(57)【要約】【課題】光電センサ装置を動作させるための方法を提供すること。【解決手段】センサ装置は、パルス化された光を放射する第１のモジュール、光を受け取り変換する第２のモジュール及びレベルを判定しかつ／又処理する第３のモジュールを備える。方法は、第１のモジュールから第２のモジュールへ向かって周期的に光のパルスを送るステップと、アナログポテンシャル信号を第２のモジュールで生成し、第３のモジュールへ送出するためのステップと、第３のモジュールでアナログ信号を処理し、処理結果に応じて評価又は制御情報又は信号をもたらすステップとを備え、第３のモジュールに送出する前に、第２のモジュールによって生成されたアナログ信号を反転してシフト又はオフセットするステップと、第３のモジュールで、反転されシフトされたアナログ信号を２つの連続する光のパルスの間で測定し、測定した値を処理するステップを備えることを特徴とする。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電センサ装置を動作させるための方法、特に光電センサ装置内で信号を処理するための方法であって、前記センサ装置がパルス化された光を放射する第１のモジュール、光を受け取り変換する第２のモジュール及びレベルを判定しかつ／又は処理する第３のモジュールを備え、
第１のモジュールから第２のモジュールへ向かって直接的に又は間接的に周期的に光のパルスを送るステップと、
受け取られた光に対応したアナログポテンシャル信号を前記第２のモジュールで生成し、前記信号を結合コンデンサを介して第３のモジュールへ送出するステップと、
前記第３のモジュールでアナログ信号を光のパルスと同期して処理し、前記処理結果に応じて評価又は制御情報又は信号をもたらすステップであって、該処理が場合によっては少なくとも該アナログ信号の最大値を閾値と比較することによって行われる、前記ステップとを備える方法であって、
第３のモジュール（４）に送出する前に、第２のモジュール（３）によって生成されたアナログ信号を反転し、前記反転されたアナログ信号によって当該期間中に到達された最大絶対値又は負の最大値（Ａ１）に相当する値だけ前記反転された信号をシフト又はオフセットするステップと、
第３のモジュール（４）で、前記反転されシフトされたアナログ信号を２つの連続する光のパルスの間で少なくとも１回測定し、測定された値を処理するステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
少なくとも２つの連続する光のパルスの間で、反転されシフトされたアナログ信号の最大振幅（Ａ２）の点で１回の測定動作が行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも２つの連続する光のパルスの間で、少なくとも２回の測定動作が行われ、前記測定が時間的に相隔たっており、測定動作のうちの少なくとも１回は反転されシフトされたアナログ信号の最大振幅の点（Ａ２）で実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも２つの連続する光のパルスの間で２回を超える測定動作が行われることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
第１のモジュール（２）が、所与の周波数又は周期を伴う光のパルスを連続して放射し、場合によっては該周波数又は周期は調整可能であり、第３のモジュール（４）が２つの連続する光のパルスの間で各時限（ΔＴ）の又はある時限（ΔＴ）のみの期間中に測定及び処理動作を行う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方法。
【請求項６】
閾値（ＴＨ）を超えた振幅値（Ａｉ）を測定した回数を評価し、その結果として、信号強度を評価又は推定し、或いは前記評価又は推定の結果に基づく前記信号によってもたらされた情報の品質を評価又は推定することからもなることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前の時限（ΔＴ）の期間中に閾値（ＴＨ）より小さい信号振幅値（Ａｉ）をもたらした１回又は少なくとも１回の測定動作が発生した時間位置（ｔｉ）を２つの光のパルスの間の連続する時限（ΔＴ）の期間中にタイムリにシフトし、それによってこのタイムリにシフトされた測定動作が、閾値（ＴＨ）より大きい信号振幅値（Ａｊ）をもたらした測定動作の時間位置（ｔｊ）により近い時間位置（ｔｉ）で、好ましくは最大振幅値（Ａ２）をもたらした測定動作の時間位置（ｔ２）のより近くで実施されることと、前記時間のシフトを信号情報について評価することからもなることを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
２つの光のパルスの間の１つ又はいくつかの連続する時限（ΔＴ）の期間中に何回かの測定動作が実施され、各時限（ΔＴ）又は全ての考慮された時限（ΔＴ）での測定値（Ａｉ）から平均値が計算され処理目的に使用され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方法。
【請求項９】
少なくとも、所与の持続期間、所与の周波数又は所与の周期をもつ光のパルスを放射する第１のモジュール、第１のモジュールによって送出された光を受け取り、変換できる第２のモジュール並びにレベル判定及び／又は処理を行う第３のモジュールを備え、前記第１のモジュールによって送られ前記第２のモジュールによって受け取られた光のパルスが、前記第２のモジュールによってアナログポテンシャル信号に変換され、結合又は接続コンデンサを介して第３のモジュールに送出されることを含む光電センサ装置において、前記アナログ信号が、前記第３のモジュールにより光のパルスと同期して処理され、該処理が場合によっては少なくとも該アナログ信号の最大値を閾値と比較することによって行われ、前記処理結果に応じて評価又は制御情報又は信号が前記第３のモジュールによってもたらされる光電センサ装置であって、第２のモジュール（３）によって生成されたアナログ信号を反転し、前記反転されたアナログ信号によって当該期間中に到達された最大絶対値又は負の最大値（Ａ１）に相当する値だけ前記反転信号をシフト又はオフセットする手段（Ｒ、Ｔ、５）も備え、前記反転されシフトされたアナログ信号が、２つの連続する光のパルスの間で少なくとも１回測定され、測定された値（Ａｉ）が前記第３のモジュール（４）により処理されることを特徴とする光電センサ装置。
【請求項１０】
第２のモジュール（３）によって生成されたアナログ信号を反転させ、シフトさせるための手段は、第２のモジュール（３）と結合コンデンサ（Ｃ）の間に直列に接続された信号インバータ（５）及び抵抗器（Ｒ）と、それぞれ第３のモジュール（４）の入力部及びグラウンド（Ｇ）に接続されたその出力部並びに第１のモジュール（２）に属するパルス発信器（６）の出力部に接続されたその駆動入力部を有するトランジスタ（Ｔ）から成ることを特徴とする請求項９に記載のセンサ装置。
【請求項１１】
第３のモジュール（４）が、２つの状態の出力信号又は正反対の状態の２つの出力信号を生成することを特徴とする請求項９及び１０のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ、センサ及び検出器の分野に、より具体的には通過、存在又は変位感知装置に関し、光電センサ装置を動作させるための、より具体的にはこのような装置及び対応するセンサ装置内での信号処理のための方法に関わる。
【背景技術】
【０００２】
このような光電感知装置は、発光体と受光体の間の送出路を貫通、通過、横断し又は送出路内に到着する、或いは発光体の伝播方向を横断するいかなる物質又は物品をも検出することができる。したがってこのような装置は、対応する発光素子から感光素子に到達する光放射の減少、増加又は変化を感知し、送出路内の物又は物品の前記減少又は変化或いは存在を示す出力信号を生成する。
【０００３】
感光素子によって受け取られる光は、発光素子から直接到達する光（この２つの素子が互いに向き合っているとき）或いは、第１のモジュールからの光のパルスに曝された物又は物品によって反射させられた光のいずれかであることができる。
【０００４】
これら光電感知デバイス又はセンサ装置は、一般に少なくとも所与の継続期間及び所与の周波数又は所与の周期を伴う光のパルスを放射する第１のモジュール、第１のモジュールによって送出された光を受け取り、変換することができる第２のモジュール並びにレベル判定及び／又は処理を行う第３のモジュールを備える。
【０００５】
これらのデバイス又は装置内で、前記第１のモジュールによって送られ前記第２のモジュールによって受け取られた光パルスは、前記第２のモジュールによってアナログポテンシャル信号に変換され、結合又は接続コンデンサを介して第３のモジュールに伝えられる。
【０００６】
前記アナログ信号は、光パルスと同期して前記第３のモジュールにより処理され、該処理が場合によっては少なくともそのアナログ信号の最大値を閾値と比較することによって行われ、前記処理結果に応じて評価又は制御情報又は信号が前記第３のモジュールによってもたらされる。
【０００７】
より正確には、第１のモジュールが光のパルスを生成しそれらを第２のモジュールに送出する。次いで前記第２のモジュールは、出るか、前記第２のモジュールに受け取られた光に対応するアナログポテンシャル信号を生成し、前記信号を結合コンデンサを介して第３のモジュールに送出する。結合コンデンサを介して第３のモジュールの入力部で受け取られたアナログ信号は、この第３のモジュールにより処理され、該処理は場合によっては少なくともそのアナログ信号の最大振幅値を閾値と比較することによって行われる。前記第３のモジュールは、前記処理結果に応じて評価又は制御情報（データ）又は信号をもたらす。
【０００８】
図面の図１がこのような知られているセンサ装置の構造を概略的に示している。
【０００９】
図に示すように第１のモジュールは一般にパルス発信器及び場合によっては方向付け素子と関連している発光ブロック（例えばＬＥＤ）を備える。第２のモジュールは、増幅器がその後に続く光電変換機能を伴う感光ブロックを備えることもある。最後に、第３のモジュールは、一般に、レベル判定ブロックが先行する又は先行しないプロセッサユニットを含む。発光及び処理機能を同期させるために、第１のモジュールのパルス発信器が、第３のモジュールのプロセッサユニットの機能を動かし又は順序付けることが好ましい。
【００１０】
図２のタイミングチャートａ）及びｂ）から分かるように、発光素子は、直接的に又は間接的に（物が存在するときにはそのような物からの反射により）感光性受信部に向かって送られる短い周期的な光のパルス又はフラッシュを生成する。この動作モードは、センサ装置のより高い感度を得ること及び対象検出に際しての一定の又は低周波イルミネーションの影響を排除することを可能にする。
【００１１】
これらの電流が駆動するパルスは、（図２ａ）で示されているように）発光素子にフィードし、図２ｂ）で表される信号を図１のｘ点に生成する。
【００１２】
知られたセンサ装置では、信号読取りは時限（ｔｉｍｅ  ｉｎｔｅｒｖａｌ）Δｔ内で行われ、前記時限内の信号の値だけが考慮される。したがって検出されるべき信号は、レベル判定ブロックに認知されるためには前記時限Δｔ内で閾値を超えていなければならない。
【００１３】
いずれにせよ、特に寄生的な又は妨害する光放射で汚染された環境では、発光素子からの光のパルスは、マスクされ、変形され、形を歪められ或いはさもなければ少なくとも部分的に改変され押さえ込まれ、それによって第３のモジュールの入力部で信号が使用も利用もできなくなることが知られてきた（図２ｃを参照のこと）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明のねらいは前述の問題を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
そのために本発明は、光電センサ装置を動作させるための、具体的にはそのような装置内で信号を処理するための方法を提案するものであり、前記センサ装置がパルス化された光を放射する第１のモジュール、光を受け取り変換する第２のモジュール及びレベルを判定しかつ／又処理する第３のモジュールを備え、
第１のモジュールから第２のモジュールへ向かって直接的に又は間接的に周期的に光のパルスを送るステップと、
受け取られた光に対応したアナログポテンシャル信号を前記第２のモジュールで生成し、前記信号を結合コンデンサを介して第３のモジュールへ送出するステップと、
前記第３のモジュールでアナログ信号を光のパルスと同期して処理し、前記処理結果に応じて評価又は制御情報又は信号をもたらすステップであって、該処理が場合によっては少なくとも該アナログ信号の最大値を閾値と比較することによって行われる、前記ステップとを備える方法であって、
第３のモジュールに送出する前に、第２のモジュールによって生成されたアナログ信号を反転し、前記反転されたアナログ信号によって当該期間中に到達された最大絶対値又は負の最大値に相当する値だけ前記反転された信号をシフト又はオフセットするステップと、
第３のモジュールで、前記反転されシフトされたアナログ信号を２つの連続する光のパルスの間で少なくとも１回測定し、測定された値を処理するステップとを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明は、本明細書で以前に説明され、特許請求の範囲の請求項９のプレアンブルに対応するタイプで、前記特許請求の範囲の請求項９の特徴部分に述べられている特徴を示す光電センサ装置も提案する。
【００１７】
本発明は、下記の説明及びその非制約的例として与えられた本発明の実施形態の図面によりより良く理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
添付図面で、
図３は、本発明による光電センサ装置のブロック図又は概略表現であり、
図４は、図２のものと同様なタイミングチャートであり、それぞれ発光素子に送られるパルス化された駆動信号（ａ）、反転された後の第２のモジュールによって生成されたアナログ電気信号（ｂ）及びシフトされた後の前記反転されたアナログ信号（ｃ）を示す、つまり第３のモジュールから見た図である。
【００１９】
図面の図３に概略的に示すように、センサ装置１は、パルス化された光を放射する第１のモジュール２、光を受け取り、変換する第２のモジュール３及びレベルを判定し及び／又は処理する第３のモジュール４を備える。
【００２０】
このようなセンサ装置１を動作させるために、下記ステップが繰り返し実施される：
第１のモジュール２から第２のモジュール３へ向かって直接的に又は間接的に周期的に光のパルスを送るステップと、
受け取られた光に対応したアナログポテンシャル信号を前記第２のモジュール３で生成し、前記信号を結合コンデンサＣを介して第３のモジュール４へ送出するステップと、
アナログ信号を光のパルスと同期して、前記第３のモジュール４で処理し、前記処理結果に応じて評価又は制御情報又は信号をもたらすステップであって、該処理が場合によっては少なくとも該アナログ信号の最大値Ａｌを閾値ＴＨと比較することによって行われるステップ。
【００２１】
本発明によれば下記追加のステップも実行される：
第３のモジュール４に送出する前に、第２のモジュール３によって生成されたアナログ信号を反転し、前記反転されたアナログ信号によって当該期間中に到達された最大絶対値又は負の最大値Ａ１に相当する値だけ前記反転信号をシフト又はオフセットするステップと、
第３のモジュール４で、前記反転されシフトされたアナログ信号を２つの連続する光のパルスの間で少なくとも１回測定し、測定した値を処理するステップ。
【００２２】
本発明の主な利点は、図２ｃ）のタイミングチャートと図４ｃ）のタイミングチャートを比較することによって明確にかつ断然明瞭になる。つまり最大振幅値Ａ２がＡ１に比べて大きいことは顕著であり、測定を実施するための時限ΔＴはΔｔより数倍長い。したがって本発明は、知られている装置による場合と同じ初期光信号の情報を引出すことを可能にしているが、それはずっと良い条件の下でかつずっと信頼性の高い、干渉の無い方法においてである。
【００２３】
本発明の第１の実施形態によれば、測定動作は、少なくとも２つの連続する光のパルスの間に、好ましくは反転されシフトされたアナログ信号の最大振幅の点Ａ２で１回だけ行われる。
【００２４】
或いは、本発明の好ましい第２の実施形態によれば、少なくとも２回の、有利には２回を超える測定が少なくとも２つの連続する光のパルスの間に実行されるが、前記測定は時間的に相隔たっており、それらのうちの少なくとも１回は反転されシフトされたアナログ信号の最大振幅の点Ａ２で実行される。
【００２５】
第１のモジュール２は好ましくは、所与の周波数又は周期を伴う光のパルスを連続して放射し、場合によっては該周波数又は周期は調整可能であり、第３のモジュール４が２つの連続する光のパルスの間で各時限ΔＴの又はある時限ΔＴのみの期間中に測定及び処理動作を行う。
【００２６】
センサ装置１の信頼性を増し、矛盾する測定値の重みを軽減してそのような誤った値Ａｉ又はＡｊによって生成される疑念を避けるため、２つの光のパルスの間の１つ又はいくつかの連続する時限ΔＴの期間中に何回かの測定動作が実施されること、及び各時限ΔＴ又は全ての考慮された時限ΔＴでの測定値Ａｉから平均値が計算され処理目的に使用されることを提案することができる。
【００２７】
本発明の追加任意選択機能によれば、本発明は、閾値ＴＨを超えた振幅値Ａｉを測定した回数を評価し、その結果として、信号強度を評価又は推定し、或いは前記評価又は推定の結果に基づく前記信号によってもたらされた情報の品質を評価又は推定することからもなることができる。
【００２８】
さらに本発明は、前の時限ΔＴの期間中に閾値ＴＨより小さい信号振幅値Ａｉをもたらした１回又は少なくとも１回の測定動作が発生した時間位置ｔｉを２つの光のパルスの間の連続する時限ΔＴの期間中にタイムリにシフトし、それによってこのタイムリにシフトされた測定動作が、閾値ＴＨより大きい信号振幅値Ａｊをもたらした測定動作の時間位置ｔｊにより近い時間位置ｔｉで、好ましくは最大振幅値Ａ２をもたらした測定動作の時間位置ｔ２のより近くで実施されることと、前記時間のシフトを信号情報について評価することからもなることができる。
【００２９】
したがって読取りの瞬間（図４ｃ）：ｔ１、ｔｉ、ｔｎ、ｔｋ、ｔｊを参照のこと）を固定することによって、プロセッサブロック１１内でソフトウェアを用いて（レベル判定ブロック１０を追加することなく）信号強度を推定し、結果を出力部に表示することができる。図４ｃ）から分かるように、信号のタイムゾーンが存在し、信号がその中で滑らかに増加し、減少する。１つの読みｔｉだけが閾値を超えている場合、信号は弱いと推定することができる。２つ以上の読みｔｉ、ｔｊ双方が閾値を超えている場合には、信号が強いと結論付け、それをプロセッサブロック１１の出力部に表示することができる。この瞬間にｔｊを信号の値がより大きな位置ｔｋにシフト（図４ｃで左にシフトする）し、したがってノイズを防ぐためのヒステリシスを設けることも可能である。
【００３０】
本発明は、少なくとも、所与の期間、所与の周波数又は所与の周期をもつ光のパルスを放射する第１のモジュール２、第１のモジュール２によって送出された光を受け取り、変換できる第２のモジュール３並びにレベル判定及び／又は処理を行う第３のモジュール４を備える光電センサ装置１も提案する。前記第１のモジュール２によって送られ前記第２のモジュール３によって受け取られた光のパルスは、前記モジュール３によってアナログポテンシャル信号に変換され、結合又は接続コンデンサＣを介して第３のモジュール４に送出される。前記結果として生じたアナログ信号は、前記第３のモジュール４によって光のパルスと同期して処理され、該処理が場合によっては少なくともその最大値Ａ２を閾値ＴＨと比較することによって行われ、前記処理結果に応じて評価又は制御情報又は信号が前記第３のモジュール４によってもたらされる。
【００３１】
本発明によれば、前記センサ装置１は、第２のモジュール３によって生成されたアナログ信号を反転し、前記反転されたアナログ信号によって当該期間中に到達された最大絶対値又は負の最大値Ａ１に相当する値だけ前記反転された信号をシフト又はオフセットする手段Ｒ、Ｔ、５も備え、前記反転されシフトされたアナログ信号は、２つの連続する光のパルスの間で少なくとも１回測定され、測定された値Ａｉは前記第３のモジュール４により処理される。
【００３２】
図３に示すように第１のモジュールは、発光ブロック７（ＬＥＤ）に駆動信号を送るパルス発信器６を備えることができ、第２のモジュールは、ＡＣ増幅器９が後に続く感光ブロック８（感光体）を備えることができ、第３のモジュールは、レベル判定ブロック１０が先行する又は先行しないプロセッサブロック又はユニット１１を備えることができる。
【００３３】
図３に示すような、必要とする追加構成要素及び今までに知られているセンサ装置の構造的な修正を制限する、本発明のあり得る実用的な一実施形態によれば、第２のモジュール３によって生成されたアナログ信号を反転させ、シフトさせるための手段は、第２のモジュール３と結合コンデンサＣの間に直列に接続された信号インバータ５及び抵抗Ｒと、それぞれ第３のモジュール４の入力部及びグラウンドＧに接続されたその出力部並びに第１のモジュール２に属するパルス発信器６の出力部に接続されたその駆動入力部を有するトランジスタＴから成る。
【００３４】
センサ装置１の機能上の特性はＬＥＤ７を通って流れる電流パルスの継続時間及び図３に示されたＲＣ回路の時定数の両方に依存する。電流パルスがＬＥＤ７（図４ａ））を通過している期間中トランジスタＴはオープンであり、インバータ５がＡＣ増幅器９の後で図４ｂ）により信号を反転させるのでコンデンサＣは、Δｔ内で負のポテンシャル−Ａ１にチャージされている。パルス周期の相補的な時限ΔＴの期間中ではトランジスタＴはクローズされた状態を保ち、インバータ５の出力部での信号は、高入力抵抗を有するレベル判定ブロック１０へ移動する。コンデンサＣによって保持されている負のポテンシャル−Ａ１はこの段階の信号と集約され、前記反転された信号（図４ｃ））の等価シフトを生成する。
【００３５】
例として、第３のモジュール４は２つの状態の出力信号又は正反対の状態の２つの出力信号を生成することができ、したがって光スイッチを実現する。
【００３６】
本発明は、本明細書に説明され表された好ましい実施形態に制限されるものでなく、本発明の範囲から逸脱することなく変更が行われ或いは同等の実施形態が使用されることがあるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】知られているセンサ装置の構造を概略的に示す図である。
【図２】タイミングチャートを示す図である。
【図３】本発明による光電センサ装置のブロック図又は概略表現である。
【図４】図２のものと同様のタイミングチャートを表す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  センサ装置
２、３、４  モジュール
５  インバータ
６  パルス発信器
７  発光ブロック
８  感光ブロック
９  増幅器
１０  レベル判定ブロック
１１  プロセッサブロック
Ａ１、Ａ２  最大振幅
Ａｉ、Ａｊ  振幅値
Ｃ  コンデンサ
Ｇ  グラウンド
ΔＴ、Δｔ  時限
ＴＨ  閾値
ｔ１、ｔ２、ｔｉ、ｔｋ、ｔｊ、ｔｎ  時間位置
Ｒ  抵抗
Ｔ  トランジスタ
ａ  駆動信号
ｂ  アナログ電気信号
ｃ  アナログ信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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