[发明专利]光学接近传感器及对应的操作方法

说明书

本公开的实施例涉及光学接近传感器及对应的操作方法。光学接近传感器，包括固态光电转换器、偏置固态光电转换器的偏置电路，以及驱动电路。驱动电路配置为控制偏置电路以将在第一值和第二值之间调制的偏置信号施加到光电转换器，第二值与第一值不同，由固态光电转换器向目标对象发射经调制的光学信号。驱动电路配置为从固态光电转换器接收电输出信号，该电输出信号根据由于所发射的经调制的光学信号在目标对象处的反射而在固态光电转换器处接收的经调制的光学信号而变化。驱动电路配置为执行经调制的偏置信号与电输出信号的相位比较，且作为相位比较的结果产生相移信号。驱动电路配置为根据相移信号来计算光学接近传感器与目标对象之间的距离。

技术领域

本描述涉及光学接近传感器。一个或多个实施例可以依赖于对从设备发射的(周期性地)调制的光学信号与在设备处接收的对应光学信号之间的相位差的测量，以用于评估到(至少部分地)反射该光学信号的特定对象的距离。

背景技术

光学接近传感器被用在各种应用中。例如，它们被用在许多行业和研究中以进行距离测量，以及被用在工程中以进行质量控制和过程监测。非接触式传感器系统代表了一种理想的解决方案，特别是在狭窄的空间中。

光学接近传感器也适用于自动化、化学工业、医疗技术、特殊机器构造、自动机器人、移动电话和消费电子领域。

作为非限制性示例，涉及光学接近传感器的其他可能应用可以包括用户检测(例如，开启/关闭设备和锁定/解锁设备)、针对物联网设备、服务机器人和真空清洁器的低功率模式的自主触发、无人机、智能货架和自动售货机、卫生设备、智能建筑物和智能照明设备、手势识别设备。

发明内容

光学接近传感器可能依赖于时域反射法(也被称为直接飞行时间传感器)、频域反射法(也被称为相位差传感器)和光强度评估。

如图1中例示的，依赖于直接飞行时间技术的光学接近传感器10可以包括定时和控制单元100、光学发射器102、光学接收器104以及可选的人机接口106。定时和控制单元100生成用于光学发射器102的控制信号，该控制信号引起光学脉冲从光学发射器的发射，并且同时t_start触发定时和控制单元100内部的定时器。光学脉冲向目标对象110传播，并且反向散射光中的一些反向散射光反向传播回光学接收器104。在接收器104处感测的光学脉冲使内部定时器在特定时间t_stop处停止。在一个示例性实施方式中，光学接近传感器10与目标对象110之间的距离D可以被计算为D＝c·Δt/2，其中c是光的传播速度，并且Δt＝t_stop-t_start。

在例如高级驾驶员辅助系统(ADAS)中使用的机械扫描LIDAR设备(光检测和测范围)是依赖于直接飞行时间技术的示例性光学接近传感器。

注意，依赖于时域反射法的传感器通常不适合在短距离上提供具有良好分辨率的低成本测范围仪，因为这可能涉及昂贵宽带电子设备的使用，例如，因为涉及几皮秒(1ps＝10^-12s)的时间分辨率以用于获得毫米级(1mm＝10^-3m)的距离分辨率。同样，依赖于时域反射法的传感器通常可能涉及体积庞大且复杂的仪器，这可能不适合低成本的应用。