KR20050028921A - 광학 거리 측정 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광학 거리 측정 방법에 관한 것으로, 상기 방법에서 측정 장치(10)에 통합된 송신부(14)의 송신기는 변조된 측정 빔(16,36)을 목표 대상물(20)을 향해 방사하고, 목표 대상물(20)에 의해 반사되거나 또는 산란된 측정 빔(17,44)은 측정 장치(10) 내에 통합된 측정 수신기(54)에 의해 검출되어 주파수 혼합 과정에 의해 저주파 영역 내로 전송된다.
본 발명에 따라 측정 다이오드(62)는 되돌아온 측정 신호(17,44)를 검출하고 주파수를 변경하는데 이용되고, 상기 다이오드의 캐소드 및 애노드 전압은 혼합 신호의 생성을 위해 고주파로 변조된다.
또한 본 발명에 따른 방법의 실행을 위한 장치(10)에 관한 것이다.

Description

광학 거리 측정 방법 및 장치{Method and device for optically measuring distance}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 광학 거리 측정 방법 및 청구항 제 4 항의 전제부에 따른 상기 방법의 실행을 위한 장치에 관한 것이다.
거리 측정 장치, 특히 상기 장치로서 광전자 거리 측정 장치는 이미 공지되어 있다. 상기 장치들은 원하는 목표 대상물을 향하는 변조된 측정 빔, 예컨대 광선 또는 레이저빔을 방사하고, 장치에 대한 상기 대상물의 거리가 측정된다. 목표로 삼은 대상물에 의해 반사되거나 또는 산란되어 되돌아온 측정 신호는 장치의 센서에 의해 적어도 부분적으로 다시 검출되고 측정하고자 하는 거리를 검출하는데 이용된다.
상기 방식의 공지된 장치는 목표 대상물에 대한 거리 측정을 위한 소위 위상 측정 방법 및 순수한 전파 시간 측정 방법으로 구분된다. 전파 시간 측정 방법에서 가능한 짧은 펄스 주기의 광펄스는 측정 장치로부터 전송되고 후속하여 목표 대상물에 대한 상기 펄스 주기의 전파 시간이 전송되고 다시 측정 장치로 되돌아와 검출된다. 광속도의 공지된 값에 의해 목표 대상물에 대한 측정 장치의 거리가 전파 시간으로부터 산출된다.
이와 반대로 위상 측정 방법에서는 통과하는 구간에 따른 측정 신호의 위상 변동이 측정 장치와 목표 대상물간의 거리의 측정을 위해 이용된다. 전송된 측정 신호와 되돌아오는 측정 신호간의 위상 변이의 크기로부터 측정 신호가 통과하는 구간, 따라서 목표 대상물에 대한 측정 장치의 거리가 측정된다.
거리 측정 장치의 사용 범위는 일반적으로 2-3 cm 에서 수백 cm 범위의 거리를 포함한다. 그러한 측정 장치는 점차 콤팩트하게 구현되어 상업적으로 판매되고 산업적 또는 개인적 사용자에게 간단한, 예컨대 취급이 용이한 작동을 가능하게 한다.
상기 장치에 의한 높은 측정 정확도를 달성하기 위해 사용된 주파수 변조(FM)를 가능한 크게 선택하는 것이 공지되어 있다. 0 내지 360°의 위상 각도에서만 위상 측정이 정확하기 때문에, 높은 변조 주파수의 0 내지 360°의 위상 각도 범위에 걸친 측정 범위를 얻기 위해 송신광선의 높은 변조 주파수를 송신광선의 적어도 하나의 다른, 낮은 변조 주파수로 교체하는 것이 일반적이며 예컨대 독일 특허 공개 명세서 DE 43 03 804 호에 공지되어 있다.
또한 송신된 측정 신호 및 수신된 측정 신호간의 위상 차이를 보다 정확하게 측정하기 위해 평가될 신호가 보다 현저히 작은 주파수로, 예컨대 주파수 혼합 과정에 의해 변환되는 것이 공지되어 있다. 상기 혼합 과정에 의해 저주파 측정 신호가 발생하는데, 상기 측정 신호는 기본 정보의 캐리어, 송신된 신호와 수신된 신호간의 위상 변이의 캐리어이지만, 현저히 감소된 주파수로 인해 훨씬 간단하게 후속 처리되고 보다 정확하게 평가될 수 있다.
측정 주파수의 "하향 혼합(down mix)" 을 달성하기 위해 송신 또는 수신 신호를, 혼합 결과가 저주파 범위에 놓일 정도로만 측정 주파수로부터 변이된 주파수를 가진 신호와 혼합하는 것이 공지되어 있다. 상기 저주파 범위에서 상응하는 스위칭 장치에 의해 원하는 위상이 문제없이 측정될 수 있다. 바람직하게 상기 주파수 혼합 과정을 위해 예컨대 되돌아온 측정 신호를 검출하는 다이오드가 이용될 수 있다.
독일 특허 출원 공개 명세서 제 37 43 678 A1 호에 광학 후방산란 측정 장치가 공지되어 있으며, 상기 장치는 광송신기를 구비하며, 상기 송신기의 송신 출력은 발진기에 의해 변경된 주파수로 변조될 수 있다. DE 37 43 678 A1 호의 후방산란 측정 장치의 송신광은 광선 분할기에 의해 평가될 광도파관으로 유도된다. 광도파관으로부터 후방 산란된 송신광의 일부는 광선 분할기에 의해 포토 다이오드로 형성된, 후방산란 측정 장치의 광학 수신기에 공급된다. 후방산란-위치 및 후방산란 세기의 측정을 위해 DE 37 43 678 A1 의 후방산란 측정 장치에서 광 후방산란 출력에 비례하는 신호 및 발진 주파를 갖는 변조 전압으로 이루어진 혼합 신호가 형성된다. 포토 다이오드가 애벌란시 포토 다이오드이고 상기 다이오드의 바이어스 전압이 변조 전압에 의해 변조된 직류 전압이면 광수신기를 위한 비용이 감소된다. 그렇게 생성된, 저주파 혼합 신호는 포토 다이오드의 여자 회로로 접속된, 옴저항 및 커패시터로 이루어진 병렬 회로에서 얻어진다.
유럽 특허 0 932 835 B1 호에 거리 측정 장치의 보정을 위한 장치가 공지되어 있고, 상기 장치는 송신기를 구비하고, 상기 송신기는 고주파 변조된 광학적 빔을 방사하여 측정 대상물을 조명한다. 또한 EP 0 932 835 B1 호의 장치는 측정 대상물에 의해 반사된 광선을 감지하여 전기 신호로 변환하는 측정 수신기로 이루어진다. EP 0 932 835 B1 호의 거리 측정 장치의 송신기 빔 경로로부터 고주파 변조된 송신기 광선의 일부는 영구적으로 분리되고 보정 구간으로 이용되는 내부 기준 구간을 통해 직접 기준 수신기, 예컨대 PIN 다이오드에 제공된다. 상기 다이오드는 주파수 혼합기와 접속된다. 주파수 혼합기는 다시 측정 빔용 측정 수신기로 이용되는 애벌란시 포토 다이오드와 직접 접속된다. 상기 접속에서 혼합 주파수로서 고주파의 전기 신호가 결합된다. 상기 혼합 주파수는 주파수 혼합기에 의해 기준 수신기에 의해 수신된 기준빔의 고주파 변조 신호와 혼합되고, 이로써 저주파 보정 신호가 발생한다. 다른 한편으로 혼합 주파수는 애벌란시 포토 다이오드에 의해 수신된 측정 빔의 고주파 변조 신호와 혼합되고, 이로써 저주파 측정 신호가 발생한다. 애벌란시 포토 다이오드는 EP 0 932 835 B1 호의 장치에서 소위 직접 혼합기이다. 저주파 보정 신호 및 마찬가지로 저주파 측정신호가 후속하여 위상 측정의 공지된 방식으로 제공된다.
도 1은 광학 거리 측정 장치의 전체적인 간단한 개략도.
도 2는 광학 거리 측정을 위한 본 발명에 따른 장치의 측정 수신기의 작동을 위한 회로 장치.
청구항 제 4 항에 따른 광학 거리 측정을 위한 본 발명에 따른 장치는 변조된 측정 빔을 목표 대상물로 방사하기 위한 적어도 하나의 송신기를 갖는 송신부를 포함한다. 바람직하게 상기 송신기는 레이저 다이오드 형태로 형성되므로, 레이저 다이오드에 공급된 에너지 공급의 변조에 의해 소정의 고주파 변조가 광 신호에 직접 가해질 수 있다. 또한 본 발명에 따른 장치는 수신부를 포함하고, 수신부의 측정 수신기는 직접 혼합하는 애벌란시 포토 다이오드의 형태로 형성된다. 상기 포토 다이오드는 입사 광신호를 동일한 주파수의 상응하는 전기 신호로 변환한다.
포토 다이오드의 증폭 변조 및 특히 다이오드의 광전류를 결정하는 증폭의 비선형성으로 인해 포토 다이오드의 전기 출력 신호는 하나의 신호를 포함하고, 상기 신호의 주파수는 입사 광측정 신호의 변조 주파수와 포토 다이오드의 증폭 변조 주파수간의 차이에 의해 설정된다. 측정 신호의 상기 직접 혼합의 경우 다이오드의 캐소드에 인가되는 50 내지 500 V 범위의 DC 전압에 주파수 변조된 비신호 전압이 중첩된다. 상기 변조 비신호 전압은 전형적으로 사인파형이지만, 다른 주파수 곡선을 가질 수도 있다. 상기 변조로 인해 차단 전압 및 다이오드의 게인이 주파수에 따라 변조된다.
바람직하게 광 거리 측정을 위한 본 발명에 따른 장치에서 애벌란시 다이오드(Uk = U0 + uK(t))의 캐소드 바이어스 전압(Uk) 외에도 추가적으로 애노드에 인가되는 전압(UA = uA(t))도 변조된다. 이러한 방식으로 공통 모드 간섭(common-mode-interference)이 측정 수신기의 캐소드 경로는 물론 애노드 경로에서 동일하게 감소되거나 또는 완전히 방지될 수 있다. 상기 공통 모드 간섭은 완전한 세기로 혼합되지 않는다. 왜냐하면 다이오드 내에서의 혼합에 캐소드와 애노드 간의 차신호만이 작용하기 때문이다. 따라서 예컨대 상응하는 공통 모드 간섭에 의해 조정되는 측정값 오류가 현저하게 감소될 수 있다.
종속 청구항에 언급된 특징에 의해 독립항에 제시된 장치 및 상응하는 방법의 바람직한 실시가 가능하다.
바람직하게 본 발명에 따른 장치는 회로 장치를 포함하고, 상기 장치에 의해 측정 수신기로 사용되는 애벌란시 포토 다이오드의 애노드측에 시간에 따른 애노드 전압(uA(t))이 공급될 수 있고, 상기 애노드 전압은 변조된 캐소드 전압(uK(t))의 반전된 신호에 상응한다. 본 발명에 따른 장치에서 애벌란시 포토 다이오드의 애노드 및 캐소드측은 동일한 양이지만 반전된 극성의 전압에 의해 변조된다. 측정 신호 주파수와 주파수 혼합기로 사용된 다이오드의 변조 전압과의 혼합에 있어서 다이오드의 캐소드와 애노드 간의 시간에 따른 차신호 만이 작용한다. 차신호(UD(t)) 는 하기와 같다.
UD(t) = UA(t) - UK(t) = uA(t) - uK(t) = 2 uA (t)
순수한 캐소드 변조와 달리 본 발명에 따른 방법에서 소정 세기의 변조 신호를 생성하기 위해서는 1/2 의 변조 진폭만이 필요하다. 특히 이것은 고주파 범위에서 바람직하다. 왜냐하면 변조 주파수를 생성하기 위해 드라이버 출력이 적절하게 감소될 수 있기 때문이다. 또한, 장치의 불가피한 방사도 측정 수신기의 단독 캐소드 변조의 경우에 주어지는 값의 1/4 로 감소된다. 왜냐하면 상기 방사는 짧은 전기 안테나의 경우에 송신 출력의 진폭에 따라 제곱으로 상승하기 때문이다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예에서 개별 변조기는 변조 캐소드 전압(uK(t)) 외에도 애노드 전압(uA(t))을 제공한다. 상기 실시예에서는 간단한 수단에 의해 애벌란시 포토 다이오드에서 소정의 변조가 발생될 수 있다.
포토 다이오드는 입사 광신호를 동일한 주파수의 상응하는 전기 신호로 변환시킨다. 포토 다이오드의 증폭 변조에 의해 포토 다이오드의 전기 출력 신호는 입사 광신호의 변조 주파수와 포토 다이오드의 증폭을 위한 변조 주파수간의 차이에 의해 주어지는 주파수를 가진 신호를 포함한다. 본 발명에 따른 장치에서는 캐소드 전압 및 애노드 전압이 변조된다. 포토 다이오드 내의 과정에서 캐소드 및 애노드 전압 간의 차신호가 작용한다.
본 발명에 따른 장치 또는 본 발명에 따른 방법의 다른 장점은 도면 및 관련된 상세한 설명에서 제시된다.
광학 거리측정을 위한 본 발명에 따른 장치의 실시예가 도면에 도시되고 하기의 상세한 설명에서 상세히 설명된다. 도면, 상세한 설명 및 본 발명에 대한 청구항들은 여러 특징들을 조합해서 포함한다. 당업자는 상기 특징들 또는 관련된 청구항들을 개별적으로 고려할 수 있고 또한 바람직하게 조합하거나 청구항과 조합할 수 있다.
도 1에 기본적인 구성의 설명을 위한 주요 부품들을 포함하는 광학 거리 측정 장치(10)가 개략적으로 도시된다. 거리 측정 장치(10)는 하우징(12)을 포함하고, 상기 하우징 내에는 광 측정 신호(16)를 생성하기 위한 송신부(14) 및 목표 대상물(20)로부터 되돌아온 측정 신호(17)의 검출을 위한 수신부(18)가 형성된다.
송신부(14)는 특히 도시되지 않은 일련의 부품들 외에도 광소스(22)를 포함하고, 상기 광소스는 도 1의 실시예에서 반도체-레이저 다이오드(24)에 의해 구현된다. 본 발명에 따른 장치의 송신부(14)에 다른 광소스를 사용하는 것도 가능하다. 도 1에 따른 실시예의 레이저 다이오드(24)는 레이저 광선을 사람의 눈으로 볼 수 있는 광선 다발(26) 형태로 방사한다. 또한 레이저 다이오드(24)는 제어장치(28)에 의해 작동되고, 상기 제어장치는 상응하는 전자장치에 의해 변조된 전기 입력 신호(30)를 다이오드(24)로 전송한다. 제어장치(28)는 본 발명에 따른 측정 장치의 제어 및 평가 유닛(58)으로부터 레이저 다이오드를 변조하는데 필요한 주파수 신호를 얻는다. 다른 실시예에서 제어장치(28)는 직접 제어 및 평가 유닛(58)의 내부 구성부품일 수 있다.
제어 및 평가 유닛(58)은 특히 필요한 주파수 신호를 제공하기 위한 적어도 하나의 수정 발진기를 포함하는 회로 장치(59)를 포함한다. 상기 신호들에 의해 공지된 방식으로 광학 측정 신호가 변조되고, 상기 신호들 중 다수의 신호는 거리 측정 동안 상이한 주파수로 이용된다. 상기 장치의 기본적인 구조 및 상이한 측정 주파수의 생성을 위한 상응하는 방법은 예컨대 DE 198 11 550 C2 에 제시되므로, 여기서 상기 간행물이 참고되고 언급된 간행물의 내용은 본 명세서의 내용으로서 본 상세한 설명의 범위에서는 상세히 설명되지 않는다.
반도체 다이오드(24)로부터 방사되는 세기 변조된 광다발(26)은 제 1 광학 수단(32)을 통과하고, 상기 광학 수단은 측정 빔 다발의 광 프로파일을 개선시킨다. 상기 광학 수단은 오늘날 레이저 다이오드의 통합 구성 부품이다. 측정 빔 다발(26)은 후속하여 콜리메이팅 대물렌즈(34)를 통과하고, 상기 렌즈는 장치로부터 측정될 목표 대상물(20)을 향해 방사되는 거의 평행한 광빔다발(36)을 발생시킨다.
청구항 제 1 항에 의한 본 발명에 따른 장치의 송신부(14)는 장치 내부의 기준 구간(40)의 생성을 위한 장치(38)를 제공하고, 상기 장치에 의해 측정 장치의 내부 보정이 이루어질 수 있다.
측정 신호(16)는 광 윈도우(42)를 통해 장치(10)의 하우징(12)으로부터 분리된다. 실제 측정 과정에서 장치(10)는 원하는 목표 대상물(20)을 향하고, 측정 장치에 대한 상기 대상물의 거리가 측정되어야 한다. 도시되지 않은 다른 작동 소자를 작동함으로써 광 윈도우(42)가 개방되고, 따라서 측정 빔 다발(36)이 목표 대상물(20)로 입사한다. 원하는 목표 대상물(20)에서 반사되거나 또는 산란된 신호(17)의 일부는 입사 윈도우(46)에 의해 다시 본 발명에 따른 장치(10)의 하우징(12)에 도달한다. 입사 윈도우(46)에 의해 장치(10)의 정면(48)에 도달하는 측정 빔은 되돌아오는 측정 빔 다발(44)을 형성하고, 상기 측정 빔 다발은 수신 대상물(50)으로 꺾인다. 수신 대상물(50)은 되돌아오는 측정 빔 다발(44)을 수신 장치(54)의 활성 표면(52)으로 번들링한다.
본 발명에 따른 장치의 수신 장치(54)는 포토 다이오드(62)를 포함하고, 상기 포토 다이오드는 공지된 방식으로 수신되는 광신호(17)를 전기 신호로 변환하고, 상기 전기 신호는 상응하는 접속 수단(65)을 통해 장치(10)의 제어 및 평가 유닛(58)으로 전송된다. 제어 및 평가 유닛(58)은 최초로 송신된 신호(16)에 대한 되돌아오는 광 신호(17), 특히 되돌아오는 신호와의 위상 변이로부터 장치와 목표 대상물(20) 간의 구하고자 하는 거리를 측정한다. 측정된 거리는 예컨대 광 디스플레이 장치(60)로 장치의 사용자에게 전달될 수 있다.
되돌아오는 측정 빔 다발(44)을 감지하는 수신 장치(54)는 애벌란시 포토 다이오드(62)를 포함하고, 상기 다이오드는 본 발명에 따른 장치에서 동시에 주파수 변형을 위한 소자로 이용된다. 생성된 전기 신호의 증폭을 결정하는 상기 포토 다이오드의 바이어스 전압이 변조되면, 상기 변형은 전술한 바와 같이 다이오드의 전기 출력 신호로 다시 나타난다.
애벌란시 포토 다이오드의 활성 표면(52)으로 변조 주파수(fM)를 갖는 광 측정 빔이 입사하고 다이오드의 증폭이 교류 전압(uK(fM + Δf) 의 인가에 의해 변조되면, 다이오드의 전기 출력 신호에 상기 두 신호들의합 주파수 외에도 두 변조 주파수의 차주파수( Δf) 가 나타난다. 상기 공지된 사실은 또한 고주파 변조된 광 측정 신호를 저주파(몇 kHz 까지의 범위 내에서) 범위로 변환하는데 이용되므로, 다른 평가를 위해 오직 저주파의 처리하기 쉬운 신호만이 처리된다. 본 발명에 따른 장치에서 애벌란시 포토 다이오드는 캐소드측(Uk = U0 + uk(t))의 고주파 변조외에도 추가로 다이오드의 애노드측도 변조된다(UA = uA(t)).
또한 본 발명에 따른 장치에서, 예컨대 DE 198 11 550 C2 호에 공지된 방법에 따라 광 변조 주파수(fM ) 에 매우 밀접한 주파수(fM + Δf)가 발생된다. 상기 주파수(fM + Δf)는 다이오드 캐소드측의 공급전압(바이어스 전압)(U0)의 변조기(64)에서 변조된다. 공지된 장치에서 다이오드의 캐소드 전압(UK)만 변조되는 한편, 본 발명에 따른 장치에서는 다이오드의 애노드 전압(UA)도 캐소드측의 작은 변조 신호 전압의 반전된 신호(uA(t)= -uK(t)에 의해 변조된다. 변조기(64)는 상응하는 접속라인(65)을 통해 변조되는 캐소드 전압(uK(t)) 외에도 다이오드에 대한 애노드 전압(UA)도 제공한다. 상기 두 전압은 가능한 상반된 극성 및 동일한 진폭을 가지고 있어야 한다.
도 2는 거리 측정 장치의 측정 수신기의 본 발명에 따른 변조를 위한 회로 장치를 개략적으로 도시한다. 수신 장치(54)의 애벌란시 포토 다이오드(62)로 목표 대상물에 의해 반사되거나 또는 산란된 측정 빔(44)이 입사하고 다이오드에 의해 전기 신호로 변환된다. 본 발명에 따라 애벌란시 포토 다이오드는 캐소드측에서 변조 전압(uK = uK(t))으로써 변조되는 한편, 동시에 포토 다이오드의 애노드측은 양이가능한 동일하지만, 그 극성은 반전된 변조 전압( UA= uA(t)= -uK(t))에 의해 변조된다. 변조 캐소드 전압(uK(t)) 및 애노드 전압 uA(t)을 제공하는 변조기(64)와 포토다이오드(62) 사이에는 도 2의 실시예에서 각각 조정 네트워크(66 또는 68)가 제공된다. 필요한 고주파 범위의 변조 전압(uK 또는 uA)에 대한 허용 가능한 진폭을 달성하거나 또는 변조 전압에 대한 기생 간섭효과를 보상하기 위해 상기 조정 네트워크(66,68)는 선택적이거나 또는 경우에 따라서는 필수적일 수 있다.
바람직하게 변조기(64)는 두 변조 전압을 제공한다. 이를 위해 180°의 위상 변이를 갖는 두 개의 동일한 크기의 신호들이 발생될 수 있고 다이오드의 상응하는 전극에 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 포토 다이오드(62)의 출력 신호측에서 수신장치(54)에는 저역 패스 필터(70,72)가 제공된다. 상기 저역 패스 필터(70,72)는 고주파 신호 성분을 차단하고, 특히 다이오드 증폭을 위한 고주파 변조 주파수 및 광신호에 상응하는 다이오드의 전기 출력 신호를 차단하고 저주파 혼합 신호만 다른 평가부에 제공될 수 있도록 한다. 저역 패스 필터(70 또는 72)는 작동 주파수를 위한 가능한 작은 임피던스 변화를 가져야 한다. 매우 간단한 실시예에서 상기 저역 패스 필터는 저항 및 커패시터에 의해 구현될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 수신장치(54)는 직류 전압 소스(74)를 갖고, 상기 소스는 DC 차단 전압 소스로서 포토 다이오드의 작동점의 결정 또는 조정에 이용된다. DC 차단 전압 소스는 다이오드에 의해 인가된 전압차(U0)를 제공하고, 상기 전압차에 의해 포토다이오드는 차단 방향으로 바이어스된다. 상기 DC 신호에 캐소드측으로 및 애노드측으로 작은 변조 신호 전압(uK(t) 또는 uA(t))이 중첩된다. 저주파 혼합신호(포토다이오드의 전극에 있는 전기 변조 주파수 및 광 측정 신호의 변조 주파수로 이루어진 혼합)는 증폭 소자(76)에 제공되고, 상기 소자는 위상 정보를 가진 혼합 신호를 후속 평가 이전에 소정의 방식으로 증폭시킨다. 장치의 개별 소자들은 상응하는 방식으로 전기 접속라인(65)에 의해 서로 접속된다.
증폭에 앞서 혼합신호의 진폭은 대체적으로 입사 광 신호의 진폭 및 포토다이오드의 증폭에 의해 정해진다. 캐소드 전압(UK)과 애노드 전압(UA) 간의 시간에 따른 차신호(UD(t))는 다이오드 내의 혼합에 사용된다. UD(t)에 비례하는 다이오드의 혼합신호는 본 발명에 따른 장치에 있어서 하기식에 따라 주어진다.
UD(t) = UA(t) - UK(t) = uA(t) - uK(t) = 2uA (t) = -2uK(t)
본 발명에 따른 변조에 의해 주파수 혼합 애벌란시 다이오드의 캐소드 및 애노드측에서 순수한 캐소드 변조에 비하여 1/2의 변조폭만이 필요하다. 이것은 특히 광 신호의 보다 높은 그리고 가장 높은 측정 주파수 범위에서 바람직하다. 포토다이오드의 증폭 변조 주파수는 광 측정신호의 (고) 변조 주파수에 가급적 근접해야 하기 때문에 상기 장치는 전자 주파수 드라이버용의 상응하는 높은 출력을 필요로 한다. 따라서, 본 발명에 따른 장치에 의해 필요한 변조 진폭이 낮아지기 때문에 드라이버 출력도 감소될 수 있다.
따라서 손실 매카니즘을 나타내는 검출 장치의 방사도 종래의 변조시에 캐소드측에 세팅된 값의 1/4 로 감소된다. 충분한 정확도로 짧은 전기 안테나를 형성하는 수신 장치는 변조의 진폭에 따라 제곱으로 상승하는 방사를 가지므로, 변조 진폭의 이등분에 의해 방사의 현저한 감소가 가능해진다.
동일한 방식으로 애노드 및 캐소드 경로에서 나타나는 공통 모드 간섭은 본 발명에 따른 방법에서 더 이상 혼합되지 않으므로 측정값 에러도 발생하지 않을 수 있다. 이를 위해 변조 캐소드 전압(uK(t)) 및 애노드 전압(uA(t))은 가능한 정확히 상반되는 극성 및 동일한 진폭을 가져야 한다. 상기 조건이 충족 될수록 회로가 보다 양호하게 동작하고, 측정 장치의 공통 모드 간섭이 보다 양호하게 게거된다.
본 발명에 따른 방법 및 상기 방법의 실행을 위한 장치에 의해 저주파 범위의 주파수 변환 및 보다 높은 변조 주파수에서 혼합 효율이 보장될 수 있다. 따라서 광 측정신호를 위한 보다 높은 변조 주파수의 사용 및 이로 인하여 거리 측정 장치에 대한 보다 높은 측정 정확도가 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 방법은 해당 측정 장치에 의해 방출되는 간섭 방사를 감소할 수 있고 측정 장치의 수신 유닛에 대한 간섭 작용을 보다 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 방법 및 상기 방법의 실행을 위한 본 발명에 따른 장치는 도면에 설명된 실시예에 제한되지 않는다.

Claims (8)

  1. 측정 장치(10)의 송신부(14)의 적어도 하나의 송신 유닛이 변조된 측정 빔(16, 36)을 목표 대상물(20)을 향해 송신하고, 상기 목표 대상물(20)로부터 되돌아온 상기 측청 빔(17, 44)은 상기 측정 장치(10) 내에서 상기 장치(10)의 수신부(18)에 제공된 적어도 하나의 측정 다이오드(62)에 의해 검출되어 상기 측정 장치의 제어 및 평가 유닛(58)에 제공되며, 상기 수신부(18)의 상기 적어도 하나의 측정 다이오드(62)는 평가될 측정신호의 변환을 위한 주파수 혼합 소자로 이용되는, 광 거리 측정 방법에 있어서,
    상기 측정 다이오드(62)의 캐소드측 전압 UK(UK = U0 + uK(t))외에도 상기 측정 다이오드(62)의 애노드측 전압 UA(UA = uA(t)) 도 변조되는 것을 특징으로 하는 광학 거리 측정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 애노드 전압(UA)은 반전된 변조 캐소드 전압 -uK(t)에 의해 변조되는(UA = uA(t) = - uK(t)) 것을 특징으로 하는 광학 거리 측정 방법.
  3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 변조 캐소드 전압 uK(t) 및 상기 변조 애노드 전압 uA(t)은 공통의 변조기(64)에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 광학 거리 측정 방법.
  4. 목표 대상물(20)을 향해 변조된 측정 빔(16,36)을 전송하기 위한 적어도 하나의 송신기(22,24)를 포함하는 적어도 하나의 송신부(14)와, 상기 목표 대상물(20)로부터 되돌아온 측정 빔(17,44)의 수신을 위한 적어도 하나의 측정 수신기(54)를 포함하는 적어도 하나의 수신부(18)를 구비하고, 상기 측정 수신기(54)는 주파수 혼합 소자로 이용되는 포토다이오드(62) 및 상기 대상물(20)에 대한 상기 장치(10)의 거리를 검출하기 위한 제어 및 평가 유닛(58)을 포함하는, 광학 거리 측정 장치에 있어서,
    상기 다이오드(62)에 인가되는 다이오드 바이어스 전압은 캐소드측 및 애노드측에서 변조되는 것을 특징으로 하는 광학 거리 측정 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 애노드측을 변조하는 애노드 전압 uA(t)은 상기 다이오드의 상기 캐소드측을 변조하는 캐소드 전압uK(t)의 반전된 전압과 동일한( (uA(t) = -uK(t))것을 특징으로 하는 광학 거리 측정 장치.
  6. 제 4 항 또는 5 항에 있어서, 상기 장치는 변조기(64)를 구비하고, 상기 변조기를 이용하여 상기 변조 캐소드 전압uK 및 상기 변조 애노드 공급 전압uA이 생성될 수 있는 것을 특징으로 하는 광학 거리 측정 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 변조 캐소드 전압 또는 애노드 전압의 생성을 위한 변조기(64)와 혼합 소자로 사용된 상기 다이오드(62) 사이에 전기 접속 수단(65)이 제공되고, 상기 접속 수단은 적어도 하나의 조정 네트워크(66, 68)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 거리 측정 장치.
  8. 제 4 항 내지 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포토다이오드(62)는 애벌란시 포토다이오드인 것을 특징으로 하는 광학 거리 측정 장치.
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