具体实施方式

参照附图，对本发明的优选实施方式进行说明。此外，在各图中，标注相同符号的部分具有同一或同样的结构。

首先，一面参照图1至图4，一面对本实施方式的传感器装置的结构的一例进行说明。图1是例示一实施方式的传感器装置100的结构的框图。图2是例示图1所示的传感器装置100的检测原理的示意图。图3是例示图1所示的TDC延迟线测量部33及其周边的结构的框图。图4是例示图1所示的计数器测量部32的结构的框图。

如图1所示，传感器装置100包括发光部10、受光部20、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)30、CLK 45、控制部50、显示部60以及操作部70。传感器装置100例如是光电传感器，用于检测对象物。

如图2所示，传感器装置100朝向对象物TA发出检测光。由对象物TA反射的检测光返回至传感器装置100，而被接收。传感器装置100将所接收的检测光在传感器装置100内进行信号处理，由此能够基于从投射至接收为止的时间，精密地测量与对象物TA的距离。其结果，可检测位于距传感器装置100规定距离(位置)的对象物TA。此外，除了图2所示的例子以外，例如也可考虑从上方对在工厂的线(line)上流动的对象物TA进行检测的形态。而且，从传感器装置100向对象物TA输出的，除了光以外，也可考虑电磁波或声波等。

返回图1的说明，发光部10构成为朝向对象物TA发出检测光。发光部10包括投光元件11以及投光电路15。投光元件11朝向图2所示的对象物TA反复出射检测光。以下，对周期性地出射检测光的例子进行说明，但也可随机(random)地出射。投光元件11例如构成为包括激光二极管(Laser Diode，LD)，检测光例如为脉冲光。对投光电路15从FPGA 30输入投光元件11的脉冲控制信号P1及功率控制信号P2，投光电路15基于脉冲控制信号P1及功率控制信号P2对从投光元件11出射的检测光进行控制。

受光部20构成为接收检测光的反射光而生成二值化信号RT。受光部20包括受光元件21以及受光电路25。受光元件21接收从图2所示的对象物TA反射的检测光，并输出受光信号。受光元件21例如构成为包括雪崩光电二极管(Avalanche Photo Diode，APD)。受光电路25将从受光元件21输入的受光信号的受光量与规定的阈值进行比较并进行二值化，从而生成二值化信号RT。受光电路25输出所生成的二值化信号RT。

FPGA 30包括投光振荡器31、计数器测量部32、时间数字转换器(Time-to-DigitalConverter，TDC)延迟线测量部33、波形累计部34、倾斜率计算部35、级数计算部37、距离换算部38、寄存器(register)39、投光元件温度控制部40、接口(interface)部41、时钟生成部46以及锁相回路(Phase Locked Loop，PLL)47。FPGA 30也可用专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)等集成电路来代替。

CLK 45例如将20MHz的振荡信号输出至时钟生成部46。振荡信号被输入至时钟生成部46，并且时钟生成部46基于所述发送信号而生成并输出基准时钟。基准时钟被输入至PLL 47，PLL 47基于基准时钟而生成并输出与所需的频率经相位同步的时钟信号Ck。时钟信号Ck被供给至FPGA 30的各构成构件。

对投光振荡器31从投光元件温度控制部40输入输出信号。投光振荡器31基于所述输出信号而生成脉冲控制信号P1及功率控制信号P2，并输出至所述投光电路15。投光元件温度控制部40用于根据投光元件11的温度信息来控制从发光部10发出的检测光的投光功率。另外，投光振荡器31将使计数器测量部32开始计数的开始信号Str与脉冲控制信号P1同步地输出至计数器测量部32。

对计数器测量部32输入二值化信号RT及开始信号St。计数器测量部32与二值化信号RT的特征点相对应地生成停止信号Stp，并将所生成的停止信号Stp输出。下文将对计数器测量部32的详细情况进行叙述。

对TDC延迟线测量部33输入二值化信号RT及停止信号Stp。TDC延迟线测量部33生成延迟线输出信号D1～延迟线输出信号D4，并将所生成的延迟线输出信号D1～延迟线输出信号D4输出至波形累计部34。TDC延迟线测量部33不同于对从开始脉冲至延迟到达的停止脉冲的时刻进行测定的TDC，即，使用延迟线的单击(single hit)型TDC。

波形累计部34对从TDC延迟线测量部33输入的延迟线输出信号D1～延迟线输出信号D4进行多次累计，生成累计信号Dt。波形累计部34将所生成的累计信号Dt输出至倾斜率计算部35及级数计算部37。

倾斜率计算部35针对从波形累计部34输入的累计信号Dt算出倾斜率。例如，倾斜率计算部35根据相对于累计信号Dt的振幅、即累计数的规定的倾斜率用高阈值与累计信号Dt的交点，求出高值。同样地，倾斜率计算部35根据针对累计信号Dt的累计数的规定的倾斜率用低阈值与累计信号Dt的交点求出低值。然后，倾斜率计算部35算出的倾斜率α使用这些值并如以下的式(1)表示。

倾斜率α＝(倾斜率用高阈值-倾斜率用低阈值)/(高值-低值)…(1)

倾斜率计算部35经由接口部41向寄存器39输出已算出的倾斜率。

级数计算部37基于从波形累计部34输入的累计信号Dt，算出TDC延迟线测量部33中所含的延迟电路的级数。下文对TDC延迟线测量部33的延迟电路进行叙述。级数计算部37将已算出的延迟电路的级数输出至距离换算部38。

距离换算部38将从级数计算部37输入的延迟电路的级数换算为距传感器装置100的距离，并输出已换算的距离。

对寄存器39输入倾斜率计算部35的倾斜率及距离换算部38的已换算的距离，寄存器39存储这些。

接口部41将存储在寄存器39中的倾斜率计算部35的倾斜率及距离换算部38的输出结果作为测量信号T1输出至控制部50。

控制部50构成为控制显示部60及操作部70。控制部50基于从接口部41输入的测量信号T1，例如根据累计信号Dt的倾斜率求出受光量，并将所求出的受光量输出至显示部60。另外，控制部50与通过利用者(用户)操作操作部70而输入的信息相对应地生成设定数据T2，并将所生成的设定数据T2输出至接口部41。控制部50例如构成为包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)等微处理器、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)等存储器、以及缓冲器等缓冲存储装置。

另外，控制部50包括判定部51作为其功能结构。判定部51基于从接口部41输入的测量信号T1中所含的距离换算部38的输出结果，判定图2所示的对象物TA是否存在于规定的距离，即，对象物TA的有无。控制部50将判定结果输出至显示部60。

显示部60用于输出信息。显示部60显示从控制部50输入的受光量。另外，显示部60基于从控制部50输入的判定结果，显示对象物TA的有无。显示部60例如构成为包括灯或发光二极管(Light Emitting Diode，LED)等显示灯、以及有机EL显示器(Organic Electro-Luminescence Display，OLED)等显示器。

操作部70用于输入信息。操作部70将与利用者(用户)的操作相对应的信号输出至控制部50。操作部70例如构成为包括多个按钮。

如图3所示，计数器测量部32响应于开始信号St而开始二值化信号RT的计数。二值化信号RT的计数是基于从PLL 47输入的时钟信号Ck进行。另外，计数器测量部32生成与二值化信号RT的特征点对应的停止信号Stp1、停止信号Stp2、停止信号Stp3、停止信号Stp4(以下，也总称为“停止信号Stp”)，并输出至TDC延迟线测量部33。

TDC延迟线测量部33包括第一TDC延迟线301、第二TDC延迟线302、第三TDC延迟线303、第四TDC延迟线304以及缓冲器315。此外，在图3中，示出了TDC延迟线测量部分33包括4个TDC延迟线的例子，但并不限于此。TDC延迟线测量部33可根据逻辑容量的规模来对TDC延迟线进行增减。

第一TDC延迟线301包括延迟元件6-1、6-2、6-3、…、6-n(n为正的整数)(以下，也总称为“延迟元件6”)以及触发器(flip flop)电路7-1、7-2、7-3、…、7-n(以下，也总称为“触发器电路7”)。延迟元件6例如构成为包括逆变器(inverter)，即，非门(NOT gate)。触发器电路7例如构成为包括D触发器，D触发器也可用锁存电路等来代替。延迟元件6使用逻辑元件(Logic Element，LE)的高速运算用的进位数(carry)的进位来产生延迟。由此，在FPGA30中，实现具有皮秒级的分辨率的延迟元件6。另外，FPGA 30中的延迟元件6也可利用D触发器的时钟输入与Q输入之间的延迟来实现。在所述情况下，可获得纳秒级的稳定的延迟时间。

延迟元件6-1在使所输入的二值化信号RT延迟固定时间后，将其输出至延迟元件6-2及触发器电路7-1。触发器电路7-1以输入停止信号Stp1的时机而输出来自延迟元件6-1的输入。延迟元件6-2在使来自延迟元件6-1的输入延迟固定时间后，将其输入至延迟元件6-3及触发器电路7-2。触发器电路7-2以输入停止信号Stp1的时机而输出来自延迟元件6-2的输入。以下，延迟元件6-3以后及触发器电路7-3以后也同样，因此省略其说明。

第一TDC延迟线301将从触发器电路7-1、7-2、7-3、…同步地输出的延迟信号Q1、Q2、Q3、…、Qn(以下，也总称为“延迟信号Q”)予以结合，而输出延迟线输出信号D1j(j＝1至m的整数，m为正的整数)。延迟线输出信号D1j成为具有相当于延迟元件6-1、6-2、6-3、…、6-n的各延迟时间的合计的时间长度的、二值化信号RT的波形数据。

在延迟线输出信号D1j被输出至缓冲器315后，第一TDC延迟线301暂时重置(reset)。其后，根据下个二值化信号RT来再次制作延迟线输出信号D1j。制作延迟线输出信号D1j直至达到规定的累计次数，例如m次为止(j＝m)，并分别存储至缓冲器315中。缓冲器315输出对延迟线输出信号D1j累计了m次的延迟线输出信号D1。所述情况对于TDC延迟线302～TDC延迟线304的延迟线输出信号D2～延迟线输出信号D4也同样，因此省略其说明。另外，TDC延迟线302～TDC延迟线304的电路结构与TDC延迟线301同样，因此省略附图及其说明。TDC延迟线301～TDC延迟线304分别被从PLL 47输入的时钟信号Ck驱动。

TDC延迟线301～TDC延迟线304中所含的延迟元件6的延迟幅度随周围的温度而变化。因此，当基于所述延迟幅度来算出从传感器装置100至对象物TA为止的距离时，所算出的距离会根据温度而变动。为了修正此种因温度造成的延迟级数的变动，TDC延迟线测量部33也可进而包括温度修正用的TDC延迟线。在所述情况下，温度修正用的TDC延迟线将表示与温度对应的延迟级数的信号输出至例如所述的距离换算部38，距离换算部38使用所述信号对从级数计算部37输入的延迟电路的级数进行温度修正。然后，距离换算部38将温度修正后的延迟电路的级数换算为距离。由此，可修正由周围的温度引起的测量结果的变动(偏差)。

如图4所示，计数器测量部32包括二值化信号导入部321、信号存储部322、停止信号决定部323及停止时机管理部324。二值化信号导入部321基于开始信号Str的时机来导入二值化信号RT。信号存储部322存储所述导入的二值化信号RT。在信号存储部322中，在后述的基于时钟基础的粗略测量中，对测量周期n次量的测量结果进行累计。停止信号决定部323对存储二值化信号RT的信号存储部322输出基于时钟信号的采样信号Smp。

停止信号决定部323将最先与判定阈值交叉的二值化信号RT的累计值的上升时间点认定为测量点，在此时间点输出停止信号StpN。此外，测量点并不限定于上升时间点，也可为下降时间点、其他特征点。停止时机管理部324接收停止信号StpN，并基于开始信号Str的时机，每隔时钟周期的规定次数、例如每隔128次而对TDC延迟线301～TDC延迟线304分别同时输出停止信号Stp1、停止信号Stp2、停止信号Stp3、停止信号Stp4。停止时机管理部324构成为包括寄存器，所述寄存器用于对因输出停止信号Stp1、停止信号Stp2、停止信号Stp3、停止信号Stp4的配线长度的不同引起的时间差值进行修正。通过使用所述寄存器，可抑制因配线长度引起的时间测量值的变动(偏差)。

接下来，一面参照图5，一面对本实施方式的计数器测量部及其周边的动作的一例进行说明。图5是例示图1所示的计数器测量部32及其周边的动作的时机图。

传感器装置100首先通过使用时钟信号的计数器方式，遍及传感器装置100的测量范围的整个范围而对从发光开始经过的时间进行粗略测量。所述粗略测量是以纳秒级的分辨率来进行。其后，对通过粗略测量而推测的测量点的周边，通过TDC延迟线方式来进行精密(fine)测量。具体而言，在通过粗略测量而探索出的测量点周边，输出精密测量的停止信号，由此，可高精度地测量对象物TA周边的时间。所述精密测量是以皮秒级的分辨率来进行。

＜粗略测量＞

如图5所示，首先，投光元件11出射脉宽Pt的投光脉冲PP1。出射投光脉冲PP1后的固定期间Mt成为投光脉冲PP1的测量区间M1。计数器测量部32在测量区间M1的期间，以基于时钟信号的采样信号Smp来对二值化信号RT的二值化信息进行采样。由于所述二值化信息是基于时钟信号来进行采样，因此与时间信息相关联。二值化信号RT例如是以低压差分信号(Low Voltage Differential Signaling，LVDS)方式而输入来自受光元件21的信号。二值化信号RT的局部波形RTp表示与投光脉冲PP1对应的反射波。

计数器累计信号Cn是以采样信号Smp来测量二值化信号RT的二值化信息，直至规定的累计次数(n次)为止，并针对每个时钟来将n次量的二值化信息累计所得。计数器测量部32将最先与判定阈值Th交叉的计数器累计信号Cn的上升时间点认定为测量点，在此时间点输出停止信号。但，此测量点的认定为一例，也可代替上升时间点来以下降时间点等其他特征点进行认定。在粗略测量中，从时间序列上旧的波形开始探索新的波形，以找出二值化信号RT的特征点。此外，在粗略测量中，也能够从时间序列上新的波形开始探索旧的波形，以找出二值化信号RT的特征点。

＜精密测量＞

TDC延迟线测量部33基于通过粗略测量而获得的所述停止信号，对所述停止信号之前的时间进行精密测量。TDC延迟线301、TDC延迟线302、TDC延迟线303、TDC延迟线304在延迟线测量DL中，接收停止信号Stp1、停止信号Stp2、停止信号Stp3、停止信号Stp4而在测量点周边进行精密测量。在通过粗略测量而探索出的测量点周边设置精密测量的停止时机，由此，可高精度地测量直至对象物TA周边为止的时间。由此，无须增大电路规模便能够提高直至对象物TA周边为止的距离的测量精度，并且能够扩大可检测距离的范围。

在精密测量中，对以延迟线来获取的二值化信号RT的累计结果进行滤波处理后，从时间上新的波形开始探索旧的波形。由此，能够尽可能在信号电平高的点处探索测量点，从而可极力抑制例如外部光等噪声的影响。此外，在精密测量中，也能够从时间序列上旧的波形开始探索新的波形。

另外，通过以分别并联连接的多个延迟线获取二值化信号RT，从而与延迟线为单列的情况相比，可增加相同时间内的采样次数。因此，传感器装置100可应对高速输出。

另外，通过一并实施以下的处理，能够实现传感器装置100的传感器响应的高速化及测量的稳定化。

在初次测量时，可利用基于利用者(用户)的操作的粗略测量及精密测量的结果来测量与对象物TA的距离。由此，可加快传感器装置100的输出响应速度。

在对在工厂的线上流动的对象物进行测量等的情况下，有时在对象物变无而发出光量不足的错误后，再次成为有对象物存在的状态。在所述情况下，通过使用前次的粗略测量的结果来进行精密测量，能够加快传感器装置100的输出响应速度。

另外，在粗略测量中变得光量不足的情况下，可基于前次的粗略测量的结果来执行精密测量。另外，也可在粗略测量中变得光量不足的情况下，不视为测量错误，而仅在精密测量错误时视为测量错误。

另外，对粗略测量或精密测量中的光量不足进行判定的累计波形的振幅基准值可基于通过利用者的操作而设定的累计波形的振幅来决定。

接下来，一面参照图6，一面对本实施方式的计数器测量部的粗略测量的动作的一例进行说明。图6是例示图1所示的计数器测量部32的粗略测量动作的时机图。

如图6所示，二值化信号导入部321基于开始信号Str的时机而导入二值化信号RT。二值化信号RT对应于图5所示的波形。二值化信号RT经二值化，且与开始信号Str的时机一致地，将二值化信号RT1、RT2、…、RT128(以下，也总称为“二值化信号RT”)依序导入二值化信号导入部321。计数器累计信号Cn表示存储在信号存储部322中的二值化信号RT，对应于图5所示的波形。

停止信号决定部323对存储计数器累计信号Cn的信号存储部322输出基于时钟信号的采样信号Smp。停止信号决定部323将最先与判定阈值Th交叉的计数器累计信号Cn的上升时间点认定为测量点，在此时间点输出停止信号Stp。判定阈值Th是根据二值化信号RT的测量周期n次、在图6所示的例子中为128次而可变地设定。优选的是，判定阈值Th被设定为二值化信号RT的测量周期n次的1/2，但也可并非1/2。在对象物TA配置在距离传感器装置100远的位置的情况下，或者在对象物TA的反射率低的情况下，判定阈值Th被设定为大于二值化信号RT的测量周期n次的1/2。由此，可灵敏度更好地检测出现在计数器累计信号Cn的二值化信号RT的特征点。

接下来，一面参照图7，一面对本实施方式的TDC延迟测量部及其周边的动作的一例进行说明。图7是例示图1所示的TDC延迟测量部33及其周边的动作概要的时机图。此外，图7中表示计数器测量部32中的计数器测量次数与TDC延迟线测量部33中的累计次数相同(图7中为128，但可变更)时的动作。另外，为了缩短计数器测量部32或TDC延迟线测量部33中的响应时间，也能够缩短任一者的次数来进行测量。在所述计数器测量次数与所述累计次数不同的情况下，计数器测量或延迟线测量会产生等待时间，因此测定效率有可能下降。

如图7所示，与从PLL 47向FPGA 30的各构成构件供给的时钟信号Ck对应的开始信号Str例如具有周期Tcyc。在计数器测量部32的计数器累计信号Cn中，基于开始信号Str的时机，将二值化信号RT导入128次而进行累计。停止信号决定部323将每隔128次时钟周期而最先与判定阈值Th交叉的二值化信号RT的累计值的上升时间点认定为测量点，在此时间点将停止信号Stp1、停止信号Stp2、停止信号Stp3、停止信号Stp4分别同时输出至TDC延迟线301、TDC延迟线302、TDC延迟线303、TDC延迟线304。

在TDC延迟线测量部33中的延迟信号群DS中，在第一TDC延迟线301中，与停止信号Stp1同步地输出延迟线输出信号D1j。缓冲器315与下个停止信号Stp2同步地，输出将延迟线输出信号D1j累计了128次所得的延迟线输出信号D1，并且从第二TDC延迟线302输入延迟线输出信号D2j。缓冲器315与下个停止信号Stp3同步地，输出将延迟线输出信号D2j累计了128次所得的延迟线输出信号D2，并且从第三TDC延迟线303输入延迟线输出信号D3j。以下，从TDC延迟线303、TDC延迟线304分别输出的延迟线输出信号D3、延迟线输出信号D4也同样，因此省略其说明。

如上所述，基于由时钟周期的次数而决定的停止时机来进行TDC延迟线测量，由此，可获得从投光开始直至受光测量点为止的时间。如利用图1所说明那样，延迟线输出信号D1、延迟线输出信号D2、延迟线输出信号D3、延迟线输出信号D4由波形累计部34进行累计，并经过级数计算部37及距离换算部38，而测量直至对象物TA周边为止的距离。

接下来，一面参照图8及图9，一面对本实施方式的滤波处理部36及其周边的动作的一例进行说明。图8是例示当对象物TA的反射率相对较低时图1所示的波形累计部34及其周边的处理结果的波形图。图9是例示当对象物TA的反射率相对高时图1所示的波形累计部34及其周边的处理结果的波形图。

波形累计部34输出的累计信号Dt是所有延迟线输出信号D1～D4的累计信号。也可对累计信号Dt进行滤波处理，即通过移动平均进行平滑化。

此处，使用图8及图9对虚拟传感器装置的动作进行说明。虚拟传感器装置的结构与传感器装置100相同，因此省略附图及其说明。在虚拟传感器装置中，级数计算部根据累计信号Dt与累计阈值ITh的交点来算出延迟元件的级数。距离换算部将所述延迟元件的级数换算为直至对象物为止的距离。判定部将已换算的距离CD1、距离CD2与断开点距离Doff及接通点距离Don进行比较，判定对象物的有无。例如，在未检测出对象物的状态下，在已换算的距离CD1、距离CD2大于接通点距离Don的情况下，判定为有对象物(检测)。另外，例如，在检测出对象物TA的状态下，在已换算的距离CD1、距离CD2小于断开点距离Doff的情况下，判定为无对象物(不检测)。断点距离Doff与接通点距离Don之间的幅度(差)被预先设定为滞后幅度Whys。

如图8所示，在对象物TA的反射率低的情况下，累计信号Dt的倾斜率变得平缓，已换算的距离CD1的变动(偏差)有变大的倾向。因此，需要将断开点距离Doff与接通点距离Don的滞后幅度Whys设定得宽。另一方面，如图9所示，在对象物TA的反射率高的情况下，累计信号Dt的倾斜率变陡，已换算的距离CD2的变动(偏差)有变小的倾向。因此，理想的是使断开点距离Doff与接通点距离Don的滞后幅度Whys变窄。然而，复杂的是根据对象物TA的反射率来设定滞后幅度Whys，尤其是在反射率不同的对象物混合存在的工厂线上是困难的。而且，当根据低反射率对象物TA设定滞后幅度Whys时，如图9所示，由于滞后幅度Whys宽，因此已换算的距离CD2难以超过断开点距离Doff或接通点距离Don。因此，对象物TA的检测精度依赖于对象物TA的反射率。

接下来，一面参照图10及图11，一面对本实施方式的级数计算部及其周边的动作的一例进行说明。图10是例示在对象物TA的反射率相对高时图1所示的级数计算部37及其周边的处理结果的波形图。图11是例示图10所示的累计信号Dt与高阈值HTh的交点附近的部分放大图。

如图10所示，在传感器装置100中，相对于累计信号Dt的振幅、即累计数设定高阈值HTh及低阈值LTh。高阈值HTh与低阈值LTh之间的幅度(差)作为累计数幅度Wint而被设定规定值。级数计算部37根据累计信号Dt与高阈值HTh及低阈值LTh的各交点来算出延迟元件的级数。距离换算部38将各延迟元件的级数换算为近侧距离值CDn及远侧距离值CDf。然后，判定部51基于根据已换算的近侧距离值CDn及远侧距离值CDf算出的距离值及规定的距离阈值，判定对象物TA的有无。此处，如图10所示，在对象物TA为高反射率的情况下，累计信号Dt的倾斜率陡，因此即使高阈值HTh与低阈值LTh的差(累计数幅度Wint)一定，近侧距离值CDn与远侧距离值CDf之间的幅度也相对变窄。另一方面，在对象物TA为低反射率的情况下，累计信号Dt的倾斜率平缓，因此即使高阈值HTh与低阈值LTh的差(累计数幅度Wint)一定，近侧距离值CDn与远侧距离值CDf之间的幅度也相对变宽。

如此，相对于累计信号Dt的累计数来设定高阈值HTh及低阈值LTh，根据累计信号Dt与高阈值HTh及低阈值LTh的各交点算出延迟元件的级数，将各延迟元件的级数换算成近侧距离值CDn及远侧距离值CDf，由此可根据反射率使近侧距离值CDn与远侧距离值CDf之间的幅度变化。因此，通过基于根据已换算的近侧距离值CDn及远侧距离值CDf算出的距离值以及规定的距离阈值来判定对象物TA的有无，不论对象物TA的反射率如何均可精度良好地检测对象物TA。

在本实施方式中，示出了相对于累计信号Dt的累计数来设定高阈值HTh及低阈值LTh，根据累计信号Dt与高阈值HTh及低阈值LTh的各交点算出延迟元件的级数，将各延迟元件的级数换算为近侧距离值CDn及远侧距离值CDf的例子，但并不限定于此。例如，也可代替累计信号Dt，例如使用计数器累计信号Cn，相对于计数器累计信号Cn的累计数来设定高阈值及低阈值。在所述情况下，根据计数器累计信号Cn与高阈值及低阈值的各交点来算出采样信号Smp的采样编号，将各采样信号Smp的采样编号换算为近侧距离值及远侧距离值。

累计信号Dt与高阈值HTh及低阈值LTh的各交点优选为通过子像素处理求出。即，如图11所示，累计信号Dt是从微观的视点来看为离散的点(数据)Pk-2、Pk-1、Pk、Pk+1的集合。级数计算部37使用在累计信号Dt中与高阈值HTh的交点的之前的数据、在图11的例子中为点Pk-1以及与高阈值HTh的交点的之后的数据、在图11的例子中为点Pk进行子像素处理，求出累计信号Dt与高阈值HTh的交点。然后，级数计算部37根据所求出的交点来算出延迟元件的级数。级数计算部37同样地，也通过子像素处理求出累计信号Dt与低阈值LTh的交点，并根据所求出的交点来算出延迟元件的级数。由此，能够以延迟元件1级量以上的分辨率进行距离计算。因此，可提高直至对象物TA周边为止的距离的测量精度。

接下来，一面参照图12及图13，一面对本实施方式的传感器装置的动作的一例进行说明。图12是例示一实施方式的传感器装置100的概略动作的流程图。图13是例示图12所示的判定处理的流程图。此外，以下对计数器测量部32中的计数器测量与TDC延迟线测量部33中的累计次数相同的情况进行说明。

传感器装置100例如当接通电源后启动时，执行图12所示的检测处理S200。此外，以下，对计数器测量部32中的计数器测量与TDC延迟线测量部33中的累计次数相同的情况进行说明。

首先，投光元件11朝向对象物TA发出脉冲光(S201)。接下来，计数器测量部32对二值化信号RT的二值化信息进行采样(S202)。接下来，计数器测量部32判定所述采样是否已累计了N次(S203)。在步骤S203的判定结果为所述采样未累计N次的情况下，返回步骤S202，计数器测量部32反复进行二值化信号RT的采样，直至采样累计N次为止。

在步骤S203的判定结果为已累计了N次的情况下，计数器测量部32检测计数器累计信号Cn与判定阈值Th交叉的交叉点(S204)。接下来，计数器测量部32基于所述交叉点来认定测量点，在此时间点输出停止信号(S205)。接下来，TDC延迟线测量部33对二值化信号RT的二值化信息进行采样(S206)。接下来，TDC延迟线测量部33判定所述采样是否已累计了M次(S207)。在步骤S207的判定结果为所述采样未累计M次的情况下，返回步骤S206，TDC延迟线测量部33反复进行二值化信号RT的采样，直至采样累计M次为止。

接下来，级数计算部37根据累计信号Dt与高阈值HTh及低阈值LTh的各交点来算出各延迟元件的级数(S208)。接下来，距离换算部38将各延迟元件的级数换算为近侧距离值CDn以及远侧距离值CDf(S209)。接下来，判定部51执行后述的判定处理S220。在判定处理S220结束之后，传感器装置100结束检测处理S200。

＜判定处理S220＞

当判定处理S220开始时，如图13所示，最初，判定部51基于经由FPGA 30的接口部41从距离换算部38输入的近侧距离值CDn及远侧距离值CDf来算出距离值CDa以及滞后值Vhys(S221)。

距离值CDa是近侧距离值CDn与远侧距离值CDf的平均值，如以下的式(2)表示。

距离值CDa＝(近侧距离值CDn+远侧距离值CDf)/2…(2)

在本实施方式中，示出了距离值CDa是近侧距离值CDn与远侧距离值CDf的平均值的例子，但并不限定于此。距离值CDa只要是根据近侧距离值CDn及远侧距离值CDf算出的值即可，也可是平均值以外的值。

滞后值Vhys使用预先存储在控制部50的存储器等中的倍率调整值Vm及偏移调整值Vo，且如以下的式(3)表示。

滞后值Vhys＝{(远侧距离值CDf-近侧距离值CDn)×Vm}+Vo…(3)

此外，倍率调整值Vm及偏移调整值Vo并不限定于使用预先存储的值的情况。例如，倍率调整值Vm及偏移调整值Vo也可通过利用者(用户)对操作部70进行操作来变更。

接下来，判定部51将通过利用者(用户)对操作部70进行操作而输入的值设定为距离阈值(S222)。

接下来，判定部51判定当前的输出是否断开(S223)。输出断开是指无对象物TA，输出接通是指有对象物。当前的输出是指除了最初执行判定处理S220的情况以外，作为之前的判定处理S220的结果而设定的值，即接通或断开。对于输出的初始值设定了断开，以备最初执行判定处理S220的情况。

在步骤S223的判定结果为当前的输出断开的情况下，判定部51将在步骤S221中算出的距离值CDa与在步骤S222中设定的距离阈值进行比较，判定距离值CDa是否为距离阈值以下(S224)。在步骤S224的判定结果为距离值CDa为距离阈值以下的情况下，判定部51将输出接通(S225)。另一方面，在步骤S224的判定结果为距离值CDa并非距离阈值以下，即远距离值CDa大于距离阈值的情况下，判定部51将输出断开(S226)。

在步骤S223的判定结果为当前的输出未断开，即为接通的情况下，认为之前的判定处理S220的结果是判定为有对象物(检测出对象物)。因此，判定部51将距离值CDa和距离阈值与滞后值Vhys的和(合计)进行比较，判定距离值CDa是否为距离阈值与滞后值Vhys的和(合计)以上(S227)。如此，在之前的判定结果为有对象物时，根据基于近侧距离值CDn与远侧距离值CDf的差的绝对值的滞后值Vhys、根据近侧距离值CDn及远侧距离值CDf算出的距离值CDa、以及规定的距离阈值来判定对象物的有无，从而例如，通过将距离值CDa、和规定的阈值距离值与滞后值Vhys的和进行比较，可使判定具有滞后值Vhys的量的幅度(裕度)，在判定为有对象物之后的判定中，可防止对根据近侧距离值CDn及远侧距离值CDf算出的距离值CDa的变化做出灵敏的反应。

在步骤S227的判定结果为距离值CDa为距离阈值与滞后值Vhys的和以上的情况下，判定部51断开输出(S228)。另一方面，在步骤S227的判定结果为距离值CDa并非距离阈值与滞后值Vhys的和以上的情况下，即距离值CDa小于距离阈值与滞后值Vhys的和的情况下，判定部51接通输出(S229)。

在步骤S225、步骤S227、步骤S228或步骤S229之后，判定部51结束判定处理S220。

此外，在图13中，示出了在步骤S221中判定部51算出距离值CDa及滞后值Vhys的例子，但并不限定于此。例如，FPGA 30的距离换算部38也可算出距离值CDa及滞后值Vhys，并经由接口部41输入至判定部51。另外，在步骤224及步骤227的各判定中，可通过设定来变更是否包含等同的情况。

在本实施方式中，以光作为传感器装置100的测量介质的情况为例进行了说明，但不限定于此。传感器装置100的测量介质例如也可为电磁波或声波等。在使用电磁波或声波作为测量介质的情况下，不仅可测量与对象物TA的距离，也可测量与对象物的距离变化。

另外，在本实施方式中，示出了传感器装置100进行粗略测量及精密测量此两者的例子，但并不限定于此。例如，传感器装置也可构成为仅进行粗略测量及精密测量中的任一者。

以上，对本发明的例示性实施方式进行了说明。根据本发明的一实施方式的传感器装置100及检测方法，根据累计信号Dt与高阈值HTh及低阈值LTh的各交点算出近侧距离值CDn及远侧距离值CDf，基于根据近侧距离值CDn及远侧距离值CDf算出的距离值CDa以及规定的距离阈值，判定对象物TA的有无。此处，如图10所示，在对象物TA为高反射率的情况下，累计信号Dt的倾斜率陡，因此即使高阈值HTh与低阈值LTh的差(累计数幅度Wint)一定，近侧距离值CDn与远侧距离值CDf之间的幅度也相对变窄。另一方面，在对象物TA为低反射率的情况下，累计信号Dt的倾斜率平缓，因此即使高阈值HTh与低阈值LTh的差(累计数幅度Wint)一定，近侧距离值CDn与远侧距离值CDf之间的幅度也相对变宽。因此，相对于累计信号Dt的累计数设定高阈值HTh及低阈值LTh，根据累计信号Dt与高阈值HTh及低阈值LTh的各交点来算出延迟元件的级数，将各延迟元件的级数换算为近侧距离值CDn以及远侧距离值CDf，由此可根据反射率使近侧距离值CDn与远侧距离值CDf之间的幅度变化。因此，通过基于根据已换算的近侧距离值CDn及远侧距离值CDf算出的距离值CDa以及规定的距离阈值来判定对象物TA的有无，不论对象物TA的反射率如何均可精度良好地检测对象物TA。

以上说明的实施方式用于使本发明的理解变得容易，并非用于限定地解释本发明。实施方式所包括的各构件及其配置、材料、条件、形状及尺寸等并不限定于所例示者而可适当变更。另外，能够将在不同的实施方式中所示的结构彼此部分地置换或组合。

(附记)

1.一种传感器装置(100)包括：

发光部(10)，将发送信号朝向对象物(TA)发送；

受光部(20)，接收发送信号的反射信号，生成二值化信号(RT)；

TDC延迟线测量部(33)及波形累计部(34)，生成表示二值化信号(RT)的时间变化的波形数据，并对多个所述波形数据进行累计而生成累计波形数据；

级数计算部(37)及距离换算部(38)，根据累计波形数据与高阈值(HTh)及低阈值(LTh)的各交点来算出近侧距离值(CDn)及远侧距离值(CDf)；以及

判定部(51)，基于根据近侧距离值(CDn)及远侧距离值(CDf)算出的距离值(CDa)以及规定的距离阈值，判定对象物(TA)的有无。

7.一种检测方法，对对象物(TA)进行检测，所述检测方法包括：

发送步骤，将发送信号朝向对象物(TA)发送；

接收步骤，接收发送信号的反射信号，生成二值化信号(RT)；

累计步骤，生成表示二值化信号(RT)的时间变化的波形数据，对多个所述波形数据进行累计而生成累计波形数据；

距离计算步骤，根据累计波形数据与高阈值(HTh)及低阈值(LTh)的各交点来算出近侧距离值(CDn)及远侧距离值(CDf)；以及

判定步骤，基于根据近侧距离值(CDn)及远侧距离值(CDf)算出的距离值(CDa)以及规定的距离阈值，判定对象物(TA)的有无。

符号的说明

6：延迟元件

7：触发器电路

10：发光部

11：投光元件

15：投光电路

20：受光部

21：受光元件

25：受光电路

30：FPGA

31：投光振荡器

32：计数器测量部

33：TDC延迟线测量部

34：波形累计部

35：受光量计算部

36：滤波处理部

37：级数计算部

38：距离换算部

39：寄存器

40：投光元件温度控制部

41：接口部

45：CLK

46：时钟生成部

47：PLL

50：控制部

51：判定部

60：显示部

70：操作部

100：传感器装置

315：缓冲器

321：二值化信号导入部

322：信号存储部

323：停止信号决定部

324：停止时机管理部

CDa：距离值

CDf：远侧距离值

CDn：近侧距离值

Ck：时钟信号

Cn：计数器累计信号

D1、D2、D3、D4：延迟线输出信号

D1j、D2j、D3j、D4j：延迟线输出信号

DL：延迟线测量

Doff：断开点距离

Don：接通点距离

DS：延迟信号群

Dt：累计信号

Ft：滤波输出信号

HTh：高阈值

LTh：低阈值

M1：测量区间

Mt：固定期间

PP1：投光脉冲

Pt：脉宽

RT：二值化信号

RTp：局部波形

S200：检测处理

S220：判定处理

Smp：采样信号

St：开始信号

Stp、Stp1、Stp2、Stp3、Stp4、StpN：停止信号

Str：开始信号

T1：测量信号

T2：设定数据

TA：对象物

Tcyc：周期

Vhys：滞后值

Whys：滞后幅度

Wint：累计数幅度