(57)【要約】      （修正有）【課題】それぞれ発光器と、受光器と、制御及び評価ユニットとを有する２つのセンサユニットの間の光学的データ通信のための光電式装置を提供する。【解決手段】データを光信号２６ａ、２６ｂに変調して送出し、他方のセンサユニット１２ａ、１２ｂにおいて、受信した光信号２６ａ、２６ｂのデータ信号からデータを読み出すとともに、第１の光学的な距離測定においてデータ信号からセンサユニット１２ａ、１２ｂ間の距離を測定する。更に、一方のセンサユニット１２ａは、センサユニット１２ａ、１２ｂの間の距離を求めるための第２の光学的な距離測定を行うように構成されている補助センサ２８を備えている。【選択図】図１
2019194564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的なデータ通信のための光電式装置（１０）、特に光学式データ送受信機であって、第１の発光器（１４ａ）、第１の受光器（１８ａ）並びに第１の制御及び評価ユニット（２２ａ）を有する第１のセンサユニット（１２ａ）と、第２の発光器（１４ｂ）、第２の受光器（１８ｂ）並びに第２の制御及び評価ユニット（２２ｂ）を有する対向配置された第２のセンサユニット（２２ｂ）とを備え、前記センサユニット（２４ａ〜ｂ）が、前記第１のセンサユニット（１２ａ）と前記第２のセンサユニット（１２ｂ）の間のデータ通信のために、一方のセンサユニット（１２ａ〜ｂ）においてデータを前記第１又は第２の発光器（１４ａ〜ｂ）で光信号（２６ａ〜ｂ）に変調して送出し、他方のセンサユニット（１２ｂ〜ａ）において前記第２又は第１の受光器（１８ｂ〜ａ）で受光された光信号から生成されたデータ信号から前記データを読み出すとともに、第１の光学的な距離測定において前記データ信号から前記センサユニット（１２ａ〜ｂ）の間の距離を測定する、というように構成されている装置において、
前記第１のセンサユニット（１２ａ）が、前記センサユニット（１２ａ〜ｂ）の間の距離を求めるための第２の光学的な距離測定を行うように構成されている補助センサ（２８）を備えていることを特徴とする光電式装置（１０）。
【請求項２】
安全規格の意味で安全であることを特徴とする請求項１に記載の装置（１０）。
【請求項３】
前記制御及び評価ユニット（２２ａ〜ｂ）が、前記第１の光学的な距離測定のために、前記光信号（２６ａ〜ｂ）の光伝播時間を内部時計に対するデータ信号のエッジ部のずれから測定するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置（１０）。
【請求項４】
前記制御及び評価ユニット（２２ａ〜ｂ）が、各々の内部時計をデータ信号の送受信を通じて同期させるように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の装置（１０）。
【請求項５】
前記制御及び評価ユニット（２２ａ〜ｂ）が、前記データ信号内で前記光信号（２６ａ〜ｂ）の発信時点に関する時間情報を伝送するように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の装置（１０）。
【請求項６】
前記補助センサ（２８）が補助受光器（３０）を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の装置（１０）。
【請求項７】
前記補助受光器（３０）が、前記第１の発光器（１４ａ）の光（２６ａ１）が前記第２のセンサユニット（１２ｂ）で反射されてから該補助受光器（３０）に入射するように配置されていることを特徴とする請求項６に記載の装置（１０）。
【請求項８】
前記補助センサ（２８）が、前記第２の距離測定のために前記補助受光器（３０）の補助受信信号に基づいて光伝播時間を測定するように構成されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の装置（１０）。
【請求項９】
前記補助センサ（２８）が参照受信信号を生成する参照用受光器（３６）を備え、該参照用受光器（３６）が前記第１の発光器（１４ａ）の光（２６ａ２）が直接そこへ入射するように配置されていることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の装置（１０）。
【請求項１０】
前記補助センサ（２８）が前記補助受光器（３０）の補助受信信号と前記参照用受光器（３６）の参照受信信号との相互相関によって光伝播時間を測定するように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の装置（１０）。
【請求項１１】
前記第１の発光器（１４ａ）と前記第２の発光器（１４ｂ）の光の波長が異なっており、前記第１のセンサユニット（１２ａ）が、前記第１の発光器（１４ａ）の光（２６ａ１）だけを前記補助センサ（２８）に導くため及び／又は前記第２の発光器（１４ｂ）の光（２６ｂ）だけを前記第１の受光器（１８ａ）に導くために、光学的な分離要素（４０ａ〜ｂ）を備えていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の装置（１０）。
【請求項１２】
前記第２のセンサユニット（１２ｂ）が前記第１の発光器（１４ａ）の光信号（２６ａ１）の一部を反射するための反射鏡（３８）を備えていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の装置（１０）。
【請求項１３】
２つのセンサユニット（１２ａ〜ｂ）の間で光学的にデータ通信を行う方法であって、一方のセンサユニット（１２ａ〜ｂ）において、データを光信号（２６ａ〜ｂ）に変調して送出し、他方のセンサユニット（１２ｂ〜ａ）において、受信した光信号（２６ｂ〜ａ）から生成されたデータ信号から前記データを読み出すとともに、該データ信号から第１の光学的な距離測定において前記センサユニット（１２ａ〜ｂ）の間の距離を測定する方法において、
前記第１のセンサユニット（１２ａ）の補助センサ（２８）を用いて、第２の光学的な距離測定において前記センサユニット（１２ａ〜ｂ）の間の距離をもう１回測定することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１又は１３のプレアンブルに記載の光電式装置（特に光学式データ送受信機）及び光学的データ通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤレス通信には殆どの場合、無線電信が用いられる。しかし、コスト、可用性、周波数帯、各種の妨害要因といった様々な理由から、無線電信での通信は常に可能であるわけではない。その代わりとなる光学的データ伝送はデータを用いて変調された光線を基にしており、この光線が自由空間内でポイントからポイントへと伝送される。産業分野ではこの技術が例えば自立式可動ユニットとの通信に用いられる。導光体ではなく光線により非接触データ通信を行うための光電式装置は光学式データ送受信機（Datenlichtschranke）とも呼ばれる。この装置は各通信ポイントに置かれた２つのセンサユニットを備えており、これらが光線を通じて互いに接続される。
【０００３】
従って、自立式可動ユニットで利用する場合はセンサユニットの少なくとも１つが移動する。レールに沿って自動的に移動する車両のような可動ユニットを用いた運転では、正しい走行のためだけでなく、建物や施設の損壊や人的被害を避けるためという安全上の理由からも、信頼できる位置決めが必要である。これは特に棚操作ユニットの場合に重要である。なぜなら、これは比較的重い上に高速で動くため、大きな運動エネルギーを持つからである。従来の解決策は、走行路の両端にそれぞれ機械的な緩衝器を設けることで、位置決めを誤っても事故に至らないようにする、というものである。しかし、それには相応の設置スペースを用意せざるを得ず、そのために必要な床面は、コストが高くなれば結局は有効活用されないことになる。
【０００４】
２つのセンサユニット間の距離を測定することにより自立式可動ユニットの制御又は監視に必要な位置情報を得ることが原理的に可能である。それでも、事故の回避が問題となると、例えば機械の安全に関する規格ＥＮ／ＩＳＯ１３８４９に記載されたような安全技術上の高い要求が存在する。それを満たすには、例えば測定値の取得及び処理における自己監視や単純な冗長化又は多様性のある冗長化等、多くの対策を講じる必要がある。
【０００５】
従来の光学式データ送受信機はこのような安全技術の規格に従って設計されていないため、そのセンサユニット間の距離の測定に基づいた安全な位置決めも行われていない。代わりに、絶対値エンコーダやモータフィードバックシステム等を用いて可動ユニットの駆動装置を監視するという方法が知られている。これでは駆動と実際の移動との間にスリップによるずれが生じ恐れがある。それをコントロールできたとしても、あるいは外部から可動ユニットを監視して実際の動きを追尾したとしても、やはり少なからぬコストがかかる。必要な安全を確保するには２つの独立した監視システムが不可欠である。これはまず、２つのシステムによりコストが明らかに高くなることを意味する。その上、それぞれの入力データを特別な方法で整合させて両方の監視を調整する必要があるが、これはほとんどの場合、コストがかかる特殊な解決策の範囲でしか実現できない。
【０００６】
特許文献１から、光学式データ送受信機を用いてデータ伝送と距離測定を同時に行う方法が知られている。距離の測定は、伝送されるデータ信号を利用し、内部のシステムクロックに対する遅れに基づいて光伝播時間を測定することより行われる。しかしこの距離測定は信頼できない。
【０００７】
特許文献２に、無線電信を用いた通信装置であって、光学的な距離測定のための追加的な手段を備えるものが開示されている。光学的な距離測定のための手段が１つしかないため、この距離測定も信頼できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】DE 10 2014 111 589 A1
【特許文献２】DE 10 2008 059 819 B4
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
故に、本発明の課題は、光学式データ送受信機を用いた位置測定を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は請求項１又は１３に記載の光電式装置及び光学的データ通信方法により解決される。本装置は、自由空間の伝送路を間に挟んで対向して配置された２つのセンサユニット又は送受信ユニットを備えている。各センサユニットは発光器、受光器並びに制御及び評価ユニットを含んでいる。一方のセンサユニットでは伝送対象のデータが光信号に符号化されて発せられ、他方のセンサユニットではその光信号から受信信号（これをデータ信号と呼ぶ）が生成され、該信号からデータが読み出される。光線の変調及び復調又は読み出しは通信プロトコルに従って行われる。
【００１１】
センサユニット間の距離は、まず１回、光学的なデータリンクからデータ信号の別の評価によって測定される。この評価はまず、データ信号の中に符号化されたデータに依存せずに、つまり通信プロトコルに基づかずに行われる。ただし、符号化された情報も、少なくとも補助的にこの第１の光学的な距離測定のために利用することは排除されない。
【００１２】
データ伝送のために各制御及び評価ユニットは共同で構成されている。これは、一方の制御及び評価ユニットが送信と変調のために構成され、他方の制御及び評価ユニットが受信と読み出しのために構成されている、ということを少なくとも意味している。好ましくは、双方向通信を可能にするために、各制御及び評価ユニットがそれぞれ単独でデータの発信及び受信を行うように構成されている。第１の光学的な距離測定は少なくとも一方の制御及び評価ユニット内で実行されるが、その際、該ユニットは他方の制御及び評価ユニットから同期又は補助量の供給等のために支援を受けることが好ましい。
【００１３】
本発明の出発点となる基本思想は、センサユニット間の距離を第２の光学的な距離測定においてもう１回測定するということにある。そのために、第１のセンサユニットは第２の光学的な距離測定のために構成された補助センサを備えている。第１のセンサユニットを補助センサのために選択しても一般性は失われない。第２のセンサユニットがその補助センサを備えていてもよいし、それどころか両方のセンサユニットに補助センサを装備してもよい。
【００１４】
本発明には、第１及び第２の光学的な距離測定により、２つのセンサユニット間の距離について２つの独立した測定値が得られるという利点がある。このように多様性のある冗長さで安全に測定された距離は、例えば車両や棚操作ユニット又は他の一般的な可動ユニットの安全な位置決めに利用できる。２つの距離測定値の一方の欠落は比較により明らかになる。別の実施形態では、最小限の追加的な構成要素をできるだけ二重に利用することにより、２つの距離測定の独立性を保ちながら前記比較を問題なく行う方法について説明する。
【００１５】
本装置は、安全規格の意味で安全であること、特に先に言及したＩＳＯ１３８４９又はそれに対応する現在若しくは将来の規格の意味で安全であることが好ましい。ＩＳＯ１３８４９によれば、安全技術のカテゴリー３、即ち、それぞれ単独ではもはや安全ではないような２つの独立した入力量を用いて安全の確保が達成される。現在又は将来の規格ではもっと高い安全性カテゴリーが想定される。
【００１６】
制御及び評価ユニットは、第１の光学的な距離測定のために、光信号の光伝播時間を内部時計に対するデータ信号のエッジ部のずれから測定するように構成されていることが好ましい。この評価を、補助センサを含む第１のセンサユニットで行うこと、従ってそれに対応する機能を第１の制御及び評価ユニット内に実装することが好ましい。第２の制御及び評価ユニットをそれに対応する形態にすることも考えられる。これは補助的な機能の場合と同様である。内部時計は例えばシステムクロックである。第１のセンサユニットは、データ信号のエッジ部が内部時計に対してどのようなオフセットを持って送出されたか（例えばオフセットが全くない）という予想値を有している。このオフセットはセンサユニット間の距離とともに変化するため、光伝播時間の尺度となる。
【００１７】
制御及び評価ユニットは、各々の内部時計をデータ信号の送受信を通じて同期させるように構成されていることが好ましい。これにより、データ信号のエッジ部の位置の予想値が正しいものであり、例えば両方のセンサユニット内のシステムクロック同士のずれにより狂いが生じていないことが確実になる。
【００１８】
制御及び評価ユニットは、データ信号内で光信号の発信時点に関する時間情報を伝送するように構成されていることが好ましい。例えば、制御及び評価ユニットは発信時点のタイムスタンプが付いたデータパケットを送信する。向かい側の評価ユニットでは、光信号の受信時点を特定した後、その発信時点を用いて光伝播時間が分かる。当然ながらこれには内部時計の同期が前提となる。さもなければ余計な同期エラーが生じてしまう。
【００１９】
補助センサは補助受光器を備えていることが好ましい。これにより、第１のセンサユニットは２つの受光器、つまりデータ送受信用の第１の受光器と、第２の光学的な距離測定用の補助センサの補助受光器を含むことになる。補助受光器は向い側に配置された第２のセンサユニットからの光を記録する。更に言えば、検知原理としては、第１のセンサユニットから発して第２のセンサユニットにより補助受光器へと反射される光を記録することが好ましい。
【００２０】
補助受光器は、第１の発光器の光が第２のセンサユニットで反射されてから該補助受光器に入射するように配置されていることが好ましい。これによれば、第２の光学的な距離測定はデータ伝送にも用いられる光に基づくものとなる。ただし、それはデータ伝送のために予定通り第２のセンサユニット内に達する光ではなく、反射されて第１のセンサユニットへ戻る一部の光である。補助センサには専用の光源は不要であり、代わりに第１の発光器が他方の（第２の）センサユニットへのデータ伝送と第１の発光器自身の光に基づく第２の光学的な距離測定のために二重の役割を果たす。専用の光源の使用も考えられるが、それは、追加のコストは別としても、妨害性の迷光が余計に生じる原因になる。
【００２１】
補助センサは、第２の距離測定のために補助受光器の補助受信信号に基づいて光伝播時間を測定するように構成されていることが好ましい。これによれば、補助センサは光伝播時間の原理で作動する。補助受信信号とデータ信号は互いに区別することが重要である。データ信号はそれぞれ向かい側のセンサユニットでそのデータ通信用の受光器内で生じる一方、補助受信信号は補助センサ内で生じる。また、補助受信信号は符号化されたデータを考慮して評価されることはない。第２の距離測定は通信プロトコルに依存しておらず、しかも第１のセンサユニットはそれ自身、つまりそれ専用の補助センサとのみ通信を行う。このような信号経路及び評価の違いは別として、時間のずれ、伝送損失、妨害作用を無視すれば補助受信信号とデータ信号の信号推移は相当に似ている。なぜなら、両方とも同じ光信号を受信して得たものだからである。補助センサが行う評価はそれ自身の評価ユニットで行ってもよいし、第１の評価ユニットをそのために共用してもよい。ただし、後者の場合は第１の評価ユニットにおいてエラーに対する予防措置を講じる必要がある。そうしなければ安全性、即ち両方の距離測定の独立性がもはや保証されないからである。
【００２２】
補助センサは参照受信信号を生成する参照用受光器を備え、該参照用受光器は第１の発光器の光が直接そこへ入射するように配置されていることが好ましい。これによれば、第１の発光器から参照用受光器まで光路は、第２のセンサユニットに達してから第１のセンサユニットに戻ってくる第２の距離測定の本来の測定光路ではなく、一種の光学的な短絡となって第１のセンサユニットの内部に留まる。
【００２３】
補助センサは補助受光器の補助受信信号と参照用受光器の参照受信信号との相互相関によって光伝播時間を測定するように構成されていることが好ましい。伝送と妨害の作用を無視すれば補助受信信号と参照受信信号の信号推移は同じである。どちらも第１の発光器の光信号から生じるが、第２のセンサユニットに達してから第１のセンサユニットに戻ってくる第２の距離測定の測定光路にちょうど対応する時間のずれがある。相互相関によりこの時間のずれ、そして光伝播時間を求めることができる。これは光伝播時間を測定するための公知の位相法に相当するが、ここでは正弦波変調ではなくデータが刻印されており、このデータから同様に時間のずれを認識することができるという点が異なる。データにより既に付与されている変調を評価する代わりに、通常の位相法、パルス法又はパルス平均法を用いることも原理的には排除されない。ただし、それには第１の発光器の光信号に対応する巡回的な変調又はパルスを刻印する必要がある。そうすると、伝播時間測定用の変調がデータと誤解釈されないように、その変調又はパルスとデータ通信の調整を行わなければならない。これはコストがかかるだけでなくデータ通信の帯域も消費する。
【００２４】
第１の発光器と第２の発光器の光の波長が異なっており、第１のセンサユニットが、第１の発光器の光だけを補助センサに導くため及び／又は第２の発光器の光だけを第１の受光器に導くために、光学的な分離要素を備えていることが好ましい。光路をきちんと分けて迷光の問題を回避するために往路と復路に異なる波長を用いることは従来の光学式データ送受信機でもよく行われている。光学的な分離要素を用いれば、第１の発光器の光が実際に補助センサだけに入射する、及び／又は、第２の発光器の光が実際に第１の受光器だけに入射するようになる。これによりデータ通信と第１の距離測定や第２の距離測定とのクロストークが防止される。
【００２５】
第２のセンサユニットは第１の発光器の光信号の一部を反射するための反射鏡を備えていることが好ましい。これにより第２の距離測定が著しく改善される。なぜなら、第１の発光器の光信号の一部が十分な光量で補助センサに到達するようになるからである。適切な配置と設計によりこの一部の光を更に最適化することができる。反射鏡がなくても光の一定の部分が例えば第２のセンサユニットのケーシングの表面で反射されるが、その強度と方向が定まらない。これを反射鏡で制御することができる。
【００２６】
本発明に係る方法は、前記と同様のやり方で仕上げていくことが可能であり、それにより同様の効果を奏する。そのような効果をもたらす特徴は、例えば本願の独立請求項に続く従属請求項に模範的に記載されているが、それらに限られるものではない。
【００２７】
以下、本発明について、更なる特徴及び利点をも考慮しつつ、模範的な実施形態に基づき、添付の図面を参照しながら詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】光学的データ通信のための光電式装置の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は第１のセンサユニット１２ａと第２のセンサユニット１２ｂを有する光電式装置の概略断面図である。２つのセンサユニット１２ａ〜ｂを一方向データ伝送のためにそれぞれ発信器又は受信器として構成することも考えられるが、図示した実施形態ではセンサユニット１２ａ〜ｂがいずれも発信器及び受信器の両方の機能を持つものとして本発明の説明を行う。
【００３０】
そのために、各センサユニット１２ａ〜ｂはそれぞれ、発光器１４ａ〜ｂ（例えばレーザ又はＬＥＤ光源）と発光光学系１６ａ〜ｂ、受光器１８ａ〜ｂ（例えばフォトダイオード）と受光光学系２０ａ〜ｂ、制御及び評価ユニット２２ａ〜ｂ、並びにインターフェイス２４ａ〜ｂを備えている。制御及び評価ユニット２２ａ〜ｂは、一又は複数のデジタル部品、例えばマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）上にそれぞれ実装することが好ましい。インターフェイス２４ａ〜ｂは、例えばイーサネット又はＰｒｏｆｉｂｕｓ等、任意の規格に従って構成することができる。そのようなインターフェイスを複数設けることもできる。
【００３１】
自動式棚操作ユニットで用いる場合、例えば一方のセンサユニット１２ａ〜ｂが固定的に取り付けられ、他方のセンサユニット１２ｂ〜ａが操作ユニットと一緒に棚に沿って移動する。その場合、本装置１０は、操作ユニットの制御や操作ユニットからの情報の読み出しを行うためにデータを送受信するために用いられる。操作ユニットの代わりに他の（特に自動的に移動する）ユニットも考えられる。両方とも移動する取り付けや、両方とも固定された取り付けも考えられる。
【００３２】
センサユニット１２ａ〜ｂの間のデータ送受信のために光線２６ａ（逆方向のデータ伝送の場合は光線２６ｂ）が、好ましくは赤外領域で、一方のセンサユニット１２ａ〜ｂの発光器１４ａ〜ｂから発せられ、他方のセンサユニット１２ｂ〜ａの受光器１８ｂ〜ａで受光される。ユーザデータは公知の通信プロトコル（例えばイーサネット、特に１００ＢＡＳＥ−ＦＸ）又は独自の通信プロトコルに従って送信側で変調され、受信側で復調後に読み出される。センサユニット１２ａ〜ｂが対称的な構造であるため、ユーザデータの双方向の送受信が可能である。通信路はインターフェイス２４ａ〜ｂを通じてケーブル接続又は光以外のワイヤレス接続で更に伸ばすことができる。なお、インターフェイス２４ａ〜ｂはセンサユニット１２ａ〜ｂのパラメータ設定や診断を行うために用いることもできる。別の光学式装置１０とカスケード接続して自由空間内で別の光学的データ伝送を行うことも可能である。
【００３３】
データ通信に加えて、少なくとも第１のセンサユニット１２ａの制御及び評価ユニット２２ａは、その受光器１８ａで受光した光線２６ｂから生成された受信信号（これをデータ信号と呼ぶ）に基づいて第２のセンサユニット１２ｂまでの距離を測定することができる。以下、これを２つの例に基づいて簡単に説明するが、例はこれが全てではない。
【００３４】
１つの実施形態ではそのために第１のセンサユニット１２ａのシステムクロックが内部時計として用いられる。データ信号に変調されたデータビットのエッジ部のシステムクロックに対するずれはセンサユニット１２ａ〜ｂの間の光伝播時間の尺度であり、ひいては定数である光速を介して距離の尺度にもなる。これは、距離が仮にゼロであってデータビットのエッジ部がシステムクロックと一致しているようなシステムを考えれば特に分かりやすい。この状態からセンサユニット１２ａ〜ｂの間の距離が増大するに従ってデータビットのエッジ部の格子は徐々にシステムクロックからずれていく。
【００３５】
これには、データビットがシステムクロックに対して明確に定義された時間基準で送出されること、つまりセンサユニット１２ａ〜ｂの間の同期が前提となる。同期はデータの送受信によって更新することができる。データ信号に基づく第１の距離測定の更に詳しい説明と有利な構成は冒頭で言及した特許文献１から得ることができる。
【００３６】
データチャンネル上で距離を測定する別の可能な方法は、一方のセンサユニット１２ａ〜ｂが他方のセンサユニット１２ｂ〜ａに発信時点を付したデータ電報を送るというものである。この場合、他方のセンサユニット１２ｂ〜ａは受信時点を特定しさえすればよく、その後は光伝播時間を受信時点と発信時点の差として認識する。当然ながらこれには同期が前提となる。
【００３７】
いま説明したデータ信号からの距離測定に加えて、センサユニット１２ａ〜ｂの間の距離をもう一度、独立して光学的に測定する。そのために、センサユニット１２ａの内部又は表面に補助センサ２８が設けられている。補助センサ２８は、補助受光光学系３２を有する補助受光器３０と、補助受光器３０の補助受信信号のための補助評価ユニット３４とを含む。その他にも参照用受光器３６を設けることが好ましい。この受光器の参照受信信号も同様に、接続された補助評価ユニット３４に送られる。
【００３８】
要求された安全性を達成するため、補助センサ２８は独立していること、例えば別の給電装置を有していることが好ましい。もっとも、電子的な接続及び構成要素をデータ通信及び第１の距離測定と共用することも考えられる。例えば、補助評価ユニット３４を第１の制御及び評価ユニット２２ａと組み合わせてもよい。ただし、その場合は安全確保のために自己診断等の追加の対策が必要になる。なぜなら、達成された独立性は２つの信号源によって部分的にしか維持されず、追加の対策なしでは制御及び評価ユニット２２ａの誤作動が検知されないままとなる恐れがあるからである。
【００３９】
補助受光器３０には第１の発光器１４ａの光線２６ａのうちセンサユニット１２ｂの表面で反射される一部の光２６ａ１が入射する。この反射を支援するため、そして場合によってはその強度と方向を適合させるために、第２のセンサユニット１２ｂに反射鏡３８を取り付けることができる。反射鏡３８はそのサイズ、種類、位置及び向きに応じて補助受信信号に影響を及ぼす。第２の距離測定には確かに十分な信号レベルが必要であるが、データ伝送に比べればはるかに耐性は高い。
【００４０】
一方、参照用受光器３６は第１の発光器１４ａの一部の光２６ａ２で直接、つまり第２のセンサユニット１２ｂまで往復する光路を通さずに照らされる。
【００４１】
補助受信信号と参照受信信号の信号形状はどちらも第１の発光器１４ａの変調により決まる。両者の違いは、伝送損失が相当あることを除けば、時間のずれによる。これは、第２のセンサユニット１２ｂまで往復する一部の光２６ａ１の光路上での光伝播時間にちょうど対応しており、定数を除けば求める距離に対応する。この時間のずれは、例えば、補助評価ユニット３４が補助受信信号と参照受信信号の相互相関を計算することにより求めることができる。相互相関は、求める時間のずれがあるときに明瞭なピークを成す。
【００４２】
センサユニット１２ａ〜ｂは光学的なチャンネル分離のために異なる波長を用いることが好ましい。それ故、第１の受光器１４ａに合わせた光学フィルタ４０ａを補助受光器３０の手前に配置することにより、第２の距離測定に用いられる反射光の部分２６ａ１だけがそこに到達するようにすることが有利である。これに対応して、第２の発光器１４ｂに合わせた光学フィルタ４０ｂを用いれば、反射鏡３８で強められた自らの発光器１４ａの光の反射が向かい側のセンサユニット１２ｂからの光線２６ｂの受光に妨害光として重畳されることを防ぐことができる。
【００４３】
好ましい実施形態では受光光学系２０ａと補助受光光学系３２が単一の光学系、好ましくは単一の受光レンズにまとめられる。この場合、信号の分離は受光光学系２０ａの背後で光学フィルタ（例えば二色性ミラー）を用いて波長に基づいて行われる。光学フィルタは波長特異的なビームスプリッタとして後段のデータ信号及び補助受信信号用の部分的な受光路毎に用いられる。
【００４４】
一方はデータ信号から、他方は補助受信信号から、それぞれ独立に求められる２つの距離値は、例えば保安制御部４２へ送られる。ここでは、例えば２つの距離値の比較により、距離測定がまだ信頼できる状態で機能しているかどうかが検査される。そうでなかった場合、保安制御部４２の保安出力４４において、減速、安全な位置への移動、緊急停止等の保安向けの措置が講じられる。このような距離値の検査とその結果実行される保安向けの対応をセンサユニット１２ａ内で行うこともできるが、そのためには規格に適合した対策を講じる必要がある。保安制御部４２ではいずれにせよそうした対策が講じられる。
【００４５】
以上、第１のセンサユニット１２ａ内に補助センサ２８があるものとして本発明を説明した。補助センサ２８は同様に第２のセンサユニット１２ｂに収納してもよい。その場合、そこでもデータ信号に基づく第１の距離測定を行うことが好ましい。補助センサ２８を両方に設けて、それぞれ多様性のある冗長さで距離測定を行う対等なセンサユニット１２ａ〜ｂにすることも考えられる。
【００４６】
図示した実施形態では、データ通信のためにある自らの発光器１４ａの光線２６ａ乃至は一部の光２６ａ１を利用する補助センサ２８を示した。これに加えて、先に代替案として説明したように共通の受光光学系だけを用いることが有利である。このような二重の利用を行えば構成要素の点数が減り、結果として複雑さが軽減され、装置が小さくなり、製造コストが低減する。ただし、一見すると二重の利用は独立性を求める安全技術上の要求に反している。独立性を確保するには厳格に構成要素を冗長化させることが最も簡単である。いま提示している実施形態は低コストでもなお安全な設計という最善の状態を得ようとするものである。発光器１４ａが機能しなくなると両方の距離測定が欠落するが、これはどちらの場合でも独立に認識される。同様のことは発光光学系１６ａや共通の受光光学系に汚れや他の問題が生じた場合にも当てはまる。いずれも二重の利用に関わらず安全な状態は変わりなく保証されている。
【００４７】
ただし、専用の発光器と専用の光学系を有する別体の距離センサを単純に統合することもまた可能である。同様に、例えば発光器は専用だが受光光学系は共通という中間的な解決策も可能である。個々の距離測定において点検プロセスによって全ての体系的なエラーに対して先に自前の安全策を講じるようにすれば、安全性がより高まる。そうすれば、やや低い安全性カテゴリー２なら設計次第で達成し得るという場合に、１種類の距離測定だけで安全なシステムを実現することさえできる。
【図１】
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【外国語明細書】
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