(57)【要約】【課題】信号の送信周期が同期する複数の装置を近接配置する場合であっても相互干渉を低減し、適切に物体検出を行う。【解決手段】所定の送信周期・送信パタンの信号を生成するパタン生成部２と、パタン生成部２により生成された信号を検出領域に対して送信する送信部３と、送信部３とともに検出領域に対して同一方向に向かって対向して配置され、当該検出領域から到来した信号を受信する受信部４と、受信部４により受信された信号に基づいて、検出領域における物体検出を行う物体検出部５と、所定のタイミングで、パタン生成部２による信号の生成を停止させ、信号の生成が停止させた後所定の期間内に受信部４により信号が受信された場合に、相互干渉を回避するようパタン生成部２の送信周期または／および送信パタンを変更する制御部１とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の送信周期・送信パタンの信号を生成するパタン生成部と、前記パタン生成部により生成された信号を検出領域に対して送信する送信部と、前記送信部とともに前記検出領域に対して同一方向に向かって対向して配置され、当該検出領域から到来した信号を受信する受信部と、前記受信部により受信された信号に基づいて、前記検出領域における物体検出を行う物体検出部とを備えた反射波検出器であって、
所定のタイミングで、前記パタン生成部による信号の生成を停止させる信号停止部と、
前記信号停止部により信号の生成が停止された後所定の期間内に前記受信部により信号が受信された場合に、相互干渉を回避するよう前記パタン生成部の送信周期または／および送信パタンを変更する信号変更部と
を備えたことを特徴とする反射波検出器。
【請求項２】
前記信号停止部は、不定期または定期的に信号の生成を停止制御させる
ことを特徴とする請求項１記載の反射波検出器。
【請求項３】
前記信号変更部は、前記パタン生成部による送信周期と、前記信号停止部により信号の生成が停止された後所定の期間内に前記受信部により受信された信号の送信周期との位相差が一定範囲となるよう、前記パタン生成部の送信周期を変更する
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の反射波検出器。
【請求項４】
前記信号停止部は、乱数を用いて前記タイミングを設定する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の反射波検出器。
【請求項５】
前記信号停止部は、前記乱数の発生に際し、反射波検出器を構成する部品の製造ばらつきまたは設置環境を含むアナログ要因を組み込む
ことを特徴とする請求項４記載の反射波検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、検出領域における物体の有無を検出する反射波検出器であって、特に、信号検出時における相互干渉の影響を低減し、適切に物体検出を行う反射波検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光電センサや超音波センサなど、物体検出を目的とした物体検出装置が知られている。例えば反射型の光電センサでは、検出領域に対して光を送信する送信部と、この光を検出領域を介して受信する受信部とから構成されている。そして、検出領域に物体が存在する場合には、当該物体が送信部から送信された光を反射することによって受信部で受信した光の強度が変化し、これに基づき、検出領域内での物体の有無を判定している。
【０００３】
一方、複数の光電センサを近接配置した場合、自己の光以外にも他のセンサの光を受信してしまうことにより、誤検出するおそれがあった。そこで、このような相互干渉を低減する手法が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１では、送信用コイルから出力される磁気信号によって、それと同一ケース内に設定された受信用コイルにパルス電圧が誘起されるのを防止し、もって相互干渉のない信頼性に優れた光電スイッチとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１６７４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、パルス幅判定部において、受信部で受信された受光パルスのパルス幅が、送信部での送信パタンの送信パルス幅と略同じか否かを判定することで、自発光か否か判断するような手法も相互干渉を低減する有用な手法として考えられる。しかしながら、例えば図７に示すように、同一周期で信号を送信する光電センサを近接配置した場合には、相互干渉を低減することは困難であり、誤検出するおそれがあるという課題があった。また、同一周期ではなくても２台のセンサの送信周期の位相差が小さい場合（例えば周波数が０．１％違う場合）であっても、一時的に誤動作をする期間が発生するおそれがあり、そのような誤動作周期が継続的に繰り返される場合がある。
また、相互干渉対策として周期を操作するものも知られているが、これを制御するための信号検出も、自己が信号を送信しつつ測定を行うため、自己信号と他の信号との分離判別ができない。そのため、アルゴリズムによっては、周期的に誤動作する場合が存在するという課題があった。
また、超音波センサなどの他の物体検出装置においても同様の課題がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、信号の送信周期が同期する複数の装置を近接配置する場合であっても相互干渉を低減し、適切に物体検出を行うことができる反射波検出器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る反射波検出器は、所定の送信周期・送信パタンの信号を生成するパタン生成部と、パタン生成部により生成された信号を検出領域に対して送信する送信部と、送信部とともに検出領域に対して同一方向に向かって対向して配置され、当該検出領域から到来した信号を受信する受信部と、受信部により受信された信号に基づいて、検出領域における物体検出を行う物体検出部と、所定のタイミングで、パタン生成部による信号の生成を停止させる信号停止部と、信号停止部により信号の生成が停止された後所定の期間内に受信部により信号が受信された場合に、相互干渉を回避するようパタン生成部の送信周期または／および送信パタンを変更する信号変更部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、上記のように構成したので、信号の送信周期が同期する複数の装置を近接配置する場合であっても相互干渉を低減でき、適切に物体検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る光電センサの構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る光電センサの動作（物体検出モード）を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る光電センサの動作（外乱検出モード）を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る光電センサによる送信パタン例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る光電センサによる送信パタン例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る光電センサによる送信パタン例を示す図である。
【図７】従来の光電センサにおける課題を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお以下では、反射波検出装置として反射型の光電センサを用いた場合を例にして説明を行う。
実施の形態１．
光電センサは、検出領域に光を送信し、検出領域から到来した光を受信することで、その光の強度から検出領域における物体の有無を判定するものである。そして、本発明の光電センサでは、上記機能に加えて、信号の本来の送信周期に対して一時的に信号出力を行わないまま、受信だけ通常動作させる期間を設けることで、他のセンサの存在を認識し、相互干渉を回避する機能を備えている。この光電センサは、図１に示すように、制御部（信号停止部、信号変更部）１、パタン生成部２、送信部３、受信部４および信号・外乱判定部（物体検出部）５から構成されている。
【００１１】
制御部１は、自機の送受信を制御するものである。また、制御部１は、光電センサの動作モードとして、物体検出モードと外乱検出モードとを切替え可能とする。物体検出モードとは、送信部３から光信号を検出領域に送信し、検出領域に物体が存在する場合に当該光信号が受信部４側に反射されることで、その反射波を検出し、物体有無を判定するモードである。また、外乱検出モードとは、送信部３での光信号の送信を一時的に停止し、その後所定の期間内に検出領域から到来した光信号を受信することで、その反射波（外乱）を検出し、相互干渉を回避するモードである。そして、制御部１では、通常時には物体検出モードに設定し、所定のタイミングで外乱検出モードに設定する。
【００１２】
そして、制御部１は、物体検出モードの場合には、信号・外乱判定部５による物体検出結果に応じて、外部出力（判定出力や表示等の点灯など）を行う。
一方、制御部１は、外乱検出モードの場合には、信号・外乱判定部５による外乱検出結果に基づいて、他のセンサと相互干渉を生じることがないよう、パタン生成部２にて生成される信号の送信パタンまたは／および送信周期を制御する。
【００１３】
パタン生成部２は、制御部１からの指示に応じて、物体検出モードである場合に、所定の送信周期・送信パタンの信号を生成するものである。このパタン生成部２により生成された信号は送信部３へ出力される。なお、パタン生成部２は、外乱検出モードである場合には、信号の生成は行わない。
【００１４】
送信部３は、パタン生成部２からの信号（電気信号）を光信号に変換し、当該光信号を検出領域に送信するものである。なお、送信部３は、物体検出モードである場合に動作し、外乱検出モードである場合には動作しない。
【００１５】
受信部４は、検出領域から到来した光信号を受信し、当該光信号を電気信号に変換するものである。この受信部４により受信され変換された信号は信号・外乱判定部５に出力される。なお、受信部４は、物体検出モード・外乱検出モードに関わらず、常に受信動作を行う。
【００１６】
信号・外乱判定部５は、物体検出モードである場合に、受信部４からの信号の強度や送信からの経過時間に基づいて、検出領域における物体の有無を検出するものである。また、信号・外乱判定部５は、外乱検出モードである場合に、受信部４からの信号に基づいて、外乱（他のセンサからの信号）を検出する。この信号・外乱判定部５による物体検出結果・外乱検出結果は制御部１に出力される。
なお、信号・外乱判定部５は、信号のパルスそのものを検出してもよいし、パルス幅を検出するようにしてもよい。また、信号に変調をかけて、復調したレベルやパルス幅を検出するようにしてもよい。
【００１７】
次に、上記のように構成された光電センサの動作について説明する。まず、光電センサが物体検出モードである場合の動作について、図２を参照しながら説明する。
光電センサが物体検出モードである場合には、図２に示すように、まず、パタン生成部２は、制御部１からの指示に応じて、所定の送信周期・送信パタンの信号を生成する（ステップＳＴ２１）。次いで、送信部３は、この信号を光信号に変換して、検出領域に送信する（ステップＳＴ２２）。そして、検出領域に物体が存在する場合には、送信部３から送信された光信号が当該物体により受信部４側へ反射される。
【００１８】
次いで、受信部４は、検出領域から到来した光信号を受信して電気信号に変換し、信号・外乱判定部５は、この信号の強度から物体有無を判定する（ステップＳＴ２３，２４）。次いで、制御部１は、信号・外乱判定部５による物体検出結果を外部出力（判定結果の出力や表示等の点灯など）する（ステップＳＴ２５）。
【００１９】
次に、光電センサが外乱検出モードである場合の動作について、図３を参照しながら説明する。
光電センサが外乱検出モードである場合には、図３に示すように、まず、制御部１は、所定のタイミングで、パタン生成部２による信号の生成を停止させる（ステップＳＴ３１）。
【００２０】
次いで、送信側の信号送信を停止させた状態において、受信部４は、物体検出モード同様、検出領域から到来した光信号の受信を行い、電気信号に変換したり、受信したタイミング把握をする（ステップＳＴ３２）。次いで、信号・外乱判定部５は、この信号に基づいて外乱検出を行う（ステップＳＴ３３）。ここで、自己の信号送信を停止後、所定のタイミング内に受信信号が得られた場合には、他のセンサが近接配置されていると判断でき、相互干渉のおそれを認識することができる。
【００２１】
次いで、制御部１は、信号・外乱判定部５により外乱が検出された場合、近接した他のセンサと相互干渉を生じることがないよう、パタン生成部２にて生成される信号の送信パタンまたは／および送信周期を制御する（ステップＳＴ３４）。
【００２２】
次に、外乱検出モードへの切替えと送信パタンまたは／および送信周期の制御について、図４〜６を参照しながら説明する。
図４は、送信周期が同期した２台の反射波検出器を近接配置した場合を示す図である。この図４では、所定のタイミングで反射波検出器（検出器２）の信号送信を止めて、検出器２にて外乱検出を行う場合を示している。この場合、検出器２は、信号停止後所定の期間内に検出器１からの信号を検出するため、検出器１の存在を認識し、相互干渉を回避するよう自己の次の信号出力を所定期間遅らせる。なお、図４で外乱検出を１回行った場合を示しているが、特に回数は問わない。また図４では、検出器２にて、検出器１の存在を認識後、次の信号出力を所定期間遅らせた場合を示しているが、送信周期自体を変更するようにしてもよい。また、送信周期を変更するのではなく、信号の送信パタンを変更するようにしてもよい。
【００２３】
また、図５では、周期的に反射波検出器（検出器２）の信号送信を繰り返し止めて、検出器２にて外乱検出を行う場合を示している。なお、信号停止させる周期は定期的であっても不定期であっても構わない。また、相互干渉は非同期関係であることに起因し、上記の周期変更を１回行うだけでは十分な効果が得られない場合、同様の処理を複数回繰り返すよう構成することが好ましい。
【００２４】
また、２台の反射波検出器の周波数が相互に非同期の場合であっても、一定時間経過後に相互干渉状態が一時的に発生しうるため、同様の処理を複数回繰り返すよう構成することが望ましい。図６は、送信周期が同期していない２台の反射波検出器を近接配置した場合を示す図である。ここで、図６（ｂ）には本願発明の制御を用いない場合の、従来の反射波検出器の波形を示し、図６（ｃ）には本願発明の制御を用いた場合の反射波検出器の波形を示している。図６（ａ），（ｂ）に示すように、送信周期がずれている場合であってもその位相差が小さい場合には、一時的に誤動作をする期間が発生するおそれがあり、そのような誤動作周期が継続的に繰り返される場合がある。そこで、このような場合に、図６（ｃ）に示すように、所定のタイミングで反射波検出器（検出器２）の信号送信を止めて、検出器２にて外乱検出を行う。そして、信号停止後所定の期間内に信号を検出した場合には、検出器１の存在を認識し、一時的な相互干渉を回避するため、自己の送信周期と他のセンサ（検出器１）の送信周期との位相差が一定範囲となるよう送信周期を変更する。例えば、自己の検出タイミング（ｔ２１）から波形が検出されたタイミング（ｔ１１）までの位相差（例えばｔ２１−ｔ１１）に応じて、本来の次の自己の送信タイミング（ｔ２２）からの位相量ｔａｄｊを調整して同位相状況に近づくことを避ける。図６（ｃ）の例では、検出器１の送信周期が同じと仮定した場合に、位相差を最大にする制御を行う場合を示している。
【００２５】
なお、近接配置されたセンサの外乱検出のタイミングが同じで、かつ信号の送信周期が極めて似通っている場合には、相手の信号を検出できず、同じ調整動作を継続して相互干渉し続ける可能性がある。そこで、制御部１は、外乱検出モードへの切替えタイミングとして乱数を用いることで、相手の外乱検出タイミングと重なる確率を下げる。
また、ロジックベースのみの乱数の場合（特に同期回路で生成された場合）には、完全に同じ乱数系列を発生し続け、検出器複数台の動作が同期する（全く同じ動きをする）可能性が否定できない。そこで、さらに同期化するリスクを最小限にするため、センサなどの半導体素子等の製造ばらつきや設置環境（温度やノイズ）などのアナログ要因に依存した乱数回路を使用するようにしてもよい。
【００２６】
以上のように、この実施の形態１によれば、所定のタイミングで、パタン生成部２による信号の生成を停止させ、その後所定の期間内に受信部４により信号が受信された場合に、相互干渉を回避するようパタン生成部２の送信周期または／および送信パタンを変更するように構成したので、信号の送信周期が同期する複数の装置を近接配置する場合であっても相互干渉を低減でき、適切に物体検出を行うことができる。
【００２７】
また上記では、反射波検出装置として、反射型の光電センサを用いた場合を例にして説明を行ったが、これに限るものではなく、自己の信号送信を停止したタイミングを受信側で認識可能なセンサであれば同様に適用可能である。例えば、超音波を送受することで検出領域における物体検出を行う反射型の超音波センサに対しても適用可能である。
【００２８】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１  制御部
２  パタン生成部
３  送信部
４  受信部
５  信号・外乱判定部
【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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【図７】
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