空间信息检测设备制造技术

提供了一种设备，该设备使用强度调制光以基于从目标空间反射的光的光强度来检测空间信息。该设备设有定时同步电路，用于使得来自发光元件的强度调制光的相位与操作接收该强度调制光的光接收元件的定时同步。光接收元件操作用于能够针对该强度调制光的一个周期中的多个相位区间中的每个相位区间来检测接收光的强度。定时同步电路用于将确定光接收元件的操作的周期性变化与和发光元件驱动电路的输出相关的周期性变化进行比较，以保持这两个周期性变化之间的恒定的相位差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种空间信息检测i殳备，该设备基于向目标空间投射的强 度调制光与位于目标空间中的物体所反射的强度调制光之间的关系、使用 强度调制光iM^测空间信息，例如距该物体的距离以及该物体的反射率。
技术介绍
日本专利申请公开No. 2004-45304公开了一种通过使用强度调制光 来测量距位于目标空间中的物体的距离的技术。当使用正弦波形的强度调制光时，从物体反射的光仍为正弦波形，其具有to巨物体的距离而变化的相位差。因此，可以基于发射的强度调制光与反射的强度调制光之间的相 位差来测量距被照射的目标空间中的物体的距离。基于针对多个相位区间中的每个相位区间的接收强度调制光的强度 测量，可以根据相位区间的位置与接收光强度之间的关系来获得相位差。 例如，可以将接收光强度Ir表示为lr-n'l (t-d) +le:，其中l(t)表示作为时间t的函数的投射光强度，n是由于距物体的距离或者物体处的反射系 数而导致的光衰减因子，Ie是环境(干扰)光的强度，d是与距物体的距 离L相对应的延迟时间，并^^示为d-2L/c。上述表达式具有三个未知数衰减因子n、延迟时间d、以及环境光 的强度Ie，这三个未知数可以分别通过在三个或更多的不同时间对接收光 强度的测量来获得。因此，可以获得作为空间信息的距物体的距离以及物 体的反射系数。由于通常将强度调制光设计为周期性地改变其强度，因此 接收光强度在多个循环周期上的积分可以抑制环境光或设备中发生的噪 声的波动的影响。为了使用上述技术来检测空间信息，必须使得向目标空间投射的强度 调制光的相位区间与接收光的相位区间精确AM目互关联。存在用于从光接 收元件在特定的一个相位区间处提取电荷的常规技术， 一种技术^JC送信号，该信号指定了用于从具有控制电极的光接收元件提取电荷的特定相位 区间，该控制电极用于对提取电荷的定时进行控制(如在由电荷耦合器件(CCD)等构成的光接收元件的情况)，另一种技术是仅选择在与特定相 位区间相对应的时段内提取的电荷(如在由光电二极管等构成的光接收元 件的情况)。为了改进测量精度，上述技术均必须使得向发光元件提供的 信号与向光接收元件提供的用于电荷提取的另 一信号精确地同步。然而，发光元件、光接收元件以及用于产生与这些元件相关的信号的 电路可能由于其根据变化的环境温度和湿度而变化的特性而受到损坏。因 此，即使是在装置校准之后操作该装置，也总是存在由于环境变化而增大 测量结果的误差的可能性。
技术实现思路
鉴于上述问题，实现了本专利技术。本专利技术的目的是提供一种空间信息检 测诏:备，其利用强度调制光，并被布置用于减少由于周围环境的变化而导 致的检测误差，以确保精确的测量。根据本专利技术的空间信息检测设备包括发光元件100，向目标空间发 射强度调制光；光接收元件200，接收从目标空间中的物体>^射的强度调 制光；以及信息输出电路300，被配置用于针对多个相位区间PO、 Pl、件处接收的另一强度调制光之间的关系，并输出目标空间内的空间信息。为了从良光元件产生强度调制光，该空间信息检测设备包括发光信 号发生电路10，被配置用于产生发光定时信号，该发光定时信号确定了 发光元件的发光定时；以及发光元件驱动电路30，被配置用于响应于该 发光定时信号而输出发光元件驱动信号，以便从发光元件产生强度调制 光。此外，为了操作光接收元件以在每个相位区间处接收光，该设备包括 光接收元件驱动电路40,被配置用于向光接收元件输出多个互相有相位 差的光接收元件驱动信号；以及检测信号发生电路20，被配置用于向光 接收元件驱动电^l供检测定时信号，该检测定时信号确定了产生光接收 元件驱动信号的定时。本专利技术的空间信息检测设备的特征在于，具有定时 同步电路70、 70A和70B，被配置用于将与发光元件驱动电路的输出相关的周期性变化E2与通过检测定时信号确定的周期性变化Dl、 D2进行 比较，并对检测定时信号和发光定时信号中的至少一个进行修正，以保持 这些周期性变化之间的恒定的相位差。通过该布置，可以使得来自发光元件的强度调制光的相位与在光接收 元件处接收该强度调制光的定时同步，从而即使是在由于周围环境改变而 在发光元件和光接收元件驱动电路的组件中出现可能的响应变化的情况 下，也使得这些元件处的操作定时相一致，并因此提供了不受周围环境改 变影响的精确测量。优选地，定时同步电路被配置用于从光接收元件驱动电路40获得光 接收元件驱动信号D2的周期性变化，作为要通过检测定时信号来确定的 周期性变化，以用于与来自发光元件驱动电路的发光元件驱动信号E2进 行比较。还优选地是，定时同步电路70被配置用于将发光定时信号修正为修 正的发光定时信号，并将该修正的发光定时信号馈入发光元件驱动电路。 通过该配置，使得能够将来自发光元件的强度调制光的相位调整为与在光 接收元件处接收强度调制光的定时相匹配，从而使得发光元件侧的操作定 时与光接收元件侧的IMt定时相一致。在这种情况下，可以仅仅通过对用来在发光元件和光接收元件之间进行操作定时的同步，这使得能够简化定 时同步电路的电路布置。在这一点上，还优选地是，定时同步电路70插入在发光信号发生电 路10与发光元件驱动电路30之间，并且包括相位调整电路76，被配 置用于将M光信号发生电路向发光元件驱动电路30输出的发光定时信 号的相位偏移可变相移值；以;M目位比较器72,被配置用于根据来自光动信号E2之间的相位差来确定该相移值。优选地，光接收元件驱动电路40被配置用于基于从检测信号发生电 路20输出的多个检测定时信号Dl来确定光接M件驱动信号，并且包 括选择器80，该选择器80被配置用于选择性地提取多个互相有相位差的 光接收元件驱动信号D2之一。在这种情况下，定时同步电路70被配置 用于基于通过选择器80提取的光接收元件驱动信号D2和与发光元件驱 动电路30的输出相关的周期性变化E2之间的相位差，来修正发光定时 信号。因此，可以基于光接收元件驱动信号来在一个周期的时段内调整发光定时信号，每个该光接收元件驱动信号确定了相位区间P0、 Pl、 P2和 P3。优选地，信息输出电路300被配置用于在针对分别与光接收元件驱动 信号相对应的每个相位区间的多个时间上来对接收光强度进行积分，以便 基于分别针对该相位区间的各个积分值来获得空间信息。在这一点上，信 息输出电路被配置用于与vMJ^择器提取的光接收元件驱动信号同步地，针 对每个相位区间来从光接收元件提取接收光强度。通过该布置，可以精确 地获得在光接收元件处接收的强度调制光的强度，以改进空间信息的检测 精度。此外，本专利技术的空间信息检测设备可包括辅助相位调整电路90， 插入在检测信号发生电路20与光接收元件驱动电路40之间，用于使得向以及辅助相位比较器92,被配置用于对检测定时信号Dl与从光接收驱动 电路40输出的周期性变化D2之间的相位差进行检测，以《更向辅助相位 调整电路卯提供指示该相位差的输出。通过该布置，辅助相位调整电路 可以基于该相位差来确定该相移值，以使得检测定时信号与来自光接收元 件驱动电路的光接收元件驱动信号之间的相位差保持为预定值，从而使得 能够保持发光元件驱动信号与光接收元件驱动信号之间的相位差为常量， 以改进空间信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空间信息检测设备，包括：　发光元件（１００），被配置用于向目标空间发射强度调制光；　发光信号发生电路（１０），被配置用于产生发光定时信号（Ｅ１），所述发光定时信号确定了所述发光元件的发光定时；　发光元件驱动电路（３０），被配置用于响应于所述发光定时信号而输出发光元件驱动信号（Ｅ２），以便从所述发光元件产生所述强度调制光；　光接收元件（２００），被配置用于接收从所述目标空间中的物体反射的所述强度调制光；　信息输出电路（３００），被配置用于针对多个相位区间（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２和Ｐ３）中的每个相位区间来提取在所述光接收元件处接收的光的光强度，基于所述提取的光强度的变化来确定来自所述发光元件的所述强度调制光与在所述光接收元件处接收的所述强度调制光之间的关系，以及输出所述目标空间内的空间信息；　光接收元件驱动电路（４０；４０Ａ；４０Ｂ），被配置用于向所述光接收元件输出多个互相有相位差的光接收元件驱动信号（Ｄ２），以针对每个所述相位区间而启动所述光接收元件；　检测信号发生电路（２０），被配置用于向所述光接收元件驱动电路提供检测定时信号（Ｄ１），以确定产生所述光接收元件驱动信号的定时；以及　定时同步电路（７０；７０Ａ；７０Ｂ），被配置用于将与所述发光元件驱动电路的输出相关的周期性变化与通过所述检测定时信号确定的周期性变化进行比较，并对所述检测定时信号（Ｄ１）和所述发光定时信号（Ｅ１）中的至少一个进行修正，以保持所述周期性变化之间的恒定的相位差。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊原稔，桥本裕介，坂本慎司，高田裕司，
申请(专利权)人：松下电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]