JP2007507929A

JP2007507929A - 赤外線（ｉｒ）受信装置

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Publication number: JP2007507929A
Application number: JP2006529428A
Authority: JP
Inventors: リーダーヘルムート; パマーライムント; ボーヴォルフガング; シャルクアンドレアス
Original assignee: Efkon GmbH
Current assignee: Efkon GmbH
Priority date: 2003-10-08
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2007-03-29
Also published as: DE502004004902D1; TWI338467B; ATE372615T1; US20070007452A1; KR20060123730A; EP1671434B1; AT414053B; ATA15912003A; US7550727B2; WO2005034392A1; TW200514368A; KR101041353B1; EP1671434A1

Abstract

本発明は、通信ゾーン（５）からの赤外線（ＩＲ）信号を受信するために赤外線（ＩＲ）検出素子（３）と、受信された赤外線（ＩＲ）信号に相応する電気信号を導出するための処理回路を有する赤外線（ＩＲ）受信装置（１）に関しており、赤外線（ＩＲ）検出素子（３）は、通信ゾーン（５）のマトリックス状のセグメンテーションに相応する、少なくとも１つのマトリックス状の配列（２）で設けられており、処理回路は、前記赤外線（ＩＲ）検出素子（３）に接続された最大値検出回路（９）を有しており、前記最大値検出回路（９）は、前記赤外線（ＩＲ）検出素子（３）の各出力信号から各々の最大出力信号を選択して、電気信号を導出する。

Description

本発明は、通信ゾーンからの赤外線（ＩＲ）信号を受信するために赤外線（ＩＲ）検出素子と、受信された前記赤外線（ＩＲ）信号に相応する電気信号を導出するための処理回路を有する赤外線（ＩＲ）受信装置に関する。

そのような赤外線（ＩＲ）受信装置は、有利には、例えば、有料自動車専用道路を自動車で利用するための、電子的な通行料金徴収用の装置と一緒に利用されている。そのような装置では、自動車側の送信及び受信装置、所謂ＯＢＵ（ＯＢＵオンボードユニット）と、固定局側の送信及び受信装置との間での通信の際に、極めて高い程度に選択度が達成できるという点が重要であり、従って、赤外線（ＩＲ）通信は、対応の車線を走る相互に対応付けられた自動車と、固定装置の赤外線（ＩＲ）送信及び受信装置との間でしか成立しない。他方で、赤外線（ＩＲ）信号を受信側で確実に検出することができるようにしたいという要求もあり、その際、屋外での赤外線（ＩＲ）信号の送信及び受信の場合、日光が強い背景光として重大な作用を通信に及ぼすことになる。それにより、光通信の場合、各々の伝送距離には、限界がある。極めて一般的には、ここで、橋絡可能な距離又は到達範囲は、受信装置の位置での放射強度、及び、受信素子の感度に依存している。受信素子、殊に、フォトダイオードの感度は、所定の放射強度では、極めて限定してしか向上することができず、その際、限界値は、既述の背景光、殊に、屋外の太陽光によって決められる。受信素子の感度を高めるために、世界知的所有権機関特許第９９／０３２１８号には、既に、信号/雑音比を高めるための受信素子の特殊な回路が提案されている。しかし、この技術では、感度上昇が所定値を超過する必要がある場合には、極めて多数の段を必要とする。例えば、ファクタ１０だけ感度を上昇するためには、１００倍もの、極めて多数の受信要素が必要である。それにより、そのような受信装置用のコストが極端に増大し、その結果、経済性がもはや得られない。更に、大きな検出面により、信号を得る際に速度損失も生じる。

別の手段は、受信装置に収束レンズを用いて、放射強度を高める点にある。その際、達成可能な、有効信号の光学的増強は、ほぼ、活性レンズ面と活性検出器面との比に相応する。これに対して、拡散背景光は、比較可能な程度に検出器面上に集束されない。それにより、受信器の感度は、たいして大きくならない。この際、不利にも、観測視野、所謂通信ゾーンが何らかの制限を受け、その際、通信ゾーンとして、例えば、車線のほんの僅かな部分領域しか得られない。これは、不所望乃至許されないことが屡々である。

本発明の課題は、受信感度を簡単な手段を用いて、通信ゾーンを制限せずに著しく高めることができる、冒頭に記載したような受信装置を提供することにある。

この課題を解決するために、本発明は、赤外線（ＩＲ）検出素子は、通信ゾーンのマトリックス状のセグメンテーションに相応する、少なくとも１つのマトリックス状の配列で設けられており、処理回路は、赤外線（ＩＲ）検出素子に接続された最大値検出回路を有しており、最大値検出回路は、赤外線（ＩＲ）検出素子の各出力信号から、電気信号を導出するために、各々の最大出力信号を選択することを提案するものである。

本発明が基礎とする認識は、受信感度を、光学検出素子を特定のように構成して配列し、それと共に、それらの光学検出素子に適合した特定の回路技術によって著しく高めることができるという点にある。その際、既述の簡単な手段を用いて、光学検出素子並びに電子処理回路の領域内で、問題なしに１０−２０倍の感度を達成することができ、従って、他方では、例えば、同じ送受信素子で、４倍もの大きな距離で光通信を行うことができる。その際、本発明の技術では、観測すべき通信ゾーンを、光学検出素子を用いて、「タイル状に」小さな領域に、即ち、セグメントに分割することができる。光学結像素子として、例えば、光学的有効信号を、背景光を含めて、各々の赤外線（ＩＲ）検出素子、つまり、殊に、フォトダイオードに集束する収束レンズが使用される。その際、赤外線（ＩＲ）検出素子は、通信ゾーンの任意の個所からの信号が、常に、赤外線（ＩＲ）検出素子の少なくとも１つによって検出されるように装置構成されている。有意義には、更に、電子的なやり方で、全ての検出素子信号から、別の全ての検出素子信号と比較して、瞬時の最大振幅を有する信号を、後続処理及び評価用に選択するとよい。この最大信号だけが評価部に供給され、これに対して、これより小さな全ての信号は抑制される。そうすることによって、最も高い信号／雑音比の信号を評価に利用することができる。これに対して、処理回路によって、入力側に供給される信号全ての平均値を形成する場合、有効信号は、比較的弱くなってしまう。これは、光学的な有効信号を一般的に１つ又は僅かな受信素子にだけ印加するように考慮した場合には明らかである。

監視乃至観測される通信ゾーンを複数の検出素子（受信素子とも呼ばれる）に分割した際には、場合によっては、従来技術の赤外線受信素子、例えば、フォトダイオードで、表面全体に亘って延在されていない活性面領域がある限り、問題が生じ、その結果、検出素子を相互に直ぐ隣接して配列した場合には、無駄ゾーンが生じてしまう。つまり、反対に言うと、観測すべき通信ゾーンを全て隙間なく検出素子上に結像することはできず、逆に、検出素子の、通信ゾーン上での結像が観測される場合には、赤外線（ＩＲ）信号を受信できない中間領域、つまり、無駄ゾーンが生じる。この状況に役立つために、本発明によると、特に有利に、少なくとも２つのマトリックス状の赤外線（ＩＲ）検出素子の配列構成が設けられており、その際、各赤外線（ＩＲ）検出素子の位置は、配列構成毎に相互にずらされている。従って、空間的に相互に分離された２つのマトリックス状の赤外線（ＩＲ）検出素子の装置構成が設けられ、殊に、ずれの程度が、活性ゾーン乃至非活性中間ゾーンの大きさに相応して設けられている。そのような２つのグループの赤外線（ＩＲ）検出素子をマトリックス状に用いて、更に面に亘って満遍なく設けられた受信装置構成を形成することができない限り、２つ以上、例えば、３つ、４つの、又は、６つの装置構成を設けることができる。このようにして、場合によっては、どんな場合でも中断しないで重畳した「壁タイル状」の装置構成を達成することができる。

他方では、全表面又は前面を占有する活性面を有する、相応の赤外線（ＩＲ）検出素子が設けられている場合、有利には、赤外線（ＩＲ）検出素子が、チェス盤状に装置構成されていて、その活性検出面は、ほぼ継ぎ目なしに相互に当接して設けられている。この実施例では、従って、単に１つのグループ又は装置構成の赤外線（ＩＲ）検出素子だけで、十分に機能することができる。

通信ゾーンを（１つの乃至、各々の）赤外線（ＩＲ）検出素子装置構成上に集中して結像するために、例えば、結像レンズ（収束レンズ）が赤外線（ＩＲ）検出素子に（各々）設けられている。その際、複数グループの赤外線（ＩＲ）検出素子の場合、そのような結像レンズは、観測される通信ゾーンを１つのグループの赤外線（ＩＲ）検出素子上に結像することができ、第２のレンズは、通信ゾーンを第２のグループの赤外線（ＩＲ）検出素子上に結像するために設けられている、等である。

電気信号、即ち、相応の電気パルスを得るために、赤外線（ＩＲ）検出素子に、限界値形成ユニットを接続し、その出力側を比較器の一方の入力側に接続し、比較器の他方の入力側に、それぞれの最大赤外線（ＩＲ）検出素子出力信号を供給すると有利である。つまり、その都度瞬時の最大値が比較器に印加され、この最大値から、それに対して更に並行して、適合する限界値が導出されて、同様に比較器に供給される。限界値の最大値乃至最小値は、抵抗網によって特定することができ、限界値は、供給される信号の上昇側縁に、前述の最大値に至る迄従うことができる。限界値の低下時には、低下時間は、例えば、限界値形成ユニットに所属するＲＣ素子の時定数によって特定される。このようにして、限界値を各々の信号に動的に適合することができ、そうすることによって、これ以降、改善されたノイズ抑制を達成することができ、比較器の出力パルスは、更に受信信号のレベルに依存せずに均一な振幅を有しており、その結果、定性的特徴を示すデータ信号を得ることができ、相応の評価乃至復号部に供給される。

回路構成では、各赤外線（ＩＲ）検出素子の後ろ側に、最大出力信号の選択のために、少なくとも１つのダイオードを接続し、その際、各ダイオードを、場合によってはグループにして、当該各ダイオードの、赤外線（ＩＲ）検出素子とは反対側、例えば、当該各ダイオードのカソードを一緒に接続すると有利である。そうすることによって、回路技術上特に簡単に、最大値選択を実施することができ、その際、ここでは、更に、ダイオード乃至１つのグループのダイオードに共通の抵抗を接続し、この抵抗から、各々の赤外線（ＩＲ）検出素子の最大出力信号を取り出すことができ、比較器の他方の入力側に供給される。ダイオード乃至他方のグループのダイオードを限界値形成ユニットに接続すると、有利である。

適切なレベルの限界値信号を比較器の一方の入力側に供給するために、限界値形成ユニットが、簡単に１つの分圧器を有していて、この分圧器から、限界値電圧が比較器の一方の入力側に供給されるようにすると有利である。

以下、本発明について、図示の実施例を用いて詳細に説明する。しかし、この図示の実施例は、本発明を限定するものではない。その際：
図１は、自動車と一緒にシンボルで示した通信ゾーンのセグメント化を示すための、結像レンズが配属されている赤外線（ＩＲ）検出素子の配列構成の略図、
図２は、受信装置と通信ゾーンのセグメント化を、光放射特性で略示する図、
図３は、赤外線（ＩＲ）受信装置のブロック接続図、
図４は、図３に対して少し変形した赤外線（ＩＲ）受信装置のブロック接続図、
図５は、部分図５Ａ〜５Ｄで、図４の受信装置の種々の回路点での信号経過特性を示す図、
図６は、受信装置の別の実施例のブロック接続図、
図７は、２つの検出素子装置を用いて、受信ゾーンのセグメント化を、図１と同様に略示した図、
図７Ａは、活性面と非活性面との相互の関係を示すための、通常の検出素子の平面図、
図８は、殊に、各活性検出面間の比較的大きな非活性面を示すための、そのような、２ｘ４個の検出素子の配列を示す図、
図９は、できる限り中断せずに、又は、所謂オーバーラップゾーンが形成されるように結像又は投映面を受信装置に形成するために、そのような、複数グループの赤外線（ＩＲ）検出素子をマトリックス状に配列して、各々のグループの各検出素子間をずらして示した略図
である。

図１には、赤外線（ＩＲ）受信装置１の一部分が略示されており、赤外線（ＩＲ）受信装置１は、マトリックス状の配列２で、いくつかの赤外線（ＩＲ）検出素子３を有しており、ここでは、各赤外線（ＩＲ）検出素子は、列及び行に相互に直接当接している。検出素子配列２には、略示した結像素子４、例えば、凸レンズが、通信ゾーン５の光学的な結像のために対応して設けられている。この通信ゾーン５は、例えば、有料道路の領域、有料自動車道路の走行車線、料金がかかる駐車場等であり、その際、従来技術の通信装置と共に、前述のＯＢＵ（ＯＢＵオンボードユニット）が装着されている自動車、例えば、図１に略示された自動車６は、固定の送/受信装置と通信し、この送/受信装置は、図１には、受信装置１を別にして、詳細に図示されていないが、そのような装置として、従来技術で十分に公知である。殊に、この場合、赤外線（ＩＲ）通信が基礎となっており、図１には、例として、自動車６内のＯＢＵから放射された赤外線（ＩＲ）ビーム７が示されており、この赤外線（ＩＲ）ビーム７は、結像レンズ４を介して、通信ゾーン５内の自動車６の位置に相応する結像６’を、検出素子３のマトリックス配列２上に形成する。検出又は受信素子３のラスタ状またはマトリックス状の配列２は、通信ゾーン５の結像に関して、この通信ゾーン５の相応のマトリックス状又はチェス盤状の分割に相応しており、その結果、「タイル」状、例えば、５．１が、観測すべき通信ゾーン５内に仮想して定義され、この「.タイル」には、検出素子配列２内の、相応の矩形状の受信面、例えば、５．１’が相応している。従って、受信装置１の検出面又はマトリックス状の検出素子配列２のセグメント化に相応して、通信ゾーン５がセグメント化されており、その際、通信ゾーン５から到来したビーム７は、個別受信素子３上又は幾つかの僅かな隣接受信素子３に結像する。送信対象、つまり、自動車６が移動することによって、この結像、例えば、図１の６’は、赤外線（ＩＲ）検出素子配列２上を移動し、その際、常に、最大照射強度となって、従って、最大電気信号を送出する受信素子３が存在する。

図１には、既述のように、相互に継ぎ目なしに当接した活性赤外線（ＩＲ）検出素子３の配列２が示されており、これは、唯一のグループの検出素子３の理想的なセグメント化に相応しており、その際、そのような理想的な配列は、何れにせよ、常に可能とはかぎらず、この点について、図７〜９を用いて更に詳細に説明する。そのように、非活性ゾーンが赤外線（ＩＲ）検出素子３の活性面の間にある場合、２つ又はそれ以上のグループの赤外線（ＩＲ）検出素子又は赤外線（ＩＲ）検出素子の配列２が設けられており、この点について、以下、詳細に説明する。

図２には、セグメント化された通信ゾーン５が略示されており、この通信ゾーンは、個別セグメント、例えば、５．１．．．５．ｎを有しており、結像対象４，例えば、収束レンズを介して収束されており、その際、赤外線（ＩＲ）検出素子３（又は、幾つかの、そのような赤外線（ＩＲ）検出素子３）は、セグメント５．１等に相応するセグメント５．１’．．．５．ｎ’を形成する。図２には、その際、相応の赤外線（ＩＲ）ビーム７．１乃至７．ｎ（通信ゾーンセグメント５．ｎの結像セグメント５．ｎ’を形成する）も示されている。

既述のように、前述のセグメント化により、その都度、赤外線（ＩＲ）検出素子３が所定の時点で、最大出力信号を供給し、この、各々最大出力信号は、後続の信号処理で利用され、それに対して、別の出力信号、即ち、残りの赤外線（ＩＲ）検出素子の信号は抑制される。そうすることによって、最大ＳＮＲ比の、その都度１つの最適な信号が生じ、その結果、反対に、かなり大きな距離に亘って、比較可能な赤外線（ＩＲ）送信乃至受信素子を用いて、赤外線（ＩＲ）通信を行うことができるということである。

図３には、各々の最大出力信号を選択して、評価部に供給することができる処理回路がブロック接続図で示されている。

詳しくは、ｎ個の赤外線（ＩＲ）検出素子３．１，３．２．．．３．ｎが、例えば、ピンダイオード又はフォトダイオードの形式で示されており、赤外線（ＩＲ）検出素子３．１，３．２．．．３．ｎの後ろ側には、各々１つの固有の増幅器８．１，８．２．．．８．ｎが接続されている。この増幅器８．１，８．２．．．８．ｎの各出力側は、一方では、最大値検出器９の各入力側と接続されていて、他方では、ピーク値検出器１０の各入力側と接続されている。ピーク値検出器１０の後ろ側には、限界値形成ユニット１１が接続されている。限界値形成ユニット１１並びに最大値検出器９の各出力側は、比較器１２の各入力側と接続されており、比較器１２は、パルス形成ユニットを形成して、その都度最大値検出器から供給され、且つ、振幅（値の大きさ）が限界値形成ユニット１１の限界値の上側である最大出力パルスだけを供給するように構成されており、それに応動して、パルス信号が後続の評価ユニット１３に送出される。評価ユニット１３は、それから、従来技術のやり方で、供給されたパルス信号又は検出信号を復号化するが、この点に関して、これ以上更に説明するにおよばない。

図４には、赤外線（ＩＲ）検出素子３．１，３．２．．．３．（ｎ−１），３．ｎ（上述のように、例えば、フォトダイオード、又は、ピンダイオード）の各々の最大出力信号の選択部を有する処理回路が一層詳細に図示されており、その際、各々の赤外線（ＩＲ）検出素子３．ｉの後ろ側には、増幅器８．１．．．（一般には８．ｉ）が接続されており、この増幅器８．１．．．の後ろ側には、２つのダイオード１４．１ａ，１４．１ｂ，１４．２ａ，１４．２ｂ．．．１４．（ｎ−１）ａ，１４．（ｎ−１）ｂ，１４．ｎａ，１４．ｎｂ（一般には１４．ｉａ，１４．ｉｂ）が並列接続で設けられており、その際、例えば、このダイオード１４．ｉのアノードは、各々対応している増幅器８．ｉの出力側と接続されており、それに対して、ダイオード１４．ｉの他方の側、つまり、例えば、カソードは、グループ毎に各々共通の回路点１５ａ乃至１５ｂに一緒に接続されており、その際、一方の回路点１５ｂには、最大値回路９’が接続されており、他方の回路点１５ａには、ピーク値回路１０と限界値形成ユニット１１が接続されている。詳しくは、例えば、限界値形成のために設けられた回路分岐に、分路コンデンサ１７及び直列抵抗１８が接続されており、その際、抵抗１８は、それと同時に、別の抵抗１９を有する分圧器の部分である。他方の信号分路には、例えば、抵抗２０が設けられており、この抵抗２０は、各々の最大信号を取り出して、比較器１２の一方の入力側２１に供給するように設けられている。これに対して、比較器１２の他方の入力側２２には、分圧器１８，１９で形成された電圧信号、即ち、限界値が供給されている。

図５には、４つの行又はダイアグラム、図５Ａ，５Ｂ，５Ｃ及び５Ｄで、個別電圧レベル、一般的にＵ_Ｅ，Ｕ_１，Ｕ_２及びＵ_Ａで示された電圧が略示されている。その際、Ｕ_Ｅで、各々対応の増幅器８．ｉでの増幅後の個別検出素子３．ｉの電圧レベルが示されており、その際、詳しくは、図５Ａには、この赤外線（ＩＲ）検出素子３の各出力信号として、電圧レベルＳ_１，Ｓ_２及びＳ_３が示されている。この電圧レベルＳ_１，Ｓ_２及びＳ_３は、パルス状に設定すべき、自動車６のＯＢＵから送信される赤外線（ＩＲ）信号の周波数に相応する時間を形成し、送信される対象（自動車６）の位置及び運動に基づいて、受信レベルはパルス毎に変化し、即ち、受信レベルＳ_１，Ｓ_２，Ｓ_３は、図５Ａに示されているように、パルス毎に種々異なる大きさにすることができる。例えば、時点Ｔ_１で、第１の赤外線（ＩＲ）検出素子３．１の受信レベルＳ_１は最大であり、時点Ｔ_２で、第１の赤外線（ＩＲ）検出素子３．１の受信レベルＳ_１は、最大であり、時点Ｔ_２で、第２の検出素子３．２の受信レベルＳ_２、及び、時点Ｔ_３で、第３の検出素子３．３の受信レベルＳ_３は最大である。

図５Ｂには、電圧Ｕ_１として、図４のコンデンサ１７でのピーク値Ｕ_Ｐの電圧経過特性が示されており、その際、コンデンサ１７での電荷は、各パルス時点Ｔ_１，Ｔ_２，Ｔ_３等で上昇し、その後、抵抗１８，１９を介して低減する。その際、分圧器１８，１９には、ピーク値Ｕ_Ｐに対して相応に低減した限界値電圧Ｕ_Ｓが得られ、この限界値電圧は、比較器１２の入力側２２に印加され、図５Ｃにも図示されている。

図５Ｃには、別の信号分路での電圧、つまり、各々の最大生起電圧Ｕ_ｍａｘ（つまり、時点Ｔ_１では信号Ｓ_１、時点Ｔ_２では信号Ｓ_２、時点Ｔ_３では信号Ｓ_３）が図示されており、抵抗２０で形成される電圧であり、比較器１２の他方の入力側２１に供給される。その際、既述のように、分かりやすくするために図５Ｃにも、限界値電圧Ｕ_Ｓが図示されており、この限界値電圧から直ぐに、図５Ｄのパルス経過特性が得られ、つまり、比較器の出力信号Ｕ_ｋｏｍｐが得られ、この出力電圧は、同時に、既述の図４の処理回路の出力信号Ｕ_Ａであり、この出力信号は、それから、図３を用いて説明した評価ユニット１３に供給される。

このようにして、明確なデジタルパルス信号が得られ、その際、常に、最大検出素子出力信号（しかも、この信号だけ）が処理されるので、大きな信号対雑音比を達成することができる。更に、有利にも、各々の限界値レベルは、動的に受信信号に適合され、そうすることによって、ノイズの抑制を高めることができる。比較器１２の出力パルスは、受信信号の受信レベルとは無関係に均一なパルスを有している。

図６には、図４の処理回路が一般的に示されており、その際、光学検出素子３．ｉの各出力信号は、対応する増幅器８．ｉでの増幅後、信号Ｓ．ｉとして（具体的には、Ｓ．１，Ｓ．２．．．Ｓ．ｎ）、並列に最大値検出器９に供給され、最大値検出器の出力信号は、一方では、直接、比較器１２の一方の入力側に供給され、他方では、限界値形成ユニット１１に供給され、得られた限界値レベルは、比較器１２の他方の入力側に供給されて、そのようにして、既述のような図５Ｄのデジタル信号が、評価ユニット１３での評価のために得られる。

前述のように、赤外線（ＩＲ）検出素子３は、たいてい、継ぎ目なしに相互に接合することはできず（図１に示されているように）、行及び列で直接、相互に設置され、少なくとも１つの方向に、各活性面間に間隔が生じ、この間隔によって、通信ゾーン５内に無駄なゾーンが形成され、即ち、このゾーンは、このゾーンから赤外線（ＩＲ）信号（図１の赤外線（ＩＲ）ビーム７）が放射される場合、赤外線（ＩＲ）検出素子３を備えた受信装置１に受信されないか、又は、不適切に受信されてしまう。これは、図７、図７Ａ、及び、図８に詳細に図示されており、その際、図７から、例えば、２つの赤外線（ＩＲ）検出素子配列２ａ及び２ｂが上下に（場合によっては、左右に）重ねて設けられており、この配列内では、検出素子３．ｉは、各々別の配列の各検出素子３．ｉに対してずらされている。例えば、ここでは、各活性面間に水平方向に１つしか間隔がないようにされており、検出素子３．ｉは、両配列上に、又は、グループ１ａ，１ｂに分割されて、総体的に、接合部なしに通信ゾーン５が結像されるようになる。これは、図７と図１を比較して、最も上の第１の検出素子３．１は、上側の配列２ａに設けられており、次の検出素子３．２は、図７の下側の配列２ｂの最も上の列に設けられており、第３番目の検出素子３．３は、上側の配列２ａに設けられており、第４の検出素子３．４は、下側の配列２ｂに設けられている、等である。従って、検出素子３．１、３．３等、乃至、３．２、３．４等は、両配列又はグループ２ａ及び２ｂ内で相互にずらされており、両配列１ａ，１ｂは、上下にずらされていて、各検出素子３の面が１つの面に形成され、そうして、各検出素子３を継ぎ目なしに相互配列することができ、乃至、各検出素子３を重畳することができる。従って、これは、通信ゾーン５の全てのゾーン、又は、セグメント５．１を接合部なしに受信装置１上に結像することに相応する。この結像のために、凸状の結像レンズ４ａ及び４ｂが設けられており、これにより、自動車６のＯＢＵから放射される赤外線（ＩＲ）ビームを形成する、凸状の結像レンズ４ａ及び４ｂに照射される「部分ビーム」７ａ，７ｂを、各々の対応する検出素子配列２ａ乃至２ｂにフォーカシングすることができる。その際、図７から分かるように、例えば、結像６ａは、上側の配列２ａの真ん中の検出素子３．ｉ上に得られ、そのために、下側の配列２ｂの相応の結像６ｂは、それに対して「ずらされた」検出素子３．（ｉ−１）及び３．（ｉ＋１）間の中間空間内に形成される。上側の配列１ａ内の検出素子３．ｉ上に形成される結像６ａは、検出すべき最大出力信号を形成する。

図７Ａには、実際に赤外線（ＩＲ）検出素子３を構成することができる様子であって、その際、非活性領域が形成される様子が平面図で示されている。赤外線（ＩＲ）検出素子３は、ほぼ正方形の活性受信面３１を、基板３２上に有しており、相互に対向する２つの長手方向側縁に、赤外線（ＩＲ）検出素子３を形成するフォトダイオードの陽極乃至陰極であるハンダパッド３３乃至３４が形成されている。そのようなフォトダイオード乃至検出素子３が、図８の配列２’のように、マトリックス状に配列されている場合、隣接する受信又は検出素子３の活性面３１間に、行方向にも列方向にも非活性ゾーン３５，３６が得られ、非活性ゾーン３５，３６は、相応のようにして、観測すべき通信ゾーン５（図１参照）内に無駄ゾーンを形成する。

それに対処するために、複数の配列２ａ，２ｂが、図７に基本的に示されているように、上下に重なって、又は、左右に並列して設けられていて、それにより、通信ゾーン５を完全に、即ち、無駄ゾーンなしに結像することができるようになる。

検出素子配列２ａ，２ｂは、総体的に各々比較的小さな寸法を有していて、複数の配列２ａ，２ｂ．．．の場合にも上下に重ねて、及び、左右に並列して、各々の送信対象、殊に、自動車６のＯＢＵから放射された赤外線（ＩＲ）光円錐部が、受信装置１の照射面に十分広く扇状に広げられ（例えば、１／２メートル又は１メートルの直径で）、その結果、そのような複数の検出素子配列２ａ，２ｂが、同一の赤外線（ＩＲ）光円錐部によって照射される。

図９には、そのような、検出素子３の３ｘ２の配列が略示されており、その際、各々２つの配列２ａ，２ｂは、図７の配列と同様に（理論的に）相互にずらして示されており、従って、総体的に、検出素子配列２ａ，２ａ’及び２ａ’’（各々２ｘ４検出素子３）、並びに、「その下側に位置している」検出素子配列２ｂ，２ｂ’及び２ｂ’’が、最終的な効果では、総体的に、検出素子３の一体的な面が得られるように相互に入り交じって上下に重なって構成され、このようにして、送信対象（自動車６）は、常に最大放射強度で結像され、従って、最大出力信号で、配列２ａ〜２ｂ’’の検出素子３の１つの上に結像される。

自動車と一緒にシンボルで示した通信ゾーンのセグメント化を示すための、結像レンズが配属されている赤外線（ＩＲ）検出素子の配列構成の略図受信装置と通信ゾーンのセグメント化を、光放射特性で略示する図赤外線（ＩＲ）受信装置のブロック接続図図３に対して少し変形した赤外線（ＩＲ）受信装置のブロック接続図部分図５Ａ〜５Ｄで、図４の受信装置の種々の回路点での信号経過特性を示す図受信装置の別の実施例のブロック接続図２つの検出素子装置を用いて、受信ゾーンのセグメント化を、図１と同様に略示した図、その際、図Ａは、活性面と非活性面との相互の関係を示すための、通常の検出素子の平面図殊に、各活性検出面間の比較的大きな非活性面を示すための、そのような、２ｘ４個の検出素子の配列を示す図できる限り中断せずに、又は、所謂オーバーラップゾーンが形成されるように結像又は投映面を受信装置に形成するために、そのような、複数グループの赤外線（ＩＲ）検出素子をマトリックス状に配列して、各々のグループの各検出素子間をずらして示した略図

符号の説明

１受信装置
２配列
３赤外線（ＩＲ）検出素子
４結像素子
５通信ゾーン
６自動車
７ビーム
８．１，８．２．．．８．ｎ増幅器
９最大値検出器
１０ピーク値検出器
１１限界値形成ユニット
１２比較器
１３評価ユニット
１４．１ａ，１４．１ｂ，１４．２ａ，１４．２ｂ．．．１４．（ｎ−１）ａ，１４．（ｎ−１）ｂ，１４．ｎａ，１４．ｎｂダイオード
１５ａ乃至１５ｂ回路点
１７分路コンデンサ
１８直列抵抗
１９別の抵抗
２０抵抗
２１一方の入力側
２２他方の入力側
３１活性受信面
３２基板
３３乃至３４ハンダパッド
３５，３６非活性ゾーン

Claims

通信ゾーン（５）からの赤外線（ＩＲ）信号を受信するために赤外線（ＩＲ）検出素子（３）と、受信された前記赤外線（ＩＲ）信号に相応する電気信号を導出するための処理回路を有する赤外線（ＩＲ）受信装置において、
赤外線（ＩＲ）検出素子（３）は、通信ゾーン（５）のマトリックス状のセグメンテーションに相応する、少なくとも１つのマトリックス状の配列（２）で設けられており、処理回路は、前記赤外線（ＩＲ）検出素子（３）に接続された最大値検出回路（９）を有しており、前記最大値検出回路（９）は、前記赤外線（ＩＲ）検出素子（３）の各出力信号から、電気信号を導出するために、各々の最大出力信号を選択することを特徴とする受信装置。
少なくとも２つのマトリックス状の赤外線（ＩＲ）検出素子配列（２ａ，２ｂ）が設けられており、赤外線（ＩＲ）検出素子（３）の位置は、前記赤外線（ＩＲ）検出素子配列毎に相互にずらされている請求項１記載の受信装置。
赤外線（ＩＲ）検出素子（３）は、当該赤外線（ＩＲ）検出素子（３）の活性検出器面がほぼ継ぎ目なしに相互に続くように設けられている請求項１記載の受信装置。
各赤外線（ＩＲ）検出素子配列（２）の前、乃至、各赤外線（ＩＲ）検出素子配列（２）に、共通の結像レンズ（４）が設けられている請求項１から３迄の何れか１記載の受信装置。
赤外線（ＩＲ）検出素子（３）には、限界値形成ユニット（１１）が接続されており、該限界値形成ユニット（１１）の出力は、比較器（１２）の一方の入力（２２）に接続されており、前記比較器（１２）の他方の入力（２１）には、各々の赤外線（ＩＲ）検出素子の最大出力信号が供給されている請求項１から４迄の何れか１記載の受信装置。
各赤外線（ＩＲ）検出素子（３．ｉ）の後ろ側には、最大出力信号の選択のために、少なくとも１つのダイオード（１４．ｉａ，１４．ｉｂ）が接続されており、前記ダイオードは、場合によってはグループにまとめられて、当該ダイオードの、前記各赤外線（ＩＲ）検出素子（３．ｉ）と反対側、例えば、当該ダイオードのカソードが一緒に接続されている請求項５記載の受信装置。
各ダイオード乃至一方のグループの各ダイオード（１４．ｉｂ）は、共通の抵抗（２０）と接続されており、該共通の抵抗（２０）から、各々の赤外線（ＩＲ）検出素子の最大出力信号が取り出されて、比較器（１２）の他方の入力側（２１）に供給される請求項６記載の受信装置。
各ダイオード乃至他方のグループの各ダイオード（１４．ｉａ）は、限界値形成ユニット（１１）と接続されている請求項６又は７記載の受信装置。
限界値形成ユニット（１１）は、ＲＣ素子（１６）で構成されている請求項５から８迄の何れか１記載の受信装置。
限界値形成ユニット（１１）は、分圧器（１８，１９）を有しており、該分圧器によって、限界値電圧が比較器（１２）の一方の入力側（２２）に供給される請求項５から９迄の何れか１記載の受信装置。