特開 2024-61639 検出領域内の物体を検出するための光電センサ及び検出領域の位置を強調する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024061639

(43)【公開日】2024-05-07

(54)【発明の名称】検出領域内の物体を検出するための光電センサ及び検出領域の位置を強調する方法

(51)【国際特許分類】

   G01V 8/10 20060101AFI20240425BHJP

【ＦＩ】

G01V8/10 S

【審査請求】有

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023173711

(22)【出願日】2023-10-05

(31)【優先権主張番号】22203117

(32)【優先日】2022-10-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(71)【出願人】

【識別番号】591005615

【氏名又は名称】ジック アーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】110001069

【氏名又は名称】弁理士法人京都国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ユルゲン ライヒェンバッハ

(72)【発明者】

【氏名】アンドレアス ベーレンス

【テーマコード（参考）】

2G105

【Ｆターム（参考）】

2G105AA01

2G105BB17

2G105CC01

2G105DD01

2G105EE06

2G105FF04

2G105GG03

2G105HH04

(57)【要約】      （修正有）

【課題】検出領域内の物体を検出するための光電センサを提示する。
【解決手段】該センサは、検出領域（１４）から入射する光から受信信号を生成するための受光素子（１２）と、検出領域（１４）内に投影された光パターン（２６）により該検出領域（１４）の位置を人間の目のために強調するための標示装置（２２ａ～ｂ）と、受信信号を評価するための制御及び評価ユニット（３０）とを含む。また、光パターン（２６）は別の供給源（２２ａ～ｂ）から投影された少なくとも２つの部分パターン（２６ａ～ｂ）を備え、該２つの部分パターンが共同して、検出領域（１４）の中心点（２８）を、該検出領域（１４）において前記光パターン（２６）が投影された距離に依存することなくマークする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

検出領域（１４）内の物体を検出するための光電センサ（１０）であって、前記検出領域（１４）から入射する光から受信信号を生成するための受光素子（１２）と、前記検出領域（１４）内に投影された光パターン（２６）により該検出領域（１４）の位置を人間の目のために強調するための標示装置（２２ａ～ｂ）と、前記受信信号を評価するための制御及び評価ユニット（３０）とを備える光電センサ（１０）において、
前記光パターン（２６）が別の供給源（２２ａ～ｂ、５２、５４）から投影された少なくとも２つの部分パターン（２６ａ～ｂ）を備え、該２つの部分パターンが共同して、前記検出領域（１４）の中心点（２８）を、該検出領域（１４）において前記光パターン（２６）が投影された距離に依存することなくマークすること
を特徴とする光電センサ（１０）。

【請求項2】

各部分パターン（２６ａ～ｂ）が１本の線であり、それらの線が互いにある角度、特に互いに直角を成し、且つ前記中心点（２８）において交差する、請求項１に記載のセンサ（１０）。

【請求項3】

前記供給源（２２ａ～ｂ、５２、５４）が前記中心点（２８）を中心として周方向に０度及び１８０度とは異なる角度で互いに角度をずらして配置されている、請求項１に記載のセンサ（１０）。

【請求項4】

各部分パターン（２６ａ～ｂ）がそれぞれ独自の部分パターン中心点（５６ａ～ｂ）をマークし、それにより前記中心点（２８）が該部分パターン中心点（５６ａ～ｂ）の真ん中としてマークされる、請求項１に記載のセンサ（１０）。

【請求項5】

各部分パターン（２６ａ～ｂ）が十字、又は、同心円の配置である、請求項４に記載のセンサ（１０）。

【請求項6】

前記部分パターン（２６ａ～ｂ）が互いに同一である、請求項４に記載のセンサ（１０）。

【請求項7】

前記供給源（２２ａ～ｂ、５２、５４）が前記中心点（２４、２８）の両側で該中心点（２４、２８）から等距離に配置されている、請求項４に記載のセンサ（１０）。

【請求項8】

前記供給源（２２ａ～ｂ、５２、５４）がそれぞれ１つの標示光源（２２ａ～ｂ）を備えている、請求項１～７のいずれかに記載のセンサ（１０）。

【請求項9】

少なくとも１つの供給源（２２ａ～ｂ、５２、５４）が別の供給源（２２ａ～ｂ、５２、５４）の光をビームスプリッタ（５２）で分離して取り出す、請求項１～７のいずれかに記載のセンサ（１０）。

【請求項10】

前記検出領域（１４）を照らすための照明装置（１８）を備え、前記標示装置（２２ａ～ｂ）が該照明装置（１８）の一部である、請求項１に記載のセンサ（１０）。

【請求項11】

前記照明装置（１８）が、周囲に分配された、特に円形に分配された多数の光源（２０）を備え、前記標示装置（２２ａ～ｂ）の供給源（２２ａ～ｂ）が前記周囲に分配された前記光源（２２）の間に配置されている、請求項１０に記載のセンサ（１０）。

【請求項12】

カメラとして構成され、前記受光素子（１２）が、画像データを生成するための多数の画素を有する画像センサとして構成されている、請求項１に記載のセンサ（１０）。

【請求項13】

光学コード（４４）を読み取るためのコード読み取り装置として構成され、前記制御及び評価ユニット（３０）がデコード方法を用いた受信信号の評価により光学コード（４４）を読み取るように構成されている、請求項１に記載のセンサ（１０）。

【請求項14】

前記検出領域（１４）を通って搬送方向（４２）に検出対象の物体（４０）を案内する搬送装置（３８）付近に固定的に取り付けられている、請求項１に記載のセンサ（１０）。

【請求項15】

光電センサ（１０）、特に請求項１～７のいずれかに記載のセンサ（１０）の検出領域（１４）の位置を強調する方法であって、人間の目に見える光パターン（２６）が前記検出領域（１４）内に投影される方法において、
少なくとも２つの別の供給源（２２ａ～ｂ、５２、５４）から前記光パターン（２６）の少なくとも２つの部分パターン（２６ａ～ｂ）が投影され、該２つの部分パターンが共同して、前記検出領域（１４）の中心点（２８）を、該検出領域（１４）において前記光パターン（２６）が投影される距離に依存することなくマークすること
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及び１５のプレアンブルにそれぞれ記載の、検出領域内の物体を検出するための光電センサ及び検出領域の位置を強調する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

光電センサの検出領域を視覚的に知覚可能にすることは数多くの応用において有益である。多くの例の１つがコードリーダの読み取り野である。手動読み取りの場合、そうすれば読み取り対象のコードを正しい位置に持ってくることができる。物体を読み取り野を通して搬送する読み取りトンネルでは調整段階で役に立つ。検出領域を視覚化するための標示装置は、それを用いてセンサの向きを把握することができることから、照準装置（Aiming）とも呼ばれる。検出領域の強調にはその中心点を示す単一のレーザ点があれば十分かもしれないが、より複雑なパターンも用いられている。例えばカメラの画像撮影中といった本来の稼働時には、妨害を避けるために照準装置を切るのが普通である。

【0003】

センサの光軸の周囲は受光のため、例えば対物レンズとカメラチップのために必要とされる。それ故、照準装置の光源は軸外に取り付けざるを得ない。だたし、そうすると検出領域の視覚化が特定の距離、例えば焦点距離に対してしか設定できないという結果となる。そこから外れた距離では光点又は光パターンの横ずれが生じる。

【0004】

特許文献１は適応可能な照明、即ち対物照明及び／又は位置決め照明を有する画像撮影装置を開示している。受信光学系の焦点の位置を変更すると対物及び／又は位置決め照明が位置変更後の焦点に自動的に合わせられる。従ってこれは焦点位置に合わせて調節される照準装置の一例である。なぜなら、投影された光パターンの重畳が正にその位置で生じるからである。

【0005】

特許文献２は、光る参照図形を検出平面に投影するカメラシステムであって、カメラの焦点合わせと参照図形が互いに対応するシステムに関するものである。従ってここでも焦点距離が選択されており、他の距離においては参照図形はいずれにせよ最適な視覚化をもたらすことはできない。

【0006】

未公開の欧州特許出願第22185480.5号には、焦点の位置変更と最新の調節された焦点位置の良好さに関する報告とを行うコード読み取り装置が記載されている。これは、標示装置が光学コードに投影する光信号又は光パターンを通じて行うことができる。これは焦点距離と結び付ける別の例である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】EP 2 136 248 A1

【特許文献2】WO 2009/007772 A2

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

故に本発明の課題は、検出領域を視覚化するための光電センサの標示装置を更に改良することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この課題は請求項１及び１５にそれぞれ記載の、検出領域内の物体を検出するための光電センサ及び検出領域の位置を強調する方法により解決される。ここで物体の検出とは、例えば物体の特性（距離等）を特定すること、物体若しくは該物体を含む光景の画像を撮影すること、光学コードを読み取ること、等を意味し得る。受光素子に検出領域からの光が入射し、特に画像データを生成するために受信信号に変換される。標示装置が、投影された光パターンによって検出領域を人間の目に見えるようにする。標示装置は好ましくは光電センサを調整するための照準装置として構成される。視覚的なフィードバックを通じて向きを検査し、再調節することができる。制御及び評価ユニットが受信信号若しくは画像データを評価する。これは光電センサにおいて内部で行ってもよいし、それに接続された計算ユニット、例えば制御装置、コンピュータ、ネットワーク又はクラウド等において外部で行ってもよいし、一部を内部で、一部を外部で行ってもよい。具体的な評価及びその目的は非常に多種多様であり得るが、それは当面重要ではない。なぜなら本発明は検出領域の位置の光学的な強調に関するものだからである。

【0010】

本発明の出発点となる基本思想は、光パターンを少なくとも２つの投影された部分パターンから合成することにある。各部分パターンは独自の供給源から生じるのであって、１つの共通の投影された光パターンの一部領域を部分パターンと呼ぶということではない。部分パターンは供給源、例えばライン発生器から直接生成することができ、あるいは供給源毎に若しくは部分パターン毎にパターン生成素子が付属する。これは円柱レンズ又はスリット絞りのように簡単に構成されていてもよいし、ＤＯＥ（回折光学素子）のようにより複雑に構成されていてもよい。２つの部分パターンが共同して検出領域の中心点をマークする。ここで「マークする」とは人間の目のための視覚的な強調又は可視化を意味する。２つの部分パターンは、投影された光パターンが検出領域内で光景、物体又は背景に当たる距離に依存することなく、中心点をマークする。

【0011】

１つの供給源はＬＥＤ若しくはレーザ等の光源とすること又は該光源から例えば分割ミラーにより導出することができる。供給源は同軸に配置することはできない。なぜなら冒頭で述べたように光軸は既に受信路により占められているからである。ここで光軸とは光電センサの光軸又は受光素子若しくはこれに割り当てられた受信光学系の光軸である。本発明では、このように光電センサの光軸に対する供給源の軸のずれが不可避であるにも関わらず、例えば焦点距離においてだけではなく距離と無関係に検出領域の中心点をマークすることに成功する。

【0012】

本発明には、投影された光パターンの中心点が距離に関わらず光軸と一致し、従って距離に関わらず同じ精度と信頼性で検出領域の位置を推定することができるという利点がある。部分パターンの生成に適した供給源は、ＤＯＥ型パターンプロジェクタ又はレーザ型ラインプロジェクタ等、小型で安価に入手可能である。また、視覚化を更に良好にするため、若しくは光パターンを様々な光景において明確に視認できるように目立たせるために、異なる色又は波長領域を用いることもできる。センサの構造は、本発明による標示装置を用いても冒頭で説明した既知の解決策の場合に比べてせいぜい僅かにコストが高くなるにすぎない。標示装置を単に既存のセンサの基本構成に若しくはその照明に填め込むことができるようなモジュール型の構成も考えられる。

【0013】

各部分パターンが１本の線であり、それらの線が互いにある角度、特に互いに直角を成し、且つ前記中心点において交差するものであることが好ましい。２本の互いに直交する線は十字に似たものとなる。ただし、１つの投影された十字架とは違って、その十字の交点は固定されておらず、部分パターンが投影される距離に応じて、それらの線の真ん中に対して移動する。これにより距離に関わらず検出領域の中心点がマークされたままとなるが、１つの投影された十字の場合はそうはならず、この十字は距離に応じて中心点からずれる。線の交点が距離に関わらず中心点を強調するという原理は、２本の非直角の線又はより多くの線の場合、例えば１２０度の角度間隔でずれた３本の線の場合でも同じである。本実施形態において前記線は各部分パターンの基本的な要素であり、これにより中心点がマークされる。もっともそれは、面的な印象をより良く伝えるために部分パターン若しくは光パターンに更に追加の要素（例えば点ラスタ）を含めることや、中心点をマークするために必要ではない理由からでも追加のパターン要素を含めることを排除するものではない。

【0014】

供給源は中心点を中心として周方向に０度及び１８０度とは異なる角度で互いに角度をずらして配置されていることが好ましい。従ってこの実施形態では供給源は共通の半径上にはなく、また中心を通る共通の直径上にもない。例えば部分パターンとして線を用いる場合、そうしなければ２本の部分パターンから光パターンとして全体で単に１本の共通の線しか生じず、認識可能な交点が中心点になくなる。０度及び１８０度とは異なる角度ずれの例として、互いに９０度ずれて配置された供給源がある。なお、各供給源は必ずしも中心点を中心とする同じ円の上にある必要はなく、半径方向の距離が違っていることも考えられる。

【0015】

各部分パターンはそれぞれ独自の部分パターン中心点をマークし、それにより前記中心点が該部分パターン中心点の真ん中としてマークされるものであることが好ましい。この実施形態では、中心点に対する追加の又は唯一の視覚的な手掛かりを与えることができる。人間の目には、各部分パターン中心点を認識し、それらの真ん中を目的の検出領域の中心点として認識することは容易にできる。その際、光パターン中の中心点を既に強調しておき、更に部分パターン中心点が追加の手掛かりを与えるものとすることができる。あるいは、光パターン自体の中心点を際立たせることはせず、観察者に部分パターン中心点の真ん中に基づいて前記中心点を見つけさせる。

【0016】

各部分パターンは十字、又は、同心円の配置であることが好ましい。これらはそれ自身の部分パターン中心点をマークする部分パターンの例である。十字を部分パターンとする場合を従来の照準装置と混同してはならない。従来は十字の交点が中心点を示すが、その場合、供給源が軸外に配置されていると実際の中心点からのずれが生じる。これに対し、ここで説明している実施形態では十字の交点が部分パターン中心点をマークしており、検出領域の中心点は２番目のステップでようやく部分パターン中心点の真ん中として決まる。従って中心点はどの距離においてもずれ無しで強調される。

【0017】

部分パターンは互いに同一であることが好ましい。ここで「同一である」とは特に合同且つ同じ大きさであるものと理解することができる。これによりセンサの構成と中心点の認識が簡単になる。例えば、２つの十字を投影すれば中心点は十字の交点の真ん中にあり、あるいは２組の同心円の配置を投影すれば中心点は円の中心を結ぶ線の真ん中にある。

【0018】

供給源は中心点の両側で該中心点から等距離に配置されていることが好ましい。この実施形態では、供給源は、上述のように０度及び１８０度とは異なる角度ずれでではなく、それから逸脱して共通の直径上において光軸又は受信路のほぼ左右に配置されている。これは、それ自身の部分パターン中心点をマークする部分パターンとの関連で特に適している。

【0019】

供給源はそれぞれ１つの標示光源を備えていることが好ましい。これによれば、各部分パターンはそれぞれ独自の光源（ＬＥＤ、レーザダイオード等）から生じるが、その光源は例えば光強度を高めるために複数の個別光源を備えていてもよい。

【0020】

少なくとも１つの供給源が別の供給源の光をビームスプリッタで分離して取り出すことが好ましい。この実施形態ではもはや各供給源が独自の光源を備えてはいない。少なくとも２つの供給源が１つの共通の光源を分け合う。ビームスプリッタに加えて、部分パターンを所望の位置に及び／又は所望の向きにするために他の光学素子、例えば別の鏡があってもよい。

【0021】

本センサが検出領域を照らすための照明装置を備え、前記標示装置が該照明装置の一部であることが好ましい。照明装置はセンサの本来の検出を支援する。照明装置には、目に見えない波長領域（特に赤外領域）で作動したり、常に短時間しか作動状態にならなかったりするものが多い。従って、照明装置は検出領域を視覚的に強調するのに適しておらず、しかも人間の目で検出領域の位置を特定し易くするパターンを与えもしないからなおさらである。しかし標示装置、特にその標示光源を照明装置に統合することはできる。特に共通の照明／表示モジュールを構成することができる。

【0022】

照明装置が、周囲に分配された、特に円形に分配された多数の光源を備え、標示装置の供給源が前記周囲に分配された光源の間に配置されていることが好ましい。前記周囲に好ましくはセンサの光軸を中心として分配された光源により、光軸に対応して検出領域がくまなく照らされる。標示装置の供給源はこの周囲に分散させて配置することができる。これは一方で部分パターンの投影に適した位置であり、他方で全体の構造を簡単にする。照明装置の光源の配置には他にも、例えば供給源が行列位置又はそれらの間にある行列状等が考えられる。

【0023】

本センサがカメラとして構成され、受光素子が、画像データを生成するための多数の画素を有する画像センサとして構成されていることが好ましい。この場合、受信信号はその都度撮影された画像又はその一部である。画素は行列状に配置されていることが好ましい。

【0024】

本センサが光学コードを読み取るためのコード読み取り装置として構成され、制御及び評価ユニットがデコード方法を用いた受信信号の評価により光学コードを読み取るように構成されていることが好ましい。このコード読み取り装置はバーコードスキャナ又はカメラベースのコードリーダとすることができる。

【0025】

本センサは、検出領域を通って搬送方向に検出対象の物体を案内する搬送装置付近に固定的に取り付けられていることが好ましい。これは、特にコードリーダとして構成されたセンサを読み取りトンネル内に備えた、非常によくある使用状況である。本発明に従って検出領域の中心点をマークすることにより、固定的な稼働位置にあるセンサの調整が容易になり且つ改善される。

【0026】

本発明に係る方法は同様のやり方で仕上げていくことが可能であり、それにより同様の利点を示す。そのような有利な特徴は、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、実施形態に基づいて模範的に、添付の図面を参照しながら詳しく説明する。図面の各図が示すものは以下の通りである。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】光電センサの概略断面図。

【図2】カメラとして構成された光電センサを搬送装置付近に模範的に取り付けたもの。

【図3】円形に配置された光源とそこに填め込まれた２つのラインプロジェクタを有する照明装置の平面図。

【図4】図３と同様の図であって、今度は３つのラインプロジェクタがあるもの。

【図5】図３に点パターンを追加した図。

【図6】行列状に配置された光源とそこに填め込まれた２つのラインプロジェクタを有する照明装置の平面図。

【図7】軸に平行な２つのプロジェクタを側方に有する、カメラとして構成された光電センサの概略図。

【図8】図７と同様の図であって、プロジェクタが１つしかなく、分割ミラーで追加的に分離取り出しを行うもの。

【図9】模範的な部分パターンとしての２つの十字。

【図10】模範的な部分パターンとしての２組の同心円の配置。

【発明を実施するための形態】

【0029】

図１は、ここでは模範的にカメラとして、特にカメラベースのコードリーダとして構成された光電センサ１０の概略断面図を示している。受光素子１２、特に行列状に配列された画素を有する画像センサが、検出領域からの入射光から受信信号若しくは画像データを生成する。受光素子１２の前には受信光学系１６が配置されている。該光学系は好ましくは複数のレンズ並びに絞り、プリズム等の他の光学素子から成る対物レンズとして構成されるが、ここでは簡略化して単に１つのレンズによって表されている。

【0030】

センサ１０は、検出領域１４を照らすために、多数の光源２０を有する照明ユニット１８を含んでいる。加えて照明ユニット１８には破線で示した２つの標示光源２２ａ～ｂが設けられている。代わりに標示光源２２ａ～ｂを照明ユニット１８から独立させることもできる。光源２０及び標示光源２２ａ～ｂは例えばＬＥＤ又はレーザダイオードとすることができる。光源２０と標示光源２２ａ～ｂの幾何学的な配置は図１の単に概略的な描画からは不十分にしか分からない。それらは例えばセンサ１０の光軸２４を中心として円形に配置されている。この配置及び他の配置については後で図示して検討する。

【0031】

標示光源２２ａ～ｂは、場合によっては各々の図示せぬパターン生成素子を利用して、検出領域１４内で共同して１つの光パターン２６を生成する。光パターン２６は少なくとも２つの部分パターン２６ａ～ｂから成り、それら光パターン２６ａ～ｂはそれぞれ１つの標示光源２２ａ～ｂから投影されている。この２つの部分パターン２６ａ～ｂが検出領域１４の中心点２８をマークする。これは、所与の距離において検出領域１４を平面２９内で実質的に２次元的に観察したものである。光パターン２６はこの平面２９内に形成される。なぜならここには物体又は背景（例えば壁やベルトコンベア等）があるからである。

【0032】

標示光源２６ａ～ｂを光軸２４上に同軸に配置することはできない。なぜならそうすると受光素子１２若しくは受信光学系１６の受信路が陰になってしまうからである。こうして標示光源２６ａ～ｂが軸外に、即ち光軸２４からずれて配置されているにも関わらず、中心点２８はそれと関係なく、平面２９の存在する距離においてマークされる。図１に示した例では２つの部分パターン２６ａ～ｂがそれぞれ、向きの異なる、特に互いに直交した線であり、その結果、それらの線が互いに交差し、その交点で中心点２８をマークしている。２本の線から成る十字は平面２９の距離に応じて非対称に歪むが、交点は中心点２８に留まる。従って観察者は中心点２８に基づいて検出領域１４の位置をあらゆる距離において把握して、例えば物体を検出領域１４の中央に置いたり、センサ１０の取り付け位置と向きを制御又は調節したりすることができる。

【0033】

少なくとも１つのデジタル式計算部品を備える制御及び評価ユニット３０が受光素子１２及び照明ユニット１８と接続されており、センサ１０内での制御、評価、その他の調整の任務を担っている。該ユニットは必要に応じて光パターン２６を生成し、検出領域１４を照らし、受信信号若しくは画像を記録し、該受信信号若しくは画像を評価する。コードリーダとしての実施形態では、受信信号又は画像データで捕らえられた光学コードが読み取られる。そのために好ましくはそれ自体公知のやり方でコード領域を見つけるためのセグメント化が行われ、そのコード領域が少なくとも１つのデコーダに渡される。読み取られたコード、そして任意選択で生データ又は前処理結果も、保存したり、インターフェイス３２に出力したりすることができる。制御及び評価の様々な課題に対して複数の部品を設けて、例えば画像データの前処理を単独のＦＰＧＡ上で行い、本来の評価をマイクロプロセッサにより行うことができる。制御及び評価ユニット３０の少なくとも一部は外部に設けることもできる。

【0034】

前記インターフェイス３２又は他のインターフェイスを用いて、外部から標示光源２２ａ～ｂを作動させたり停止したりすることができる。図１から離れて、照明ユニット１８及び／又は標示光源２２ａ～ｂを有するユニットは、照明若しくは光パターン２６を作動させるための適宜の接続部を有する外部部品とすることができる。しかし、例えば稼働中に本来の検出を妨げないようにするために照明の作動時に標示光源２２ａ～ｂが自動的に停止ることにより、標示光源２２ａ～ｂの個別の制御を放棄することもできる。

【0035】

センサ１０はケーシング３４で保護されており、該ケーシングは光が入射及び出射する前側の領域が前面パネル３６で閉鎖されている。図示した構造的な構成は純粋に模範的なものと理解すべきである。

【0036】

図２はカメラとして構成された光電センサ１０を搬送装置若しくはベルトコンベア３８の付近に模範的に取り付けたものを示している。センサ１０はここでは単に記号として示されており、図１に基づいて説明したその構造はもはや示されていない。ベルトコンベア３８は矢印４２で示したように検出領域１４を通って物体４０を搬送する。物体４０は一応用例においてその外側表面にコード領域４４を持っている。センサ１０の任務は、この応用例においては、コード領域４４を認識し、そこに付されたコードを読み取り、デコードし、その都度該当する物体４０に割り当てることである。側面に付されたコード領域４６も捕らえるために、好ましくは追加の図示せぬセンサ１０が異なる方向から用いられる。更に、複数のセンサ１０を並べて配置することで、全体でより幅の広い検出領域１４をカバーすることもできる。図２は１つの応用例であり、本発明は、取り付け位置がベルトコンベア３８付近であることにも、センサ１０の機能がコードの読み取りであることにも限定されない。例えば、物体の形状及び大きさや特定の質的特徴といった他の物体特性を捕らえることができ、しかもそれは、各物体がベルトコンベア３８によるのとは異なる方法で、特に手動での提示により、検出領域１４に達するような使用状況でも可能である。

【0037】

図３は光源２０を模範的に円形又は円環状に配置した場合の照明装置１８とそこに填め込まれた２つの標示光源２２ａ～ｂの平面図である。標示光源はここではラインプロジェクタとして構成されている。観察方向はここでは光軸２４に沿っているため、いくつかの幾何学的な関係が図１を補ってより良く認識できるようになる。２つの標示光源２２ａ～ｂはそれぞれ光軸２４に対して放射方向に延在する線を光パターン２６の部分パターン２６ａ～ｂとして生成し、検出領域１４の中心点２８がそれらの線の交点としてマークされる。光電センサ１０としてのカメラにおいては、画像センサとして構成された受光素子１２が中央に配置されるのが普通であり、その場合、中心点２８は画像の中心にある。

【0038】

また中心点２８は距離に関係なくマークされる。光パターン２６がより近く又はより遠くの物体に当たると、部分パターン２６ａの水平線がその水平な線方向に、また部分パターン２６ｂの垂直線がその垂直な線方向にずれる若しくは伸縮する。しかしそれでも中心点２８にある交点の位置は全く変化しない。

【0039】

図４は図３と同様の図であって、今度は３つの標示光源２２ａ～ｃ若しくはラインプロジェクタがあり、それに対応して部分光パターン２６ａ～ｃとしての３本の線がある。従って、まず、３つ以上の部分パターン２６ａ～ｃを用いて及び／又は互いに直交しない線を用いて距離に関わらず中心点２８をマークすることができることが例示されている。他方で、このようにすると全体として光軸２４に対して回転対称な光パターン２６が生じるが、これは照明ユニット１８の光源２０との相互作用において並びに視認性に関して有利となり得る。

【0040】

図５は、考えられる実施形態を更に説明するために図３に点パターン４８を追加した図を示している。距離に関わらず部分光パターン２６ａ～ｂで中心点２８をマークするという本発明の原理は、純粋に模範的に描かれたこの点パターン４８のような追加のパターン要素を許容する。このようなパターン要素は検出領域１４の位置の視覚化の助けとなり得るが、例えばセンサ情報を入れる等、全く別の目的でも利用できる。

【0041】

図６は照明装置１８の平面図を示しており、今度は光源２０が矩形又は行列状に配置され、その配置内で２つの標示光源２２ａ～ｂ（ここでもまたラインプロジェクタの形をしたもの）が行列位置又は行列位置の間に填め込まれている。部分パターン２６ａ～ｂを用いて距離に関わらず中心点２８をマークすることは照明装置１８の形態には依存せず、極めて多様な照明装置１８と組み合わせることができる。

【0042】

図７は２つの標示光源２２ａ～ｂを側方に有する、カメラとして構成された光電センサ１０の概略図を示している。各投影方向５０ａ～ｂは光軸２４に平行であるため、軸平行型のプロジェクタとなっている。代わりに光軸２４に対して傾けることも考えられる。光軸２４の両側に対称に標示光源２２ａ～ｂがあるこのような実施形態ではやや複雑な部分パターン２６ａ～ｂを用いることが好ましく、これについてはすぐに図９及び１０と関連付けて検討する。そのために好ましくは標示光源２２ａ～ｂに図示せぬパターン生成素子、例えばそれぞれＤＯＥ（回折光学素子）が付属しているが、そのようなパターン生成素子は、先の実施形態においても、具体的には線を形成するために用いることができる。

【0043】

更なる好適な部分パターン２６ａ～ｂについて検討する前に、更に図８に図７と同様の図であって、代案として標示光源２２が１つしかないものを示す。ここまでは各部分パターン２６ａ～ｂの投影の出射元である供給源がそれぞれ独自の標示光源２２ａ～ｂを用いていたのに対し、今度はそうではなく、一方の供給源が分割ミラー又はビームスプリッタ５２を用いた分離取り出しにより発生している。標示光源２２はこれにより二重化されて実質的に２つの供給源になる。パターン生成素子を用いる場合、その背後で分離取り出しを行うことが好ましく、そうすれば、単に光ではなく、部分パターン２６ａ～ｂに対応して変調又は成形された光さえも分離して取り出される。これにより、同じ物理的なプロジェクタから２つの部分パターン２６ａ～ｂが生じる。分離して取り出された供給源より後の光路は、図８で模範的にミラー５４を用いているように、別の光学素子により更に１回又は複数回、改めて調整することができる。原理的には、追加の供給源を作り出すために更なる分離取り出しを行うことも考えられる。また、追加の供給源の生成を対称で軸平行な配置との関係で説明したが、これは図３～６と関連付けて上述した各実施形態についても考えられる。本明細書において複数の標示光源２２ａ～ｂが記載されている箇所ではどこでも、少なくとも１つの標示光源２２ａ～ｂを分離取り出しで置き換えることができる。

【0044】

図９は部分パターン２６ａ～ｂの一例を示している。これは特に図７及び８の軸平行型プロジェクタに関して中心点２８をマークするために適している。ここでは各部分パターン２６ａ～ｂが既にそれぞれ十字であるため、各々の部分パターン中心点５６ａ～ｂがすぐに分かる。もっとも、部分パターン中心点５６ａ～ｂは、対応する標示光源２２ａ～ｂが軸外にずれているため、まだ距離に関係なく中心点２８と一致するものでは決してない。そうではなく、中心点２８は２つの部分パターン中心点５６ａ～ｂの真ん中にあることによってマークされる。この真ん中、従って中心点２８は同じく人間の目にはすぐに認識可能であり、その真ん中の位置は距離に依存しない。

【0045】

図１０は部分パターン２６ａ～ｂの別の例を示しており、今度は十字ではなく同心円の配置が用いられている。部分パターン中心点５６ａ～ｂは円の中心としてすぐに認識可能であり、故に部分パターン中心点５６ａ～ｂの真ん中も同様であり、従って中心点２８も同様である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【外国語明細書】