JP2002098763A - オブジェクトを検出するためのオプトエレクトロニク装置 - Google Patents
オブジェクトを検出するためのオプトエレクトロニク装置Info
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- Remote Sensing (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 監視領域におけるオブジェクトのできるだけ
正確かつ検査可能な検出が保証されるようにオプトエレ
クトロニク装置を構成することである。 【解決手段】 上記課題は、送光器は送光を一連の送光
パルスの形式で放射し、それぞれ送光パルスの光量の部
分は基準送光パルスとして出力結合され、基準区間を介
して受光器に導かれ、評価ユニットにおいて基準受光パ
ルスとして受光器に導かれた基準送光パルスの伝搬時間
ｔＲが決定され、オブジェクトの距離決定のために伝搬
時間差ｔｏ−ｔＲが使用されることによって解決され
る。
正確かつ検査可能な検出が保証されるようにオプトエレ
クトロニク装置を構成することである。 【解決手段】 上記課題は、送光器は送光を一連の送光
パルスの形式で放射し、それぞれ送光パルスの光量の部
分は基準送光パルスとして出力結合され、基準区間を介
して受光器に導かれ、評価ユニットにおいて基準受光パ
ルスとして受光器に導かれた基準送光パルスの伝搬時間
ｔＲが決定され、オブジェクトの距離決定のために伝搬
時間差ｔｏ−ｔＲが使用されることによって解決され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、送光を放射する送
光器、受光を受信する受光器及び評価ユニットを有す
る、監視領域においてオブジェクトを検出するためのオ
プトエレクトロニク装置であって、評価ユニットにおい
てオブジェクトの距離決定のために、監視領域に導かれ
てオブジェクトから受光として反射してきた送光の伝搬
時間ｔｏが評価される、オブジェクトを検出するための
オプトエレクトロニク装置に関する。
光器、受光を受信する受光器及び評価ユニットを有す
る、監視領域においてオブジェクトを検出するためのオ
プトエレクトロニク装置であって、評価ユニットにおい
てオブジェクトの距離決定のために、監視領域に導かれ
てオブジェクトから受光として反射してきた送光の伝搬
時間ｔｏが評価される、オブジェクトを検出するための
オプトエレクトロニク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】このようなオプトエレクトロニク装置は
ＤＥ４３４１０８０Ｃ１から公知である。このオプトエ
レクトロニク装置は監視領域におけるオブジェクトの位
置測定のために送光ビームを放射する送光器及び局所分
解能の高い検出器として構成された受光ビームを受信す
る受光器を有する。これらの送光器及び受光器は共通の
ハウジングに統合されている。送光ビームは偏向ユニッ
トを介して偏向され、周期的に監視領域内に導かれる。
この監視領域内のオブジェクトの距離決定は位相測定を
用いて行われる。位相測定に基づいて、送光器から放射
される送光ビームを基準にしてオブジェクトにより反射
された受光ビームの伝搬時間差がもとめられる。
ＤＥ４３４１０８０Ｃ１から公知である。このオプトエ
レクトロニク装置は監視領域におけるオブジェクトの位
置測定のために送光ビームを放射する送光器及び局所分
解能の高い検出器として構成された受光ビームを受信す
る受光器を有する。これらの送光器及び受光器は共通の
ハウジングに統合されている。送光ビームは偏向ユニッ
トを介して偏向され、周期的に監視領域内に導かれる。
この監視領域内のオブジェクトの距離決定は位相測定を
用いて行われる。位相測定に基づいて、送光器から放射
される送光ビームを基準にしてオブジェクトにより反射
された受光ビームの伝搬時間差がもとめられる。
【０００３】監視領域ではなく、ハウジングの内部にテ
ストオブジェクトが配置されている。このテストオブジ
ェクトから受光ビームとして受光器に反射されてくる送
光ビームは、評価ユニットにおいてこのオプトエレクト
ロニク装置の機能検査のためにこれらの送光ビーム及び
受光ビームの振幅に関して評価される。
ストオブジェクトが配置されている。このテストオブジ
ェクトから受光ビームとして受光器に反射されてくる送
光ビームは、評価ユニットにおいてこのオプトエレクト
ロニク装置の機能検査のためにこれらの送光ビーム及び
受光ビームの振幅に関して評価される。
【０００４】これによって例えば送光器が機能している
か又は受光器が機能しているかが検査可能である。ま
た、モジュールの経年変化又は汚れにより惹起される妨
害がテストオブジェクトに対するテスト測定によって検
出できる。
か又は受光器が機能しているかが検査可能である。ま
た、モジュールの経年変化又は汚れにより惹起される妨
害がテストオブジェクトに対するテスト測定によって検
出できる。
【０００５】しかし、テストオブジェクトに対するテス
ト測定は、監視領域におけるオブジェクトの位置測定の
ための距離測定がエラー無しで行われるかどうかに関す
る情報を与えてはくれない。なおさら場合によっては生
じる距離測定の際のエラーはこのテスト測定によっては
除去できないのである。
ト測定は、監視領域におけるオブジェクトの位置測定の
ための距離測定がエラー無しで行われるかどうかに関す
る情報を与えてはくれない。なおさら場合によっては生
じる距離測定の際のエラーはこのテスト測定によっては
除去できないのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、監視
領域におけるオブジェクトのできるだけ正確かつ検査可
能な検出が保証されるように、冒頭に挙げたタイプのオ
プトエレクトロニク装置を構成することである。
領域におけるオブジェクトのできるだけ正確かつ検査可
能な検出が保証されるように、冒頭に挙げたタイプのオ
プトエレクトロニク装置を構成することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題は、送光器は送
光を一連の送光パルスの形式で放射し、それぞれ送光パ
ルスの光量の部分は基準送光パルスとして出力結合され
基準区間を介して受光器に導かれ、評価ユニットにおい
て基準受光パルスとして受光器に導かれた基準送光パル
スの伝搬時間ｔＲが決定され、オブジェクトの距離決定
のために伝搬時間差ｔｏ−ｔＲが使用されることによっ
て解決される。
光を一連の送光パルスの形式で放射し、それぞれ送光パ
ルスの光量の部分は基準送光パルスとして出力結合され
基準区間を介して受光器に導かれ、評価ユニットにおい
て基準受光パルスとして受光器に導かれた基準送光パル
スの伝搬時間ｔＲが決定され、オブジェクトの距離決定
のために伝搬時間差ｔｏ−ｔＲが使用されることによっ
て解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の有利な実施形態は従属請
求項に記述されている。
求項に記述されている。
【０００９】本発明のオプトエレクトロニク装置は、パ
ルス伝搬時間方法により作動する距離センサを有する。
送光器から放射されて監視領域内のオブジェクトからこ
の距離センサの受光器へと受光パルスとして反射されて
きた送光パルスの伝搬時間ｔ ｏを測定することによっ
て、このオプトエレクトロニク装置に対するこれらのオ
ブジェクトの距離が決定される。
ルス伝搬時間方法により作動する距離センサを有する。
送光器から放射されて監視領域内のオブジェクトからこ
の距離センサの受光器へと受光パルスとして反射されて
きた送光パルスの伝搬時間ｔ ｏを測定することによっ
て、このオプトエレクトロニク装置に対するこれらのオ
ブジェクトの距離が決定される。
【００１０】本発明では、送光パルスからそれぞれ光量
の部分が基準送光パルスとして出力結合され、基準区間
を介して受光器に導かれる。
の部分が基準送光パルスとして出力結合され、基準区間
を介して受光器に導かれる。
【００１１】オプトエレクトロニク装置の評価ユニット
では、基準受光パルスとして受光器に導かれた基準送光
パルスの伝搬時間ｔＲが測定される。次いで、オブジェ
クトの距離決定のために伝搬時間差ｔｏ−ｔＲが使用さ
れる。
では、基準受光パルスとして受光器に導かれた基準送光
パルスの伝搬時間ｔＲが測定される。次いで、オブジェ
クトの距離決定のために伝搬時間差ｔｏ−ｔＲが使用さ
れる。
【００１２】従って、本発明の基本思想では、送光パル
スにより実施される全ての距離測定がそれぞれ基準送光
パルスにより実施される基準測定に関連付けられる。こ
の場合、基準区間の長さは予め既知であり、有利には評
価ユニットに格納されている。
スにより実施される全ての距離測定がそれぞれ基準送光
パルスにより実施される基準測定に関連付けられる。こ
の場合、基準区間の長さは予め既知であり、有利には評
価ユニットに格納されている。
【００１３】伝搬時間差ｔｏ−ｔＲの評価によって、距
離測定の際に生じる内部測定エラーは十分に排除され
る。このような測定エラーの原因は、トリガパルスなど
による送光器の制御と同時に送光パルスの放射が行われ
ないことに基づく。もっと正確にいえば、送光パルスの
放射が個々の構成部材における電気信号の有限の伝搬時
間に基づいて幾らか遅延されて行われ、これらの伝搬時
間は温度変動、動作電圧変動又は構成部材の経年変化に
よる変動を有する。
離測定の際に生じる内部測定エラーは十分に排除され
る。このような測定エラーの原因は、トリガパルスなど
による送光器の制御と同時に送光パルスの放射が行われ
ないことに基づく。もっと正確にいえば、送光パルスの
放射が個々の構成部材における電気信号の有限の伝搬時
間に基づいて幾らか遅延されて行われ、これらの伝搬時
間は温度変動、動作電圧変動又は構成部材の経年変化に
よる変動を有する。
【００１４】同じ事は受光器における受光パルスの記録
に対しても当てはまる。これらの受光パルスの電気的受
信信号への変換ならびにこれらの受信信号の増幅には遅
延時間が伴い、これらの遅延時間は同様に妨害的影響に
起因する変動をこうむっている。
に対しても当てはまる。これらの受光パルスの電気的受
信信号への変換ならびにこれらの受信信号の増幅には遅
延時間が伴い、これらの遅延時間は同様に妨害的影響に
起因する変動をこうむっている。
【００１５】監視領域におけるオブジェクトの距離決定
のための伝搬時間ｔの検出ならびに基準測定における伝
搬時間ｔＲの検出の際には、同じような変動のある遅延
時間が距離測定値に重畳されている。これらの妨害的な
遅延時間は伝搬時間差ｔｏ−ｔＲを形成することにより
除去され、これによって距離測定の精度及び再現可能性
は大幅に高まる。
のための伝搬時間ｔの検出ならびに基準測定における伝
搬時間ｔＲの検出の際には、同じような変動のある遅延
時間が距離測定値に重畳されている。これらの妨害的な
遅延時間は伝搬時間差ｔｏ−ｔＲを形成することにより
除去され、これによって距離測定の精度及び再現可能性
は大幅に高まる。
【００１６】この場合、監視領域に導かれる全ての送光
パルスに対して連続的に距離測定のリファレンシング
（referencing）を実施することが、とりわけ理想的で
ある。
パルスに対して連続的に距離測定のリファレンシング
（referencing）を実施することが、とりわけ理想的で
ある。
【００１７】送光パルスが偏向ユニットによって周期的
に監視領域内に導かれる場合に、とりわけこの利点が得
られる。この場合、偏向ユニットの各偏向位置に対し
て、監視領域に導かれる送光パルスから基準測定のため
の基準送光パルスが出力結合される。
に監視領域内に導かれる場合に、とりわけこの利点が得
られる。この場合、偏向ユニットの各偏向位置に対し
て、監視領域に導かれる送光パルスから基準測定のため
の基準送光パルスが出力結合される。
【００１８】基準送光パルスの出力結合が利用可能な監
視領域を制限しないことがこの場合とりわけ有利であ
る。
視領域を制限しないことがこの場合とりわけ有利であ
る。
【００１９】従って、偏向ユニットが、例えば送光パル
スを周期的に０°から３６０°までの角度範囲の全領域
内に導く偏向ミラーによって形成されるならば、基準測
定に対して別個の角度範囲を空けておく必要はない。む
しろ、送光パルスによって照射される全角度範囲がオブ
ジェクト検出のために自由に使用できる。
スを周期的に０°から３６０°までの角度範囲の全領域
内に導く偏向ミラーによって形成されるならば、基準測
定に対して別個の角度範囲を空けておく必要はない。む
しろ、送光パルスによって照射される全角度範囲がオブ
ジェクト検出のために自由に使用できる。
【００２０】本発明の装置の更に別の重要な利点は、基
準送光パルスにより実施される基準測定を用いるオブジ
ェクト検出の連続的なリファレンシングによって、距離
測定が全監視領域内で継続的に監視されることである。
準送光パルスにより実施される基準測定を用いるオブジ
ェクト検出の連続的なリファレンシングによって、距離
測定が全監視領域内で継続的に監視されることである。
【００２１】これによって、安全技術及び人身保護の分
野での使用におけるこのオプトエレクトロニク装置の使
用に対する要求が簡単に満たされるのである。とりわけ
この場合有利なことは、本発明の基準測定によって、伝
搬時間差の決定のためのコンポーネントのマルチチャネ
ル構造が必要ないことである。
野での使用におけるこのオプトエレクトロニク装置の使
用に対する要求が簡単に満たされるのである。とりわけ
この場合有利なことは、本発明の基準測定によって、伝
搬時間差の決定のためのコンポーネントのマルチチャネ
ル構造が必要ないことである。
【００２２】
【実施例】本発明を次に図面に基づいて説明する。
【００２３】図１には概略的に監視領域におけるオブジ
ェクトを検出するための本発明のオプトエレクトロニク
装置１の実施例の構造が図示されている。監視領域にお
けるオブジェクトとして物体のほかにもこの監視領域に
入ってくる人物も検出される。
ェクトを検出するための本発明のオプトエレクトロニク
装置１の実施例の構造が図示されている。監視領域にお
けるオブジェクトとして物体のほかにもこの監視領域に
入ってくる人物も検出される。
【００２４】オプトエレクトロニク装置１は、送光パル
ス２を放射する送光器３及び受光パルス４を受信する受
光器５を具備するパルス伝搬時間方法に従って作動する
距離センサを有する。この送光器３は例えばレーザダイ
オードにより形成されている。受光器５としてフォトダ
イオードなどが設けられている。
ス２を放射する送光器３及び受光パルス４を受信する受
光器５を具備するパルス伝搬時間方法に従って作動する
距離センサを有する。この送光器３は例えばレーザダイ
オードにより形成されている。受光器５としてフォトダ
イオードなどが設けられている。
【００２５】この送光器３には送光パルス２のビーム形
成のために送光光学系６が後置されている。受光器５へ
の受光パルス４の集束のためにこの受光器５には受光光
学系７が前置されている。この送光器３及び受光器５は
ここには図示されていない評価ユニットに接続されてお
り、この評価ユニットはマイクロプロセッサなどから形
成されている。
成のために送光光学系６が後置されている。受光器５へ
の受光パルス４の集束のためにこの受光器５には受光光
学系７が前置されている。この送光器３及び受光器５は
ここには図示されていない評価ユニットに接続されてお
り、この評価ユニットはマイクロプロセッサなどから形
成されている。
【００２６】監視領域におけるオブジェクトの距離の検
出のために、オブジェクトに導かれて受光パルス４とし
て受光器５へと反射されてくる受光パルス４の伝搬時間
ｔｏが検出される。伝搬時間から評価ユニットにおいて
相応の距離値が計算される。
出のために、オブジェクトに導かれて受光パルス４とし
て受光器５へと反射されてくる受光パルス４の伝搬時間
ｔｏが検出される。伝搬時間から評価ユニットにおいて
相応の距離値が計算される。
【００２７】送光パルス２及びオブジェクトから装置１
へと反射されてくる受光パルス４は、偏向ユニット８を
介して導かれる。この実施例では、送光パルス２は固定
的なミラー９を介して偏向ユニット８に導かれる。この
偏向ユニット８はこの実施例では偏向ミラー１０から成
り、この偏向ミラー１０は垂直方向に経過する回転軸Ｄ
を中心にして回転可能な台座１１に配置されている。こ
の台座１１はここには図示されていないモータによって
一定の回転数で回転運動させられる。送光器３から放射
される送光パルス２もオブジェクトにより反射された受
光パルス４も偏向ミラー１０を介して導かれる。原理的
には偏向ユニット８は複数の偏向ミラー１０を有するこ
とも可能であり、この場合にはとりわけ送光パルス２及
び受光パルス４を別個の偏向ミラー１０を介して導くこ
とができる。
へと反射されてくる受光パルス４は、偏向ユニット８を
介して導かれる。この実施例では、送光パルス２は固定
的なミラー９を介して偏向ユニット８に導かれる。この
偏向ユニット８はこの実施例では偏向ミラー１０から成
り、この偏向ミラー１０は垂直方向に経過する回転軸Ｄ
を中心にして回転可能な台座１１に配置されている。こ
の台座１１はここには図示されていないモータによって
一定の回転数で回転運動させられる。送光器３から放射
される送光パルス２もオブジェクトにより反射された受
光パルス４も偏向ミラー１０を介して導かれる。原理的
には偏向ユニット８は複数の偏向ミラー１０を有するこ
とも可能であり、この場合にはとりわけ送光パルス２及
び受光パルス４を別個の偏向ミラー１０を介して導くこ
とができる。
【００２８】オプトエレクトロニク装置１はハウジング
１２に統合されており、このハウジング１２はそのフロ
ントサイドに出口窓１３を有する。この出口窓１３を通
過して送光パルス２は監視領域に導かれ、さらにこの出
口窓１３を通過して受光パルス４がこの装置１へと導か
れてくる。
１２に統合されており、このハウジング１２はそのフロ
ントサイドに出口窓１３を有する。この出口窓１３を通
過して送光パルス２は監視領域に導かれ、さらにこの出
口窓１３を通過して受光パルス４がこの装置１へと導か
れてくる。
【００２９】図２から見て取れるように、出口窓１３は
円弧に沿ってハウジング１２の周囲方向に経過し、Δα
＝１８０°の角度範囲に亘って延在している。偏向ユニ
ット８で偏向された送光パルス２は周期的に３６０°の
全角度範囲内に導かれる。
円弧に沿ってハウジング１２の周囲方向に経過し、Δα
＝１８０°の角度範囲に亘って延在している。偏向ユニ
ット８で偏向された送光パルス２は周期的に３６０°の
全角度範囲内に導かれる。
【００３０】この場合、送光パルス２は、０°と１８０
°との間の角度範囲Δα内においてこの出口窓１３を通
過して、水平方向レベルにある監視領域へと導かれる。
これに対して、１８０°と３６０°との間の角度範囲内
においては、送光パルス２はハウジング１２の内部に導
かれる。
°との間の角度範囲Δα内においてこの出口窓１３を通
過して、水平方向レベルにある監視領域へと導かれる。
これに対して、１８０°と３６０°との間の角度範囲内
においては、送光パルス２はハウジング１２の内部に導
かれる。
【００３１】本発明では、各送光パルス２から光量の部
分が、基準測定に使用される基準送光パルス２’として
出力結合される。このために、この基準送光パルス２’
は基準受信パルス４’として受光器５へと導かれてく
る。
分が、基準測定に使用される基準送光パルス２’として
出力結合される。このために、この基準送光パルス２’
は基準受信パルス４’として受光器５へと導かれてく
る。
【００３２】基準送光パルス２’のこのような出力結合
の例が図３に図示されている。このために、出口窓１３
の中心に反射面１４が設けられている。この反射面１４
の幅は送光パルス２のビーム直径よりもはるかに小さ
い。この反射面１４は出口窓１３の全長に亘って周囲方
向に延在している。この反射面１４は例えば出口窓１３
の内側に塗付された被覆層の表面によって形成されてい
る。代替的に、反射面１４の製造のために、この出口窓
１３が局所的に除去される。いずれにせよ、この反射面
１４に衝突する送光パルス２の部分は拡散反射され、偏
向ユニット８を介して受光器５に導かれる。この反射面
１４は出口窓１３の全長に亘って延在しているので、偏
向ユニット８のどの角度位置においても送光パルス２の
同一成分がこの反射面１４の反射によって出力結合さ
れ、基準受光パルス４’として受光器５に導かれる。
の例が図３に図示されている。このために、出口窓１３
の中心に反射面１４が設けられている。この反射面１４
の幅は送光パルス２のビーム直径よりもはるかに小さ
い。この反射面１４は出口窓１３の全長に亘って周囲方
向に延在している。この反射面１４は例えば出口窓１３
の内側に塗付された被覆層の表面によって形成されてい
る。代替的に、反射面１４の製造のために、この出口窓
１３が局所的に除去される。いずれにせよ、この反射面
１４に衝突する送光パルス２の部分は拡散反射され、偏
向ユニット８を介して受光器５に導かれる。この反射面
１４は出口窓１３の全長に亘って延在しているので、偏
向ユニット８のどの角度位置においても送光パルス２の
同一成分がこの反射面１４の反射によって出力結合さ
れ、基準受光パルス４’として受光器５に導かれる。
【００３３】原理的には基準送光パルス２’をここには
図示されていない光導波路などを介して送光器３から受
光器５に導くこともできる。このために、例えば光ファ
イバとして構成されたこの光導波路はこの送光器３に後
置された光入射面を有し、この光入射面を介して送光パ
ルス２の光量の所定の部分がこの光導波路に入力結合さ
れる。有利には、この場合、基準送光パルス２’は偏向
ユニット８を介して導かれる必要はなく、直接送光器３
から受光器５に導かれる。
図示されていない光導波路などを介して送光器３から受
光器５に導くこともできる。このために、例えば光ファ
イバとして構成されたこの光導波路はこの送光器３に後
置された光入射面を有し、この光入射面を介して送光パ
ルス２の光量の所定の部分がこの光導波路に入力結合さ
れる。有利には、この場合、基準送光パルス２’は偏向
ユニット８を介して導かれる必要はなく、直接送光器３
から受光器５に導かれる。
【００３４】いずれにせよ、基準送光パルス２’は完全
にハウジング１２内に導かれる。この場合、基準送光パ
ルス２’が送光器３から受光器５までにたどる基準区間
は既知であり、この基準区間はパラメータとして評価ユ
ニットに格納されている。
にハウジング１２内に導かれる。この場合、基準送光パ
ルス２’が送光器３から受光器５までにたどる基準区間
は既知であり、この基準区間はパラメータとして評価ユ
ニットに格納されている。
【００３５】本発明では、監視領域におけるオブジェク
トの距離決定のために、直接的に送光パルス２の伝搬時
間ｔｏを評価するのではなく、送光パルス２ならびにそ
れぞれ所属の基準送光パルス２’の伝搬時間差ｔｏ−ｔ
Ｒを評価する。この場合、基準送光パルス２’の既知の
光路長によって、この伝搬時間差から評価ユニットにお
いてオブジェクト距離が決定される。
トの距離決定のために、直接的に送光パルス２の伝搬時
間ｔｏを評価するのではなく、送光パルス２ならびにそ
れぞれ所属の基準送光パルス２’の伝搬時間差ｔｏ−ｔ
Ｒを評価する。この場合、基準送光パルス２’の既知の
光路長によって、この伝搬時間差から評価ユニットにお
いてオブジェクト距離が決定される。
【００３６】図４及び図５には伝搬時間差ｔｏ−ｔＲを
評価するための２つの実施例がそれぞれ線図で概略的に
示されている。
評価するための２つの実施例がそれぞれ線図で概略的に
示されている。
【００３７】両方の場合において、受光器５に到達する
受光パルス４乃至は基準受光パルス４’によって発生さ
れるアナログ受信信号が量子化される。次に、この受信
信号の時間経過に相応する量子化された受信信号シーケ
ンスＥが、ここには図示されていないメモリ素子の個々
のレジスタＲに読み込まれる。このメモリ素子は半導体
メモリ又はＣＣＤアレイによって形成される。
受光パルス４乃至は基準受光パルス４’によって発生さ
れるアナログ受信信号が量子化される。次に、この受信
信号の時間経過に相応する量子化された受信信号シーケ
ンスＥが、ここには図示されていないメモリ素子の個々
のレジスタＲに読み込まれる。このメモリ素子は半導体
メモリ又はＣＣＤアレイによって形成される。
【００３８】図４及び図５に図示されているように、そ
れぞれ受光パルス４及び所属の基準受光パルス４’を含
んでいる受信信号シーケンスＥがメモリ素子のレジスタ
Ｒに読み込まれる。個々のレジスタＲに格納された受信
信号シーケンスＥの信号値は発信器クロックによってク
ロック毎に読み出され、評価ユニットにおいて評価され
る。伝搬時間差ｔｏ−ｔＲを検出するために、受光パル
ス４の位置乃至は基準受光パルス４’の位置を定めるレ
ジスタ位置が検出される。受光パルス４のレジスタ位置
と所属の基準受光パルス４’のレジスタ位置との差か
ら、受信信号シーケンスＥをレジスタＲに読み込むため
の既知のクロックレートにおいて、伝搬時間差ｔｏ−ｔ
Ｒが結果的に判明する。
れぞれ受光パルス４及び所属の基準受光パルス４’を含
んでいる受信信号シーケンスＥがメモリ素子のレジスタ
Ｒに読み込まれる。個々のレジスタＲに格納された受信
信号シーケンスＥの信号値は発信器クロックによってク
ロック毎に読み出され、評価ユニットにおいて評価され
る。伝搬時間差ｔｏ−ｔＲを検出するために、受光パル
ス４の位置乃至は基準受光パルス４’の位置を定めるレ
ジスタ位置が検出される。受光パルス４のレジスタ位置
と所属の基準受光パルス４’のレジスタ位置との差か
ら、受信信号シーケンスＥをレジスタＲに読み込むため
の既知のクロックレートにおいて、伝搬時間差ｔｏ−ｔ
Ｒが結果的に判明する。
【００３９】図４はこのような評価の第１の実施例を示
す。この場合には、アナログ受信信号はここには図示さ
れていない閾値ユニットを用いてバイナリ信号シーケン
スに変換される。受光パルス４又は基準受光パルス４’
が存在する場合、このように量子化された受信信号シー
ケンスＥは値１をとり、そうでない場合には値０をと
る。受光パルス４又は基準受光パルス４’の位置を定め
るレジスタ位置は、有利にはそれぞれ各受光パルス４又
は基準受光パルス４の中心によって予め設定されてい
る。
す。この場合には、アナログ受信信号はここには図示さ
れていない閾値ユニットを用いてバイナリ信号シーケン
スに変換される。受光パルス４又は基準受光パルス４’
が存在する場合、このように量子化された受信信号シー
ケンスＥは値１をとり、そうでない場合には値０をと
る。受光パルス４又は基準受光パルス４’の位置を定め
るレジスタ位置は、有利にはそれぞれ各受光パルス４又
は基準受光パルス４の中心によって予め設定されてい
る。
【００４０】図５はこのような評価の第２の実施例を示
す。この場合、アナログ受信信号は同様にここには図示
されていないアナログ/デジタル変換器を用いて量子化
される。このアナログ/デジタル変換器のワード幅ｎに
相応して、アナログ受信信号の振幅は量子化された受信
信号シーケンスＥの２ｎ個の離散振幅値に写像される。
有利には、ワード幅ｎ＝８を有するアナログ/デジタル
変換器が使用される。
す。この場合、アナログ受信信号は同様にここには図示
されていないアナログ/デジタル変換器を用いて量子化
される。このアナログ/デジタル変換器のワード幅ｎに
相応して、アナログ受信信号の振幅は量子化された受信
信号シーケンスＥの２ｎ個の離散振幅値に写像される。
有利には、ワード幅ｎ＝８を有するアナログ/デジタル
変換器が使用される。
【００４１】図５は、概略的に、このアナログ/デジタ
ル変換器により発生された、受光パルス４及び所属の基
準受光パルス４’を有する受信信号シーケンスＥの離散
ステップ状の振幅経過を示す。
ル変換器により発生された、受光パルス４及び所属の基
準受光パルス４’を有する受信信号シーケンスＥの離散
ステップ状の振幅経過を示す。
【００４２】伝搬時間差ｔｏ−ｔＲを決定するために
は、受光パルス４及び所属の基準受光パルス４’の最大
値の位置又は重心点の位置が決定される。相応するレジ
スタ位置の差が伝搬時間差ｔｏ−ｔＲを供給する。
は、受光パルス４及び所属の基準受光パルス４’の最大
値の位置又は重心点の位置が決定される。相応するレジ
スタ位置の差が伝搬時間差ｔｏ−ｔＲを供給する。
【００４３】十分に大きなワード幅を有するアナログ/
デジタル変換器を用いるアナログ受信信号の量子化によ
って、閾値ユニットを使用する場合よりも受光パルス４
及び所属の基準受光パルス４’の振幅のはるかに詳細な
経過が得られるので、このタイプの伝搬時間差の決定の
方がはるかに精度が高い。
デジタル変換器を用いるアナログ受信信号の量子化によ
って、閾値ユニットを使用する場合よりも受光パルス４
及び所属の基準受光パルス４’の振幅のはるかに詳細な
経過が得られるので、このタイプの伝搬時間差の決定の
方がはるかに精度が高い。
【００４４】代替的に、伝搬時間差ｔｏ−ｔＲをもとめ
るために、ここには図示されていない時間測定モジュー
ルを使用することができる。この場合、受光パルス４及
びこれに割り当てられる基準受光パルス４’はこの時間
測定モジュールの別個の入力側を介して読み込まれる。
有利には、これら２つの入力側は、この時間測定モジュ
ールのスタート入力側及びストップ入力側から形成され
る。
るために、ここには図示されていない時間測定モジュー
ルを使用することができる。この場合、受光パルス４及
びこれに割り当てられる基準受光パルス４’はこの時間
測定モジュールの別個の入力側を介して読み込まれる。
有利には、これら２つの入力側は、この時間測定モジュ
ールのスタート入力側及びストップ入力側から形成され
る。
【図１】本発明のオプトエレクトロニク装置の縦断面で
ある。
ある。
【図２】図１のオプトエレクトロニク装置の横断面であ
る。
る。
【図３】基準送光パルスの出力結合のための反射面を有
する図１及び図２の装置の出口窓の縦断面である。
する図１及び図２の装置の出口窓の縦断面である。
【図４】図１〜３の装置の送光パルス及び基準送光パル
スの伝搬時間の評価のための第１の線図である。
スの伝搬時間の評価のための第１の線図である。
【図５】図１〜３の装置の送光パルス及び基準送光パル
スの伝搬時間の評価のための第２の線図である。
スの伝搬時間の評価のための第２の線図である。
１ オプトエレクトロニク装置 ２ 送光パルス ２’ 基準送光パルス ３ 送光器 ４ 受光パルス ４’ 基準受光パルス ５ 受光器 ６ 送光光学系 ７ 受光光学系 ８ 偏向ユニット ９ ミラー １０ 偏向ミラー １１ 台座 １２ ハウジング １３ 出口窓 １４ 反射面 Ｄ 回転軸 Ｅ 受信信号シーケンス Ｒ レジスタ
フロントページの続き (71)出願人 300039133 Ｉｎ ｄｅｒ Ｖｒａｉｋｅ １，Ｄ− 73277 Ｏｗｅｎ／Ｔｅｃｋ，Ｇｅｒｍａ ｎｙ Ｆターム(参考） 2F112 AD01 BA06 CA12 DA26 EA05 FA03 FA05 FA07 5C054 CA06 EA01 HA05 HA19 5J084 AA05 AD01 BA04 BA36 BA47 BA52 BA56 BB02 BB27 CA03 DA01 DA07 DA08 EA13 FA01
Claims (15)
- 【請求項１】 送光を放射する送光器、受光を受信する
受光器及び評価ユニットを有する、監視領域においてオ
ブジェクトを検出するためのオプトエレクトロニク装置
であって、 前記評価ユニットにおいてオブジェクトの距離決定のた
めに、前記監視領域に導かれて前記オブジェクトから受
光として反射されてくる送光の伝搬時間ｔｏが評価され
る、オブジェクトを検出するためのオプトエレクトロニ
ク装置において、 送光器（３）は送光を一連の送光パルス（２）の形式で
放射し、 それぞれ前記送光パルス（２）の光量の部分は基準送光
パルス（２’）として出力結合され基準区間を介して受
光器（５）に導かれ、 前記評価ユニットにおいて基準受光パルス（４’）とし
て前記受光器（５）に導かれた前記基準送光パルス
（２’）の伝搬時間ｔＲが決定され、 オブジェクトの距離決定のために、伝搬時間差ｔｏ−ｔ
Ｒが使用されることを特徴とする、オブジェクトを検出
するためのオプトエレクトロニク装置。 - 【請求項２】 送光パルス（２）は偏向ユニット（８）
によって周期的に監視領域内に導かれることを特徴とす
る、請求項１記載のオプトエレクトロニク装置。 - 【請求項３】 偏向ユニット（８）の各偏向位置に対し
て、監視領域に導かれる送光パルス（２）から基準送光
パルス（２’）が出力結合されることを特徴とする、請
求項２記載のオプトエレクトロニク装置。 - 【請求項４】 オプトエレクトロニク装置はハウジング
（１２）に統合されており、 偏向ユニット（８）において偏向される送光パルス
（２）は前記ハウジング（１２）に統合された出口窓
（１３）を介して監視領域に導かれ、 前記出口窓（１３）には反射面（１４）が設けられてお
り、該反射面（１４）においてそれぞれ前記送光パルス
（２）の光量の部分が基準送光パルス（２’）として受
光器（５）に反射されることを特徴とする、請求項２又
は３記載のオプトエレクトロニク装置。 - 【請求項５】 基準送光パルス（２’）は送光器（３）
の後ろに配置された光導波路に入力結合され、この光導
波路を介して受光器（５）に導かれることを特徴とす
る、請求項１〜３のうちの１項記載のオプトエレクトロ
ニク装置。 - 【請求項６】 基準送光パルス（２’）は完全にハウジ
ング（１２）の内部において導かれることを特徴とす
る、請求項４又は５記載のオプトエレクトロニク装置。 - 【請求項７】 オブジェクトから受光パルス（４）とし
て反射されてきた送光パルス（２）と基準受光パルス
（４’）との間の伝搬時間差ｔｏ−ｔＲをもとめるため
に、受光器（５）の出力側に現れるアナログ受信信号の
振幅が量子化され、 量子化された受信信号シーケンスが予め設定されたクロ
ックでメモリ素子のレジスタに読み込まれ、 前記伝搬時間差の決定のために、前記受光パルス（４）
のレジスタ位置と前記基準受光パルス（４’）のレジス
タ位置との差がもとめられることを特徴とする、請求項
１〜６のうちの１項記載のオプトエレクトロニク装置。 - 【請求項８】 アナログ受信信号は閾値ユニットによっ
てバイナリ受信信号シーケンスに変換されることを特徴
とする、請求項７記載のオプトエレクトロニク装置。 - 【請求項９】 アナログ受信信号はｎビットのワード幅
を有するアナログ/デジタル変換器によって量子化され
ることを特徴とする、請求項７記載のオプトエレクトロ
ニク装置。 - 【請求項１０】 アナログ/デジタル変換器は８ビット
のワード幅を有することを特徴とする、請求項９記載の
オプトエレクトロニク装置。 - 【請求項１１】 受光パルス（４）のレジスタ位置と基
準受光パルス（４’）のレジスタ位置とをもとめるため
に、量子化された前記受光パルス（４）乃至は前記基準
受光パルス（４’）の最大値又は重心点の位置がもとめ
られることを特徴とする、請求項９又は１０記載のオプ
トエレクトロニク装置。 - 【請求項１２】 メモリ素子は半導体メモリ又はＣＣＤ
アレイによって形成されていることを特徴とする、請求
項７〜１１のうちの１項記載のオプトエレクトロニク装
置。 - 【請求項１３】 伝搬時間差ｔｏ−ｔＲをもとめるため
に時間測定モジュールが設けられ、受光パルス（４）と
所属の基準受光パルス（４’）とは前記時間測定モジュ
ールの別個の入力側を介して読み込まれることを特徴と
する、請求項１〜６のうちの１項記載のオプトエレクト
ロニク装置。 - 【請求項１４】 時間測定モジュールの入力側はスター
ト入力側及びストップ入力側によって形成されているこ
とを特徴とする、請求項１３記載のオプトエレクトロニ
ク装置。 - 【請求項１５】 オプトエレクトロニク装置は人身保護
の分野における安全装置として使用可能であり、伝搬時
間差ｔｏ−ｔＲを決定するためのコンポーネントはシン
グルチャネル構造を有することを特徴とする請求項１〜
１４のうちの１項記載のオプトエレクトロニク装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10036538.8 | 2000-07-27 | ||
| DE10036538 | 2000-07-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002098763A true JP2002098763A (ja) | 2002-04-05 |
Family
ID=7650367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001224387A Pending JP2002098763A (ja) | 2000-07-27 | 2001-07-25 | オブジェクトを検出するためのオプトエレクトロニク装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6717170B2 (ja) |
| EP (1) | EP1176430B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002098763A (ja) |
| DE (1) | DE50114296D1 (ja) |
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