使用清除裝置的光學測距裝置及其方法

專利名稱：使用清除裝置的光學測距裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及使用脈沖光束的光學測距裝置及其方法，特別涉及使用清除裝置的光學測距裝置及其方法。在該清除裝置中設有用于傳感污染的污染傳感裝置，該清除裝置設于玻璃保護罩前表面上，以便除去所傳感到的污染，所設二極管異常情況傳感裝置使用光電二極管來傳感光發射激光二極管的故障，從而監控光發射激光二極管;也使用激光二極管來傳感光接收光電二極管的故障，從而監控光接收光電二極管;將從清除裝置反射表面反射、然后由光接收光電二極管接收的來自光發射激光二極管的一部分脈沖光束的時間周期轉換為誤差數據，將此被轉換的錯差數據從所測到目標的光移動時間減去，該誤差數據是由于溫度變化、組件的錯誤操作所引起。
常用測距裝置大多適用于用標準測量器件同相應長度相比較來測量到目標的距離。
另一方面，常用光學測距裝置是在所測光移動時間和光速基礎上測量光移動速度然后測量到目標的距離。距離測量的精確度依光移動時間測量的精度而定。然而，光速每1毫微秒移動30厘米，因而很難精確地測量光移動時間。也即，因為光移動時間非常短，按照外界的變化或組件自身變化以及在用于保護組件的玻璃罩前表面污染水平可使所測光移動時間有所不同。為此，很難準確地測量光移動時間。
換言之，在這樣的常用光學測距裝置中，玻璃保護罩的前表面可在外界環境下的任何時間被污染，因為它暴露在外。由于作為重要組件的激光二極管的錯誤操作存在，必須在操作的固定時間周期加以檢驗。此外，與溫度相對應，組件的信號延遲會有變化，如用于接收所發射的光束的組件、將此所接收的光束轉換為電信號的組件、將被轉換的電信號放大的組件、以及使用該被放大電信號測量光移動時間的組件的信號延遲皆可有變化。而且，按照產品的差異，還可發生延遲誤差。在此情況下，對每一件產品須進行個別調試，以便補償延遲誤差。然而，由于溫度緣故所致延遲誤差在使用中不能調試，結果在測量中出現誤差。本發明就是有鑒于上述問題而作的。
本發明目的在于提供一種使用清除器件的光學測距裝置及其方法，它可使用光學測距裝置的汽車碰撞預防系統的性能不致降級;通過二極管異常情況傳感裝置傳感光發射激光二極管的故障和光接收光電二極管的故障;可測量從清除器件的反射表面被反射再由光接收光電二極管接收的來自光發射激光二極管的一部分脈沖光束的時間周期，該所測時間從所測光移動到目標的時間中減去，從而可精確地測量到目標的距離。
本發明目的是這樣達到的按照本發明一方面提供一種光學測距裝置，該裝置包括光發射裝置、光接收裝置、觸發信號發生裝置、污染傳感裝置、二極管異常狀態傳感裝置、控制/時間-距離轉換裝置、清除裝置、汽車碰撞預防裝置;其中，所述光發射裝置用于向目標發射作為測距介質的高功率脈沖信號;所述光接收裝置用于接收從目標反射來的光束;所述觸發信號發生裝置用于發出觸發信號，該觸發信號指示用于測量光移動時間的開始時間點;所述污染裝置用于接收從所述光發射裝置發射、然后從安裝于裝置前側的玻璃保護罩反射光束的一部分，以便傳感所述玻璃保護罩前表面上的污染;所述二極管異常狀態傳感裝置用于接收從所述光發射裝置發射、然后從所述玻璃保護罩反射光束的一部分，以便傳感在所述光發射裝置中的光發射激光二極管的異常狀態，并通過所述玻璃保護罩向所述光接收裝置發射光束，以便傳感在所述光接收裝置中的光接收二極管的異常狀態;所述控制/時間-距離轉換裝置用于響應來自所述污染傳感裝置的輸出信號和來自所述二極管異常情況傳感裝置的輸出信號而控制裝置的全部操作，還用于響應來自觸發信號發生裝置的觸發信號和來自所述光接收裝置的輸出信號而測量光移動時間，以及用于將所測光移動時間轉換為到目標的距離;所述清除裝置用于在所述控制/時間-距離轉換裝置的控制下清除在所述玻璃保護罩前表面上的污染;所述汽車碰撞預防裝置用于當汽車行駛中有危險情況發生時，在所述控制/時間-距離轉換裝置的控制下對使用人發出警報并使汽車加速或減速。
按照本發明另一方面，提供一種光學測距方法，該方法包括如下步驟(a)驅動激光二極管，使向目標發射光束，接收從所述激光二極管所發射、然后從玻璃保護罩反射的一部分光束，按照所接收的情況傳感所述玻璃保護罩前表面上的污染;
(b)傳感所述激光二極管的故障;
(c)傳感光電二極管的故障，該光電二極管用于接收來自所述激光二極管的光束;
(d)測量由溫度變化所致延時值，并在所測延時值的基礎上獲得到目標的真實距離。
本發明效果良好。按照本發明，能傳感為保護本裝置內組件所用玻璃保護罩表面上的污染，并用玻璃保護罩檢驗激光二極管的故障。也設有清除裝置，該清除裝置用來清除在玻璃保護罩前表面上的污染。此外，可使用清除裝置檢驗激光二極管和光電二極管的故障。這些都具有提高光學測距裝置可靠性的作用。
通過以下結合實施例的詳細說明將使本發明上述及其它目的、特征和優點更加清楚。
附

圖1是按照本發明第一實施例使用清除裝置的光學測距裝置方框圖;
附圖2是附圖1中二極管異常情況傳感裝置的詳細方框圖附圖3示出按照本發明第二實施例使用清除裝置的用于傳感光發射激光二極管故障的結構圖;
附圖4示出按照本發明實施例3，使用清除裝置來到感光發射激光二極管故障的結構圖;
附圖5是按照本發明實施例3、使用清除裝置的傳感光發射激光二極管故障的操作流程圖。
附圖6是按照本發明實施例3、使用激光二極管情況校驗操作的清除偏移距離值的操作流程圖;
附圖7是按照本發明實施例1的污染傳感裝置的操作流程圖;
附圖8是按照本發明實施例1、使用二極管異常狀態傳感裝置來傳感光發射激光二極管的故障操作流程圖;
附圖9是按照本發明實施例1、使用二極管異常狀態傳感裝置來傳感光接收光電二極管的故障的操作流程圖。
參照附圖1、該圖示出本發明第一實施例、用清除裝置的光學測距裝置方框圖，在此圖中，清除裝置的標號80表示。
如附圖1所示，光學測距裝置包括光發射裝置20、光接收裝置30和觸發信號發生裝置40、其中，光發射裝置20用于向目標10發射作為測距介質的高功率脈沖光束;光接收裝置30用于接收從目標10反射來的光束，觸發信號發生裝置用于發出觸發信號，該觸發信號指示用于測量光移動時間的開始時間點。
污染傳感裝置50用于接收一部分光束，該部分光束是從所述光發射裝置發射、然后從安裝于裝置前側的保護玻璃84反射來的光束，用于傳感所述保護玻璃84在反射性上的變化，以及用于按照所傳感的結果、判定在所述玻璃保護罩前表面上的污染。
二極管異常狀態傳感裝置用于接收一部分光束，該部分光束是從光發射裝置20發射、然后從玻璃保護罩84反射的光束;傳感在光發射裝置20中的光發射激光二極管21的異常狀態和通過玻璃保護罩84向光接收裝置30發射光束，以便傳感在光接收裝置30中的光接收光電二極管33的異常狀態。
控制/時間-距離轉換裝置70用于響應來自污染傳感裝置50的輸出信號和來自二極管異常狀態傳感裝置60的輸出信號而控制裝置的全部操作;用于響應來自觸發信號發生裝置40的觸發信號和來自光接收裝置30的輸出信號，而測量光移動時間;并且用于將所測光移動時間轉換為到目標的距離。
清除裝置用于在所述控制/時間-距離轉換裝置70的控制下，清除在玻璃保護罩84前表面上的污染。
本光學測距裝置還包括汽車碰撞預防裝置90，該裝置90用于當汽車行駛中有危險情況發生時，在控制/時間-距離轉換裝置70的控制下，對使用人發出警報，并使汽車加速或減速。
所述光發射裝置20包括激光二極管21、激光二極管驅動電路22、光發射透鏡23，其中，所述激光二極管21作為光源用于發出高功率脈沖光束;所述激光二極管驅動電路22用于響應來自所述控制/時間-距離轉換裝置70的驅動信號而驅動所述激光二極管21;以及光發射透鏡23用于對來自所述激光二極管21的光束聚焦、并且用于在所需角度下擴散該聚焦的光束，以便將其向目標10發射。
光接收裝置30包括光接收透鏡31、紅外線濾波器32、光電二極管33。所述光接收透鏡31用于對從目標10反射的光束聚光;所述紅外線濾波器32用于僅通過對應于從光發射裝置20所發射的、由光接收透鏡31所聚的一部分光束，以便除去從其所生的外部光束;所述光電二極管用于對由紅外線濾波器32所過濾的光束進行光電轉換操作，以便產生電信號。
光接收裝置30還包括放大器34、波形整形電路35，其中，所述放大器34用于對來自光電二極管33的電信號放大;所述波形整形電路35用于將來自放大器34的輸出信號轉換為數字信號，并且將此轉換的數字信號輸出到控制/時間-距離轉換裝置70，從而它能識別該所反射的光信號已受檢測。
觸發信號發生裝置40包括延時電路41和延時調節單元42，其中，所述延時電路41用于將來自控制/時間-距離轉換電路70的驅動信號延遲一段所需時間，并將此延遲驅動信號作為觸發信號輸出到控制/時間-距離轉換裝置70;所述延時調整單元42用于改變延時電路41的時間常數，以便調節其延遲時間。
污染傳感裝置50包括光電二極管51、放大器52和光量比較器53，其中，所述光電二極管51用于接收從光發射裝置20發射、然后從玻璃保護罩84反射的一部分光束，并且將所接收的光束轉換為電信號;所述放大器52用于放大來自光電二極管51的電信號;所述光量比較器53用于使來自放大器52的輸出信號用基準信號比較，并將合成信號輸出到控制/時間-距離轉換裝置70。
參照附圖2，該附圖示出附圖1中二極管異常狀態傳感裝置60的詳細方框圖。如圖所示，二極管異常狀態傳感裝置60包括激光二極管61，所述激光二極管61用于通過玻璃保護罩84向光接收裝置30發射光束，以便監控在光接收裝置30中的光接收光電二極管33，從激光二極管61所發射的光束是紅外線，它具有與光接收光電二極管33的接收敏感性相對應的波長。二極管異常狀態傳感裝置60也包括激光二極管驅動電路62、光電二極管63、放大器64和波形整形電路65，其中，所述激光二極管驅動電路用于驅動激光二極管61;所述光電二極管用于接收從光發射裝置20發射、然后從玻璃保護罩84反射的一部分光束，以便監控在光發射裝置20中的光發射激光二極管21，還用于將所接收的光束轉換為電信號;所述放大器64用于放大來自光電二極管63的電信號;所述波形整形電路65用于將來自放大器64的輸出信號轉換為數字信號并向控制/時間-距離轉換裝置70輸出所轉換的數字信號，從而它能識別所反射的光信號已受檢測。
參照附圖1，清除裝置80包括清除馬達驅動器81、清除墊83和清除馬達82，其中，所述清除馬達驅動器81用于在控制/時間-距離轉換裝置70的控制下輸出馬達驅動信號;清除墊83用于沿玻璃保護罩表面橫向往復運動，以便除去在其上的污染;清除馬達82用于響應來自清除馬達驅動器81的馬達驅動信號而驅動清除墊83。
按照本發明實施例1、具有上述結構的光學測距裝置的操作方法如下。
按照本發明實施例1，玻璃保護罩84安裝于光學測距裝置的前側，以便保護本裝置中的組件，使它們不受外部環境諸如灰塵、潮氣等的侵害。通過傳感玻璃防護罩84的反射性變化來判斷在玻璃防護罩84前表面的污染。為此，將污染傳感裝置50設于靠近光發射裝置20，以便接收從光發射裝置20發射、然后從玻璃保護罩84反射的一部分光束，分析所接收光束的量并按照分析結果判定在玻璃保護罩84前表面上的污染。在污染傳感裝置50中，光電二極管用于接收從光發射裝置20發射、然后從玻璃保護罩84反射的那部分光束;光量比較器53用于分析所接收的光束量。
當玻璃保護罩84清潔時，從光發射裝置20發射、然后從玻璃保護罩84反射的那部分光束的量小;而當玻璃保護罩84不清潔時，上述光束量大。
在污染傳感裝置50中，光電二極管接收從光發射裝置20發射、然后從玻璃保護罩84反射的一部分光束，并將所接收的光束轉換為電信號。從光電二極管來的電信號由放大器52放大，然后發送到光量比較器53，基準信號也發送到該光量比較器53。光量比較器53使所接收的光束量同基準信號的電平相比較，以便判定在玻璃防護罩84的前表面上是否有污染。如果所接收的光束大于基準信號的電平，則光量比較器53向控制/時間-距離轉換裝置70輸出指示玻璃保護罩84的污染狀態的信號。
當接收到指示玻璃保護罩84污染狀態的、來自污染傳感裝置50的輸出信號時，控制/時間-距離轉換裝置70控制清除馬達驅動器81，以便驅動清除馬達82。一旦清除馬達被驅動，清除墊83把玻璃保護罩84擦干凈。當玻璃保護罩的污染狀態連續地被判定，甚至在清除墊83把玻璃保護罩84擦干凈之后也是這樣，則控制/時間-距離轉換裝置70使裝置的全部操作停止，然后通過汽車碰撞預防裝置90的顯示單元向使用人通報這種情況，以便讓他去解決。
詳細言之，在清除裝置80中，當從控制/時間-距離轉換裝置接收到控制信號時，清除馬達驅動器81驅動清除馬達82。當清除馬達82轉動時，清除墊83沿玻璃保護罩前表面往復橫向運動，將其擦凈。隨后，當未接收到來自控制/時間-距離轉換裝置的控制信號時，清除墊83在清除馬達驅動器81的控制下返回其初始位置，它的操作也停止了。
倘若清除墊83停止操作又未返回到其初始位置，則控制/時間-距離轉換裝置停止裝置的全部操作，并通過汽車碰撞預防裝置的顯示單元向使用人通報這種情況，以便讓他來解決。
按照本發明實施例1也設有二極管異常狀態傳感裝置60，以便傳感在光發射電路20內的光發射激光二極管21的異常狀態和在光接收裝置30內的光接收光電二極管33的異常狀態。
為了傳感在光發射裝置20內的光發射激光二極管21的異常狀態，光電二極管63接收到從光發射裝置20發射、然后從玻璃保護罩84反射的一部分光束。也即，當光束從激光二極管21向目標10發射以便測量距離時，其一部分從設于光發射裝置20前的玻璃保護罩84反射，因為玻璃保護罩84的透射率并非100%。結果，從玻璃保護罩84反射的光束被光電二極管63所接收。
然后，光電二極管63將所接收的光束轉換為電信號。從光電二極管63來的電信號由放大器64放大，然后傳送到波形整形電路65。波形整電路65將來自放大器64的輸出信號轉換為數字信號，并將所轉換的數字信號輸出到控制/時間-距離轉換裝置70。
控制/時間-距離轉換裝置70響應來自波形整形電路65的輸出信號而判別光發射激光二極管的異常狀態。也即，未收到來自波形-整形電路65的輸出信號時，盡管激光二極管驅動信號已發出，控制/時間-距離轉換裝置70也決定光發射激光二極管21的異常狀態，并向使用人報告這種情況，以便讓他去解決。
另一方面，為了傳感在光接收裝置30內的光接收光電二極管33的異常狀態，激光二極管驅動電路62驅動激光二極管61，以便向玻璃保護罩84發射光束。因為其透射率的緣故，一部分被發射的光束從玻璃保護罩84反射，隨后被光電二極管所接收。
然后，光電二極管33將所接收的光束轉換為電信號。該來自光電二極管33的電信號由放大器34所放大，然后傳送到波形整形電路35。波形整形電路35將此來自放大器34的輸出信號轉換為數字信號，并且向控制/時間-距離轉換裝置70輸出被轉換的數字信號。
控制/時間-距離轉換裝置70響應來自波形整形電路35的輸出信號而判別光接收光電二極管33的異常狀態。也即，當未接收來自波形整形電路35的信號時，盡管激光二極管61已驅動，控制/時間-距離轉換裝置70也決定光接收光電二極管33的異常狀態，并向使用人報告這種情況，使他去解決。
按照本發明第二實施例，光發射激光二極管21的故障可通過使用在清除裝置80中的清除墊83來傳感，該清除墊83沿玻璃保護罩84前表面反復橫向運動，以便除去在其上的污染。
如附圖3所示，為了傳感光發射激光二極管21的故障，清除墊83在清除馬達驅動器81的控制下，從光發射裝置20中心朝光接收裝置30移動到稍微偏斜的位置。然后，當在激光二極管驅動電路22的控制下，光發射激光二極管21被驅動時，從其所發射的一部分光碰到清除墊83的反射表面，然后再由光接收裝置30內的光電二極管33所接收。此時，如未接收到信號，則可判別光發射激光二極管21存在有故障。
按照本發明實施例3，如附圖4所示。光發射激光二極管21通過使用在清除裝置80中的清除墊來傳感，微開關SW1和SW2分別置于初始位置和清除墊83的光反射位置。
為了傳感光發射激光二極管21的故障，在清除馬達驅動器81的控制下，將清除墊83從光發射裝置20朝光接收裝置30移動到稍微偏斜的位置。在此情況下，玻璃保護罩84被隔在激光二極管21和光電二極管33之間，因此，從激光二極管21發射的光束不能沿著其表面前進到光電二極管33。微開關SW1和SW2分別被置于初始位置和清除墊83的光反射位置。當清除墊83在清除馬達驅動器81控制下達到微開關SW2時，激光二極管21發射光束。也即，當微開關SW2接地而被接通時，激光二極管21發射光束。從激光二極管21所發射的光束從清除墊83的不均勻反射表面被擴散性地反射，并且其中一部分被光電二極管33所接收。此時，如果微開關SW2不在接通位置，則上述操作從清除墊83的初始位置開始重新進行。如果SW2仍不在接通位置，則可判別故障存在于清除馬達驅動器81，然后驅動故障報警單元(圖中未示)，發出警報。
此時，當故障不存在光發射激光二極管21時，由控制/時間-距離轉換裝置70所測的距離包括由溫度變化所致延遲誤差、組件的錯誤操作等。為此，到距離10的真實距離的測量可從所測到目標的距離值減去這樣的偏移距離值而得到。也即真實距離＝所測距離-偏移距離沒有必要經常測量偏移距離值。結果，必須判別是否需要偏移測量。
附圖5是按照本發明實施例3使用清除墊80傳感光發射激光二極管21故障的操作流程方框圖。在第一步S1，使清除馬達驅動器81初始化。在第二步S2，判別微開關SW1是否處于接通位置。如果判別的結果是微開關SW1不在其接通位置上，則確定故障存在于清除馬達驅動器81，然后驅動故障報警單元，發出警報。反之，如果在第二步S2判別結果是微開關SW1在接通位置上，則第三步S3判別在是否需要激光二極管狀態核對操作。如果判別結果是不需要激光二極管狀態核對操作，則操作回到第一步S1。反之，如果判別的結果是需要激光二極管狀態核對操作，則向微開關SW2移動清除墊。當清除墊83到達微開關SW2，則在第四步S4判別微開關SW2是否處于其接通狀態。如果在第四步S4判別結果是微開關SW2處于其接通狀態，則在第五步S5驅動激光二極管，以便發射光束。反之，如果在第四步S4的判別結果是微開關SW2不處于其接通狀態，則在第六步S6再度使清除馬達驅動器81初始化，以便使清除墊83移動到其初始位置。然后，在第六步S6，判別微開關SW1是否處于其接通狀態。如果判別結果是微開關SW1處于其接通狀態，則驅動清除墊83，以便進行激光二極管狀態核對操作。然后，在第六步S6，判別微開關SW2是否處于其接通位置。如果判別結果是微開關SW2不處于其接通位置，則判別結果是故障存在于清除馬達驅動器81，然后驅動故障報警單元，發出警報。反之，如判定結果是微開關SW2處于其接通位置，則完成作為第五步S5的驅動激光二極管21的操作，以便發射光束。當完成第五步S5后，在第七步S7核對光電二極管33是否接收到從激光二極管21發射、然后從清除墊83反射表面反射的一部分光束。如果核對的結果是光電二極管33接收到反射光束，則可決定故障不存在于激光二極管21，操作然后回到第一步S1。反之，如果核對結果是光電二極管未接收到光束，則決定故障存在于激光二極管21，然后驅動故障報警單元，發出警報。
附圖6是按照本發明實施例3、使用激光二極管狀態核對操作除去偏移距離值的操作流程圖。在第一步S1，將清除墊83向用于延時測量的位置移動，并驅動激光二極管21，以便發出光束。在第二步S2核對光電二極管33是否接收到從激光二極管21發射、然后從清除墊83反射表面反射的光束一部分。如果核對結果是光電二極管沒收到光束，則決定故障存在于激光二極管21，然后操作回到第一步S1。反之，如果在第二步S2核對結果是光電二極管33接收到反射光束，則測量偏移距離，使清除墊83回到在第三步S3的初始位置。在第四步S4，驅動激光二極管21，以便發射光束。然后在第四步S4，核對光電二極管是否接收到從目標反射的光束。如果在第四步S4核對的結果是光電二極管33未接收到光束，則在第五步S5判別是否需要偏移測量操作。如果在第五步判別是需要偏移測量操作，則操作回到第一步S1。反之，如果在第五步S5判別是不需要偏移測量操作，則操作回到第四步S4。如果在第四步S4核對的結果是光電二極管接收到從目標10反射回的光束，則在第六步S6測量到目標的距離值。然后在步驟S6，從所測到目標10的距離值減去在第三步S3所測偏移距離值，從而得到目標10的真實距離，然后，操作回到第五步S5。
附圖7是按照本發明實施例1的污染傳感裝置50的操作流程圖。在第一步S1，系統初始化，并進行自診斷操作，以便核對系統是否正常。如果在第一步S1核對結果是系統不正常，則操作停止，在第二步S2向使用人報告這種情況。如果在第一步S1核對結果是系統正常，則在第三步S3核對污染是否存在于玻璃保護罩84的前表面。如果在第三步S3核對的結果是污染存在于玻璃保護罩84的前表面，則在第四步S4，驅動清除墊83一段預定時間周期，以便清除在玻璃保護罩84前表面上的污染。在第五步85，核對清除墊83在第四步S4中被驅動一段預定時間周期后是否處于其初始位置。如果在第五步S5核對結果是清除墊83不在其初始位置，則在第六步S6操作停止，并向使用人報告這種情況。進行此第六步S6是為了防止由于清除墊83所致在光束傳送和接收上的障礙對系統的壞影響。反之，如果在第五步S5核對的結果是清除墊83在其初始位置上，則在第七步S7核對污染是否存在于玻璃保護罩84的前表面上。如果在第七步S7核對結果是在玻璃保護罩84上并不存在污染，則在第八步S8汽車碰撞預防裝置90進行操作。反之，如果在第七步S7核對結果是污染存在于玻璃保護罩84的前表面，則操作回到第四步S4，以便反復驅動清除墊83直到一段預定最大時間次數。當甚至清除墊83反復被驅動直到預定最大時間次數后、污染仍然存在于玻璃保護罩84的前表面時，則操作停止，并在第九步S9將此情況向使用人報告。
附圖8是按照本發明實施例1、使用二極管異常狀態傳感裝置60傳感光發射激光二極管21故障的操作流程圖。在第一步S1輸出激光二極管接通信號并核對來自二極管異常狀態傳感裝置60的輸出信號。在第二步S2，使激光二極管的接通信號同來自二極管異常狀態傳感裝置60的輸出信號進行邏輯乘，并且核對該邏輯乘信號是否電平高。如果在第二步S2核對的結果是該邏輯乘信號為高電平，則決定激光二極管21是正常的，并且操作在第三步S3正常進行。反之，如果在第二步S2核對的結果是邏輯乘信號是低電平，則決定激光二極管不正常，在第四步S4操作停止并向使用人報告這種情況。
附圖9是按照本發明實施例1、使用二極管異常狀態傳感裝置60傳感光接收光電二極管33故障的操作流程圖。在第一步S1，輸出紅外線發射二極管接通信號，并核對來自二極管異常狀態傳感器的輸出信號。在第二步S2，將紅外線發射二極管接通信號同來自二極管異常狀態傳感裝置60的輸出信號進行邏輯乘，并核對該邏輯乘信號是否電平高。如果在第二步S2核對結果是邏輯乘信號是電平高，則決定光電二極管是正常的，操作在第三步S3正常進行。反之，如果在第二步S2核對的結果是邏輯乘信號的電平低，則決定光電二極管33不正常，在第四步S4停止操作并將此情況向使用人報告。
雖然為了闡述目的而公布了本發明最佳實施例，但本行業技術人員將會理解在不脫離本發明如權利要求所公布的范圍和精神下，各種變更、附加和替換都是可能的。
權利要求
1.光學測距裝置，其特征在于包括光發射裝置、光接收裝置、觸發信號發生裝置、污染傳感裝置、二極管異常狀態傳感裝置、控制/時間-距離轉換裝置、清除裝置、汽車碰撞預防裝置，其中，所述光發射裝置用于向目標發射作為測距介質的高功率脈沖信號；所述光接收裝置用于接收從目標反射來的光束；所述觸發信號發生裝置用于發出觸發信號，該觸發信號指示用于測量光移動時間的開始時間點；所述污染裝置用于接收從所述光發射裝置發射、然后從安裝于裝置前側的玻璃保護罩反射光束的一部分，以便傳感所述玻璃保護罩前表面上的污染；所述二極管異常狀態傳感裝置用于接收從所述光發射裝置發射、然后從所述玻璃保護罩反射光束一部分，以便傳感在所述光發射裝置中的光發射激光二極管的異常狀態，并通過所述玻璃保護罩向所述光接收裝置發射光束，以便傳感在所述光接收裝置中的光接收二極管的異常狀態；所述控制/時間-距離轉換裝置用于響應來自所述污染傳感裝置的輸出信號和來自所述二極管異常情況傳感裝置的輸出信號而控制裝置的全部操作，還用于響應來自觸發信號發生裝置的觸發信號和來自所述光接收裝置的輸出信號而測量光移動時間，以及用于將所測光移動時間轉換為到目標的距離；所述清除裝置用于在所述控制/時間-距離轉換裝置的控制下清除在所述玻璃保護罩前表面上的污染；所述汽車碰撞預防裝置用于當汽車行駛中有危險情況發生時，在所述控制/時間-距離轉換裝置的控制下對使用人發出警報并使汽車加速或減速。
2.按照權利要求1所述光學測距裝置，其特征在于所述光發射裝置包括激光二極管、激光二極管驅動電路、光發射透鏡，其中所述激光二極管作為光源用于發出高功率脈沖光束;所述激光二極管驅動電路用于響應來自所述控制/時間-距離轉換裝置的驅動信號而驅動所述激光二極管;以及光發射透鏡用于對來自所述激光二極管的光束聚焦、并且用于在所需角度下擴散該聚焦的光束，以便將其向目標發射。
3.按照權利要求1所述光學測距裝置，其特征在于所述光接收裝置包括光接收透鏡、紅外線濾波器、光電二極管、放大器和波形整形電路，其中，所述光接收透鏡用于對從目標反射的光束聚光;所述紅外線濾波器用于僅通過對應于從光發射裝置所發射的、由光接收透鏡所聚的一部分光束，以便除去從其所生的外部光束;所述光電二極管用于對由紅外線濾波器所過濾的光束進行光電轉換操作，以便產生電信號;所述放大器用于對來自光電二極管的電信號放大;所述波形整形電路用于將來自放大器的輸出信號轉換為數字信號，并且將此轉換的數字信號輸出到控制/時間-距離轉換裝置，從而它能識別該所反射的光信號已受檢測。
4.按照權利要求1所述光學測距裝置，其特征在于所述觸發信號發生裝置包括延時電路和延時調節單元，其中，所述延時電路用于將來自控制/時間-距離轉換電路的驅動信號延遲一段所需時間，并將此延遲驅動信號作為能發信號輸出到控制/時間-距離轉換裝置;所述延時調整單元用于改變延時電路的時間常數，以便調節其延遲時間。
5.按照權利要求1所述光學測距裝置，其特征在于所述污染傳感裝置包括光電二極管、放大器和光量比較器，其中，所述光電二極管用于接收從光發射裝置發射、然后從玻璃保護罩反射的一部分光束，并且將所接收的光束轉換為電信號;所述放大器用于放大來自光電二極管的電信號;所述光量比較器用于使來自放大器的輸出信號用基準信號比較，并將合成信號輸出到控制/時間-距離轉換裝置。
6.按照權利要求1所述光學測距裝置，其特征在于所述二極管異態傳感裝置包括激光二極管、激光二極管驅動電路、光電二極管、放大器、波形整形電路，其中，所述激光二極管用于通過玻璃保護罩向光接收裝置發射光束，以便監控在光接收裝置中的光接收光電二極管，從激光二極管所發射的光束是紅外線，它具有與光接收光電二極管的接收敏感性相對應的波長;所述激光二極管驅動電路用于驅動激光二極管;所述光電二極管用于接收從光發射裝置發射、然后從玻璃保護罩反射的一部分光束，以便監控在光發射裝置中的光發射激光二極管，還用于將接收的光束轉換為電信號;所述放大器用于放大來自光電二極管的電信號;所述波形整形電路用于將來自放大器的輸出信號轉換為數字信號并向控制/時間-距離轉換裝置輸出所轉換的數字信號，從而它能識別所反射的光信號已受檢測。
7.按照權利要求1所述光學測距裝置，其特征在于所述清除裝置包括清除馬達驅動器、清除墊和清除馬達，其中，所述清除馬達驅動器用于在控制/時間-距離轉換裝置的控制下輸出馬達驅動信號;清除墊用于沿玻璃保護罩表面橫向往復運動，以便除去在其上的污染;清除馬達用于響應來自清除馬達驅動器的馬達驅動信號而驅動清除墊。
8.光學測距方法，其特征在于包括如下步驟(a)驅動激光二極管，使向目標發射光束，接收從所述激光二極管所發射、然后從玻璃保護罩反射的一部分光束，按照所接收的情況傳感所述玻璃保護罩前表面上的污染;(b)傳感所述激光二極管的故障;(c)傳感光電二極管的故障，該光電二極管用于接收來自所述激光二極管的光束;(d)測量由溫度變化所致延時值，并在所測延時值的基礎上獲得到目標的真實距離。
9.按照權利要求8所述光學測距方法，其特征在于傳感所述激光二極管故障的步驟(b)包括如下步驟(b-1)使清除馬達驅動器初始化;(b-2)判別第一微開關是否處于接通位置，如果判別結果是所述第一微開關不處于其接通位置，則確定故障存在于所述清除馬達驅動器，然后驅動故障報警單元，發出警報;(b-3)如果在步驟(b-2)判別結果是第一微開關在其接通位置上，則判定是否需要激光二極管狀態核對操作，如果判別結果是不需要激光二極管狀態核對操作，則操作回到所述步驟(b-1)，如果判別結果是需要激光二極管狀態核對操作，則向第二徽開關移動清除墊;(b-4)當所述清除墊到達第二微開關，則判別所述第二微開關是否處于其接通狀態;(b-5)如果在所述步驟(b-4)判別結果是所述第二微開關并處于其接通狀態，則驅動所述激光二極管，以便發射光束;(b-6)如果在所述步驟(b-4)中判別結果是第二微開關不處于其接通位置，則再度使清除馬達驅動器初始化，以便使清除墊移動到其初始位置，判別所述第一微開關是否處于其接通狀態，如果判定結果是第一微開關處于其接通狀態，則驅動所述清除墊，以便進行激光二極管狀態核對操作并判別所述第二微開關是否處于其接通狀態;(b-7)如果在所述步驟(b-6)判別結果是所述第二微開關不處于其接通狀態，則確定故障存在于所述清除馬達驅動器，驅動所述故障報警單元，發出警報，并且如果在所述步驟(b-6)判別結果是所述第二微開關處于其接通狀態，則完成作為所述步驟(b-5)的驅動所述激光二極管的操作，以便發射光束;(b-8)當完成所述步驟(b-5)后，核對所述光電二極管是否接收到從所述激光二極管發射、然后從所述清除墊反射表面反射的一部分光束，如果核對的結果是光電二極管接收到反射光束，則決定故障不存在于所述激光二極管，如果核對的結果是光電二極管未接收到光束，則決定故障存在于所述激光二極管，然后驅動故障報警單元，發出警報。
10.按照權利要求8所述光學測距方法，其特征在于測量由于溫度變化所致延時值的所述步驟(d)包括如下步驟(d-1)將清除墊向用于延時測量的位置移動并驅動激光二極管，以便發出光束;(d-2)核對所述光電二極管是否接收到從激光二極管發射、然后從清除墊反射表面反射的一部分光束，如果核對結果是光電二極管沒收到光束，則決定故障存在于激光二極管，然后，操作回到所述步驟(d-1);(d-3)如果在所述步驟(d-2)的核對結果是光電二極管接收到反射光束，則測量偏移距離，并使清除墊回到初始位置;(d-4)驅動激光二極管，以便發射光束，并核對所述光電二極管是否接收到從目標反射的光束;(d-5)如果在步驟(d-4)核對的結果是光電二極管未接收到光束，則判別是否需要偏移測量操作，如果判別的結果是需要偏移測量操作，則操作回到所述步驟(d-1);如果判別結果是不需要偏移測量操作，則操作回至所述步驟(d-4);(d-6)如果在所述步驟(d-4)核對的結果是光電二極管接收到從目標反射回的光束，則測定到目標的距離值，則從所測到目標的距離減去在所述步驟(d-3)所測偏移距離值，得到到目標的真實距離，然后操作回到所述步驟(d-5)。
11.按照權利要求8所述光學測距方法，其特征在于所述傳感所述玻璃保護置前表面上的污染的所述步驟(a)包括如下步驟(a-1)使系統初始化并進行自診斷操作，以便核對系統是否正常;(a-2)如果在所述步驟(a-1)的核對結果是系統不正常，則操作停止，并向使用人報告這種情況;(a-3)如果在所述步驟(a-1)的核對結果是系統正常，則核對污染是否存在于所述玻璃保護罩的前表面;(a-4)如果在所述步驟(a-3)的核對結果是污染存在于玻璃保護罩的前表面，則驅動清除墊一段預定時間周期，以便清除在玻璃保護罩前表面上的污染;(a-5)核對所述清除墊在所述步驟(a-4)中被驅動一段預定時間周期后是否在其初始位置;(a-6)如果在所述步驟(a-5)的核對結果是清除墊不在其初始位置，則操作停止，并向使用人報告這種情況，以便防止由于所述清除墊所致在光束傳送和接受上的障礙對系統的壞影響;(a-7)如果在所述步驟(a-5)核對的結果是所述清除墊在其初始位置，則核對污染是否存在于所述玻璃保護罩的前表面上;(a-8)如果在所述步驟(a-7)核對的結果是在玻璃保護罩上并不存在污染，則汽車碰撞預防裝置進行操作;(a-9)如果在所述步驟(a-7)核對的結果是污染存在于玻璃保護罩的前表面，則操作回到所述步驟(a-4)，以便反復驅動所述清除墊直到一段預定最大時間次數;當甚至所述清除墊反復被驅動直到最大時間次數后，污染依然存在于玻璃保護罩的前表面時，則操作停止，并向使用人報告此情況。
12.按照權利要求8光學測距方法，其特征在于所述傳感激光二極管故障的所述步驟(b)包括如下步驟(b-1)輸出激光二極管接通信號并核對來自二極管異常狀態傳感裝置的輸出信號;(b-2)使激光二極管的接通信號同來自二極管異常狀態傳感裝置的輸出信號進行邏輯乘;并且核對該邏輯乘信號是否高電平;(b-3)如果在所述步驟(b-2)的核對結果是該邏輯乘為高電平，則決定所述激光二極管是正常的，并正常完成操作;(b-4)如果在所述步驟(b-2)的核對結果是該邏輯乘信號為低電平，則所述激光二極管不正常，停止操作，并將此情況向使用人報告。
13.按照權利要求8所述光學測距方法，其特征在于傳感所述光電二極管故障的所述步驟(c)包括如下步驟(c-1)輸出紅外線發射二極管接通信號，并核對來自二極管異常狀態傳感器的輸出信號;(c-2)將紅外線發射二極管接通信號同來自二極管異常狀態傳感裝置的輸出信號進行邏輯乘，并核對該邏輯乘信號是否電平高;(c-3)如果在所述步驟(c-2)核對的結果是邏輯乘信號電平高，則決定光電二極管是正常的，操作正常進行;(c-4)如果在所述步驟(c-2)核對的結果是邏輯乘信號的電平低，則決定光電二極管不正常，操作停止，并將此情況向使用人報告。
全文摘要
本發明涉及使用清除裝置的光學測距裝置及其方法。本發明裝置包括光接收裝置、光發射裝置、觸發信號發生裝置、污染傳感裝置、二極管異常狀態傳感裝置、控制/時間-距離轉換裝置、清除裝置和汽車碰撞預防裝置。按照本發明，可傳感在玻璃保護罩前表面的污染，并核對激光二極管的故障，設有清除裝置以便清除在玻璃保護罩前表面的污染，用該清除裝置核對激光二極管和光電二極管的故障。因此，提高光學測距裝置的可靠性。
文檔編號G01S7/48GK1113004SQ94113349
公開日1995年12月6日 申請日期1994年12月29日 優先權日1993年12月29日
發明者趙正植, 趙德相 申請人:現代電子產業株式會社