[发明专利]具有调制光探测器的光接收机

说明书

发明领域

本发明涉及光接收机，特别涉及具有调制光探测器的光接收机。更具体地，尽管是非排他地，本发明涉及用于光遥感和/或光测距的光接收机。

发明背景

光设备被广泛用于传感、监测、控制和通信系统。一个典型的光学系统包括一个光发射机和一个光接收机。一个光接收机通常包括一个光探测器，将输入光信号转化成电子输出信号以便下游信号处理电路进行处理。一个光探测器通常包括一个半导体吸收层。当合适波长的光信号照射在光探测器的吸收层上时，将产生电子空穴对(Electron-hole Pair)。光探测器接线端上的偏压将加速在接线端之间电场里的载流子，籍此入射光被转化成电流。一个光探测器可以包括光电二极管，例如用于雪崩二极管、光敏电阻器、或最近的MSM光探测器的PIN型二极管。光探测器通常处于一个适合具体应用的预定偏压状态。

发明目的

本发明的一个目的是提供具有新应用光探测器的光接收机。在最低程度上，本发明的一个目的是为公众提供光探测器应用的一个有用的选择。

发明概述

广义地讲，本发明已经描述了包括光发射机和光接收机一种测距装置，其中所述光发射机包括光源用于发射调制的光信号到一个远程物体；所述光接收机，用于探测由所述远程物体反射来所述调制光信号，所述光接收机包括一个光探测器，通过应用选通信号在所述光探测器上，光探测器可以选通探测光信号，选通信号被设置成与所述调制光信号成恒定的时间或相位关系；其中所述光接收机被设置成计算所述远程物体的距离，是关于发射和探测到的光信号之间的延迟信息，所述延迟信息由所述光探测器的选通探测光信号来确定。

优选地，所述调制信号包括ON和OFF脉冲。

优选地，当所述发射和探测到的光信号之间的延迟等于所述调制信号ON脉冲的时间周期时，所述光探测器的输出在最小值。

优选地，当所述发射和探测到的光信号之间的延迟时间小于或等于所述调制信号ON脉冲的时间周期时，所述光探测器的输出与延迟成比例。

优选地，所述光接收机被设置成，通过测量所述选通光探测器的时间平均探测光电流输出，来确定所述延迟信息。

优选地，通过改变所述选通信号关于所述光源调制信号频率的频率，可以得到所述延迟信息。

优选地，通过改变所述选通信号关于所述光源调制信号的延迟时间，可以得到所述延迟信息。    

优选地，所述光探测器包括一个MSM光探测器。

优选地，应用到所述光接收机和光发射机的调制信号具有相同的调制格式。

优选地，所述光接收机的调制和所述光发射机发射的调制光信号有一个恒定的相位关系。

优选地，所述光接收机的选通信号和所述光发射机发射的调制光信号是反相的。

优选地，在光信号从所属物体反射之后，一旦在所述光接收机通过选通探测而接收到由所述光发射机发射的调制光信号，便得到物体的距离信息。

优选地，当所述光探测器被选通信号调制时和当所述光探测器未被调制时，通过比较所述光探测器的光电流输出，获得所述远程物体的距离信息。

优选地，通过改变光源的脉冲宽度，然后检测所述光探测器的光电流输出的最大值或最小值，确定物体的距离。

优选地，通过改变所述光源的调制频率，然后估计所述光探测器的电流输出函数里的相关最大值和最小值，确定远程物体的距离。

优选地，通过改变选通函数的延迟时间和检测调制光电流的最大值，确定物体的距离作为延迟时间的函数。

附图说明

以下将通过实例并参考附图，本发明的首选实施例将被详细解释，其中：

图1是一个典型MSM光探测器的横截面图，

图2显示一个典型MSM光探测器的光电流输出对应电压的特征，

图3描述本发明第一首选应用的发射信号、反射信号和光探测器选通时间的时序图，

图4描述本发明第一首选实施例的系统构造示意图，

图5是显示关于图3和图4配置的检测光电流的变化对应延迟时间的示意图，

图6是显示第二首选实施例的检测光电流变化对应调制频率变化的示意图，

图7显示第三首选实施例的发射信号、反射信号和光探测器选通时间之间关系的时序图，其中光检测选通时间的延迟被变更，

图8显示图7本发明第二首选实施例的检测光电流变化对应光探测器选通时间的延迟时间d的示意图，和

图9描述一个在三维物体上的本发明示范应用。

首选实施例详述