JP2551732B2 - 光電子制御ユニットおよびその最適利得自動設定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光電子検出器に関す
るものであり、特に、時間的に区切って光パルスを出射
し、その戻りパルスを同期検出する光電子制御ユニット
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光電子制御ユニットは、複数の型
の範囲内で製造されてきており、各型のそれぞれが特定
種類の適用環境に適したものであった。さらに、光電子
制御ユニットは、動作時の最新の設定や状態についての
有用な情報を十分に操作者に提供するようには設計され
ていなかった。その結果、光電子制御ユニットは異なる
種類の適用環境で用いられるための柔軟性を有しておら
ず、また、適用分類に応じた情報、例えば、操作者がそ
のユニットを位置決めするために使う情報を十分に多く
提供することができなかった。

【０００３】ある光電子制御ユニットが、マイクロプロ
セッサ制御の下で動作するにもかかわず、これらのユニ
ットは、特にユーザーフレンドリイであるとか、異なる
適用分類に適した広範囲の動作設定を操作者に与えると
いうような設計がされていなかった。

【０００４】さらに、多くの光電子制御ユニットは、光
電子制御ユニット自身のパルス繰り返し速度と同じ周波
数で発生する電気的または光学的なノイズに起因する誤
った信号を提供しやすい。このようなノイズは、近くに
ある他の光電子制御ユニットに起因することもあるし、
同等の動作周波数を有する他の機械に単に起因すること
もある。にもかかわらず、ノイズがパルス繰り返し速度
の周波数であるときに、従来のパルス計数および同期検
出技術はこのノイズ問題を排除することができなかっ
た。

【０００５】さらに付け加えると、多くの従来光電子制
御ユニットは、動作余裕の正確な計測をすることができ
ず、また、全体動作の安定性を示す信頼性表示をしてい
なかった。一般に、ほとんどの光電子制御ユニットが動
作する狭い電圧範囲のために、また、そのような電圧範
囲を越えたときに生ずる増幅飽和の問題のために、動作
余裕を決定することが困難であった。つまり、光電子制
御ユニットが自己の動作余裕を広範囲に亘って正確に決
定できるような満足できるシステムは開発されていなか
った。

【０００６】さらに、動作余裕の計測ができたとして
も、光電子制御ユニットの動作安定性を決定することは
困難であった。光電子制御ユニットは、動作余裕を満足
する水準であるにも関わらず動作安定性を下げ得る動作
環境における高いノイズレベルによって影響されること
がある。

【０００７】

【および発明が解決しようとする課題】そこで、本発明
の目的は、ユーザーフレンドリな操作者インターフェー
スを有する光電子制御ユニットを提供することにある。
ここに、ユーザーフレンドリな操作者インターフェース
とは、光電子制御ユニットが多数の異なる利用形態に適
用できるように、使いやすく、かつ、理解しやすい方法
で動作設定を広い範囲に亘って操作者が制御できること
をいう。

【０００８】本発明の他の目的は、光電子制御ユニット
自身の繰り返し速度と同じ周波数で発生する電気的ノイ
ズおよび光学的ノイズに強い標的捕捉システムを備えた
光電子制御ユニットを提供することである。

【０００９】本発明のさらに別の目的は、動作余裕とノ
イズに関する機能として、信号レベルの広い範囲に亘っ
て自己の動作余裕を正確に計測でき、その動作安定性に
ついて信頼できる表示ができる光電子制御ユニットを提
供することにある。

【００１０】本発明のさらに他の目的は、パルス繰り返
し速度および動作範囲がユーザーフレンドリな操作者イ
ンターフェースの利用を介して操作者によって選択でき
る光電子制御ユニットを提供することにある。

【００１１】本発明のさらに他の目的は、操作に柔軟性
があり、操作者に有用な情報をフィードバックし、動作
に関するその他の信頼性を有し、そして、合理的な費用
で製造できる光電子制御ユニットを提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、時
間的に区切って光パルスを出力し、戻りパルスを同期検
出するのに適した光電子制御ユニットで構成される。こ
の光電子制御ユニットは、動作余裕を決定するための可
変利得部と、ユニットの電子システム全体を操作者が制
御できようにするための多重機能を持つ操作者インター
フェースと、周波数をもつ背景障害があるにもかかわら
ず標的物を高い信頼性で捕らえるための特別なパルスタ
イミングの特徴を有する標的捕捉システムと、動作余裕
およびノイズの働きについての動作安定性を表示するシ
ステムとを必要に応じて含む特別なシステム構成を備え
ている。

【００１３】このシステム構成は、システムの光検出器
からの出力をそれぞれが取り込んで増幅する２つの信号
経路を含み、両方の信号経路上の信号レベルを共通基準
レベルと別々に比較するための比較器を含む。しかし、
第２信号経路は、この信号経路上の利得を調整できる可
変利得部を含み、この調整によって、異なる値の中のい
くつかの値をとることができる。動作余裕は、第２信号
経路上の利得をこの経路上に搭載された比較器が状態を
切り替えるまで調整すること、および、この調整時の利
得値を動作中の第１信号経路の利得値と比較することに
より決定される。好適な実施例においては、可変利得部
が光検出器から２つの信号経路に導かれた単一の経路上
に搭載されている。これは、主利得値を低下または抑制
して、決定される動作余裕の範囲を増大させるためであ
る。さらに、この好適な実施例は、背景状況および標的
状況の下での動作余裕の計測を利用して最適な動作を行
わせるためのシステム感度を自動的に設定するためのシ
ステムを含んでいる。

【００１４】操作者インターフェースは、複数の表示ア
イコンを含んでおり、それぞれは、１または２以上の制
御機能に関連している。これらのアイコンは、制御機能
の選択と動作に関連して表示される。このインターフェ
ースは、アイコンに関連する数値を表示するため、およ
び、制御パラメータの選択を支援するための数値表示手
段も含んでいる。さらに、好適な実施例においては、こ
の数値表示手段は、動作余裕の表示のためにも動作す
る。この動作余裕は、この光電子制御ユニットの機械的
な位置決めを助けるものとして表示される。さらに、操
作者インターフェースは、光パルス繰り返し速度の一つ
を利用者が選択できるようになっており、これによっ
て、動作環境の要求に応じたユニットの速度、逆にいえ
ば検出範囲を自動的に調整できる。

【００１５】背景雑音問題の克服を助けるために、標的
捕捉過程中で出力される光パルスは、疑似ランダムジッ
タ要素に従わなければならない。このようなジッタ要素
は、選択された光パルス間での光パルス間時間を変化さ
せる。パルス間の時間を変化させることにより、正規の
パルス繰り返し速度の周波数上の電気的および光学的ノ
イズに対して免疫が与えられる。ジッタ技術は、連続パ
ルスの受信の異なるパターンが標的検出の判断基準を確
立する場合において、様々なアルゴリズムに対して適用
される。例えば、標的の存在を表示するために、４つの
連続する戻りパルスを受信すべきであるとすると、最初
の戻りパルスが検出された後、送信される次の（すなわ
ち、第２、第３および第４の）光パルスは、疑似ランダ
ム型要素によって遅延される。これは、同期検出過程に
従って正規のパルス繰り返し速度周波数で発生するノイ
ズを避けるためである。

【００１６】この光電子制御ユニットの動作安定性は、
光電動作余裕の測定と背景雑音の測定によって決定さ
れ、これらの量の関数として動作安定指数を発生する。
好適な実施例においては、動作余裕は２重経路システム
構造を用いて生成されるものであり、ノイズは、パルス
間期間で発生したノイズパルスを計数することにより測
定される。安定指数は、動作余裕と背景雑音のファジィ
論理要素関数に従って決定され、光電動作余裕と背景雑
音に対する安定性に関連するファジィ論理規則に従って
決定される。このファジィ論理技術は、動作安定指数を
経験上の事実を反映させ得るものであり、これにより、
現実の世界での経験に対応した安定状態の望ましい表示
を提供することができる。

【００１７】

【実施例】図１を参照する。同図において、光電子制御
ユニット１０は、電気要素および光学要素と、光出力を
導くと共に、光入力を集光するための１組のレンズ１
４，１６とを搭載する筐体１２を有するものとして示さ
れている。光電子制御ユニット１０は、情報表示手段２
２と入力キーパッド２４を有する操作者インターフェー
スパネル２０も含んでいる。

【００１８】図２を参照する。光電子制御ユニット１０
は、レンズ１４から出力され鏡１８に至る光パルスの光
ビーム３０を送信するための構造を有している。鏡１８
は、ユニット１０の電子要素によって反射光パルスの同
期検出を行うために、反射光パルスの光ビーム３２をレ
ンズ１６に向ける。光ビーム３０および３２は、光電子
制御ユニット１０と鏡１８との間の光経路を明確に定義
する。検出されるべき標的物３４は、光電子制御ユニッ
ト１０と鏡１８の間を通過したとき、この光経路は遮断
され、光電子制御ユニット１０は、標的物２４の存在を
検知して、標的物の存在を示す出力信号を生成する。し
かし、光電子制御ユニット１０はさまざまな形式で動作
し得ることを理解すべきである。ここに、様々な形式と
は、上述したような後方への反射を検出する場合の他
に、たとえば、検出すべき標的物で反射された光の「透
過光」検出や「近接散乱」検知などがある。

【００１９】図３には、操作者インターフェースパネル
２０が示されている。操作者インターフェースパネル２
０は、３桁の数値表示手段４０と１２種類の表示アイコ
ン４１〜５２で特徴付けられる透過反射型ＴＮＦＴ液晶
表示手段２２を含んでいる。表示アイコン４１〜５２
は、制御情報を表示するための視覚的なインターフェー
スを提供するものである。表示手段２２は、背後からの
照明をするための発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。キ
ーパッド２４は、それぞれ、アップ、ダウンおよび入力
に対応する３つの別々の入力キー２４ａ，２４ｂ，２４
ｃを含む。表示手段２６は、別々の３つのＬＥＤ２６
ａ，２６ｂ，２６ｃを含む。ＬＥＤ２６ａは、電源が光
電子制御ユニット１０に与えられたときに表示され、Ｌ
ＥＤ２６ｂは、光電子制御ユニット１０が出力信号を発
生しているときに表示され、２６ｃは、光電子制御ユニ
ット１０の光電子安定指数（詳しくは、図１４と共に後
に説明する）が固定しきい値よりも大きいときに表示さ
れる。アイコン４１〜５２は、キー２４ａ〜２４ｃに関
連して動作し、これにより操作者は、光電子制御ユニッ
ト１０に付随する多くの異なる制御オプションを予め選
択することができる。アイコン４１〜５２とそれらに関
連する動作機能およびメニュー分類は、表１のアイコン
表示一覧表に示されている。

【００２０】

【表１】

【００２１】実行モードおよびプログラムモード中に視
覚表示を行う際のアイコン４１〜５２とそれらに関連す
る動作は表２のアイコン動作一覧表に表示されている。

【００２２】

【表２】

【００２３】光電子制御ユニット１０が「プログラムモ
ード」であるときは、常に、入力キー２４ｃが最初に押
された後に、アイコン４１〜５２がメニュー項目の２つ
にまとめられた水準に対応する。上位水準は、矢線キー
２４ａと２４ｂとが押されたときに、ＳＥＮ，ＬＯ／Ｄ
Ｏ，ＬＲＮ，ＨＹ，ＯＮ／ＤＬＹ，ＯＦＦ／ＤＬＹ，Ｏ
ＰＴ，ＯＰＴ，ＭＡＲの各アイコン４５，４１／４２，
４３，４４，４６／５２，４７／５２，４８／５２，４
９，５０の間で循環する。入力キー２４ｃが押されたと
き、表示されたアイコンに対応する機能が、異なる形式
のモードの選択またはパラメータ設定のために入力され
る。矢線キー２４ａおよび２４ｂの押圧は、設定値やモ
ードを変更せずに残したまま、あるいは、値のない状態
で、そのメニューシステムを次のあるいは前のメニュー
項目へ進める。一方、特定の機能が達成されたときは、
メニューシステムは、他の設定をすることなく自動的に
次に表示されたメニュー項目に進む。

【００２４】さらに詳しく説明すると、ＳＥＮアイコン
４５に対応する感度設定機能が入力されているときは、
数値表示手段４０が増幅システムのための主利得レベル
設定値を表示するために動作する。この表示は、ユニッ
ト１０のパルス検出電子回路に関連する増幅システムの
ために、任意に定められた１〜２５０のスケール上で行
われる。矢線キー２４ａおよび２４ｂは、パルス検出信
号増幅システムのための新しい利得レベルを手動で設定
することにも用いることができる。表示手段４０に表示
された利得値は、入力キー２４ｃが再び押されたとき
に、新しい利得レベルとして用いるために選択される。

【００２５】ＬＯ／ＤＯアイコン４１または４２に対応
する明動作選択機能または暗動作選択機能が入力されて
いるとき、ユニット１０は、入力キー２４ｃが押される
たびに、相反するモードの間で切り替えが行われる。も
し、光電子制御ユニット１０が明動作モードであれば、
入力キー２４ｃが押されると、暗動作モードに切り替わ
る。反対に、光電子制御ユニット１０が暗動作モードで
入力キー２４ｃが押されると、明動作モードに切り替わ
る。明動作モードが選択されるたびに、ＬＯアイコン４
１が表示される。

【００２６】ＬＲＮアイコン４３に対応する学習機能が
入力されているとき、光電子制御ユニット１０は「無
光」状態と「光」状態の両方を「学習」し、その後、最
適システム感度となるパルス検出増幅システムに関する
利得設定値を設定する。この学習については、図１１と
共にさらに詳しく説明する。学習機能は、明動作か暗動
作かについての利用者の選択とは独立であることに留意
すべきである。光電子制御ユニット１０は最初は「無
光」状態に設定されていなければならない。このとき、
明動作モードにおいてはオフ状態にしようとするもの全
てが検出器に最初に与えられており、暗動作モードにお
いてはオン状態にしようとするもの全てが、検出器に最
初に与えられる。学習機能の最後においては、光電子制
御ユニット１０は動作余裕の数値表示とＭＡＲアイコン
５０の表示を伴う実行モードに戻る。ＬＲＮアイコン４
３は、学習機能が感度設定機能にしたがって手動で変化
している間は、利得設定値が学習により得られるまで表
示される。

【００２７】ＨＹアイコン４４に対応するヒステリシス
機能が入力されているときには、入力キー２４ｃが押さ
れたときに、システムは大きなヒステリシス量（例え
ば、２０％）と小さなヒステリシス量（例えば、５％）
の間で切り替わる。設定値選択過程の間に、数値表示手
段４０は、狙った選択を表示するシンボルである「ｈ
ｉ」または「ｌｏ」のいずれかを表示する。ヒステリシ
ス量の小さいほうが選択されたときは、ＨＹアイコン４
４はシステムが小さいヒステリシスで動作していること
を表示する点灯がなされる。

【００２８】ＤＬＹアイコン５２に対応する出力時間遅
延設定機能が入力されているときには、表示手段２０
は、ＯＮアイコン４６、ＯＦＦアイコン４７またはＯＮ
Ｓアイコン４８の点灯によって、そのとき選択された、
あるいは実行されない（ｄｅｆａｕｌｔ）遅延の形式、
（オン遅延かオフ遅延か、あるいはワンショットか）を
表示する。一方、数値表示手段４０は遅延時間の設定を
表示する。矢線キー２４ａおよび２４ｂは、入力キー２
４ｃによって選択される遅延機能を変更するために用い
られる。矢線キー２４ａおよび２４ｂは、次に、遅延時
間の異なる量を順に繰り返すために数値表示手段４０を
制御する。所望の遅延時間値は入力キー２４ｃを押すこ
とにより選択される。この遅延機能に従った遅延時間選
択過程は、すべての遅延に関する項目が実行され、ある
いは、通過するまで続けられる。

【００２９】ＯＰＴアイコン４９に対応する選択機能
（option function ）が入力されているときには、数値
表示手段４０は、そのときに選択された光パルス繰り返
し速度またはこれを選択しないことを表示する。矢線キ
ー２４ａおよび２４ｂは、光電子制御ユニット１０が動
作する際の異なる繰り返し速度を与える異なる数値
（１，２または３）が順に表示されるように数値表示手
段４０を制御するために用いられる。所望の繰り返し速
度は入力キー２４ｃを押圧することにより選択すること
ができる。

【００３０】光電子制御ユニット１０は、光パルスを送
信し検出することおよび出力信号を与えることについて
は、学習機能および選択機能が実行されているとき以外
において、有効に動作することに留意すべきである。さ
らに、光電子制御ユニット１０は、「実行モード」に自
動的に戻り、６秒間のキーパッド非活性状態の後にＭＡ
Ｒアイコン５０が表示される。ただし、この６秒間の非
活性状態は、学習機能中での非活性状態以外に求められ
る。学習機能は、４５秒間という長い非活性状態が実行
モードに戻るために要求される。光電子制御ユニット１
０が、図１０のルーチン２００に対応する余裕決定機能
が有効であることを表示するＭＡＲアイコン５０と共に
実行モードにあるときは、数値表示手段４０は、そのと
きの動作余裕を０．２から９６までのスケールで表示す
る。この動作余裕は、光電子制御ユニット１０を、最適
検出結果を得るために機械的に位置決めできるようにす
るものである。

【００３１】ここで、図４を参照する。本発明の光電子
制御ユニット１０の電子システム６０は、光電子制御ユ
ニット１０の全ての機能を統制するソフトウエアプログ
ラムを実行させるためのマイクロプロセッサシステム６
２を含む。システム６０は、光電子制御ユニット１０か
ら出力されるためにレンズ１４によってコリメート（平
行光線化）された時間的に区切られた光パルスを発生す
るＬＥＤ（発光ダイオード）６４も備えている。この光
パルスは電流駆動部６６からＬＥＤ６４に対して供給さ
れる電流パルスに対応して生成される。電流駆動部６６
は、マイクロプロセッサシステム６２の制御の下で動作
する。発光ダイオード６４によって出力され光電子制御
ユニット１０に戻る光はレンズ１６により集光され、こ
れにより、その光をフォトダイオード７０によって取り
込むべく受光する。マイクロプロセッサシステム６２
は、繰り返し速度と電流振幅の両方を統制し、その結
果、操作者が選択した繰り返し速度に応じた光パルスが
得られる。繰り返し速度の選択は、表３に示す繰り返し
速度に関し、ＯＰＴアイコン４９に対応する選択機能に
従って行われる。

【００３２】

【表３】

【００３３】繰り返し速度は、図９の制御ルーチン１７
０の中で用いられるリプレート（ｒｅｐｒａｔｅ）カウ
ンタに対して基本の値を設定することにより制御され
る。制御ルーチン１７０は、線路６５上の駆動部６６に
対して供給するパルス制御信号の信号間隔時間を統制す
る。駆動部６６の利得は、パルス電流値を制御するため
に線路６７上の信号を制御することにより統制される。
ピーク電流は、ＬＥＤ６４に対する過負荷を避けるため
にパルス繰り返し速度あるいはその他のことと調和を取
りながら制御されなければならない。ＬＥＤ６４に対す
る過負荷は、与えられた周期（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）
においてピーク電流が増大した結果生じるものである。
システムの応答時間と検出範囲の間には、一般にトレー
ドオフが存在することに留意しなければならない。つま
り、繰り返し速度が増加すると、応答時間が改善される
が、検出範囲は狭くなる。光電子制御ユニット１０は、
利用者に対して、その利用者が求める応答時間と検出範
囲に最も適合した繰り返し速度を選択するための自由度
を与える。図５はグラフ７１および７３を示し、グラフ
７１および７３は、ぞれぞれ繰り返し速度１および２に
おけるパルス列７５および７７を示す。パルス７５ａ〜
７５ｃおよび７７ａ〜７７ｅは同一のパルス存続期間を
持つが、パルス７７ａ〜７７ｅは、２分の１の振幅と、
２倍の発生頻度と、２分の１の周期を持つ。

【００３４】フォトダイオード７０は、固定利得のトラ
ンスインピーダンス型増幅器７２に接続されている。こ
の増幅器７２は入力インピーダンスが低く、フォトダイ
オード７０の電流信号を、主可変利得部７４に供給され
る電圧に変換するものである。主可変利得部７４は、マ
イクロプロセッサシステム６２からの制御信号に応じて
利得の調整を行う多重Ｄ／Ａ変換器７６と、信号利得量
をさらに引き上げるための固定利得増幅器７８とを備え
ている。主可変利得部７４の出力は、第１経路Ａを経て
固定利得増幅器８０に与えられ、また、第２経路Ｂを経
て余裕可変利得部８４にも与えられる。

【００３５】固定利得増幅器８０は、検出比較器９０に
その出力を供給する。検出比較器９０は、マイクロプロ
セッサシステム６２の制御の下で、増幅器８０の出力振
幅を基準電圧発生器９２から供給される基準電圧の振幅
と比較する。検出比較器９０は、ＬＥＤ６４によって出
力された光パルスに同期してユニット１０が受ける反射
光を表示するものとして、マイクロプロセッサシステム
６２に供給される主光パルス検出信号Ｓ_DET を生成す
る。

【００３６】比較電圧発生器９２は、４つの基準出力を
提供するためにマイクロプロセッサシステム６２によっ
て制御される。この４つの基準値は、ヒステリシス設定
機能に従って操作者により選択されるヒステリシスの大
小を定義するものである。余裕可変利得部８４は、マイ
クロプロセッサシステム６２からの制御信号に応じて利
得の調整を行う多重Ｄ／Ａ変換器８６と、固定利得増幅
器８８とを備えている。余裕可変利得部８４は、余裕比
較器９４にその出力を供給する。余裕比較器９４は、余
裕可変利得部８４からの信号の振幅を基準電圧発生器９
２から供給される基準信号の振幅と比較する。余裕比較
器９４は、マイクロプロセッサシステム６２に動作余裕
レベルの決定に有用な余裕信号Ｓ_MAR を与える。

【００３７】経路Ａ（増幅器８０および検出比較器９０
を含む）と、経路Ｂ（余裕可変利得部８４および余裕比
較器９４を含む）と、主可変利得部７４は、ソフトウエ
ア制御の下でマイクロプロセッサ６２によって統制され
る一つの構成を与える。この構成は、広い範囲に亘る動
作余裕値を特定し、ついで、最適検出結果を得るために
システム（主可変利得部７４）の利得を自動的に設定す
るためのものである。動作余裕値を決定し、利得値を自
動的に設定する際のシステム６０の動作は、図１１、図
１２および図１３に関連させて後に詳しく説明する。シ
ステム６０は、ＬＣＤ表示手段２２、キーパッド２４お
よびＬＥＤ表示手段２６に関連する電子要素も含んでい
る。ＬＣＤ表示手段２２は、先に説明した、アイコン、
数値およびこれらに関連する機能に従って、マイクロプ
ロセッサシステム６２からの出力を表示するために、Ｌ
ＣＤ駆動回路９６により駆動される。キーパッド２４
は、ＬＥＤ表示手段２６により表示されたアイコンおよ
びそれに関連する機能との調和を取りながらマイクロプ
ロセッサシステム６２に入力を与える。ＬＥＤ表示手段
２６は先に述べたような基本動作の特徴を表示するもの
であり、マイクロプロセッサシステム６２からの視覚出
力を与えるものである。

【００３８】つぎに図７を参照する。ルーチン１００
は、ＬＣＤ表示手段２２とアイコン４１−５２とキーパ
ッド２４に関連する最上位のメニュー制御を示すもので
あり、これにより、アイコン４１〜５２に関連する機能
が動作モードとパラメータ設定の選択のために入力され
る。第１ステップ１０２において、ＳＥＮアイコン４５
が表示され、これに関連する機能が入力可能状態とな
る。そして、プログラム１００はステップ１０４、１０
６、１０８、１１０、１１２、１１４および１１６を有
しているので、上方矢線キー２４ａを繰り返し押圧し、
あるいは、（逆の順がよければ）下方矢線キー２４ｂを
繰り返し押圧するのに応答して、ＳＥＮアイコン４５、
ＬＯ／ＤＯアイコン４１、４２、ＬＲＮアイコン４３、
ＨＹアイコン４４、ＤＬＹアイコン５２およびＯＰＴア
イコン４９が連続的に表示され、それらに関連する機能
が入力可能状態となる。各アイコンが表示されたときに
そのプログラムは、ステップ１１８に従って入力キー２
４ｃが押されたかどうかを問い、入力キー２４ｃが押さ
れるとステップ１２０に従って関連する機能の入力が行
われる。

【００３９】図８を参照する。プログラム１３０は、ス
テップ１３２、１３４、１３６および１３８を有するの
で、数値表示手段４０に示される値が、ステップ１３２
での上方矢線キー２４ａあるいはステップ１３６での下
方矢線キー２４ｂに応じた固定された量だけを増加ある
いは減少する。同時に、プログラム１３０のステップ１
４０および１４２によって、いろいろな値をとる表示値
が、入力キー２４ｃの押圧に関連して機能実行のために
指定される。

【００４０】図９を参照する。ここには、パルス制御お
よび検出制御ルーチン１７０が示されており、このルー
チン１７０は、光電子制御ユニット１０の動作を、光パ
ルスの発信およびこれに同期した応答パルスの検出並び
に標的を捕捉したときの表示に関して統制するものであ
る。第１ステップ１７２に関して、リプレート（ｒｅｐ
ｒａｔｅ）カウンタに、たとえば５００以上の基本の値
がセットされ、一方、パルスカウンタに零の値がセット
される。つぎに、プログラムはステップ１７４に進み、
ここで、リプレートカウンタの値が、新しいリプレート
値を提供するために、１だけ減算される。その後、ステ
ップ１７６において、プログラムがリプレートカウンタ
はいま零か否かを問う。もし、リプレートカウンタが零
でなければ、プログラムはステップ１７４に戻り、リプ
レートカウンタを再び減算する。もし、反対にリプレー
トカウンタがそのとき零であれば、プログラムはステッ
プ１７８に進み、１つの光パルスを出力させる。ここ
で、もし、ステップ１７４と１７６のリプレートカウン
タ機能がシステム６２のマイクロプロセッサに関連する
カウンタを用いてハードウエアで実行されれば、マイク
ロプロセッサの演算時間は浪費されないことを留意すべ
きである。

【００４１】つぎに、ステップ１８０において、プログ
ラムは反射光の応答パルスが送信時間内に同期受信され
たか否かを問う。もし、戻り光パルスが受信されていれ
ば、プログラムはステップ１８２へ進み、そこで、新し
いパルス計数値を提供するために、パルスカウンタの値
が１つ加算される。ステップ１８４、１８５および１８
６は、異なるパルス計数値（ｐｕｌｓｅ ｃｏｕｎｔ
ｅｖｅｎｔｓ）をそれぞれ、ステップ１９４、１９５お
よび１９６へ導くために、互いに関連して動作する。ス
テップ１９４、１９５および１９６の選択は、計数され
た連続するパルスの数による。もし、連続パルスの一つ
受信したら、プログラムはステップ１９４に移行する。
もし、２つの連続パルスを受信したら、プログラムはス
テップ１９５に移行する。もし、３つの連続パルスを受
信したら、プログラムはステップ１９６に移行する。ス
テップ１９４、１９５および１９６は、リプレートカウ
ンタを３つの異なる値に設定し、これにより、近くの光
電子制御ユニットとの間の干渉や他の周波数を持つ装置
との間の干渉を避けるように、光パルス間の「住居（ｄ
ｗｅｌｌ）」間隔が「ジッタ」に対して制御される。

【００４２】ステップ１９４においては、リプレートカ
ウンタが基本値に対し、それより小さい疑似ランダムコ
ードＡの値が加算されてセットされる。ステップ１９５
においては、リプレートカウンタが基本値に対してそれ
より小さい、しかも異なる疑似ランダムコードＢの値が
加算されてセットされる。ステップ１９６においては、
リプレートカウンタが名目値に疑似ランダムコードＡお
よびＢの合計が加算されてセットされる。ステップ１９
４、１９５および１９６に続いて、プログラムはステッ
プ１７４に戻り、ステップ１７４と１７６で定義される
ループを実行する。このループは、光パルス間の時間間
隔を決定するものである。リプレートカウンタはステッ
プ１９４、１９５および１９６で異なる値にセットされ
るので、ステップ１７４と１７６を含むこのループは、
異なる実行時間をとる。その結果、ステップ１７８にお
いて、僅かに異なり、しかも、標準化されていない間隔
で光パルスを送信することになる。

【００４３】第４番目に続く光パルスを受光した時に
は、プログラムはステップ１８４、１８５および１８６
を通過してステップ１８８に進み、ヒステリシス設定値
に応じた出力が行われ、しきい値が低くなる。その後、
ステップ１９０において、リプレートカウンタに基本値
が再びセットされ、一方で、さらに連続するパルスを受
信するたびにステップ１８８に至ることを確実にするた
めにパルスカウンタに３の値がセットされる。

【００４４】ステップ１８０に戻ったとき、戻り光パル
スが受信されなければ、プログラムはステップ１６０に
進み、リプレートカウンタが再び基本値にセットされ、
パルスカウンタが零にセットされる。その後、ステップ
１６２において、（もし、出力がオン状態であれば）出
力が切られ、（もし、検出しきい値が低くなっていた
ら）ヒステリシス設定値に応じて検出しきい値をリセッ
トする。ステップ１６２の後、プログラムはステップ１
７４に戻る。これは、別の標準「住居」間隔を実行する
ためであり、ステップ１７８に従った別の光パルスの送
信を行うためである。ルーチン１７０は、繰り返しかつ
連続的に出力される光パルスの戻りを受信した後だけ、
標的物を捕捉できるように、光電子制御ユニット１０の
出力を制御する。さらに、ルーチン１７０は、複数のラ
ンダムコードに従って光パルス間の間隔をシフトする。
ランダムコードは、一つ工場に設置されている異なる制
御ユニットに対して異なる値となるようにセットされて
いる。それは、異なるジッタ要素を与えるために行うも
のであり、このジッタ要素は、近くにある光電子制御ユ
ニットが互いに干渉し合わないことの保証を助ける。

【００４５】図６は、４つの連続パルスに亘って、標的
物をうまく捕捉している間でのパルス列１６３のグラフ
を示すものである。パルス１６５ｂは、ランダムコード
Ａのジッタ要素１６７ａによる遅延時間を持つ。パルス
１６５ｃは、ランダムコードＢのジッタ要素１６７ｂに
よる遅延時間を持つ。パルス１６５ｄは、ランダムコー
ドＡ＋Ｂのジッタ要素１６７ｃによる遅延時間を持つ。
時間遅延要素１６７ａ−ｃは、非周期的なタイミング形
式を提供するものであり、この非周期的なタイミング
は、ユニット１０に同期検出技術が用いられてるとき
に、繰り返し速度の近いパルスを出力する近くに設置さ
れた他の光電子制御ユニットや他の周波数雑音源などか
らの干渉を避けるものである。

【００４６】図１０を参照する。動作余裕ルーチン２０
０は、光電子制御ユニット１０の動作余裕を検出するた
めに動作する。動作余裕の検出は、 可変利得部７４お
よび８４の利得を調整し、余裕比較器９４の出力を用い
ることにより行われる。このプログラムのステップ２０
２において、光電子制御ユニット１０が狙った標的物が
検出されたか否かが問われ、その結果により、ここでの
分岐が決定される。標的物が検出されたか否かは、検出
比較器９０の出力Ｓ_DET により表示されている。

【００４７】標的物が検出されなければ、余裕可変利得
部８４の利得（「余裕利得」）が、ステップ２０４に従
って３に設定される。この利得の設定は、多重Ｄ／Ａ変
換器８６の減衰量を調整することにより行われる。つぎ
に、プログラムはステップ２０６に進み、ここで、可変
利得部８４の利得が、利得値に従って変化するある量だ
け増加する。この量というのは、１以下の動作余裕値に
直線目盛りを与えるため、表４に示す利得・余裕一覧表
に示すように、利得値に従って変化する。

【００４８】

【表４】

【００４９】ステップ２０８では、プログラムは、余裕
比較器９４がオン状態か否かを問う。オン状態か否か
は、その出力信号Ｓ_MAR で示される。もし、余裕比較器
９４がオン状態（出力信号Ｓ_MAR がローレベル）であれ
ば、プログラムはステップ２１０に進み、そこで、余裕
利得のその時の値を動作余裕の値を調べるための指標と
して利用する。プログラムは、ブロック２１に従って終
端する。

【００５０】一方、もし余裕比較器９４がオン状態でな
ければ、プログラムはステップ２１４に従ってそこでの
分岐を決定するために、余裕利得が最大値であるか否か
を問う。余裕可変利得部８４の利得が最大値でなけれ
ば、プログラムはステップ２０６に戻る。一方、余裕可
変利得部８４の利得が最大値であれば、プログラムは、
ステップ２１６で動作余裕値を零に設定し、ブロック２
１８に従って終端する。ステップ２０６，２０８および
２１４は、余裕比較器９４がオン状態に切り替わるまで
繰り返し余裕利得を増加させる手段によるループを形成
している。余裕比較器９４をオン状態に切り替えるよう
に要求される余裕可変利得部８４の利得値は、光電子制
御ユニット１０の動作余裕を決定するための基準を提供
する。

【００５１】ここで、ステップ２０２に戻る。もし、標
的物が検出されたら、プログラムはステップ２２０と２
２２に進む。ここでは、「抑制要素」カウンタが零に設
定され、余裕利得が多重Ｄ／Ａ変換器８６の減衰量の調
整により３に設定される。抑制要素は、主可変利得部７
４の利得値（主利得）に関連するものであり、主可変利
得部７４は、ステップ２３８に従って５段階に調整可能
となっており、その５段階は、表５の抑制余裕一覧表に
示されている。

【００５２】

【表５】

【００５３】その後、プログラムはステップ２２４に進
み、ここで、余裕可変利得部８４の利得が、利得値に応
じて変化するある量だけ減少させる。この減少は、前記
の利得・余裕一覧表（表４）に示すように、非線形の目
盛りを提供するために行われる。ステップ２２６におい
て、プログラムは余裕比較器９４がオフ状態か否かを問
う。オフ状態か否かは、その出力信号Ｓ_MAR により示さ
れている。もし、余裕比較器９４がオフ状態（出力信号
Ｓ_MAR がハイレベル）であれば、プログラムはステップ
２２８に進み、そこで、動作余裕値を調べるために、余
裕利得のその時の値と抑制要素のその時の値が用いられ
る。プログラムはその後ブロック２３０に従って終端す
る。

【００５４】もし、反対に余裕比較器９４がオン状態で
あれば、プログラムは余裕利得の値が１／２（すなわち
０．５）か否かを問う。これは、飽和状態がシステム６
０の増幅回路に影響を与えてしまう水準まで、利得が低
下しないようにするために行われる。もし余裕利得の値
が１／２（すなわち０．５）でなければ、プログラムは
ステップ２２４に戻り、余裕利得が再び引き下げられ
る。反対に、余裕利得が１／２になっていたら、プログ
ラムはステップ２３４に進み、主利得の異なるレベルに
関連させて抑制要素を増加させる。その後、ステップ２
３６において、分岐判断のために、プログラムは抑制要
素の値が５であるか否か問う。抑制要素が５でなけれ
ば、プログラムはステップ２３８に進み、多重Ｄ／Ａ変
換器７６の減衰量の調整によって、主可変利得部７４の
利得がその時の値の１／２に引き下げられる。プログラ
ムはついで、ステップ２２２およびこれに続くステップ
に戻り、余裕可変利得部８４の利得レベルが調整され
る。この調整は、余裕比較器９４を再びオフにするため
の試みにおいて、利得・余裕一覧表の最後の３つのオン
利得ステップに関連する３つステップで行われる。しか
し、ステップ２３６において、抑制要素が５と等しいと
判断されると、プログラムは動作余裕値をステップ２４
０で最大値に設定し、ステップ２４２に従って終端す
る。

【００５５】ステップ２３４，２３６および２３８は、
システム６０の主利得を引き下げるための第１ループを
提供し、その引き下げは、システムの増幅回路に影響を
与える飽和の影響を避けるために、５段階で行われる。
一方、ステップ２２２，２２４，２２６および２３２
は、余裕比較器９４がオフするまで繰り返し、余裕利得
を引き下げるための第２ループを提供する。主利得のレ
ベル（または抑制要素）と余裕利得は、光電子制御ユニ
ット１０の動作余裕の値を求めるための指標として用い
られる。

【００５６】図１１を参照する。自動利得設定ルーチン
３００は、ＬＲＮアイコンに対応する学習機能を提供
し、信頼性のある標的物検出を保証するために、光電子
制御ユニット１０が背景状況を観測し、標的状況を観測
し、そして、システム６０の最適主利得設定値を決定す
る。ステップ３０２において、ＬＯ符号が表示される。
その後、ステップ３０４において、プログラムは、入力
キー２４ｃが押されたか否かを質問する。これは、光電
子制御ユニット１０が背景学習ルーチンを実行するため
に正しく設定されたか否かを問うものである。ルーチン
３０６は図１２に示されており、背景状況において０．
３より小さい動作余裕を達成するために、光電子制御ユ
ニット１０の主利得を調整するためのものである。この
ことは後に詳しく説明する。プログラムは、次に、ステ
ップ３０８に進み、ＩＨ符号が表示される。その後、ス
テップ３１０において、プログラムは入力キー２４ｃが
押されているか否かを質問する。これは、光電子制御ユ
ニット１０が標的学習ルーチン３１２の実行状態に正し
く設定されたか否かを問うものである。ルーチン３１２
は図１３に示されており、標的状況における最適設定を
提供するためにシステム６０の主利得を調整するもので
ある。プログラムはステップ３１４に進み、動作余裕が
数値表示手段４０に表示され、余裕アイコン３８が正規
の実行モード動作状況に従って点灯し、ルーチン３００
がブロック３１６に従って終端する。

【００５７】図１２を参照する。背景学習ルーチン３０
６は、ステップ３２０によって示される背景観測のため
に調整された光電子制御ユニットと共に始まる。つぎ
に、ステップ３２２に従って、（可変利得部７４の）主
利得が、Ｄ／Ａ変換器７６の減衰量調整により、最大レ
ベルの２分の１に設定される。プログラムはさらにステ
ップ３２４に進み、ルーチン２００に従って動作余裕を
計数し、分岐判断のために、動作余裕が０．３より大か
否かを質問する。もし、動作余裕が０．３より大であれ
ば、プログラムはステップ３２３に進み、主利得が１
（カウンタ）ステップだけ引き下げられる。プログラム
はさらにステップ３２５に進み、ルーチン２００に従っ
て新しい動作余裕を計数し、さらに分岐判断のために、
動作余裕が０．３より小であるか否かを質問する。も
し、動作余裕が０．３より小でなければ、プログラムは
ステップ３２８に進む。ステップ３２８では、プログラ
ムは主利得が、光電子制御ユニット１０の適正動作のた
めに必要な不動作（ｄｅｆａｕｌｔ）最小値よりも、ま
だ大きいか否かを質問する。もし、主利得が不動作最小
値よりも大きければ、プログラムはステップ３２３に戻
り、そうでなければ、このルーチン３０６はブロック３
３０で終端する。ステップ３２５に戻って、もし、動作
余裕が０．３より小であれば、プログラムはブロック３
３２において、ルーチン３０６から抜け出し、ルーチン
３００のステップ３０８に進む。

【００５８】ステップ３２４に戻って、もし、動作余裕
が０．３より大でなければ、プログラムはステップ３２
１に進み、Ｄ／Ａ変換器７６の減衰量調整によって、主
利得が最大レベルに設定される。つぎに、プログラムは
ステップ３２７に進み、ルーチン２００に従って新しい
動作余裕を計数し、分岐判断のために、その値が０．３
より小であるか否かを質問する。もし、動作余裕が０．
３より小でなければ、プログラムはステップ３２６に進
み、主利得が１（カウンタ）ステップ分だけ引き下げら
れ、その後、ステップ３２７に戻る。もし、反対に、動
作余裕が０．３より小であれば、プログラムはブロック
３３２においてルーチン３０６から抜け出てルーチン３
００のステップ３０８に移行する。背景学習ルーチン３
０６は、動作余裕が背景状況下で０．３より小となるま
で、主利得をその最大レベルから繰り返し引き下げるも
のである。

【００５９】図１３を参照する。標的学習ルーチン３１
２は、ステップ３４０によって示される標的観測のため
に調整された光電子制御ユニットと共に始まる。ステッ
プ３４２において、プログラムは動作余裕を計算し、動
作余裕が２．０より大であるか否かを質問する。もし、
動作余裕が２．０より大であれば、検出動作を満足する
状態にあり、プログラムはブロック３４４においてこの
ルーチン３１２を抜け出るように移行し、ステップ３１
４でルーチン３００に再び入る。もし、動作余裕が２．
０より小であれば、プログラムはステップ３４６に進
み、動作余裕が０．６より小さいか否かを質問する。も
し動作余裕が０．６より小さければ、制御動作を満足す
る十分な動作余裕を得ることができないので、プログラ
ムは、ルーチン３００を終端させるためにブロック３４
８に進む。もし、反対に、動作余裕が０．６より小でな
ければ、プログラムはステップ３５０に進み、動作余裕
が２．０より小さく、０．６より大きいか否かを質問す
る。もし、動作余裕が０．６と２．０の間の値でなけれ
ば、ルーチン３００、３０６および３１２に関する計数
においてエラーが発生しているので、プログラムは再び
出口ブロック３４８に向かう。もし、反対に、動作余裕
が０．６と２．０の間の値であれば、プログラムはステ
ップ３５２に進み、主利得を１段階増加させる。その
後、ステップ３５４において、プログラムは動作余裕が
２．０に等しいか否かを質問する。もし、動作余裕が
２．０でなければ、プログラムはステップ３５６に進
み、主利得が最大レベルにあるか否かを質問する。も
し、主利得が最大レベルでなければ、プログラムはステ
ップ３５２に戻り、利得をさらに１段階増加させる。も
し、反対に、主利得が最大レベルに至っていれば、自動
利得設定ルーチン３００を終了させるために、プログラ
ムはブロック３４８に進む。ステップ３５４に戻って、
もし、動作余裕が２．０に等しければ、プログラムはス
テップ３６０に進み、以下に示す式１に従って、これら
の状態にとって理想的な利得設定値を算出する。

【００６０】 理想感度（最適利得設定値）＝ （２×利得値１×利得値２）／（（２×利得値３）＋（オフ余裕×利得値１）） …（１） ここに、 利得値１＝「標的学習」ルーチンにおいて、最大２．０
のオン動作余裕を得るために必要な利得、 オフ余裕＝「背景学習」ルーチンにおいて測定される最
小のオフ動作余裕値、 利得値３＝「背景学習」ルーチンにおいて、０．３のオ
フ動作余裕値が生成されたときの利得、である。

【００６１】そして、Ｄ／Ａ変換器７６に対するデジタ
ル制御入力を均整のとれた形で低減することにより主利
得を調整する。

【００６２】ついで、プログラムはブロック３６２でル
ーチン３１２を抜け出て、ステップ３１４でルーチン３
００に戻る。ルーチン３１２は、標的状況の観点におい
て主利得が最適化されるため、および、明暗の差が小さ
いとき（例えば、動作余裕が０．６と２．０の間にある
とき）に異なる動作状況での主利得の最適値を設定する
ために、提供されている。

【００６３】図１４を参照する。本発明は、ファジィ論
理技術に基づく光電変換動作の安定性の表示機能をも提
供する。この表示は、ルーチン４００の動作に従ったＬ
ＥＤ表示手段２６を介して行われるものであり、ルーチ
ン４００は、背景状況において実行され、光電子制御ユ
ニット１０にとって有効な動作環境についての情報を提
供するものである。ステップ４０２において、プログラ
ムは動作余裕を決定するために余裕ルーチン２００を実
行する。つぎに、プログラムはステップ４０４に進み、
パルス間期間で検出比較器９０を通過するノイズパルス
の数を計数することにより、光学的あるいは電気的なノ
イズのレベルを検出する。パルス間期間とは、例えば、
光パルス信号が出力されておらず、戻りパルスが受信さ
れていないときの時間間隔をいう。パルス間期間に比較
器９０を活性にするノイズパルスの数は、その環境のノ
イズの測定を提供するもので、しかも、その測定は、他
の動作と干渉せずに電子システム６０によって予め得ら
れるものである。プログラムは、ステップ４０６におい
てルックアップテーブルを用いて動作安定指数を引き出
すために、動作余裕とノイズレベル値を用いる。ステッ
プ４０８において、プログラムはルックアップテーブル
から得られた安定指数を、そのときのしきい値（例え
ば、２．０）と比較し、動作指数がしきい値よりも大き
ければ、ＬＥＤ２６ｃを点灯する。

【００６４】動作指数ルックアップテーブルは、よく知
られてるファジィ論理技術に従って生成されており、後
に示す所属機能と規則が与えられている。動作余裕、ノ
イズおよび安定性のための各所属機能は、以下に示すフ
ァジィ論理機能一覧表に従って定義されている。

【００６５】

【表６】

【００６６】７つの所属機能（ｍｅｍｂｅｒｓｈｉｐ
ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ）は動作余裕のために定義されてお
り、一方、３つの所属機能はノイズのために定義され、
４つの所属機能が安定性のために定義されている。ファ
ジィ論理一覧表の数値は、動作余裕の場合には０から５
までの切り取られた動作範囲から正規化されており、ノ
イズの場合には０から１５まで、そして、安定性の場合
は１５から１０９までの切り取られた動作範囲から正規
化されている。４つの正規化された数は、各機能の所属
の程度を定義する台形（または三角形）を示している。
（表の「０スタート」の下の）第１列の数は、所属機能
が最初に０（０％の所属の確実性）から値を増加させ始
める点を示す。（表の「１．０アップ」の下の）第２列
の数は、所属機能が１．０という値を、０から直線的に
上った後に最初に獲得する点に相当する。（表の「１．
０ダウン」の下の）第３列の数は、所属機能が最初に１
から値を減少させ始める点を示す。（表の「０ストッ
プ」の下の）第４列の数は、所属機能の値が１から直線
的に減少した後に０に至った点を示す。所属機能の値
は、従来の加重平均技術に従って複合されており、表７
に示すファジィ論理規則に従うものである。

【００６７】

【表７】

【００６８】所属機能とその規則は、図１５の三次元グ
ラフに示すように、ルックアップテーブルへの登録を決
定する。ルックアップテーブルは、動作余裕および安定
指数に対するノイズについてのある離散的な値に関連し
ている。安定指数というのは、求められる正確性の程度
に関連するものである。これらの安定指数は、視覚表示
の提供に用いられ、あるいは、それに代えて、光電子制
御ユニット１０の動作状況を遠隔地で表示できるよう
に、光電子制御ユニット１０からのアナログ信号として
出力される。

【００６９】本発明の特別な実施例を示し説明してきた
が、本発明の精神および本質を逸脱しない範囲で、本実
施例を変更し修正することができることは言うまでもな
い。添付した請求の範囲は、そのような変更および修正
をすべて含んでいるものと考えている。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光電子制
御ユニットによれば、光電子制御ユニットが多数の異な
る利用形態に適用できるように、使いやすく、かつ、理
解しやすい方法で動作設定を広い範囲に亘って操作者が
制御できる。また、本発明の光電子制御ユニットは、自
分自身の繰り返し速度と同じ周波数で発生する電気的ノ
イズおよび光学的ノイズに強い。さらに、動作余裕とノ
イズに関する機能として、信号レベルの広い範囲に亘っ
て自己の動作余裕を正確に計測でき、その動作安定性に
ついて信頼できる表示ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ユニット上面の操作者インターフェースが示さ
れている光電子制御ユニットの上方からの斜視図。

【図２】後方反射モードにおける光電子制御ユニットの
動作を示すブロック図。

【図３】図３は、光電子制御ユニットに用いられる本発
明の操作者インターフェースを示す平面図。

【図４】本発明の原理に従う光電子制御ユニットに用い
るための電子システムのブロック図。

【図５】本発明の原理に従う光電子制御ユニットの動作
のために選択された異なるパルス繰り返し速度を説明す
るための一対のグラフ。

【図６】本発明の原理に従って疑似ランダムジッタがい
かにパルスタイミングに影響を与えるかを示すグラフ。

【図７】本発明の操作者インターフェースに関連する機
能選択過程を示すフローチャート。

【図８】本発明の操作者インターフェースに関連する変
数設定過程を示すフローチャート。

【図９】本発明の原理による標的捕捉過程を示すフロー
チャートであり、ジッタがパルス間の間隔を変化させる
ために用いられている。

【図１０】本発明の二重経路構造との関連において、動
作余裕を決定するための過程を示すフローチャート

【図１１】本発明の原理に従って、光電子制御ユニット
のための利得設定値を自動的に決定する過程を示すフロ
ーチャート。

【図１２】本発明の自動利得設定ルーチンにおいて用い
る過程であり、背景状況下で動作余裕を決定する過程を
示すフローチャート。

【図１３】本発明の自動利得設定ルーチンにおいて用い
る過程であり、標的状況下で動作余裕を決定する過程を
示すフローチャート。

【図１４】本発明の原理に従って動作安定指数を決定す
る過程を示すフローチャート。

【図１５】ファジィ論理技術に従う動作余裕と背景雑音
の関数としての光電変換動作の安定性を示す三次元網状
グラフ。

【符号の説明】

１０…光電子制御ユニット、１４、１６…レンズ、１８
…鏡、２０…操作者インターフェースパネル、２２…情
報表示手段、２４…入力キーパッド、２６…表示手段、
４０…３桁数値表示手段、４１〜５２…アイコン、６０
…電子システム、６２…マイクロプロセッサシステム、
６４…ＬＥＤ、６６…電流駆動部、７０…発光ダイオー
ド、７４…主可変利得増幅部、７６、８６…多重Ｄ／Ａ
変換器、７８、８０、８８…増幅器、８４…余裕可変利
得増幅部、９０…検出比較器、９２…基準電圧発生器、
９４…余裕比較器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フィリップ イー． ジョンソン アメリカ合衆国， マサチューセッツ州 01606，ワーセスター， ウェスト ボイルストン ストリート 1137 (56)参考文献 特開 平２−82307（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−49183（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−67758（ＪＰ，Ｕ) 特公 平１−19109（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光パルスを期間を区切って出力し、これ
   に同期して戻り光パルスを検出することにより対象物の
   存在を検出するための光電子制御ユニットであって、 ａ）前記光検出器からの出力の振幅値を、第１信号経路
   上の固定基準信号の振幅値と比較する過程、 ｂ）前記光検出器からの前記出力の振幅値と前記固定基
   準信号の前記振幅値とが一致するときの特定利得値を決
   定するために第２可変利得信号経路上の利得値を変化さ
   せる過程、および、 ｃ）前記光電子制御ユニットの動作余裕の値を前記特定
   利得値に基づいて調べる過程、 によって生成される動作余裕値を数値表示する手段を有
   する光電子制御ユニット。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光電子制御ユニットに
   おいて、 動作余裕の数値表示を行うための前記過程は、 ｄ）前記光検出器からの出力の振幅値が前記第２信号経
   路上の前記基準信号の振幅値に一致する範囲内に入るま
   で、前記光検出器からの出力に前記両方の信号経路上で
   影響を与える前記利得を抑制する過程、 をさらに含む光電子制御ユニット。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の光電子制御ユニットに
   おいて、 動作余裕の数値表示を行うための過程の中の利得値を変
   化させる前記段階は、信号減衰を調整するために前記第
   ２信号経路上に配置された多重Ｄ／Ａ変換器に対してデ
   ジタル信号入力を変化させ、これによって利得値を変化
   させる段階を含んでいる光電子制御ユニット。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の光電子制御ユニットに
   おいて、 動作余裕の数値表示を行うための過程は、マイクロプロ
   セッサシステムによって統制されており、 このマイクロプロセッサは利得値を変化させるためのソ
   フトウエア制御のもとで動作し、 その利得値の変化は、多重Ａ／Ｄ変換器を統制すること
   と、前記信号経路上に配置されたコンパレータの出力を
   追跡することによって行われ、 このコンパレータ出力の追跡は、前記経路上の信号振幅
   値を前記基準信号の振幅値と比較し、前記特定利得値に
   基づいてルックアップテーブルから前記動作余裕値を調
   べることにより行われる光電子制御ユニット。
5. 【請求項５】 マイクロプロセッサ制御ユニットと、 光パルスを発生するために前記制御ユニットに接続され
   た光源と、 前記光源から発生した戻り光パルスを検出するために配
   置され、光検出出力信号を出力する光検出器と、 主出力信号を発生するために、前記制御ユニットよって
   与えられた利得設定値に応じて前記光検出器からの前記
   出力信号を増幅するための第１可変利得増幅部と、 余裕出力信号を発生するために、前記制御ユニットよっ
   て与えられた利得設定値に応じて前記第１可変利得増幅
   部からの前記主出力信号を増幅するための第２可変利得
   増幅部と、 前記第１可変利得増幅部からの前記主出力信号および前
   記第２可変利得増幅部からの前記余裕出力信号をそれぞ
   れ共通基本レベルと比較するための比較手段であって、
   その比較が、前記制御ユニットに供給するための２つの
   比較信号を発生するためになされ、その比較信号の発生
   が、前記２つの増幅部に対して前記制御ユニットによっ
   て与えられる２つの利得値に基づいて前記マイクロプロ
   セッサ制御ユニットが動作余裕レベルを決定できるよう
   にするためになされるものである比較手段と、 を備えた光電子制御ユニット。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の光電子制御ユニットに
   おいて、 前記第１可変利得増幅部と前記第２可変利得増幅部のそ
   れぞれは、 固定増幅器と、 利得レベルを調整するために、前記マイクロプロセッサ
   制御ユニットの制御の下で動作する減衰器としての多重
   Ｄ／Ａ変換器とを備えていることを特徴とする光電子制
   御ユニット。
7. 【請求項７】 請求項５に記載の光電子制御ユニットに
   おいて、 前記マイクロプロセッサ制御ユニットは、内部にソフト
   ウエアプログラムを有する記憶部を備え、そのソフトウ
   エアプログラムは前記可変利得増幅部の利得設定を操作
   すること、および、結果としての出力レベルを特定する
   ための比較信号を用いることによって動作余裕を決定す
   るためのものである光電子制御ユニット。
8. 【請求項８】 請求項５に記載の光電子制御ユニットに
   おいて、 前記光源は発光ダイオードを有し、前記光検出器はフォ
   トダイオードを有する光電子制御ユニット。
9. 【請求項９】 標的物が存在するであろう標的範囲を横
   切るように方向付けされた光パルスを発生する光源と、 前記標的範囲からの戻り光パルスを検出し、前記標的範
   囲での標的物の有無を表す前記パルスの有無を示すもの
   としての光検出出力信号を出力する光検出器と、 前記光検出器からの前記出力信号を増幅し、この信号を
   基準レベルと比較してパルス検出信号を発生するための
   第１増幅経路と、 前記光検出器からの前記出力信号を増幅し、この信号を
   基準レベルと比較して余裕レベル特定信号を発生するた
   めの第２可変利得増幅経路と、 前記第２可変利得増幅経路の利得を変化させ、前記前記
   パルス検出信号および余裕レベル特定信号を追跡して動
   作余裕を決定するための制御手段と、 を備えた光電子制御ユニット。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の光電子制御ユニット
    において、 前記光検出器出力信号を前記第１および第２経路へ供給
    する前に増幅するための主可変利得部をさらに備え、 前記制御手段は、前記主可変利得部の利得を変化させる
    のに適合し、これによって前記２つの経路の各利得レベ
    ルを抑制できることを特徴とする光電子制御ユニット。
11. 【請求項１１】 請求項９に記載の光電子制御ユニット
    において、 前記第２可変利得増幅経路は、 利得を変化させるために前記制御手段の制御下に置かれ
    た第１減衰器と、 第１固定利得増幅器と、 前記第１固定利得増幅器からの出力信号を基準レベルと
    比較するための比較器とを備えていることを特徴とする
    光電子制御ユニット。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の光電子制御ユニッ
    トにおいて、 前記減衰器は多重Ｄ／Ａ変換器を有し、前記制御手段は
    ソフトウエア制御の下で動作するマイクロプロセッサシ
    ステムを有することを特徴とする光電子制御ユニット。
13. 【請求項１３】 可変利得増幅部により増幅されて標的
    範囲の標的物の有無の表示を提供することに用いられる
    検出信号を生成するために、光源からの光パルスが時間
    的に区切られて前記標的範囲を横切るように出力され、
    光検出器による同期検出が行われる光電子制御ユニット
    において、 背景状況の下で前記光電子制御ユニットを用いて第１検
    出信号を発生する過程と、 前記光電子制御ユニットの動作余裕値が固定オフ余裕し
    きい値（ｆｉｘｅｄＯＦＦ ｍａｒｇｉｎ ｔｈｒｅｓ
    ｈｏｌｄ）に至るまで前記増幅部の利得を減少させる過
    程と、 標的状況の下での前記システムの初期動作余裕値を固定
    オン余裕しきい値（ｆｉｘｅｄ ＯＮ ｍａｒｇｉｎ
    ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）と比較する過程と、 初期動作余裕値が前記オン余裕しきい値を越えていれ
    ば、前記利得設定値を前記増幅部のそのときの利得値に
    設定する過程と、 を有する前記増幅部の最適利得設定値を自動的に設定す
    る方法。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の光電子制御ユニッ
    トの最適利得自動設定方法において、 前記システムの初期動作余裕値が前記オン余裕しきい値
    を越えていなければ、前記システムの動作余裕が前記オ
    ン余裕しきい値に至るまで前記増幅部の利得を増大させ
    る過程と、 前記オフ余裕しきい値に至ったとき、および、前記オン
    余裕しきい値に至ったときの前記増幅システムの利得に
    基づいた最適値に前記利得設定値を設定する過程と、 をさらに有する最適利得自動設定方法。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の光電子制御ユニッ
    トの最適利得自動設定方法において、 前記最適値は、次式 最適利得設定値＝ （２×利得値１×利得値３）／（（２×利得値３）＋
    （オフ余裕×利得値１）） ここに、 利得値１＝（標的状況の下でオン動作余裕が最大２．０
    となるのに必要な利得） オフ余裕＝（背景状況下の間
    に測定された最小のオフ動作余裕値） 利得値３＝（背景状況の下で０．３のオフ動作余裕値が
    生成されたときの利得） に従って算出されることを特徴とする最適利得自動設定
    方法。
16. 【請求項１６】 請求項１３に記載の光電子制御ユニッ
    トの最適利得自動設定方法において、 利得を増加および減少させる前記過程は、１または２以
    上の多重Ｄ／Ａ変換器によって与えられる減衰を統制す
    ることにより達成されることを特徴とする最適利得自動
    設定方法。