激光测距方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术是关于一种激光测距方法及其装置，主要是利用激光测距仪的杂讯特性，将接收电路内快速比较器的临界电压予以有效的降低至平均杂讯的平均值之下，再以高速取样及平均的方法，侦测出目标物的反射信号，并将杂讯经过多次平均之后排除，而量测得目标物的真正距离讯号；藉由本发明专利技术所提供的方法与装置，能在不需增加发射功率的情况下，提高侦测距离二倍以上，及距离侦测的精度。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关一种激光测距方法及其装置，尤指一种能在不需增加发射功率的情况下，提高侦测距离二倍以上，及距离侦测精确度的方法与装置设计。按，激光测距仪为侦测距离讯号的重要装置，一般习知的激光测距仪的距离测量方式，大部分采用脉冲式的激光发射单元，以发射约20ns～50ns的短脉冲式讯号，而此激光经目标物反射后，由一快速接收器将由目标物所反射的激光讯号予以侦测出，所侦测的距离大小可由下列公式求出Td=2LC]]>其中，L为距离，C为光速，Td为时间差；由此公式的时间差Td即可精确的量测出距离的大小。而要精确的测量出距离的大小，即必须尽可能的提高激光的发射功率，或排除阳光对激光所造成的杂讯。在美国专利第3,644,740号案中，提出了控制电路偏压来提高接收电路的讯号杂讯比例，以得到一固定的失效率。于美国专利第4,569,599号案中，则提出利用时序控制技术来测量距离讯号。而在美国专利第4,770,526号案中，更提出利用脉冲宽度讯号放大技术来提高距离侦测的解析度。而在美国专利第3,959,641号案中，提出了数字式的测距相关技术，以降低接收机的临界值，而提高侦测的距离。综合以上所揭的专利前案，其目的在于提高侦测距离与侦测精确度，但要达到此目的，即必须解决目前激光测距仪的固定失效率与杂讯问题作一技术上的变革，才能达到提高侦测距离的精确度及提高测量距离的要求。是以，本专利技术所提出的主要方法即是在于达到下列的目的1．保持接收系统一定的失效率，并尽可能降低比较器的临界电压。2．在一定的失效率中，侦测出所希望的讯号，并将此讯号的杂讯完全排除。进而研发出一种能保持于固定失效率的控制接收系统，藉由回收控制技术保持接收系统不受阳光杂讯的影响，并利用取样平均技术，能将目标物的反射讯号侦测出，而将杂讯经由多次平均之后消除。使激光测距仪在不增加激光发射功率的原则下，提高侦测的精确度与侦测距离。依据前述，本专利技术所提供的激光测距方法与装置，主要具有下列的功能1．利用回收控制技术，将接收器保持在一定失效率。2．利用全数字化的方法，将取样后的数字讯号储存于存储器中。3．利用微处理机技术，判断存储器的内储存值，而取出目标物讯号。4．在不增加发射功率的前题下，能将侦测距离提高2倍以上，及提高距离侦测的精确度。本专利技术激光测距装置，包括有一用以发射短脉冲式的激光源的激光发射器；一固定失效率的控制电路，利用回收控制技术，用以控制光接收器于固定失效率；一距离判断及读出电路，利用激光测距仪的杂讯特性，将接收电路的临界电压予以有效的降低至平均杂讯的平均值之下，再以高速取样及平均的方法，侦测出目标物的反射信号，并将杂讯经过多次平均之后排除，而量测得目标物的真正距离讯号。其中该固定失效率的控制电路包括有一光接收器，用以接收自目标物的反射波，及由阳光所进入的杂讯；一积分器，是用以控制参考电压与数字/模拟转换器的误差，若有误差产生，即调整光接收器内的快速比较器的临界值，以使取样计数器的输出为一固定值；一取样计数器，用以计数量测的时间内光接收器输出的讯号脉冲波次数大小；一数字/模拟转换器，是将取样计数器所计数的脉冲波次数转换成模拟讯号，此模拟讯号正比于取样计数器所计数的次数，并将此模拟讯号传送至距离判断及读出的电路。其中该光接收器包括有一跨阻抗放大器，是将检测器所接收到的反射的激光讯号及杂讯放大并转换成电压讯号，传送至快速比较器；一快速比较器，其临界值是由前述积分器的输出所调整，将大于参考电压的跨阻抗放大器所输入的讯号转为输出为高位，传送至单触发电路。一单触发电路，是将比较器输出的数字信号产生宽度一定的脉冲波讯号，此脉冲波讯号经由一控制及门与触发脉冲波整合，用以消除由发射器于发射时所产生的交连杂讯。其中该距离判断与读出电路包括有一锁存寄存器，是将光接收器所输出的固定宽度脉冲讯号，经由时序产生器所输入的锁存时序转换为并列的数字讯号传送至多路复用器；一多路复用器，是对锁存寄存器的并列讯号作解码选择，送入存储器中；一存储器，是存储锁存寄存器所输出的并列讯号，其地址是由微处理器所控制，每发射一次即将并列讯号存储于存储器内，并与下一次送入的并列讯号累加；一微处理器，是控制发射的次数，当发射的次数满足所需的次数时，微处理器即开始判断存储器所储存的最大值为何，并取此最大值的相对应地址，当存储器内的最大值满足于一定所需的要件后，则将所对应的地址与以输出，此对应的位置即为所需的距离。其中该锁存寄存器是由一系列的时序D型暂存器组成串联至并联暂存器，其输出经由一地址解码器将所储存的值分别送入存储器。其中进一步包括有一时序产生器，是受微处理器控制，以产生适当的时序讯号供应前述的各个单稳态元。本专利技术激光测距方法包括有下列步骤a．设定发射次数为1b．设应全部的发射次数为10N1c．于存储器内找寻最大值的位置及其值的大小d．将最大值除以发射次数并减去一系数e．结果小于系数时，则设定发射次数加1，大于系数则执行步骤g；f．判断发射次数是否大于总次数，如是则系统停止，如未达到总发射次数，则在发射另一次的激光脉冲波，以求得可能的目标g．找到最大值将位置的值转换成距离讯号，输出于系统的显示装置。为使能进一步了解本专利技术的目的、特征及功效，兹藉由下述具体实施例，并配合所附的附图，对本专利技术做一详细说明，其中附图说明图1是为本专利技术激光测距装置的电路方块图；图2是为本专利技术光接收器的电路方块图；图3是显示不同发射次数时所对应光接收器的输出讯号的时序讯号图；图4是显示不同的时序讯号所产生功效的时序图；图5是为本专利技术取样及判断的系统方块图；图6是显示存储器储存资料的配置示意图；图7为本专利技术的微处理器工作流程图。如图1所示，是为本专利技术激光测距装置的电路方块图；该激光测距装置包括有一激光发射器10、固定失效率的控制电路20、距离判断与读出电路30及时序产生器40。一激光发射器10，用以发射约20ns～50ns的短脉冲式的激光光源；该固定失效率的控制电路20包括有一光接收器21，用以接收自目标物的反射波，及由阳光所进入的杂讯(如图2所示，容后详述)。一积分器22，是用以控制参考电压Vref与数字/模拟转换器24的误差，若有误差产生，即调整光接收器20内的快速比较器212(如图2所示，容后详述)的临界值，以使取样计数器23的输出为一固定值；一取样计数器23，用以计数量测的时间内光接收器20输出的讯号脉冲波次数大小；一数字/模拟转换器24，是将取样计数器23所计数的脉冲波次数转换成模拟讯号，此模拟讯号正比于取样计数器23所计数的次数，并将此模拟讯号传送至积分器22；前述的距离判断与读出电路30包括有一多路复用器31，是对锁存寄存器32的并列讯号作解码选择(于本实施例中采用Nto1多路复用器)，送入存储器33中；一锁存寄存器32，是由一系列的时序D型暂存器所组成，是将光接收器20所输出的固定宽度脉冲讯号，经由时序产生器40所输入的锁存时序转换为并列的数字讯号传送至多路复用器31；锁存时序的频率是相等或高于光接收器20输出脉冲波宽，而距离量测的解析度由锁存时序的频率所限制，锁存寄存器32的并列输出位数由最大的距离所限制。举例而言，如希望所侦测的距离为1km，而距离的解析度为2m，则锁存时序的频率为f=12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光测距装置，其特征在于，包括有： 一用以发射短脉冲式的激光源的激光发射器； 一固定失效率的控制电路，利用回收控制技术，用以控制光接收器于固定失效率； 一距离判断及读出电路，利用激光测距仪的杂讯特性，将接收电路的临界电压予以有效的降低至平均杂讯的平均值之下，再以高速取样及平均的方法，侦测出目标物的反射信号，并将杂讯经过多次平均之后排除，而量测得目标物的真正距离讯号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赖以仁，简碧尧，
申请(专利权)人：亚洲光学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]