空间信息检测设备的制作方法

专利名称：空间信息检测设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空间信息检测i殳备，该设备基于向目标空间投射的强 度调制光与位于目标空间中的物体所反射的强度调制光之间的关系、使用 强度调制光iM^测空间信息，例如距该物体的距离以及该物体的反射率。
背景技术：
日本专利申请公开No. 2004-45304公开了一种通过使用强度调制光 来测量距位于目标空间中的物体的距离的技术。当使用正弦波形的强度调
制光时，从物体反射的光仍为正弦波形，其具有to巨物体的距离而变化的
相位差。因此，可以基于发射的强度调制光与反射的强度调制光之间的相 位差来测量距被照射的目标空间中的物体的距离。
基于针对多个相位区间中的每个相位区间的接收强度调制光的强度 测量，可以根据相位区间的位置与接收光强度之间的关系来获得相位差。 例如，可以将接收光强度Ir表示为lr-n'l (t-d) +le:，其中l(t)表示作为
时间t的函数的投射光强度，n是由于距物体的距离或者物体处的反射系 数而导致的光衰减因子，Ie是环境(干扰)光的强度，d是与距物体的距 离L相对应的延迟时间，并^^示为d-2L/c。
上述表达式具有三个未知数衰减因子n、延迟时间d、以及环境光 的强度Ie，这三个未知数可以分别通过在三个或更多的不同时间对接收光 强度的测量来获得。因此，可以获得作为空间信息的距物体的距离以及物 体的反射系数。由于通常将强度调制光设计为周期性地改变其强度，因此 接收光强度在多个循环周期上的积分可以抑制环境光或设备中发生的噪 声的波动的影响。
为了使用上述技术来检测空间信息，必须使得向目标空间投射的强度 调制光的相位区间与接收光的相位区间精确AM目互关联。存在用于从光接 收元件在特定的一个相位区间处提取电荷的常规技术， 一种技术^JC送信
号，该信号指定了用于从具有控制电极的光接收元件提取电荷的特定相位 区间，该控制电极用于对提取电荷的定时进行控制(如在由电荷耦合器件
(CCD)等构成的光接收元件的情况)，另一种技术是仅选择在与特定相 位区间相对应的时段内提取的电荷(如在由光电二极管等构成的光接收元 件的情况)。为了改进测量精度，上述技术均必须使得向发光元件提供的 信号与向光接收元件提供的用于电荷提取的另 一信号精确地同步。
然而，发光元件、光接收元件以及用于产生与这些元件相关的信号的 电路可能由于其根据变化的环境温度和湿度而变化的特性而受到损坏。因 此，即使是在装置校准之后操作该装置，也总是存在由于环境变化而增大 测量结果的误差的可能性。

发明内容
鉴于上述问题，实现了本发明。本发明的目的是提供一种空间信息检 测诏:备，其利用强度调制光，并被布置用于减少由于周围环境的变化而导 致的检测误差，以确保精确的测量。
根据本发明的空间信息检测设备包括发光元件100，向目标空间发 射强度调制光；光接收元件200，接收从目标空间中的物体>^射的强度调 制光；以及信息输出电路300，被配置用于针对多个相位区间PO、 Pl、
件处接收的另一强度调制光之间的关系，并输出目标空间内的空间信息。
为了从良光元件产生强度调制光，该空间信息检测设备包括发光信 号发生电路10，被配置用于产生发光定时信号，该发光定时信号确定了 发光元件的发光定时；以及发光元件驱动电路30，被配置用于响应于该 发光定时信号而输出发光元件驱动信号，以便从发光元件产生强度调制 光。
此外，为了操作光接收元件以在每个相位区间处接收光，该设备包括 光接收元件驱动电路40,被配置用于向光接收元件输出多个互相有相位 差的光接收元件驱动信号；以及检测信号发生电路20，被配置用于向光 接收元件驱动电^l供检测定时信号，该检测定时信号确定了产生光接收 元件驱动信号的定时。本发明的空间信息检测设备的特征在于，具有定时 同步电路70、 70A和70B，被配置用于将与发光元件驱动电路的输出相
关的周期性变化E2与通过检测定时信号确定的周期性变化Dl、 D2进行 比较，并对检测定时信号和发光定时信号中的至少一个进行修正，以保持 这些周期性变化之间的恒定的相位差。
通过该布置，可以使得来自发光元件的强度调制光的相位与在光接收 元件处接收该强度调制光的定时同步，从而即使是在由于周围环境改变而 在发光元件和光接收元件驱动电路的组件中出现可能的响应变化的情况 下，也使得这些元件处的操作定时相一致，并因此提供了不受周围环境改 变影响的精确测量。
优选地，定时同步电路被配置用于从光接收元件驱动电路40获得光 接收元件驱动信号D2的周期性变化，作为要通过检测定时信号来确定的 周期性变化，以用于与来自发光元件驱动电路的发光元件驱动信号E2进 行比较。
还优选地是，定时同步电路70被配置用于将发光定时信号修正为修 正的发光定时信号，并将该修正的发光定时信号馈入发光元件驱动电路。 通过该配置，使得能够将来自发光元件的强度调制光的相位调整为与在光 接收元件处接收强度调制光的定时相匹配，从而使得发光元件侧的操作定 时与光接收元件侧的IMt定时相一致。在这种情况下，可以仅仅通过对用
来在发光元件和光接收元件之间进行操作定时的同步，这使得能够简化定 时同步电路的电路布置。
在这一点上，还优选地是，定时同步电路70插入在发光信号发生电 路10与发光元件驱动电路30之间，并且包括相位调整电路76，被配 置用于将M光信号发生电路向发光元件驱动电路30输出的发光定时信 号的相位偏移可变相移值；以;M目位比较器72,被配置用于根据来自光
动信号E2之间的相位差来确定该相移值。
优选地，光接收元件驱动电路40被配置用于基于从检测信号发生电 路20输出的多个检测定时信号Dl来确定光接M件驱动信号，并且包 括选择器80，该选择器80被配置用于选择性地提取多个互相有相位差的 光接收元件驱动信号D2之一。在这种情况下，定时同步电路70被配置 用于基于通过选择器80提取的光接收元件驱动信号D2和与发光元件驱 动电路30的输出相关的周期性变化E2之间的相位差，来修正发光定时 信号。因此，可以基于光接收元件驱动信号来在一个周期的时段内调整发
光定时信号，每个该光接收元件驱动信号确定了相位区间P0、 Pl、 P2和 P3。
优选地，信息输出电路300被配置用于在针对分别与光接收元件驱动 信号相对应的每个相位区间的多个时间上来对接收光强度进行积分，以便 基于分别针对该相位区间的各个积分值来获得空间信息。在这一点上，信 息输出电路被配置用于与vMJ^择器提取的光接收元件驱动信号同步地，针 对每个相位区间来从光接收元件提取接收光强度。通过该布置，可以精确 地获得在光接收元件处接收的强度调制光的强度，以改进空间信息的检测 精度。
此外，本发明的空间信息检测设备可包括辅助相位调整电路90， 插入在检测信号发生电路20与光接收元件驱动电路40之间，用于使得向
以及辅助相位比较器92,被配置用于对检测定时信号Dl与从光接收驱动 电路40输出的周期性变化D2之间的相位差进行检测，以《更向辅助相位 调整电路卯提供指示该相位差的输出。通过该布置，辅助相位调整电路 可以基于该相位差来确定该相移值，以使得检测定时信号与来自光接收元 件驱动电路的光接收元件驱动信号之间的相位差保持为预定值，从而使得 能够保持发光元件驱动信号与光接收元件驱动信号之间的相位差为常量， 以改进空间信息的检测精度。
定时同步电路70、 70A可被配置用于将与发光元件驱动电路30的输 出相关的周期性变化E2与来自检测信号发生电路20的检测定时信号Dl 进行比较。
在这种情况下，定时同步电路70可被配置用于基于上述比较来修正 发光定时信号，并向发光元件驱动电路30提供修正的发光定时信号Elx。
可选地，定时同步电路70A可被配置用于基于上述比较来将检测定 时信号修正为修正的检测定时信号(Dlx)，并向光接收元件驱动电路40 提##"正的检测定时信号。
在后一种情况下，定时同步电路70A优选地插入在检测信号发生电 路20与光接收元件驱动电路40之间，并且包括相位调整电路76A,被 配置用于将从检测信号发生电路输出至光接收元件驱动电路的检测定时 信号Dl的相位偏移可变相移值；以;M目位比较器72A，被配置用于根据
时信号之间的相位差来确定该相移值。通过该布置，使得能够才艮据来自发 光元件的强度调制光来对驱动光接^件的定时进行修正，以使得可以与 从发光元件发射的强度调制光精确地相 一致地在光接收元件处接收强度 调制光。
此外，本发明的空间信息检测设备可被布置用于向发光侧和光接收侧 提供定时调整功能。在这种情况下，定时同步电路包括插入在发光信号发 生电路与发光元件驱动电路之间的第 一定时同步电路、以及插入在检测信
号发生电路与光接收元件驱动电i Mi间的第二定时同步电路。
第一定时同步电路70包括笫一相位调整电路76，被配置用于将从 发光信号发生电路10输出至发光元件驱动电路30的发光定时信号El的 相位偏移可变相移值；以及第一相位比较器72，被配置用于基于从发光 元件驱动电路30输出的周期性变化E2与来自检测信号发生电路20的检 测定时信号D1之间的相位差来确定该相移值。类似地，第二定时同步电 路70A包括第二相位调整电路76A,被配置用于将从检测信号发生电 路20输出的检测定时信号Dl的相位偏移可变相移值；以及第二相位比 较器72A，被配置用于基于来自发光信号发生电路10的发光定时信号El 与来自光接收元件驱动电路40的光接收元件驱动信号D2之间的相位差 来确定该相移值。因此，可以在发光侧和光接收侧更加精确地进行互补的 定时调整。
在光接收侧进行定时调整时，考虑到由于环境温度的影响而导致的光 接收元件驱动电路自身中的可能的输入-输出延迟，期望在来自定时同步
动信号之间保持恒定的相位差。在这种情况下，本发明的空间信息检测设 备可包括辅助相位调整电路卯A,被配置用于将输出至光接收元件驱动 电路的修正的检测定时信号的相位偏移可变相移值；以及辅助相位比较器 92A,被配置用于检测修正的发光定时信号与来自光接收元件驱动电路40 的光接收元件驱动信号D2之间的相位差，并向辅助相位调整电5^供对 应的输出。辅助相位调整电路90A基于检测的相位差来确定该相移值， 以使得来自定时同步电路70A的修正的检测定时信号Dlx与来自光接收 元件驱动电路40的光接收元件驱动信号D2之间的相位差保持为预定值。 因此，可能与来自发光元件的强度调制光同相地对驱动光接收元件的定时 进行修正。
此外，基准光接收元件110可被设置用于接收来自发光元件的强度调
制光的一部分，以读出与发光元件驱动电路的输出相关的周期性变化。
光接收侧的定时同步电路70B可被配置为包括振荡电路78，被配 置用于使用频率随输入电压而变化的信号，并将该信号作为修正的检测定 时信号提供给光接收元件驱动电路；以;M目位比较器72B，被配置用于产 生电压，该电压指示了与发光元件驱动电路的输出相关的周期性变化E2 与来自检测信号发生电路20的检测定时信号Dl之间的相位差，并向该 振荡电路施加该电压。在这种情况下，可利用该振荡电路来修正被馈入光 接收元件驱动电路的检测定时信号，以便与来自发光元件的强度调制光同 相AMt操作光接收元件的定时进行调整。
光接收元件可以是诸如具有容抗并基于从直流电源提供的直流电流 来操作的CCD图像采集元件之类的元件。容抗可能受到环境温度的影响， 这可能导致从输入至光接收元件驱动电路40的检测定时信号Dl所指定 的计划起始时间到实际起始时间的变化的时延，在该实际起始时间处光接
D2而进，定的操作。本发明提出了具有用于消除这种不确定的时延的 有效配置的光接M件驱动电路，以启用对空间信息的更精确的检测。光 接收元件驱动电路40B包括输出开关50,连接在直流电源与光接收元 件之间，用于与检测定时信号同步地向光接收元件提供直流电流；温度传 感器150,用于检测环境温度；以及电流控制器160,用于以4吏得馈入光 接收元件的电流保持预定的变化率的方式来对该电流进行调节。通过该布 置，可以对从检测定时信号的接收时间到向光接收元件提供足够用于完全 ^Mt的电流的时间的时延进行调整，从而使得检测定时信号的出现与操作 光接收元件的实际起始时间之间的时延保持为常量，以使得该实际起始时 间基本上与检测定时信号的出现同步。
电流控制器160可包括存储器装置162，该存储器装置162与温度相 关联地存储流经光接收元件的电流的变化率，并且被配置用于从该存储器 装置读出与从温度传感器输出的温度相对应的电流变化率，以便控制流经 光接收元件的电流使其与读出的电流变化率相匹配。
除了使用基于环境温度的控制之外，同等可能的是基于流经光接收元 件的电流的变化率来控制流向光接收元件的输出电流。在这种情况下，光 接收元件驱动电路40、 40A包括电流监测电路60,监测馈入光接收元 件的电流的变化率，并提供指示该变化率的电流变化输出；以及电流控制 器66,响应于该电流变化输出而对馈入光接收元件的电流进行调节，以
使得该电流变化率保持为预定值。因此，保持以恒定的变化率向光接收元 件提供该电流，使得能够在从接收到检测定时信号开始经过恒定时间之后 操作光接收元件，而不受环境变化的影响。
优选地，电流监测电路60包括微分电路62，计算流经光接收元件 的电流的即时变化率；以及峰值检测电路64，对通过该微分电路获得的 即时变化率的最大值进行检测。在这一点上，电流控制器被配置用于根据 该即时变化率的最大值、以预定的变化率来控制流经光接M件的电流。 该布置确保了稳定地控制光接收元件的操作时间。
此外，光接M件驱动电路40A可被配置用于允许以下功能仅仅 在预定的温度条件下，才基于流经光接收元件的电流来控制流向光接收元 件的输出电流。在这种情况下，光接收元件驱动电路40A包括温度传 感器130，用于检测环境温度；寄存器68,保存在峰值检测电路64处检 测到的即时变化率的最大值；温度表140，以预定的时间间隔来存储温度 传感器的输出；以及启动电路120，用于仅仅在检测到电流温度与所记录 的在预定的先前时间时的先前温度之间的温差超过预定水平时，才启动微 分电路62和峰值检测电路64。因此，微分电路和峰值检测电路可以在对 光接收元件的^Mt有不利影响的温度范围内保持停用，以减少功率消耗。
本发明可使用定时同步电路70，该定时同步电路70被配置用于将来 自发光信号发生电路的发光定时信号的周期性变化与通过检测定时信号 确定的周期性变化进行比较。在这种情况下，该定时同步电路可包括振 荡电路78,该振荡电路78使用频率随输入电压而变化的信号，并将该信
号作为修正的发光定时信号而提供给发光元件驱动电路；以;M目位比较器
72，该相位比较器72产生电压，该电压指示了与光接收元件驱动电路的 输出相关的周期性变化与来自发光信号发生电路的发光定时信号之间的 相位差。


图1是示出了根据本发明的第一实施例的空间信息检测设备的框图； 图2是示出了在上述设备中使用的相位比较器的内部结构的框图； 图3是示出了在上述设备中使用的发光元件的驱动电路的电路图； 图4示出了说明上述设备的定时调整操作的波形图；图5是示出了对上述设备的修正的框图6是示出了根据本发明的第二实施例的空间信息检测设备的框图； 图7是示出了根据本发明的第三实施例的空间信息检测设备的框图； 图8是示出了根据本发明的第四实施例的空间信息检测设备的框图； 图9是示出了根据本发明的第五实施例的空间信息检测设备的框图； 图10是示出了根据本发明的第六实施例的空间信息检测设备的框
图ll是示出了根据本发明的第七实施例的空间信息检测设备的框
图12是示出了根据本发明的第八实施例的空间信息检测设备的框
图13是示出了根据本发明的第九实施例的空间信息检测设备的框
图14是示出了在本发明的设备中使用的一种光接收元件驱动电路的 框图15是示出了在本发明的设备中使用的另一光接M件驱动电路的
框图16是示出了对上述光接收元件驱动电路的修正的框图；以及 图17是示出了根据本发明的第十实施例的空间信息检测设备的框图。
具体实施方式
(第一实施例)
参照图l至4，对根据本发明的第一实施例的空间信息检测设备进行 了说明。该空间信息检测设备包括发光元件100，被配置用于向目标空 间发射强度调制光；光接M件200，被配置用于接^目标空间中的物 体^Jt的强度调制光；以;5L信息输出电路300，被配置用于提取针对多个 相位区间中的每个相位区间而在光接收元件处接收的光的光强度，以俊羞 于所41取的光强度，来确定M光元件发射的强度调制光与在光接收元件 处接收的另一强度调制光之间的关系，并输出目标空间内的空间信息
发光元件100由发光二极管构成，以100Hz至1GHz的频率来调制 该其发光强度，以提供正弦波形的强度调制光。通过CCD图〗象传感元件 来实现光接收元件200，以接收从目标空间中的物体反射的强度调制光， 并将光接收元件200布置为与发光元件100相邻，以便接收该强度调制光， 该强度调制光M光元件100发射，并在该物体处^L^射，同时经过了两 倍于从t光元件到该物体的距离T的光程。发光元件100不必限于发光 二极管，并且可以包括其他光源。此外，光接收元件200并不限于CCD， 并且可以包括互4险属氧化物半导体(CMOS)图像传感元件或类似的光 接收元件。
发光元件100和光接收元件200被配置用于分别基于M光信号发生 电路10输出的发光定时信号El和从检测信号发生电路20输出的检测定 时信号来操作。发光信号发生电路10和检测信号发生电路20基于定时发 生电路(未示出)中产生的公共时钟CLK来操作。
发光信号发生电路10经由下文所述的定时同步电路70与发光元件驱 动电路30相连，因此在定时同步电路70处将发光定时信号El修正为修 正的定时信号Elx，然后将修正的定时信号Elx馈入发光元件驱动电路 30。基于修正的定时信号Elx,发光元件驱动电路30产生发光元件驱动 信号E2，该发光元件驱动信号E2驱动发光元件100产生强度调制光。如 图3所示，发光元件驱动电路30包括在直流电源31与地之间与发光元件 100串联连接的场效应晶体管FET32和电阻器33,并被配置用于响应于 矩形波形的^务正的定时信号Elx而以上述频率导通和断开FET 32。也就 是说，在修正的发光定时信号Elx的上升沿导通发光元件，并在4务正的 发光定时信号Elx的下降沿断开发光元件。因此，以该频率导通和断开 发光元件IOO,以发出如图4所示的强度正弦形地变化的光，从而产生正 弦波形的强度调制光IMR。稍后将讨论定时同步电路70的细节。
检测信号发生电路20与光接收元件驱动电路40相连，光接收元件驱 动电路40基于检测定时信号来产生光接收元件驱动信号D2，用于以预定 的频率来驱动光接收元件200。通过CCD图像传感元件实现的光接收元 件200具有容抗，并且在被光接收元件驱动信号D2充电至预定电平时，
4所示，通过在强度调制光的一个循环周期内重复充电和放电，在该一个 循环周期内向光接收元件提供多个相位区间P0、 Pl、 P2和P3。由信息 输出电路300读取针对每个相位区间所累积的电荷，即，接收光强度，该
信息输出电路300确定接收的强度调制光的波形，基于该波形来计算M
间的相位差f，并基于该相位差f而获得距该光反射物体的距离。
参照图4，对计算相位差f的方案进行说明。分别将由光接收元件驱 动信号D2所确定的相位区间P0、 Pl、 P2和P3设置为来自发光元件100 的强度调制光IMR的相位的0。至卯。、卯°至180°、 180°至270°、以及 270°至360°。假设光接收元件200接收到从目标空间中的物体所^Jtt的 光RFR，强度调制光被投射至该目标空间，分别获得各相位区间处的接 收光量AO、 Al、 A2和A3，建立相位差f与接收光量AO、 Al、 A2和A3 之间的关系式*=tan—、A3—A1)/(A0—A2)。在信息输出电路300处
执行该计算，信息输出电路300根据由此获得的相位差^、强度调制光的 频率f、以及光速c又来计算距物体的距离L (l = 0c/2/ )。
根据上述可理解，精确获得的相位差-对于测量距物体的距离而言是 必需的。为此，必须以与强度调制光IMR的波形同步的精确定时来确定 接收光强度。然而，考虑到可能存在这样的情况由于变化的环境温度而 导致来自发光元件100的强度调制光并不与发光定时信号El精确AM目一 致，基于该强度调制光的实际波形以及光接收元件驱动信号D2来对发光 定时信号El进行修正就变得重要。例如，如图4中的虛线所示，由于环 境温度降低，通过流经发光元件100的电流来限定的发光元件驱动信号 E2的相位将相对于发光定时信号El而延迟，从而导致强度调制光IMR 相对于发光定时信号El的相位滞后。
由于上述，本实施例被配置用于将定时同步电路70插入在发光信号 发生电路10与发光元件驱动电路30之间，以便对发光定时信号El的相 位进行修正，以使得发光元件驱动信号E2与光接收元件驱动信号D2之 间的相位差保持为零或预定常量值，并基于修正的发光定时信号Elx来 制名^发光元件驱动信号E2。如图4中的实线所示，响应于由此制备的发 光元件驱动信号E2，发光元件100产生与光接收元件驱动信号D2的相 位相同步的强度调制光IMR。通过该结果，可以使得通过光接收元件驱 动信号D2而确定的各个相位区间P0、 Pl、 P2和P3精确地与来自发光 元件100的强度调制^目同步，从而使得能够获得来自发光元件100的强
并且能够基于:相位差来计算距物体的精确距离。 ^
如图1所示，定时同步电路70包括相位比较器72，被配置用于检
测发光元件驱动信号E2与光接收元件驱动信号D2之间的相位差；以及 相位调整电路76，被配置用于基于^目位比较器72输出的相位差来确定 发光定时信号El的相移值。如图2所示，相位调整电路76包括波形 整形电路73，被配置用于分别将发光元件驱动信号E2和光接收元件驱动 信号D2整形为矩形波形；比较器74，用于对波形整形的信号进行比较； 以及积分器75，被配置用于对比较器74的输出求积分，以提供与该驱动 信号之间的相位差相对应的相移值。
光接收元件驱动电路40包括输出开关50,响应于检测定时信号Dl 而导通和断开开关50,用于向光接^件200提供来自直流电源210的 电流，以便以通过检测定时信号Dl所确定的定时来启动光接收元件200。 也就是说，驱动电路40被配置用于使得通过来自直流电源210的电流来 将光接收元件200启动以iiyV用于检测反射光强度的操作状态。然而，由 于光接收元件200具有容抗，因此可能发生以下情况馈入光接收元件 200的电流，即，光接收元件驱动信号D2的电流变化率响应于显著变化 的环境温度而变化，从而导致了启动光接收元件200过程中相对于检测定 时信号D1的延迟。例如，在看到环境温度的显著下降时，光接收元件驱 动信号D2，即，驱动电流緩慢地增加，从而以相对于检测定时信号Dl 延U4启动光接收元件200。
为了消除上述问题，本实施例的光接收元件驱动电路40被配置为包 括电流监测电路60 ，对由光接收元件驱动信号D2限定的电流的电流变 化率进行监测；以及电流控制器66，基于电流监测电路60的输出， 从直流电源210经由输出开关50向光接收元件200提供的输出电流的电 流变化率进行调节，即，对该电流达到真正启动光接收元件200的水平的 上升时间、以及该电流下降到使得光接收元件200停用的水平的下降时间 进行调节。输出开关50包括在直流电源210与地之间、与光接收元件200 串联连接的n型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET) 51和p型 MOSFET52,光接收元件200连接在这些FET的连接点与地之间。将检 测定时信号Dl输入FET的栅极，以便在检测定时信号Dl为导通时导通 FET 51，从而将来自直流电源210的电流提供给光接收元件200，以对光 接收元件200进行充电，并在检测定时信号Dl为断开时导通FET 52， 以对光接收元件进行放电。将电阻器53插入在直流电源210和FET 51 之间，用于限制馈入到光接收元件200的电流，同时将电阻器54插入在 FET52与地之间，用于限制来自光接收元件的放电电流。
电流监测电路60包括微分电路62,对光接收元件驱动信号D2即 流经光接收元件200的电流的即时变化率进行检测；以及峰值检测电路 64，检测该即时变化率的最大值。电流控制器66被配置用于控制电阻器 53和54，以便根据从峰值检测电路64输出的变化率的最大值来将经过光 接收元件200的电流的变化率保持在预定值。由此，可能提供在接收到检 测定时信号Dl之后用于启动光接收元件200的恒定的启动时间以及用于 使得该元件停用的恒定的停用时间，而不受环境温度的影响，从而改进了 空间信息的检测精度。
每个电阻器53和54由MOSFET构成，响应于通过电流控制器66 的输出来改变的MOSFET的栅电压，该MOSFET连续地改变其导通电 阻。
图5示出了对上述实施例的l务正，其在配置和功能上与上述实施例相 同，除了设置选择器80用于向定时同步电路70的相位比较器72选择性 地输入多个光接收元件驱动信号D2。通it^目似的附图标记来表示相似的 部分，从而不再赘述。
分别根据四个检测定时信号Dl来制备光接收元件驱动信号D2，以 限定强度调制光的相位区间P0、 Pl、 P2和P3。选择器80选择光接iJ^t 件驱动信号D2之一，用于将所选择的一个光接收元件驱动信号D2馈入 相位比较器72，以使光接收元件驱动信号D2与发光元件驱动信号E2同 步。例如，在强度调制光的一个周期期间选择第一光接收元件驱动信号 D2，以l更指定第一相位区间P0，以;5Lfc下一个周期期间选择第二光接收 元件驱动信号D2,等等。这样，可以通过选择对于不同周期的不同光接 收元件驱动信号D2，来在多个周期上进行定时调整。可选地，考虑到对 空间信息的检测需要在多个周期上的计算，选择器80可被布置用于选择 四个光接收元件驱动信号D2中的随机的一个光接M件驱动信号。
(第二实施例)
图6示出了根据本发明的第二实施例的空间信息检测设备，其在配置 和功能上与第一实施例基4^目同，除了插入在检测信号发生电路20与光 接收元件驱动电路40之间的、用于使得检测定时信号Dl与光接收元件 驱动信号D2相同步的辅助相位调整电路90。该实施例还使用具有上述功 能的选择器80。通it^目似的附图标记来表示相似的部分，从而不再赘述。
本实施例包括辅助相位比较器92，用于光接收元件驱动信号D2
与检测定时信号Dl之间的相位比较，以使得辅助相位调整电路90响应 于检测的相位差来制备修正的检测定时信号Dlx，并将该修正的检测定时 信号Dlx馈入光接收元件驱动电路40，从而使得检测定时信号Dl与光 接收元件驱动信号D2同步，并因此将由此同步的检测定时信号Dl经由 选择器80馈入定时同步电路70。通过该结果，使发光元件驱动信号E2 与检测定时信号D1相同步，即，与光接收元件驱动信号D2相同步，从 而使得能够将来自发光元件100的强度调制光与光接收元件驱动信号D2 之间的相位差保持为零或预定值。
(第三实施例)
图7示出了根据本发明的第三实施例的空间信息检测i殳备，其在配置 和功能上与第一实施例基4^目同，除了在驱动光接收元件200的驱动通路 侧设置定时同步电路70A。通it^目似的附图标记来表示相似的部分，并不 再赘述。
将定时同步电路70A插入在检测信号发生电路20与光接收元件驱动 电路40之间，用于将检测定时信号Dl与发光元件驱动信号E2进行比较， 根据检测的相位差来将检测定时信号Dl修正为修正的检测定时信号 Dlx,并将修正的检测定时信号Dlx输入光接收元件驱动电路40，从而 使得光接收元件驱动信号D2与发光元件驱动信号E2同步，即，与M 光元件100发射的强度调制光同步。定时同步电路70A具有与图1和2 的第一实施例相同的配置。通过该结果，光接收元件200可以在与强度调 制光的相位精确同步地、在每个相位区间处检测来自物体的反射光的强 度，从而确保了对空间信息的精确检测。在本实施例中，采用与在图5 的实施例中使用的相同的选择器80用于针对强度调制光的每个不同周期 来选择四个检测定时信号Dl之一，并向定时同步电路70A提供所选择的 信号。
定时同步电路70A包括相位比较器72A，被配置用于检测来自发 光元件驱动电路30的发光元件驱动信号E2与来自检测信号发生电路的 检测定时信号Dl之间的相位差，以便提供与所检测的相位差相对应的相 移值；以及相位调整电路76A,被配置用于将检测定时信号D1的相位移 动该相移值，以修正检测定时信号D1，并输出修正的检测定时信号Dlx。
(第四实施例)
图8示出了根据本发明的第四实施例的空间信息检测设备，其在配置
和功能上与第三实施例基^目同，除了使用基准光接收元件no来直M
收来自发光元件100的强度调制光、以便向定时同步电路70A提供作为 与发光元件驱动电路30的输出相关的周期性变化的指示的输出。通it^目 似的附图标记来表示相似的部分，而不再赘述。
将基准光接收元件110布置为与发光元件100相邻，用于直揍接收来 自发光元件100的强度调制光，并向定时同步电路70A输出同相信号。 基准光接收元件110使用实现了光接收元件200的CCD图像传感元件的 一部分，并且被定向为朝向发光元件IOO。
(第五实施例)
图9示出了根据本发明的第五实施例的空间信息检测设备，其在配置 和功能上与第三实施例基^目同，除了使用具有与图6的第二实施例相似 的配置的辅助相位调整电路90A和辅助相位比较器92A、以使得在检测 定时信号Dl与光接收元件驱动信号D2之间进行相位匹配。通it^目似的 附图标记来表示相似的部分，而不再赘述。
辅助相位比较器92A被配置用于将来自定时同步电路70A的修正的 检测定时信号Dlx的相位与光接收元件驱动信号D2的相位进行比较，以 使得辅助相位调整电路卯A操作用于将修正的检测定时信号Dlx进一步 修正为进一步修正的检测定时信号Dly，以输出至光接收元件驱动电路 40，从而使得光接收元件驱动信号D2的相位与修正的检测定时信号Dlx 的相位匹配，即，与同步于该修正的检测定时信号Dlx的强度调制光的 相位匹配。通过该结果，可能获得针对与来自发光元件100的强度调制光 的相位严格一致的相位区间的接收光强度，以改进空间信息的检测精度。
(第六实施例)
图IO示出了根据本发明的第六实施例的空间信息检测设备，其在配 置和功能上与第三实施例基^目同，除了定时同步电路70A被配置用于 检测光接收元件驱动信号D2与发光元件驱动信号E2之间的相位差、以 用于修正检测定时信号Dl。通it^目似的附图标记来表示相似的部分，而 不再赘述。
定时同步电路70A确定发光元件驱动信号E2与从光接收元件驱动电 路40经由选择器80A而输出的光接收元件驱动信号D2之间的相位差， 并根据该相位差来将检测定时信号Dl修正为修正的检测定时信号Dlx， 将该修正的检测定时信号Dlx输入光接收元件驱动电路40。通过该结果，
光接收元件驱动电路40制备与来自发光元件100的强度调制光同相的光 接收元件驱动信号D2，以便与发光元件100严格同步地操作光接收元件 200。
(第七实施例)
图11示出了根据本发明的第七实施例的空间信息检测设备，其中， 分别在发光元件100和光接收元件200的驱动通路上形成第一定时同步电 路70和第二定时同步电路70A。该定时同步电路及其它部分的配置与第 一或第六实施例相同。通it^目似的附图标记来表示相似的部分，而不再赘 述。
笫 一定时同步电路70插入在发光信号发生电路10与发光元件驱动电 路30之间，并且由第一相位比较器72和第一相位调整电路76构成，该 第一相位比较器72将发光元件驱动信号E2的相位与检测定时信号Dl的 相位进行比较，该第一相位调整电路76基于所检测的相位差，将发光定 时信号El修正为修正的发光定时信号Elx,将该修正的发光定时信号Elx 输出至发光元件驱动电路30。将选择器80插入在第一相位比较器72与 检测信号发生电路20之间，以便以与图6的实施例相似的方式向第一相 位比较器72顺序地输出多个检测定时信号。
笫二定时同步电路70A插入在检测信号发生电路20与光接收元件驱 动电路40之间，并且由第二相位比较器72A和第二相位调整电路76A构 成，第二相位比较器72A确M光定时信号El与光接收元件驱动信号 D2之间的相位差，第二相位调整电路76A基于所检测的相位差，将检测 定时信号Dl修正为修正的检测定时信号Dlx，将该修正的检测定时信号 Dlx输出至光接JJtit件驱动电路40。在该实施例中，使用与图5的实施 例具有相同配置的选择器80A来针对强度调制光的每个周期而选择四个 光接收元件驱动信号D2之一,并将选择的信号输入第二相位比较器72A。
在本实施例中使用两个定时同步电路70和70A以使发光定时信号 El和检测定时信号Dl的相位更接近于彼此的方向来修正发光定时信号 El和检测定时信号Dl，从而使得能够与来自发光元件100的强度调制光 精确相位同步地操作光接收元件200,以改进空间信息的检测精度。
(第八实施例)
图12示出了根据本发明的第八实施例的空间信息检测设备，除了定
时同步电路70B的内部配置;M目关配置之外，该实施例在配置和功能上
与图10的第六实施例相同。通it^目似的附图标记来表示相似的部分，而 不再赘述。
定时同步电路70B包括振荡电路78，产生频率随变化的输入电压 而变化的信号；以及相位比较器72B,对检测定时信号Dl与发光元件驱 动信号E2之间的相位差进行检测。将所检测的相位差馈入振荡电路78， 振荡电路78接着提供具有基于该相位差而变化的频率的信号，并将该信 号作为修正的检测定时信号Dlx而输出至光接收元件驱动电路40。通过 该结果，光接收元件驱动信号D2变得与来自发光元件100的强度调制光 相位同步，从而使得能够将发光元件100的操作与光接收元件200的操作 相同步。
(第九实施例)
图13示出了根据本发明的第九实施例的空间信息检测设备，其与图 12的实施例相同，除了定时同步电路70B提供了用于限定发光定时信号 的输出。通it^目似的附图标记来表示相似的部分，并不再赘述。
定时同步电路70B包括相位比较器72B和振荡电路78。相位比较器 72B被配置用于将来自检测定时发生电路20的检测定时信号Dl与来自 发光元件驱动电路30的发光元件驱动信号E2进行比较，以提供指示去 向振荡电路78的信号之间的相位差的电压。在本实施例中，振荡电路78 限定了发光信号发生电路，并被配置用于产生发光定时信号El，将该发 光信号El输出至发光元件驱动电路30。振荡电路被设置用于根据来自相 位比较器72B的输出电压来调节发光定时信号El的频率，并且被配置用 于确定发光定时信号El的频率，以便保持在相位比较器72B处检测的检 测定时信号Dl与发光元件驱动信号E2之间的恒定的相位差。经由具有 与图11的实施例相同的配置的选择器80而将检测定时信号Dl馈入相位 比较器72B。
图14示出了可应用于上述实施例的示例性光接收元件驱动电路，其 在操作上与图1的实施例中的光接》1^件驱动电路40基^目同。通it^目 似的附图标记来表示相似的部分，而不再赘述。
光接收元件驱动电路40A包括电流监测电路60，其包括微分电路 62和峰值检测电路64，该微分电路62被配置用于获得流经光接收元件 200的光接收元件驱动电流的即时变化率；该峰值检测电路64被配置用 于检测在微分电路62处获得的即时变化率的最大值。在峰值检测电路64
处检测的变化率的最大值被更新并存储在寄存器68中。如同参照第一实 施例所讨论的，电流控制器66基于从寄存器68读出的电流变化率的最大 值来控制用作单个电阻器的FET 53和54，以便将从直流电源210经由输 出开关50而流入光接收元件200的充电电流保持在预定水平，并且还将 从光接收元件200经由输出开关50流至地的放电电流保持在预定水平。 通过该结果，确保为响应于检测定时信号Dl而流经光接收元件200的充 电电流和放电电流提供恒定的上升时间和下降时间，这使得能够不受环境 温度影响地操作光接收元件200,用于精确,测空间信息。
光接收元件驱动电路40A包括温度传感器130，用于感应环境温度； 温度表140，用于以预定的时间间隔来存储检测的温度；以及与温度传感 器130和温度表140相连的启动电路120。启动电路120被配置用于将即 时温度与在预定的先前时间时所记录的先前温度进行比较，并且仅在该温 差超过预定阈值时启动微分电路62和峰值检测电路64，否则使得微分电 路62和峰值检测电路64停用。当该温差低于阈值时，电流控制器66基 于从寄存器获得的电流值来控制流经光接收元件200的电流。因此，可能 在对光接收元件200的操作没有不利影响的温度范围内停用微分电路和 峰值检测电路，从而减少了功率消耗。
图15示出了另一光接收元件驱动电路，其可应用于上述实施例，并 且可被配置用于基于环境温度来修正光接收元件驱动电流D2的变化率， 以消除光接收元件200的操作响应中的取决于环境温度的变化。光接M 件驱动电路40B包括温度传感器150，用于感应环境温度；以及存储器 装置162,用于存储与所检测的温度相关的预定的控制^lt。电流控制器 160从存储器装置162读取与检测的温度相对应的控制^lt，以便向分别 用作电阻器的FET 53和54的栅机蘇加由该控制^lt限定的电压，以对 每个FET的导通电阻进行调节，从而保持了从直流电源210经由输出开
关50流至地的放电电流的恒定的电流变化率。通过该结果，确保了为流 经光接收元件200的充电电流和放电电流提供恒定的上升时间和下降时 间，这使得能够不受环境温度影响地操作光接收元件200，用于精确i4^r 测空间信息。
图16示出了可应用于上述光接收元件驱动电路的电流控制方案。在 本示例中，^^用多个直流电源210A、 210B和210C来从直流电源的^"意 组合向光接收元件200提供电流，同时在相应的直流电源和地之间插入输
出开关50A、 50B和50C。每个输出开关具有与图1的实施例中使用的输 出开关相同的配置。光接M件200连接在串联的FET51A、 52A; 51B、 52B; 51C、 52C的每个连接点与地之间。限定每个输出开关的FET的栅 极彼此相连，用于同时接收检测定时信号Dl,以便如同图l的实施例一 样地根据检测定时信号Dl以相似的方式来导通和断开FET,用于对光接 收元件200进行充电和放电。
每个输出开关50A、 50B和50C与每个用作电阻器的充电电流控制 FET53A、 53B和53C串联连接，并且还与每个用作电阻器的放电电流控 制FET54A、 54B和54C串联连接。电流控制器160启动充电电流控制 FET与放电电流控制FET的任意组合，以使得电流以预定的变化率流经 光接收元件200。电流控制器160向 转换器164提供了与预定的变化 率相对应的限定电流值的模拟电压，该模数转换器164产生数字信号，该 数字信号分别确定了要导通的充电电流控制FET 53A、 53B和53C的组 合以及要导通的放电电流控制FET 54A、 54B和54C的组合。该数字信
的组合的FET，以i制流经光接收元件200的电流。 ''
因此，可以以任意组合方式来导通分别与多个输出开关相连的多个充 电电流控制FET，从而使得能够精确地控制流向光接收元件200的充电 电流。在该示例中，充电电流控制FET 53A、 53B和53C被制造为具有 相等或不同的导通电阻。对于放电电流控制FET 54A、 54B和54C而言 同样如此。
(第十实施例)
图17示出了根据本发明的第十实施例的空间信息检测设备，除了定 时同步电路70的内部配置之外，该实施例在配置和功能上与图l和5的 实施例相同。通iit目似的附图标记来表示相似的部分，而不再赘述。
定时同步电路70包括振荡电路78和相位比较器72，振荡电路78用 于产生频率随输入电压而变化的信号，相位比较器72用于检测发光定时 信号El与光接收元件驱动信号D2之间的相位差。以电压信号的形式将 检测的相位差馈入振荡电路78，振荡电路78提供了频率随该相位差而变 化的信号，并将该信号作为修正的发光定时信号Elx而输出至光接jjt^ 件驱动电路30。通过该结果，从发光元件100发射与光接收元件驱动信 号D2同相的强度调制光，从而能够使得发光元件100的操作与光接收元 件200的操作相同步。
上述每个实施例所描述的各个特征及其修正可以与其它实施例的特 征及其修正进行组合或由其它实施例的特征及其修正所替换，其仍在本发
明的范围之内。
此外，尽管上述实施例被解释为用于获得距目标空间中的物体的距离 作为一个典型空间信息，但是本发明不应被限定于此，并且本发明可以等
同地应用于基于来自物体的光的^^射率来识别物体，这是通it^J"从物体反 射的强度调制光的强度的分析来获得的。
权利要求
1.一种空间信息检测设备，包括发光元件(100)，被配置用于向目标空间发射强度调制光；发光信号发生电路(10)，被配置用于产生发光定时信号(E1)，所述发光定时信号确定了所述发光元件的发光定时；发光元件驱动电路(30)，被配置用于响应于所述发光定时信号而输出发光元件驱动信号(E2)，以便从所述发光元件产生所述强度调制光；光接收元件(200)，被配置用于接收从所述目标空间中的物体反射的所述强度调制光；信息输出电路(300)，被配置用于针对多个相位区间(P0、P1、P2和P3)中的每个相位区间来提取在所述光接收元件处接收的光的光强度，基于所述提取的光强度的变化来确定来自所述发光元件的所述强度调制光与在所述光接收元件处接收的所述强度调制光之间的关系，以及输出所述目标空间内的空间信息；光接收元件驱动电路(40；40A；40B)，被配置用于向所述光接收元件输出多个互相有相位差的光接收元件驱动信号(D2)，以针对每个所述相位区间而启动所述光接收元件；检测信号发生电路(20)，被配置用于向所述光接收元件驱动电路提供检测定时信号(D1)，以确定产生所述光接收元件驱动信号的定时；以及定时同步电路(70；70A；70B)，被配置用于将与所述发光元件驱动电路的输出相关的周期性变化与通过所述检测定时信号确定的周期性变化进行比较，并对所述检测定时信号(D1)和所述发光定时信号(E1)中的至少一个进行修正，以保持所述周期性变化之间的恒定的相位差。
2. 根据权利要求1所述的空间信息检测设备，其中所述定时同步电 路(70 )被配置用于从所述光接收元件驱动电路获得所述光接收元件驱动 信号(D2)的周期性变化，作为要通过所述检测定时信号来确定的所述 周期性变化，以用于与来自所i^L光元件驱动电路(30)的发光元件驱动 信号(E2 )进行比较。
3. 根据权利要求1或2所述的空间信息检测设备，其中所述定时同 步电路(70)被配置用于将所述发光定时信号修正为修正的发光定时信号 (Elx),并将所述修正的发光定时信号馈入所iOL光元件驱动电路。
4.根据权利要求3所述的空间信息检测设备，其中所述定时同步电路(70)插入在所述发光信号发生电路(10)与所述发光元件驱动电路(30)之间，并且包括相位调整电路(76)，被配置用于将从所述发光元件驱动电路(30)输出的发光定时信号的相位偏移可变相移值; 以及相位比较器(72 )，被配置用于才艮据从所述光接收元件驱动电路输出的周期性变化与来自所述发光元件驱动电路(30)的发光元件驱动信号之间的相位差来确定所勤目移值。
5.根据权利要求3所述的空间信息检测设备，其中所述光接^t件 驱动电路(40 )被配置用于基于从所述检测信号发生电路输出的多个检测 定时信号来确定所述光接收元件驱动信号，并且选择器(80 )被设置用于 选择性地提取互相有相位差的光接收元件驱动信号，所述定时同步电路 (70 )被配置用于基于从所述选择器(80 )选择的所述光接收元件驱动信之间的相位差，来修正所述发光定时信号。
6. 根据权利要求5所述的空间信息检测设备，其中所述信息输出电 路(300)被配置用于在针对与所述光接收元件驱动信号相对应的每个所 勤目位区间(P0, Pl， P2， P3)的多个时间上来对接收光强度进行积分， 所述信息输出电#配置用于与从所述选择器(80 )选择的光接收元件驱 动信号(D2)相同步地，在每个所&目位区间(P0， Pl， P2， P3)处从 所述光接收元件(200 )获得接收光强度。
7. 根据权利要求2所述的空间信息检测设备，还包括辅助相位调整电路(90),插入在所述检测信号发生电路(20)与所 述光接收元件驱动电路(40 )之间，被配置用于使得所述检测定时信号的 相位偏移可变相移值，并将所述检测定时信号输出至所述光接收元件驱动 电路；辅助相位比较器(92),被配置用于对所述检测定时信号(Dl)与从 所述光接收元件驱动电路输出的周期性变化(D2)之间的相位差进行检 测，以向所述辅助相位调整电^l:供指示所^目位差的输出；所述辅助相位调整电路(卯)被配置用于基于所勤目位差来确定所述相移值，以使得所述检测定时信号(Dl)与来自光接收元件驱动电路的 所述光接收元件驱动信号(D2)之间的相位差保持为预定值。
8. 根据权利要求1所述的空间信息检测设备，其中所述定时同步电 路(70; 70A)被配置用于将由所i^JL光元件驱动电路(30)的输出引起 的周期性变化(E2)与来自检测信号发生电路(20)的所述检测定时信 号(Dl)进行比较。
9. 根据权利要求8所述的空间信息检测设备，其中所述定时同步电 路(70 )被配置用于修正所述发光定时信号，以向所i!JL光元件驱动电路 提##正的发光定时信号(Elx )。
10. 根据权利要求8所述的空间信息检测设备，其中所述定时同步电 路(70A)被配置用于将所述检测定时信号(Dl)修正为修正的检测定时 信号(Dlx)，并向所述光接收元件驱动电路(40)提供修正的检测定时 信号。
11. 根据权利要求10所述的空间信息检测设备，其中所述定时同步 电路(70A)插入在所述检测信号发生电路(20)与所述光接收元件驱动 电路(40)之间，并且包括相位调整电路(76A),被配置用于将来自所述检测信号发生电路的 所述检测定时信号(Dl)的相位偏移可变相移值，并将所述检测定时信 号输出至所述光接收元件驱动电路(40 );以及相位比较器(72A)，被配置用于基于从所述发光元件驱动电路输出相位差来确定所述相移值。
12. 根据权利要求l所述的空间信息检测设备，其中所述定时同步电 路包括第一定时同步电路(70)，插入在所^JC光信号发生电路(10)与所 述发光元件驱动电5MU'司；以及第二定时同步电路(70A),插入在所述检测信号发生电路与所述光 接收元件驱动电路之间；所述第一定时同步电路(70)包括第一相位调整电路(76)，被配 置用于将来自所述发光信号发生电路的所述发光定时信号(El)的相位偏移可变相移值，并将所述发光定时信号输出至所述发光元件驱动电路(30);以及第一相位比较器(72)，被配置用于基于从所述发光元件驱动 电路(30)输出的周期性变化(E2)与来自所述检测信号发生电路(20) 的所述检测定时信号(Dl)之间的相位差来确定所i^目移值；所述第二定时同步电路(70A)包括第二相位调整电路(76A)，被 配置用于将来自所述检测信号发生电路(20)的所述检测定时信号(Dl) 的相位偏移可变相移值，并将所述检测定时信号输出至所述光接收元件驱 动电路(40);以及第二相位比较器(72A)，被配置用于基于来自所i^L 光信号发生电路(10)的所述发光定时信号(El)与来自所述光接收元 件驱动电路(40)的所述光接收元件驱动信号(D2)之间的相位差来确 定所述相移值。
13. 根据权利要求10所述的空间信息检测设备，还包括辅助相位调整电路(卯A )，插入在所述定时同步电路(70A)与所述 光接收元件驱动电路(40 )之间，被配置用于将所述修正的检测定时信号 (Dlx)的相位偏移可变相移值；辅助相位比较器(92A)，被配置用于检测所述修正的检测定时信号 (Dlx )与来自所述光接收元件驱动电路(40 )的光接收元件驱动信号(D2 ) 之间的相位差，以向所述辅助相位调整电路(卯A)提供指示所^目位差 的输出，以及所述辅助相位调整电路(卯A)被配置用于基于所i^目位差来确定所 勤目移值，以使得来自所述定时同步电路(70A)的所述修正的检测定时 信号(Dlx)与来自光接收元件驱动电路(40)的所述光接收元件驱动信 号(D2)之间的相位差保持为预定值。
14. 根据权利要求10所述的空间信息检测设备，还包括基准光接收元件(110 )，被配置用于接收来自所i^L光元件的所述强 度调制光的一部分，以输出对应的光强度；以及所述定时同步电路(70A)被配置用于使用光强度作为与所iOC光元 件驱动电路(30)的输出相关的周期性变化的指示。
15. 根据权利要求10所述的空间信息检测设备，其中所述定时同步 电路(70B)包括振荡电路(78)，被配置用于使用频率随变化的输入电压而变化的信号，开付努动电路(40);以及相位比较器(72B)，被配置用于产生电压，该电压指示与所述发光 元件驱动电路(30)的输出相关的周期性变化(E2)与来自所述检测信 号发生电路(20)的检测定时信号(Dlx)之间的相位差，并将所述电压 提供给所述振荡电路。
16. 根据权利要求l所述的空间信息检测设备，其中所述光接收元件 具有容抗，并被配置用于基于从直流电源(210)提供的直流电流来操作， 所述光接收元件驱动电路(40B)包括输出开关(50)，连接在所述直流电源与所述光接收元件之间，用于 与所述检测定时信号同步地向所述光接收元件提供所述直流电流；温度传感器(150)，用于检测环境温度；以及电流控制器(160 )，被配置用于以使得馈入所述光接收元件的电流保 持预定的变化率的方式来对馈入所述光接收元件的电流进行调节。
17. 才艮据权利要求16所述的空间信息检测设备，其中所述电流控制 器(160 )包括存储器装置(162 )，该存储器装置(162 )被配置用于与温 度相关联地存储流经所述光接收元件的电流的变化率，所述电流控制器被配置用于从所述存储器装置(162 )读出与从所述 温度传感器(150)输出的温^L相对应的电流变化率，并控制流经光接收 元件的电流^使其与读出的电流变化率相匹配。
18. 根据权利要求l所述的空间信息检测设备，其中所述光接收元件 具有容抗，并被配置用于基于从直流电源(210)提供的直流电流来操作， 所述光接收元件驱动电路(40A)包括输出开关(50),连接在所述直流电源与所述光接收元件之间，用于 与所述检测定时信号同步地向所述光接收元件提供所述直流电流；电流监测电路(60)，被配置用于监测馈入所述光接收元件的电流的 变化率，并提供指示该变化率的电流变化输出；以及电流控制器(66)，被配置用于响应于所述电流变化输出进行操作，所述光接收元件的电流进行调节。
19.根据权利要求18所述的空间信息检测设备，其中所述电流监测页电路(60 )包括微分电路(62)，被配置用于计算流经所述光接收元件的电流的即时 变化率；以及峰值检测电路(64 )，被配置用于检测来自所述微分电路的所述即时 变化率的最大值；所述电流控制器(66)被配置用于基于来自所述峰值检测电路的所述 即时变化率的最大值来控制流经所述光接收元件的电流，以将该变化率保 持在预定值。
20. 根据权利要求19所述的空间信息检测设备，其中所述光接M 件驱动电路还包括温度传感器(130 )，用于检测环境温度；寄存器(68)，被配置用于保存在所述峰值检测电路(64)处检测到 的所述即时变化率的最大值；温度表(140 ),被配置用于以预定的时间间隔来存储所述温度传感器 的输出；以及启动电路(120 ),用于仅仅在检测到电流温度与所记录的在预定的先 前时间时的先前温度之间的温差超过预定水平时，才启动所述微分电路和 所述峰值检测电路。
21. —种空间信息检测设备，包括发光元件(100 )，被配置用于向目标空间发射强度调制光；发光信号发生电路(10)，被配置用于产生确定所述发光元件的发光 定时的发光定时信号(El);发光元件驱动电路(30),被配置用于响应于所述发光定时信号而输 出发光元件驱动信号(E2)，以在所述发光元件处产生所述强度调制光；光接收元件(200 )，被配置用于接收从所述目标空间中的物体反射的 所述强度调制光；信息输出电路(300)，被配置用于针对多个相位区间(PO、 Pl、 P2 个湘植区间基'所述光接收元件处接收的所述强度调制光之间的关系，以及输出所述目标空间内的空间信息；光接收元件驱动电路(40; 40A; 40B)，被配置用于向所述光接收元 件输出多个互相有相位差的光接收元件驱动信号(D2)，以针对每个所述 相位区间而启动所述光接收元件；检测信号发生电路(20),被配置用于向所述光接收元件驱动电i^ 供检测定时信号(D1)，以确定产生所述光接收元件驱动信号的定时；以 及定时同步电路(70; 70A; 70B)，被配置用于将来自所i^光信号发期性变化进行比较，并对所述检测定时信号(Dl)和所述发光定时信号 (El)中的至少一个进行修正，以保持所述周期性变化之间的恒定的相 位差；其中所述定时同步电路(70)包括振荡电路(78),被配置用于使用频率随输入电压而变化的信号，并 将所述信号作为所述修正的检测定时信号(Elx)而提供给所i^L光元件 马区动电路；以及相位比较器(72)，被配置用于产生电压，所述电压指示与所述光接 收元件驱动电路的输出相关的周期性变化(D2)与来自所述发光信号发 生电路的发光定时信号(El)之间的相位差，并将所述电压提供给所述 振荡电路。
全文摘要
提供了一种设备，该设备使用强度调制光以基于从目标空间反射的光的光强度来检测空间信息。该设备设有定时同步电路，用于使得来自发光元件的强度调制光的相位与操作接收该强度调制光的光接收元件的定时同步。光接收元件操作用于能够针对该强度调制光的一个周期中的多个相位区间中的每个相位区间来检测接收光的强度。定时同步电路用于将确定光接收元件的操作的周期性变化与和发光元件驱动电路的输出相关的周期性变化进行比较，以保持这两个周期性变化之间的恒定的相位差。
文档编号G01S17/36GK101361008SQ200780001538
公开日2009年2月4日 申请日期2007年10月10日 优先权日2006年10月18日
发明者坂本慎司, 桥本裕介, 熊原稔, 高田裕司 申请人:松下电工株式会社