用于测量距离的设备制造技术

本发明专利技术涉及用于测量距离的设备。自混合干涉（SMI）单元（2）生成SMI信号，其中SMI单元包括发射被定向至物体（5）的第一激光束（4）的激光器（3），并且其中SMI信号取决于第一激光束与被物体反射的第二激光束（6）的干涉。峰宽确定单元（8）确定SMI信号的峰宽，并且距离确定单元（9）根据所确定的SMI信号的峰宽来确定物体与SMI单元之间的距离。由于距离根据SMI信号的峰宽来确定而不需要激光器驱动电流调制，所以不需要用于调制激光器的驱动电流的高级电子设备。这减少确定距离所需的技术努力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于测量距离的设备、方法和计算机程序。本专利技术进一步涉及用于聚焦用于测量距离的设备的激光束的聚焦设备。
技术介绍
由 G. Giuliani 等人发表在 Journal Of Optics A: Pure And Applied Optics,2002,第 4卷第 283-294 页上的文章“Laser diode self-mixing technique for sensingapplications”披露一种用于测量距离的设备，其使用自混合干涉(SMI) (self-mixinginterference)来确定距离。包括腔体(cavity )的激光器发射被定向至物体的第一激光束,其中应确定至该物体的距离。第一激光束被该物体反射，并且被反射的激光束进入腔体，其中在腔体中所发射的激光束与被反射的激光束进行干涉。该干涉生成SMI信号，该SMI信号被测量，同时用于驱动激光器的电流被调制。驱动电流的调制导致激光束的波长位移以及SMI信号的相移,其中基于SMI信号的相移和波长位移来确定距离。由于为了确定距离而不得不调制用于驱动激光器的电流，所以需要高级电子设备，即，测量距离所需的技术努力(effort)是相对高的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于测量距离的设备、方法和计算机程序，其中能够减少技术努力。在本专利技术的第一方面，提出一种用于测量距离的设备，其中该设备包括-SMI单元，用于生成SMI信号，其中SMI单元包括用于发射被定向至物体的第一激光束的激光器，并且其中SMI信号取决于第一激光束与被物体反射的第二激光束的干涉；-峰宽确定单元，用于确定SMI信号的峰宽；-距离确定单元，用于根据所确定的SMI信号的峰宽来确定在物体与SMI单元之间的距离。由于距离根据SMI信号的峰宽来确定，所以能够确定距离而无需调制激光器的驱动电流来生成激光束的波长位移和SMI信号的相移。因此，不需要用于调制激光器的驱动电流的高级电子设备。这减少确定距离所需的技术努力。SMI信号的峰宽优选地是SMI信号的频率宽度。优选的是该设备进一步包括标准化(normalization)单元,用于将SMI信号的频率依赖性标准化为SMI信号的峰值的频率，其中峰宽确定单元适合于确定标准化SMI信号的峰宽。标准化减小对于SMI信号的峰宽的可能影响，其可能不指示SMI单元与物体之间的距离并因此可能降低确定距离的精度。标准化因此能够导致改善的确定SMI单元与物体之间的距离的精度。进一步优选的是该设备适合于在预定义距离范围内测量距离，其中距离线性地取决于峰宽。这允许通过确定峰宽与距离之间的线性关系以及通过使用这种线性关系来根据峰宽确定距离而以相对简单的方式根据峰宽来确定距离。该线性关系能够通过例如校准测量来确定，其中测量峰宽，而在物体与SMI单元之间的距离是已知的。优选地，距离确定单元包括在a)SMI信号的峰宽和b)在物体与SMI单元之间在预定义距离范围内的距离之间的分配(assignment)，其中距离确定单元适合于根据所确定的SMI信号的峰宽和分配来确定在物体与SMI单元之间的距离。该分配优选地描述上述的峰宽与距离之间的线性关系并且优选地通过校准测量来确定，其中测量峰宽，而距离是已知的。进一步优选的是该设备包括用于聚焦第一激光束的聚焦单元，其中聚焦单元的聚焦设置是可修改的，其中距离确定单元包括在a)SMI信号的峰宽和b)在物体与SMI单元之间在不同的预定义距离范围内的距离之间的不同分配，其中不同分配对应于聚焦单元的不同聚焦设置，并且其中距离确定单元适合于根据所确定的SMI信号的峰宽以及与聚焦单元的聚焦设置相对应的分配来确定在物体与SMI单元之间的距离。聚焦单元优选地包括透 镜，其中聚焦设置能够利用激光器与透镜之间的距离和/或利用如同透镜的曲率之类的透镜的特性来定义。由于峰宽确定单元包括在a) SMI信号的峰宽和b)在物体与SMI单元之间在不同的预定义距离范围内的距离之间的不同分配，其中不同分配对应于聚焦单元的不同聚焦设置，所以能够修改聚焦单元的聚焦设置，以使得与修改的聚焦设置相对应的分配是峰宽与在希望的预定义距离范围内的距离之间的分配。因而，如果该设备应该用于测量在特定距离范围内的距离，那么能够修改聚焦单元的聚焦设置，以使得该设备可操作在该特定距离范围中。进一步优选的是该设备包括用于检测该设备是否处于反馈独立体系(regime)中的反馈独立体系检测单元，其中在反馈独立体系中峰宽独立于第二激光束的强度。优选地，如果反馈独立体系检测单元检测到该设备处于反馈独立体系中，距离确定单元适合于确定距离。如果已进入激光器的腔体的被反射的第二激光束的强度是相对大的话，那么SMI信号的峰宽能够取决于被反射的第二激光束的强度。在这种情况下，该设备将处于反馈依赖体系中。通过确定该设备是处于反馈依赖体系中还是处于反馈独立体系中，即通过确定SMI信号的峰宽是否取决于已进入腔体的被反射的第二激光束的强度以及通过在该设备处于反馈独立体系中时才确定距离，能够以改进的精度确定距离。应注意反馈独立体系只定义其中SMI信号的峰值的宽度不取决于被反射的第二激光束的强度的体系。然而，同样在反馈独立体系中，SMI信号当然通过反馈来生成，S卩，通过第一激光束与被反射的第二激光束在激光器的腔体内的干涉来生成。进一步优选的是反馈独立体系检测单元适合于根据SMI信号的幅度来检测该设备是否处于反馈独立体系中。例如，如果SMI信号的幅度小于预定义阈值，反馈独立体系检测单元能够适合于检测该设备处于反馈独立体系中。这允许以相对简单的方式来确定该设备是否处于反馈独立体系中。进一步优选的是该设备包括用于衰减第二激光束的衰减器，其中反馈独立体系检测单元适合于根据在由衰减器修改第二激光束的衰减的同时测量的峰宽来检测该设备是否处于反馈独立体系中。在反馈独立体系中，SMI信号的峰宽并不取决于被反射的第二激光束的强度。因而，如果峰宽在由衰减器修改第二激光束的衰减的同时没有被修改，那么反馈独立体系检测单元能够检测到该设备处于反馈独立体系中。这也允许以相对简单的方式来确定该设备是否处于反馈独立体系中。进一步优选的是该设备包括用于衰减第二激光束的衰减器，其中该衰减器适合于根据该设备是否处于反馈独立体系中的检测来主动地修改第二激光束的衰减。进一步优选的是如果该设备没有处于反馈独立体系中，则该衰减器适合于增加第二激光束的衰减。因而，能够控制衰减器，以使得该设备保持在反馈独立体系中或返回至反馈独立体系，其中如果该设备打算离开反馈独立体系或者已经离开反馈独立体系，那么修改第二激光束的衰减，以使得该设备分别地保持在反馈独立体系中或返回至反馈独立体系。进一步优选的是该设备包括用于输出输出信号的输出单元，其中输出信号在反馈独立体系检测单元检测到该设备处于反馈独立体系中时指示该设备处于反馈独立体系中或者在反馈独立体系检测单元检测到该设备没有处于反馈独立体系中时指示该设备没有处于反馈独立体系中。因此，能够向用户输出该设备处于反馈独立体系还是反馈依赖体系中，从而给用户提供与所确定的距离的精度有关的指示和/或从而允许用户在该设备处于反馈独立体系中或处于反馈依赖体系中时决定是否他想要测量距离。同样优选的是该设备包括-聚焦单元，用于聚焦本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.26 EP 10170732.11.一种用于测量距离的设备，所述设备(I)包括-自混合干涉(SMI)单元(2)，用于生成SMI信号，其中所述SMI单元(2)包括发射被定向至物体(5)的第一激光束(4)的激光器(3)，并且其中所述SMI信号取决于第一激光束(4)与被所述物体(5)反射的第二激光束(6)的干涉；-峰宽确定单元(8)，用于确定SMI信号的峰宽；-距离确定单元(9)，用于根据所确定的SMI信号的峰宽来确定在所述物体(5)与所述 SMI单元(2)之间的距离。2.如权利要求1所述的设备，其中所述设备(I)进一步包括标准化单元(7)，用于将 SMI信号的频率依赖性标准化为SMI信号的峰值的频率，其中所述峰宽确定单元(8)适合于确定标准化SMI信号的峰宽。3.如权利要求1所述的设备，其中所述设备(I)适合于在预定义距离范围内测量距离， 其中所述距离线性地取决于所述峰宽。4.如权利要求1所述的设备，其中所述距离确定单元(9)包括在a)所述SMI信号的峰宽和b)在所述物体(5)与所述SMI单元(2)之间在预定义距离范围内的距离之间的分配， 其中所述距离确定单元(9)适合于根据所确定的SMI信号的峰宽和所述分配来确定在所述物体(5 )与所述SMI单元(2 )之间的距离。5.如权利要求1所述的设备，其中所述设备(I)进一步包括用于聚焦第一激光束(4) 的聚焦单元(13)，其中所述聚焦单元(13)的聚焦设置是可修改的，其中所述距离确定单元(9)包括在a)所述SMI信号的峰宽和b)在所述物体(5)与所述SMI单元(2)之间在不同的预定义距离范围内的距离之间的不同分配，其中所述不同分配对应于所述聚焦单元(13) 的不同聚焦设置，并且其中所述距离确定单元(9)适合于根据所确定的SMI信号的峰宽以及对应于所述聚焦单元(13)的聚焦设置的分配来确定在所述物体(5)与所述SMI单元(2) 之间的距离。6.如权利要求1所述的设备，其中所述设备(I)进一步包括反馈独立体系检测单元(10)，用于检测所述设备(I)是否处于其中峰宽独立于第二激光束的强度的反馈独立体系中。7.如权利要求6所述的设备，其中如果所述反馈独立体系检测单元(10)检测到所述设备处于反馈独立体系中，所述距离确...

【专利技术属性】
技术研发人员：AM范德里，M卡派，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：
国别省市：