用于在近程區(qū)域和遠(yuǎn)程區(qū)域中光學(xué)間距測(cè)量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于在近程區(qū)域和遠(yuǎn)程區(qū)域中光學(xué)間距測(cè)量的方法并且特別是 設(shè)及一種用于確定對(duì)于電磁射線反射和/或透射作用的對(duì)象與光學(xué)運(yùn)行的傳感器系統(tǒng)的 間距的方法，該傳感器系統(tǒng)的光學(xué)檢測(cè)區(qū)域可分為至少一個(gè)近程區(qū)域和遠(yuǎn)程區(qū)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于=維姿態(tài)例如擦拭和接近姿態(tài)的識(shí)別需要傳感器，運(yùn)些傳感器能夠檢測(cè)手的 位置、運(yùn)動(dòng)和定向。
[0003] 除了應(yīng)用攝像機(jī)之外，簡(jiǎn)單的基于L邸和光電二極管的方案的應(yīng)用基于與之有關(guān) 的成本是特別令人感興趣的。
[0004] 由現(xiàn)有技術(shù)已知的重要問(wèn)題在此是在同時(shí)在遠(yuǎn)程區(qū)域中同時(shí)良好的姿態(tài)識(shí)別的 情況下在近程區(qū)域中的測(cè)量。運(yùn)樣的方法例如由文獻(xiàn)DE-A-103 00 224或DE-A-IO2006 020 570 已知。
[0005] 基于光速或由此產(chǎn)生的在近程區(qū)域中的短的光傳播時(shí)間，光學(xué)間距測(cè)量正是在小 的間距的情況下基于傳播時(shí)間測(cè)量非常難W或者僅僅W大的技術(shù)成本才可實(shí)現(xiàn)。
[0006] 在大的間距的情況下可W應(yīng)用例如由文獻(xiàn)EP-B-I913 420或DE-A-IO2007 005 187已知的傳播時(shí)間方法。由文獻(xiàn)DE-A-IO2006 057 495和DE-A-198 51 307已知根據(jù)在 發(fā)送信號(hào)與接收信號(hào)之間的關(guān)系確定至少一個(gè)物理參量的系統(tǒng)。
[0007] 正是關(guān)于經(jīng)濟(jì)邊界條件現(xiàn)在由現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有解決方案是已知的，該解決方案特別 是在成本方面不僅在遠(yuǎn)程區(qū)域中而且特別是在近程區(qū)域中滿足對(duì)于光學(xué)間距測(cè)量的經(jīng)濟(jì) 和技術(shù)邊界條件，該光學(xué)間距測(cè)量例如可W用于簡(jiǎn)單的姿態(tài)識(shí)別。運(yùn)樣的技術(shù)的典型應(yīng)用 例如是顯示屏的菜單的控制或其他功能，所述功能當(dāng)今典型地借助于鼠標(biāo)控制。
[000引由現(xiàn)有技術(shù)（圖4)在此已知如下系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中發(fā)生器G產(chǎn)生發(fā)送器饋送信號(hào)S5,W該發(fā)送器饋送信號(hào)饋送給有效發(fā)送器H。有效發(fā)送器H在穿過(guò)要測(cè)量的測(cè)量路線之后 發(fā)射到接收器D中，該測(cè)量路線由Il和12組成。接收器D的接收器輸出信號(hào)SO通過(guò)用于 補(bǔ)償饋送信號(hào)S3的調(diào)節(jié)器CT處理，W該補(bǔ)償饋送信號(hào)饋送給補(bǔ)償發(fā)送器K，該補(bǔ)償發(fā)送器 又典型地線性疊加地通過(guò)補(bǔ)償傳輸路線13同樣發(fā)射到接收器D中。補(bǔ)償饋送信號(hào)S3在此 W如下方式通過(guò)調(diào)節(jié)器CT由接收器輸出信號(hào)SO和發(fā)送器饋送信號(hào)S5產(chǎn)生，使得發(fā)送輸出 信號(hào)SO除了調(diào)節(jié)誤差和系統(tǒng)噪聲之外不再包含發(fā)送器饋送信號(hào)S5的組分。在此調(diào)節(jié)器不 僅僅在幅度上而且也在相位上補(bǔ)償性地調(diào)節(jié)補(bǔ)償饋送信號(hào)S3。調(diào)節(jié)器在此典型地輸出兩個(gè) 調(diào)節(jié)信號(hào)S4a和S4(p，運(yùn)兩個(gè)調(diào)節(jié)信號(hào)代表補(bǔ)償信號(hào)的幅度（調(diào)節(jié)信號(hào)S4a)和相位（調(diào)節(jié) 信號(hào)S郵）。
[0009]同樣由現(xiàn)有技術(shù)（圖5)在此已知如下系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中發(fā)生器G產(chǎn)生補(bǔ)償饋送信 號(hào)S3,W該饋送信號(hào)饋送給補(bǔ)償發(fā)送器K。補(bǔ)償發(fā)送器K在穿過(guò)補(bǔ)償傳輸路線13之后發(fā)射 到接收器D中。接收器D的接收器輸出信號(hào)SO通過(guò)用于發(fā)送器饋送信號(hào)S5的調(diào)節(jié)器CT 處理，W該發(fā)送器饋送信號(hào)饋送給有效發(fā)送器H，該有效發(fā)送器又典型地線性疊加地在穿過(guò) 測(cè)量路線11、12的第一子部段11之后在對(duì)象O上或者在穿過(guò)對(duì)象O之后并且隨后穿過(guò)測(cè) 量路線11、12的第二子部段12之后同樣照射到接收器D中。此外也可W考慮的是，應(yīng)檢測(cè) 對(duì)象O的巧光，該巧光的發(fā)射則形成要探測(cè)的信號(hào)。發(fā)送器饋送信號(hào)S5在此W如下方式通 過(guò)調(diào)節(jié)器CT由接收器輸出信號(hào)SO和補(bǔ)償饋送信號(hào)S3產(chǎn)生，使得發(fā)送輸出信號(hào)SO除了調(diào) 節(jié)誤差和系統(tǒng)噪聲之外不再包含補(bǔ)償饋送信號(hào)S3的組分。在此調(diào)節(jié)器不僅僅在幅度上而 且也在相位上補(bǔ)償性地調(diào)節(jié)發(fā)送器饋送信號(hào)S5。調(diào)節(jié)器在此典型地輸出兩個(gè)調(diào)節(jié)信號(hào)S4a 和8:4帶，運(yùn)兩個(gè)調(diào)節(jié)信號(hào)代表發(fā)送信號(hào)的幅度（調(diào)節(jié)信號(hào)S4a)和相位（調(diào)節(jié)信號(hào)S4(p)。
[0010] 在之前所述文獻(xiàn)中描述的運(yùn)兩個(gè)基本上的方法的混合特別是也具有發(fā)送器和/ 或補(bǔ)償發(fā)送器的調(diào)節(jié)是可W考慮的。
[0011] 運(yùn)樣的系統(tǒng)（在下文中稱為HALI0S-IRDM系統(tǒng)）對(duì)于干擾源特別是魯棒的，干擾 源特別是太陽(yáng)光，同時(shí)具有相對(duì)于污染和接收器D的漂移的魯棒性。
[0012] 相位信號(hào)S4W代表光傳播時(shí)間，該光傳播時(shí)間是測(cè)量信號(hào)對(duì)于通過(guò)測(cè)量路線需要 的光傳播時(shí)間，該測(cè)量路線由子部段11和12組成。
[0013] 幅度信號(hào)S4a代表衰減，測(cè)量信號(hào)在穿過(guò)具有子部段11和12的測(cè)量路線時(shí)經(jīng)歷 該衰減。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明提出的任務(wù)在于，提供一種簡(jiǎn)單的對(duì)于外光干擾魯棒的測(cè)量系統(tǒng)，該測(cè)量 系統(tǒng)不僅在近程區(qū)域中而且在遠(yuǎn)程區(qū)域中提供用于對(duì)象與傳感器系統(tǒng)的間距的好的測(cè)量 值并因此好的識(shí)別結(jié)果。
[0015] 該任務(wù)按照本發(fā)明通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的方法和根據(jù)權(quán)利要求9的裝置解決；本 發(fā)明的各個(gè)設(shè)計(jì)方案是從屬權(quán)利要求的主題。
[0016] 在本發(fā)明中基于用于光學(xué)間距測(cè)量的傳感器系統(tǒng)，該傳感器系統(tǒng)具有用于發(fā)出光 學(xué)信號(hào)（電磁射線）的發(fā)送器和用于接收光學(xué)信號(hào)（電磁射線）的接收器。位于在前置于 傳感器系統(tǒng)的檢測(cè)區(qū)域中的對(duì)象將由發(fā)送器發(fā)出的電磁射線傳遞到接收器。根據(jù)信號(hào)幅度 或信號(hào)傳播時(shí)間現(xiàn)在可W推斷對(duì)象與傳感器系統(tǒng)或接收器的間距。如果應(yīng)該通過(guò)運(yùn)種方式 和方法確定在空間中或在平面中（3D或3D應(yīng)用）對(duì)象的位置，那么允許相應(yīng)數(shù)量的發(fā)送 器，所述發(fā)送器適宜地逐漸地并且周期重復(fù)地或者W匹配于當(dāng)前關(guān)系的可變的順序地被驅(qū) 控。通過(guò)補(bǔ)償發(fā)送器可W補(bǔ)償環(huán)境光影響，運(yùn)自然原則上是已知的。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明現(xiàn)在在運(yùn)樣的系統(tǒng)中設(shè)定：
[001引 ?檢測(cè)區(qū)域至少分為遠(yuǎn)程區(qū)域和近程區(qū)域；
[0019] ?對(duì)象（0)在接近傳感器系統(tǒng)時(shí)首先通過(guò)檢測(cè)區(qū)域的遠(yuǎn)程區(qū)域并緊接著通過(guò)近 程區(qū)域運(yùn)動(dòng)；
[0020] ?在位于在遠(yuǎn)程區(qū)域中的對(duì)象（0)的情況下，該對(duì)象與傳感器系統(tǒng)的間距根據(jù)接 收的光學(xué)信號(hào)的傳播時(shí)間信息確定；W及
[0021] ?在位于在近程區(qū)域中的對(duì)象（0)的情況下，該對(duì)象與傳感器系統(tǒng)的間距基于對(duì) 于對(duì)象（0)的光學(xué)參數(shù)的采用的值或計(jì)算的值并且根據(jù)接收的光學(xué)信號(hào)的幅度信息確定。
[0022] 本發(fā)明重要的特征在于，根據(jù)由接收的光學(xué)信號(hào)可W提取信號(hào)幅度信息和信號(hào)傳 播時(shí)間信息的精度或使用信號(hào)幅度信號(hào)或使用信號(hào)傳播時(shí)間信息，W便確定對(duì)象與傳感器 系統(tǒng)（更準(zhǔn)確地說(shuō)與其接收器）的間距。在此在根據(jù)信號(hào)幅度信息的間距測(cè)量中的困難在 于，對(duì)象的描述其反射和/或透射能力的光學(xué)參數(shù)沒(méi)有準(zhǔn)確已知。該參數(shù)必須首先被計(jì)算， 其中人們也可WW假定值作為"初始值"運(yùn)行。在此利用如下認(rèn)識(shí)，即該光學(xué)參數(shù)可W基于 如下事實(shí)計(jì)算，即接近傳感器系統(tǒng)的對(duì)象首先經(jīng)過(guò)其遠(yuǎn)程檢測(cè)區(qū)域并緊接著其近程檢測(cè)區(qū) 域。在遠(yuǎn)程檢測(cè)區(qū)域中但是可W相當(dāng)準(zhǔn)確地根據(jù)信號(hào)傳播時(shí)間信息確定間距確定。如果人 們那么在用于間距確定的計(jì)算規(guī)范中基于信號(hào)幅度信息將之前根據(jù)信號(hào)傳播時(shí)間信息計(jì) 算的間距值預(yù)定為已知的，那么可W計(jì)算對(duì)象的光學(xué)參數(shù)（反射和/或透射系數(shù)）。該計(jì)算 值隨后在W下可用，W便當(dāng)對(duì)象到達(dá)傳感器系統(tǒng)的檢測(cè)近程區(qū)域時(shí)根據(jù)信號(hào)幅度信息實(shí)施 間距確定。因?yàn)樵趥鞲衅飨到y(tǒng)的近程檢測(cè)區(qū)域中基于接收的光學(xué)信號(hào)的信號(hào)幅度信息相比 于借助于信號(hào)傳播時(shí)間信息可W更簡(jiǎn)單地實(shí)施間距確定。
[0023] 在本發(fā)明的另一有利設(shè)計(jì)方案中那么可W設(shè)定，在位于在遠(yuǎn)程區(qū)域中的對(duì)象（0) 的情況下計(jì)算光學(xué)參數(shù)，亦即根據(jù)基于接收的光學(xué)信號(hào)的傳播時(shí)間信息確定的對(duì)象（0)與 傳感器系統(tǒng)的間距和接收的光學(xué)信號(hào)的幅度信息。
[0024] 此外適宜的是，對(duì)象（0)的光學(xué)參數(shù)隨著該對(duì)象接近傳感