包括多个光电二极管的定位和检测设备的制作方法

本发明涉及光学检测领域，尤其涉及检测已经由物体反射或发射的光斑以便在三维空间中定位物体。

背景技术：

已知一种检测和定位设备，其包括具有四个光电二极管的光学传感器，这四个光电二极管提供与各自的光能接收量成比例的各自的信号，并且这四个光电二极管具有场，这些场被组合以形成传感器的场。应该在传感器的总场及其线性场之间进行区分，传感器的总场是其中光斑可以由至少一个光电二极管检测到的光学场，而线性场是总场的一部分，多个光电二极管在线性场中观察到光斑，从而能够进行角度测量。与计算电路相关联的检测和定位设备被布置成执行角度测量，即通过根据由光电二极管检测到的能量计算传感器的线性场中的光斑的质心或“重心”来确定位于传感器的线性场中的光斑的位置。具体地：

·当光斑位于传感器的场的中心时，所有四个光电二极管测量到相同的光能量，因此它们递送具有相同值的信号(忽略测量噪声)。由此计算出的重心同样位于线性场的中心；

·如果光斑向任何一个光电二极管偏移，则该光电二极管递送大于其它光电二极管的信号，并且为检测到的光斑计算的重心向所述光电二极管偏移。

作为示例，该类型的检测和定位设备被用于引导车辆朝向来自物体的光斑。

发明目的

本发明的目的是为了提供用于改善这种检测和定位设备的性能的装置。

发明的简要概述

为此，本发明提供了一种检测和定位设备，其包括多个光学传感器，该多个光学传感器具有共同限定该检测和定位设备的场的场，每个传感器具有多个光电二极管，该多个光电二极管具有共同限定该传感器的场的场，这些传感器以如下方式被连接到控制单元：每个传感器提供对应于来自至少两个光电二极管的信号之和的第一信号。

当每个光电二极管产生相对较弱的信号时，通过将来自多个光电二极管的信号相加，获得更强的信号；然而，噪声基本上保持相同，从而提高信噪比。

在阅读了下面的对本发明的特定、非限制性实施例的描述之后，本发明的其他特征及优点将变得显而易见。

附图简述

参考附图，在附图中：

图1是本发明的检测和定位设备的图解透视图；

图2检测和定位设备的电子电路的图解视图，其中传感器在正视图中可见；以及

图3是类似于图2的视图，其仅示出了变型实施例中的一个传感器。

具体实施方式

参照图1和图2，检测和定位设备1具有四个光学传感器(其通用标记为q1、q2、q3和q4，它们具有共同限定检测和定位设备1的场的场)，并且还具有连接到传感器q1、q2、q3和q4的控制单元10。

每个光通道包括传感器之一(q1、q2、q3或q4)，传感器本身包括布置在各象限中的光电二极管(为了清楚起见，每一光电二极管在附图中都以四分之一圆盘的形式表示)和光学组，该光学组限定每个光通道的场，每个光通道的场与来自同一传感器的其它光通道的场组合，以便限定所讨论的传感器的场。在此示例中，光学组被标志为l1、l2、l3和l4。在此示例中，光电二极管是单光电二极管，并且它们分别标记为qi1、qi2、qi3和qi4，其中i对应于传感器的编号数。

每个传感器q1、q2、q3和q4的光电二极管中的三个光电二极管被连接到单条连接线q1c、q2c、q3c或q4c，其自身连接到控制单元10，并且每个传感器q1、q2、q3和q4的剩余光电二极管通过各自的线q1d、q2d、q3d或q4d被直接连接到控制单元10。

应当观察到，对于四个传感器q1、q2、q3和q4，直接连接到控制单元10的光电二极管是不同的。

更确切地，在该示例中：

光电二极管q12、q13和q14被连接到集电线q1c；

光电二极管q21、q23和q24被连接到集电线q2c；

光电二极管q31、q32和q34被连接到集电线q3c；

光电二极管q41、q42和q43被连接到集电线q4c。

因此，每个传感器q1、q2、q3和q4向控制单元10提供第一信号以及还有第二信号两者，第一信号对应于来自连接到集电线q1c、q2c、q3c或q4c的三个光电二极管的信号之和，而第二信号对应于来自连接到线q1d、q2d、q3d或q4d的光电二极管的信号。因此，第一信号是来自连接到集电线q1c、q2c、q3c或q4c的三个光电二极管的信号的模拟和。

控制单元10包括电子卡，该电子卡以常规方式包括处理器和存储器，该存储器包含用于检测和定位设备1的控制程序。

控制单元10被编程以首先从每个传感器q1、q2、q3和q4的第一信号中减去第二信号，然后求取每个传感器q1、q2、q3和q4的第一信号和第二信号的和。

由减法得到的信号被用于执行角度测量。第一和第二信号经受相同的噪声，但是第二信号的有用分量小于第一信号的有用分量。因此，从第一信号中减去第二信号使得可能以简单的方式减小噪声而不会过度减小第一信号的有用分量。由求和得到的信号被用于改善信噪比并被用于执行角度测量。

在图3的变型中，每个传感器q1、q2、q3和q4的光电二极管通过开关20.1、20.2、20.3和20.4以如下方式被连接在一起：从而能够将给定传感器q1、q2、q3和q4的任何光电二极管连接在一起并且连接到集电线q1c、q2c、q3c或q4c。每个集电线q1c、q2c、q3c和q4c经由相应的放大器25和相应的模数转换器30被连接到控制单元10。

控制单元10被布置成改变哪些光电二极管提供第一和第二信号。更确切地，控制单元10被布置为以圆形排列周期性地改变光电二极管并过滤所获得的测量。作为示例，该过滤是平均的，其用于从通过平均获得的信号中消除误差。

优选在检测到光斑(诸如激光脉冲)之后执行圆形排列。

因此，作为示例，控制单元10被编程为使得：

·在脉冲p上：

光电二极管q12、q13和q14被连接到集电线q1c；

光电二极管q21、q23和q24被连接到集电线q2c；

光电二极管q31、q32和q34被连接到集电线q3c；

光电二极管q41、q42和q43被连接到集电线q4c；

·在脉冲p+1上：

光电二极管q11、q13和q14被连接到集电线q1c；

光电二极管q21、q22和q24被连接到集电线q2c；

光电二极管q31、q32和q33被连接到集电线q3c；

光电二极管q42、q43和q44被连接到集电线q4c；以及

·在脉冲p+2上：

光电二极管q11、q12和q14被连接到集电线q1c；

光电二极管q21、q22和q23被连接到集电线q2c；

光电二极管q32、q33和q34被连接到集电线q3c；

光电二极管q41、q43和q44被连接到集电线q4c；以及

·在脉冲p+3上：

光电二极管q11、q12和q13被连接到集电线q1c；

光电二极管q22、q23和q24被连接到集电线q2c；

光电二极管q31、q33和q34被连接到集电线q3c；

光电二极管q41、q42和q44被连接到连接线q4c。

过滤在此旋转校准期间施加的权重用于减少十六个光电二极管及其电子器件的灵敏度误差，这是由于光电二极管的老化(例如，由于氧化)或者模拟增益或光电转换增益的变化(偏置的变化或连接到传感器的电源级的变化)。这是有利的，因为这些误差往往随时间或随温度而变化，因此它们不能被一劳永逸地校正。

该旋转校准可以在携带检测和定位设备的车辆正移动时或静止时执行。

当然，本发明不限于所描述的各实施例，而是涵盖来自如由权利要求书限定的本发明的范围内的任何变型。

特别地，该设备可以具有与所描述的结构不同的结构。

特别地，光电二极管的数量可以不是四个，并且光电二极管可以被不同地布置。作为示例，该设备可以具有布置成矩阵的八个光电二极管。

在一种变型中，在本发明的第一实施例的降级版本中，可能忽略第二信号。

可能设想除平均以外的过滤。

各个放大器可以连接在开关20.1、20.2、20.3和20.4上游的每个光电二极管的输出处。

求和可以模拟方式或数字方式执行。

在某些情况下，可能设想第一信号等于来自所有光电二极管的信号之和。

在一种变型中，产生第一信号的光电二极管(qi1、qi2、qi3和qi4)可以按永久方式彼此连接。