(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置特定装置であって、
前記位置特定装置のフィールドを共に画定する複数の光学センサ（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）を備えており、各センサは、前記センサのフィールドを共に画定する複数のフォトダイオード（Ｑｉ１、Ｑｉ２、Ｑｉ３、Ｑｉ４）を有しており、前記センサは、前記フォトダイオードの少なくとも２つからの信号の合計に対応する第１信号を各センサが供給するように制御ユニット（１０）に電気的に接続され、前記第１信号は、全ての前記フォトダイオード（Ｑｉ１、Ｑｉ２、Ｑｉ３、Ｑｉ４）から１つを除いた前記フォトダイオードからの前記信号の前記合計に対応し、かつ、各センサは、前記第１信号の形成に含まれなかった前記フォトダイオード（Ｑｉ１、Ｑｉ２、Ｑｉ３、Ｑｉ４）からの信号により形成される第２信号を供給し、
前記制御ユニット（１０）は、各センサ（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）の前記第２信号を前記第１信号から減算するように構成されている、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記制御ユニット（１０）は、各センサ（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）の前記第１及び第２信号を合計するように構成されている、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１信号を生成する前記フォトダイオード（Ｑｉ１、Ｑｉ２、Ｑｉ３、Ｑｉ４）は、相互に固定的に接続されている、
請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
各センサの前記フォトダイオード（Ｑｉ１、Ｑｉ２、Ｑｉ３、Ｑｉ４）は、前記フォトダイオード（Ｑｉ１、Ｑｉ２、Ｑｉ３、Ｑｉ４）のいずれをも共に電気的に接続できるように、スイッチ（２０．１、２０．２、２０．３、２０．４）により相互に電気的に接続されており、前記スイッチは、前記制御ユニット（１０）によって制御されるように電気的に接続されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記制御ユニット（１０）は、前記第１信号を供給する前記フォトダイオード（Ｑｉ１、Ｑｉ２、Ｑｉ３、Ｑｉ４）を変更するように前記スイッチを制御するように構成されている、
請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記制御ユニット（１０）は、前記フォトダイオード（Ｑｉ１、Ｑｉ２、Ｑｉ３、Ｑｉ４）を置換により周期的に変更し、得られた測定値に対してフィルタリング処理を行うように構成されている、
請求項４又は５に記載の装置。
【請求項７】
前記フォトダイオード（Ｑｉ１、Ｑｉ２、Ｑｉ３、Ｑｉ４）は、各センサ（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）に対して４つである、
請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的検出の分野に関し、より特別には、三次元空間における対象物の位置を特定するために、対象物から反射又は出射される光スポットを検出することに関する。
【背景技術】
【０００２】
光エネルギーのそれぞれの受信量に比例するそれぞれの信号を提供し、センサのフィールドを形成するために結合されるフィールドを有している４つのフォトダイオードを有する光学センサを備えている検出及び位置特定装置が知られている。フォトダイオードの少なくとも１つにより光スポットを検出できる光学フィールドであるセンサの全体フィールドと、複数のフォトダイオードが光スポットを観測する全体フィールドの部分であって、角度測定を行うことを可能にする線形フィールドとは、区別されなければならない。検出及び位置特定装置は、角度測定を行うために、つまり、フォトダイオードにより検出されるエネルギーから、センサの線形フィールドにおける光スポットに対する重心を計算することにより、センサの線形フィールドにおいて位置している光スポットの位置を決定するように構成されている計算回路と連結されている。具体的には、
・光スポットがセンサのフィールドの中心にあるときは、４つ全てのフォトダイオードは、同じ光エネルギーを測定し、それにより、同じ値（測定ノイズを無視して）を有する信号を出力する。そのため、計算される重心も同様に、線形フィールドの中心に位置している。
・スポットがフォトダイオードのいずれか１つに向けてオフセットされている場合、そのフォトダイオードは、他のフォトダイオードよりも大きい信号を出力し、検出されるスポットに対して計算される重心は、前記フォトダイオードに向けてオフセットされる。
【０００３】
例えば、そのタイプの検出及び位置特定装置は、車両を、対象物から来る光スポットに向けて誘導するために使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／２１７３８６号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１４／２６８１１６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、そのような検出及び位置特定装置の性能を向上するための手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的のため、本発明は、検出及び位置特定装置を提供し、検出及び位置特定装置は、検出及び位置特定装置のフィールドを共に画定するフィールドを有する複数の光学センサを備えており、各センサは、センサのフィールドを共に画定するフィールドを有する複数のフォトダイオードを有しており、センサは、各センサが、フォトダイオードの少なくとも２つからの信号の合計に対応する第１信号を供給するように制御ユニットに接続されている。
【０００７】
各フォトダイオードが比較的弱い信号を生成するときは、複数のフォトダイオードからの信号を合計することにより、より強い信号が得られるが、ノイズは実質的に同じままなので、信号対ノイズ比が向上する。
【０００８】
本発明の他の特徴及び利点は、本発明の特別な、非限定的な実施形態の下記の記述を読むと明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の検出及び位置特定装置の模式斜視図である。
【図２】検出及び位置特定装置の電子回路と、正面から見たセンサの模式図である。
【図３】変形実施形態における、センサの１つのみを示した、図２と類似の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１及び２を参照すると、検出及び位置特定装置１は、検出及び位置特定装置１のフィールドを共に画定するフィールドを有する全体参照符号Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、及びＱ４が付与された４つの光学センサを有し、センサＱ１、Ｑ２、Ｑ３、及びＱ４に接続されている制御ユニット１０も有している。
【００１１】
各光学チャネルは、センサの１つ（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、又はＱ４）を含んでおり、各センサはそれ自体が、４分円に配置されている４つのフォトダイオード（各フォトダイオードは、より明確にするために、円盤の１／４の形状で図において記号で示されている）と、該センサのフィールドを画定するために、同じセンサからの他の光学チャネルのフィールドと結合される各光学チャネルのフィールドを画定している光学群を備えている。この例においては、光学群はＬ１、Ｌ２、Ｌ３、及びＬ４の記号で示されている。この例においては、フォトダイオードはモノフォトダイオードであり、ｉがセンサの番号に対応し、Ｑｉ１、Ｑｉ２、Ｑｉ３、及びＱｉ４の参照符号が付けられている。
【００１２】
各センサＱ１、Ｑ２、Ｑ３、及びＱ４のフォトダイオードのうちの３つは、制御ユニット１０に接続されている単一のコレクタ線Ｑ１ｃ、Ｑ２ｃ、Ｑ３ｃ、又はＱ４ｃに接続されており、各センサＱ１、Ｑ２、Ｑ３、及びＱ４のうちの残りのフォトダイオードは、Ｑ１ｄ、Ｑ２ｄ、Ｑ３ｄ、又はＱ４ｄの各線により制御ユニット１０に直接接続されている。
【００１３】
制御ユニット１０に直接接続されているフォトダイオードは、４つのセンサＱ１、Ｑ２、Ｑ３、及びＱ４について、同じではないことに注意するべきである。
【００１４】
この例において、より正確には、
・フォトダイオードＱ１２、Ｑ１３、及びＱ１４は、コレクタ線Ｑ１ｃに接続され、
・フォトダイオードＱ２１、Ｑ２３、及びＱ２４は、コレクタ線Ｑ２ｃに接続され、
・フォトダイオードＱ３１、Ｑ３２、及びＱ３４は、コレクタ線Ｑ３ｃに接続され、
・フォトダイオードＱ４１、Ｑ４２、及びＱ４３は、コレクタ線Ｑ４ｃに接続されている。
【００１５】
これにより、各センサＱ１、Ｑ２、Ｑ３、及びＱ４は、コレクタ線Ｑ１ｃ、Ｑ２ｃ、Ｑ３ｃ、又はＱ４ｃに接続されている３つのフォトダイオードからの信号の合計に対応する第１信号と、線Ｑ１ｄ、Ｑ２ｄ、Ｑ３ｄ、又はＱ４ｄに接続されているフォトダイオードからの信号に対応する第２信号の、両者を制御ユニット１０に供給する。したがって、第１信号は、コレクタ線Ｑ１ｃ、Ｑ２ｃ、Ｑ３ｃ、又はＱ４ｃに接続されている３つのフォトダイオードからの信号のアナログ合計である。
【００１６】
制御ユニット１０は、プロセッサ、及び、検出及び位置特定装置１のための制御プログラムを含んでいるメモリを、従来の方法で含んでいる電子カードを備えている。
【００１７】
制御ユニット１０は、第一に、各センサＱ１、Ｑ２、Ｑ３、及びＱ４の第１信号から第２信号を減算するようにプログラムされ、第二に、各センサＱ１、Ｑ２、Ｑ３、及びＱ４の第１信号と第２信号を合計するようにプログラムされている。
【００１８】
減算の結果である信号は、角度測定を実行するために使用される。第１及び第２信号は、同一のノイズの影響を受けるが、第２信号の有用成分は、第１信号の有用成分よりも小さい。そのため、第１信号から第２信号を減算することは、第１信号の有用成分を過度に低減することなく、簡単な方法でノイズを低減することを可能にする。
【００１９】
合計の結果である信号は、信号対ノイズ比を向上し、角度測定を行うために使用される。
【００２０】
図３の変形例においては、各センサＱ１、Ｑ２、Ｑ３、及びＱ４のフォトダイオードは、スイッチ２０．１、２０．２、２０．３、及び２０．４により、所与のセンサＱ１、Ｑ２、Ｑ３、及びＱ４のフォトダイオードのいずれをも共に、コレクタ線Ｑ１ｃ、Ｑ２ｃ、Ｑ３ｃ、又はＱ４ｃに接続できるように共に接続される。各コレクタ線Ｑ１ｃ、Ｑ２ｃ、Ｑ３ｃ、及びＱ４ｃは、それぞれの増幅器２５及びそれぞれのアナログ／デジタル変換器３０を介して、制御ユニット１０に接続される。
【００２１】
制御ユニット１０は、いずれのフォトダイオードが、第１及び第２信号を供給するかを変更するように構成される。より正確には、制御ユニット１０は、フォトダイオードを循環置換により周期的に変更し、得られた測定値に対してフィルタリング処理を行うように構成される。例えば、フィルタリング処理は平均化であり、平均化により得られた信号からエラーを削除するように働く。
【００２２】
循環置換は、（レーザーパルスのような）光スポットが検出された後に実行されることが好ましい。
【００２３】
したがって、例えば、制御ユニット１０は、
・パルスＰにおいて、
・フォトダイオードＱ１２、Ｑ１３、及びＱ１４がコレクタ線Ｑ１ｃに接続され、
・フォトダイオードＱ２１、Ｑ２３、及びＱ２４がコレクタ線Ｑ２ｃに接続され、
・フォトダイオードＱ３１、Ｑ３２、及びＱ３４がコレクタ線Ｑ３ｃに接続され、
・フォトダイオードＱ４１、Ｑ４２、及びＱ４３がコレクタ線Ｑ４ｃに接続され、
・パルスＰ＋１において、
・フォトダイオードＱ１１、Ｑ１３、及びＱ１４がコレクタ線Ｑ１ｃに接続され、
・フォトダイオードＱ２１、Ｑ２２、及びＱ２４がコレクタ線Ｑ２ｃに接続され、
・フォトダイオードＱ３１、Ｑ３２、及びＱ３３がコレクタ線Ｑ３ｃに接続され、
・フォトダイオードＱ４２、Ｑ４３、及びＱ４４がコレクタ線Ｑ４ｃに接続され、
・パルスＰ＋２において、
・フォトダイオードＱ１１、Ｑ１２、及びＱ１４がコレクタ線Ｑ１ｃに接続され、
・フォトダイオードＱ２１、Ｑ２２、及びＱ２３がコレクタ線Ｑ２ｃに接続され、
・フォトダイオードＱ３２、Ｑ３３、及びＱ３４がコレクタ線Ｑ３ｃに接続され、
・フォトダイオードＱ４１、Ｑ４３、及びＱ４４がコレクタ線Ｑ４ｃに接続され、
・パルスＰ＋３において、
・フォトダイオードＱ１１、Ｑ１２、及びＱ１３がコレクタ線Ｑ１ｃに接続され、
・フォトダイオードＱ２２、Ｑ２３、及びＱ２４がコレクタ線Ｑ２ｃに接続され、
・フォトダイオードＱ３１、Ｑ３３、及びＱ３４がコレクタ線Ｑ３ｃに接続され、
・フォトダイオードＱ４１、Ｑ４２、及びＱ４４がコレクタ線Ｑ４ｃに接続されるようにプログラムされている。
【００２４】
この回転キャリブレーションの間に適用される重み付けに対してフィルタリング処理を行うことは、フォトダイオードの経年変化（例えば、酸化により）、又は、アナログゲイン又は、光電変換ゲインにおける変動（バイアス、又はセンサに接続されている電力供給段における変動）の結果としての、１６個のフォトダイオード及びそれらの電子機器の感度エラーを低減するように働く。これは、これらのエラーが、時間又は温度と共に変動する傾向があり、最終的に修正できないので利点である。
【００２５】
この回転キャリブレーションは、検出及び位置特定装置を搭載している車両が移動中、又は静止している間に実行できる。
【００２６】
当然のことながら、本発明は、記述された実施形態に限定されず、請求項で定義されるような本発明の範囲内の如何なる変形例もカバーしている。
【００２７】
特に、装置は、記述されたものとは異なる構造であってもよい。
【００２８】
特に、フォトダイオードの数は４つ以外でもよく、フォトダイオードは異なるように配置されてもよい。例えば、装置は、マトリックス状に配置された８つのフォトダイオードを有することができる。
【００２９】
変形例においては、本発明の第１実施形態の品質を落としたバージョンにおいて、第２信号を無視できる。
【００３０】
平均化以外のフィルタリング処理を考えることもできる。
【００３１】
それぞれの増幅器は、スイッチ２０．１、２０．２、２０．３、及び２０．４の上流のフォトダイオードのそれぞれからの出力において接続できる。
【００３２】
合計することは、アナログ的に、又はデジタル的に実行できる。
【００３３】
ある状況においては、第１信号は、全てのフォトダイオードからの信号の合計と等しいと考えることができる。
【００３４】
変形例においては、第１信号を生成するフォトダイオード（Ｑｉ１、Ｑｉ２、Ｑｉ３、及びＱｉ４）は、相互に固定的に接続されてもよい。
【図１】
0006849859.tif 000002
【図２】
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【図３】
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