(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期的な投光信号を受信し電気信号に変換する受光素子と、
前記投光信号の周期毎に異なるガウスノイズを付加した前記電気信号を閾値と比較するコンパレータと、
一定期間内、前記周期と同じ時間間隔毎の複数の時刻において、前記ガウスノイズが付加された前記電気信号が前記閾値より大きかった回数を記録するレコーダと、
前記一定期間に含まれる前記投光信号の周期の総数に対する前記記録された回数の比を算出する比算出部と、
前記ガウスノイズが付加される前の電気信号の変数を含み前記ガウスノイズが付加された電気信号が前記閾値より大きい確率を与える関数及び前記比算出部で算出された比が等しいものとして前記ガウスノイズが付加される前の電気信号の値を算出する電気信号算出部と、
を備える投光信号の検出器。
【請求項２】
前記確率が誤差関数を含む式で与えられる請求項１に記載の投光信号の検出器。
【請求項３】
投光信号を受信し電気信号に変換する受光素子と、
前記電気信号にそれぞれ異なるガウスノイズを付加しガウスノイズが付加された複数の電気信号を生成する複数のノイズ付加部と、
前記複数のノイズ付加部の個数に対する前記ガウスノイズが付加され所定の時刻において閾値より大きい複数の電気信号の信号数の比を算出する比算出部と、
前記ガウスノイズが付加される前の電気信号の変数を含み前記ガウスノイズが付加された複数の電気信号のそれぞれが前記閾値より大きい確率を与える関数及び前記比算出部で算出された比が等しいものとして前記ガウスノイズが付加される前の電気信号の値を算出する電気信号算出部と、
を備える投光信号の検出器。
【請求項４】
前記確率が誤差関数を含む式で与えられる請求項３に記載の投光信号の検出器。
【請求項５】
前記複数のノイズ付加部のそれぞれがアンプである請求項３又は４に記載の投光信号の検出器。
【請求項６】
前記複数のノイズ付加部のそれぞれがコンパレータである請求項３又は４に記載の投光信号の検出器。
【請求項７】
投光信号を各々受信しそれぞれ異なるガウスノイズを付加した複数の電気信号を生成する複数の受光素子と、
前記複数の受光素子の個数に対する前記ガウスノイズが付加され所定の時刻において閾値より大きい複数の電気信号の信号数の比を算出する比算出部と、
前記ガウスノイズが付加される前の電気信号の変数を含み前記ガウスノイズが付加された複数の電気信号のそれぞれが前記閾値より大きい確率を与える関数及び前記比算出部で算出された比が等しいものとして前記ガウスノイズが付加される前の電気信号の値を算出する電気信号算出部と、
を備える投光信号の検出器。
【請求項８】
前記確率が誤差関数を含む式で与えられる請求項７に記載の投光信号の検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセンサ技術に係り、投光信号の検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電センサは無接触で人や物体を検知できるため、各種機械の自動化、コンベアラインによる搬送物体の検知及び自動ドア等における人の接近の検出等に用いられている（例えば、特許文献１参照。）。ここで、光電センサが受信する光信号の光強度が小さい場合、入光判定のための閾値を小さく設定する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２８７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、閾値を小さく設定すると、光信号以外の外乱光を誤検出するという問題がある。そこで本発明は、外乱光に影響されにくい投光信号の検出器を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の態様によれば、周期的な投光信号を受信し電気信号に変換する受光素子と、投光信号の周期毎に異なるノイズを付加した電気信号を所定の閾値と比較するコンパレータと、周期と同じ時間間隔毎の複数の時刻において、一定期間に含まれる投光信号の周期の総数に対するノイズが付加された電気信号が所定の閾値より大きい回数の比を算出する比算出部と、ノイズが付加される前の電気信号の変数を含みノイズが付加された電気信号が所定の閾値より大きい確率を与える関数及び比算出部で算出された比が等しいものとしてノイズが付加される前の電気信号の値を算出する電気信号算出部と、を備える投光信号の検出器が提供される。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、投光信号を受信し電気信号に変換する受光素子と、ノイズが付加された複数の電気信号を生成する複数のノイズ付加部と、複数のノイズ付加部の個数に対する所定の時刻においてノイズが付加され所定の閾値より大きい複数の電気信号の信号数の比を算出する比算出部と、ノイズが付加される前の電気信号の変数を含みノイズが付加された複数の電気信号のそれぞれが所定の閾値より大きい確率を与える関数及び比算出部で算出された比が等しいものとして所定の時刻におけるノイズが付加される前の電気信号の値を算出する電気信号算出部と、を備える投光信号の検出器が提供される。
【０００７】
本発明のさらに他の態様によれば、投光信号を各々受信しそれぞれ異なるノイズを付加した複数の電気信号を生成する複数の受光素子と、複数の受光素子の個数に対する所定の時刻においてノイズが付加され所定の閾値より大きい複数の電気信号の信号数の比を算出する比算出部と、ノイズが付加される前の電気信号の変数を含みノイズが付加された複数の電気信号のそれぞれが所定の閾値より大きい確率を与える関数及び比算出部で算出された比が等しいものとして所定の時刻におけるノイズが付加される前の電気信号の値を算出する電気信号算出部と、を備える投光信号の検出器が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、外乱光に影響されにくい投光信号の検出器を提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る投光信号の検出器の模式図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る投光信号及び電気信号の模式的な時間変化を示すグラフである。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る電気信号及びデジタル信号の模式的な時間変化を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る投光信号の検出器の模式図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る投光信号の検出器の模式図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る投光信号の検出器の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１１】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る投光信号の検出器は、図１に示すように、周期的な投光信号を受信し電気信号に変換する受光素子１５と、投光信号の周期毎に異なるノイズを付加した電気信号を所定の閾値と比較するコンパレータ３５と、周期と同じ時間間隔毎の複数の時刻において、一定期間に含まれる投光信号の周期の総数に対するノイズが付加された電気信号が所定の閾値より大きい回数の比を算出する比算出部６５と、ノイズが付加される前の電気信号の変数を含みノイズが付加された電気信号が所定の閾値より大きい確率を与える関数及び比算出部６５で算出された比が等しいものとしてノイズが付加される前の電気信号の値を算出する電気信号算出部７５と、を備える。
【００１２】
受光素子１５に照射される投光信号は、図２に示すように、周期的に変化する光強度を有する。図１に示す受光素子１５には光電変換素子（フォトダイオード）等が使用可能である。受光素子１５は、光電変換機能により投光信号の明暗を電流の大小に変換する。受光素子１５には不図示の電流電圧変換回路（Ｉ−V回路）が接続されており、受光素子１５から出力された電流を電圧に変換した電気信号を生成する。受光素子１５にはＩ−V回路を介してアンプ２５が電気的に接続されている。アンプ２５は電気信号を増幅し電気信号にノイズを付加する。例えば、ノイズとして、アンプ基準電圧を発生させるショットキーダイオードや抵抗分割から生じる熱雑音が利用される。アンプ２５が電気信号に与えるノイズは、図２に示すように、投光信号の周期毎に無相関である。ここで、時間をｔ、増幅された電気信号をｓ（ｔ）、ノイズをｚ（ｔ）としてノイズが付加された電気信号ｘ（ｔ）は下記（１）式で与えられる。
x(t) = s(t) + z(t) ・・・(1)
【００１３】
図１に示すように、コンパレータ３５はアンプ２５に電気的に接続されている。またコンパレータ３５は、投光信号を照射する投光器にも電気的に接続されている。さらにコンパレータ３５には第１の閾値電圧Ｖth+を供給する第１の閾値電圧電源４１と、第２の閾値電圧Ｖth-を供給する第２の閾値電圧電源４２と、が電気的に接続されている。投光器に接続されたコンパレータ３５は、投光信号の周期よりも速い周期で電気信号ｘ（ｔ）の電圧の値と、第１の閾値電圧Ｖth+の値Ｂ及び第２の閾値電圧Ｖth-の値−Ｂと、を比較し出力であるデジタル信号を変化させる。
【００１４】
具体的には、ある時刻において電気信号ｘ（ｔ）の電圧の値が第１の閾値電圧Ｖth+の値Ｂよりも大きい場合、コンパレータ３５は出力であるデジタル信号を例えば＋１Ｖの高レベル電圧に変化させる。また、ある時刻において電気信号ｘ（ｔ）の電圧の値が第２の閾値電圧Ｖth-の値−Ｂよりも小さい場合、コンパレータ３５は出力であるデジタル信号を例えば―１Ｖの低レベル電圧に変化させる。
【００１５】
ここで、ノイズとしてガウス分布に従うガウスノイズが電気信号ｓに付加された場合、ガウスノイズに埋もれた電気信号ｘの確率密度関数ｐ（ｘ）は下記（２）式で与えられる。
【数１】
0005535584.tif 000002
（２）式においてσはノイズの分散を表す。ここで、図２に示すように、ノイズが付加される前の電気信号ｓが非常に小さく第１の閾値電圧Ｖth+の値Ｂを超えることができなかった場合でも、ノイズが付加されることにより、投光信号のピークに対応する電気信号ｘが第１の閾値電圧Ｖth+の値Ｂを超える確率が高くなる。
【００１６】
コンパレータ３５においてガウスノイズに埋もれた電気信号ｘが第１の閾値電圧Ｖth+の値Ｂを超える確率Ｐ（ｘ＞Ｂ）は、誤差関数を含む下記（３）式の関数で与えられる。
【数２】
0005535584.tif 000003
【００１７】
なお、ｕを変数として誤差関数ｅｒｆ（ｕ）は、下記（４）式に示すように、平均値０、分散が１／２のガウス分布関数を０からｕまで積分した値の２倍として定義される。
【数３】
0005535584.tif 000004
【００１８】
コンパレータ３５にはレコーダ１００が電気的に接続されている。レコーダ１００は、投光信号を照射する投光器にも電気的に接続されている。投光器に接続されたレコーダ１００は、投光信号の周期と同期してコンパレータ３５が生成したデジタル信号を記録する。レコーダ１００に比算出部６５が電気的に接続されている。比算出部６５は、投光信号の周期と同じ時間間隔毎の複数の時刻において、ＮCを自然数として一定期間に含まれる投光信号のＮC個の周期の総数に対する高レベル電圧のデジタル信号が生成された回数Ｎ+と、低レベル電圧のデジタル信号が生成された回数Ｎ-とをレコーダ１００から読み出す。さらに比算出部６５は、投光信号の周期と同じ時間間隔毎の複数の時刻において、一定期間に含まれる投光信号の周期の総数ＮCに対する高レベル電圧のデジタル信号が生成された回数Ｎ+の比を算出する。
【００１９】
例えば、図３に示す例においては、一定期間において３周期分の投光信号が発せられ、投光信号の周期と同じ時間間隔の３つの時刻において、２回高レベル電圧のデジタル信号が生成されている。この場合、投光信号の周期と同じ時間間隔毎の複数の時刻において、一定期間に含まれる投光信号の周期の総数ＮC（＝３）に対する高レベル電圧のデジタル信号が生成された回数Ｎ+（２回）の比は２／３である。ただし、図３においては、説明の簡略化のために、一定期間に含まれる投光信号の周期数を３としたが、より多くの周期数を含む方が計算精度の向上のために好ましい。
【００２０】
なお、投光信号の周期と同じ時間間隔毎の複数の時刻において、高レベル電圧のデジタル信号が生成された回数Ｎ+は、投光信号の周期と同じ時間間隔毎の複数の時刻において、ノイズが付加された電気信号が所定の閾値より大きい回数と等価である。また、投光信号の周期と同じ時間間隔毎の複数の時刻において、低レベル電圧のデジタル信号が生成された回数Ｎ-は、投光信号の周期と同じ時間間隔毎の複数の時刻において、ノイズが付加された電気信号が所定の閾値より小さい回数と等価である。
【００２１】
比算出部６５に電気的に接続された電気信号算出部７５は、下記（５）式で示すように、投光信号の周期と同じ時間間隔毎の複数の時刻において、一定期間に含まれる投光信号の周期の総数ＮCに対する高レベル電圧のデジタル信号が生成された回数Ｎ+の比が、上記（３）式で与えられる確率Ｐ（ｘ＞Ｂ）と実質的に等しいとみなす。なお、（５）式において例えば閾値Ｂの値及びノイズの分散σの値は既知であり、電気信号算出部７０に予め入力されている。
【数４】
0005535584.tif 000005
【００２２】
さらに、電気信号算出部７５は、（５）式からノイズが付加される前の電気信号ｓを算出する。ここで、投光信号の周期と同じ時間間隔毎の複数の時刻において、高レベル電圧のデジタル信号が生成された回数Ｎ+が、低レベル電圧のデジタル信号が生成された回数Ｎ-よりも多い場合、投光信号の周期と同じ時間間隔毎の複数の時刻のそれぞれにおけるノイズが付加される前の電気信号ｓは下記（６）式で与えられる。
【数５】
0005535584.tif 000006
【００２３】
また、投光信号の周期と同じ時間間隔毎の複数の時刻において、高レベル電圧のデジタル信号が生成された回数Ｎ+が、低レベル電圧のデジタル信号が生成された回数Ｎ-よりも少ない場合、投光信号の周期と同じ時間間隔毎の複数の時刻のそれぞれにおけるノイズが付加される前の電気信号ｓは下記（７）式で与えられる。
【数６】
0005535584.tif 000007
【００２４】
また、投光信号の周期と同じ時間間隔毎の複数の時刻において、高レベル電圧のデジタル信号が生成された回数Ｎ+と、低レベル電圧のデジタル信号が生成された回数Ｎ-とが等しい場合、投光信号の周期と同じ時間間隔毎の複数の時刻のそれぞれにおけるノイズが付加される前の電気信号ｓは下記（８）式で与えられるように０である。
【数７】
0005535584.tif 000008
【００２５】
電気信号算出部７０には記憶装置８０及び出力装置９０が接続されている。電気信号算出部７０は、上記（６）乃至（８）式を用いて算出された電気信号ｓを記憶装置８０に保存し出力装置９０に出力する。記憶装置８０にはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びハードディスク装置等が使用可能である。出力装置９０には液晶モニタ等のディスプレイ装置及びプリンタ等が使用可能である。
【００２６】
以上説明した第１の実施の形態に係る投光信号の検出器によれば、確率共鳴を用いることにより閾値以下の電気信号を検出することが可能となる。そのため、閾値を低く設定する必要がなく外乱光の影響を抑制することが可能となる。また、第１の実施の形態に係る投光信号の検出器によれば、ノイズが付加された電気信号が閾値を超えるか否かを時系列的に記録している。そのため、受光素子１５、アンプ２５及びコンパレータ３５のそれぞれが１個ずつあればよく、装置を小型化することも可能となる。
【００２７】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る投光信号の検出器は、図４に示すように、投光信号を受信し電気信号に変換する受光素子１０と、ノイズが付加された複数の電気信号を生成する複数のアンプ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，・・・，２０ｎと、複数のアンプ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，・・・，２０ｎの個数に対する所定の時刻においてノイズが付加され所定の閾値より大きい複数の電気信号の信号数の比を算出する比算出部６０と、ノイズが付加される前の電気信号の変数を含みノイズが付加された複数の電気信号のそれぞれが閾値より大きい確率を与える関数及び比算出部６０で算出された比が等しいものとして所定の時刻におけるノイズが付加される前の電気信号の値を算出する電気信号算出部７０と、を備える。
【００２８】
ＮAを自然数として複数のＮA個のアンプ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，・・・，２０ｎは、受光素子１０に電気的に接続されている。複数のアンプ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，・・・，２０ｎのそれぞれにおいて電気信号が増幅される。また、複数のアンプ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，・・・，２０ｎのそれぞれで生じるノイズが無相関であるため、電気信号が増幅される際に、複数のアンプ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，・・・，２０ｎのそれぞれにおいて異なるノイズが電気信号に付加される。上述したように、例えば、ノイズとして、アンプ基準電圧を発生させるショットキーダイオードや抵抗分割から生じる熱雑音が利用される。このように、複数のアンプ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，・・・，２０ｎのそれぞれは、ノイズ付加部としての機能も有する。ここで、ノイズが付加された電気信号ｘ（ｔ）は上記（１）式で与えられる。
【００２９】
複数のＮA個のコンパレータ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，・・・，３０ｎが、複数のアンプ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，・・・，２０ｎに各々電気的に接続されている。複数のコンパレータ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，・・・，３０ｎには第１の閾値電圧Ｖth+を供給する第１の閾値電圧電源４１と、第２の閾値電圧Ｖth-を供給する第２の閾値電圧電源４２とが電気的に接続されている。複数のコンパレータ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，・・・，３０ｎのそれぞれは、電気信号ｘ（ｔ）の電圧の値と、第１の閾値電圧Ｖth+の値Ｂ及び第２の閾値電圧Ｖth-の値−Ｂと、を比較し出力であるデジタル信号を変化させる。具体的には、電気信号ｘ（ｔ）の電圧の値が第１の閾値電圧Ｖth+の値Ｂよりも大きい場合、複数のコンパレータ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，・・・，３０ｎのそれぞれは、出力であるデジタル信号を高レベル電圧に変化させる。また、電気信号ｘ（ｔ）の電圧の値が第２の閾値電圧Ｖth-の値−Ｂよりも小さい場合、複数のコンパレータ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，・・・，３０ｎのそれぞれは、出力であるデジタル信号を低レベル電圧に変化させる。
【００３０】
複数のコンパレータ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，・・・，３０ｎにおいてガウスノイズに埋もれた電気信号ｘが第１の閾値電圧Ｖth+の値Ｂを超える確率Ｐ（ｘ＞Ｂ）は、誤差関数を含む上記（３）式の関数で与えられる。
【００３１】
複数のコンパレータ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，・・・，３０ｎには合算器５０が電気的に接続されている。合算器５０は、ＮA個のコンパレータ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，・・・，３０ｎのうち、ある時刻においてノイズが付加された電気信号ｘ（ｔ）の電圧の値が第１の閾値電圧Ｖth+の値Ｂより大きいと判定したコンパレータの個数Ｎ+と、ある時刻においてノイズが付加された電気信号ｘ（ｔ）の電圧の値が第２の閾値電圧Ｖth-の値−Ｂより小さいと判定したコンパレータの個数Ｎ-と、を算出する。
【００３２】
合算器５０に比算出部６０が電気的に接続されている。比算出部６０は、複数のアンプ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，・・・，２０ｎの総数ＮAに対するある時刻においてノイズが付加され所定の閾値より大きい複数の電気信号の信号数の比として複数のコンパレータ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，・・・，３０ｎの個数ＮAに対するある時刻において電気信号ｘ（ｔ）の電圧の値が第１の閾値電圧Ｖth+の値Ｂより大きいと判定したコンパレータの個数Ｎ+の比を算出する。
【００３３】
比算出部６０に電気信号算出部７０が電気的に接続されている。電気信号算出部７０は、下記（９）式で示すように、複数のアンプ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，・・・，２０ｎの個数ＮAに対するノイズが付加され所定の閾値より大きい複数の電気信号の信号数の比が、上記（３）式で与えられる確率Ｐ（ｘ＞Ｂ）と実質的に等しいとみなす。
【数８】
0005535584.tif 000009
【００３４】
さらに、電気信号算出部７０は、（９）式からある時刻ｉにおけるノイズが付加される前の電気信号ｓ（ｉ）を算出する。ここで、ある時刻ｉにおいてノイズが付加された電気信号ｘ（ｔ）の電圧の値が第１の閾値電圧Ｖth+の値Ｂより大きいと判定したコンパレータの個数Ｎi+が、ノイズが付加された電気信号ｘ（ｔ）の電圧の値が第２の閾値電圧Ｖth-の値−Ｂより小さいと判定したコンパレータの個数Ｎi-よりも多い場合、ノイズが付加される前の電気信号ｓ（ｉ）は下記（１０）式で与えられる。
【数９】
0005535584.tif 000010
【００３５】
また、ある時刻ｉにおいてノイズが付加された電気信号ｘ（ｔ）の電圧の値が第１の閾値電圧Ｖth+の値Ｂより大きいと判定したコンパレータの個数Ｎi+が、ノイズが付加された電気信号ｘ（ｔ）の電圧の値が第２の閾値電圧Ｖth-の値−Ｂより小さいと判定したコンパレータの個数Ｎi-よりも少ない場合、ノイズが付加される前の電気信号ｓ（ｉ）は下記（１１）式で与えられる。
【数１０】
0005535584.tif 000011
【００３６】
また、ある時刻ｉにおいてノイズが付加された電気信号ｘ（ｔ）の電圧の値が第１の閾値電圧Ｖth+の値Ｂより大きいと判定したコンパレータの個数Ｎi+と、ノイズが付加された電気信号ｘ（ｔ）の電圧の値が第２の閾値電圧Ｖth-の値−Ｂより小さいと判定したコンパレータの個数Ｎi-とが等しい場合、ノイズが付加される前の電気信号ｓ（ｉ）は下記（１２）式で与えられるように０である。
【数１１】
0005535584.tif 000012
【００３７】
電気信号算出部７０には、記憶装置８０及び出力装置９０が接続されている。電気信号算出部７０は、上記（１０）乃至（１２）式を用いて算出された電気信号ｓ（ｉ）を記憶装置８０に保存し、出力装置９０に出力する。
【００３８】
以上説明した第２の実施の形態に係る投光信号の検出器によっても、確率共鳴を用いることにより、閾値以下の電気信号を検出することが可能となる。また、無相関なノイズを並列的に電気信号に与えるため、高い時間分解能で電気信号を算出することが可能となる。
【００３９】
（第３の実施の形態）
図５に示す第３の実施の形態に係る投光信号の検出器は、アンプ２２を介して受光素子１０に電気的に接続された複数のＮ個のコンパレータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，・・・，３１ｎを備える。複数のコンパレータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，・・・，３１ｎは、アンプ２２を介して受光素子１０から電気信号ｓを受信する。また、複数のコンパレータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，・・・，３１ｎには第１の閾値電圧Ｖth+を供給する第１の閾値電圧電源４１ａ，４１Ｂ，４１Ｃ・・・，４１ｎと、第２の閾値電圧Ｖth-を供給する第２の閾値電圧電源４２ａ，４２Ｂ，４２Ｃ・・・，４２ｎと、がそれぞれ電気的に接続されている。第１の閾値電圧電源４１ａ，４１Ｂ，４１Ｃ・・・，４１ｎのそれぞれが供給する第１の閾値電圧Ｖth+には、独立にノイズｚが付加されている。ｍた、第２の閾値電圧電源４２ａ，４２Ｂ，４２Ｃ・・・，４２ｎのそれぞれが供給する第２の閾値電圧Ｖth-にも、独立にノイズｚが付加されている。
【００４０】
複数のコンパレータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，・・・，３１ｎは、上記（１）式で示すように、電気信号ｓにそれぞれ異なるノイズｚを付加しノイズが付加された電気信号ｘを生成する。例えば、ノイズとして、閾値電圧を発生させるショットキーダイオードや抵抗分割から生じる熱雑音が利用される。このように、第３の実施の形態において、複数のコンパレータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，・・・，３１ｎのそれぞれがノイズ付加部としての機能を有する。電気信号ｘの電圧の値が第１の閾値電圧Ｖth+の値Ｂよりも大きい場合、複数のコンパレータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，・・・，３１ｎのそれぞれは、出力であるデジタル信号を高レベル電圧に変化させる。また、電気信号ｘの電圧の値が第２の閾値電圧Ｖth-の値−Ｂよりも小さい場合、複数のコンパレータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，・・・，３１ｎのそれぞれは、出力であるデジタル信号を低レベル電圧に変化させる。図５に示す投光信号の検出器のその他の構成要素は図４に示す投光信号の検出器と同様であるので、説明は省略する。
【００４１】
（第４の実施の形態）
図６に示す第４の実施の形態に係る投光信号の検出器は、図４に示す第２の実施の形態に係る投光信号の検出器と異なり、図６に示すように、複数のＮA個の受光素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・１１ｎを備える。複数の受光素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・１１ｎのそれぞれは同一の投光信号を受信し電気信号ｓに変換する。また、複数の受光素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・１１ｎは、上記（１）式で示したように電気信号ｓにそれぞれ異なるノイズｚを付加しノイズを付加した電気信号ｘを生成する。例えば、ノイズとして、外乱光ノイズや量子ノイズ等が利用される。このように、第４の実施の形態においては、複数の受光素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・１１ｎのそれぞれがノイズ付加部としての機能を有する。
【００４２】
複数の受光素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・１１ｎには複数のアンプ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，・・・，２１ｎが各々電気的に接続されている。第４の実施の形態において、複数のアンプ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，・・・，２１ｎは、既にノイズが付加された電気信号ｘにさらにノイズを付加しても付加しなくてもよい。図６に示す投光信号の検出器のその他の構成要素は図４に示す投光信号の検出器と同様であるので、説明は省略する。
【００４３】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施の形態及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、第１の実施の形態において、図１に示すアンプ２５が電気信号にノイズを与える例を説明した。これに対し、受光素子１５又はコンパレータ３５が閾値と比較される前の電気信号にノイズを与えてもよい。この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。
【符号の説明】
【００４４】
１０，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・１１ｎ，１５  受光素子
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，・・・，２０ｎ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，・・・，２１ｎ，２５  アンプ
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，・・・，３０ｎ，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，・・・，３１ｎ，３５       コンパレータ
４１，４２    閾値電圧電源
５０   合算器
６０，６５    比算出部
７０，７５    電気信号算出部
８０   記憶装置
９０   出力装置
１００ レコーダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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