CN105143914A

CN105143914A - 用于在近程区域和远程区域中光学间距测量的方法

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Publication number: CN105143914A
Application number: CN201480021942.6A
Authority: CN
Inventors: 乌维·亨德里克·希尔
Original assignee: Mechaless Systems GmbH
Current assignee: Mechaless Systems GmbH
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2034-03-28
Also published as: US20160077208A1; CN105143914B; US10031230B2; WO2014170118A1

Abstract

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)。

Description

用于在近程区域和远程区域中光学间距测量的方法

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明提出的任务在于，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。

该任务按照本发明通过根据权利要求1的方法和根据权利要求9的装置解决；本发明的各个设计方案是从属权利要求的主题。

在本发明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。

根据本发明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。

本发明重要的特征在于，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。

在本发明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。

在本发明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。附加或备选地也可以根据要预测的要确定与传感器系统的间距的对象的自身已知的光学特性预定用于光学参数的值。在用于姿态识别的本发明的应用中例如可以预定用于皮肤的反射系数，该反射系数在应用射线(波长)的情况下产生。在此的问题自然可能在于，该反射系数根据皮肤颜色而不同。在这样的情况下人们可以对于不同地采用的反射系数实施如上所述的开始的计算，以便随后根据以该不同的系数产生的间距值在以通过传播时间信息确定的间距值调整时确定“适合的”反射系数，该反射系数当对象位于在近程区域中时随后用于根据信号幅度信息间距测量。

适宜地根据误差的考虑将检测区域分为近程区域和远程区域，这涉及其边界，其中间距确定一方面由于信号幅度信息、另一方面由于信号传播时间信息而具有所述误差。原则上如上所述适用如下：即对象距离传感器系统越远，那么根据信号传播时间信息的间距确定越准确。那么存在距离边界值，自从该距离边界值在根据信号传播时间信息的间距确定中可能出现的误差超过一个确定的下边界值。那么远程区域延伸直至该距离值或者自该距离边界值近程区域开始，该近程区域那么延伸直至传感器系统的表面。自然也还可能限定第三亦即中等或中间距离区域，该中间距离区域设置在近程区域与远程区域之间。在该中间区域内两种间距确定方法分别提供具有误差的间距值，该误差在可预定的误差范围内移动。在该中间区域中，该中间区域以上述方式和方法可在检测区域内定位，那么可以使用或者一种或者另一种计算方法，以便确定对象与传感器系统的间距。

如由上所产生的那样，作为本发明基础的认识在于，不仅相位信号调节参数——其正是如所述代表光传播时间并因此代表间距——而且幅度信号S4a——其原本代表测量信号经过的衰减——包含与间距有关的信息。测量误差在此极大地依赖于传感器系统与对象的间距。

一个重要的问题是对象O的反射率R₀，该反射率通过幅度信号S4a歪曲间距测量。基于幅度信号S4a的可靠的绝对的间距测量至今通常是不可能的，因为传感器信号的幅度依赖于对象O的反射率R₀并且该反射率一般是未知的。相比之下原则上可以考虑相位信号用于间距测量，但是在近程区域中越来越多地加噪并且因此具有受限的分辨率。

按照本发明将这两个信号组合为一个共同的输出信号，以便共同获得两个单个信号的全部优点。

然而重要的发明步骤在于由等式消除对象的反射率R₀，其中该对象的间距应被确定。为此至今缺少的关于反射率R₀的信息由考虑相位信号获得。代表幅度信号S4a的值可以因此通过计算校正。

在如下前提下，即有效发送器H、补偿发送器K以及接收器D相比于要测量的对象O位于在大约相同位置，可以假定，幅度信号S4a的大小依赖于传感器系统与对象的间距的负四次方。

幅度信号S4a那么在近程区域中变得特别大，而传播时间并因此相位信号变得特别小。传播时间测量的精度那么下降而幅度测量的精度上升，如果先决条件是例如由于在系统中存在的噪声水平而导致的误差不变。

测量信号因此可以通过以下公式近似，其中S4a作为幅度信号而作为相位信号：

S 4 a = k_{a} R_{O} \frac{1}{r^{4}} + e_{a}

在此k_a和是系统常数，它们是实施方式特定的；e_a描述在幅度测量中的误差，描述在相位或延迟测量(光或信号传播时间测量)中的误差，而r描述对象与传感器的间距。

由这些可以分别确定探求的间距r：

\sqrt[4]{\frac{k_{a} R_{O}}{S 4 a - e_{a}}} = r

对于该确定然而必须将未知的误差设置为零：

\sqrt[4]{\frac{k_{a} R_{O}}{S 4 a}} = r_{m a}

在此r_ma是通过幅度方法测量的间距，而是通过传播时间方法测量的间距。由此分别产生的与真实间距r的绝对误差(r_ma-r；)：

r_{m a} - r = \sqrt[4]{\frac{k_{a} R_{O}}{S 4 a}} - \sqrt[4]{\frac{k_{a} R_{O}}{S 4 a - e_{a}}}

幅度误差可以表达为间距的函数：

r_{m a} - r = r (\sqrt[4]{\frac{1}{1 + \frac{e_{a} r^{4}}{k_{a} R_{O}}}} - 1)

图1在双对数视图中而图2在线性图中示出依赖于间距r的标准化为如下的误差r_ma-r的曲线：

\sqrt[4]{\frac{e_{a}}{k_{a} R_{O}}}

明显的是，对于大幅度S4a的误差消失。因此可以形成系数A：

图3在双对数视图中示出依赖于r的标准化为如下的系数A，：

\sqrt[4]{\frac{e_{a}}{k_{a} R_{O}}}

对于A>1，对于对象的距离确定优选借助于相位信号的相位测量。对于A＜1，对于对象的距离确定优选借助于幅度信号S4a的幅度测量。

边界A＝1通过如下给出：

其中

\sqrt[4]{S 4 a_{g r e n z} - e_{a}} = \sqrt[4]{S 4 a_{g r e n z}} - {e_{a}}^{'}

等式简化为：

由此产生平方等式：

解为：

如果幅度信号S4a位于在该边界值S4a_grenz之上，那么对于对象O的距离确定幅度测量比相位或延迟测量更有利。

特别应强调的是，阈值S4a_grenz的大小不依赖于借助于相位信号的测量的相位而是仅仅依赖于系统和对象O的值，如在测量路线中媒介的折射率和特定衰减、反射率、散射损耗等。为此必须预定误差值e_a和以及常数k_a和对象O的反射率R₀然而是未知的参数。

由上述考虑产生如下，即通过这些依赖性将在按照本发明的装置之前的空间分为至少三个距离区域，亦即：

1)远程区域，在该区域中在幅度测量的情况下幅度误差e_a主导并且相位误差次级重要；

2)中间距离区域，在该区域中幅度信号S4a和相位信号具有相似误差；以及

3)近程区域，在该区域中在相位测量的情况下相位误差主导并且幅度误差e_a相对于测量信号或多或少是不重要的。

按照经验，一方面在远程区域与中间距离区域之间以及另一方面在中间距离区域与近程区域之间的两个边界可以与上述等式的解达到一致。在实际中然而也已经证实，上述简化的误差模型不总是适用。在此特定的实现产生作用，从而切换时刻也可以在试验的范围中在具体应用中系统地确定。

因为对象在接近传感器时必须横穿中间距离区域，这提供的可能在于，通过还相当精确的相位测量确定间距和反射率R₀。在近程区域中的相位测量因此不再必须提供精确值而是仅仅还提供如下认识，即对象比在中间距离区域与近程区域之间边界值更接近传感器。

相反地，幅度测量在远程区域中仅仅还可以提供如下信息，即对象比在远程区域与中间距离区域之间的边界值更远离传感器。

除此之外过渡不必须“硬”地实现。而是识别系统可以如此设计，使得基于统计特征估计反射值R₀和间距r。

统计特征在此考虑相应测量的可靠性值。

如此典型地在存储器中保存的反射值R₀‘仅仅当两个信号S4a和的可靠性相对高时才明显变化。仅仅那时测量系统提供两维信号，该信号允许确定两个参数，亦即间距r和反射值R₀。

如果对象从远处接近，那么必须对于R₀首先采用预加载值。借助于幅度信号S4a的间距测量的可靠性因此是小的。因此有意义的是：不仅对于R₀而且对于r计算可靠值，以便给处理数据的系统精度的指示。

此外有意义的是，使得用于存储的反射值R₀的可靠性值随着时间常数又接近零。

这是必要的，以便在下一远程区域识别中不以错误的R₀开始。

在远程区域中测量的距离(间距r)确定为：

如果对象由远程区域到达中间距离区域中，那么信号S4a和的置信值上升，使得两维测量是可能的，亦即其中：

同时可以形成置信函数V(R₀,r)，该置信函数说明误差的概率。

有意义的是，存储的值R₀‘没有直接随测量的值R₀携带，而是对其进行滤波。

例如有意义的是，以一定的时间间距Δt改变该值：

R_{O} {^{'}}_{n + 1} = \frac{Σ_{i = 1}^{n} k_{1} (R_{0} - {R_{0}}^{'}) * V (R_{o}, r)}{Σ_{i = 1}^{n} V (R_{o}, r)} - k_{2} R_{O} {^{'}}_{n}

其中该公式离散地描述系统。

如下差等式连续描述该系统。

\frac{δ}{δ t} {R_{O}}^{'} = k_{1} (R_{0} - {R_{0}}^{'}) * V (R_{0}, r) - k_{2} {R_{O}}^{'}

函数和S4a(r)那么描述两个以间距r参数化的曲线。如果对象在传感器系统之前运动，那么这两个参量不可以如上所述任意地变化。而是这些信号必须以上述预定方式相互依赖地变化。

在一个具体的实现中，整个检测区域由两个相互过渡的测量区域组成，亦即由一个优选相位测量区域(x米至大约0.5米)和一个紧接着的优选基于强度的区域(0.5米至表面或至传感器)。

此外，省电模式是有意义的，因为相位测量具有提高的能量需求。在此，强度信号永久地用作测量信号并且相位测量仅仅有时或在确定位置r激活，以便校准幅度测量。就这点而言有利的是，仅仅对于大的距离仅仅应用相位测量。

在相对于外光完全鲁棒性的情况下，如此获得正好在近程区域(<0.5米直至传感器系统的表面)中幅度测量的作用范围和反射率独立性或认识以及其分辨率和速度。

本发明的各个特征在以下列举的分项1)至11)中描述，其中总结为各个分项的特征仅仅是优选实施例并且特别是特征分项的子组以及不同分项的特征的组合也描述本发明的实施例：

1)用于光学测量至少一个在传感器系统之前设置的在传感器系统的至少一个有效发送器(H)与接收器(D)之间的测量路线(11、12)的特征的方法，其中：

a)至少一个发生器(G)产生至少一个带宽受限的有效发送器馈送信号(S5)；

b)至少该有效发送器馈送信号(S5)驱控至少一个有效发送器(H)；

c)有效发送器(H)将信号发入测量路线(11、12)的至少一个第一子部段(11)中；

d)测量路线(11、12)的所述第一子部段(11)在存在对象(O)的情况下在该对象处结束并且对象(O)在穿过测量路线(11、12)的该第一子部段(11)之后将信号至少反射或入射(einstrahlt)或透射到测量路线(11、12)的第二子部段(12)中；

e)信号在测量路线(11、12)的第二子部段(12)的结束处通过至少一个接收器(D)接收并且转换为至少一个接收器输出信号(S0)；

f)调节器(CT)至少借助于该接收器输出信号(S0)和至少一个发送器馈送信号(S5)产生至少一个补偿馈送信号(S3)；

g)至少该补偿馈送信号(S3)驱控至少一个补偿发送器(K)；

h)该补偿发送器(K)至少入射到补偿传输路线(13)中；

i)在该补偿传输路线(13)的结束处至少所述接收器(D)与发送器(H)的信号叠加地接收该补偿发送器(K)的信号；

j)调节器(CT)产生补偿馈送信号(S3)，使得通过在接收器(D)中的叠加除了调节误差和系统噪声产生基本上不再包含与发送器馈送信号(S5)相关的部分的接收器输出信号(S0)；

k)补偿馈送信号(S3)或者在单一频率的发送器馈送信号(S5)的情况下根据数值和相位或者在带受限的发送器馈送信号(S5)的情况下根据数值和延迟被调节；

I)调节器(CT)确定两个信号或值(S4a、)，信号或值代表用于数值和相位或者数值和延迟的调节参数；以及

m)在后置的级中由这两个调节参数(S4a、)根据这两个参数的精度确定对象(O)的存在和/或距离(r)，亦即在不同接收范围中分别根据这样的参数进行所述确定，所述参数在涉及的接收区域中在确定对象与传感器系统的间距时提供较大的精度，其中在中等或中间距离区域中可选择地可以考虑两个参数中之一或两个用于确定对象与传感器系统的间距。

2)用于光学测量至少一个传输路线(11、12)的特征的方法，其中：

a)至少一个发生器(G)产生至少一个带宽受限的补偿馈送信号(S3)；

b)至少该补偿馈送信号(S3)驱控至少一个补偿发送器(K)；

c)该补偿发送器(K)在至少一个补偿传输路线(13)中发入信号，该信号在补偿传输路线(13)的结束处通过至少一个接收器(D)接收并且转换为至少一个接收器输出信号(S0)；

d)调节器(CT)至少借助于该接收器输出信号(S0)和至少一个补偿馈送信号(S3)产生至少一个发送器馈送信号(S5)；

e)至少该补偿馈送信号(S3)驱控至少一个有效发送器(H)；

f)该有效发送器(H)至少将信号入射到测量路线(11、12)的第一子部段(11)中；

g)测量路线(11、12)的所述第一子部段(11)在存在对象(O)的情况下在该对象处结束并且对象(O)将接收的信号在穿过测量路线(11、12)的该第一子部段(11)之后作为信号S(22)反射或透射或入射到至少测量路线(11、12)的第二子部段(12)中；

h)在该测量路线(11、12)的至少该第二子部段(12)的结束处至少所述接收器(D)与补偿发送器(K)的信号叠加地接收该有效发送器(H)的信号；

i)调节器(CT)产生发送器馈送信号(S5)，使得通过在接收器(D)中的叠加除了调节误差和系统噪声产生基本上不再包含与补偿馈送信号(S3)相关的部分的接收器输出信号(S0)；

j)发送器馈送信号(S5)在单一频率的补偿馈送信号(S3)的情况下根据数值和相位或者在带受限的补偿馈送信号(S3)的情况下根据数值和延迟被调节；

k)调节器(CT)确定两个信号或值(S4a、)，信号或值代表用于数值和相位或者数值和延迟的调节参数；以及

I)在后置的级中由这两个调节参数(S4a、)根据这两个参数的精度确定在测量路线(11、12)中对象(O)的存在和/或距离(r)，亦即在不同接收范围中分别根据这样的参数进行所述确定，所述参数在涉及的接收区域中在确定对象与传感器系统的间距时提供较大的精度，其中在中等或中间距离区域中可选择地可以考虑两个参数中之一或两个来用于确定对象与传感器系统的间距。

3)根据分项1)或2)的方法，其中，在距离(r)的至少一个部段中确定对象(O)的反射系数(R0)。

4)根据分项1)至3)中的一个或多个所述的方法，其中，在距离(r)的至少一个部段中不确定对象(O)的反射系数(R0)，而是应用作为反射系数存储的值(R0‘)。

5)根据分项1)至4)中的一个或多个所述的方法，其中，在距离(r)的至少一个部段中应用存储的反射系数(R0‘)，并且对象(O)的距离(r)由调节参数(S4a)确定，该调节参数分配给幅度调节。

6)根据分项1)至5)中的一个或多个所述的方法，其中，在距离(r)的至少一个部段中应用由用于幅度(S4a)和用于延迟或相位的调节参数确定的反射系数(R0)，并且由用于幅度(S4a)和/或用于延迟或相位的调节参数确定对象(O)的距离(r)。

7)根据分项1)至6)中的一个或多个所述的方法，其中，在距离(r)的至少一个部段中由调节参数确定对象(O)的距离(r)，该调节参数分配给延迟或相位调节。

8)根据分项1)至7)中的一个或多个所述的方法，其中，由用于幅度(S4a)和用于延迟或相位的调节参数以及由由此在至少一个第一时刻确定的对象(O)的距离(r)或者在至少一个第一时刻确定的反射系数(R0)推断距离(r)或反射系数(R0)，其中结束的时刻紧接着第一时刻。

9)根据分项1)至8)中的一个或多个所述的方法，其中，所述测量方法根据至少一个幅度调节信号(S4a)相比于阈值来选择。

10)根据分项1)至9)中的一个或多个所述的方法，其中，计算和/或存储虚拟反射系数(R0‘)

附图标记表

I1测量路线的第一子部段

I2测量路线的第二子部段

I3补偿传输路线

R₀反射系数

R₀‘存储的反射系数

S0接收器输出信号

S3补偿馈送信号

S4a幅度(调节)信号

S4a_grenz边界值

S4φ相位调节信号

S5有效发送器馈送信号

A系数

B传感器针对环境光的屏蔽

B2传感器针对到接收器中的直接入射的屏蔽

CT调节器

D接收器

FD用于接收对象的信号的窗之前的滤波器

FH用于发出发送器的信号的窗之前的滤波器

G生成器

H有效发送器

K补偿发送器

O对象

r距离

VDD供电电压

WD用于接收对象的信号的窗

WH用于发出发送器的信号的窗

Claims

1.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；

●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。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在位于在远程区域中的对象(O)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(O)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。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对象(O)的光学参数随着该对象接近传感器系统分别被更新。

4.根据权利要求3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。

5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述检测区域分为远程区域以及近程区域和位于在两者之间的中等或中间距离区域，在该中等或中间距离区域中对象与传感器系统的间距的确定可选择地根据接收的光学信号的幅度信息或传播时间信息来进行。

6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，根据接收的光学信号的幅度信息以及根据接收的光学信号的传播时间信息的、对象(O)与传感器系统间距的确定分别具有误差；在根据接收的光学信号的幅度信息确定对象(O)与传感器系统的间距时的误差随着对象与传感器系统的间距的变大而变小，而根据接收的光学信号的传播时间信息确定对象与传感器系统的间距时的误差随着对象与传感器系统的间距的变小而变大；以及基于对于根据接收的光学信号的幅度信息和传播时间信息确定对象(O)与传感器系统的间距还能忍受的误差的边界值来确定远程区域和近程区域的边界。

7.根据权利要求5和6所述的方法，其特征在于，所述中间距离区域的边界通过上边界值区域和下边界值区域限定，如果根据接收的光学信号的幅度信息和/或传播时间信息来确定对象(O)与传感器系统的间距，那么误差位于在所述边界值区域内。

8.根据权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，所述传感器系统具有另一发送器作为补偿发送器(k)，该补偿发送器用于补偿由接收器(D)接收的环境光对产生接收的光学信号的信号幅度信息和信号传播时间信息的潜在影响。

9.一种用于实施根据上述权利要求之一所述的方法的装置。