JP6752859B2 - 距離測定型光電センサ及び距離測定方法 - Google Patents
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Description
Claims (14)
- 監視領域(14)内の物体(16)の検出及び距離測定のための距離測定型光電センサ(10)であって、発信信号を送出するための発光器(12)と、受信信号を生成するための受光器(18)と、前記受信信号から光伝播時間を求め、該光伝播時間から前記物体(16)の距離を求めるように構成された制御及び評価ユニット(24)とを備えるセンサにおいて、
前記制御及び評価ユニット(24)が更に、発信信号として少なくとも1つの周期的に変調されたパルスを送出し、前記受信信号における該パルスの受信時点並びに該受信時点の近傍における発信信号と受信信号との間の変調の位相差を特定し、該受信時点と該位相差から前記物体(16)の距離を算出するように構成されていること、及び
前記制御及び評価ユニット(24)が、10〜400MHzのベース周波数を有するベースクロック源(58)と、より高い周波数を有するクロック発生器(66)と、前記ベース周波数の入力信号と前記クロック発生器(66)のより高い周波数とから混合信号を生成し、前記パルスを少なくとも1GHzの変調周波数で変調する発信側ミキサ(68)とを備えていること
を特徴とするセンサ(10)。 - 前記パルスが少なくとも2GHz、又はそれを超える周波数で変調されることを特徴とする請求項1に記載のセンサ(10)。
- 前記発信側ミキサ(68)がI/Qミキサとして構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のセンサ(10)。
- 前記クロック発生器(66)が前記ベース周波数の非整数倍に相当する周波数を生成することことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のセンサ(10)。
- 前記制御及び評価ユニットが、特にI/Qミキサとして構成された発信側ミキサ(68)の側波帯の切り換え又は通過周波数が異なる少なくとも2つの帯域通過フィルタの設置により、前記変調周波数を切り換えるように構成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のセンサ(10)。
- 前記制御及び評価ユニット(24)が、変調パルスのための時間窓を設定するため、そして特に該時間窓を前記ベース周波数の小部分に当たる分だけずらすために、パルス生成部(74)を備えていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のセンサ(10)。
- 前記制御及び評価ユニット(24)が長さの異なる変調パルスを用いた少なくとも2回の測定に基づいて距離の測定を行うように構成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のセンサ(10)。
- 前記制御及び評価ユニット(24)が、変調されていない補助パルスを送出し、その光伝播時間を特定するように構成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のセンサ(10)。
- 前記受光器(18)が多数のアバランシェフォトダイオード素子(20)を備えており、該素子にそれぞれ降伏電圧を超えるバイアス電圧が印加され、以て該素子がガイガーモードで駆動されることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のセンサ(10)。
- 信号計測回路(22)が設けられており、該信号計測回路が、アバランシェフォトダイオード素子(20)と接続された入力(46)と、出力(48)とを有する能動型結合素子(44)を備え、該結合素子が、前記入力(46)におけるガイガー電流を、推移及びレベルの点で該ガイガー電流と一致する測定電流に写し取り、前記入力(46)が前記ガイガー電流にとって所定電位に対する実質的な短絡を形成し、前記出力(48)が前記入力(44)から減結合されており、前記結合素子(44)が特にちょうど1つの信号計測トランジスタを備えていることを特徴とする請求項9に記載のセンサ(10)。
- 前記制御及び評価ユニット(24)が位相位置を維持したまま前記受信信号をベース周波数まで下げる受信側ミキサ(76)、特にI/Qミキサを備えていることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のセンサ(10)。
- 前記制御及び評価ユニット(24)が前記受信時点を特定するための第1の受信路(82)と前記位相差を特定するための第2の受信路(84)とを備えていることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載のセンサ(10)。
- 制御及び評価ユニット(24)が、それぞれ少なくとも1つの変調パルスを用いて複数の個別測定を実行し、その後、該複数の個別測定から受信時点及び/又は位相差を特定するために共通の受信信号を生成して評価するように構成されていることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のセンサ(10)。
- 監視領域(14)内の物体(16)の検出及び距離測定のための方法であって、発光器(12)で発信信号が送出され、受光器(18)で受信信号が生成され、該受信信号から光伝播時間が求められ、該光伝播時間から前記物体(16)の距離が特定される方法において、
発信信号として少なくとも1つの周期的に変調されたパルスが送出され、前記受信信号における該パルスの受信時点並びに該受信時点の近傍における発信信号と受信信号との間の変調の位相差が特定され、該受信時点と該位相差から前記物体(16)の距離が算出されること、及び
10〜400MHzのベース周波数を有するベースクロック源(58)と、より高い周波数を有するクロック発生器(66)と、発信側ミキサ(68)とにより、前記ベース周波数の入力信号と前記クロック発生器(66)のより高い周波数とから混合信号が生成され、前記パルスが少なくとも1GHzの周波数で変調されること
を特徴とする方法。
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