(57)【要約】  【課題】  信号雑音比が高くなり、かつ外部光に対する耐性が改善された光電子スキャナを提供すること。  【解決手段】  光信号を送信するための光送信器と、光送信器によって送信された光信号を監視領域内に偏向するための光偏向ユニットと、監視される監視領域内にある物体によって跳ね返された光を受信するための光受信器と、光信号を生成するためおよび／または光信号に影響を及ぼすための制御機構とを備えた、監視領域を監視するための光電子スキャナをにおいて、光送信器によって監視領域内に送信される光信号がそれぞれ、特に周波数帯域拡散法および／または最適フィルタ法によって変調された出力信号に基づいて生成されており、出力信号が０と１から成る二値信号として表され、この出力信号は０を１より多く含んでいる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号（１４）を送信するための光送信器（１２）と、前記光送信器（１２）によって送信された前記光信号（１４）を監視領域（２０）内に偏向するための光偏向ユニット（１８）と、監視される前記監視領域（２０）内にある物体によって跳ね返された光（２２）を受信するための光受信器（２６）と、前記光信号（１４）を生成するためおよび／または前記光信号（１４）に影響を及ぼすための制御機構（３２）とを備えた、前記監視領域を監視するための光電子スキャナ（１０）であって、前記光送信器（１２）によって前記監視領域（２０）内に送信される前記光信号（１４）がそれぞれ、特に周波数帯域拡散法（スペクトラム拡散）および／または最適フィルタ法によって変調された出力信号に基づいて生成されており、前記出力信号が０と１から成る二値信号である光電子スキャナ（１０）において、
前記出力信号が０を１より多く含んでいることを特徴とする光電子スキャナ（１０）。
【請求項２】
前記光信号（１４）がオン／オフ・キーイングによって生成され、好ましくは最大で１つの１が連続して送信されることを特徴とする請求項１に記載の光電子スキャナ（１０）。
【請求項３】
前記出力信号が０を１の１０倍超含んでいることを特徴とする請求項１または２に記載の光電子スキャナ（１０）。
【請求項４】
前記１が、前記光信号（１４）において実質的にランダムに分散されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光電子スキャナ（１０）。
【請求項５】
前記出力信号がｍ系列をベースとしており、前記ｍ系列の中で連続する０の数が、１より大きい係数Ｎによって増加されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光電子スキャナ（１０）。
【請求項６】
前記ｍ系列において直接連続する１が０に変えられ、前記連続する１のうちそれぞれ最後の１だけが残され、かつ／または各々の１の後に１つの０が挿入されることを特徴とする請求項５に記載の光電子スキャナ（１０）。
【請求項７】
前記出力信号が確率的方法によって生成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光電子スキャナ（１０）。
【請求項８】
前記出力信号が別の出力信号に対して準直交性であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の光電子スキャナ（１０）。
【請求項９】
前記光信号（１４）の個々の符号要素の継続時間が可変であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の光電子スキャナ（１０）。
【請求項１０】
前記光信号（１４）のすべてのパルス（５２）が、同じ長さ、同じ形状、および同じ帯域幅を有していることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の光電子スキャナ（１０）。
【請求項１１】
前記光受信器（２６）が、前記跳ね返された光信号（２２）をフィルタリングするための、好ましくは遮断周波数が１０ＭＨｚ超のハイパスフィルタを含んでいることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の光電子スキャナ（１０）。
【請求項１２】
前記跳ね返された光信号（２２）が、前記光受信器（２６）内で１ビット量子化によりサンプリングされ、このために前記光受信器（２６）が、好ましくはシグマ・デルタ・コンバータを含んでいることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の光電子スキャナ（１０）。
【請求項１３】
前記跳ね返された光信号（２２）が前記送信された光信号（１４）と相関されることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の光電子スキャナ（１０）。
【請求項１４】
監視領域（２０）を監視するための方法であって、
（ｉ）０および１を有する二値の出力信号が生成され、
（ｉｉ）特に周波数帯域拡散法（スペクトラム拡散）および／または最適フィルタ法に基づいて前記出力信号によって変調されている光信号（１４）が送信され、周期的に前記監視領域（２０）内に偏向され、かつ
（ｉｉｉ）監視される前記監視領域（２０）内にある物体によって跳ね返された光（２２）から受信信号が生成され、前記受信信号が走査され、かつ前記出力信号と相関される方法において、
前記出力信号が０を１より多く含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記受信信号の低周波部分が除去されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記出力信号がｍ系列をベースとしており、前記ｍ系列の中で連続する０の数が、１より大きい係数によって増加され、かつ前記ｍ系列において連続する１が０に変えられ、前記連続する１のうちそれぞれ最後の１だけが残され、かつ／または各々の１の後に１つの０が挿入されることを特徴とする請求項１４または１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を送信するための光送信器と、光送信器によって送信された光信号を監視領域内に特に周期的に偏向させるための光偏向ユニットと、監視される監視領域内にある物体によって跳ね返された光を受信するための光受信器と、光信号を生成するためおよび／または光信号に影響を及ぼすための制御機構とを備えた、監視領域を監視するための光電子スキャナであって、光送信器によって監視領域内に送信される光信号がそれぞれ、変調された出力信号に基づいて生成されており、出力信号が０と１から成る二値信号である光電子スキャナに関する。さらに本発明は、光電子スキャナによって実施可能な、監視領域を監視するための方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば作業場または機械を監視するために、しばしば光電子スキャナが用いられる。例えばレーザとして形成されている光送信器によって生成された光線が、光偏向ユニットにより、監視すべき監視領域内に偏向され、そこに物体が存在すればそれによって拡散反射または直反射される。拡散反射または反射された光の少なくとも一部は再び光電子スキャナに戻り、そこで受信器によって検出される。光偏向ユニットは、一般的に旋回可能または回転可能に構成されており、したがって光送信器によって生成された光線は、旋回運動または回転運動によって形成される監視領域を周期的になぞっていく。監視領域から物体によって拡散反射または反射された光信号が受信されると、偏向ユニットの角度位置から監視領域内の物体の角度位置を推測することができる。さらに、例えば個々のレーザ光パルスを送信してから物体での反射を受信するまでの所要時間を監視すると、この所要時間を基に光速を使用して、さらにレーザスキャナから物体までの距離を推測することができる。
【０００３】
このようなセンサは、保護領域または危険領域を監視するためだけに用いられるのではない。このような光電子スキャナは、距離プロファイルの作成および３Ｄ走査のためにも用いることができる。使用した概念「監視」は、ここで述べる大半が安全用途の例であっても、その一般的な意味において理解すべきである。
【０００４】
すべての用途の場合に、角度データおよび距離データにより物体の場所を確定することができ、かつ例えば、光線によってなぞられる監視領域を完全に監視することができる。監視領域内に例えば許容されない物体がある場合は、スキャナの評価ユニットにより対応する警告信号または停止信号を発することができる。
【０００５】
このようなシステムは、例えば、機械の運転中に操作者が進入したりまたは侵したりしてはならない危険領域を監視しなければならない機械に対して用いられる。レーザスキャナにより危険領域内での許容されない物体、例えば操作者の脚の存在が確認されると、機械を緊急停止させることができる。このような安全センサとしてのスキャンシステムは確実に働かなければならず、したがって高い安全要求、例えば機械の安全に関する規格ＥＮ１３８４９および特に非接触動作型防護装置（ＢＷＳ）に関する機器規格ＥＮ６１４９６を満たさなければならない。
【０００６】
このような安全レーザスキャナは、いわゆるＦＴＳ（「無人搬送システム」）でも、この搬送システムがその走行経路を横切る物体と衝突するのを防ぐために用いられる。衝突の危険性は速度に左右されるので、レーザスキャナは、車両速度に応じて切替可能またはその他の方式で変更可能な、適合させ得る監視領域寸法を有することができる。
【０００７】
光電子スキャナの最適化に関しては、多くの要因が決定的な役割を果たす。一つには、限られたレーザパワーでできるだけ長い到達距離を達成すべきである。もう一つには、小さくて取り扱いやすいスキャナを提供するために受信光学系の大きさをできるだけ小さく保つべきである。スキャン周波数および角度分解能のことも考慮しなければならず、これらは共に、利用可能な部品による制限を受けている。
【０００８】
これに加えて、まさに外で用いられるスキャナでは、外部光に対する耐性が高いことが非常に重大であり、つまり使用されるスキャナは、ほかの光源による影響をできるだけ少なくすることが望ましい。それだけでなく、大抵はさらにレーザ安全基準のクラスの規定を遵守しなければならない。
【０００９】
これまで知られている光電子スキャナでは、信号雑音比の改善を達成するために、例えばパルス列法のような周波数帯域拡散法（スペクトラム拡散法）などを用いている。さらに、スペクトラム拡散法によりスキャナの外部光耐性を高めることもできる。
【００１０】
パルス列法を使用する例示的な光電子スキャナは、特許文献１から知られている。このスキャナは、例えば一つのスキャナのパルス列を別のスキャナのパルス列と区別できるように、疑似ランダム系列を利用している。
【００１１】
これまでのパルス列法の欠点は、公知のパルス列法の信号が低周波を高い割合で含んでいることである。受信器において、有用信号部分を失うことなく低周波をフィルタで除去することができないので、低周波ノイズが信号経路に達し得るのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】DE 10 2010 005 012 A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の課題は、信号雑音比が高くなり、かつ外部光に対する耐性が改善された光電子スキャナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に従いこの課題は、請求項１に基づく光電子スキャナによって解決され、特に、とりわけ周波数帯域拡散法および／または最適フィルタ法によって変調されており、監視領域内に送信される光信号を生成するためのベースとなる出力信号が、０を１より多く含むことによって解決される。このため本発明による光電子スキャナは、これに対応して出力信号を変調させ得る制御機構を備えている。
【００１５】
０の数と１の数が実質的に同じである従来のパルス列法と比べると、本発明によれば、均等分配は廃止され、制御機構により、出力信号における０の数が１の数より多い出力信号としてのパルス列が生成される。このため制御機構は、これに対応する出力信号を生成するため、およびこの出力信号に基づいて光送信器を制御するように構成されている。
【００１６】
最適フィルタを使用した一形態では、受信信号と既知のパルス列とのスカラー積の形成が、最適フィルタの特別な一形式である。この最適フィルタは、信号雑音比を最適化するフィルタである。これに関しては、一つの出力信号が別の出力信号に対して準直交性であるか、またはパルス列が高い自己相関性および低い相互相関性を有することが有利である。
【００１７】
送信される１の数および総エネルギーは、公知のパルス列法と同じである。パルス列において、個々のパルスそれぞれの信号雑音比は変わっていない。ただし０の数がより多いことによって、光送信器の活性化はより長い期間に分散され、したがって測定中の光送信器の平均パワーが低下し、それに伴って光送信器の熱負荷もより低くなる。
【００１８】
ここでは「０」および「１」の概念を非常に広い意味で理解すべきである。そのように理解した場合、０と１から成る二値信号である出力信号は、少なくとも２つの状態を有する信号であればよく、その場合０および１は任意に符号化することができる。
【００１９】
本発明による０と１の不均等分配により、平均的には、従来のパルス列法の場合より１の送信の頻度が下がる。これにより０と１の間のジャンプをより多く生じさせ、以てジャンプに含まれる周波数を更に高めることもできる。そうすると、送信パルス列の周波数分布がより高い周波数へとずれる。すなわち本発明によるパルス列の信号は、その比較的高周波の部分により、外部光部分の低周波ノイズと区別しやすくなり、これが信号全体の信号雑音比を改善させる。
【００２０】
したがって本発明による光電子スキャナにより、信号雑音比が改善され、かつ雑音感度を低下させた監視が可能になる。
【００２１】
本発明の有利な実施形態は、明細書、図面、および従属請求項で説明されている。
【００２２】
使用するパルス列の個々のパルスの幅が、数ナノ秒、例えば５ｎｓしかないことが有利である。
【００２３】
第１の有利な一実施形態によれば、出力信号は例えば０を１の１０倍超含んでいる。言い換えると、０の時間間隔の１０分の１に相当する時間間隔しか１を送信しない。
【００２４】
この形態において、０を１の１０倍送信する代わりに、さらに０を１の２倍だけ、またはそれどころか０を１の２０倍もしくは１００倍送信することも可能である。ただし１の数は従来のパルス列法に対して維持されるべきなので、監視領域の走査時間を長くすれば、その分だけ多くの０が送信される。１の約１０倍の０領域を選択することによって、送信されるスペクトルの周波数上昇もしくは出力信号の直交性の上昇という利点と、走査時間の増大という欠点との間の良いバランスがとれる。
【００２５】
別の有利な一実施形態によれば、光信号はオン／オフ・キーイングによって生成され、好ましくは最大で１つの１が連続して送信される。つまり１を伝送すべき場合は常に光送信器をオンにする。０は、オフにした光送信器によって表現される。
【００２６】
つまり、出力信号が光送信器によって「ゼロ復帰」（ＲＺ）符号として表されるのである。これは公知の「非ゼロ復帰」（ＮＲＺ）符号の場合より技術的に簡単に実施可能である。したがって特に、制御ユニット内での光送信器のためのドライバ段を非常に安価に「オン／オフスイッチ」として形成することができる。
【００２７】
好ましくは最大で１つの１が連続して送信され、つまり光送信器は、それぞれできるだけ短い時間しか活性化されない。その結果、送信されるスペクトルは、パルスが短くなることによって、より高い周波数へと更にずれ、これによってまた雑音耐性が改善される。ここで、最大で１つの１を連続して送信することは必ずしもオン／オフ・キーイングによって生成される光信号と結びついているのではなく、本発明による光電子スキャナの独自の変形形態と見なされるべきである。
【００２８】
更に別の有利な一実施形態によれば、１は、光信号において実質的にランダムに分散されている。この場合、１の位置の決定は、例えば乱数生成または疑似乱数生成の手法を使用して行うことができる。
【００２９】
更に別の有利な一実施形態によれば、出力信号は例えばｍ系列（最長系列）をベースとしており、このｍ系列の中で連続する０の数を、１より大きい係数Ｎによって増加させる。制御機構は、出力信号における１の位置の初期設定に用いられるｍ系列を発生させるように構成することができ、この場合、係数Ｎにより連続する０の並びを延長することで、ｍ系列にさらなる０が挿入される。その結果、生じる出力信号は０を１より多く含んでいる。
【００３０】
前記形態において、ｍ系列は、最初は、その０の数より１だけ大きい数の１を含むことができる。
【００３１】
更に別の有利な一実施形態によれば、ｍ系列において直接連続する１を０に変え、この連続する１のうちそれぞれ最後の１だけを残す。これにより、ｍ系列をベースとしても、それぞれ１つの１しか連続して送信され得ず、これにより、送信される周波数スペクトルをより高い周波数へとずらすことができ、このより高い周波数は雑音に対してより耐性がある。１の出射がより長い期間に分散されるので、光送信器の熱負荷は低下する。
【００３２】
この代わりに、連続する１の群のそれぞれ最初の１を残すことも可能である。
【００３３】
またその代わりに、連続する１の群の各々の１の後に１つの０を挿入することも可能であり、これによって１と０から成る交互の列が生じる。
【００３４】
更に別の有利な一実施形態によれば、出力信号は確率的方法によって生成される。このために制御機構は、出力信号を生成する確率ユニットを含むことができる。この場合、適切なパルス列を選ぶために、確率的手法によって生成されたパルス列の自己相関性および相互相関性を考慮することができる。これに関して重要なことは、パルス列ができるだけ高い自己相関性およびできるだけ低い相互相関性を有することである。
【００３５】
例えば、光信号における１の分配は、ゴールド系列、カサミ系列、またはアダマール・ウォルシュ系列をベースとして行うことができる。あるいは、線形フィードバックシフトレジスタなどによる、疑似乱数生成のための別の手法も可能である。
【００３６】
パルス列が長ければ長いほど、このようなパルス列の発生はより簡単となる。なぜならパルス列の長さと共に、この長さにおいて表し得るパルス列の数も指数関数的に増加するからである。
【００３７】
更に別の有利な一実施形態によれば、出力信号は別の出力信号に対して準直交性である。したがって、例えば２つの隣り合う光電子スキャナの２つの出力信号の重畳を容易に認識することができる。特に、上で説明した係数Ｎによって伸ばされたｍ系列を用いれば、準直交性のパルス列を生成することが可能になる。また例えばゴールド系列でも互いにほぼ直交する信号を生成できる。
【００３８】
更に別の有利な一実施形態によれば、光信号の個々の符号要素の継続時間は可変である。チップとも呼ばれる個々の符号要素は、従来のパルス列法に対し、常に同じ長さなのではなく、延長または短縮されている。
【００３９】
更に別の有利な一実施形態によれば、光信号のすべてのパルスは、同じ長さ、同じ形状、および同じ帯域幅を有している。このようにすれば、受信すべきパルス長および帯域幅に適応していることが望ましい光受信器の構造を単純にすることができる。これにより単純で安価な光受信器の使用が可能となる。
【００４０】
更に別の有利な一実施形態によれば、光受信器は、跳ね返された光信号をフィルタリングするための、例えば遮断周波数が＞１０ＭＨｚのハイパスフィルタを含んでいる。このハイパスフィルタにより、監視領域内の物体によって拡散反射または反射されたパルス列のうち、通常は例えば外部光のような雑音によって引き起こされる低周波の信号部分がフィルタで除去される。これにより光電子スキャナの雑音耐性が改善される。特に、高い遮断周波数を選択することにより非常に強い雑音抑制が達成される。送信される信号の用途および周波数スペクトルに応じて、１ＭＨｚ〜５０ＭＨｚの間の遮断周波数が特に有意義である。
【００４１】
ハイパスフィルタリングが可能なことが、本発明による光電子スキャナの本質的な利点である。
【００４２】
更に別の有利な一実施形態によれば、跳ね返された光信号は、光受信器内で１ビット量子化によりサンプリングされる。このために光受信器は、好ましくはシグマ・デルタ・コンバータを含んでいる。したがって受信された光信号のデジタル化は、安価に入手可能な１ビット量子化器またはコンパレータによって行うことができる。
【００４３】
更に別の有利な一実施形態によれば、跳ね返された光信号が送信された光信号と相関される。この場合、光電子スキャナは、光電子スキャナによって受信された光信号を、送信した光信号、つまり出力信号と相関させるように構成されている。相関により例えば雑音信号を算定することができる。
【００４４】
跳ね返された光信号が１ビットだけで量子化される場合、相関関係を非常に効率的に計算することができる。加えてこの場合、計算の手間は走査の継続時間につれて線形的にのみ増大する。
【００４５】
さらに本発明は、０および１を有する二値の出力信号がパルス列として生成される、監視領域を監視するための方法を含んでいる。特に周波数帯域拡散法（スペクトラム拡散）または最適フィルタ法に基づいて出力信号によって変調されている光信号が送信され、周期的に監視領域内に偏向される。監視される監視領域内にある物体によって跳ね返された光から受信信号が生成され、この受信信号がサンプリングされ、かつ出力信号と相関され、その出力信号は０を１より多く含んでいる。
【００４６】
本発明による方法の別の有利な一実施形態によれば、受信信号の低周波部分が除去される。
【００４７】
出力信号は好ましくはｍ系列をベースとしており、このｍ系列の連続する０の数を、１より大きい係数Ｎによって増加させ、かつｍ系列において連続する１を０に変え、この連続する１のうちそれぞれ最後の１だけを残し、かつ／または、すべての１の後に１つの０を挿入する。
【００４８】
本願の文章に関しては、「光」の概念は可視光だけでなく、他の適宜の電磁線、例えば赤外線または紫外線の光をも意味している。
【発明の効果】
【００４９】
本発明による光電子スキャナおよび本発明による方法は、危険領域または保護領域を監視する際に特に有利に使用することができる。なぜならその場合に、向上した信号雑音比または改善された外部光耐性によって保証される向上した確実性が、特に有利に効果を発揮するからである。しかしながら本発明による光電子スキャナおよび本発明による方法の利点は、別の用途で、例えば距離プロファイルの作成および３Ｄ走査でも有利に使用することができる。この場合、使用した「監視」の概念は、その一般的な意味において理解されるべきである。
【００５０】
以下に本発明を、可能な一実施形態に基づき、添付した図面を参照しながら例示的に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明による光電子スキャナの例示的な一実施形態の概略図である。
【図２ａ】従来のパルス列および０の割合を増加させたパルス列の時間軸における振幅の推移を示すグラフである。
【図２ｂ】図２ａに示したパルス列の周波数スペクトルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
図１は、光電子スキャナ１０の構造を概略的に示している。レーザダイオード１２により送信光線１４が送信され、この送信光線１４は送信光学系１６によって集束されて、偏向ユニット１８に投射される。偏向ユニット１８は、送信光線１４を監視領域２０内に放射し、そこに物体が存在すれば光線はそれによって拡散反射または反射される。拡散反射または反射されて再びレーザスキャナ１０に戻ってくる光２２は、偏向ユニット１８および受信光学系２４により光受信器２６に送られ、この光受信器２６は、例えばフォトダイオードまたはアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）として実施することができる。
【００５３】
運転中は、モータ２８が偏向ユニット１８をスキャン周波数で連続的に回転させる。これにより送信光線１４は一平面を走査する。偏向ユニット１８の外側には、偏向ユニット１８のその時々の角度位置を捕捉する角度測定ユニット３０が配置されている。この角度測定ユニット３０は、例えば角度測定基準としての目盛板および走査のためのフォークライトバリアによって構成され得る。
【００５４】
評価ユニット３２は、同時にレーザスキャナ１０の制御機能を担っており、光受信器２６、モータ２８、および角度測定ユニット３０と接続されている。モータ２８の回転数を調節するため、光電子スキャナ１０はモータドライバ３４および角度デジタル化ユニット３６を含んでおり、この角度デジタル化ユニットは、角度測定ユニット３０によって測定された偏向ユニット１８の回転角度をデジタル形式で評価ユニット３２に提供する。
【００５５】
評価ユニット３２はさらに信号送信ユニット３８を含んでおり、この信号送信ユニット３８は、ｍ系列をベースとして電気的な出力信号５０を生成するように構成されており、その際、ｍ系列の連続する０の数をここでは係数１０によって増加させる。これに加えて信号送信ユニット３８は、出力信号５０に対応してレーザダイオード１２を制御する。
【００５６】
さらに評価ユニット３２は受信ユニット４０を含んでおり、この受信ユニット４０は、光受信器２６によって検出された拡散反射光または反射光２２を１ビット量子化するように構成されている。さらに受信ユニット４０は、（図示されていない）遮断周波数１０ＭＨｚのハイパスフィルタと、量子化された入力信号を出力信号と相関させる（同様に図示されていない）相関ユニットとを含んでいる。
【００５７】
光電子スキャナ１０は、周囲をぐるりと取り囲むフロントガラス４４を備えたケーシング４２内に配置されている。したがってスキャナ１０は、３６０°包囲している監視領域２０をカバーすることができる。
【００５８】
特に安全技術での用途のため、光電子スキャナ１０はインターフェイス４６を含んでおり、このインターフェイス４６は、好ましくは、監視領域２０の侵害を認識した際に、セーフティクリティカルな機械の制御部に対して安全指向のオフ信号を伝達するための安全な出力部（ＯＳＳＤ、出力信号開閉器）として設計されている。
【００５９】
図２ａは、上部に従来のパルス列４８の振幅の推移を示している。これに対して下部には、本発明による光電子スキャナ１０によって送信された、０の割合を増加させたパルス列５０を示している。それぞれスキャンの１周期分のパルス列を示している。パルス列４８、５０の個々のパルス５２の幅はそれぞれ５ｎｓである。図２ａに示した時間範囲は約５μｓである。
【００６０】
図において、０の割合を増加させたパルス列５０は、従来のパルス列４８の１０倍の０を含んでいる。これに対応してパルス列５０の継続時間は、従来のパルス列４８の継続時間のほぼ１０倍の長さである。
【００６１】
パルス列４８、５０の個々のパルス５２は同じ振幅を有している。０の割合を増加させたパルス列５０は、そのときにはレーザダイオード１２が作動中の、１と見なされる個々のパルス５２の間に、より長い０の区間を有しており、この区間のときはレーザダイオード１２は作動しておらず、オフになっている。
【００６２】
従来のパルス列４８では、部分的に、複数の１が直接連続して送信されている。これに対し、０の割合を増加させたパルス列５０は単独の１しか含んでいない。これに対応して１が個々のパルス５２として示されている。
【００６３】
ただし従来のパルス列４８も、０の割合を増加させたパルス列５０も、それぞれ図２ａに示した時間範囲内では同じ量のエネルギーを有している。
【００６４】
０の割合を増加させたパルス列５０の個々のパルス５２が散発的かつ個々に送信されることで、以下に図２ｂを参照しながら説明するように、０の割合を増加させたパルス列５０の周波数スペクトルは従来のパルス列４８に比べてより高い周波数へとずれる。
【００６５】
図２ｂのグラフでは、図２ａに示したパルス列４８、５０のパワースペクトル密度分布を周波数を横軸として示している。（従来のパルス列４８に基づく）従来の周波数分布５４と、（パルス列５０に基づく）０の割合を増加させた周波数分布５６が対比されている。図を見ると、特に、従来の周波数分布５４の高エネルギー部分が、図２ｂで符号５８で示した低周波領域内にあることが認識できる。この低周波部分５８、つまり従来のパルス列４８のエネルギーのかなりの部分をなしている領域には、外部光などによる多くの雑音信号が含まれている。
【００６６】
これに対し、拡散されたパルス列５０に基づく周波数分布５６は４つのピーク６０を有しており、そのうち３つのピーク６０が、＞１０ＭＨｚの周波数以降になってから現れており、評価ユニット３２のハイパスフィルタで低周波の雑音信号からうまく分離することができる。
【００６７】
ここで説明した本発明による光電子スキャナ１０の動作中は、評価ユニット３２において出力信号５０が生成され、この出力信号は、示した例では０が１の１０倍で、それぞれ１つの１しか直接続けて送信されない。次いで出力信号がレーザダイオード１２によりオン／オフ・キーイング方式で監視領域２０内に投射される。監視領域２０内の物体は送信光線１４を拡散反射または反射し、これが光電子スキャナ１０において光受信器２６によって検出される。これに基づいて光受信器２６から出力される信号は、評価ユニット３２により、サンプリング、ハイパスフィルタリング、および相関によって処理される。ハイパスフィルタリングが可能であるのは、特に、出力信号に基づく受信信号が高周波を非常に高い割合で有しているからである。したがって評価が低周波の雑音によって影響されることはない。
【００６８】
評価の際に監視領域２０内で物体が認識されると、インターフェイス４６により信号を出力することができ、これにより例えば、機械のスイッチオフのようなセキュリティ手続を開始することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１０  光電子スキャナ
１２  レーザダイオード
１４  送信光線
１６  送信光学系
１８  偏向ユニット
２０  監視領域
２２  拡散反射された光
２４  受信光学系
２６  光受信器
２８  モータ
３０  角度測定ユニット
３２  評価ユニット
３４  モータドライバ
３６  角度デジタル化ユニット
３８  信号送信ユニット
４０  受信ユニット
４２  ケーシング
４４  フロントガラス
４６  インターフェイス
４８  従来のパルス列
５０  ０の割合を増加させたパルス列
５２  個々のパルス
５４  従来の周波数分布
５６  ０の割合を増加させた周波数分布
５８  低周波部分
６０  ピーク
【図１】
2014098696.tif 000003
【図２ａ】
2014098696.tif 000004
【図２ｂ】
2014098696.tif 000005