JP7037770B2 - 光学式センサ - Google Patents

Description

本発明は、光電センサに関する。

従来、検出対象物に光を投光し、検出対象物から反射した光を受光する光学式センサでは、外乱光による信号ノイズを検出して、当該信号ノイズの影響を低減するよう投光のサイクルを調整することがある。また、このような外乱光には、ＬＥＤ照明等から発せられるパルス点灯する外乱光（以下、「パルス外乱光」という）が含まれる場合がある。下記特許文献１には、パルス間隔が互いに異なる第１パルス間隔と第２パルス間隔とを有するパルス光の組を信号光として繰り返し発する投光素子を有し、受光信号データから第１パルス間隔と第２パルス間隔とを有するパルス光の組を探して入光状態又は遮光状態を判断して投光素子からの信号光を識別することができる、パルス外乱光に対する耐性を向上させるための光学センサが開示されている。

また、従来の光学式センサにおいては、図５の（ａ）従来のセンサＡの露光時間及び（ｂ）従来のセンサＢの露光時間に示すように、パルス外乱光の点灯周期と比較して光学式センサの露光時間が十分に長く、当該露光時間の間に複数パルス分が蓄積されて受光信号全体のレベルが上がるため、受光波形のピーク値の検出等において受光信号に対するパルス外乱光の影響は受けにくかった。なお、露光時間とは、光学式センサの受光期間の長さとしてもよいし、投光期間と受光期間とが異なる場合には、両期間が重複する期間としてもよい。

特開２０１５－２１２７１１号公報

近年、ＣＭＯＳセンサ素子又はＣＣＤセンサ素子等の撮像素子を使用した光学式センサにおいて、露光時間を長くすることで外乱光が多く蓄積されてしまい、受光素子が飽和しやすくなるという問題がある。そこで、光学式センサの露光時間を短くして、その分投光量を増やすことでＳ／Ｎ比を向上させる高速動作の光学式センサが存在する。しかしながら、このような高速動作の光学式センサにおいて、図５の（ｃ）高速動作のセンサＣ及び（ｄ）高速動作のセンサＤに示すように、パルス外乱光の点灯周期と比較して光学式センサの露光時間が短くなってしまうことがある。これにより、上記のような高速動作の光学式センサにおいては、露光時間の間にパルス外乱光の１パルスが蓄積されたりされなかったりと受光信号のレベルが大きく変化し、受光信号に対するパルス外乱光の影響は受けやすくなるという課題があった。

そこで、本発明は、パルス外乱光を含む信号ノイズの周期と比較して光学式センサの露光時間が短い場合でも、当該信号ノイズを検出できる光学式センサを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る光学式センサは、検出領域に光を投光する投光部と、検出領域からの光を受光して、受光量を示す受光信号を出力する受光部と、第１タイミングにおける第１受光信号のレベルと、第２タイミングにおける第２受光信号のレベルとを比較する比較部と、比較部による比較結果に基づいて、受光信号における信号ノイズの候補を出力する出力部と、を備える。

この態様によれば、光学式センサは、異なるタイミングの二つの受光信号のレベルを比較して、当該比較結果に基づいて受光信号におけるパルス外乱光を含む信号ノイズの候補を出力するため、パルス外乱光の点灯周期と比較して露光時間が短い場合でもパルス外乱光を検出することができる。

上記態様において、投光部は、１つのサイクル内に投光モードと非投光モードとを有し、出力部は、第１タイミングと第２タイミングとが、それぞれ異なるサイクルの非投光モードにおけるタイミングであり、かつ、比較結果に基づいて第１受光信号と第２受光信号とのレベル差が第１所定範囲内ではない場合、受光信号における信号ノイズの第１候補を出力してもよい。

光学式センサにおいて、非投光モード、すなわち、投光部からの投光がない状態において、パルス外乱光等の信号ノイズを蓄積したりしなかったりといった影響により異なるサイクルの第１受光信号と第２受光信号との間にレベル差が生じる場合（第１所定範囲内ではない場合）がある。この態様によれば、光学式センサは、上記のような場合、上記信号ノイズの候補を出力することで、当該信号ノイズを検出することができる。

上記態様において、出力部は、第１タイミングはサイクルの投光モードにおけるタイミングで第２タイミングは第１タイミングと同一のサイクルの非投光モードにおけるタイミングであり、かつ、比較結果に基づいて第１受光信号のレベルが第２受光信号のレベルより小さい場合、受光信号における信号ノイズの第２候補を出力してもよい。

光学式センサにおいて、パルス外乱光等の信号ノイズが蓄積した影響を受けて同一サイクルの投光モードにおける受光信号のレベルが非投光モードにおける受光信号のレベルより小さい場合がある。この態様によれば、光学式センサは、上記のような場合、上記信号ノイズの候補を出力することで、当該信号ノイズを検出することができる。

上記態様において、出力部は、第１タイミングと第２タイミングとが、それぞれ異なるサイクルの投光モードにおけるタイミングであり、かつ、比較結果に基づいて第１受光信号と第２受光信号とのレベル差が第２所定範囲内ではない場合、受光信号における信号ノイズの第３候補を出力してもよい。

光学式センサにおいて、投光モード、すなわち、投光部からの投光がある状態において、パルス外乱光等の信号ノイズを蓄積したりしなかったりといった影響により異なるサイクルの第１受光信号と第２受光信号との間にレベル差が生じる場合（第２所定範囲内ではない場合）がある。この態様によれば、光学式センサは、上記のような場合、上記信号ノイズの候補を出力することで、当該信号ノイズを検出することができる。

上記態様において、出力部により出力された信号ノイズの第１候補、第２候補及び第３候補の少なくともいずれかに基づいて、総合的に受光信号における信号ノイズの有無を判定する判定部を備えてもよい。

この態様によれば、光学式センサは、信号ノイズの複数の候補をふまえて、総合的に受光信号における信号ノイズの有無を判定することで、より精度よく信号ノイズを検出することができる。

上記態様において、判定部により前記受光信号において前記信号ノイズ有りと判定された場合、前記サイクルを所定の変動量変更させるよう前記投光部及び前記受光部の少なくともいずれかを制御する投受光制御部を備えてもよい。

この態様によれば、光学式センサは、受光信号において信号ノイズが有ると判断された場合に、投光部のサイクルを変更することで、信号ノイズの影響を受けにくいタイミングで投光することができるため、当該信号ノイズの影響を低減することができる。

本発明によれば、パルス外乱光を含む信号ノイズの周期と比較して光学式センサの露光時間が短い場合でも、当該信号ノイズを検出できる光学式センサを提供することができる。

実施形態に係る光学式センサの概略ブロック図である。 実施形態に係る投光部における投光タイミングと、受光部におけるシャッター開放タイミング及び受光信号の生成タイミングとの関係の一例を示したタイムチャートである。 実施形態に係る投光部における投光タイミングと、受光部におけるシャッター開放タイミング及び受光信号の生成タイミングと、外乱光信号との関係の一例を示したタイムチャートである。 実施形態に係る光学式センサの信号ノイズ検出及び投受光制御の動作の一例を示したフロー図である。 パルス外乱光と、従来の光学式センサの露光時間及び高速動作の光学式センサの露光時間との関係の一例を示したタイムチャートである。

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態（以下「本実施形態」という。）について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。

＜１．構成例＞
図１を用いて、本実施形態に係る光学式センサ１の構成例について説明する。

図１は、実施形態に係る光学式センサ１の概略ブロック図である。本実施形態に係る光学式センサ１は、検出対象物を、検出対象物の有無の判定や検出対象物までの距離の測定等を行って検出する（以下、単に「検出対象物を検出する」という）ための反射型の光学式センサであるが、これに限る主旨ではない。光学式センサ１は、例えば、透過型の光学式センサであってもよい。また、光学式センサ１は、ＴＯＦ（Time Of Flight）センサ等の３～１０ｎｓｅｃ程度の非常に短いパルス幅のパルス光の投光を行うセンサであってもよい。

光学式センサ１は、投光部１０と、受光部２０と、制御部３０と、記憶部４０と、を備える。光学式センサ１は、例えば、検出領域に向けて投光部１０から光を投光し、検出領域からの反射光を受光部２０で受光する。

投光部１０は、投光素子１１と、投光素子１１を駆動させる投光制御回路１２と、を備える。投光部１０は、１つのサイクル内に投光モードと非投光モードとを有し、投光モードの場合に検出領域に第１パラメータで指定された光を投光する。投光部１０からの投光がある状態を「投光モード」といい、投光がない状態を「非投光モード」という。

「サイクル」とは、検出対象物の検出を行う周期であるが、投光部１０が投光処理を行う投光タイミングの間隔であってもよい。ここで図２を参照して、サイクルと投光部１０の投光タイミングとの関係の一例を説明する。図２は、投光部１０の投光タイミングと、受光素子２１のシャッター開放タイミングと、Ａ／Ｄ変換回路２３の受光信号の生成タイミングと、の関係の一例を表すタイムチャートである。図２に示すように、投光部１０の投光タイミングは、１つのサイクルの開始時において投光処理を行い、次のサイクルの開始時において次の投光処理を行うように設定されている。また、投光部１０は、各サイクルの投光処理後に一定時間投光がない状態を設けてもよい。

「第１パラメータ」とは、投光部１０の投光制御を行うために指定されるパラメータである。第１パラメータは、例えば、投光部１０の投光に適用される投光タイミング、及び投光部１０による投光強度の少なくともいずれかを含んでもよい。

投光素子１１は、検出領域に光を投光する素子である。投光素子１１は、例えば、レーザダイオードであってよいが、発光ダイオード等の素子で構成されてもよい。投光制御回路１２は、制御部３０からの第１パラメータを含む投光指令信号に基づいて、投光素子１１を駆動するための駆動信号を投光素子１１に出力する。

受光部２０は、受光素子２１と、信号処理回路２２と、Ａ／Ｄ変換回路２３と、を備える。受光部２０は、検出領域から光を第２パラメータで指定された感度で受光する。ここで「第２パラメータ」とは、受光部２０の受光制御を行うために指定されるパラメータである。第２パラメータは、例えば、受光部２０の受光に適用される受光期間、及び受光部２０の受光ゲインの少なくともいずれかを含んでもよい。

受光素子２１は、例えば、ＣＭＯＳセンサ素子又はＣＣＤセンサ素子等の撮像素子であり、シャッター機能を有してもよい。上記の受光期間は、例えば、受光素子２１がＣＭＯＳセンサ素子でありシャッター機能を有する場合、受光素子２１のシャッターの開放時間（以下、「シャッター開放時間」という）であってもよい。受光部２０は、例えば、受光素子２１が一次元の撮像素子の場合、後述の比較部３１による比較対象の受光信号として、一次元に配列された画素を探索して受光量分布のピークの光量を得てもよい。また、受光部２０は、受光素子２１が一次元の撮像素子の場合、比較部３１による比較対象の受光信号として、受光量分布のピーク以外の光量（例えば、ノイズフロア等のフロア値）を得てもよいし、受光量分布の平均光量を得てもよい。なお、光学式センサ１が三角測距方式を用いた測距センサの場合、このピークの画素位置によって検出対象物までの距離が測定される。また、光学式センサ１は、この測定された距離と予め設定された検出対象物の距離とに基づいて、検出対象物の有無を判定してもよい。受光素子２１がシャッター機能を有する場合、第２パラメータにシャッター開放時間を含めてもよい。

信号処理回路２２は、受光素子２１から出力された信号に対して増幅等の処理をする。Ａ／Ｄ変換回路２３は、信号処理回路２２から出力された信号をデジタル信号に変換して受光量を表す受光信号を生成する。

図２を参照して、サイクルと受光素子２１のシャッター開放タイミングとＡ／Ｄ変換回路２３の受光信号の生成タイミングとの関係の一例を説明する。図２に示すように、（ｂ）受光素子２１のシャッター開放タイミングは、１つのサイクルの投光モード開始時においてシャッター開放処理を行い、また、同じサイクル内の非投光モードの開始時においてもシャッター開放処理を行うように設定されている。（ｃ）Ａ／Ｄ変換回路２３の受光信号の生成タイミングにおいて、投光モードと非投光モードのそれぞれのシャッター開放処理によって受光素子２１に受光された光に基づいて、投光モードの受光信号（図２の（ｃ）の（１））と非投光モードの受光信号（図２の（ｃ）の（２））とが生成される。このような構成によれば、受光素子２１は、投光部１０の投光モードと非投光モードとの両方の状態において受光信号を得ることができる。

制御部３０は、比較部３１と、出力部３２と、判定部３３と、投受光制御部３４と、を備える。制御部３０は、後述の記憶部４０に格納されたプログラムに基づき検出対象物の検出に係る処理を実行する。制御部３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＦＰＧＡ (Field Programmable Gate Array）等で構成されている。

比較部３１は、第１タイミングにおける第１受光信号のレベルと、第２タイミングにおける第２受光信号のレベルとを比較する。比較部３１の比較にあたっては、例えば、（Ａ）第１受光信号のレベルと第２受光信号のレベルとの大小関係を評価する方法、（Ｂ）第１受光信号のレベルと第２受光信号のレベルとの差分（以下、「レベル差」という）を算出する方法、等の比較方法が考えられる。ここで「第１タイミング」とは、比較部３１により比較対象となる一方の受光信号（第１受光信号）に関するタイミングであり、「第２タイミング」とは、第１タイミングと異なるタイミングであり、比較部３１により比較対象となる他方の受光信号（第２受光信号）に関するタイミングである。第１タイミング及び第２タイミングは、例えば、投光部１０の異なる二つの投光タイミングであってもよいし、受光部２０の異なる二つの受光信号の生成タイミングであってもよい。

比較部３１は、例えば、異なるサイクルにおける非投光モードでの二つの受光信号同士を比較して、当該受光信号同士のレベル差を算出してもよい。比較部３１は、具体的には、それぞれ異なるサイクルの非投光モードにおける第１タイミングと第２タイミングとにおいて、第１タイミングにおける第１受光信号と第２タイミングにおける第２受光信号とのレベル差を算出してもよい。

比較部３１は、例えば、同一のサイクルにおける投光モードでの受光信号と非投光モードでの受光信号とを比較して、これらの受光信号間のレベルの大小関係を評価してもよい。比較部３１は、具体的には、サイクル内の投光モードにおけるタイミングの第１タイミングと、当該第１タイミングと同一のサイクル内の非投光モードにおけるタイミングの第２タイミングとにおいて、第１タイミングにおける第１受光信号のレベルと第２タイミングにおける第２受光信号のレベルとの大小関係を評価してもよい。

比較部３１は、例えば、異なるサイクルにおける投光モードでの受光信号同士を比較して、当該受光信号同士のレベル差を算出してもよい。比較部３１は、具体的には、それぞれ異なるサイクルの投光モードにおける第１タイミングと第２タイミングとにおいて、第１タイミングにおける第１受光信号と第２タイミングにおける第２受光信号とのレベル差を算出してもよい。

図３を参照して、比較部３１における二つの受光信号の比較方法の一例について説明する。図３は、投光部１０の投光タイミングと、受光素子２１のシャッター開放タイミングと、Ａ／Ｄ変換回路２３の受光信号の生成タイミングと、受光信号における信号ノイズとして受光素子２１で受光されたパルス外乱光の信号（以下、単に「外乱光信号」という）との関係の一例を表すタイムチャートである。本例では、下記（ア）～（ウ）の３つの比較パターンを用いる例を説明する。また、本例では、１サイクル（ｔＡ）の期間を１００μｓ、１サイクル内の投光モードの期間（ｔＢ）をｔＡ／２（５０μｓ）、１サイクル内の非投光モードの期間（ｔＣ）をｔＡ／２（５０μｓ）とする。

（ア）図３に示すように、（ｄ）外乱光信号のポイントＰ１では、１サイクル内の投光モードの（ａ）に示す投光期間と（ｂ）に示すシャッター開放時間とが重なる露光時間において、外乱光信号は点灯状態にある。このため、（ｃ）Ａ／Ｄ変換回路２３で生成された受光信号（１）のレベルは、投光部１０からの投光による受光信号にこの点灯状態の外乱光信号の影響を受けたレベルとなる。一方、外乱光信号のポイントＰ２では、同じサイクル内の非投光モードの（ｂ）に示すシャッター開放時間において外乱光信号は消灯状態にある。このため、（ｃ）Ａ／Ｄ変換回路２３で生成された受光信号（２）のレベルは、投光部１０からの投光による受光信号がなく、また、外乱光信号の影響も受けないレベルとなる。このような場合、比較部３１は、同一のサイクルにおける投光モードでの受光信号（１）のレベルと非投光モードでの受光信号（２）のレベルとの大小関係を評価し、受光信号（１）のレベルは、受光信号（２）のレベルより大きいと評価する。

「露光時間」とは、受光部２０における受光期間の長さをいう。露光時間は、例えば、投光期間と受光期間とが異なる場合には、両期間が重複する期間としてもよいし、投光期間が受光期間より早く開始し受光期間が投光期間より遅く終了する場合には、投光期間が開始されてから受光期間が終了するまでの期間としてもよい。露光時間は、具体的には、受光素子２１がＣＭＯＳセンサ素子やＣＣＤセンサ素子でありシャッター機能を有する場合、受光素子２１のシャッターの開放期間と、投光素子１１の投光期間との重なりの時間に相当する。また、露光時間は、別の例として、受光素子２１がフォトダイオード等の単一受光素子の場合、受光量のサンプリング期間に相当する。

（イ）図３の（ｄ）外乱光信号のポイントＰ３では、上記の受光信号（１）とは異なるサイクル内の投光モードの露光時間において、外乱光信号は消灯状態にある。このため、（ｃ）Ａ／Ｄ変換回路２３で生成された受光信号（３）のレベルは、この消灯状態の外乱光信号、すなわち、外乱光の影響を受けないレベルとなる。比較部３１は、異なるサイクルにおける投光モードでの受光信号（１）と受光信号（３）とのレベル差を算出する。

（ウ）図３の（ｄ）外乱光信号のポイントＰ４では、上記の受光信号（２）とは異なるサイクル内の非投光モードのシャッター開放時間において、外乱光信号は点灯状態にある。このため、（ｃ）Ａ／Ｄ変換回路２３で生成された受光信号（４）のレベルは、投光部１０からの投光による受光信号はなく、外乱光信号による影響を受けたレベルとなる。比較部３１は、異なるサイクルにおける非投光モードでの受光信号（２）と受光信号（４）とのレベル差を算出する。

出力部３２は、比較部３１による比較結果に基づいて、受光信号における信号ノイズの候補を出力する。出力部３２は、例えば、比較部３１の上記（Ａ）の比較方法による比較結果に基づいて二つの受光信号のレベル間の大小関係が外乱光信号の影響を受けない場合と比べて異なる場合、比較対象の受光信号が信号ノイズの影響を受けている（又はその可能性がある）旨の出力をしてもよい。また、出力部３２は、例えば、比較部３１の上記（Ｂ）の比較方法による比較結果に基づいて二つの受光信号間のレベル差が外乱光信号の影響を受けない場合と比べて異なる場合、比較対象の受光信号が信号ノイズの影響を受けている等の旨の出力をしてもよい。また、出力部３２は、例えば、上記のような信号ノイズの影響を受けている（又はその可能性がある）受光信号を特定する旨の出力をしてもよい。

上記構成によれば、光学式センサ１は、異なるタイミングの二つの受光信号のレベルの比較結果に基づいて受光信号におけるパルス外乱光を含む信号ノイズの候補を出力するため、パルス外乱光の点灯周期と比較して露光時間が短い場合でも信号ノイズを検出することができる。

出力部３２は、例えば、比較部３１の比較結果に基づいて、異なるサイクルにおける非投光モードでの二つの受光信号同士のレベル差が第１所定範囲内ではない場合、当該レベル差を生じさせる信号ノイズの候補（以下、「第１候補」という）が存在するとして、その信号ノイズの第１候補を出力してもよい。ここで、「第１所定範囲」とは、非投光モードでの異なるタイミングにおける受光信号同士が同一又は略同一レベルにあることを判定するための範囲である。

出力部３２の出力にあたっては、光学式センサ１において検出対象物を検出する際の受光信号の計測に影響する信号ノイズが検出できればよい。このため、仮に信号ノイズが受光信号に含まれていても、比較部３１において上記レベル差を算出する際に当該信号ノイズの成分が相殺されて当該レベル差が生じなければ、出力部３２において信号ノイズの第１候補が出力されなくてもよい。このことは、後述の同一サイクル内の投光モードと非投光モードの二つの受光信号間の大小関係、及び異なるサイクルの投光モードでの二つの受光信号同士のレベル差においても同様である。

出力部３２は、例えば、第１タイミングと第２タイミングとが、それぞれ異なるサイクルの非投光モードにおけるタイミングであり、かつ、比較部３１の比較結果に基づいて第１タイミングにおける第１受光信号と第２タイミングにおける第２受光信号とのレベル差が第１所定範囲内ではない場合、受光信号における信号ノイズの第１候補を出力してもよい。

光学式センサ１において、非投光モード、すなわち、投光部１０からの投光がない状態において、パルス外乱光等の信号ノイズを蓄積したりしなかったりといった影響により異なるサイクルの第１受光信号と第２受光信号との間にレベル差が生じる場合（第１所定範囲内ではない場合）がある。上記構成によれば、光学式センサ１は、このような場合でも、上記比較結果に基づいて信号ノイズの第１候補を出力することで、当該信号ノイズを検出することができる。

出力部３２は、例えば、比較部３１の比較結果に基づいて、同一のサイクルにおける投光モードでの受光信号のレベルが非投光モードでの受光信号のレベルより小さい場合、非投光モードでの受光信号のレベルに影響を及ぼす信号ノイズの候補（以下、「第２候補」という）が存在するとして、その信号ノイズの第２候補を出力してもよい。出力部３２は、具体的には、第１タイミングはサイクルの投光モードにおけるタイミングで第２タイミングは当該第１タイミングと同一のサイクルの非投光モードにおけるタイミングであり、かつ、比較部３１の比較結果に基づいて第１受光信号のレベルが第２受光信号のレベルより小さい場合、受光信号における信号ノイズの第２候補を出力してもよい。

光学式センサ１において、パルス外乱光等の信号ノイズが蓄積した影響を受けて同一サイクルの投光モードにおける受光信号のレベルが非投光モードにおける受光信号のレベルより小さい場合がある。上記構成によれば、光学式センサ１は、このような場合でも、上記比較結果に基づいて信号ノイズの第２候補を出力することで、当該信号ノイズを検出することができる。

出力部３２は、例えば、比較部３１の比較結果に基づいて、異なるサイクルにおける投光モードでの二つの受光信号同士のレベル差が第２所定範囲内ではない場合、当該レベル差を生じさせる信号ノイズの候補（以下、「信号ノイズの第３候補」という）が存在するとして、その信号ノイズの第３候補を出力してもよい。ここで、「第２所定範囲」とは、投光モードでの受光信号同士が同一又は略同一レベルにあることを判定するための範囲である。

出力部３２は、例えば、第１タイミングと第２タイミングとが、それぞれ異なるサイクルの投光モードにおけるタイミングであり、かつ、比較部３１の比較結果に基づいて第１受光信号と第２受光信号とのレベル差が第２所定範囲内ではない場合、受光信号における信号ノイズの第３候補を出力してもよい。

光学式センサ１において、投光モード、すなわち、投光部１０からの投光がある状態において、パルス外乱光等の信号ノイズを蓄積したりしなかったりといった影響により異なるサイクルの第１受光信号と第２受光信号との間にレベル差が生じる場合（第２所定範囲内ではない場合）がある。上記構成によれば、光学式センサ１は、このような場合でも、上記比較結果に基づいて信号ノイズの第３候補を出力することで、当該信号ノイズを検出することができる。

図３を参照して、出力部３２における二つの受光信号の比較結果に基づく信号ノイズの候補の出力方法の一例について説明する。

出力部３２は、例えば、上記（ア）の比較パターンの場合、比較部３１の投光モードの受光信号（１）のレベルは、非投光モードの受光信号（２）のレベルより大きいと評価する比較結果に基づいて、信号ノイズの第２候補は存在しないとして出力しない。

出力部３２は、例えば、上記（イ）の比較パターンの場合、比較部３１による算出された異なるサイクルにおける投光モードでの受光信号（１）のレベルと受光信号（３）のレベル差とする比較結果に基づいて、当該レベル差を生じさせる信号ノイズの第３候補が存在するとして、その信号ノイズの第３候補を出力する。この場合、信号ノイズの第３候補は、（ｄ）外乱光信号である。

出力部３２は、例えば、上記（ウ）の比較パターンの場合、比較部３１の比較結果に基づいて、非投光モードの受光信号同士のレベル差を生じさせる信号ノイズの第１候補が存在するとして、その信号ノイズの第１候補を出力する。この場合、信号ノイズの第１候補は、（ｄ）外乱光信号である。

判定部３３は、出力部３２により出力された信号ノイズの候補に基づいて、受光信号における信号ノイズの有無を判定する。判定部３３は、例えば、出力部３２により出力された第１候補、第２候補及び第３候補の少なくともいずれかに基づいて、総合的に受光信号における信号ノイズの有無を判定してもよい。

判定部３３は、例えば、信号ノイズの第１候補、第２候補及び第３候補のいずれか一つでも出力されれば受光信号において信号ノイズ有りと判定してもよい。別の例として、判定部３３は、第１候補、第２候補及び第３候補に優先度を設定して、優先度の高い信号ノイズの候補が出力された場合は、信号ノイズが有ると判定してもよい。判定部３３は、具体的には、第１候補を優先度「高」、第２候補を優先度「中」、第３候補を優先度「低」に設定し、優先度「高」の第１候補のみ出力された場合は信号ノイズ有りと判定し、一方優先度「低」の第３候補のみ出力された場合は信号ノイズ無しと判定してもよい。判定部３３は、例えば、図３の例において、上記のように信号ノイズの候補ごとに優先度を設定した場合、優先度「高」の第１候補が出力されたため、信号ノイズ有りと判定してもよい。

判定部３３は、別の例として、信号ノイズの第１候補、第２候補及び第３候補ごとに又は信号ノイズの候補全体で出力回数の閾値を設けて、所定期間内の当該出力回数が当該閾値を超えた場合に信号ノイズ有りと判定してもよい。

上記構成によれば、光学式センサ１は、信号ノイズの複数の候補をふまえて、総合的に受光信号における信号ノイズの有無を判定することで、より精度よく信号ノイズを検出することができる。

投受光制御部３４は、投光部１０の投光制御及び受光部２０の受光制御を行う。投受光制御部３４は、これらの制御にあたって、投光部１０の第１パラメータを調整してもよいし、受光部２０の第２パラメータを調整してもよい。投受光制御部３４は、例えば、判定部３３により受光信号において信号ノイズ有りと判定された場合、サイクルを所定の変動量変更させるよう投光部１０及び受光部２０の少なくともいずれかを制御してもよい。投受光制御部３４は、例えば、投光部１０の投光タイミング、及び受光部２０のシャッター開放タイミング等を変更させることで、１サイクルの長さを所定の変動量（例えば、変更前と比較して１０％延びるように１サイクルの長さを変更する等）変更させてもよい。

上記構成によれば、光学式センサ１は、受光信号において信号ノイズが有ると判断された場合に、サイクルを変更することで、信号ノイズの影響を受けにくいタイミングで投受光することができるため、当該信号ノイズの影響を低減することができる。

制御部３０は、例えば、光学式センサ１において、パルスカウント処理を用いて測定された検出対象物までの距離と所定の閾値とを比較して出力の判定を行う場合、判定部３３により受光信号において信号ノイズ有りと判定された場合、信号ノイズ有りと判定された受光信号を計測対象外としてもよい。この際、光学式センサ１における上記出力の状態は前回値を保持としてもよい。このような構成によれば、制御部３０は、上記のような出力の判定において、信号ノイズによる影響を低減することができる。

記憶部４０は、検出対象物の有無の判定、検出対象物までの距離の測定や第１パラメータ及び第２パラメータの調整に係る処理を実行させるプログラムを記憶してもよい。また、記憶部４０は、光学式センサ１と通信可能に接続されている。すなわち、記憶部４０は、光学式センサ１内の制御部３０と通信可能に接続されていれば、光学式センサ１内部に設けてもよいし、光学式センサ１外部に設けてもよい。

＜２．動作例＞
図４を用いて、本実施形態に係る光学式センサ１の信号ノイズ検出及び投受光制御の動作例を説明する。本例では、光学式センサ１の動作中常に信号ノイズの検出処理を実行し、信号ノイズ有りと判定された場合に自動でサイクルを変更するよう投受光制御を実行する例を用いて説明する。なお、他の例として、光学式センサ１は、例えば、ユーザに対して信号ノイズ有る旨の通知をしてユーザからの操作指示により手動でサイクルを変更させてもよい。

図４に示すように、比較部３１は、初期設定されたサイクルにおける２サイクル分の受光信号を受光部２０から取得する（Ｓ１０）。なお、比較部３１は、異なるサイクルにおける二つの受光信号を比較しない場合は、１サイクル分の受光信号を取得してもよい。比較部３１は、第１タイミングにおける第１受光信号のレベルと、第２タイミングにおける第２受光信号のレベルとを比較する（Ｓ１１）。

出力部３２は、比較部３１の比較結果に基づいて、信号ノイズの候補を出力する（Ｓ１２）。判定部３３は、出力部３２により出力された信号ノイズの候補に基づいて、受光信号における信号ノイズの有無を判定する（Ｓ１３）。判定部３３において受光信号において信号ノイズ有りと判定された場合（Ｓ１３のＹｅｓ）、投受光制御部３４は、サイクルを所定の変動量変更させるよう投光部１０及び受光部２０の少なくともいずれかを制御する（Ｓ１４）。判定部３３において受光信号において信号ノイズ無しと判定された場合（Ｓ１３のＮｏ）、投受光制御部３４は、サイクルを維持するよう投光部１０及び受光部２０の少なくともいずれかを制御する（Ｓ１５）。

比較部３１は、電源がＯＮの場合（Ｓ１６のＮｏ）、変更又は維持されたサイクルにおける２サイクル分の受光信号を受光部２０から取得し（Ｓ１７）、図４のフローのステップＳ１１の前に戻る。光学式センサ１は、電源がＯＦＦの場合（Ｓ１６のＹｅｓ）、信号ノイズの検出及び投受光制御の動作を終了する。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

本実施形態の一部又は全部は、以下の附記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

［附記］
検出領域に光を投光する投光部（１０）と、
前記検出領域からの光を受光して、受光量を示す受光信号を出力する受光部（２０）と、
第１タイミングにおける第１受光信号のレベルと、第２タイミングにおける第２受光信号のレベルとを比較する比較部（３１）と、
前記比較部による比較結果に基づいて、前記受光信号における信号ノイズの候補を出力する出力部（３２）と、を備える、
光学式センサ（１）。

１…光学式センサ、１０…投光部、１１…投光素子、１２…投光制御回路、２０…受光部、２１…受光素子、２２…信号処理回路、３０…制御部、３１…比較部、３２…出力部、３２…比較部、３３…判定部、３４…投受光制御部、４０…記憶部。

Claims (5)

1. 検出領域に光を投光する投光部であって、１つのサイクル内に投光モードと非投光モードとを有する投光部と、
   前記検出領域からの光を受光して、受光量を示す受光信号を出力する受光部と、
   第１タイミングにおける第１受光信号のレベルと、第２タイミングにおける第２受光信号のレベルとを比較する比較部と、
   前記比較部による比較結果に基づいて、前記受光信号における信号ノイズの候補を出力する出力部であって、前記第１タイミングと前記第２タイミングとが、それぞれ異なる前記サイクルの前記非投光モードにおけるタイミングであり、かつ、前記比較結果に基づいて前記第１受光信号と前記第２受光信号とのレベル差が第１所定範囲内ではない場合、前記受光信号における信号ノイズの第１候補を出力する出力部と、を備える、
   光学式センサ。
2. 前記出力部は、前記第１タイミングは前記サイクルの前記投光モードにおけるタイミングで前記第２タイミングは前記第１タイミングと同一の前記サイクルの前記非投光モードにおけるタイミングであり、かつ、前記比較結果に基づいて前記第１受光信号のレベルが前記第２受光信号のレベルより小さい場合、前記受光信号における信号ノイズの第２候補を出力する、
   請求項１に記載の光学式センサ。
3. 前記出力部は、前記第１タイミングと前記第２タイミングとが、それぞれ異なる前記サイクルの前記投光モードにおけるタイミングであり、かつ、前記比較結果に基づいて前記第１受光信号と前記第２受光信号とのレベル差が第２所定範囲内ではない場合、前記受光信号における信号ノイズの第３候補を出力する、
   請求項２に記載の光学式センサ。
4. 前記出力部により出力された前記信号ノイズの前記第１候補、前記第２候補及び前記第３候補の少なくともいずれかに基づいて、総合的に前記受光信号における信号ノイズの有無を判定する判定部を備える、
   請求項３に記載の光学式センサ。
5. 前記判定部により前記受光信号において前記信号ノイズ有りと判定された場合、前記サイクルを所定の変動量変更させるよう前記投光部及び前記受光部の少なくともいずれかを制御する投受光制御部を備える、
   請求項４に記載の光学式センサ。
   

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