一种用于确定距离的装置，具有：用于发送光脉冲的发射单元、带有至少一个光电元件的接收器矩阵和控制单元，其中接收器矩阵具有第一和第二积分器，它们与光电元件相连、可相互独立地被激活并且分别构造为，对由光电元件输出的测量信号积分由控制单元预给定的时间并且由此形成积分器状态并且作为输出信号输出积分器状态。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。本专利技术意义上的用于确 定距离的装置和方法基于这样的原理，即发送光脉冲并且测量在光脉冲的 发送开始和该光脉沖的被一个目标反射的部分的到达之间的传播时间。到 反射目标的距离在此作为所测量的传输时间和光速乘积的一半而得到。在现有技术中已知的用于确定距离的装置利用了用于发送光脉沖的发 射单元、具有至少一个光电元件的接收器矩阵以及控制单元，该控制单元 与该发射单元和该接收器矩阵相连接并且控制它们。该发射单元被构造用 于，在向该发射单元的第 一控制输入端施加一个触发信号时发送一个光脉 冲，其中光脉冲的光可来自可见频镨或者其它的电磁辐射频镨区。在红外 频率区的不可见光例如适于在用于确定距离的装置中的应用。接收器矩阵具有提供输出信号的测量输出端。该输出信号由测量信号 导出，该测量信号由接收器矩阵的至少一个光电元件才艮据/^射到其上的光 来产生。有利地，发射单元和接收器矩阵被这样选择，使得接收器矩阵的 光电元件对由发射单元发送的光脉冲的波长的光>^应特别强，这样由接收器矩阵输出的输出信号具有与具有该波长的、^L接收的光的强度特别强的 相关性。由W0 99/34235公开了一种用于摄取三维距离图像的方法和装置，其 按照所谓的时间-飞行-方法所描述的基本原理工作。在此，确定持续时间 的光脉沖^L送并且同时与此相联系，即通过光脉冲的发送的确定的持续 时间向上积分(累加积分)出光电元件的光电流。光电流的积分也同时随 光脉冲的发送的结束而结束。因为从M送的光脉冲的^L^射的部分到达 光电元件的时刻起该光电元件输出明显更高的光电流并且该光电流被积 分直至光脉冲的发送结束，所以积分器状态在测量周期结束时得知关于被 反射的光脉冲以多少延迟到达光电元件，并且得知至应一射的目标的距离多 大。即总是所接收的、所发射的光脉沖的^L^射的部分对积分器状态起作 用，因为在反射的光脉冲完全入射到光电元件上之前积分时间结束。在目 标和光电元件之间的距离越短，在此被接收的、被发送的光脉冲的祐^^射 的部分的由光电元件检测并积分的第一区段就越大。按照飞行时间方法的 距离测量因此主要基于，将被接收的、被发送的光脉冲的被反射的部分的 仅仅一个部分区段进行向上积分。为了改善测量精度，在上述的引用文献中还建议，附加地进行暗电流和环境光(Background)的测量，其中没有光脉冲被发送并且由此积分结 果在测量周期上仅仅重现由环境光引起的光电流部分。为了使得测量结果 附加地也不与反射目标的反射系数相关，进行具有不同的长度的积分时间 的两个测量，并且将各个测量结果通过减法和商进4亍标准化。所有已知的通过测量光脉冲的传输时间的用于确定距离的方法具有的 缺点是，被发送的光脉冲的被反射的部分的强度随着至反射目标的距离成 平方地下降。由此使得所^巨离确定的信噪比随着至反射目标的距离的增 大而变坏。该已知的用于确定距离的方法另一个缺点在于，对于该距离确 定原则上只有被反射的光脉沖的一部分被积分，其中该被积分的部分的大 小与光脉冲的传输时间相关。由此，测量的信噪比附加变坏，因为在恒定 的噪声信号的对面是更小的、被积分的有用信号。本专利技术通过这样的装置来解决现有技术的缺点，它具有-一个用于发送光脉冲的发射单元，该光脉冲具有预给定的脉冲持续 时间，以前面的上升沿开始并且以后面的下降沿结束，其中发射单元有一 个第一控制输入端可用并且被构造来在对该第一控制输入端施加一个发 送开始信号时发送一个预给定持续时间的光脉冲，-一个具有至少一个光电元件的接收器矩阵，其中接收器矩阵具有用 于输出信号的测量输出端并且被构造来输出 一个由光电元件根据在该光 电元件上入射的光所产生的测量信号导出的输出信号，和一一个控制单元，该控制单元与该发射单元和该接收器矩阵相连接并 且被构造来产生发送开始信号和将其向发射单元输出，并且将输出信号从 接收器矩阵接受并进行求值，其特征在于，它具有两个积分器，它们或者都与同一个光电元件相连 接，或者与两个分离的光电元件相连接，这两个分离的光电元件被这样设 置并且构造，使得两个光电元件检测同一个祐反射的光脉冲。接收器矩阵 在此可利用一个用于一个积分器控制信号的第二控制输入端，通过该积分 器控制信号这两个积分器可彼此不相关地被激活。这些积分器分别被构造 来将由相应的光电元件根据入射到其上的光来产生的测量信号在一个通过该积分器控制信号所预给定的积分时间上进行积分，及由此产生一个积 分器状态并将该积分器状态作为输出信号输出。此外，控制单元被构造来 借助光脉冲的发送和积分器的对应于该,皮发送的光脉冲的积分器状态的 求值形成距离值。为了确定距离值，该控制单元首先引起一个预给定脉沖持续时间的光 脉冲并且以不同的时间延迟启动第 一和第二积分器。在第 一积分时间开始 时发送开始信号与积分器控制信号之间的时间流逝以下也称作等待时期。 在其相应的积分时间上积分器将测量信号积分并且这样形成两个可能相等的、然而通常不同的积分器状态。积分器状态与^L^射的光脉冲的传播 时间以及对积分器的开始和相应的积分时间的相应时间延迟有关。该控制 单元分别直接从两个积分器状态中形成距离信号(并且因此与例如在DE 101 53 742公开的教导不同)。积分器控制信号例如是积分器开始信号或者积分器停止信号，利用积 分器控制信号开始或者停止相应的积分器。因此，在积分器开始信号与积 分器停止信号之间对积分器流逝相应的积分时间。积分控制信号也可以是 积分器接通信号，接通(激活)相应的积分器持续积分器接通信号的持续 时间，使得相应的积分器接通时间的持续时间与相应的积分时间相应。本专利技术具有这样的优点，即为了采集^Jl射的光脉冲设置有两个可相 互独立控制的积分器，使得积分器特别是可以在时间上相继地开始，由此 更大量的被反射的光脉冲4^P落入两个积分器的累加的积分时间中。对距 离测量重要的是，每个积分器具有积分时间，该积分时间最大与光脉冲的 脉沖宽度相应，使得用积分器必须可以只采集*1射的光脉冲的前面或者 后面的部分，以便获得距离信息。相应地，利用积分器可以只采集被反射 的光脉冲的能量的一部分。两个具有不同积分时间的积分器，这两个分别模糊并且因此可以比所发送的光脉冲更长)可以集中地釆集被反射的光脉 冲的全部能量。在短距离和M射的光脉冲的相应短的传播时间的情况 下，首先开始的积分器采集能量的更大的部分，而在光脉冲的更长的传播 时间的情况下，稍后开始的和稍后结束积分的积分器采集^L^射的光脉冲 能量的更大部分。这在两重意义上提高了距离测量的精度测量误差确定 并且潜在很小数量的被采集的光子被最佳地使用。优选地，两个积分器的积分时间等长和在一个特别优选的实施变形方 案中与所发送的光脉冲的脉冲宽度相应。同样，当在第一积分器的积分时 间结束时开始第二积分器的积分时间时，这是优选的。在一个优选的实施 变形方案中，在发送光脉冲同时开始第 一积分器的积分时间并且光脉沖的 脉冲宽度与光脉冲到最远的采集目标的传播时间相应。在这样的情况下等 待持续时间等于零。除了优选的变形方案之外，根据该变形方案这两个积分时间直接接 着，也可能的是两个积分器的积分时间重叠或者两个积分时间之间存在时 隙。只要已知重叠的时间或者时隙本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于确定距离的装置，具有－发射单元，用于发送具有预给定的脉冲宽度的光脉冲，所述脉冲宽度以前上升沿开始和以后下降沿结束，其中所述发射单元具有第一控制输入端，并且构造为在将发送开始信号施加在所述第一控制输入端上时发送光脉冲，－接收器矩阵，其具有至少一个光电元件，其中所述接收器矩阵具有用于输出信号的测量输出端，并且构造为将由测量信号导出的输出信号输出，其中所述测量信号通过所述光电元件根据入射到所述光电元件上的光产生，－控制单元，其与所述发射单元和所述接收器矩阵相连，并且构造为产生所述发送开始信号并且输出给所述发射单元并且由所述接收器矩阵接收和分析所述输出信号，其特征在于，所述接收器矩阵具有用于积分器控制信号的第二控制输入端以及第一和第二积分器，它们与唯一的或者各光电元件以及与第二控制输入端相连，它们可通过所述积分器控制信号相互独立地被激活，并且分别构造为将测量信号在由所述积分器控制信号预给定的积分时间上积分，并且由此形成每个积分器状态以及将所述积分器状态作为输出信号输出，其中控制单元构造为，根据光脉冲的发送和分配给所述光脉冲的积分器的积分器状态的分析来形成距离信号。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯图恩，维尔弗里德瓦格纳，
申请(专利权)人：埃里斯红外线高智力传感器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。