JP4854890B2 - 調整された放出を有する光検出器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パルス化された電流放出を発生可能であり、かつ、その結果として対象に向かってパルス化された光ビームを放出可能であると共に、前記対象から返還されるパルス化された光ビームにより生成され、前記対象の存在および／または距離にしたがって、電子受信回路によって受け入れられた電圧信号を処理することができる放出および受容システムを備える調整された放出を有する光検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光検出器、とりわけ背景技術としての抑制光セルにおける光検出器は、検出される対象が放出されるエネルギーの低いまたは高いわずかな部分を送り返しているか否かに基づいて、広く変化する受信電圧信号を生成することが従来技術からも公知である。したがって、例えば、わずかな光を送り返す対象が存在する中で放出の輝度強度を上げることができる何らかの方策が必要となる。
【０００３】
ところで、このような光セルの電子回路においては、チャンネルの増幅の連鎖による飽和を避ける必要があり、この飽和は検出を乱すものであり、したがって輝度放出強度を低減させることができることが賢明である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
光セル放出受信システムにおいて放出電流を調整する手段をどのようにして使用するかということは従来技術から公知であり、これらの調整手段は電流インパルス（衝撃・影響）の放出周波数の変化を通して放出されるエネルギーのレベルを変化させている。しかし、特定のタイプのセルのためには、不変の放出周波数を保持することが必要となるであろうし、したがって、問題となっている調整手段は使用に適さないものとなるであろう。
【０００５】
この発明の目的は、特に対象を検出する光セルの検出波形に対して三角点（三角測量）を用いることにより、とりわけ、電流インパルスの安定した送信周波数を保持している間にセルの背景を抑制して、光検出器の放出電流を迅速に調整することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、電流の調整を送信する手段が、予め決定されている最大電圧値と最小電圧の調整値に関連して受信される電圧信号の値を検出し、これらの値は高電圧ゾーンと低電圧のゾーンと同様に調整間隔を定義しており；他方で、調整手段は、前記電圧信号が前記調整間隔の状況であるときに、放出電流が前記電圧信号の要求された値へと制御させる制御手段により調整されること、および電圧信号が前記高電圧ゾーンまたは低電圧ゾーンの状況にあるときに、放出電流が予め決定された因数により掛け算または割り算されること、の２つを組み合わせることによって、前記電圧信号が前記調整間隔に急速に集められるように、前記制御手段により調整されている。
【０００７】
迅速な訂正と制御のためにこのように実行されるこの組み合わせは、とりわけ効果的である。まず第１に、受信信号の広い偏差が、顕著な要因により、放出電流の振幅を広げたり狭めたりして、調整間隔の間の受信された電圧信号を導き、その後、放出電流の最後の調整が、受信された電圧信号を要求された値へと移行させる。
【０００８】
擬似指数関数を用いて集中させるための第１の位相を介して、調整動作は非常に迅速に実行され、換言すれば、それは数サイクルの放出サイクル内であり、いかなる場合でも、従来技術の検出器による放出サイクルよりもはるかに低い数の放出サイクルの範囲内である。
【０００９】
予め決定された因数は、最も多くても、最大および最小電圧値の比、または最小および最大電圧値の比に等しく、その比は、例えば４倍または１／４倍の次数（オーダー―order―）となる。
【００１０】
制御手段は、放出電流のレベルを計算するマイクロコントローラを結合されたまたはこれを伴わないデジタルアナログ変換器により有利に構成されることができる。そして、後者のものは、放出電流を要求された電圧値に到達させることを可能にするように定義するアナログ信号を生成するような方法により、積分成分へと適用される変調された幅のインパルスを生成している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、この発明を限定するものではない実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
図１に示された光検出器は、ソフトウェア手段と共に電気光学放出器ユニット１２および電気光学受信器ユニット１３に組み込まれた電子回路１１により構成される放出および受容システム１０を備える三角分割検出セルである。電気光学放出器ユニット１２は、対象Ｏが存在するときに、パルス化されたビームを放出し、電気光学受信器ユニット１３はこれに対応するビームを受信する。
【００１３】
問題となっているセルは、背景抑制タイプのものであり、したがって、その電子回路１１は遠距離受信器チャンネル１４と、近距離受信器チャンネル１５とを備えているが、これは異なるタイプであるかもしれない。各受信器チャンネルは、その出力が放出電流としてコマンド回路１７に供給される増幅手段１６を有している。
【００１４】
コマンド回路１７は、例えばマイクロコントローラのようなコントローラ１８を有しており、これは、信号から電圧信号Ｖを定義し、この信号のレベルにしたがって、図２に示すように、差別化された方法で、放出電流Ｉを統御する（図２参照）。
【００１５】
電圧信号のために、最大値Ｖ_ｍａｘと最小値Ｖ_ｍｉｎが定義され、これらの間で調整間隔Ｚ１を決定すると共に、この間隔の外側に、増幅手段の過飽和と不飽和とにそれぞれ対応する、高いゾーンＺ２と、低いゾーンＺ３と、を同様に決定している。
【００１６】
図２に示すように、コントローラにより電圧信号Ｖが調整間隔Ｚ１の外側で検出されたときに、換言すれば、最大値Ｖ_ｍａｘよりも上の、電圧の高いゾーンＺ２内または最小値Ｖ_ｍｉｎよりも下の、電圧の低いゾーンＺ３内で、コントローラ１８は、固定され、かつ、予め決定された因数ｋ、例えば４の階数（次数）により放出電流を割り算または掛け算する。これは、調整間隔Ｚ１（Ｖ_ｍａｘ，Ｖ_ｍｉｎ）を構成する収束ゾーン内に結果としての電圧信号を移行させるために、迅速に再集中させることを目的としている。
【００１７】
電圧信号Ｖが間隔Ｚ１内にある状況のとき、第１のインパルス放出または上述した再集中の位相に続く放出の何れかから、コントローラ１８は、インパルス幅変調により得られる調整を介して、電圧信号Ｖ_ｏｐｔを与える値Ｉ_ｏｐｔへと放出電流を導くことになる。
【００１８】
コントローラ１８は、放出ユニット１２を直接制御するアナログ出力タイプのものであっても良い。安上がりの種類のものでは、このコントローラは、デジタル出力を有し、デジタル／アナログ変換器１９に組み込まれており、ＲＣ回路による積分とパルス幅変調（ＰＷＭ）の詳細とによって動作している。
【００１９】
図２において、特性線Ｉは、初期電圧信号Ｖａが最大電圧Ｖ_ｍａｘよりも高く、かつ、値Ｖ_ｏｐｔとなる前にゾーンＺ１内に含まれている値Ｖａ_１ へとまず最初に低下させられる場合を示しており；特性線ＩＩは、初期電圧信号Ｖｂが最小電圧Ｖ_ｍｉｎ よりも低く、かつ、ゾーンＺ１内に含まれている値Ｖｂ_１ へとまず最初に上昇し、その後値Ｖ_ｏｐｔとなるまで変化させられる場合を示している。
【００２０】
すべての場合において、電圧信号は、増幅チャンネル１６によって定義される値Ｖ１よりも低くなる。一例としてそれぞれ、Ｖ１は５Ｖ、Ｖ_ｍａｘは４．５Ｖ、Ｖ_ｏｐｔは４Ｖ、そしてＶ_ｍｉｎ は１Ｖであっても良い。それの１つによって電流に掛けたり電流を割ったりする因数ｋは、例えば４の階数（次数―order―）である。調整の最後の位相は、単一の放出サイクルの間に実行されているという長所であり；この最後の位相において、もしもあるものがこの位相の始まりでコマンドインパルスの変調の周期率τにより特徴付けるならば、電流はその周期率を
τ_ｏｐｔ ＝τ×Ｖ_ｏｐｔ／Ｖａ_１（または、Ｖ_ｏｐｔ／Ｖｂ_１）
へと変化させ、放出電流は比例し、電圧信号Ｖは要求された値Ｖ_ｏｐｔへと移行するようにして調整される。
【００２１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係る光検出器によれば、放出および受容システムが、予め決定されている最大電圧値（Ｖ_ｍａｘ）と最小電圧（Ｖ_ｍｉｎ）の調整値に関連して受信される電圧信号の値（Ｖ）を検出し、これらの値が高電圧ゾーン（Ｚ２）と低電圧のゾーン（Ｚ３）と共に調整間隔（Ｚ１）を定義する放出電流調整手段を備え、この放出電流調整手段は、電圧信号（Ｖ）が前記調整間隔（Ｚ１）の状況であるときに、放出電流が電圧信号の要求された値（Ｖ_ｏｐｔ）へと制御させる制御手段（１８，１９）により調整されると共に、電圧信号が前記高電圧ゾーン（Ｚ２）または低電圧ゾーン（Ｚ３）の状況にあるときに、放出電流が予め決定された因数（ｋ）により掛け算または割り算されることにより、電圧信号が前記調整間隔（Ｚ１）に急速に集中させられて前記制御手段（１８，１９）により調整されているので、特に対象検出光セルの検出波形に対して三角点（三角測量）を用いて、とりわけ、電流インパルスの安定した送信周波数を保持している間に背景を抑制すると共に、光検出器の放出電流を迅速に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る調整された放出を有する光検出器の実施形態による光検出器の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示された本発明に係る光検出器の、調整動作の間の時間に対する受信電圧の放出の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１０ 受容システム
１１ 電子回路
１２ 電気光学放出器ユニット
１３ 電気光学受信器ユニット
１４ 遠距離受信器チャンネル
１５ 近距離受信器チャンネル
１６ 増幅手段
１７ コマンド回路
１８ コントローラ
Ｚ１ 調整間隔
Ｚ２ 高いゾーン
Ｚ３ 低いゾーン

Claims (4)

1. 放出および受信システムを有する光検出器であって、
   前記放出および受信システムは、
   パルス化された放出電流を発生して、その結果として対象に向かってパルス化された光ビームを放出可能であり、且つ、受信した電圧信号を処理可能であり、
   前記受信した電圧信号は、前記対象によって返ってくる前記パルス化された光ビームによって生成されるものであり、且つ、前記対象の存在と距離によるものであり、
   前記放出および受信システムは、前記放出電流を調整する調整手段を備え、
   前記調整手段は、予め決定された、最大電圧値（Ｖｍａｘ）と、調整された最小電圧値（Ｖｍｉｎ）と、の関係で、前記受信した電圧信号値（Ｖ）を検出し、前記最大電圧値（Ｖｍａｘ）と前記最小電圧値（Ｖｍｉｎ）は、高電圧ゾーン（Ｚ２）および低電圧のゾーン（Ｚ３）に加えて調整区間（Ｚ１）を決めるものである、
   光検出器において、
   前記調整手段は、
   前記電圧信号値（Ｖ）が前記調整区間（Ｚ１）にあるときには、前記放出電流が制御手段（１８，１９）により制御され、前記電圧信号値（Ｖ）が要求された値（Ｖ _ｏｐｔ ）とされる、調整を行い、
   前記電圧信号の値（Ｖ）が前記高電圧ゾーン（Ｚ２）または低電圧ゾーン（Ｚ３）にあるときには、前記放出電流は予め決定された因数（ｋ）によって掛け算または割り算される、調整を行う、
   ものとして構成されており、これにより、
   前記電圧信号の値（Ｖ）は急速に前記調整区間（Ｚ１）に集められ、次いで、前記制御手段（１８，１９）によって調整される、
   ことを特徴とする、光検出器。
2. 前記予め決定された因数（ｋ）は、多くても、前記最小電圧値に対する前記最大電圧値の比Ｖ_ｍａｘ／Ｖ_ｍｉｎまたは前記最大電圧値に対する前記最小電圧値の比Ｖ_ｍｉｎ／Ｖ_ｍａｘの何れかであることを特徴とする請求項１に記載の調整された放出を有する光検出器。
3. 前記電圧信号の値（Ｖ）が前記調整間隔（Ｚ１）にあるときに、前記放出電流が前記電圧信号の要求された値（Ｖ_ｏｐｔ）と前記受信信号の電圧値（Ｖ_ａ１，Ｖ_ｂ１）との間の比にしたがった因数により掛け算されていることを特徴とする請求項１に記載の調整された放出を有する光検出器。
4. 前記制御手段は、獲得されるべき要求電圧値（Ｖ_ｏｐｔ）に対応する前記放出電流を決定するアナログ信号を作成するために、パルス幅を変調しかつこの変調されたパルス幅を積分する変調積分手段（１９）と関連付されたれたマイクロコントローラ（１８）を備えることを特徴とする請求項１に記載の調整された放出を有する光検出器。

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