用于測量距離的設備制造技術

本發明專利技術涉及用于測量距離的設備。自混合干涉（SMI）單元（2）生成SMI信號，其中SMI單元包括發射被定向至物體（5）的第一激光束（4）的激光器（3），并且其中SMI信號取決于第一激光束與被物體反射的第二激光束（6）的干涉。峰寬確定單元（8）確定SMI信號的峰寬，并且距離確定單元（9）根據所確定的SMI信號的峰寬來確定物體與SMI單元之間的距離。由于距離根據SMI信號的峰寬來確定而不需要激光器驅動電流調制，所以不需要用于調制激光器的驅動電流的高級電子設備。這減少確定距離所需的技術努力。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于測量距離的設備、方法和計算機程序。本專利技術進一步涉及用于聚焦用于測量距離的設備的激光束的聚焦設備。
技術介紹
由 G. Giuliani 等人發表在 Journal Of Optics A: Pure And Applied Optics,2002,第 4卷第 283-294 頁上的文章“Laser diode self-mixing technique for sensingapplications”披露一種用于測量距離的設備，其使用自混合干涉(SMI) (self-mixinginterference)來確定距離。包括腔體(cavity )的激光器發射被定向至物體的第一激光束,其中應確定至該物體的距離。第一激光束被該物體反射，并且被反射的激光束進入腔體，其中在腔體中所發射的激光束與被反射的激光束進行干涉。該干涉生成SMI信號，該SMI信號被測量，同時用于驅動激光器的電流被調制。驅動電流的調制導致激光束的波長位移以及SMI信號的相移,其中基于SMI信號的相移和波長位移來確定距離。由于為了確定距離而不得不調制用于驅動激光器的電流，所以需要高級電子設備，即，測量距離所需的技術努力(effort)是相對高的。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供用于測量距離的設備、方法和計算機程序，其中能夠減少技術努力。在本專利技術的第一方面，提出一種用于測量距離的設備，其中該設備包括-SMI單元，用于生成SMI信號，其中SMI單元包括用于發射被定向至物體的第一激光束的激光器，并且其中SMI信號取決于第一激光束與被物體反射的第二激光束的干涉；-峰寬確定單元，用于確定SMI信號的峰寬；-距離確定單元，用于根據所確定的SMI信號的峰寬來確定在物體與SMI單元之間的距離。由于距離根據SMI信號的峰寬來確定，所以能夠確定距離而無需調制激光器的驅動電流來生成激光束的波長位移和SMI信號的相移。因此，不需要用于調制激光器的驅動電流的高級電子設備。這減少確定距離所需的技術努力。SMI信號的峰寬優選地是SMI信號的頻率寬度。優選的是該設備進一步包括標準化(normalization)單元,用于將SMI信號的頻率依賴性標準化為SMI信號的峰值的頻率，其中峰寬確定單元適合于確定標準化SMI信號的峰寬。標準化減小對于SMI信號的峰寬的可能影響，其可能不指示SMI單元與物體之間的距離并因此可能降低確定距離的精度。標準化因此能夠導致改善的確定SMI單元與物體之間的距離的精度。進一步優選的是該設備適合于在預定義距離范圍內測量距離，其中距離線性地取決于峰寬。這允許通過確定峰寬與距離之間的線性關系以及通過使用這種線性關系來根據峰寬確定距離而以相對簡單的方式根據峰寬來確定距離。該線性關系能夠通過例如校準測量來確定，其中測量峰寬，而在物體與SMI單元之間的距離是已知的。優選地，距離確定單元包括在a)SMI信號的峰寬和b)在物體與SMI單元之間在預定義距離范圍內的距離之間的分配(assignment)，其中距離確定單元適合于根據所確定的SMI信號的峰寬和分配來確定在物體與SMI單元之間的距離。該分配優選地描述上述的峰寬與距離之間的線性關系并且優選地通過校準測量來確定，其中測量峰寬，而距離是已知的。進一步優選的是該設備包括用于聚焦第一激光束的聚焦單元，其中聚焦單元的聚焦設置是可修改的，其中距離確定單元包括在a)SMI信號的峰寬和b)在物體與SMI單元之間在不同的預定義距離范圍內的距離之間的不同分配，其中不同分配對應于聚焦單元的不同聚焦設置，并且其中距離確定單元適合于根據所確定的SMI信號的峰寬以及與聚焦單元的聚焦設置相對應的分配來確定在物體與SMI單元之間的距離。聚焦單元優選地包括透 鏡，其中聚焦設置能夠利用激光器與透鏡之間的距離和/或利用如同透鏡的曲率之類的透鏡的特性來定義。由于峰寬確定單元包括在a) SMI信號的峰寬和b)在物體與SMI單元之間在不同的預定義距離范圍內的距離之間的不同分配，其中不同分配對應于聚焦單元的不同聚焦設置，所以能夠修改聚焦單元的聚焦設置，以使得與修改的聚焦設置相對應的分配是峰寬與在希望的預定義距離范圍內的距離之間的分配。因而，如果該設備應該用于測量在特定距離范圍內的距離，那么能夠修改聚焦單元的聚焦設置，以使得該設備可操作在該特定距離范圍中。進一步優選的是該設備包括用于檢測該設備是否處于反饋獨立體系(regime)中的反饋獨立體系檢測單元，其中在反饋獨立體系中峰寬獨立于第二激光束的強度。優選地，如果反饋獨立體系檢測單元檢測到該設備處于反饋獨立體系中，距離確定單元適合于確定距離。如果已進入激光器的腔體的被反射的第二激光束的強度是相對大的話，那么SMI信號的峰寬能夠取決于被反射的第二激光束的強度。在這種情況下，該設備將處于反饋依賴體系中。通過確定該設備是處于反饋依賴體系中還是處于反饋獨立體系中，即通過確定SMI信號的峰寬是否取決于已進入腔體的被反射的第二激光束的強度以及通過在該設備處于反饋獨立體系中時才確定距離，能夠以改進的精度確定距離。應注意反饋獨立體系只定義其中SMI信號的峰值的寬度不取決于被反射的第二激光束的強度的體系。然而，同樣在反饋獨立體系中，SMI信號當然通過反饋來生成，S卩，通過第一激光束與被反射的第二激光束在激光器的腔體內的干涉來生成。進一步優選的是反饋獨立體系檢測單元適合于根據SMI信號的幅度來檢測該設備是否處于反饋獨立體系中。例如，如果SMI信號的幅度小于預定義閾值，反饋獨立體系檢測單元能夠適合于檢測該設備處于反饋獨立體系中。這允許以相對簡單的方式來確定該設備是否處于反饋獨立體系中。進一步優選的是該設備包括用于衰減第二激光束的衰減器，其中反饋獨立體系檢測單元適合于根據在由衰減器修改第二激光束的衰減的同時測量的峰寬來檢測該設備是否處于反饋獨立體系中。在反饋獨立體系中，SMI信號的峰寬并不取決于被反射的第二激光束的強度。因而，如果峰寬在由衰減器修改第二激光束的衰減的同時沒有被修改，那么反饋獨立體系檢測單元能夠檢測到該設備處于反饋獨立體系中。這也允許以相對簡單的方式來確定該設備是否處于反饋獨立體系中。進一步優選的是該設備包括用于衰減第二激光束的衰減器，其中該衰減器適合于根據該設備是否處于反饋獨立體系中的檢測來主動地修改第二激光束的衰減。進一步優選的是如果該設備沒有處于反饋獨立體系中，則該衰減器適合于增加第二激光束的衰減。因而，能夠控制衰減器，以使得該設備保持在反饋獨立體系中或返回至反饋獨立體系，其中如果該設備打算離開反饋獨立體系或者已經離開反饋獨立體系，那么修改第二激光束的衰減，以使得該設備分別地保持在反饋獨立體系中或返回至反饋獨立體系。進一步優選的是該設備包括用于輸出輸出信號的輸出單元，其中輸出信號在反饋獨立體系檢測單元檢測到該設備處于反饋獨立體系中時指示該設備處于反饋獨立體系中或者在反饋獨立體系檢測單元檢測到該設備沒有處于反饋獨立體系中時指示該設備沒有處于反饋獨立體系中。因此，能夠向用戶輸出該設備處于反饋獨立體系還是反饋依賴體系中，從而給用戶提供與所確定的距離的精度有關的指示和/或從而允許用戶在該設備處于反饋獨立體系中或處于反饋依賴體系中時決定是否他想要測量距離。同樣優選的是該設備包括-聚焦單元，用于聚焦本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.07.26 EP 10170732.11.一種用于測量距離的設備，所述設備(I)包括-自混合干涉(SMI)單元(2)，用于生成SMI信號，其中所述SMI單元(2)包括發射被定向至物體(5)的第一激光束(4)的激光器(3)，并且其中所述SMI信號取決于第一激光束(4)與被所述物體(5)反射的第二激光束(6)的干涉；-峰寬確定單元(8)，用于確定SMI信號的峰寬；-距離確定單元(9)，用于根據所確定的SMI信號的峰寬來確定在所述物體(5)與所述 SMI單元(2)之間的距離。2.如權利要求1所述的設備，其中所述設備(I)進一步包括標準化單元(7)，用于將 SMI信號的頻率依賴性標準化為SMI信號的峰值的頻率，其中所述峰寬確定單元(8)適合于確定標準化SMI信號的峰寬。3.如權利要求1所述的設備，其中所述設備(I)適合于在預定義距離范圍內測量距離， 其中所述距離線性地取決于所述峰寬。4.如權利要求1所述的設備，其中所述距離確定單元(9)包括在a)所述SMI信號的峰寬和b)在所述物體(5)與所述SMI單元(2)之間在預定義距離范圍內的距離之間的分配， 其中所述距離確定單元(9)適合于根據所確定的SMI信號的峰寬和所述分配來確定在所述物體(5 )與所述SMI單元(2 )之間的距離。5.如權利要求1所述的設備，其中所述設備(I)進一步包括用于聚焦第一激光束(4) 的聚焦單元(13)，其中所述聚焦單元(13)的聚焦設置是可修改的，其中所述距離確定單元(9)包括在a)所述SMI信號的峰寬和b)在所述物體(5)與所述SMI單元(2)之間在不同的預定義距離范圍內的距離之間的不同分配，其中所述不同分配對應于所述聚焦單元(13) 的不同聚焦設置，并且其中所述距離確定單元(9)適合于根據所確定的SMI信號的峰寬以及對應于所述聚焦單元(13)的聚焦設置的分配來確定在所述物體(5)與所述SMI單元(2) 之間的距離。6.如權利要求1所述的設備，其中所述設備(I)進一步包括反饋獨立體系檢測單元(10)，用于檢測所述設備(I)是否處于其中峰寬獨立于第二激光束的強度的反饋獨立體系中。7.如權利要求6所述的設備，其中如果所述反饋獨立體系檢測單元(10)檢測到所述設備處于反饋獨立體系中，所述距離確...

【專利技術屬性】
技術研發人員：AM范德里，M卡派，
申請(專利權)人：皇家飛利浦電子股份有限公司，
類型：
國別省市：