用于在近程区域和远程区域中光学间距测量的方法技术

在用于光学测量在发送器(H)与接收器(D)之间的至少一个测量路线(I1、I2)的特征的方法中，接收器(D)除了发送器(H)的光学信号之外也还接收补偿发送器(K)的光学信号。发送器(H)的信号在此由对象(O)反射或者通过其他方式经过该对象朝接收器(D)发射。接收器(D)的输出信号(S0)提供给调节器(CT)，该调节器按照调节算法改变发送和/或补偿馈送信号(S5、S3)。在此调节器(CT)确定两个信号或值，信号或值代表用于数值和相位的调节参数(S4a、)或者数值和延迟。在后置于调节器(CT)的级中，由这两个调节参数(S4a、)根据这两个参数中的至少一个或者由两个参数或者由两个参数中之一确定对象(O)的存在和/或距离(r)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在近程区域和远程区域中光学间距测量的方法
本专利技术涉及一种用于在近程区域和远程区域中光学间距测量的方法并且特别是涉及一种用于确定对于电磁射线反射和/或透射作用的对象与光学运行的传感器系统的间距的方法，该传感器系统的光学检测区域可分为至少一个近程区域和远程区域。
技术介绍
对于三维姿态例如擦拭和接近姿态的识别需要传感器，这些传感器能够检测手的位置、运动和定向。除了应用摄像机之外，简单的基于LED和光电二极管的方案的应用基于与之有关的成本是特别令人感兴趣的。由现有技术已知的重要问题在此是在同时在远程区域中同时良好的姿态识别的情况下在近程区域中的测量。这样的方法例如由文献DE-A-10300224或DE-A-102006020570已知。基于光速或由此产生的在近程区域中的短的光传播时间，光学间距测量正是在小的间距的情况下基于传播时间测量非常难以或者仅仅以大的技术成本才可实现。在大的间距的情况下可以应用例如由文献EP-B-l913420或DE-A-102007005187已知的传播时间方法。由文献DE-A-102006057495和DE-A-19851307已知根据在发送信号与接收信号之间的关系确定至少一个物理参量的系统。正是关于经济边界条件现在由现有技术没有解决方案是已知的，该解决方案特别是在成本方面不仅在远程区域中而且特别是在近程区域中满足对于光学间距测量的经济和技术边界条件，该光学间距测量例如可以用于简单的姿态识别。这样的技术的典型应用例如是显示屏的菜单的控制或其他功能，所述功能当今典型地借助于鼠标控制。由现有技术(图4)在此已知如下系统，在该系统中发生器G产生发送器馈送信号S5，以该发送器馈送信号馈送给有效发送器H。有效发送器H在穿过要测量的测量路线之后发射到接收器D中，该测量路线由I1和12组成。接收器D的接收器输出信号S0通过用于补偿馈送信号S3的调节器CT处理，以该补偿馈送信号馈送给补偿发送器K，该补偿发送器又典型地线性叠加地通过补偿传输路线13同样发射到接收器D中。补偿馈送信号S3在此以如下方式通过调节器CT由接收器输出信号S0和发送器馈送信号S5产生，使得发送输出信号S0除了调节误差和系统噪声之外不再包含发送器馈送信号S5的组分。在此调节器不仅仅在幅度上而且也在相位上补偿性地调节补偿馈送信号S3。调节器在此典型地输出两个调节信号S4a和这两个调节信号代表补偿信号的幅度(调节信号S4a)和相位(调节信号)。同样由现有技术(图5)在此已知如下系统，在该系统中发生器G产生补偿馈送信号S3，以该馈送信号馈送给补偿发送器K。补偿发送器K在穿过补偿传输路线13之后发射到接收器D中。接收器D的接收器输出信号S0通过用于发送器馈送信号S5的调节器CT处理，以该发送器馈送信号馈送给有效发送器H，该有效发送器又典型地线性叠加地在穿过测量路线11、12的第一子部段11之后在对象O上或者在穿过对象O之后并且随后穿过测量路线11、12的第二子部段12之后同样照射到接收器D中。此外也可以考虑的是，应检测对象O的荧光，该荧光的发射则形成要探测的信号。发送器馈送信号S5在此以如下方式通过调节器CT由接收器输出信号S0和补偿馈送信号S3产生，使得发送输出信号S0除了调节误差和系统噪声之外不再包含补偿馈送信号S3的组分。在此调节器不仅仅在幅度上而且也在相位上补偿性地调节发送器馈送信号S5。调节器在此典型地输出两个调节信号S4a和这两个调节信号代表发送信号的幅度(调节信号S4a)和相位(调节信号)。在之前所述文献中描述的这两个基本上的方法的混合特别是也具有发送器和/或补偿发送器的调节是可以考虑的。这样的系统(在下文中称为HALIOS-IRDM系统)对于干扰源特别是鲁棒的，干扰源特别是太阳光，同时具有相对于污染和接收器D的漂移的鲁棒性。相位信号代表光传播时间，该光传播时间是测量信号对于通过测量路线需要的光传播时间，该测量路线由子部段11和12组成。幅度信号S4a代表衰减，测量信号在穿过具有子部段11和12的测量路线时经历该衰减。
技术实现思路
本专利技术提出的任务在于，提供一种简单的对于外光干扰鲁棒的测量系统，该测量系统不仅在近程区域中而且在远程区域中提供用于对象与传感器系统的间距的好的测量值并因此好的识别结果。该任务按照本专利技术通过根据权利要求1的方法和根据权利要求9的装置解决；本专利技术的各个设计方案是从属权利要求的主题。在本专利技术中基于用于光学间距测量的传感器系统，该传感器系统具有用于发出光学信号(电磁射线)的发送器和用于接收光学信号(电磁射线)的接收器。位于在前置于传感器系统的检测区域中的对象将由发送器发出的电磁射线传递到接收器。根据信号幅度或信号传播时间现在可以推断对象与传感器系统或接收器的间距。如果应该通过这种方式和方法确定在空间中或在平面中(3D或3D应用)对象的位置，那么允许相应数量的发送器，所述发送器适宜地逐渐地并且周期重复地或者以匹配于当前关系的可变的顺序地被驱控。通过补偿发送器可以补偿环境光影响，这自然原则上是已知的。根据本专利技术现在在这样的系统中设定：●检测区域至少分为远程区域和近程区域；●对象(O)在接近传感器系统时首先通过检测区域的远程区域并紧接着通过近程区域运动；●在位于在远程区域中的对象(O)的情况下，该对象与传感器系统的间距根据接收的光学信号的传播时间信息确定；以及●在位于在近程区域中的对象(O)的情况下，该对象与传感器系统的间距基于对于对象(O)的光学参数的采用的值或计算的值并且根据接收的光学信号的幅度信息确定。本专利技术重要的特征在于，根据由接收的光学信号可以提取信号幅度信息和信号传播时间信息的精度或使用信号幅度信号或使用信号传播时间信息，以便确定对象与传感器系统(更准确地说与其接收器)的间距。在此在根据信号幅度信息的间距测量中的困难在于，对象的描述其反射和/或透射能力的光学参数没有准确已知。该参数必须首先被计算，其中人们也可以以假定值作为“初始值”运行。在此利用如下认识，即该光学参数可以基于如下事实计算，即接近传感器系统的对象首先经过其远程检测区域并紧接着其近程检测区域。在远程检测区域中但是可以相当准确地根据信号传播时间信息确定间距确定。如果人们那么在用于间距确定的计算规范中基于信号幅度信息将之前根据信号传播时间信息计算的间距值预定为已知的，那么可以计算对象的光学参数(反射和/或透射系数)。该计算值随后在以下可用，以便当对象到达传感器系统的检测近程区域时根据信号幅度信息实施间距确定。因为在传感器系统的近程检测区域中基于接收的光学信号的信号幅度信息相比于借助于信号传播时间信息可以更简单地实施间距确定。在本专利技术的另一有利设计方案中那么可以设定，在位于在远程区域中的对象(O)的情况下计算光学参数，亦即根据基于接收的光学信号的传播时间信息确定的对象(O)与传感器系统的间距和接收的光学信号的幅度信息。此外适宜的是，对象(O)的光学参数随着该对象接近传感器系统相应更新。通过在对象接近传感器系统时连续计算光学参数，只要对象还位于在远程检测区域中，那么可以总是更准确地确定对象的光学参数。在本专利技术的另一有利设计方案中可以设定，更新的光学参数相应被存储并且用于随后确定位于在近程区域中的对象与传感器系统的间距。附加或备本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于确定对象与光学方式运行的覆盖检测区域的传感器系统的间距的方法，包括：●至少一个用于发出光学信号的有效发送器(H)；●接收器(D)，用于接收由所述至少一个有效发送器(H)或由这些有效发送器(H)中的一个有效发送器发出的并且由对象(O)传递例如反射或透射的光学信号；以及●分析处理单元(CT)，用于产生给接收的光学信号分配的信号幅度信息，根据该信号幅度信息在得知描述对于传递光学信号的对象的光学特征的光学参数例如对象(O)的反射系数和/或透射系数的情况下能够确定对象(O)与传感器系统的间距；并且用于产生分配给接收的光学信号的信号传播时间信息，根据该信号传播时间信息同样能够确定对象与传感器系统的间距；其中在该方法中●检测区域至少分为远程区域和近程区域；●对象(O)在接近传感器系统时首先通过检测区域的远程区域并紧接着通过近程区域运动；●在位于在远程区域中的对象(O)的情况下，该对象与传感器系统的间距根据接收的光学信号的传播时间信息来确定；以及●在位于在近程区域中的对象(O)的情况下，该对象与传感器系统的间距基于对于对象(O)的光学参数的采用的值或计算的值并且根据接收的光学信号的幅度信息来确定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.04.17 EP PCT/EP2013/0580101.用于确定对象与光学方式运行的覆盖检测区域的传感器系统的间距的方法，包括：至少一个用于发出光学信号的有效发送器；接收器，用于接收由所述至少一个有效发送器或由这些有效发送器中的一个有效发送器发出的并且由对象传递的光学信号；以及分析处理单元，用于产生给接收的光学信号分配的信号幅度信息，根据该信号幅度信息在得知描述对于传递光学信号的对象的光学特征的光学参数的情况下能够确定对象与传感器系统的间距；并且用于产生分配给接收的光学信号的信号传播时间信息，根据该信号传播时间信息同样能够确定对象与传感器系统的间距；其中在该方法中检测区域至少分为远程区域和近程区域；对象在接近传感器系统时首先通过检测区域的远程区域并紧接着通过近程区域运动；在位于在远程区域中的对象的情况下，该对象与传感器系统的间距根据接收的光学信号的传播时间信息来确定；以及在位于在近程区域中的对象的情况下，该对象与传感器系统的间距基于对于对象的光学参数的采用的值或计算的值并且根据接收的光学信号的幅度信息来确定，其特征在于，在位于在远程区域中的对象的情况下计算所述光学参数，亦即根据基于接收的光学信号的传播时间信息确定的对象与传感器系统的间距和接收的光学信号的幅度信息来计算所述光学参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对象的光学参数随着该对象接近传感器系统分别被更新。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，更新的光学参数分别被存储并且被用于随后确定位于在远程区域中的对象与传感器系统的间距。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：乌维·亨德里克·希尔，
申请(专利权)人：梅查理斯系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE