光した光信号によりヒストグラム(110)を累積し、該ヒストグラム(110)から受光時点を特定し、該受光時点から光通過時間を特定する方法において、
前記複数の測定周期(100)の各々内において離散的な複数の時点のいずれかを発光時点として選択し、前記選択された発光時点の各々を該発光時点に対して設定されたオフセット分だけシフトし、前記オフセット分だけシフトされた複数の発光時点の分布(56,60)を形成し、該複数の発光時点の分布(56,60)の重心を実際に作用する発光時点として求め、該実際に作用する発光時点と前記受光時点から前記光通過時間を特定すること
を特徴とする方法。 - 請求項12に記載の方法において、
受光された光信号がサンプリング周期を有するサンプリングパターン(108)でデジタル化され、前記実際に作用する発光時点が少なくとも測定周期(100)の一部で、サンプリングパターン(108)の外で前記離散的な複数の時点とは異なる時点にあり、多数の時間インクリメント毎に前もって規定したオフセット分布を使用することを特徴とする方法。 - 請求項13に記載の方法において、
ヒストグラム(108)において累積記録された受光パルスの面積を、前もって各ビン(84)から雑音レベルを除いた後にビン(84)についての数値合計を求めることにより、レベルに対する尺度として特定し、レベル測定に基づいて白黒シフトを補償する距離補正を行うことを特徴とする方法。 - 請求項12〜14のいずれかに記載の方法において、
時間的なコード化(46,48)を行い、コード化で発光時点に追加のコーディングオフセットを合わせ、解析のため、再び取り除くことを特徴とする方法。
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