KR20060123730A - 적외선 수신 장치 - Google Patents

Abstract

통신 구역(5)으로부터의 적외선 신호들을 수신하기 위한 적외선 검출기 소자들(3)을 포함하고, 수신된 상기 적외선 신호들에 대응하는 전기 신호들을 얻기 위한 처리 회로를 포함하는 적외선 수신 장치(1)로서, 상기 적외선 검출기 소자들(3)은 상기 통신 구역(5)의 매트릭스형 분할에 대응하는 적어도 한 개의 매트릭스형 배열(2)로 제공되고, 상기 처리 회로는 상기 적외선 검출기 소자들(3)에 연결되는 최대 검출기 회로(9)를 포함하며, 상기 최대 검출기 회로(9)는 상기 전기적 신호를 얻기 위해 상기 검출기 소자들(3)의 상기 출력 신호들로부터 하나의 개별 최대 출력 신호를 선택한다.

적외선 수신 장치, 적외선 검출기 소자

Description

적외선 수신 장치{INFRARED(IR) RECEIVER DEVICE}

본 발명은 통신 구역(communication zone)으로부터 적외선 신호를 수신하기 위한 적외선 검출기 소자 및 수신된 적외선 신호에 대응하는 전기 신호를 얻기 위한 처리 회로를 포함하는 적외선 수신 장치에 관한 것이다.

예컨대 자동차가 통행료를 지불해야 하는 고속도로를 이용할 때, 바람직하게는 상기 적외선 수신 장치가 통행료 전자 지불 시스템과 함께 사용된다. 상기 시스템에 있어서, 각각의 차선에 있는 관련된 차량과 고정된 설비의 적외선 송수신 장치 사이에서만 적외선 통신이 가능하게 하기 위해, 차량에 탑재된 송수신 유닛, 소위 OBUs(on board units;차내에 탑재된 유닛)과 고정된 송수신 장치 간의 통신 동안에 높은 선택도를 확보하는 것이 중요하다. 다른 한편으로는, 적외선 신호가 수신 측에서 확실하게 검출될 수 있는 것이 바람직하며, 그리고 만약 야외에서 적외선 신호가 송수신 된다면, 강한 배경 빛이 있는 주간에는 수신 측에서 적외선 신호를 검출하는 것이 더욱 어렵게 된다. 이런 이유로, 광 통신의 경우 각각의 전송 거리는 제한된다. 여기서, 일반적으로 연결될 수 있는 거리나 범위는 수신 장치의 위 치에서의 방사 강도와 수신 소자의 선택도에 의해 좌우될 것이다. 주어진 방사 강도(radiation intensity)에서, 수신 소자, 특히 포토 다이오드의 선택도는 제한된 범위에서만 증가될 수 있으며, 그 극한값은 전술한 배경 빛 특히, 야외에 퍼져있는 햇빛에 의해 결정된다. 수신 소자의 선택도을 증가시키기 위해, 신호 대 잡음 비(signal/noise ratio)를 증가시키도록 하는 수신 소자의 특별한 회로가 이미 국제특허 제 WO 99/03218A 호에서 제안되었다. 그러나, 이 기술에 있어서, 선택도 증가가 일정한 값을 넘으려면 많은 단계가 요구된다. 예를 들면, 선택도를 10배 정도 증가시키기 위해서는, 100 배의 많은 수신 소자가 요구될 것이다. 이것은 상기 수신 장치 원가의 불균형한 상승을 초래하고 수신 장치는 더 이상 경제적이지 않게 될 것이다. 더욱이, 넓은 검출기 면적은 신호 복원 속력의 손실을 초래할 것이다.

또 다른 접근은 수신 장치상에 제공되는 수렴 렌즈들(convergent lenses)에 의해 방사 강도를 증가시키는데 있다. 얻을 수 있는 유용한 신호의 광증폭은 대략적으로 활성 검출기 표면에 대한 활성 렌즈 표면의 비에 해당한다. 그러나, 널리 퍼진 배경 빛은 유사한 방식으로 검출기 표면에 집중되지 않는다. 이것은 수신기의 선택도를 충분히 증가시킬 수 있다. 그러나, 이 점에 있어서 불리한 점은 관측 시야의 주어진 제한으로, 소위 통신 구역, 예를 들어 차선의 작은 부분 영역만이 통신 구역으로 남는다는 점이다. 이것은 종종 원하지 않거나 허용될 수 없는 것이다.

본 발명은 통신 구역의 제한없이 간단한 수단으로 수신 선택도를 충분히 증가시키는 최초로 정의된 수신 장치를 제공하는 것이 목적이다.

본 발명의 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 적외선 검출기 소자들이 통신 구역의 매트릭스형 분할(segmentation)에 대응하는 적어도 하나의 매트릭스형 배열로 제공되고, 처리 회로는 상기 적외선 소자들과 연결된 최대 검출기 회로를 포함하고, 상기 최대 검출기 회로는 전기 신호를 얻기 위해 적외선 검출기 소자의 출력 신호 중에서 하나의 개별 최대 출력 신호를 선택하는 것을 특징으로 하는 최초로 정의된 유형의 적외선 수신 장치를 제공한다.

본 발명은 광 검출기 소자에 적합한 특별한 회로와 공동으로 광 검출기 소자의 특별한 디자인과 배열에 의해 실질적으로 증가될 수 있다는 연구 결과에 기초하고 있다. 전자 처리 회로에서처럼 광 검출기 소자의 영역에서, 10 내지 20 배의 선택도는 상술한 간단한 기술적 수단으로 아무 문제없이 얻어질 수 있고, 그리고 상기 간단한 기술적 수단은 또 한편으로 동일한 송수신 소자를 가지고, 예를 들어 4 배나 더 먼 거리에서 이루어지는 광 통신을 관리하는데 이용될 수 있다. 본 발명에 따라, 관측되는 통신 구역은 "타일 모양의" 광 검출기 소자에 의해 작은 영역, 예를 들어 세그먼트(segment)로 세분된다. 광 이미지 소자처럼, 배경 빛을 포함한 유용한 광 신호를 개별 적외선 검출기 소자 특히, 포토 다이오드에 집중시키는 수렴 렌즈들(convergent lenses)이 사용된다. 이렇게 하여, 통신 구역의 원하는 장소로부터 수신된 신호는 항상 적어도 하나의 적외선 소자에 의해 검출되도록 적외선 검출기 소자들이 배열된다. 이때 중요한 것은, 모든 검출기 신호들 중에서 다른 모든 검출기 소자 신호들과 비교하여 순간 최대 진폭을 갖는 신호가, 이후의 처리와 평가를 위해, 전자적으로 선택된다는 점이다. 이 최대 신호만이 평가에 제공되는 것에 반하여, 더 작은 모든 신호들은 억제될 것이다. 이런 방식으로 항상 가장 높은 신호 대 잡음 비를 갖는 신호가 평가용으로 사용된다. 그러나, 만약 입력에 인가된 모든 신호들의 평균치(mean)가 처리 회로에 의해 형성된다면, 유용한 신호는 상당히 약화될 것이다. 일반적으로 유용한 광 신호는 단지 하나 또는 몇 개의 수신 소자에 인가된다는 점을 고려해 볼 때, 상기 내용은 이치에 맞다.

모니터되거나 관측되는 통신 구역이 몇몇 개의 검출기 소자(또한 수신 소자로 불린다)로 할당되는 경우, 포토 다이오드등의 종래 적외선 수신 소자에서 상측 전체에 미치지 못하는 활성 지역이 존재하는 한에 있어서는 아마도 문제들이 발생할 것이며 이들 검출기 소자들이 서로 인접하여 즉시 배열될 때 데드 존(dead zone)을 초래하게 된다. 한편으로, 이것은 관측되는 전체 통신 구역이 검출기 소자에 의해 어떠한 틈도 없이 비추어질 수 없다는 것을 의미하며, 반대로, 통신 구역 상에 검출기 소자를 투영한다고 간주할 때, 중간지역 즉 데드 존이 존재할 것이며, 데드 존으로부터 적외선 신호는 수신될 수 없을 것이다. 이와 같은 문제점을 개선하기 위해, 본 발명에 따르면 특히 바람직하게는 적어도 두 개의 매트릭스형의 적외선 검출기 소자 배열이 제공되고, 적외선 검출기 소자의 위치는 배열에서 배열까지 각각 상대적으로 오프셋(offset)이 된다. 따라서, 공간적으로 서로 분리된 두 개의 매트릭스형의 적외선 검출기 소자 배열들이 존재하고, 각각의 배열들에 있는 적외선 검출기 소자들은, 특히 오프셋의 양만큼 서로에 대해 오프셋되어 있으며, 오프셋은 활성 구역이나 비활성 중간 지역의 크기와 일치한다. 만약 매트릭스 형태에서 적외선 검출기의 두 개의 상기 그룹을 가지고, 전체 지역을 커버하는 수신 배열이 형성될 수 없다면, 두 개 이상 예를 들면 세 개, 네 개 또는 여섯 개의 배열이 제공될 수 있다. 이런 방식에서 선택적으로 겹치는, 어쨌든, 연속된 "타일" 배열이 얻어진다.

반면에, 상면 또는 전면 전체를 덮는 활성 표면을 갖는 각각의 적외선 검출기 소자들이 제공되는 때에는, 적외선 검출기 소자들의 활성 검출기 표면이 실질적으로 고르게 나란히 배열되면서, 상기 적외선 검출기 소자들은 체스보드형으로 제공되는 것이 바람직하다. 그러므로, 상기 실시형태에서는 적외선 검출기 소자의 단 일 그룹 또는 배열로 충분할 것이다.

통신 구역의 이미지를 적외선 검출기(또는 각각) 소자 배열에 집중시키기 위해, (각각의) 이미지 렌즈(수렴 렌즈)는, 예를 들면, 적외선 검출기 소자의 전면에 배열된다. 적외선 검출기 소자의 몇 개의 그룹의 경우에, 한 개의 상기 이미지 렌즈는 관측된 통신 구역을 적외선 검출기 소자의 한 그룹에 비출 수 있으며, 두 번째 렌즈는 통신 구역을 두 번째 적외선 검출기 소자에 비추기 위해 제공될 수 있다.

특히 대응하는 전기적 펄스로부터, 전기적 신호를 회복하기 위해서는, 문턱값 형상 유닛은 적외선 검출기 소자들에 연결되고, 적외선 검출기의 출력이 비교기의 입력에 연결되며, 비교기의 또 다른 입력에 개별 최대 적외선 검출기 소자의 출력 신호가 인가되는 것이 바람직하다. 그러므로, 각각의 순간 최대값이 비교기에 인가된다; 이 최대값에서, 더욱이 적절한 문턱값이 동시에 얻어지며, 문턱값은 또한 비교기에 인가된다. 상기 문턱의 최대 또는 최소값은 각각 저항기 네트워크에 의해 결정될 수 있고, 문턱값은 인가되는 신호의 상승하는 측면을 따라 상술한 최대값에 까지 증가할 수 있다. 문턱값이 감소할 때에, 감소하는 시간은 문턱값 형성 유닛에 포함되어 있는 RC 회로의 시정수 값에 의해 결정된다. 이런 식으로, 개별 신호에 대한 문턱의 동적인 적용을 얻을 수 있으며, 이에 의해 그 결과로서 향상된 잡음 억제가 얻어지며, 더욱이 비교기의 출력 펄스는 수신하는 신호의 레벨에 관계없이 균일한 진폭을 갖을 수 있게 될 것이고 그래서 높은 품질의 데이타 신호가 얻어지며 개별 평가 또는 디코딩을 위해 각각 제공될 것이다.

상세하게는, 회로 설계를 위해, 각각의 적외선 검출기 소자는, 최대 출력 신호를 선택하기 위해서, 적어도 하나의 연속된 다이오드를 가지며, 다이오드들은, 선택적으로 그룹으로, 적외선 검출기 소자들의 반대편을 향하는 상기 소자들의 사이드, 예를 들어 음극에 의해 상호 연결된다. 이것에 의해, 최대값 선택이 회로 기술의 관점에서 특히 간단한 방법으로 이루어질 수 있으며, 다이오드들, 또는 한 그룹의 다이오드들은, 각각 공통 저항기에 연결되고, 이 저항기로부터의 개별 최대 적외선 검출기 소자의 출력 신호는 비교기의 다른 입력에 모아져서 공급되는 것이 보다 바람직하다. 상기 다이오드들, 또는 또 다른 그룹의 다이오드들은 개별적으로 문턱값 형성 유닛에 연결되는 것이 또한 바람직하다.

적절한 레벨의 문턱값 신호를 비교기의 한 쪽 입력에 인가시키기 위해, 문턱값 형성 유닛은 단순히 전압 분배기를 가지며 이 전압 분배기로부터의 문턱값이 비교기의 한 쪽 입력에 인가되는 것이 바람직하다.

이하 도면에 예시된 바람직한 실시형태로 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 이하 설명하는 실시형태에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 차량에 의해 상징적으로 표시되는 통신 구역의 분할을 설명하기 위해 관련된 이미지 렌즈를 갖는 적외선 수신 소자의 배열(배치)를 도식적으로 나타내는 도면이다.

도 2는 도식적 광 방사(optical radiation) 경로에서 수신 장치 및 통신 구역의 분할을 나타내는 도면이다.

도 3은 적외선 수신 장치의 블록도를 나타내는 도면이다.

도 4는 도 3에 비해 다소 수정된 적외선 수신 장치를 블록도에 나타내는 도면이다.

도 5(도 5A 내지 도 5D)는 도 4에 따른 수신 장치의 여러 회로 점에서의 신호 변화를 나타내는 도면이다.

도 6은 수신 장치의 다른 실시형태를 블록도로 나타내는 도면이다.

도 7은 두 개의 검출기 소자 배열을 사용함으로써 도 1과 유사한 도식적 도면에서 수신 영역의 분할을 나타내는 도면이다.

도 7A는 활성 부분과 비활성 부분의 관계를 설명하기 위해 공통 검출기 소자의 평면도를 나타내는 도면이다.

도 8은 활성 검출기 부분들 사이에 특히 상대적으로 큰 비활성 부분들을 설명하기 위해 검출기 소자의 배열(2 x 4)을 나타내는 도면이다.

도 9는 가능하면 연달아 또는 겹치는 영역을 갖는 수신 장치의 이미지나 투영 표면을 확보하도록 개개의 그룹의 검출기 소자들 사이에 오프셋을 가진, 매트릭스같은 배열에서, 적외선 검출기 소자의 다수의 그룹을 도식적으로 나타내는 도면이다.

도 1에서, 서로 바로 가까이 인접한 열과 행의 매트릭스 같은 배열(2)에서 수 개의 적외선 검출기 소자들(3)을 포함하는 적외선 수신 장치의 일부분(1)이 도식적으로 예시되어 있다. 검출기 소자 배열(2)은 통신 구역(5)을 광학적으로 비추 기 위한 관련된 이미지 소자(4), 예를 들면 단순히 도식적으로 나타낸 볼록렌즈를 포함한다. 이 통신 구역(5)은, 예를 들어 유료 도로의 한 지역, 통행료를 지불하는 고속도로의 차선 또는 주차비를 지불하는 주차장이 될 수 있다. 도 1에서 도식적으로 제시된 차량(6)과 같은 차량은 상기 수신 장치(1)와 떨어져 고정되어 있으며 종래 기술에서 충분히 알려진 송수신 장치(미도시)와 통신할 수 있는 종래의 통신 장치(소위 OBUs)를 구비하고 있다. 특히, 신속한 상황은 적외선 통신에 기초를 두고 있으며, 그리고 실시예에 의해 도 1은 차량(6)의 OBU로부터 시작된 적외선 빔(7)을 나타내며, 적외선 빔(7)은 이미지 렌즈(4)를 거쳐 검출기 소자(3)의 매트릭스 배열(2)상에 이미지(6')를 만들며, 이미지는 통신 구역(5)에 있는 차량(6)의 위치에 대응한다. 통신 구역(5)의 이미지에 관하여는, 검출하거나 수신하는 소자(3)의 격자 모양 또는 매트릭스 유형의 배열(2)은 통신 구역(5)의 서로 유사한 매트릭스형 또는 체스보드형의 일부분과 대응하며, 그것에 의해 관측된 통신 구역(5)에서 가상의 "타일"(예를 들어 5.1)을 정의하고, 타일들은 대응하는 직사각형의 수신 소자 표면(예를 들어 5.1')을 검출기 소자 배열(2)에 가지고 있다. 그러므로, 수신 수단(1)의 검출기 표면 또는 매트릭스 유형의 검출기 소자 배열(2)의 분할과 일치하는 통신 구역(5)의 분할이 존재하고, 통신 구역(5)에서 온 빔(7)은 각각의 수신 소자(3)나 몇 개의 인접한 수신 소자(3) 상에 이미지를 만든다. 송신하는 물체, 즉 차량(6)은 움직이고, 이 이미지(예를 들어 도 1에서의 6')는 적외선 검출기 소자 배열(2)에 걸쳐 이동한다는 사실 때문에, 최대 방사 강도를 수신하고 그로 인해 최대 전기 신호를 내는 한 개의 수신 소자(3)가 존재한다.

상술한 바와 같이, 연달어 계속된 활성 적외선 검출기 소자(3)의 배열(2)은 도 1에 예시되어 있으며, 검출기 소자(3)의 단일 그룹을 갖는 이상적인 분할에 대응하지만, 상기 이상적인 배열이 항상 가능한 것은 아니며, 도 7 내지 도 9에 의해 더 상세히 설명될 것이다. 상기 경우에, 비활성 영역이 적외선 검출기 소자(3)의 활성 표면 사이에 존재하여, 둘 또는 그 이상의 배열(2)의 그룹이 적외선 검출기 소자에 의해 제공되며, 이하에서 상세히 설명한다.

도 2에서, 각각의 세그먼트(예를 들어 5.1...5.n)를 가지며 분할된 통신 구역(5)과 적외선 검출기 소자 배열(2)의 관계가 이미지 물체(4), 특히 수렴 렌즈 통한 관점에서 도식적으로 도시되어 있으며, 한 개의 적외선 검출기 소자(3)(또는 수개의 적외선 검출기 소자(3))는 세그먼트(5.1 등등)와 대응하는 세그먼트(5.1'... 5.n')를 형성한다. 도 2는 또한 대응하는 적외선 빔(7.1 또는 7.n)을 각각 나타낸다(통신 구역 세그먼트(5.n)의 이미지 세그먼트(5.n')를 형성한다).

상기에서 설명한 바와 같이, 상술한 분할의 효과는, 하나의 적외선 검출기 소자(3)가 항상 정해진 시간에 최대 출력 신호를 제공하는 것이고, 그리고 이러한 각각의 최대 출력은 뒤따르는 신호 처리를 위해 사용되는 것이며, 반면에 다른 출력 신호들, 즉 남아 있는 적외선 검출기 소자들의 신호들은 억제되는 것이다. 결과적으로, 최대 SNR 비를 가지는 하나의 최적 신호가 항상 존재하고, 그래서 수신 장 치(1)의 선택도는 증가하게 되며, 반대로, 유사한 송수신 소자를 가진 적외선 통신은 충분히 더 먼 거리에 걸쳐서도 가능하게 된다는 것을 또한 의미한다.

도 3은 블록도에서 처리 회로를 나타내며, 이 처리 회로에 각각의 최대 출력 신호가 평가를 위해 선택되고 제공된다.

상세히는, 핀 다이오드 또는 포토 다이오드의 형태와 같은 n개의 적외선 검출기 소자(3.1, 3.2... 3.n)가 예시되어 있으며, 각각의 적외선 검출기들은 개별적으로 연속된 진폭기(8.1, 8.2... 8.n)를 가지고 있다. 이들 진폭기(8.1, 8.2... 8.n)의 출력은 한편으로는 최대 검출기(9)의 입력에 병렬로 연결되고, 다른 한편으로는 피크 검출기(10)의 입력에 연결된다. 피크 검출기(10) 다음에는 문턱 형성 유닛(11)이 이어진다. 최대 검출기(9)뿐만 아니라 문턱 형성 유닛(11)의 출력은, 펄스 발생 유닛을 구성하고, 최대 검출기에 인가되며 그 진폭(value-wise)이 문턱 형성 유닛(11)의 문턱값보다 더 큰 각각의 최대 출력 펄스(9)를 받으며, 펄스 신호를 출력함으로써 뒤따르는 평가 유닛(13)에 반응하는 비교기(12)의 입력과 연결된다. 이 평가 유닛(13)은 공급된 펄스 신호나 데이타 신호를 종래의 방법으로 디코드할 수 있다. 이 점에서 있어서는 더 이상의 설명이 필요하지 않다.

도 4는 적외선 검출기 소자(3.1, 3.2... 3.(n-1), 3.n)(상술한 바와 같이 포토 다이오드 또는 핀 다이오드)의 각각의 최대 출력 신호를 선택하는 처리 회로를 더 상세히 나타낸다; 각각의 적외선 검출기 소자(3.i) 이후에는 진폭기(8.1... (일 반적으로, 8.i))가 있으며, 이들 각각은 차례대로 두 개의 다이오드(14.1a, 14.1b, 14.2a, 14.2b... 14.(n-1)a, 14.(n-1)b, 14.na, 14.nb (일반적으로, 14.ia, 14.ib))가 병렬로 연결되며, 그 중에서 예를 들면 이들 다이오드(14.i) 각각의 양극(anode)은 관련되는 진폭기(8.i)의 출력에 연결된다; 그러나, 다이오드(14.i)의 다른 전극, 즉 음극(cathode)은 상호 회로 점(mutual circuit point)에 그룹으로 연결되며, 최대치 회로(9')는 회로 점(15b)에 연결되고, 피크 회로(10)와 문턱 형성 유닛(11)은 다른 회로 점(15a)에 각각 연결된다. 상세하게는, 문턱 형성을 위해 제공되는 지로(branch)에는 가로로 배열된 커패시터(17)를 갖는 RC 유닛(16)과 세로의 저항기(18)가 존재하고, 이 저항기(18)는 동시에 뒤따르는 저항기(19)와 함께 전압 분배의 역할을 한다. 또 다른 신호의 경로에서는, 각각의 최대 신호를 모으고 비교기(12)의 입력(21)에 최대 신호를 제공하기 위해 준비된 저항기(20)가 있다. 그러나 비교기(12)의 또 다른 입력(22)에는 전압 분배기(18,19)에서 형성된 전압 신호 즉 문턱값이 제공된다.

도 5에서, 네 개의 선 또는 도표에서, 도 5A, 5B, 5C 그리고 5D에는, U_E, U₁, U₂ 그리고 U_A에 의해 일반적으로 표시되는 전압을 위한 각각의 전압 레벨이 도식적으로 나타나 있다. U_E는 각각의 관련된 증폭기(8.i)에서 증폭된 후 각각의 적외선 검출기 소자들(3.i)의 전압 레벨을 나타내며, 도 5A에서 보다 상세하게는, 전압 레벨 S₁, S₂ 및 S₃은 이들 적외선 검출기 소자(3)의 출력 신호로서 나타내어 진다. S₁ 내지 S₃의 이들 전압 레벨은 미리 결정된 시간에서 펄스와 같이 생기고, 적외선 신호들이 차량(6)의 OBU에 의해 방사되는 때 적외선 신호들의 주파수에 대응한다; 방사 물체(차량(6))의 위치와 움직임 때문에, 수신된 레벨이 펄스에서 펄스까지 변화하며, 다시 말해 수신된 레벨 S₁, S₂, S₃은 도 5A에 도시된 바와 같이, 요컨대 펄스에서 펄스까지 달라질 수 있다. 예를 들어 시간 T₁에서, 첫 번째 적외선 검출기 소자(3.1)의 수신 레벨 S₁이 가장 클 것이고, 시간 T₂에서, 두 번째 적외선 검출기 소자(3.2)의 수신 레벨 S₂가 가장 클 것이며, 그리고 시간 T₃에서, 세 번째 적외선 검출기 소자(3.3)의 수신 레벨 S₃이 가장 클 것이다.

도 5B에서, 피크 값 U_P의 전압 변화는 도 4에 도시된 커패시터(17)에서의 전압 U₁로써 나타내어 지고, 커패시터(17)에서의 전하는 각각의 펄스 타임 T₁, T₂, T₃ 등에서 증가하며, 저항기(18, 19)을 거치면서 그 후에 감소하게 된다. 전압 분배기(18, 19)에서, 피크 값 U_P와 비교해 볼 때 적절히 감소되는, 문턱 전압 U_S가 얻어지며, 문턱 전압은 비교기(12)의 입력(22)에 인가되고, 도 5C에 또한 나타난다.

도 5C에서, 전압이 저항기(20)에 걸리게 됨에 따라 다른 신호 경로에서의 전압, 즉 각각 발생하는 최대 전압 U_MAX(즉, 시간 T₁에서 신호 S₁, 시간 T₂에서 신호 S₂, 그리고 시간 T₃에서 신호 S₃)을 나타내고, 이 전압은 비교기(12)의 다른 입력(21)에 제공된다. 상술한 바와 같이, 도 5C에서 보다 상세한 설명을 위해 문턱 전압 U_S가 표시되어 있으며, 그리고 여기서 도 5D에서와 같이 즉, 비교기의 출력 신호 U_KOMP에서와 같은 펄스 변화가 있으며, 이 출력 신호는 동시에 도 4에서 언급된 처리 회로의 출력 신호 U_A이고, 도 3에서 언급된 평가 유닛(13)에 공급될 것이다.

이런 식으로, 명백한 디지털 펄스 신호가 얻어지고, 큰 신호 대 잡음 비를 얻을 수 있으며, 이는 최대 검출기 소자의 출력 신호가 항상 처리될 수 있기 때문이다. 더욱이, 각각의 문턱 레벨은 수신된 신호에 다이나믹하게 조화되는 것이 바람직하고, 이에 의해 잡음은 더 억제될 수 있다. 비교기(12)의 출력 신호는 수신된 신호의 수신된 레벨과 관계없이 균일한 펄스로 이루어진다.

도 6은 도 4에서의 처리 회로를 일반화한 도면이다. 관련된 증폭기(8.i)에서 신호들(S.i 구체적으로, S.1, S.2... S.n)로 증폭된 후 광학 검출기 소자들(3.i)의 출력 신호들은 최대 검출기(9)와 병렬로 연결되고, 최대 검출기(9)의 출력 신호는 한편으로는 비교기(12)의 입력에 직접 제공되고, 다른 한편으로는 문턱 형성 유닛(11)에 직접 제공된다; 상술한 바와 같이 평가 유닛(13)에서 평가를 위해 도 5D에 따른 디지털 신호를 얻도록 상기 획득된 문턱 레벨은 비교기(12)의 다른 입력에 제공된다.

앞서 설명한 바와 같이, 적외선 검출기 소자(3)들은 대부분의 경우 도 1에 도시된 것처럼 연달아 인접하게 조립될 수 없으나, 그것들이 서로 열과 행으로 직접적으로 놓여 졌을 때 , 적어도 한 방향에서 활성 표면 사이에 갭이 존재할 수 있으며, 이에 의해 데드 존이 통신 구역(5)에 생기게 된다. 즉, 적외선 신호(도 1에서의 적외선 빔(7))가 데드 존에서 방사될 때, 데드 존은 적외선 검출기 소자(3)를 가진 수신 장치(1)에서 수신될 수 없거나 또는 충분히 수신될 수 없을 것이다. 도 7, 7A 그리고 8 에 보다 상세하게 나타나 있으며, 도 7은 두 개의 적외선 검출기 소자 배열(2a 및 2b)이 위 아래로 (선택적으로는 옆으로) 배열되어 있는 것을 나타내며 상기 배열에서 검출기 소자들(3.i)은 각각 다른 배열의 검출기 소자들(3.i)에 대해 오프셋(offset)이 된다. 실시예에 의해, 수평 방향에서 활성 표면 사이의 갭이 있을 것으로 추측되고, 그리고 검출기 소자들(3.i)은 두 개의 배열 또는 그룹(1a, 1b)에 분포되며, 통신 구역(5)의 계속된 이미지를 얻을 수 있다. 도 7과 도 1을 비교할 때, 맨 위의 첫 번째 검출기 소자(3.1)가 위에 위치한 배열(2a)에서 제공되고, 맨 위의 행에서 다음 검출기 소자(3.2)는 도 7의 아래에 위치한 배열(2b)에 존재할 것이고, 세 번째 검출기 소자(3.3)는 다시 위에 위치한 배열(2a)에서 제공되고, 네 번째 검출기 소자(3.4)는 다시 아래에 위치한 배열(2b)에서 제공된다. 그러므로, 두 개의 배열 또는 그룹(2a 및 2b)에서 검출기의 소자들(3.1, 3.3 등등, 또는 3.2, 3.4 등등)의 오프셋 배열이 되며, 그리고 만약 두 배열(1a, 1b)에서 한 배열을 다른 배열 위로 이동시켜서 검출기 소자들(3)의 표면이 한 개의 평면 위에 놓이게 된다면, 검출기 소자들(3)의 "연속된" 배열 또는 동일한 것의 겹침이 한 번 더 얻어질 것이다. 그러므로 이것은 수신 장치(1) 상에 모든 영역 또는 통신 구역(5)의 세그먼트(5.i)의 연속된 이미지에 대응한다. 이 이미지를 위해서는, 각각의 관련된 검출기 소자 배열(2a 또는 2b)에 차량(6)의 OBU에 의해 방사되는 적외선 빔으로부터 생긴 "일부분의 빔"(7a, 7b)의 초점을 맞추도록 다시 볼록 이미지 렌즈(4a 및 4b)가 제공된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 이미지(6a)는 위에 위치한 배열(2a)에서 중앙의 검출기 소자(3.i) 상에서 얻어지는 반면, 아래쪽 배열(2b)에 있는 대응하는 이미지(6b)는 상대적으로 "오프셋"인 검출기 소자 3.(i-1)과 3.(i+1) 사이의 공간에 위치한다. 위쪽 배열(1a)의 검출기 소자(3.i) 상에 형성된 이미지(6a)는 검출된 최대 출력 신호를 초래한다.

평면도인 도 7A는 적외선 검출기 소자(3)가 실제적으로 어떻게 디자인되는 지를 나타내며, 그리고 비활성 영역이 어떻게 발생하는지를 나타낸다. 적외선 검출기 소자(3)는 기판(32) 상에 대략적으로 정사각형의 모양을 한 활성 수신 표면(31)을 가지고 있으며, 그리고 반대쪽에 배열된 세로의 가장자리에 솔더 패드(solder pad)(33 및 34)가 있으며, 이것들은 각각 적외선 검출기 소자(3)를 형성하는 포토 다이오드의 양극과 음극이다. 상기 포토 다이오드 또는 검출기 소자(3)가 매트릭스와 같이, 도 8에서의 배열(2')에 따라 배열된 때, 이것은 인접한 수신 및 검출 소자(3)의 활성 표면(31) 사이에 행의 방향과 열의 방향 모두에서 비활성 영역(35, 36)이 될 것이고, 그에 따라, 관측된 통신 구역(5)에서 데드 존이 될 것이다(도 1 참조).

이것을 막기 위해, 도 7에서 기본적으로 도시된 바와 같이, 통신 구역(5)의 상을 비출 수 있도록, 즉 데드 존 없이 비출 수 있도록 몇 개의 배열(2a, 2b)에서 하나의 배열이 다른 하나의 배열 밑에 또는 하나의 배열이 다른 배열 옆에 배열되도록 한다.

검출기 소자 배열들(2a, 2b) 각각은 결국 상대적으로 좁은 면적을 가지며, 따라서, 만약 몇 개의 배열들(2a, 2b...)이 서로의 위에 그리고 옆에 배열된다면, 각각의 방사 물체, 특히 차량(6)의 OBU에 의해 방사되는 적외선 광원뿔은 수신 장치(1)의 빛이 부딪치는 표면에 충분히 넓게 퍼지게 될 것이어서(예를 들면, 반 미터 또는 1 미터의 직경으로) 몇 개의 상기 검출기 소자 배열들(2a, 2b)은 동일한 적외선 광원뿔에 의해 비추어질 것이다.

도 9에는, 상기 검출기 소자(3)의 배열들(3 x 2)이 도식적으로 나타나 있으며, 두 개의 배열(2a, 2b) 각각은 도 7의 배열들과 유사하게 상호 배열되어 있고, 그리고 결국, 검출기 소자 배열(2a, 2a', 2a'')(2 x 4 검출기 소자(3) 각각을 가진) 뿐만 아니라 "밑에 배열된" 검출기 소자 배열(2b, 2b', 2b'')은 상호 배열되거나 포개어 놓여 져야하며, 따라서 검출기 소자(3)의 균일한 표면이 얻어지게 될 것이다; 이와 같이, 송신하는 물체(차량(6))는 항상 최대 방사 강도로 비추어지고, 이에 따라 상기 배열들(2a 내지 2b'')의 검출기 소자들(3) 중 하나에 최대 출력 신호로 비추어질 것이다.

Claims (10)

1. 통신 구역(5)으로부터 적외선 신호들을 수신하는 적외선 검출기 소자들(3)과 수신된 상기 적외선 신호들에 대응하는 전기적 신호들을 얻기 위한 처리 회로를 포함하는 적외선 수신 장치에 있어서,

   상기 적외선 소자들(3)은 상기 통신 구역(5)의 매트릭스형 분할에 대응하는 적어도 하나의 매트릭스형 배열(2)로 제공되고,

   상기 처리 회로는 상기 적외선 검출기 소자들(3)에 연결되는 최대 검출기 회로(9)를 포함하고, 상기 최대 검출기 회로(9)는 상기 전기적 신호를 얻기 위해 상기 적외선 검출기 소자들(3)의 상기 출력 신호들 중에서 하나의 개별 최대 출력 신호를 선택하는 것을 특징으로 하는 적외선 수신 장치.
2. 제1항에 있어서,

   적어도 두 개의 매트릭스형 적외선 검출기 소자 배열(2a, 2b)이 제공되고, 상기 적외선 검출기 소자들(3)의 위치가 배열에서 배열까지 서로에 대해 오프셋이 되는 것을 특징으로 하는 적외선 수신 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 적외선 검출기 소자들(3)은 체스보드형 배열에 제공되고, 상기 소자들의 활성 검출기 표면들이 갭이 없이 실질적으로 연속하여 배열된 것을 특징으로 하는 적외선 수신 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   공통 이미지 렌즈(4)가 상기 또는 각각의 적외선 검출기 소자 배열(2)의 전면에 배열되는 것을 특징으로 하는 적외선 수신 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   문턱값 형성 유닛(11)은 상기 적외선 검출기 소자들(3)과 연결되고, 상기 유닛의 출력이 비교기(12)의 입력(22)에 연결되고, 상기 비교기의 다른 입력(21)에는 상기 개별 최대 적외선 검출기 소자 출력 신호가 인가되는 것을 특징으로 하는 적외선 수신 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 최대 출력 신호를 선택하기 위한 각각의 적외선 검출기 소자(3.i)는 적어도 한 개의 연속적인 다이오드(14.ia, 14.ib)를 가지고 있으며, 상기 다이오드들 은, 선택적으로 그룹으로, 상기 적외선 검출기 소자(3.i)의 반대편을 향하는 상기 다이오드들의 사이드, 예를 들어 음극에 의해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 적외선 수신 장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 다이오드들 또는 한 그룹의 상기 다이오드들(14.ib)은 각각 공통 저항기(20)에 연결되며, 상기 저항기로부터 상기 개별 최대 적외선 검출기 소자 출력 신호가 상기 비교기(12)의 상기 다른 입력(21)에 전달되어 공급되는 것을 특징으로 하는 적외선 수신 장치.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서,

   상기 다이오드들 또는 또 다른 그룹의 상기 다이오드들(14.ia)은 각각 상기 문턱값 형성 유닛(11)에 연결되는 것을 특징으로 하는 적외선 수신 장치.
9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 문턱값 형성 유닛(11)은 RC 유닛(16)으로 형성된 것을 특징으로 하는 적외선 수신 장치.
10. 제5항 내지 제9항에 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 문턱값 형성 유닛(11)은 전압 분배기(18, 19)를 가지며, 상기 전압 분배기로부터 상기 문턱 전압이 상기 비교기(12)의 상기 한 쪽의 입력(22)에 공급되는 것을 특징으로 하는 적외선 수신 장치.

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