JP2020148642A - Optical sensor - Google Patents
Optical sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020148642A JP2020148642A JP2019046743A JP2019046743A JP2020148642A JP 2020148642 A JP2020148642 A JP 2020148642A JP 2019046743 A JP2019046743 A JP 2019046743A JP 2019046743 A JP2019046743 A JP 2019046743A JP 2020148642 A JP2020148642 A JP 2020148642A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- signal
- unit
- light receiving
- timing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
Abstract
Description
本発明は、光電センサに関する。 The present invention relates to a photoelectric sensor.
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。
Conventionally, an optical sensor that projects light onto a detection target and receives the light reflected from the detection target detects signal noise due to ambient light and reduces the effect of the signal noise in the light projection cycle. May be adjusted. Further, such disturbance light may include disturbance light (hereinafter, referred to as “pulse disturbance light”) that is pulse-lit and emitted from LED lighting or the like. The following
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。 Further, in the conventional optical sensor, as shown in (a) the exposure time of the conventional sensor A and (b) the exposure time of the conventional sensor B in FIG. 5, the optical is compared with the lighting cycle of the pulse disturbance light. Since the exposure time of the type sensor is sufficiently long and multiple pulses are accumulated during the exposure time and the level of the entire received light signal rises, the influence of pulse disturbance light on the received signal is affected in the detection of the peak value of the received light waveform. It was hard to receive. The exposure time may be the length of the light receiving period of the optical sensor, or may be a period in which both periods overlap when the light projecting period and the light receiving period are different.
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。 In recent years, in an optical sensor using an image pickup element such as a CMOS sensor element or a CCD sensor element, there is a problem that a large amount of ambient light is accumulated by lengthening the exposure time, and the light receiving element tends to be saturated. Therefore, there is a high-speed operation optical sensor that improves the S / N ratio by shortening the exposure time of the optical sensor and increasing the amount of light projected accordingly. However, in such a high-speed operation optical sensor, as shown in (c) high-speed operation sensor C and (d) high-speed operation sensor D in FIG. 5, the optical type is compared with the lighting cycle of the pulse disturbance light. The exposure time of the sensor may be shortened. As a result, in the high-speed operation optical sensor as described above, the level of the received signal is greatly changed depending on whether one pulse of the pulse disturbance light is accumulated or not during the exposure time, and the pulse disturbance light with respect to the received signal. There was a problem that it became more susceptible to the influence of.
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。 Therefore, an object of the present invention is to provide an optical sensor capable of detecting the signal noise even when the exposure time of the optical sensor is shorter than the period of the signal noise including pulse disturbance light.
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。 The optical sensor according to one aspect of the present invention includes a light projecting unit that projects light into a detection region, a light receiving unit that receives light from the detection region and outputs a light receiving signal indicating the amount of received light, and a first. A comparison unit that compares the level of the first light receiving signal at the timing with the level of the second light receiving signal at the second timing, and an output unit that outputs signal noise candidates in the received signal based on the comparison result by the comparison unit. , Equipped with.
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。 According to this aspect, the optical sensor compares the levels of two received signals at different timings and outputs a candidate for signal noise including pulse disturbance light in the received signal based on the comparison result, so that the pulse disturbance Pulse disturbance light can be detected even when the exposure time is shorter than the lighting cycle of the light.
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。 In the above aspect, the light projecting unit has a light projecting mode and a non-light projecting mode in one cycle, and the output unit is in a non-light projecting mode in which the first timing and the second timing are different from each other. When it is the timing and the level difference between the first light receiving signal and the second light receiving signal is not within the first predetermined range based on the comparison result, the first candidate of the signal noise in the received light signal may be output.
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。 In the optical sensor, the first received signal and the first received signal of different cycles are different depending on the influence of the non-light projecting mode, that is, the accumulation or non-accumulation of signal noise such as pulse disturbance light in the state where there is no light projecting from the light projecting section. 2 There is a case where a level difference occurs with the received signal (when it is not within the first predetermined range). According to this aspect, in the above case, the optical sensor can detect the signal noise by outputting the signal noise candidate.
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。 In the above aspect, in the output unit, the first timing is the timing in the flood mode of the cycle, the second timing is the timing in the non-flood mode of the same cycle as the first timing, and the first timing is based on the comparison result. When the level of the received light signal is smaller than the level of the second received signal, the second candidate for signal noise in the received signal may be output.
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。 In the optical sensor, the level of the received signal in the flooded mode of the same cycle may be lower than the level of the received signal in the non-flooded mode due to the influence of accumulated signal noise such as pulse disturbance light. According to this aspect, in the above case, the optical sensor can detect the signal noise by outputting the signal noise candidate.
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。 In the above aspect, in the output unit, the first timing and the second timing are the timings in the projection mode of different cycles, and the level difference between the first light receiving signal and the second light receiving signal based on the comparison result. If is not within the second predetermined range, a third candidate for signal noise in the received signal may be output.
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。 In the optical sensor, the first light receiving signal and the second light receiving signal of different cycles are different depending on the influence of the light projection mode, that is, the accumulation or non-accumulation of signal noise such as pulse disturbance light in the state where the light is projected from the light projecting unit. There may be a level difference with the received signal (when it is not within the second predetermined range). According to this aspect, in the above case, the optical sensor can detect the signal noise by outputting the signal noise candidate.
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。 In the above aspect, a determination unit for comprehensively determining the presence or absence of signal noise in the received signal based on at least one of the first candidate, the second candidate, and the third candidate of the signal noise output by the output unit is provided. May be good.
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。 According to this aspect, the optical sensor can detect signal noise more accurately by comprehensively determining the presence or absence of signal noise in the received signal based on a plurality of candidates for signal noise.
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。 In the above aspect, when the determination unit determines that the signal noise is present in the light receiving signal, the light emitting / receiving control unit controls at least one of the light emitting unit and the light receiving unit so as to change the cycle by a predetermined fluctuation amount. May be provided.
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。 According to this aspect, when it is determined that there is signal noise in the received signal, the optical sensor can project light at a timing that is not easily affected by the signal noise by changing the cycle of the light projecting unit. Therefore, the influence of the signal noise can be reduced.
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。 According to the present invention, it is possible to provide an optical sensor capable of detecting the signal noise even when the exposure time of the optical sensor is shorter than the period of the signal noise including pulse disturbance light.
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。 A preferred embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described with reference to the accompanying drawings. In each figure, those having the same reference numerals have the same or similar configurations.
<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。
<1. Configuration example>
A configuration example of the
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。
FIG. 1 is a schematic block diagram of the
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。
The
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。
The
「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。
The “cycle” is a cycle for detecting the object to be detected, but may be an interval of the light projection timing at which the
「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。
The "first parameter" is a parameter designated for controlling the light projection of the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
An example of the relationship between the cycle, the shutter opening timing of the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
For example, the
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。
For example, the
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。
An example of a method of comparing two received signals in the
(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。
(A) As shown in FIG. 3, at (d) point P1 of the disturbance light signal, the exposure in which the light projection period shown in (a) and the shutter opening time shown in (b) of the light projection mode within one cycle overlap. In time, the ambient light signal is lit. Therefore, (c) the level of the light receiving signal (1) generated by the A /
「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。
The "exposure time" refers to the length of the light receiving period in the
(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。
(A) At the point P3 of the disturbance light signal (d) in FIG. 3, the disturbance light signal is in the extinguished state at the exposure time of the projection mode in the cycle different from the received light signal (1). Therefore, (c) the level of the received light signal (3) generated by the A /
(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。
(C) At the point P4 of the disturbance light signal (d) in FIG. 3, the disturbance light signal is in the lit state at the shutter opening time in the non-light projection mode within the cycle different from the received light signal (2). Therefore, (c) the level of the light receiving signal (4) generated by the A /
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。
The
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。
According to the above configuration, since the
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。
The
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。
For the output of the
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。
In the
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。
In the
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。
The
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。
In the
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。
Based on the comparison result of the
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。
In the
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。
In the
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。
With reference to FIG. 3, an example of an output method of signal noise candidates based on the comparison result of the two received signals in the
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。
For example, in the case of the comparison pattern of (a) above, the
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。
For example, in the case of the comparison pattern of (a) above, the
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。
For example, in the case of the comparison pattern (c) described above, the
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。
The determination unit 33 determines the presence or absence of signal noise in the received signal based on the signal noise candidates output by the
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。 The determination unit 33 may determine, for example, that there is signal noise in the received signal if any one of the first candidate, the second candidate, and the third candidate of the signal noise is output. As another example, the determination unit 33 sets priorities for the first candidate, the second candidate, and the third candidate, and when a signal noise candidate having a high priority is output, it is determined that there is signal noise. You may. Specifically, the determination unit 33 sets the first candidate as the priority "high", the second candidate as the priority "medium", and the third candidate as the priority "low", and the first candidate has the priority "high". If only one candidate is output, it may be determined that there is signal noise, while if only the third candidate having a priority of "low" is output, it may be determined that there is no signal noise. For example, in the example of FIG. 3, when the priority is set for each signal noise candidate as described above, the determination unit 33 determines that there is signal noise because the first candidate having the priority “high” is output. You may.
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。 As another example, the determination unit 33 sets a threshold value for the number of outputs for each of the first, second, and third candidates for signal noise, or for the entire signal noise candidate, and the number of outputs within a predetermined period is the said. When the threshold value is exceeded, it may be determined that there is signal noise.
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。
According to the above configuration, the
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。
The light emitting / receiving
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。
According to the above configuration, when it is determined that there is signal noise in the received signal, the
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。
When the
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。
The
<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。
<2. Operation example>
An operation example of signal noise detection and light receiving / receiving control of the
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)。
As shown in FIG. 4, the
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)。
The
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。
When the power is turned on (No in S16), the
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。 The embodiments described above are for facilitating the understanding of the present invention, and are not for limiting and interpreting the present invention. Each element included in the embodiment and its arrangement, material, condition, shape, size, etc. are not limited to those exemplified, and can be changed as appropriate. In addition, the configurations shown in different embodiments can be partially replaced or combined.
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。 A part or all of this embodiment may be described as in the appendix below, but is not limited to the following.
[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)。
[Appendix]
A light projecting unit (10) that projects light into the detection area,
A light receiving unit (20) that receives light from the detection region and outputs a light receiving signal indicating the amount of received light.
A comparison unit (31) that compares the level of the first received signal at the first timing with the level of the second received signal at the second timing.
An output unit (32) that outputs a candidate for signal noise in the received signal based on the comparison result by the comparison unit is provided.
Optical sensor (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。 1 ... Optical sensor, 10 ... Light projecting unit, 11 ... Light projecting element, 12 ... Light projecting control circuit, 20 ... Light receiving unit, 21 ... Light receiving element, 22 ... Signal processing circuit, 30 ... Control unit, 31 ... Comparison unit , 32 ... Output unit, 32 ... Comparison unit, 33 ... Judgment unit, 34 ... Light emitting / receiving control unit, 40 ... Storage unit.
Claims (6)
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と、を備える、
光学式センサ。 A light projecting unit that projects light into the detection area,
A light receiving unit that receives light from the detection region and outputs a light receiving signal indicating the amount of received light.
A comparison unit that compares the level of the first received signal at the first timing with the level of the second received signal at the second timing.
An output unit that outputs a candidate for signal noise in the received signal based on the comparison result by the comparison unit is provided.
Optical sensor.
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、
請求項1に記載の光学式センサ。 The light projecting unit has a light projecting mode and a non-light projecting mode in one cycle.
In the output unit, the first timing and the second timing are different timings in the non-projection mode of the cycle, and the first light receiving signal and the second light receiving signal are based on the comparison result. When the level difference from the signal is not within the first predetermined range, the first candidate for signal noise in the received signal is output.
The optical sensor according to claim 1.
請求項2に記載の光学式センサ。 In the output unit, the first timing is the timing in the flooding mode of the cycle, the second timing is the timing in the non-flooding mode of the same cycle as the first timing, and the comparison result. When the level of the first light receiving signal is smaller than the level of the second light receiving signal based on the above, the second candidate of the signal noise in the light receiving signal is output.
The optical sensor according to claim 2.
請求項3に記載の光学式センサ。 In the output unit, the first timing and the second timing are different timings in the projection mode of the cycle, and the first light receiving signal and the second light receiving signal are based on the comparison result. When the level difference from and is not within the second predetermined range, the third candidate for signal noise in the received signal is output.
The optical sensor according to claim 3.
請求項4に記載の光学式センサ。 A determination unit that comprehensively determines the presence or absence of signal noise in the received signal based on at least one of the first candidate, the second candidate, and the third candidate of the signal noise output by the output unit. Prepare, prepare
The optical sensor according to claim 4.
請求項5に記載の光学式センサ。 When the determination unit determines that there is signal noise in the light receiving signal, the light emitting / receiving control unit is provided to control at least one of the light emitting unit and the light receiving unit so as to change the cycle by a predetermined fluctuation amount.
The optical sensor according to claim 5.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019046743A JP7037770B2 (en) | 2019-03-14 | 2019-03-14 | Optical sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019046743A JP7037770B2 (en) | 2019-03-14 | 2019-03-14 | Optical sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020148642A true JP2020148642A (en) | 2020-09-17 |
JP7037770B2 JP7037770B2 (en) | 2022-03-17 |
Family
ID=72429407
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019046743A Active JP7037770B2 (en) | 2019-03-14 | 2019-03-14 | Optical sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7037770B2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08278110A (en) * | 1995-04-04 | 1996-10-22 | Fujitsu Ten Ltd | Optical sensor |
JPH11260215A (en) * | 1998-03-13 | 1999-09-24 | Omron Corp | Photoelectric sensor and multiple optical axis photoelectric sensor |
JP2005114551A (en) * | 2003-10-08 | 2005-04-28 | Omron Corp | Multi-optical-axis photoelectric sensor |
US20060071154A1 (en) * | 2004-09-30 | 2006-04-06 | Omron Corporation | Multiple-optical-axis photoelectric sensor |
JP2010041462A (en) * | 2008-08-06 | 2010-02-18 | Sick Optex Kk | Photoelectric switch |
-
2019
- 2019-03-14 JP JP2019046743A patent/JP7037770B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08278110A (en) * | 1995-04-04 | 1996-10-22 | Fujitsu Ten Ltd | Optical sensor |
JPH11260215A (en) * | 1998-03-13 | 1999-09-24 | Omron Corp | Photoelectric sensor and multiple optical axis photoelectric sensor |
JP2005114551A (en) * | 2003-10-08 | 2005-04-28 | Omron Corp | Multi-optical-axis photoelectric sensor |
US20060071154A1 (en) * | 2004-09-30 | 2006-04-06 | Omron Corporation | Multiple-optical-axis photoelectric sensor |
JP2006101383A (en) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Omron Corp | Multi-optical axis photoelectric sensor |
JP2010041462A (en) * | 2008-08-06 | 2010-02-18 | Sick Optex Kk | Photoelectric switch |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7037770B2 (en) | 2022-03-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9417326B2 (en) | Pulsed light optical rangefinder | |
US20180081061A1 (en) | Adaptive transmission power control for a LIDAR | |
JP6665873B2 (en) | Photo detector | |
JP2016537647A5 (en) | ||
US10627518B2 (en) | Tracking device with improved work surface adaptability | |
JP6590553B2 (en) | Photoelectric sensor | |
JP6852481B2 (en) | Photoelectric sensor | |
CN110940987A (en) | Control device and method for photoelectric detection system and photoelectric detection system | |
US11487008B2 (en) | Distance measuring device | |
KR20210063012A (en) | Lidar sensor with parameter optimization function and tof calculation method thereof | |
JP7037770B2 (en) | Optical sensor | |
JP5602554B2 (en) | Optical distance measuring device | |
TW200939628A (en) | Photoelectric sensor | |
TWI500950B (en) | Optical displacement sensor | |
US20220179078A1 (en) | Time-of-flight ranging device and time-of-flight ranging method | |
JP2013150158A (en) | Photoelectric switch and sensitivity adjustment method | |
JP2019082408A (en) | Optical type sensor and detection method | |
JPH06109842A (en) | Distance detection apparatus | |
JP2010041462A (en) | Photoelectric switch | |
JP3945120B2 (en) | Ranging sensor and adjustment method thereof | |
JP2009014360A (en) | Reflection type photoelectric sensor | |
JP2001222047A (en) | Stroboscope device | |
KR20190134749A (en) | Techniques for Performing Flight Time Measurements | |
JP7221029B2 (en) | Error correction device, distance measuring device | |
US20240004041A1 (en) | Distance measuring device and distance measuring system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201214 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20211022 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211122 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220119 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220204 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220217 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7037770 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |