一种位置探测装置，包括具有ｎ个段的光电探测元件阵列以及并行运算处理部分，所述并行运算处理部分被布置成通过比较来自光电探测元件阵列的段的输出值（ＯＶ）而识别具有最大强度的段。并行运算处理部分包含至少一个比较级，其被布置成连续地选择／取消选择所述的段，直至具有最大强度的段被选择，第一级接收各个光电探测元件段的输出值ＯＶ作为输入段（ＩＳ）并且任何另外的级接收前面的级的输出值ＯＶ作为输入段ＩＳ。还提供一种测距仪，其包括该位置探测装置。
【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能够以高速和高精度探测位置的位置探测装置以及一种利用该装置的距离传感器。
技术介绍
传统的三角测量测距仪通常使用光电探测段(例如光电二极管)的线性阵列，其依赖于CCD技术或者CMOS技术，其具有复用器以便连续地从阵列的各个段或像素中移出输出值。然后分析这个连续的像素数据流以确定最大输出值的位置，以此用于计算距所关注物体的距离。在很多应用中，非常重要的是，以高达GHz范围的非常高的频率对距离读数进行更新。然而，由于在大多数现有技术装置中连续地读出输出值，难以实现超过40kHz的采样速率。EP0837301公开了一种位置探测装置和测距仪，其能够以高速和高精度探测位置。该装置包含阵列布置中的多个探测元件和用于处理来自探测元件的信号的计算工具，其中探测元件为光电探测元件，它们被布置在具有n个段的光电探测元件阵列中，计算工具为并行运算处理部分，其通过比较光电探测元件阵列的段的输出而计算具有最大强度的段并且基于光电探测元件阵列的段的输出来计算具有子段精度的强度峰值位置。US-A-5 245 398公开了一种时间多路复用多区域测距仪，其具有带多个段的光电探测元件阵列。光电探测元件的输出被连接到模拟复用器的输入端，其中将来自一对包含两个相邻段的信号进行比较并且随后对不同的对进行处理。US-5,448,359公开了一种电子估计系统，其处理来自光电探测器阵列的n个不同的光强以确定具有最高强度的光强。这利用阈值可实现，其高度对应于所有强度值之和的特定百分数值。如果多个信号超过该阈值，则对相应的高度值Z进行平均。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种新的位置探测装置，其克服了现有技术的一个或多个缺点。这通过如权利要求1所界定的位置探测装置来实现。这种装置的一个优点在于，其能够识别高频处峰值强度的位置。另一个优点在于，其包含简单的电路，该电路能够被制造在探测器段的同一芯片上。又一个优点在于，其可提供作为二进制代码的峰值段的位置。在从属的权利要求中界定了本专利技术实施例。附图说明下面将参考附图详细描述本专利技术，其中图1是按照本专利技术的一个实施例的示意图。图2到11示出的是按照本专利技术的多个实施例的操作的图表。图12到22是按照本专利技术的多个实施例的电路设计的实例(图a设计以及图b部件)。具体实施例方式图1示出的是按照本专利技术的位置探测装置10的第一实施例，其包含具有n＝16个段25的光电探测元件阵列20以及并行运算处理部分30，该并行运算处理部分被布置成通过比较光电探测元件阵列20的段25的输出值(OV)而识别具有最大强度的段25。并行运算处理部分30包含至少一个比较级40a-d，它们被布置成连续地选择/取消选择段25的输出值OV，直至具有最大强度的段25被选择。第一级40a被布置成接收各个光电探测元件段25的输出值OV作为输入段(IS)并且另外的级40b-d被布置成接收前面的级40a-c的输出值OV作为输入段IS。按照本专利技术，并行运算处理部分30可包含任意适当数目的比较级40a-d，这依赖于光电探测元件阵列20中段25的数目，以及所使用的比较级40a-d的类型。当光电探测元件阵列20受到探测光照射时，形成如图1中强度曲线50所说明的强度分布的信号同时从光电探测元件阵列20的段25输出。从段25输出的信号供给并行运算处理部分30，其具有n个输入端子35。光电探测元件阵列20优选为光电二极管阵列，但是其可以由能够以高速响应的任何适当的光电探测阵列布置构成。光电探测元件阵列20优选地具有高达约1GHz的响应带宽并且通过执行高速采样其性能不应当退化。由于并行设计，并行运算处理部分30能够以高于数十个MHz的速度执行比较操作。由于并行运算处理部分30的细长设计，其能够并行处理大量的段25，由此能够以高速峰值探测速率达到极高的分辨率。当段25的数目n高于一千时，分辨率(由光电二极管阵列的长度来规范化)可以比如高于1/1000。如上所述，与使用传统的PSD或CCD的位置探测元件相比，按照本专利技术的位置探测装置10能够以高速和高分辨率探测位置。优选地设计按照本专利技术的位置探测装置10以使其能够在单个芯片上被制造，位置探测装置10包含光电探测元件阵列20和并行运算处理部分30。一种可能的方式是使用传统的CMOS技术，由此线性光电二极管阵列和信号处理电子部件可在同一过程中于同一芯片上被制造。由于这种设计，能够生产带有相关信号处理电路的非常大的光电二极管阵列，由此可易于实现理想的分辨率。按照一个实施例，并行运算处理部分30包含至少一个逐对比较级40，其被布置成逐对地比较所选择的输入段IS的输出值OV，并且对于每个这样的对，选择具有最高输出值OV的输入段IS以及取消选择具有最低输出值OV的输入段IS。基于这种类型的比较级来设计并行运算处理部分30的一种可能的方式将在下面作为实施例11详细描述。按照该实施例，图12中示意性示出的、用于每对输入段IS的每对比较级包含选择电路，该电路包含一个用于选择具有最高输出值的输入段IS的比较器112以及一个双通道复用器113，双通道复用器113响应于比较器112在其输出端提供所选择的输入段IS的输出值OV。如在下面更加详细描述的，通过提供作为二进制信号的来自比较器的输出，实施例1.1能够提供峰值段的位置而无需任何另外的逻辑电路。通过拒绝比较器，它还能够提供具有最小值的段的位置。按照一个实施例，并行运算处理部分30包含至少第一级40，其形式为块比较级，被布置成将来自所选择输入段IS的输出值OV分成至少两个块、对每个块计算输出值OV的块平均值、比较块平均值、并且选择具有最高平均值的块。基于这种类型的比较级来设计并行运算处理部分30的一种可能的方式将在下面作为实施例12详细描述。按照该实施例，图13示意性示出的、每个块比较级包含多个选择电路(SC)。每个这样的选择电路包含m通道输入选择复用器123(ISMm)、m通道平均电路 122(AVC)、以及2通道输出选择复用器124(OSM)。平均电路122接收来自m个输入段IS121的输出值OV作为输入并且提供来自输入段IS的输出值OV的平均值作为输出。输入选择复用器123接收来自与同一选择电路中平均电路122相连接的m个输入段IS中的一个的输出值OV以及来自与其它选择电路中平均电路122相连接的m-1个输入段IS的输出值OV作为输入，并且将这些中所选择的一个作为输出提供。输出选择复用器124接收来自平均电路122以及输入段123的输出作为输入，并且将这两个中所选择的一个作为输出提供给下一个级。如图13可看到的，如果决比较级B之前设有另一个决比较级A，则级B中每个平均电路122被布置成接收来自级A中m个平均电路122的输出作为输入，而级B中的输入选择复用器123被布置成接收来自与级B中同一选择电路中的平均电路122相连接的、级A中选择电路的m个输出选择复用器124中的一个的输出以及来自与级B中其它平均电路中的平均电路122相连接的、级A中选择电路SC的m-1个输出选择复用器124的输出值OV作为输入。在下面对实施例1.2的详细描述中，将对其进行详细描述。与实施例1.1相比，实施例1.2基于更加简单的电路，但是其需要外部逻辑程序来控制复用器的连续设置。下面的实施例1.3和本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种位置探测装置（１０），包含具有ｎ个段（２５）的光电探测元件阵列（２０）和被布置成通过比较所述光电探测元件阵列的所述段（２５）的输出值（ＯＶ）而识别具有最大强度的段（２５）的并行运算处理部分（３０），其特征在于，所述并行运算处理部分（３０）包含至少一个比较级（４０ａ－ｄ），其被布置成连续地选择／取消选择所述段ｓ（２５），直至具有最大强度的段被选择，第一级（４０ａ）接收来自各个光电探测元件段（２５）的输出值（ＯＶ）作为输入段（ＩＳ）并且任何另外的级（４０ｂ－ｄ）接收来自所述前面的级（４０ａ－ｃ）的输出值（ＯＶ）作为输入段（ＩＳ）。
【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：U古尔德瓦尔，
申请(专利权)人：伊林诺瓦公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]
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