使用视场的距离测量制造技术

光学传感器。光学传感器包括光源(303)、第一光传感器(301)和第二光传感器(302)以及控制器。光源(303)具有照明场(313)。第一光传感器和第二光传感器具有相应的第一视场(311)和第二视场(312)。照明场和第一视场的相交形成第一重叠区域(321)。照明场和第二视场的相交形成第二重叠区域(322)。当表面(304)在第一重叠区域和第二重叠区域中的一个或两个内时，该表面将来自光源的光反射到相应的光传感器。控制器被配置为基于由第一传感器接收的来自光源的反射光与由第二传感器接收的来自光源的反射光的比率来确定到第一重叠区域和第二重叠区域中的一个或两个内的表面的第一距离测量。还公开了类似的超声传感器。量。还公开了类似的超声传感器。量。还公开了类似的超声传感器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用视场的距离测量


[0001]本专利技术涉及光学或超声传感器，特别是用于测量距离的光学或超声传感器。

技术介绍

[0002]光学接近度传感器测量从对象反射的光量，以确定对象是否在指定区域内。如图1所示的简单接近度传感器包括光源101和光传感器102，其中光源的照明场111与光传感器的视场112重叠。在重叠区域113内具有表面的对象103将使光114反射回光传感器，从而提供可测量的信号。
[0003]通常，当对象更靠近传感器时，它将产生更强的信号。然而，信号的强度还取决于对象的反射率及其取向(例如，传感器是接收漫反射还是镜面反射)，因此该简单的传感器不能用于以任何有用的准确度确定重叠区域113内的对象的位置。
[0004]可以组合多个这样的传感器以获得粗略的距离信息，例如，如US8,862,271B2中所公开的，并且如图2所示。所示的系统包括具有视场211的单个光传感器201和具有相应照明场212、213的两个光源202、203。光传感器和光源被布置成使得第一照明场和传感器的视场之间的重叠区域221与第二照明场和传感器的视场之间的重叠区域222不同。通过使光源以不同的频率发射，或者在不同的时间使它们脉冲化，或者类似的手段，系统可以确定表面是否存在于第一重叠221或第二重叠222中，从而给出非常粗略的距离估计(即，表面是否在对应于第一重叠的距离范围D1内，或者在对应于第二重叠的距离范围D2内)。该系统原则上可扩展到任何数量的重叠区域(通过提供适当布置的传感器和光源)，但是实现细粒度准确度将需要不切实际数量的组件。
[0005]更复杂的传感器可以经由“飞行时间”机制(即，测量由光源发射的脉冲与由光传感器接收的脉冲之间的时间差)来为任何对象确定准确距离(假设该对象将至少一些光反射回传感器)。然而，这样的系统在电子上是复杂的，并且倾向于比上述更简单的设备消耗显著更多的功率。
[0006]因此，需要一种光学接近度传感器，其具有准确测量距离的能力，但没有飞行时间传感器中涉及的复杂性。

技术实现思路

[0007]根据本专利技术的第一方面，提供了一种光学传感器。该光学传感器包括光源、第一光传感器和第二光传感器以及控制器。光源具有照明场。第一光传感器和第二光传感器具有相应的第一视场和第二视场。照明场和第一视场的相交形成第一重叠区域。照明场和第二视场的相交形成第二重叠区域。当表面在第一重叠区域和第二重叠区域中的一个或两个内时，表面将来自光源的光反射到相应的光传感器。控制器被配置为基于由第一传感器接收的来自光源的反射光与由第二传感器接收的来自光源的反射光的比率来确定到第一重叠区域和第二重叠区域中的一个或两个内的表面的第一距离测量。
[0008]控制器还可以被配置为：
[0009]对光源应用调制；
[0010]基于从光源到第一传感器的反射光的飞行时间来确定到表面的第二距离测量；
[0011]如果第一距离测量或第二距离测量中的至少一个低于阈值距离，则输出第一距离测量，并且如果第一距离测量或第二距离测量中的至少一个高于阈值距离，则输出第二距离测量。
[0012]根据第二方面，提供了一种光学传感器配件。该光学传感器配件包括根据第一方面的光学传感器和光学飞行时间传感器。光学飞行时间传感器包括第三光传感器、另一光源和飞行时间系统，飞行时间系统被配置为基于由另一光源发射、由对象反射并由第三光传感器接收的光的飞行时间来确定到表面的第二距离测量。第一方面的控制器还被配置为如果第一距离测量或第二距离测量中的至少一个低于阈值距离，则输出第一距离测量，并且如果第一距离测量或第二距离测量中的至少一个高于阈值距离，则输出第二距离测量。
[0013]根据第三方面，提供了一种操作根据第一方面的光学传感器的方法。该方法包括基于由第一传感器接收的来自光源的反射光与由第二传感器接收的来自光源的反射光的比率来确定到第一重叠区域和第二重叠区域中的一个或两个内的表面的距离。
[0014]根据本专利技术的第四方面，提供了一种超声传感器。该超声传感器包括超声源、第一超声传感器和第二超声传感器以及控制器。超声源具有目标场。第一超声传感器和第二超声传感器具有相应的第一视场和第二视场。目标场和第一视场的相交形成第一重叠区域。目标视场和第二视场的相交形成第二重叠区域。当表面在第一重叠区域和第二重叠区域中的一个或两个内时，表面将来自超声源的超声反射到相应的超声传感器。控制器被配置成基于由第一传感器接收的来自超声源的反射超声与由第二传感器接收的来自超声源的反射超声的比率来确定到第一重叠区域和第二重叠区域中的一个或两个内的表面的第一距离测量。
[0015]根据第五方面，提供了一种操作根据第一方面的超声传感器的方法。该方法包括基于由第一传感器接收的来自超声源的反射超声与由第二传感器接收的来自超声源的反射超声的比率来确定到第一重叠区域和第二重叠区域中的一个或两个内的表面的距离。
附图说明
[0016]图1示出了根据现有技术的简单光学接近度传感器；
[0017]图2示出了根据现有技术的另一光学接近度传感器；
[0018]图3示出了示例性光学传感器；
[0019]图4示出了另一示例性光学传感器；
[0020]图5示出了包含诸如图3中的光学传感器的光学传感器和飞行时间光学距离传感器的示例性光学传感器系统；
[0021]图6示出了又一示例性光学传感器；以及
[0022]图7示出了示例性超声传感器。
具体实施方式
[0023]图3示出了如下面将更详细描述的示例光学传感器。该光学传感器包括第一光传感器301和第二光传感器302以及光源303。光传感器和光源被布置成使得第一光传感器的
视场311在第一重叠区域321中与光源的照明场313重叠，并且第二光传感器的视场312在第二重叠区域322中与光源的照明场313重叠。在图3所示的情况下，第一重叠区域是第二重叠区域的严格子集，但是不一定是这种情况
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将存在第一重叠区域与第二重叠区域相交的区域，但是第一重叠区域可以具有在第二重叠区域之外的子区域，反之亦然。
[0024]具有在两个重叠区域内的表面的对象304将在第一传感器处产生信号R1，并且在第二传感器处产生信号R2。R1和R2中的每一个将主要取决于每个区域内的表面的面积、表面的反射率和光源的强度。比率R1/R2(及其倒数)将不取决于表面的反射率或其他表面性质(假设它是均匀的，这在大多数情况下对于小区域是良好的近似)，因为这将抵消。因此，可以使用该比率(或其倒数)(具有合适的校准)来确定光学传感器和表面之间的距离。
[0025]虽然图3将照明场和每个视场示出为相同取向的锥形区域，但不一定是这种情况。照明场和视场可以具有任何形状，如由所使用的光源和光传感器以及诸如透镜或孔的任何其他光学组件确定的，并且它们可以以任何合适的方式定向以实现所需的重叠区域(如稍后更详细地描述的)。
[0026]图4示出了替代示例，其中重叠区域在传感器和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学传感器，包括：光源(303)，其具有照明场(313)；第一光传感器(301)和第二光传感器(302)，其具有相应的第一视场(311)和第二视场(312)；其中：所述照明场和所述第一视场的相交形成第一重叠区域(321)；所述照明场和所述第二视场的相交形成第二重叠区域(322)；使得当表面(304)在所述第一重叠区域和所述第二重叠区域中的一个或两个内时，所述表面将来自所述光源的光反射到相应的光传感器；控制器，其被配置为基于由所述第一传感器接收的来自所述光源的反射光与由所述第二传感器接收的来自所述光源的反射光的比率来确定到所述第一重叠区域和所述第二重叠区域中的一个或两个内的表面的第一距离测量。2.根据权利要求1所述的光学传感器，其中所述第一重叠区域是所述第二重叠区域的子集，或者所述第二重叠区域是所述第一重叠区域的子集。3.根据权利要求1所述的光学传感器，其中所述第一重叠区域具有在所述第二重叠区域之外的子区域，并且所述第二重叠区域具有在所述第一重叠区域之外的子区域。4.根据任一前述权利要求所述的光学传感器，其中所述控制器还被配置为：对所述光源应用调制；基于从所述光源到所述第一传感器的反射光的飞行时间来确定到所述表面的第二距离测量；如果所述第一距离测量或所述第二距离测量中的至少一个低于阈值距离，则输出所述第一距离测量，并且如果所述第一距离测量或所述第二距离测量中的至少一个高于阈值距离，则输出所述第二距离测量。5.根据权利要求4所述的光学传感器，其中所述阈值距离在50mm和100mm之间。6.一种光学传感器阵列，包括：根据权利要求1至3中任一项所述的光学传感器(502)；光学飞行时间传感器(501)，其包括第三光传感器、另外的光源和飞行时间系统，所述飞行时间系统被配置为基于由所述另外的光源发射、由所述对象反射并由所述第三光传感器接收的光的飞行时间来确定到所述表面的第二距离测量；其中所述控制器被配置为如果所述第一距离测量或所述第二距离测量中的至少一个低于阈值距离，则输出所述第一距离测量，并且如果所述第一距离测量或所述第二距离测量中的至少一个高于阈值距离，则输出所述第二距离测量。7.根据权利要求6所述的光学传感器，其中所述阈值距离在50mm和100mm之间。8.一种操作光学传感器的方法，所述光学传感器包括：光源，其具有照明场；第一光传感器和第二光传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：D沃伦，
申请(专利权)人：ams传感器新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：