光学测距装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光学测距装置及其方法。本发明专利技术光学测距装置包括：系统控制装置、光发射装置、光接收装置、时间－距离转换装置。当本发明专利技术装置正常时，向目标发射高功率脉冲光束，然后发生触发信号，通过在所发生触发信号和从目标反射的光速信号之间的时间差得到目标的距离。本发明专利技术装置和方法可应用于各种距离的测量，其中包括汽车碰撞预防系统的距离测量。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用光束测距的领域，特别涉及。其中，可使用光束通过纯光移动时间、无接触地精确测量距目标的距离，因此，本专利技术装置及方法可用于测量各种距离，其中包括车辆碰撞预防系统的测距。现有技术的测距装置大多适用于使用标准测量器件与相应长度相对地测量到目标的距离。这样的现有技术测距装置使用三角学测距，因此，现有技术的测距装置需要一种与一定长度对比的相对测量器件，该长度与所测距离相对应;或者需要多台测量器件以便计算其距离。结果，现有技术测距装置在结构上复杂。特别是，把常用测距装置安装在汽车上是不可能的，因而，也不可能用于连续测量汽车的移动距离。为解决上述问题，人们曾提出过光学测距装置，这种常用光学测距装在测量光移动时间和光速的基础上先测量光移动时间，然后测量距目标的距离，距离测量的精密度依光移动时间测量的准确性而定。然而，由于光束每一毫微秒(1 nsec)移动30cm，因此，精确地测量光移动时间是很困难的。常用光学测距装置也适用于向目标发射脉冲光束，将从目标反射回来的光束转换为电信号，再将转换的电信号放大，从而使用放大的电信号来测量光移动时间。这里，用光发射装置将脉冲光束发射到目标，用光接收装置接收从目标返回的光束。显然，当所测目标的距离增加时，则从光发射装置所发射的脉冲光束强度就迅速下降，因此，使由光接收装置所接收的反射光束量迅速下降。为了测量距离，光接收装置必须检测从光发射装置所发射的脉冲光束的峰值点。因此，就在脉冲光束的发射和接收中产生距离误差。更且，当将同程度的放大用于每一种距离时，距离的可测范围是很短的;或测距不可能被完成。本专利技术目的在于提供一种，其中，通过精确测量纯光移动时间、不接触地使用光束测量距目标的距离，从而可应用于各种距离的测量，其中包括汽车碰撞预防系统的距离测量。本专利技术目的是这样达到的提供一种，所述的光学测距装置包括系统控制装置、光发射装置、光接收装置、触发信号发生装置、时间-距离转换装置，其中，所述系统控制装置用于控制整个系统的操作;所述光发射装置用于响应从所述系统控制装置的驱动信号而发射作为测量目标距离介质的高功率脉冲光束;所述光接收装置用于接收从目标反射回的光束;所述信号发生装置用于发生触发信号，该触发信号指示为测量光移动时间的启动时间点;所述时间-距离转换装置用于响应从所述触发信号发生装置来的触发信号和从所述光接收装置来的输出信号而测量光移动时间，以及用于将所测光移动时间转换成到目标的距离。本专利技术所提供的光学测距方法有如下步骤(a)启动系统并完成自诊断操作，用以检验系统是否正确;(b)如果在步骤(a)中检验出系统不正常，则停止系统的操作;(c)如果在步骤(a)中检验出系统是正常的，则向目标发射高功率脉冲光束，然后发生触发信号;(d)得到在所发生的触发信号和从目标反射回的光束信号之间的时间差，并将所得时间差转换成到目标距离。本专利技术具有显著效果可减低由于光束强度的变化所致距离误差，而距离误差也能迅速地通过简单地调整测量光移动速度用的启动时间点而加以校正。更且，甚至不检测光束的峰值点，也能精确地完成测距。此外，距离的可测范围可延长，可精确地完成长距离测量。以下结合附图对本专利技术装置和方法进行详细说明，从下述说明中，本专利技术的上述及其它目的、特性和优点将更加清楚。附附图说明图1是本专利技术光学测距装置实施例1的方框图;附图2A是本专利技术光学测距装置实施例2的方框图;附图2B是按照本专利技术装置实施例2的光学测距方法的操作程序图;附图3A到3F是从附图2A组件所发信号的时间计时图;附图4表示附图2A中灵敏时间控制电路的时间-增益特性曲线图;附图5是按照本专利技术光学测距装置实施例3的方框图;附图6是附图5中增益变化电路的详细方框图;附图7表示在附图6中增益变化电路的时间-增益特性曲线图;附图8A是按照本专利技术光学测距装置实施例4的方框图;附图8B是按照本专利技术装置实施例4的光学测距方法的操作程序图;附图9A到9E是附图8A组件所发信号的时间计时图。附图1示出按照本专利技术光学测距装置实施例1的方框图。如在该附图所示，光学测距装置由下列器件组成系统控制器60、光发射电路20和光接收电路30，其中，所述系统控制器件60用于控制系统的全部操作;所述光发射电路20用于响应从系统控制器60来的驱动信号而发射作为对目标10测距介质的高功率脉冲光束;所述光接收电路30用于接收从目标反射回来的驱动的光束。采用触发信号发生电器40以便响应从系统控制器60来的驱动信号而发生触发信号。从触发信号发生电路40来的触发信号指示用于测量光移动时间的启动时间。时间-距离转换电路50用于响应从触发信号发生电路40来的触发信号以及从光接收电路30来的输出信号而测量光移动时间，并且将所测光移动时间转换成目标10的距离。光发射电路20包括激光二极管21、激光二极管驱动电路22和光发射透镜23，该激光二极管作为光源用于发生高功率脉冲光束;所述激光二极管驱动电路22用于响应从系统控制器60来的驱动信号而驱动激光二极管21;所述光发射透镜23用于对从激光二极管21来的光束聚焦，并且在所需角度下将聚焦的光束扩散，以便将其发射到目标。光接收电路30包括光接收透镜31、红外线滤波器32和光电二极管，所述光接收透镜31用于对从目标10反射来的光束进行聚光;所述红外线滤波器32用于仅通过由光接收透镜31所聚的那部分光束，该部分光束对应于从光发射电路20发射的光束，以便除去从其所生的外界光;所述光电二极管33对于由红外线滤波器32所滤波的光束完成光电转换操作，以便产生电信号。光接收电路30还包括放大器34和波形整形电路35，所述放大器34用于将来自光电二极管33的电信号放大，所述波形整形电路35用于将来自放大器34的输出信号转换成数字信号以及将转换的数字信号输出到时间-距离转换电路50。触发信号发生电路40包括可变信号延迟电路41和信号延迟调整单元42，所述可变信号延迟电路41用于使来自系统控制器60的驱动信号延迟一段所需的时间并将延迟的驱动信号作为触发信号输出到时间-距离转换电路50，所述信号延迟调节单元42用于改变可变信号延迟电路41的时间常数，以便调整它的延迟时间。以下描述按照本专利技术上述结构的光学测距装置的操作本专利技术实施例1的主要特性是不需变更硬件和软件，因为借助于对触发信号发生电路40时间常数的调整可阻止数字信号，由于各种时间延迟了一段时间间隔，从而发生距离误差，该时间间隔是从来自光发射电路20的脉冲光束发射起直到由光接收电路30所接收光束被识别为止，该触发信号发生电路40发生表示脉冲光束发射时间的触发信号。换言之，脉冲光束的发射时间点可简单地被调整，以便满足时间延迟。就不变更硬件和软件来说，本专利技术上述操作能解决生产率降低的问题。当以光束作为测距介质来测量距离时，最重要的是纯粹地计算光移动时间。换言之，光束具有移动很快的特性，每毫微秒移动30厘米。为此，倘若在使用光束测量距离时发生的时间误差为10毫微秒，则舍入距离误差为300厘米或3米。顺便言之，大多数无源元件具有10毫微秒或更多的延迟特性，而它们的每一种都不是恒定的。结果，必须对每一个元件产品分别进行调整，以便满足延迟特性。应注意到，仅当硬件和软件恒定时，延迟特性可用软件或硬件加以满足本文档来自技高网...

【技术保护点】
光学测距装置，其特征在于包括下列装置：系统控制装置、光发射装置、光接收装置、触发信号发生装置、时间－距离转换装置，其中，所述系统控制装置用于控制整个系统的操作；所述光发射装置用于响应从所述系统控制装置的驱动信号而发射作为到目标的测量距离介质的高功率脉冲光束；所述光接收装置用于接收从目标反射回的光束；所述触发信号发生装置用于发生触发信号，该触发信号指示为测量光移动时间的启动时间点；所述时间－距离转换装置用于响应从所述触发信号发生装置来的触发信号和从所述光接收装置来的输出信号而测量光移动时间，以及用于将所测光移动时间转换成到目标的距离。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：赵正植，任永彬，
申请(专利权)人：现代电子产业株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]