WO2024062795A1 - 光電センサ、及び、受光ユニット - Google Patents

光電センサ、及び、受光ユニット Download PDF

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WO2024062795A1
WO2024062795A1 PCT/JP2023/029282 JP2023029282W WO2024062795A1 WO 2024062795 A1 WO2024062795 A1 WO 2024062795A1 JP 2023029282 W JP2023029282 W JP 2023029282W WO 2024062795 A1 WO2024062795 A1 WO 2024062795A1
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WO
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light
signal
circuit
value
threshold
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Application number
PCT/JP2023/029282
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English (en)
French (fr)
Inventor
一平 加藤
文隆 木村
裕太 内田
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00—Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/10—Detecting, e.g. by using light barriers
    • G01V8/12—Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/78—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled

Definitions

  • the present disclosure relates to a photoelectric sensor and a light receiving unit.
  • a photoelectric sensor is known (for example, Patent Document 1).
  • the light receiving signal received by the light receiving unit may contain noise, so in order to accurately detect objects in the detection zone, control that takes noise into account is required.
  • An object of the present disclosure is to provide a photoelectric sensor and a light-receiving unit that can accurately detect an object while taking into account noise that may be included in a light-receiving signal.
  • the photoelectric sensor of the present disclosure includes: a light projecting unit that projects a pulsed light group including a plurality of pulsed lights at a predetermined period; a light receiving unit that receives the pulsed light group projected from the light projecting unit; a photoelectric sensor, wherein the light receiving unit receives light including the pulsed light group and outputs a light receiving signal based on the received light; and the plurality of pulses included in the light receiving signal.
  • a threshold calculation circuit that calculates a threshold based on signal levels of a plurality of peak signals corresponding to light, a filter circuit that applies a predetermined filter to the light reception signal, and a signal level of the light reception signal output from the filter circuit.
  • the light receiving unit receives light including the pulsed light group
  • the light receiving unit includes both transmission type and reflective type photoelectric sensors, and the meaning is “the light receiving unit receives light including the pulsed light group in the detection area. It means “receiving light through.”
  • a “transmissive photoelectric sensor” has a configuration that "directly receives light that has passed through a detection area with the light including the pulsed light group”
  • a “reflective photoelectric sensor” has a configuration that It is configured to "indirectly receive light including the pulsed light group reflected from the detection area (reflected from the workpiece existing in the detection area)”.
  • the "photoelectric sensor” of the present disclosure may have any configuration of a “transmission type photoelectric sensor” or a “reflection type photoelectric sensor”.
  • a light receiving unit of the present disclosure includes a light receiving element that receives light including a group of pulsed lights including a plurality of pulsed lights, which is projected at a predetermined cycle, and outputs a light receiving signal based on the received light; a threshold calculation circuit that calculates a threshold based on signal levels of a plurality of peak signals corresponding to the plurality of pulsed lights included in a signal; a filter circuit that applies a predetermined filter to the received light signal; and an output from the filter circuit. and a comparison circuit that compares the signal level of the received light signal and the threshold value calculated by the threshold value calculation circuit at a predetermined period.
  • a photoelectric sensor and a light receiving unit that can accurately detect an object while taking into account noise that may be included in a light receiving signal.
  • Block diagram showing a configuration example of a photoelectric sensor according to Embodiment 1 A diagram for explaining an example of light reception processing in the light reception unit according to Embodiment 1.
  • Flowchart showing an example of processing of the offset circuit according to Embodiment 1 Schematic diagram for explaining signal levels acquired at offset acquisition timing and signal levels stored in memory according to Embodiment 1
  • Flowchart illustrating an example of processing when the previous offset value does not exist according to Embodiment 1 A diagram showing an example of the signal level output from the digital filter circuit when noise is not included according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a photoelectric sensor according to a second embodiment. Flowchart showing an example of the operation of the light receiving unit according to Embodiment 2
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a photoelectric sensor 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an example of light reception processing in the light reception unit 20 according to the first embodiment.
  • the photoelectric sensor 1 has a so-called "transmission type” configuration, which includes a light projecting unit 10 and a light receiving unit 20 arranged opposite to the light projecting unit 10.
  • the photoelectric sensor 1 may have a configuration not only of such a "transmission type” but also of a "reflection type".
  • the light projecting unit 10 and the light receiving unit 20 are both arranged to face an object (also called a workpiece or a detection target).
  • the light projecting unit 10 and the light receiving unit 20 may have separate structures or may be integrated. Further, the light projecting unit 10 and the light receiving unit 20 may be either synchronous type or asynchronous type.
  • the photoelectric sensor 1 detects whether an object is present in the detection area between the light emitting unit 10 and the light receiving unit 20 by emitting pulsed light from the light emitting unit 10 and receiving the pulsed light at the light receiving unit 20. Detect whether or not.
  • the light-projecting unit 10 includes an oscillator circuit 11, a modulator circuit 12, a driver circuit 13, and a light-projecting element 14.
  • a physical IC e.g., an LSI (Large Scale Integrated Circuit), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), etc.
  • a general-purpose processor executing a computer program.
  • the oscillation circuit 11 generates a clock signal of a predetermined frequency.
  • the modulation circuit 12 modulates the clock signal outputted from the oscillation circuit 11 and outputs a pulse signal so that the pulsed light projected from the light projection element 14 has a light reception pattern shown in FIG. 2(a), for example. do. That is, the modulation circuit 12 modulates the clock signal and outputs a pulse signal so that a predetermined number (for example, three) of pulsed light groups are emitted from the light projecting element 14 at a predetermined cycle T0. . Note that the number of pulsed lights may be plural or one.
  • the drive circuit 13 supplies the light projecting element 14 with a pulse current according to the pulse signal output from the modulation circuit 12.
  • the light emitting element 14 is formed of, for example, an LED (Light Emitting Diode), and emits light in response to a pulse current output from the drive circuit 13. As a result, the light projecting element 14 projects a group of pulsed lights as shown in FIG. 2(a) at a period T0.
  • LED Light Emitting Diode
  • the light receiving unit 20 includes a light receiving element 21, an IV conversion circuit 22, an amplifier circuit 23, an AD conversion circuit 24, a digital filter circuit 25, a comparison circuit 26, a determination circuit 27, and an offset circuit 28.
  • the light receiving element 21 is composed of, for example, a photodiode.
  • the light receiving element 21 receives the pulsed light projected from the light projecting element 14, and outputs an electric signal (current) at a level corresponding to the amount of the received light.
  • the IV conversion circuit 22 converts the current input from the light receiving element 21 into voltage, and outputs the converted voltage signal (pulse signal).
  • the amplifier circuit 23 amplifies the voltage signal input from the IV conversion circuit 22 and outputs the amplified signal.
  • the signal output from the amplifier circuit 23 may be referred to as a light reception signal.
  • the AD conversion circuit 24 converts the analog light reception signal input from the amplifier circuit 23 into a digital light reception signal, and outputs the converted digital light reception signal.
  • the digital filter circuit 25 applies a digital filter to the digital light reception signal input from the AD conversion circuit 24, and outputs a light reception signal as shown in FIG. 2(c).
  • the digital filter circuit 25 sequentially applies, for example, a high-pass filter, full-wave rectification, and a low-pass filter as a digital filter.
  • the digital filter circuit 25 applies, for example, a low-pass filter as a digital filter.
  • the comparison circuit 26 outputs an on signal (for example, outputs a signal at a predetermined level) when the signal level of the light reception signal output from the digital filter circuit 25 is equal to or higher than the threshold ThB. ), outputs an off signal (for example, does not output a signal) when the signal level of the received light signal is less than the threshold ThB.
  • the threshold ThB is set by an offset circuit 28, which will be described later.
  • the determination circuit 27 determines whether the ON signal or the OFF signal is input from the comparison circuit 26. In addition, when the photoelectric sensor 1 is a "transmissive type", the determination circuit 27 determines that there is no object in the detection zone when the ON signal is inputted consecutively more than a predetermined number of times (for example, 8 times or more), If the off signal is input continuously a predetermined number of times or more (for example, eight or more times), it may be determined that an object exists in the detection area.
  • a predetermined number of times for example, 8 times or more
  • the determination circuit 27 determines that an object exists in the detection zone when the ON signal is input a predetermined number of times or more (e.g., 8 or more times) continuously, and the OFF signal is input to the predetermined number of times. If the information is input continuously more than a number of times (for example, 8 or more times), it may be determined that there is no object in the detection area.
  • the determination circuit 27 outputs an on signal (for example, outputs a signal of a predetermined size) when it determines that there is no object in the detection area, and outputs an off signal when it determines that an object exists in the detection area. (for example, do not output a signal).
  • the signal level of the received light signal output from the digital filter circuit 25 is different from the case where noise is not included.
  • An overall deviation may occur compared to the signal level of For example, if the received light signal contains noise, the overall signal level may become high. Therefore, if the threshold ThA of the comparison circuit 26 is a fixed value, there is a possibility that the noise included in the light reception signal exceeds the threshold ThA, and the comparison circuit 26 will erroneously output an ON signal. At this time, the threshold ThA is an ideal threshold (so-called reference value) without noise.
  • the comparison circuit 26 may erroneously output an off signal without the signal level exceeding the threshold ThA. In other words, the accuracy or reliability of the on signal and off signal output by the comparison circuit 26 may be reduced. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 1, an offset circuit 28 is provided that corrects the threshold ThA of the comparison circuit 26 in consideration of noise that may be included in the light reception signal.
  • the offset circuit 28 acquires the signal level in accordance with offset acquisition timing that is repeated at regular time intervals, as shown in FIG. 2(d).
  • the offset circuit 28 is shown in FIG.
  • the threshold ThA is corrected using the acquired signal level
  • the corrected threshold ThB is set in the comparison circuit 26.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of processing of the offset circuit 28 according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the signal level acquired at the offset acquisition timing and the signal level stored in the memory according to the first embodiment. Note that although the memory is not shown in FIG. 1, it may be provided in the light receiving unit 20.
  • the offset circuit 28 determines the adoption range based on the previous offset value (S101). Details of the offset value and the adoption range will be described later. Further, the operation when the previous offset value does not exist, such as immediately after the light receiving unit 20 is started, will also be described later. For example, the offset circuit 28 determines the adoption range as follows. (Previous offset value - ⁇ ) ⁇ Adoption range ⁇ (Previous offset value + ⁇ )
  • ⁇ and ⁇ may be predetermined values. Further, ⁇ and ⁇ may be different values or may be the same value.
  • (previous offset value - ⁇ ) may be read as the lower limit value of the adopted range
  • (previous offset value + ⁇ ) may be read as the upper limit value of the adopted range.
  • the offset circuit 28 acquires the signal level at offset acquisition timings that arrive at regular time intervals (S102).
  • the offset circuit 28 determines whether the signal level acquired in step S102 is within the adopted range determined in step S101 (S103).
  • the offset circuit 28 stores the acquired signal level in the memory as the current signal level (S104), and advances the process to step S106.
  • the offset circuit 28 stores "34" as it is in the memory as the first signal level.
  • the period in the offset circuit 28 and the period T1 in which the light projecting unit 10 projects the group of pulsed light do not need to be synchronized.
  • the period of one cycle in the offset circuit 28 may be a predetermined period.
  • the offset circuit 28 copies the signal level previously stored in the memory and stores it in the memory as the current signal level (S105), and returns the process to step S106. Proceed to. That is, the offset circuit 28 replaces a signal level outside the adopted range among the plurality of signal levels in one cycle with at least one signal level within the adopted range among the plurality of signal levels in one cycle, and stores the signal level in the memory. .
  • the offset circuit 28 copies the signal level "41” stored in the memory for the fifth time and stores it in the memory as the signal level for the sixth time.
  • the signal level acquired at the seventh offset acquisition timing out of 16 offset acquisition timings for one cycle is "82”
  • the signal level "82" is within the adopted range. Since it deviates from "10 to 50”, the offset circuit 28 copies the signal level "41” stored the sixth time and stores it in the memory as the seventh signal level. Thereby, the signal level within the adopted range is stored in the memory.
  • the offset circuit 28 determines whether the signal level for one cycle has been acquired (S106). For example, assuming that the offset acquisition timing for 16 times is one cycle, the offset circuit 28 determines whether the signal levels for 16 times have been acquired (that is, whether the signal levels for 16 times have been stored in the memory).
  • the offset circuit 28 returns the process to step S102.
  • the offset circuit 28 calculates the average value of the signal level for one period (for example, 16 times) stored in the memory, and uses the calculated average value. is stored in the memory as an offset value (S107). The offset value stored in this memory becomes the "previous offset value" in the next process of step S101.
  • the reference value and the coefficient may be predetermined values.
  • the "reference value” refers to a "threshold value in an ideal state without noise” or a "standard setting threshold value (a threshold value set without considering noise)."
  • the offset circuit 28 sets the threshold ThB calculated in step S108 in the comparison circuit 26 (S109), and returns the process to step S101.
  • an appropriate threshold ThB is set according to the magnitude of noise included in the light reception signal, so it is possible to prevent the comparison circuit 26 from outputting an erroneous on signal or off signal. That is, the accuracy or reliability of the on signal and off signal output by the comparison circuit 26 is improved.
  • the method of calculating the offset value is not limited to the method described above.
  • the offset value may be calculated by any of the following methods (A1) to (A6).
  • step S103 of FIG. 3 If the signal level is outside the adoption range in step S103 of FIG. 3 (S103: NO), the offset circuit 28 performs the following process instead of the process of step S105 of FIG. That is, the offset circuit 28 does not store in memory signal levels that are outside its applicable range. In other words, the offset circuit 28 excludes signal levels that are outside the adopted range. As a result, in step S107 in FIG. 3, an average value is calculated at the signal level within the adopted range and stored in the memory as an offset value, similar to the process shown in FIG.
  • the offset circuit 28 performs the following process instead of the process in step S107 in FIG. That is, the offset circuit 28 calculates the average value of the maximum signal level and the minimum signal level among the plurality of signal levels for one cycle stored in the memory, and stores the calculated average value in the memory as an offset value. to be memorized.
  • the offset circuit 28 performs the following process instead of the process in step S107 in FIG. That is, the offset circuit 28 stores the maximum signal level among the plurality of signal levels for one cycle stored in the memory as an offset value.
  • the offset circuit 28 performs the following process instead of the process in step S107 in FIG. That is, the offset circuit 28 stores the minimum signal level among the signal levels for one period stored in the memory as an offset value in the memory.
  • the offset circuit 28 performs the following process instead of the process in step S107 in FIG. That is, the offset circuit 28 calculates the average value of two or more signal levels among the signal levels for one period stored in the memory, and stores the calculated average value in the memory as an offset value.
  • the offset circuit 28 performs the following process instead of the process of step S107 in FIG. 3. That is, the offset circuit 28 stores one of the signal levels for one cycle stored in the memory as an offset value in the memory. For example, the offset circuit 28 stores the signal level stored in the memory at a predetermined time (e.g., the fifth time) out of the signal levels for one cycle stored in the memory as an offset value in the memory.
  • a predetermined time e.g., the fifth time
  • the offset circuit 28 may determine the initial adoption range by the following method (B1) or (B2). .
  • (B1) An initial offset value is determined in advance, and the offset circuit 28 determines the initial adoption range as follows. (Initial offset value - ⁇ 0) ⁇ Initial adoption range ⁇ (Initial offset value + ⁇ 0)
  • ⁇ 0 and ⁇ 0 may be predetermined values. ⁇ 0 and ⁇ 0 may be different values or may be the same value. ⁇ 0 may be the same value as ⁇ above, or may be a different value. ⁇ 0 may be the same value as the above ⁇ , or may be a different value.
  • (initial offset value - ⁇ 0) may be read as the lower limit value of the initial adoption range, and (initial offset value + ⁇ 0) may be read as the upper limit value of the initial adoption range.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of a process for determining the initial adoption range according to the first embodiment. Note that while the offset circuit 28 is performing the process shown in FIG. 5, the comparison circuit 26 does not need to perform the process of comparing the light reception signal output from the digital filter circuit 25 with the threshold value ThB.
  • the offset circuit 28 acquires the signal level at the offset acquisition timing (S201).
  • the offset circuit 28 determines whether the signal level acquired in step S201 is greater than or equal to a predetermined upper limit (S202).
  • the offset circuit 28 stores the upper limit value in the memory as the signal level (S203), and advances the process to step S207.
  • the offset circuit 28 determines whether the signal level obtained in step S201 is less than or equal to a predetermined lower limit value (S204).
  • the offset circuit 28 stores the lower limit value in the memory as the signal level (S205), and advances the process to step S207.
  • step S204 If the signal level is greater than the lower limit (S204: NO), that is, if the signal level is smaller than the upper limit and greater than the lower limit, the offset circuit 28 stores the signal level acquired in step S201 in the memory (S206). ), the process advances to step S207.
  • the offset circuit 28 determines whether or not the signal level has been acquired a predetermined number of times (S207). This predetermined number of times may be the same as the number of times for one cycle shown in FIG. 3, or it may be different.
  • the offset circuit 28 If the offset circuit 28 has not yet acquired the signal level for the predetermined number of times (S207: NO), the offset circuit 28 returns the process to step S201.
  • the offset circuit 28 When the offset circuit 28 acquires the signal levels for the predetermined number of times (S207: YES), the offset circuit 28 calculates the average value of the signal levels for the predetermined number of times stored in the memory, and uses the calculated average value as the initial offset value. (S208).
  • step S101 the offset circuit 28 determines the adoption range by using the first offset value stored in the memory in step S208 as the "previous offset value.”
  • the adoption range can be determined even if the previous offset value does not exist.
  • Embodiment 2 In Embodiment 2, components already explained in Embodiment 1 are given common reference numerals, and their explanations may be omitted.
  • FIG. 6A shows an example of the signal level output from the digital filter circuit 25 when no noise is included, according to the second embodiment.
  • FIG. 6B shows an example of the signal level output from the digital filter circuit 25 when noise is included, according to the second embodiment.
  • the light projecting unit 10 projects a pulsed light group including a plurality of pulse lights at a predetermined light projecting period (that is, performs burst light projecting), and the light receiving unit 20
  • the pulsed light group is received, and an object present in the detection section is detected according to the received light signal.
  • the filter by emitting burst light at a predetermined period and passing the light reception signal through the filter, only the light emission component can be extracted from the light reception signal including the disturbance component.
  • the photoelectric sensor 1 that emits burst light the following situation may occur. That is, as shown in FIG.
  • the amount of increase in the signal level (hereinafter referred to as offset increase)
  • the amount of increase in the signal level based on noise (hereinafter referred to as peak increase amount) of the signal in the range where the pulsed light group is received (hereinafter referred to as peak signal) may not match. This will be explained in detail below.
  • FIG. 7A is a graph showing an example of a light reception signal without noise, which is output from the IV conversion circuit 22 after receiving three burst light projections, according to the second embodiment.
  • FIG. 7B is a graph showing an example of a light reception signal with noise, which is output from the IV conversion circuit 22 after receiving the same three burst light projections as in FIG. 7A.
  • the horizontal axis indicates time ( ⁇ s)
  • the vertical axis indicates signal level (V).
  • the burst light emission of the light reception signal in the case of noise shown in FIG. 7B is The amplitude of the signal corresponding to light (burst signal) is increased by the noise component. Since noise is random, the amplitudes of burst signals containing noise components are also random.
  • the burst signal containing noise components is leveled by the digital filter circuit 25, and a signal as shown in FIG. 6B is output from the digital filter circuit 25.
  • the offset value depends on the absolute amount of noise.
  • the amount of variation (dispersion or spread) of each peak value (hereinafter referred to as burst peak value) of the burst signal corresponding to multiple (for example, three) burst light emission is the relative amount of received light and noise. It is estimated that it depends on the signal-to-noise ratio (S/N). Therefore, as described above with reference to FIG. 6B, the offset increase amount and the peak increase amount may not match.
  • FIG. 8A is a graph showing an example of a burst signal in which a light reception signal including noise is output from the IV conversion circuit 22 according to the second embodiment.
  • FIG. 8B is a graph showing the relationship between "burst peak difference value/burst peak average value" and "peak increase amount/offset increase amount" for the burst signal shown in FIG. 8A.
  • FIG. 8B shows a graph when the photodetection current is 50 nA, a graph when the photodetection current is 100 nA, and a graph when the photodetection current is 200 nA.
  • the horizontal axis shows time ( ⁇ s), and the vertical axis shows the signal level.
  • the horizontal axis indicates "burst peak difference value/burst peak average value”
  • the vertical axis indicates "peak increase amount/offset increase amount”.
  • the burst peak difference value is the value of the difference between the maximum value and the minimum value among the plurality of peak values (that is, burst peak values) of the burst signal.
  • the burst peak difference value is the difference between the maximum value and the minimum value of the three burst peak values 60A, 60B, and 60C.
  • the burst peak average value is the average value of multiple peak values (that is, burst peak values) of the burst signal.
  • the burst peak average value is the average value of three burst peak values 60A, 60B, and 60C.
  • the peak rise amount indicates the amount of rise in the signal output from the digital filter circuit 25 from the signal level of the peak signal when no noise is included to the signal level of the peak signal when noise is included.
  • the offset increase amount indicates the amount of increase in the signal output from the digital filter circuit 25 from the signal level of the base signal when no noise is included to the signal level of the base signal when noise is included.
  • burst peak difference value/burst peak average value may be referred to as “burst peak variation ratio.”
  • peak increase amount/offset increase amount may be referred to as “peak increase rate.”
  • the peak rise rate also increases approximately linearly. In other words, as the burst peak variation rate decreases, the peak rise rate also decreases in a generally linear manner.
  • ThB reference value + (offset value x coefficient ⁇ )
  • an appropriate threshold ThB can be determined even when the offset increase amount and the peak increase amount do not match.
  • a table showing the correspondence relationship between the burst peak variation rate and the coefficient ⁇ as shown in FIG. 8B is stored in a predetermined memory included in the light receiving unit 20. (hereinafter referred to as a coefficient table) or a function (hereinafter referred to as a coefficient function) may be stored in advance.
  • FIG. 9 shows an example of the relationship between the peak value of the received light signal (more specifically, the signal processed by the digital filter circuit 25) and the "peak increase amount/offset increase amount" according to the second embodiment. This is a flag to indicate.
  • the horizontal axis indicates the "peak value of the received light signal (after filter processing)" and the vertical axis indicates the “peak increase amount/offset increase amount” (that is, the peak increase rate and the coefficient ⁇ ).
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration example of the photoelectric sensor 1 according to the second embodiment.
  • the light projection unit 10 includes an oscillation circuit 11, a modulation circuit 12, a drive circuit 13, and a light projection element 14. Since the oscillation circuit 11, the modulation circuit 12, the drive circuit 13, and the light projecting element 14 have already been explained in the first embodiment, their explanations will be omitted here. Note that the light projection unit 10 may generate a burst signal using the modulation circuit 12 and perform burst light projection from the light projection element 14 .
  • the light receiving unit 20 includes a light receiving element 21, an IV conversion circuit 22, an amplifier circuit 23, an AD conversion circuit 24, a digital filter circuit 25, a comparison circuit 26, a judgment circuit 27, an offset circuit 28, a coefficient determination circuit 29, and a threshold calculation circuit 30.
  • the light receiving element 21, the IV conversion circuit 22, the amplifier circuit 23, the AD conversion circuit 24, the digital filter circuit 25, the comparison circuit 26, and the judgment circuit 27 have already been described in the first embodiment, so a description thereof will be omitted here.
  • the photoelectric sensor 1 may be either a so-called transmission type photoelectric sensor 1 or a reflection type photoelectric sensor 1.
  • the light receiving unit 20 may directly receive the light that is transmitted through the detection area and includes the pulsed light group projected by the light projecting unit 10.
  • the light receiving unit 20 receives the light including the pulsed light group emitted by the light emitting unit 10 and reflected from the detection area (that is, the light reflected from the workpiece existing in the detection area). It may be configured to receive light indirectly.
  • the offset circuit 28 acquires the signal level of the offset value acquisition range (see FIG. 6B) in the signal output from the digital filter circuit 25, and calculates the offset value.
  • the offset circuit 28 outputs the calculated offset value.
  • the coefficient determination circuit 29 determines or calculates the coefficient ⁇ from the burst signal output from the AD conversion circuit 24 (that is, before being input to the digital filter circuit 25), for example, by performing the processing from the next step S301 to step S304. . It is assumed that the coefficient determining circuit 29 previously holds a coefficient table or a coefficient function indicating the correspondence between the burst peak variation rate and the coefficient ⁇ , as shown in FIG. 8B or 9B.
  • the coefficient determination circuit 29 calculates the average value (that is, the burst peak average value) of a plurality of burst peak values included in the burst signal. (Step S302) The coefficient determination circuit 29 calculates the difference value (that is, the burst peak difference value) between the maximum value and the minimum value of the plurality of burst peak values included in the burst signal. (Step S303) The coefficient determining circuit 29 calculates "burst peak difference value/burst peak average value". In other words, the coefficient determination circuit 29 calculates the burst peak variation ratio.
  • the coefficient determination circuit 29 determines the coefficient ⁇ (that is, the "peak increase amount/offset increase amount") corresponding to the "burst peak difference value/burst peak average value" using a coefficient table or a coefficient function. .
  • step S302 the coefficient determination circuit 29 calculates the standard deviation of a plurality of burst peak values included in the burst signal (hereinafter referred to as burst peak standard deviation) using, for example, the following equation (1), and in step S303, "Burst peak standard deviation/burst peak average value" may be calculated.
  • n indicates the number of burst peaks
  • x i indicates the i-th burst peak value
  • x ⁇ indicates the burst peak average value
  • the burst peak variation ratio may be calculated by "burst peak standard deviation/burst peak average value".
  • the coefficient determination circuit 29 generates a coefficient table similar to that of FIG. 8B or FIG. 9B, with "burst peak standard deviation/burst peak average value" on the horizontal axis and “peak increase amount/offset increase amount” on the vertical axis.
  • the coefficient function may be held in advance.
  • the coefficient determination circuit 29 uses this coefficient table or coefficient function to determine the coefficient ⁇ (that is, the "peak increase amount/offset increase amount") corresponding to the "burst peak standard deviation/burst peak average value". may be determined.
  • the coefficient determining circuit 29 calculates the variance of a plurality of burst peak values included in the burst signal (hereinafter referred to as burst peak variance) using, for example, the following equation (2), and in step S303, calculates the variance of a plurality of burst peak values included in the burst signal (hereinafter referred to as burst peak variance). "Peak dispersion/burst peak average value" may be calculated.
  • Equation (2) n indicates the number of burst peaks, x i indicates the i-th burst peak value, and x ⁇ indicates the burst peak average value.
  • the burst peak variation ratio may be calculated by "burst peak variance/burst peak average value".
  • the coefficient determination circuit 29 uses a coefficient table similar to that of FIG. 8B or FIG. A coefficient function may be stored in advance. Then, in step S304, the coefficient determining circuit 29 uses this coefficient table or coefficient function to determine the coefficient ⁇ (that is, the "peak increase amount/offset increase amount") corresponding to the "burst peak variance/burst peak average value". You may decide.
  • the coefficient determination circuit 29 outputs the coefficient ⁇ calculated by the method described above.
  • the threshold calculation circuit 30 uses the offset value output from the offset circuit 28 and the coefficient ⁇ output from the coefficient determination circuit 29 to calculate the threshold ThB according to the following equation (3).
  • the "reference value” is, in other words, “threshold value in an ideal state without noise” or “standard setting threshold value (threshold value set without considering noise).”
  • the threshold calculation circuit 30 sets the calculated threshold ThB in the comparison circuit 26.
  • the light receiving unit 20 can set an appropriate threshold value in the comparison circuit 26 even when the offset increase amount and the peak increase amount do not match.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an example of the operation of the light receiving unit 20 according to the second embodiment.
  • the offset circuit 28 determines the offset value acquisition timing (for example, the offset value acquisition range shown in FIG. 6B). Further, the coefficient determining circuit 29 determines the acquisition timing of the burst signal (S401). The offset circuit 28 may determine the offset value acquisition timing using any of the following methods (C1) to (C3). The coefficient determination circuit 29 may determine the acquisition timing of the burst signal using either method (C1) or (C3) below.
  • the offset circuit 28 and the coefficient determination circuit 29 each determine the acquisition timing based on the light reception prediction.
  • the offset circuit 28 and the coefficient determination circuit 29 each set discrete predetermined timings within one period of the light reception signal as acquisition timings.
  • the offset circuit 28 and the coefficient determination circuit 29 each determine the acquisition timing based on the light projection timing (for example, in synchronization with the light projection timing).
  • any one of the above methods (C1) to (C3) adopted by the offset circuit 28 and the coefficient determination circuit 29 may be set by the user. Further, the offset circuit 28 and the coefficient determination circuit 29 may be set to the same method among the above (C1) to (C3), or may be set to different methods.
  • the coefficient determination circuit 29 calculates the burst peak variation rate by the processing from step S301 to step S303 described above (S402).
  • the coefficient determination circuit 29 determines the coefficient ⁇ by the process of step S304 described above (S403). Note that the coefficient determining circuit 29 may newly determine the coefficient ⁇ for each light projection period. Alternatively, the coefficient determining circuit 29 may determine the coefficient ⁇ at a predetermined timing (for example, the first acquisition timing after the light receiving unit 20 is activated), and use the determined coefficient ⁇ fixedly in subsequent processing. good. Alternatively, the coefficient determining circuit 29 may determine the coefficient ⁇ not for each light projection period but for each predetermined period longer than the light projection period, and use the same coefficient ⁇ fixedly within that period.
  • a predetermined timing for example, the first acquisition timing after the light receiving unit 20 is activated
  • the light receiving unit 20 executes the same processing as steps S101 to S106 shown in FIG. 3 (S404 to S409).
  • the offset circuit 28 calculates the average value of the stored signal levels for one cycle and stores it in the memory as an offset value (S410).
  • the threshold calculation circuit 30 calculates the threshold ThB using the above equation (3) using the coefficient ⁇ determined in step S403 and the offset value stored in the memory in step S410 (S411).
  • the threshold calculation circuit 30 sets the threshold ThB calculated in step S411 in the comparison circuit 26 (S412). The process then returns to step S401.
  • the light receiving unit 20 can set an appropriate threshold value in the comparison circuit 26 even when the offset increase amount and the peak increase amount do not match. Thereby, it is possible to suppress erroneous detection of objects due to noise or the like.
  • ⁇ Modification 1> As explained above with reference to FIG. 9, when the peak amount of light received is sufficiently large (for example, when the peak amount of light received is greater than or equal to a predetermined threshold), the coefficient ⁇ becomes almost 0, so the offset value and the coefficient ⁇ are calculated. becomes unnecessary.
  • the light receiving unit 20 corrects the threshold value by adding the value obtained by multiplying the offset value by the coefficient ⁇ to the reference value as the threshold value, and corrects the peak value of the signal output from the digital filter circuit 25 and its correction.
  • the threshold value is compared with the given threshold value.
  • the comparison method is not limited to this.
  • the photoelectric sensor 1 disclosed herein includes a light-projecting unit 10 that projects a pulsed light group including a plurality of pulsed light beams at a predetermined period, and a light-receiving unit 20 that receives the pulsed light group projected from the light-projecting unit 10.
  • the light-receiving unit 20 includes a light-receiving element 21 that receives light including the pulsed light group and outputs a light-receiving signal based on the received light, a threshold calculation circuit 30 that calculates a threshold based on the signal levels of a plurality of peak signals corresponding to the plurality of pulsed light beams included in the light-receiving signal, a filter circuit (e.g., a digital filter circuit 25) that applies a predetermined filter to the light-receiving signal, and a comparison circuit 26 that compares, at a predetermined period, the signal level of the light-receiving signal output from the filter circuit with the threshold calculated by the threshold calculation circuit 30.
  • a filter circuit e.g., a digital filter circuit 25
  • a comparison circuit 26 that compares, at a predetermined period, the signal level of the light-receiving signal output from the filter circuit with the threshold calculated by the threshold calculation circuit 30.
  • the photoelectric sensor 1 according to technology 1 includes an offset circuit 28 that determines an offset value based on a signal level within a adopted range among the signal levels of a light reception signal output from a filter circuit, and an offset circuit 28 that determines an offset value based on the signal level of a plurality of peak signals.
  • the threshold value calculation circuit 30 calculates the threshold value based on the offset value and the coefficient. As a result, even when the amount of increase in the offset value due to the disturbance component is different from the amount of increase in the peak signal, an appropriate threshold value is calculated, so that the object can be detected with higher accuracy.
  • the threshold calculation circuit 30 calculates the threshold by adding a value obtained by multiplying the offset value by a coefficient to a predetermined reference value. As a result, even when the amount of increase in the offset value due to the disturbance component is different from the amount of increase in the peak signal, an appropriate threshold value is calculated, so that the object can be detected with higher accuracy.
  • the coefficient is a value that increases as the ratio of the difference value between the maximum and minimum signal levels of the plurality of peak signals to the average value of the signal levels of the plurality of peak signals increases. It is. As a result, an appropriate coefficient is determined for the amount of variation in the peak signal, so that objects can be detected with higher accuracy.
  • the coefficient is a value that increases as the ratio of the standard deviation of the signal levels of the plurality of peak signals to the average value of the signal levels of the plurality of peak signals increases. This allows an appropriate coefficient to be determined for the amount of fluctuation in the peak signal, making it possible to detect an object with higher accuracy.
  • the coefficient is a value that increases as the ratio of the variance of the signal levels of the plurality of peak signals to the average value of the signal levels of the plurality of peak signals increases. This allows an appropriate coefficient to be determined for the amount of fluctuation in the peak signal, making it possible to detect an object with higher accuracy.
  • the coefficient determination circuit 29 determines a coefficient based on the signal levels of a plurality of peak signals for each cycle. As a result, an appropriate coefficient is determined for the amount of variation in the peak signal, so that objects can be detected with higher accuracy. Furthermore, since appropriate coefficients are determined for each period, objects can be detected with high accuracy even when the disturbance component varies over time.
  • the coefficient determination circuit 29 determines a coefficient based on the signal levels of a plurality of peak signals at a predetermined timing, and uses the determined coefficient in subsequent processing. use. As a result, an appropriate coefficient is determined for the amount of variation in the peak signal, so that objects can be detected with higher accuracy. Furthermore, the processing load for determining coefficients can be reduced.
  • the threshold calculation circuit 30 sets a predetermined reference value as the threshold when the signal levels of the plurality of peak signals are equal to or higher than the predetermined threshold. Thereby, when the signal levels of the plurality of peak signals are equal to or higher than a predetermined threshold, the light receiving unit 20 does not perform unnecessary calculation processing of offset values and coefficients, so that the processing load on the light receiving unit 20 can be reduced.
  • the light receiving unit of the present disclosure includes a light receiving element 21 that receives light including a group of pulsed lights including a plurality of pulsed lights, which is projected at a predetermined period, and outputs a light receiving signal based on the received light;
  • a threshold calculation circuit 30 that calculates a threshold based on the signal levels of a plurality of peak signals corresponding to a plurality of pulsed lights included in the signal, and a filter circuit (for example, a digital filter circuit 25) that applies a predetermined filter to the received light signal.
  • a comparison circuit 26 that compares the signal level of the light reception signal output from the filter circuit and the threshold value calculated by the threshold value calculation circuit 30 at a predetermined period. Thereby, the signal level of the light reception signal output from the filter circuit can be compared with the threshold value calculated based on the signal level of the peak signal, so that the object can be detected with higher accuracy.
  • the technology of the present disclosure is useful for a sensor that detects an object by emitting and receiving light.
  • Photoelectric sensor 10 Light projecting unit 11 Oscillator circuit 12 Modulating circuit 13 Drive circuit 14 Light projecting element 20 Light receiving unit 21 Light receiving element 22 IV conversion circuit 23 Amplifying circuit 24 AD conversion circuit 25 Digital filter circuit 26 Comparison circuit 27 Judgment circuit 28 Offset circuit 29 Coefficient determination circuit 30 Threshold calculation circuit 60A, 60B, 60C Burst peak value

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Abstract

光電センサは、パルス光群を所定の周期にて投光する投光ユニットと、パルス光群を受光する受光ユニットとを備え、受光ユニットは、パルス光群を受光し、当該受光した光に基づく受光信号を出力する受光素子と、受光信号に含まれる、複数のパルス光に対応する複数のピーク信号の信号レベルに基づいて閾値を算出する閾値算出回路と、受光信号に所定のフィルタを施すフィルタ回路と、フィルタ回路から出力される受光信号の信号レベルと閾値算出回路によって算出された閾値とを所定の周期にて比較する比較回路とを備える。

Description

光電センサ、及び、受光ユニット
　本開示は、光電センサ、及び、受光ユニットに関する。
　所定の検知区間を隔てて互いに対向して配置された投光ユニット及び受光ユニットを含み、投光ユニットから投光された光を受光ユニットが受光できなかった場合、検知区間に物体が存在すると判断する光電センサが知られる（例えば特許文献１）。
日本国特開２０１９－１９０８６１号公報
　しかしながら、受光ユニットが受光した受光信号にはノイズが含まれ得るため、検知区間における物体の検知を精度良く行うためには、ノイズを考慮した制御が求められる。
　本開示の目的は、受光信号に含まれ得るノイズを考慮して物体の検知を精度良く行うことができる光電センサ及び受光ユニットを提供することにある。
　本開示の光電センサは、複数のパルス光を含むパルス光群を所定の周期にて投光する投光ユニットと、前記投光ユニットから投光された前記パルス光群を受光する受光ユニットと、を備える光電センサであって、前記受光ユニットは、前記パルス光群を含む光を受光し、当該受光した光に基づく受光信号を出力する受光素子と、前記受光信号に含まれる、前記複数のパルス光に対応する複数のピーク信号の信号レベルに基づいて閾値を算出する閾値算出回路と、前記受光信号に所定のフィルタを施すフィルタ回路と、前記フィルタ回路から出力される前記受光信号の信号レベルと、前記閾値算出回路によって算出された前記閾値とを、所定の周期にて比較する比較回路と、を備える。なお、「前記受光ユニットは、前記パルス光群を含む光を受光」とは、光電センサにおける透過型及び反射型の両方を含み、その意図は、「前記パルス光群を含む光を、検出領域を通じて受光」することを意味する。さらに言えば、「透過型の光電センサ」においては、「前記パルス光群を含む光で検出領域を透過した光を直接的に受光」する構成であり、「反射型の光電センサ」においては、「前記パルス光群を含む光で検出領域から反射した（検出領域に存在するワークからの反射）光を間接的に受光」する構成である。本開示の「光電センサ」は、これら「透過型の光電センサ」又は「反射型の光電センサ」のいずれの構成であってもよい。
　本開示の受光ユニットは、所定の周期にて投光される、複数のパルス光を含むパルス光群を含む光を受光し、当該受光した光に基づく受光信号を出力する受光素子と、前記受光信号に含まれる、前記複数のパルス光に対応する複数のピーク信号の信号レベルに基づいて閾値を算出する閾値算出回路と、前記受光信号に所定のフィルタを施すフィルタ回路と、前記フィルタ回路から出力される前記受光信号の信号レベルと、前記閾値算出回路によって算出された前記閾値とを、所定の周期にて比較する比較回路と、を備える。
　なお、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム又は記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
　本開示によれば、受光信号に含まれ得るノイズを考慮して物体の検知を精度良く行うことができる光電センサ及び受光ユニットを提供できる。
実施の形態１に係る光電センサの構成例を示すブロック図 実施の形態１に係る受光ユニットにおける受光処理の一例を説明するための図 実施の形態１に係るオフセット回路の処理の一例を示すフローチャート 実施の形態１に係るオフセット取得タイミングにおいて取得される信号レベルとメモリに記憶される信号レベルとを説明するための模式図 実施の形態１に係る前回のオフセット値が存在しない場合の処理の一例を示すフローチャート 実施の形態２に係るノイズを含まない場合のデジタルフィルタ回路から出力される信号レベルの例を示す図 実施の形態２に係るノイズを含む場合のデジタルフィルタ回路から出力される信号レベルの例を示す図 実施の形態２に係る３発のバースト投光を受光してＩＶ変換回路から出力されたノイズなしの場合の受光信号の一例を示すグラフ 図７Ａと同様の３発のバースト投光を受光してＩＶ変換回路から出力されたノイズありの場合の受光信号の一例を示すグラフ 実施の形態２に係るノイズを含む受光信号がＩＶ変換回路から出力されたバースト信号の例を示すグラフ 図８Ａに示すバースト信号について、「バーストピーク差分値／バーストピーク平均値」と、「ピーク上昇量／オフセット上昇量」との関係を示すグラフ 実施の形態２に係る受光信号（フィルタ処理後）のピーク値と「ピーク上昇量／オフセット上昇量」との関係の一例を示すフラグ 実施の形態２に係る光電センサの構成例を示すブロック図 実施の形態２に係る受光ユニットの動作例を示すフローチャート
　以下、図面を適宜参照して、本開示の実施の形態について、詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、すでによく知られた事項の詳細説明及び実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の記載の主題を限定することは意図されていない。
（実施の形態１）
　図１は、実施の形態１に係る光電センサ１の構成例を示すブロック図である。図２は、実施の形態１に係る受光ユニット２０における受光処理の一例を説明するための図である。
　光電センサ１は、投光ユニット１０と、当該投光ユニット１０に対向配置される受光ユニット２０とを備える、いわゆる「透過型」の構成となっている。ここで、光電センサ１は、このような「透過型」だけではなく、「反射型」の構成であってもよい。「反射型」の場合には、投光ユニット１０と受光ユニット２０とが、ともに物体（ワーク又は検出対象物とも呼ばれる）に対して対向配置される。投光ユニット１０及び受光ユニット２０は別体の構成でも、一体の構成であってもよい。また、投光ユニット１０及び受光ユニット２０は、同期型又は非同期型のいずれであってもよい。光電センサ１は、投光ユニット１０からパルス光を投光し、受光ユニット２０にてパルス光を受光することにより、投光ユニット１０と受光ユニット２０との間の検知区間に物体が存在するか否かを検知する。
　投光ユニット１０は、発振回路１１、変調回路１２、駆動回路１３、及び、投光素子１４を備える。なお、本実施の形態において回路と表現しているブロックの機能は、物理的なＩＣ（例えばＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit)）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等）によって実現されてもよいし、汎用プロセッサがコンピュータプログラムを実行することによって実現されてもよい。
　発振回路１１は、所定周波数のクロック信号を発生する。
　変調回路１２は、投光素子１４から投光されるパルス光が、例えば図２（ａ）に示す受光パターンとなるように、発振回路１１から出力されるクロック信号を変調してパルス信号を出力する。すなわち、変調回路１２は、所定の数（例えば３つ）のパルス光の群が所定の周期Ｔ０にて投光素子１４から投光されるように、クロック信号を変調してパルス信号を出力する。なお、パルス光の数は、複数個であってもよいし、１つであってもよい。
　駆動回路１３は、変調回路１２から出力されるパルス信号に応じたパルス電流を投光素子１４へ供給する。
　投光素子１４は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）によって構成され、駆動回路１３から出力されたパルス電流に応じて発光する。これにより、投光素子１４から、図２（ａ）に示すようなパルス光の群が周期Ｔ０にて投光される。
　受光ユニット２０は、受光素子２１、ＩＶ変換回路２２、増幅回路２３、ＡＤ変換回路２４、デジタルフィルタ回路２５、比較回路２６、判定回路２７、及び、オフセット回路２８を備える。
　受光素子２１は、例えばフォトダイオードによって構成される。受光素子２１は、投光素子１４から投光されたパルス光を受光し、受光した光の受光量に応じたレベルの電気信号（電流）を出力する。
　ＩＶ変換回路２２は、受光素子２１から入力された電流を電圧に変換し、その変換した電圧信号（パルス信号）を出力する。
　増幅回路２３は、図２（ｂ）に示すように、ＩＶ変換回路２２から入力された電圧信号を増幅し、その増幅した増幅信号を出力する。以下、増幅回路２３から出力される信号を、受光信号と称する場合がある。
　ＡＤ変換回路２４は、増幅回路２３から入力されたアナログの受光信号をデジタルの受光信号に変換し、その変換したデジタルの受光信号を出力する。
　デジタルフィルタ回路２５は、ＡＤ変換回路２４から入力されたデジタルの受光信号にデジタルフィルタを施し、図２（ｃ）に示すような受光信号を出力する。デジタルフィルタ回路２５は、デジタルフィルタとして、例えばハイパスフィルタ、全波整流、及び、ローパスフィルタを順に施す。あるいは、デジタルフィルタ回路２５は、デジタルフィルタとして、例えばローパスフィルタを施す。
　比較回路２６は、図２（ｆ）に示すように、デジタルフィルタ回路２５から出力された受光信号の信号レベルが閾値ＴｈＢ以上である場合にオン信号を出力し（例えば所定のレベルの信号を出力し）、受光信号の信号レベルが閾値ＴｈＢ未満である場合にオフ信号を出力する（例えば信号を出力しない）。なお、閾値ＴｈＢは、後述するオフセット回路２８によって設定される。
　判定回路２７は、比較回路２６からオン信号又はオフ信号のいずれが入力されたかを判定する。加えて、光電センサ１が「透過型」の場合、判定回路２７は、オン信号が所定回数以上（例えば８回以上）連続して入力された場合、検知区間に物体が存在しないと判定し、オフ信号が所定回数以上（例えば８回以上）連続して入力された場合、検知区間に物体が存在すると判定してよい。光電センサ１が「反射型」の場合、判定回路２７は、オン信号が所定回数以上（例えば８回以上）連続して入力された場合、検知区間に物体が存在すると判定し、オフ信号が所定回数以上（例えば８回以上）連続して入力された場合、検知区間に物体が存在しないと判定してよい。判定回路２７は、検知区間に物体が存在しないと判定した場合、オン信号を出力し（例えば所定の大きさの信号を出力し）、検知区間に物体が存在すると判定した場合、オフ信号を出力してよい（例えば信号を出力しない）。
　図２（ｂ）に示すように、受光信号にノイズが含まれる場合、図２（ｃ）に示すように、デジタルフィルタ回路２５から出力される受光信号の信号レベルは、ノイズが含まれない場合の信号レベルと比較して、全体的にずれが生じ得る。例えば、受光信号にノイズが含まれる場合、信号レベルが全体的に高くなり得る。そのため、比較回路２６の閾値ＴｈＡがもし固定値であるとすると、受光信号に含まれるノイズが閾値ＴｈＡを超え、比較回路２６が誤ってオン信号を出力してしまう可能性がある。このとき、閾値ＴｈＡはノイズがない状態での理想的な閾値（いわゆる、基準値）である。あるいは、本来オン信号を出力すべきにも関わらず、信号レベルが閾値ＴｈＡを超えずに、比較回路２６が誤ってオフ信号を出力してしまう可能性がある。つまり、比較回路２６が出力するオン信号及びオフ信号の精度又は信頼性が低下し得る。そこで、本実施の形態では、図１に示すように、受光信号に含まれ得るノイズを考慮して比較回路２６の閾値ＴｈＡを補正するオフセット回路２８を設ける。
　オフセット回路２８は、図２（ｄ）に示すように、一定の時間間隔で繰り返されるオフセット取得タイミングに合わせて、信号レベルを取得する。オフセット回路２８は、図２
（ｅ）に示すように、その取得した信号レベルを用いて閾値ＴｈＡを補正し、その補正した閾値ＴｈＢを比較回路２６に設定する。
　次に、図３及び図４を参照して、オフセット回路２８の処理について詳細に説明する。図３は、実施の形態１に係るオフセット回路２８の処理の一例を示すフローチャートである。図４は、実施の形態１に係るオフセット取得タイミングにおいて取得される信号レベルとメモリに記憶される信号レベルとを説明するための模式図である。なお、メモリは、図１に図示していないが、受光ユニット２０に設けられてよい。
　オフセット回路２８は、前回のオフセット値に基づき採用範囲を決定する（Ｓ１０１）。オフセット値及び採用範囲の詳細については後述する。また、受光ユニット２０の起動直後など、前回のオフセット値が存在しない場合の動作についても後述する。例えば、オフセット回路２８は、次のように採用範囲を決定する。
（前回のオフセット値－α）≦採用範囲≦（前回のオフセット値＋β）
ここで、α及びβは予め定められた値であってよい。また、αとβは、異なる値であってもよいし、同じ値であってもよい。また、（前回のオフセット値－α）は、採用範囲の下限値と、（前回のオフセット値＋β）は、採用範囲の上限値と読み替えられてもよい。
　オフセット回路２８は、図２又は図４に示すように、一定の時間間隔で到来するオフセット取得タイミングで、信号レベルを取得する（Ｓ１０２）。
　オフセット回路２８は、ステップＳ１０２で取得した信号レベルが、ステップＳ１０１で決定した採用範囲内であるか否かを判定する（Ｓ１０３）。
　オフセット回路２８は、信号レベルが採用範囲内である場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、取得した信号レベルを、今回の信号レベルとしてメモリに記憶し（Ｓ１０４）、処理をステップＳ１０６に進める。
　例えば、図４に示すように、１周期分の１６回のオフセット取得タイミングのうち１回目のオフセット取得タイミングで取得した信号レベルが「３４」であった場合、当該信号レベル「３４」は採用範囲「１０～５０」に含まれるので、オフセット回路２８は、１回目の信号レベルとして「３４」をそのままメモリに記憶する。なお、オフセット回路２８における当該１周期の期間は、受光ユニット２０がパルス光の群を受光する１周期Ｔ１（投光の１周期Ｔ０と受光の１周期Ｔ１はＴ０＝Ｔ１でもよい）の期間に対応して（例えば同じ又はほぼ同じであって）よい。ただし、オフセット回路２８における周期と、投光ユニット１０がパルス光の群を投光する周期Ｔ１とは同期していなくてよい。あるいは、オフセット回路２８における当該１周期の期間は、予め定められた期間であってもよい。
　オフセット回路２８は、信号レベルが採用範囲外である場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、前回にメモリに記憶された信号レベルを複製して今回の信号レベルとしてメモリに記憶し（Ｓ１０５）、処理をステップＳ１０６に進める。すなわち、オフセット回路２８は、１周期における複数の信号レベルのうち採用範囲外の信号レベルを、１周期における複数の信号レベルのうち採用範囲内の少なくとも１つの信号レベルに置換してメモリに記憶する。
　例えば、図４に示すように、１周期分の１６回のオフセット取得タイミングのうち６回目のオフセット取得タイミングで取得した信号レベルが「６２」であった場合、当該信号レベル「６２」は採用範囲「１０～５０」から外れているので、オフセット回路２８は、５回目にメモリに記憶された信号レベル「４１」を複製して６回目の信号レベルとしてメモリに記憶する。例えば、図４に示すように、１周期分の１６回のオフセット取得タイミングのうち７回目のオフセット取得タイミングで取得した信号レベルが「８２」であった場合、当該信号レベル「８２」は採用範囲「１０～５０」から外れているので、オフセット回路２８は、上記の６回目に記憶された信号レベル「４１」を複製して７回目の信号レベルとしてメモリに記憶する。これにより、メモリには、採用範囲内の信号レベルが記憶される。
　オフセット回路２８は、１周期分の信号レベルを取得したか否かを判定する（Ｓ１０６）。例えば、１６回分のオフセット取得タイミングを１周期とすると、オフセット回路２８は、１６回分の信号レベルを取得したか否か（つまり１６回分の信号レベルがメモリに記憶されたか否か）を判定する。
　１周期分の信号レベルをまだ取得していない場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、オフセット回路２８は、処理をステップＳ１０２に戻す。
　１周期分の信号レベルを取得した場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、オフセット回路２８は、メモリに記憶されている１周期分（例えば１６回分）の信号レベルの平均値を算出し、その算出した平均値をオフセット値としてメモリに記憶する（Ｓ１０７）。このメモリに記憶されたオフセット値は、次回のステップＳ１０１の処理において、「前回のオフセット値」となる。
　オフセット回路２８は、オフセット値に基づいて閾値（つまり補正した閾値ＴｈＢ）を算出する（Ｓ１０８）。例えば、オフセット回路２８は、次のように閾値ＴｈＢを算出する。
閾値ＴｈＢ＝閾値ＴｈＡ（＝基準値）＋（オフセット値×係数）
ここで、基準値及び係数は予め定められた値であってよい。なお、「基準値」とは、言い換えると「ノイズのない理想状態での閾値」または「標準設定閾値（ノイズを加味しないで設定される閾値）」のことである。
　オフセット回路２８は、ステップＳ１０８で算出した閾値ＴｈＢを比較回路２６に設定し（Ｓ１０９）、処理をステップＳ１０１に戻す。
　上記の処理によれば、受光信号に含まれるノイズの大きさに応じて適切な閾値ＴｈＢが設定されるので、比較回路２６が誤ったオン信号又はオフ信号を出力することを抑止できる。すなわち、比較回路２６が出力するオン信号及びオフ信号の精度又は信頼性が向上する。
＜オフセット値の算出方法の変形例＞
　オフセット値の算出方法は、上述した方法に限られない。例えば、オフセット値は、次の（Ａ１）～（Ａ６）のいずれかの方法によって算出されてもよい。
（Ａ１）図３のステップＳ１０３において信号レベルが採用範囲外である場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、オフセット回路２８は、図３のステップＳ１０５の処理に代えて、次の処理を行う。すなわち、オフセット回路２８は、その採用範囲外である信号レベルをメモリに記憶しない。つまり、オフセット回路２８は、採用範囲外である信号レベルを除外する。これにより、図３のステップＳ１０７において、図３に示す処理と同様、採用範囲内の信号レベルにて平均値が算出され、オフセット値としてメモリに記憶される。
（Ａ２）オフセット回路２８は、図３のステップＳ１０７の処理に代えて、次の処理を行う。すなわち、オフセット回路２８は、メモリに記憶された１周期分の複数の信号レベルのうちの最大の信号レベルと最小の信号レベルとの平均値を算出し、その算出した平均値をオフセット値としてメモリに記憶する。
（Ａ３）オフセット回路２８は、図３のステップＳ１０７の処理に代えて、次の処理を行う。すなわち、オフセット回路２８は、メモリに記憶された１周期分の複数の信号レベルのうちの最大の信号レベルを、オフセット値としてメモリに記憶する。
（Ａ４）オフセット回路２８は、図３のステップＳ１０７の処理に代えて、次の処理を行う。すなわち、オフセット回路２８は、メモリに記憶された１周期分の信号レベルのうちの最小の信号レベルを、オフセット値としてメモリに記憶する。
（Ａ５）オフセット回路２８は、図３のステップＳ１０７の処理に代えて、次の処理を行う。すなわち、オフセット回路２８は、メモリに記憶された１周期分の信号レベルのうちの２つ以上の信号レベルの平均値を算出し、その算出した平均値をオフセット値としてメモリに記憶する。
（Ａ６）オフセット回路２８は、図３のステップＳ１０７の処理に代えて、次の処理を行う。すなわち、オフセット回路２８は、メモリに記憶された１周期分の信号レベルのうちの１つを、オフセット値としてメモリに記憶する。例えば、オフセット回路２８は、メモリに記憶された１周期分の信号レベルのうちの所定回（例えば５回目）にメモリに記憶された信号レベルを、オフセット値としてメモリに記憶する。
＜前回のオフセット値が存在しない場合＞
　受光ユニット２０の起動直後など、図３のステップＳ１０１において、前回のオフセット値が存在しない場合、オフセット回路２８は、次の（Ｂ１）又は（Ｂ２）の方法によって初回の採用範囲を決定してよい。
（Ｂ１）初回のオフセット値を予め定めておき、オフセット回路２８は、初回の採用範囲を次のように決定する。
（初回のオフセット値－α０）≦初回の採用範囲≦（初回のオフセット値＋β０）
ここで、α０及びβ０は予め定められた値であってよい。α０とβ０は、異なる値であってもよいし、同じ値であってもよい。α０は上記のαと同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。β０は上記のβと同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。また、（初回のオフセット値－α０）を初回の採用範囲の下限値と、（初回のオフセット値＋β０）を初回の採用範囲の上限値と読み替えられてもよい。
（Ｂ２）オフセット回路２８は、図３のステップＳ１０１に代えて、次の図５に示す処理を実行することにより、初回の採用範囲を決定する。図５は、実施の形態１に係る初回の採用範囲を決定する処理の一例を示すフローチャートである。なお、オフセット回路２８が当該図５に示す処理を行っている間、比較回路２６は、デジタルフィルタ回路２５から出力される受光信号と閾値ＴｈＢとを比較する処理を行わなくてよい。
　オフセット回路２８は、オフセット取得タイミングで信号レベルを取得する（Ｓ２０１）。
　オフセット回路２８は、ステップＳ２０１で取得した信号レベルが予め定められた上限値以上であるか否かを判定する（Ｓ２０２）。
　信号レベルが上限値以上である場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、オフセット回路２８は、上限値を信号レベルとしてメモリに記憶し（Ｓ２０３）、処理をステップＳ２０７に進める。
　信号レベルが上限値よりも小さい場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、オフセット回路２８は、ステップＳ２０１で取得した信号レベルが予め定められた下限値以下であるか否かを判定する（Ｓ２０４）。
　信号レベルが下限値以下である場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、オフセット回路２８は、下限値を信号レベルとしてメモリに記憶し（Ｓ２０５）、処理をステップＳ２０７に進める。
　信号レベルが下限値よりも大きい場合（Ｓ２０４：ＮＯ）、すなわち信号レベルが上限値よりも小さく下限値よりも大きい場合、オフセット回路２８は、ステップＳ２０１で取得した信号レベルをメモリに記憶し（Ｓ２０６）、処理をステップＳ２０７に進める。
　オフセット回路２８は、所定回数分の信号レベルを取得したか否か判定する（Ｓ２０７）。この所定回数は、図３に示す１周期分の回数と同じであってもよいし、異なってもよい。
　オフセット回路２８は、所定回数分の信号レベルをまだ取得していない場合（Ｓ２０７：ＮＯ）、処理をステップＳ２０１に戻す。
　オフセット回路２８は、所定回数分の信号レベルを取得した場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、メモリに記憶されている所定回数分の信号レベルの平均値を算出し、その算出した平均値を初回のオフセット値としてメモリに記憶する（Ｓ２０８）。
　オフセット回路２８は、処理を図３に示すステップＳ１０１に進める。当該ステップＳ１０１において、オフセット回路２８は、ステップＳ２０８にてメモリに記憶された初回のオフセット値を、「前回のオフセット値」として採用範囲を決定する。
　以上の処理により、前回のオフセット値が存在ない場合にも、採用範囲を決定することができる。
（実施の形態２）
　実施の形態２では、実施の形態１にて説明済みの構成要素については共通の参照符号を付し、説明を省略する場合がある。
　図６Ａは、実施の形態２に係る、ノイズを含まない場合のデジタルフィルタ回路２５から出力される信号レベルの例を示す。図６Ｂは、実施の形態２に係る、ノイズを含む場合のデジタルフィルタ回路２５から出力される信号レベルの例を示す。
　実施の形態１では、外乱光等の外乱成分によって生じるノイズにより受光信号の信号レベルが全体的に上昇するため、その上昇量に応じたオフセット値を算出し、そのオフセット値を用いて閾値ＴｈＡを閾値ＴｈＢに補正する方法を説明した。
　実施の形態２に係る光電センサ１は、投光ユニット１０が、複数のパルス光を含むパルス光群を所定の投光周期で投光し（つまりバースト投光を行い）、受光ユニット２０が、そのパルス光群を受光し、その受光信号に応じて、検知区間に存在する物体を検知する。このように、既定の周期でバースト投光し、受光信号をフィルタに通すことにより、外乱成分を含む受光信号から投光成分のみを抽出することができる。しかし、バースト投光を行う光電センサ１においては、次の状況が発生する場合がある。すなわち、図６Ｂに示すように、パルス光群を受光しない範囲（以下、オフセット値取得範囲と称する）の信号（以下、ベース信号と称する）のノイズに基づく信号レベルの上昇量（以下、オフセット上昇量と称する）と、パルス光群を受光する範囲の信号（以下、ピーク信号と称する）のノイズに基づく信号レベルの上昇量（以下、ピーク上昇量と称する）とは、一致しない場合がある。以下、詳しく説明する。
　図７Ａは、実施の形態２に係る、３発のバースト投光を受光してＩＶ変換回路２２から出力された、ノイズなしの場合の受光信号の一例を示すグラフである。図７Ｂは、図７Ａと同様の３発のバースト投光を受光してＩＶ変換回路２２から出力された、ノイズありの場合の受光信号の一例を示すグラフである。図７Ａ及び図７Ｂに示すグラフにおいて、横軸は時間（μｓ）を示し、縦軸は信号レベル（Ｖ）を示す。
　図７Ａに示すノイズなしの場合の受光信号のバースト投光に対応する部分の信号（以下、バースト信号と称する）の振幅と比較して、図７Ｂに示すノイズありの場合の受光信号のバースト投光に対応する部分の信号（バースト信号）の振幅は、ノイズ成分によって大きくなっている。ノイズはランダムであるため、ノイズ成分を含むバースト信号の振幅もランダム（バラバラ）になっている。
　ノイズ成分を含むバースト信号は、デジタルフィルタ回路２５にて平準化され、図６Ｂに示すような信号が、デジタルフィルタ回路２５から出力される。オフセット値は、ノイズの絶対的な量に依存する。一方、複数（例えば３発）のバースト投光に対応するバースト信号の各ピーク値（以下、バーストピーク値と称する）の変動量（ばらつき又はばらけ方）は、受光量とノイズとの相対的な量（Ｓ／Ｎ）に依存すると推定される。そのため、上述にて図６Ｂを参照して説明したように、オフセット上昇量とピーク上昇量とが一致しない場合が生じ得る。
　図８Ａは、実施の形態２に係る、ノイズを含む受光信号がＩＶ変換回路２２から出力されたバースト信号の例を示すグラフである。図８Ｂは、図８Ａに示すバースト信号について、「バーストピーク差分値／バーストピーク平均値」と、「ピーク上昇量／オフセット上昇量」との関係を示すグラフである。図８Ｂには、受光電流が５０ｎＡの場合のグラフと、１００ｎＡの場合のグラフと、２００ｎＡの場合のグラフとを示している。
　図８Ａに示すグラフにおいて、横軸は時間（μｓ）を示し、縦軸は信号レベルを示す。図８Ｂに示すグラフにおいて、横軸は「バーストピーク差分値／バーストピーク平均値」を示し、縦軸は「ピーク上昇量／オフセット上昇量」を示す。
　バーストピーク差分値は、バースト信号の複数のピーク値（つまりバーストピーク値））のうちの最大値と最小値との差分の値である。例えば、図８Ａでは、バーストピーク差分値は、３つのバーストピーク値６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃのうちの最大値と最小値との差分の値となる。
　バーストピーク平均値は、バースト信号の複数のピーク値（つまりバーストピーク値）の平均値である。例えば、図８Ａでは、バーストピーク平均値は、３つのバーストピーク値６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃの平均値となる。
　ピーク上昇量は、デジタルフィルタ回路２５から出力された信号における、ノイズが含まれていない場合のピーク信号の信号レベルからノイズが含まれている場合のピーク信号の信号レベルへの上昇量を示す。
　オフセット上昇量は、デジタルフィルタ回路２５から出力された信号における、ノイズが含まれていない場合のベース信号の信号レベルからノイズが含まれている場合のベース信号の信号レベルへの上昇量を示す。
　以下の説明において、「バーストピーク差分値／バーストピーク平均値」を、「バーストピークのばらつき割合」と称する場合がある。また、以下の説明において、「ピーク上昇量／オフセット上昇量」を、「ピークの上昇割合」と称する場合がある。
　図８Ｂにおいて、バーストピークのばらつき割合が大きくなるにつれて、概ね線形に、ピークの上昇割合も大きくなっている。別言すると、バーストピークのばらつき割合が小さくなるにつれて、概ね線形に、ピークの上昇割合も小さくなっている。
　したがって、ピークの上昇割合を係数γとし、バーストピークのばらつき割合に応じて係数γを決定し、実施の形態１の場合と同様に、「閾値ＴｈＢ＝基準値＋（オフセット値×係数γ）」を算出することにより、オフセット上昇量とピーク上昇量とが一致しない場合にも適切な閾値ＴｈＢを決定できる。なお、バーストピークのばらつき割合と、係数γとの対応関係については、受光ユニット２０が備える所定のメモリに、図８Ｂに示すような、バーストピークのばらつき割合と係数γとの対応関係を示すテーブル（以下、係数テーブルと称する）又は関数（以下、係数関数と称する）を予め保持させてよい。
　図９は、実施の形態２に係る、受光信号のピーク値（より具体的には、デジタルフィルタ回路２５にて処理された信号）と「ピーク上昇量／オフセット上昇量」との関係の一例を示すフラグである。図９に示すグラフにおいて、横軸が「受光信号（フィルタ処理後）のピーク値」を示し、縦軸が「ピーク上昇量／オフセット上昇量」（つまりピークの上昇割合及び係数γ）を示す。
　図９に示すように、受光信号のピーク値が大きくなるにつれて、ピークの上昇割合（係数γ）は小さくなり、受光信号のピーク値が十分に大きくなった場合、ピークの上昇割合（つまり係数γ）は、ほぼ０になる。この場合、「オフセット値×係数γ」は０となるため、「閾値ＴｈＢ＝基準値」と算出される。すなわち、受光信号のピーク値が十分に大きい場合（例えば受光信号の信号レベルが所定の閾値以上である場合）、受光ユニット２０は、閾値ＴｈＢを一定とし、オフセット値及び係数γの算出を行わなくてもよい。ここで、「基準値」とは、言い換えると「ノイズのない理想状態での閾値」または「標準設定閾値（ノイズを加味しないで設定される閾値）」のことである。
　以下では、出願人又は発明者が見出した上述の知見に基づいて、オフセット上昇量とピーク上昇量とが一致しない場合にも、適切に閾値を補正することができる光電センサ１について説明する。
　図１０は、実施の形態２に係る光電センサ１の構成例を示すブロック図である。
　投光ユニット１０は、発振回路１１、変調回路１２、駆動回路１３、及び、投光素子１４を含む。発振回路１１、変調回路１２、駆動回路１３、及び、投光素子１４については、実施の形態１にて説明済みであるため、ここでの説明を省略する。なお、投光ユニット１０は、変調回路１２によってバースト信号を生成し、投光素子１４からバースト投光を行ってよい。
　受光ユニット２０は、受光素子２１、ＩＶ変換回路２２、増幅回路２３、ＡＤ変換回路２４、デジタルフィルタ回路２５、比較回路２６、判定回路２７、オフセット回路２８、係数決定回路２９、及び、閾値算出回路３０を含む。受光素子２１、ＩＶ変換回路２２、増幅回路２３、ＡＤ変換回路２４、デジタルフィルタ回路２５、比較回路２６、及び、判定回路２７については、実施の形態１にて説明済みであるため、ここでの説明を省略する。
　なお、実施の形態２に係る光電センサ１は、いわゆる透過型の光電センサ１又は反射型の光電センサ１のいずれであってもよい。透過型の光電センサ１においては、投光ユニット１０が投光したパルス光群を含む光が検出領域を透過した光を、受光ユニット２０が直接的に受光する構成であってよい。反射型の光電センサ１においては、投光ユニット１０が投光したパルス光群を含む光が検出領域から反射された（つまり検出領域に存在するワークから反射された）光を、受光ユニット２０が間接的に受光する構成であってよい。
　オフセット回路２８は、デジタルフィルタ回路２５から出力される信号におけるオフセット値取得範囲（図６Ｂ参照）の信号レベルを取得し、オフセット値を算出する。オフセット回路２８は、算出したオフセット値を出力する。
　係数決定回路２９は、ＡＤ変換回路２４から出力される（つまりデジタルフィルタ回路２５に入力される前の）バースト信号から、例えば次のステップＳ３０１からステップＳ３０４の処理により、係数γを決定又は算出する。なお、係数決定回路２９は、図８Ｂ又は図９Ｂに示すような、バーストピークのばらつき割合と係数γとの対応関係を示す係数テーブル又は係数関数を予め保持しているものとする。
（ステップＳ３０１）係数決定回路２９は、バースト信号に含まれる複数のバーストピーク値の平均値（つまりバーストピーク平均値）を算出する。
（ステップＳ３０２）係数決定回路２９は、バースト信号に含まれる複数のバーストピーク値の最大値と最小値との差分値（つまりバーストピーク差分値）を算出する。
（ステップＳ３０３）係数決定回路２９は、「バーストピーク差分値／バーストピーク平均値」を算出する。つまり、係数決定回路２９は、バーストピークのばらつき割合を算出する。
（ステップＳ３０４）係数決定回路２９は、係数テーブル又は係数関数を用いて、「バーストピーク差分値／バーストピーク平均値」に対応する係数γ（つまり「ピーク上昇量／オフセット上昇量」）を決定する。
　なお、係数決定回路２９は、ステップＳ３０２において、例えば以下の式（１）により、バースト信号に含まれる複数のバーストピーク値の標準偏差（以下、バーストピーク標準偏差）を算出し、ステップＳ３０３において、「バーストピーク標準偏差／バーストピーク平均値」を算出してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　式（１）において、ｎはバーストピークの数を示し、ｘｉはｉ番目のバーストピーク値を示し、ｘ－は、バーストピーク平均値を示す。
　つまり、バーストピークのばらつき割合は、「バーストピーク標準偏差／バーストピーク平均値」によって算出されてもよい。この場合、係数決定回路２９は、「バーストピーク標準偏差／バーストピーク平均値」を横軸とし、「ピーク上昇量／オフセット上昇量」を縦軸とする、図８Ｂ又は図９Ｂと同様の係数テーブル又は係数関数を予め保持してよい。そして、係数決定回路２９は、ステップＳ３０４において、この係数テーブル又は係数関数を用いて、「バーストピーク標準偏差／バーストピーク平均値」に対応する係数γ（つまり「ピーク上昇量／オフセット上昇量」）を決定してもよい。
　あるいは、係数決定回路２９は、ステップＳ３０２において、例えば以下の式（２）により、バースト信号に含まれる複数のバーストピーク値の分散（以下、バーストピーク分散）を算出し、ステップＳ３０３において、「バーストピーク分散／バーストピーク平均値」を算出してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　式（２）において、ｎはバーストピークの数を示し、ｘｉはｉ番目のバーストピーク値を示し、ｘ－は、バーストピーク平均値を示す。
　つまり、バーストピークのばらつき割合は、「バーストピーク分散／バーストピーク平均値」によって算出されてもよい。この場合、係数決定回路２９は、「バーストピーク分散／バーストピーク平均値」を横軸とし、「ピーク上昇量／オフセット上昇量」を縦軸とする、図８Ｂ又は図９Ｂと同様の係数テーブル又は係数関数を予め保持してよい。そして、係数決定回路２９は、ステップＳ３０４において、この係数テーブル又は係数関数を用いて、「バーストピーク分散／バーストピーク平均値」に対応する係数γ（つまり「ピーク上昇量／オフセット上昇量」）を決定してもよい。
　係数決定回路２９は、上述した方法によって算出した係数γを出力する。
　閾値算出回路３０は、オフセット回路２８から出力されたオフセット値と、係数決定回路２９から出力された係数γとを用いて、以下の式（３）により、閾値ＴｈＢを算出する。
　閾値ＴｈＢ＝閾値ＴｈＡ（＝基準値）＋（オフセット値×係数γ）　　（３）
　ここで、「基準値」とは、言い換えると「ノイズのない理想状態での閾値」または「標準設定閾値（ノイズを加味しないで設定される閾値）」のことである。
　閾値算出回路３０は、この算出した閾値ＴｈＢを比較回路２６に設定する。
　これにより、受光ユニット２０は、オフセット上昇量とピーク上昇量とが一致しない場合にも、適切な閾値を比較回路２６に設定できる。
　図１１は、実施の形態２に係る受光ユニット２０の動作例を示すフローチャートである。
　オフセット回路２８は、オフセット値の取得タイミング（例えば図６Ｂに示すオフセット値取得範囲）を決定する。また、係数決定回路２９は、バースト信号の取得タイミングを決定する（Ｓ４０１）。オフセット回路２８は、以下の（Ｃ１）から（Ｃ３）のいずれかの方法によって、オフセット値の取得タイミングを決定してよい。係数決定回路２９は、以下の（Ｃ１）又は（Ｃ３）のいずれかの方法によって、バースト信号の取得タイミングを決定してよい。
（Ｃ１）オフセット回路２８及び係数決定回路２９は、それぞれ、受光予測に基づいて取得タイミングを決定する。
（Ｃ２）オフセット回路２８及び係数決定回路２９は、それぞれ、受光信号の１周期内の離散した所定のタイミングを、取得タイミングとする。
（Ｃ３）オフセット回路２８及び係数決定回路２９は、それぞれ、投光タイミングに基づいて（例えば投光タイミングと同期させて）、取得タイミングを決定する。
　なお、オフセット回路２８及び係数決定回路２９が採用する上記（Ｃ１）から（Ｃ３）のいずれかの方法は、ユーザによって設定されてよい。また、オフセット回路２８及び係数決定回路２９には、上記（Ｃ１）から（Ｃ３）のうち、同じ方法が設定されてもよいし、互いに異なる方法が設定されてもよい。
　係数決定回路２９は、上述したステップＳ３０１からステップＳ３０３の処理により、バーストピークのばらつき割合を算出する（Ｓ４０２）。
　係数決定回路２９は、上述したステップＳ３０４の処理により、係数γを決定する（Ｓ４０３）。なお、係数決定回路２９は、投光周期毎に新たに係数γを決定してよい。あるいは、係数決定回路２９は、所定のタイミング（例えば受光ユニット２０の起動後の最初の取得タイミング）に係数γを決定し、その後の処理では、その決定した係数γを固定的に使用してもよい。あるいは、係数決定回路２９は、投光周期毎ではなく、投光周期よりも長い所定期間毎に係数γを決定し、その期間内は同じ係数γを固定的に使用してもよい。
　受光ユニット２０は、図３に示したステップＳ１０１からステップＳ１０６と同様の処理を実行する（Ｓ４０４～Ｓ４０９）。
　オフセット回路２８は、記憶された１周期分の信号レベルの平均値を算出し、オフセット値としてメモリに記憶する（Ｓ４１０）。
　閾値算出回路３０は、ステップＳ４０３で決定した係数γとステップＳ４１０でメモリに記憶されたオフセット値とを用いて、上記の式（３）により閾値ＴｈＢを算出する（Ｓ４１１）。
　閾値算出回路３０は、ステップＳ４１１で算出した閾値ＴｈＢを比較回路２６に設定する（Ｓ４１２）。そして、処理はステップＳ４０１に戻る。
　以上の処理により、受光ユニット２０は、オフセット上昇量とピーク上昇量とが一致しない場合にも適切に対応する閾値を比較回路２６に設定できる。これにより、ノイズ等により物体が誤検出されることを抑制できる。
＜変形例１＞
　上述で図９を用いて説明したように、受光ピーク量が十分大きい場合（例えば受光ピーク量が所定の閾値以上である場合）、係数γはほぼ０となるため、オフセット値及び係数γの算出が不要となる。
　そこで、受光ユニット２０は、受光ピーク量が所定の閾値以上であるか否かを判定し、受光ピーク量が所定の閾値未満であると判定した場合、図１１に示す処理を実行し、受光ピーク量が所定の閾値以上であると判定した場合、図１１に示す処理を省略し、「閾値ＴｈＢ＝基準値」を比較回路２６に設定してよい。これにより、受光ピーク量が所定の閾値以上である場合、受光ユニット２０は、不要なオフセット値及び係数γの算出処理を行わないので、受光ユニット２０の処理負荷を軽減できる。
＜変形例２＞
　上述では、受光ユニット２０が、オフセット値に係数γを掛けた値を基準値に加えた値を閾値とすることにより閾値を補正し、デジタルフィルタ回路２５から出力される信号のピーク値とその補正した閾値をと比較する場合を説明した。しかし、比較方法はこれに限られない。例えば、受光ユニット２０は、デジタルフィルタ回路２５から出力される信号のピーク値から、オフセット値に係数γを掛けた値を差し引き、その差し引いたピーク値を、所定の閾値（＝基準値）と比較してもよい。これによっても、上述した場合と同様、オフセット上昇量とピーク上昇量とが一致しない場合にも適切にピーク信号と閾値とを比較できる。
（付記）
　以上の実施の形態の記載により、下記の技術が開示される。
＜技術１＞
　本開示の光電センサ１は、複数のパルス光を含むパルス光群を所定の周期にて投光する投光ユニット１０と、投光ユニット１０から投光されたパルス光群を受光する受光ユニット２０と、を備え、受光ユニット２０は、パルス光群を含む光を受光し、当該受光した光に基づく受光信号を出力する受光素子２１と、受光信号に含まれる、複数のパルス光に対応する複数のピーク信号の信号レベルに基づいて閾値を算出する閾値算出回路３０と、受光信号に所定のフィルタを施すフィルタ回路（例えばデジタルフィルタ回路２５）と、フィルタ回路から出力される受光信号の信号レベルと、閾値算出回路３０によって算出された閾値とを、所定の周期にて比較する比較回路２６と、を備える。
　これにより、フィルタ回路から出力される受光信号の信号レベルを、ピーク信号の信号レベルに基づいて算出された閾値と比較できるので、より精度良く物体を検知することができる。
＜技術２＞
　技術１に記載の光電センサ１は、フィルタ回路から出力される受光信号の信号レベルのうち採用範囲内の信号レベルに基づいてオフセット値を決定するオフセット回路２８と、複数のピーク信号の信号レベルに基づいて係数を決定する係数決定回路２９と、をさらに備え、閾値算出回路３０は、オフセット値と係数とに基づいて、閾値を算出する。
　これにより、外乱成分によるオフセット値の上昇量とピーク信号の上昇量とが異なる場合においても適切な閾値が算出されるので、より精度良く物体を検出することができる。
＜技術３＞
　技術２に記載の光電センサ１において、閾値算出回路３０は、オフセット値に係数を掛けた値を所定の基準値に加えることにより、閾値を算出する。
　これにより、外乱成分によるオフセット値の上昇量とピーク信号の上昇量とが異なる場合においても適切な閾値が算出されるので、より精度良く物体を検出することができる。
＜技術４＞
　技術３に記載の光電センサ１において、係数は、複数のピーク信号の信号レベルの平均値に対する複数のピーク信号の信号レベルの最大値と最小値の差分値の割合が大きくなるにつれて、大きくなる値である。
　これにより、ピーク信号の変動量に対して適切な係数が決定されるので、より精度良く物体を検出することができる。
＜技術５＞
　技術３に記載の光電センサ１において、係数は、複数のピーク信号の信号レベルの平均値に対する複数のピーク信号の信号レベルの標準偏差の割合が大きくなるにつれて、大きくなる値である。
　これにより、ピーク信号の変動量に対して適切な係数が決定されるので、より精度良く物体を検出することができる。
＜技術６＞
　技術３に記載の光電センサ１において、係数は、複数のピーク信号の信号レベルの平均値に対する複数のピーク信号の信号レベルの分散の割合が大きくなるにつれて、大きくなる値である。
　これにより、ピーク信号の変動量に対して適切な係数が決定されるので、より精度良く物体を検出することができる。
＜技術７＞
　技術２から６のいずれか１つに記載の光電センサ１において、係数決定回路２９は、周期毎に複数のピーク信号の信号レベルに基づいて係数を決定する。
　これにより、ピーク信号の変動量に対して適切な係数が決定されるので、より精度良く物体を検出することができる。また、周期毎に適切な係数が決定されるので、外乱成分が時間変動する場合でも精度良く物体を検出することができる。
＜技術８＞
　技術２から６のいずれか１つに記載の光電センサ１において、係数決定回路２９は、所定のタイミングにおいて複数のピーク信号の信号レベルに基づいて係数を決定し、以降の処理において当該決定した係数を使用する。
　これにより、ピーク信号の変動量に対して適切な係数が決定されるので、より精度良く物体を検出することができる。また、係数決定の処理負荷を軽減することができる。
＜技術９＞
　技術１から８のいずれか１つに記載の光電センサ１において、閾値算出回路３０は、複数のピーク信号の信号レベルが所定の閾値以上である場合、所定の基準値を閾値とする。
　これにより、複数のピーク信号の信号レベルが所定の閾値以上である場合、受光ユニット２０は、不要なオフセット値及び係数の算出処理を行わないので、受光ユニット２０の処理負荷を軽減できる。
＜技術１０＞
　本開示の受光ユニットは、所定の周期にて投光される、複数のパルス光を含むパルス光群を含む光を受光し、当該受光した光に基づく受光信号を出力する受光素子２１と、受光信号に含まれる、複数のパルス光に対応する複数のピーク信号の信号レベルに基づいて閾値を算出する閾値算出回路３０と、受光信号に所定のフィルタを施すフィルタ回路（例えばデジタルフィルタ回路２５）と、フィルタ回路から出力される受光信号の信号レベルと、閾値算出回路３０によって算出された閾値とを、所定の周期にて比較する比較回路２６と、を備える。
　これにより、フィルタ回路から出力される受光信号の信号レベルを、ピーク信号の信号レベルに基づいて算出された閾値と比較できるので、より精度良く物体を検知することができる。
　以上、添付図面を参照しながら実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても本開示の技術的範囲に属すると了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
　なお、本出願は、２０２２年９月２０日出願の日本特許出願（特願２０２２－１４９４００）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
　本開示の技術は、光を投光及び受光して物体を検知するセンサに有用である。
１　光電センサ
１０　投光ユニット
１１　発振回路
１２　変調回路
１３　駆動回路
１４　投光素子
２０　受光ユニット
２１　受光素子
２２　ＩＶ変換回路
２３　増幅回路
２４　ＡＤ変換回路
２５　デジタルフィルタ回路
２６　比較回路
２７　判定回路
２８　オフセット回路
２９　係数決定回路
３０　閾値算出回路
６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ　バーストピーク値

Claims (10)

  1. 　複数のパルス光を含むパルス光群を所定の周期にて投光する投光ユニットと、前記投光ユニットから投光された前記パルス光群を受光する受光ユニットと、を備える光電センサであって、
    　前記受光ユニットは、
    　前記パルス光群を含む光を受光し、当該受光した光に基づく受光信号を出力する受光素子と、
    　前記受光信号に含まれる、前記複数のパルス光に対応する複数のピーク信号の信号レベルに基づいて閾値を算出する閾値算出回路と、
    　前記受光信号に所定のフィルタを施すフィルタ回路と、
    　前記フィルタ回路から出力される前記受光信号の信号レベルと、前記閾値算出回路によって算出された前記閾値とを、所定の周期にて比較する比較回路と、を備える、
    　光電センサ。
  2. 　前記フィルタ回路から出力される前記受光信号の信号レベルのうち採用範囲内の前記信号レベルに基づいてオフセット値を決定するオフセット回路と、
    　前記複数のピーク信号の信号レベルに基づいて係数を決定する係数決定回路と、をさらに備え、
    　前記閾値算出回路は、前記オフセット値と前記係数とに基づいて、前記閾値を算出する、
    　請求項１に記載の光電センサ。
  3. 　前記閾値算出回路は、前記オフセット値に前記係数を掛けた値を所定の基準値に加えることにより、前記閾値を算出する、
    　請求項２に記載の光電センサ。
  4. 　前記係数は、前記複数のピーク信号の信号レベルの平均値に対する前記複数のピーク信号の信号レベルの最大値と最小値の差分値の割合が大きくなるにつれて、大きくなる値である、
    　請求項３に記載の光電センサ。
  5. 　前記係数は、前記複数のピーク信号の信号レベルの平均値に対する前記複数のピーク信号の信号レベルの標準偏差の割合が大きくなるにつれて、大きくなる値である、
    　請求項３に記載の光電センサ。
  6. 　前記係数は、前記複数のピーク信号の信号レベルの平均値に対する前記複数のピーク信号の信号レベルの分散の割合が大きくなるにつれて、大きくなる値である、
    　請求項３に記載の光電センサ。
  7. 　前記係数決定回路は、前記周期毎に前記複数のピーク信号の信号レベルに基づいて前記係数を決定する、
    　請求項２に記載の光電センサ。
  8. 　前記係数決定回路は、所定のタイミングにおいて前記複数のピーク信号の信号レベルに基づいて前記係数を決定し、以降の処理において当該決定した前記係数を使用する、
    　請求項２に記載の光電センサ。
  9. 　前記閾値算出回路は、前記複数のピーク信号の信号レベルが所定の閾値以上である場合、所定の基準値を前記閾値とする、
    　請求項１に記載の光電センサ。
  10. 　所定の周期にて投光される、複数のパルス光を含むパルス光群を含む光を受光し、当該受光した光に基づく受光信号を出力する受光素子と、
    　前記受光信号に含まれる、前記複数のパルス光に対応する複数のピーク信号の信号レベルに基づいて閾値を算出する閾値算出回路と、
    　前記受光信号に所定のフィルタを施すフィルタ回路と、
    　前記フィルタ回路から出力される前記受光信号の信号レベルと、前記閾値算出回路によって算出された前記閾値とを、所定の周期にて比較する比較回路と、を備える、
    　受光ユニット。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH06152364A (ja) * 1992-11-06 1994-05-31 Omron Corp 光電スイッチ
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