距離測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種距離測量裝置，該距離測量裝置確定從該距離測量裝置到目標的距離，本發(fā)明還涉及進行此工作的相應(yīng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]距離測量裝置的方法是通過確定一束光脈沖的飛行時間來測量到目標的距離。本領(lǐng)域已知的提供這樣的距離測量裝置，其向目標發(fā)送精密定時的光脈沖并且對由此反射回來的光進行門控測量。光脈沖的飛行時間通過關(guān)系d=c X Atd/2與目標的范圍簡單地相關(guān)，此處d為到目標的距離，c表示光在所傳播的介質(zhì)中的速度，而△ td則為從光脈沖發(fā)射到它的探測之間的時間延遲。
[0003]本領(lǐng)域已知有幾種包含時間門控探測方案的距離測量裝置。作為眾所周知的方案，距離測量裝置向目標發(fā)送光脈沖并且用光傳感器(典型的是將入射光轉(zhuǎn)換成電壓/電流)記錄從目標反射回來的光，這里采用在時間上相等的兩個門控時間間隔。從光源發(fā)射的光脈沖典型地由提供數(shù)字脈沖的脈沖發(fā)生器驅(qū)動。第一門控時間間隔典型地與數(shù)字脈沖同步，使得它的起始跟該數(shù)字脈沖的起始同步，而另一門控時間間隔起始于該數(shù)字脈沖的結(jié)束。兩個門控時間間隔之間的持續(xù)期一般設(shè)置為與該數(shù)字脈沖的寬度相等。在一類測量方法中的目標范圍由第一個門控時間間隔期間所接收到的反射光量與第一門控時間間隔內(nèi)以及第二門控時間間隔內(nèi)各自接收到的兩部分反射光的量之和的比值來確定。
[0004]對于安全應(yīng)用而言(例如汽車應(yīng)用的安全功能)，現(xiàn)有的距離測量裝置不夠精確。數(shù)字脈沖的同步會產(chǎn)生誤差。而且會引入數(shù)字脈沖寬度變化和延遲，其隨諸如電源電壓、溫度之類的環(huán)境參數(shù)或者電子部件參數(shù)變化(這些參數(shù)在其標稱值附近漂移)而變化。存在的解決方案是在距離測量裝置的存儲器里儲存校正數(shù)據(jù)表。然而，這類方案無法充分補償實際存在的上述變化。這類方案費時、費事并且實施起來也費錢。
[0005]本發(fā)明的一個目的是提供改進的距離測量裝置和進行此工作的相應(yīng)方法以便克服這些問題。本發(fā)明的一個目的是通過準確確定被發(fā)射光脈沖的長度及其起始時間來準確地確定目標的距離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]一個方面是提供一種確定從單元到目標的距離d的方法，該方法包括以下步驟: 借助于使被發(fā)送的電流脈沖II通過發(fā)光組件，從所述組件向所述目標發(fā)送光脈沖；測量通過該發(fā)光組件的電流II或該發(fā)光組件兩端的電壓，并且確定當(dāng)該值達到預(yù)定的第一閾值THL1時的時點T0，和確定當(dāng)該值降到預(yù)定的第二閾值THL2時的時點T1;用時間點T1定義兩個時間窗口 ；通過光傳感器，在所述單元處接收來自所述目標的反射光脈沖；在兩個時間窗口期間積分所述光傳感器內(nèi)的反射光強度的測量值以提供兩個值(Q1/Q3和Q2/Q4);以及從這些值、T0與T1之差(T1-T0)以及光速c確定飛行時間。
[0007]在一個較佳的實施例中，用于確定從單元到目標的距離d的方法可包括以下步驟:
借助于讓被發(fā)送的電流脈沖11流過發(fā)光組件，從所述組件發(fā)送光脈沖到所述目標的步驟；測量流過所述發(fā)光組件的電流II或加在所述發(fā)光組件兩端的電壓，并且確定當(dāng)該值達到預(yù)定的第一閾值THL1時的時點T0，和確定當(dāng)該值降到預(yù)定的第二閾值THL2時的時點T1的步驟；通過光傳感器，在所述單元處接收來自所述目標的反射光脈沖的步驟；在時刻TO和T1之間積分在所述光傳感器內(nèi)的反射光強度的測量值而提供值Q1的步驟；在時刻T1和T2之間積分在所述光傳感器內(nèi)的反射光強度的測量值而提供值Q2的步驟，此處T2是等于 T0+(2*(T1-T0))的時間點；從公式 d = V2 X c X (T1-T0) x (Q1/(Q1+Q2))來確定距離d的步驟。
[0008]在另一個優(yōu)選實施例中，一種用于確定從單元到目標的距離d的方法可包括以下步驟:
借助于讓電流脈沖II流過發(fā)光組件以從所述組件發(fā)送光脈沖到所述目標的步驟；測量流過所述發(fā)光組件的電流II或加在所述發(fā)光組件兩端的電壓，并且確定當(dāng)該值達到預(yù)定的第一閾值THL1時的時點T0，和確定當(dāng)該值降到預(yù)定的第二閾值THL2時的時點T1的步驟；在所述單元處通過光傳感器接收來自所述目標的反射的光脈沖的步驟；測量流過所述光傳感器的電流Ipd或者在所述光傳感器兩端的電壓，并且確定當(dāng)該值達到預(yù)定的第三閾值THL3時的時點TA，以及確定當(dāng)該值降到預(yù)定的第四閾值THL4時的時點TB的步驟；在時刻TA和T1之間積分在所述光傳感器內(nèi)的反射光強度的測量值而提供值Q3的步驟；在時刻T1和TB之間積分在所述光傳感器內(nèi)的反射光強度的測量值而提供值Q4的步驟；從公式d=V2 X c X (T1-T0) X (Q3/ (Q3+Q4))來確定距離 d的步驟。
[0009]反射光強度的測量值可為流過光傳感器的電流Ipd。
[0010]可通過在時刻T0和T1之間用恒定電流Ic將數(shù)值C1的第一電容器充電到電壓值VC1來確定(T1-T0)的數(shù)值，并且其中T1-T0=(VC1 X Cl)/Ic ο
[0011]閾值THL1和THL2可相等。
[0012]在另一個實施例中，提供了一種用于確定從單元到目標的距離的裝置，該裝置包括:
裝置，用于通過使電流脈沖II通過發(fā)光組件，從所述組件向所述目標發(fā)送光脈沖；裝置，用于測量通過所述發(fā)光組件的電流II或所述發(fā)光組件兩端的電壓，并且確定當(dāng)該值達到預(yù)定的第一閾值THL1時的時點T0，和確定當(dāng)該值降到預(yù)定的第二閾值THL2時的時點T1;裝置，用于用時間點T1定義兩個時間窗口 ；裝置，用于通過光傳感器，在所述單元處接收來自所述目標的反射光脈沖；裝置，用于在兩個時間窗口期間積分所述光傳感器內(nèi)的反射光強度的測量值以提供兩個值(Q1/Q3和Q2/Q4);以及裝置，用于從兩個值(Q1/Q3和Q2/Q4)、T0與T1之差(T1-T0)以及光速c確定飛行時間。
[0013]在另一個優(yōu)選實施例中，用于確定從單元到目標的距離的裝置還包括:
裝置，其借助于讓被發(fā)送的電流脈沖II流過發(fā)光組件，從所述組件發(fā)送光脈沖到所述目標；裝置，用于測量流過所述發(fā)光組件的電流II或加在所述發(fā)光組件兩端的電壓；裝置，用于確定當(dāng)所述電流II的值達到預(yù)定的第一閾值THL1時的時點T0，和裝置，用于確定當(dāng)該值降到預(yù)定的第二閾值THL2時的時點T1;裝置，用于確定時點T2，其中，T2是等于T0+(2*(T1-T0))的時間點；裝置，用于接收反射脈沖；裝置，用于在時刻Τ0和Τ1之間積分在所述光傳感器內(nèi)的反射光強度的測量值而提供值Q1，并且在時刻T1和T2之間積分在所述光傳感器內(nèi)的反射光強度的測量值而提供值Q2，此處T2是等于T0+(2*(T1-T0))的時間點；裝置，用于從公式d = V2 X c X (Tl-TO) x (Ql/(Q1+Q2))來確定距離d。
[0014]在另一個優(yōu)選實施例中，一種用于確定從單元到目標的距離d的裝置可包括: 裝置，用于借助于讓被發(fā)送的電流脈沖II流過發(fā)光組件以從所述組件發(fā)送光脈沖到所述目標；裝置，用于測量流過所述發(fā)光組件的電流II或加在所述發(fā)光組件兩端的電壓，并且確定當(dāng)所述電流II的值達到預(yù)定的第一閾值THL1時的時點T0，和裝置，用于確定當(dāng)該值降到預(yù)定的第二閾值THL2時的時點T1;光傳感器裝置，用于接收來自所述目標的反射光脈沖；裝置，用于測量流過所述光傳感器裝置的電流Ipd或者在所述光傳感器裝置兩端的電壓，和裝置，用于確定當(dāng)通過光傳感器的所述電流Ipd的值達到預(yù)定的第三閾值THL3時的時點TA，以及裝置，用于確定當(dāng)所述電流的值降到預(yù)定的第四閾值THL4時的時點TB;裝置，用于在時刻TA和T1之間積分在所述光傳感器內(nèi)的反射光強度的測量值而提供值Q3;裝置，用于在時刻T1和TB之間積分在所述光傳感器內(nèi)的反射光強度的測量值而提供值Q4;裝置，用于從公式d = V2 X c X (Tl-TO) x (Q3/(Q3+Q4))來確定距離。
[0015]閾值THL1和THL2可相等。
[0016]測量反射光強度的裝置可以包括測量流過光傳感器的電流Ipd的裝置。
[0017]確定(T1-T0)的值的裝置可以包括數(shù)值C1的第一電容器，其在時刻T0和T1之間用恒定電流Ic被充電到電壓值VC1，使得T1-T0=(VC1 X Cl)/Ic。
[0018]用于確定時點T0和用于確定T1的裝置可包含具有可調(diào)節(jié)閾值電壓輸入的電壓比較器。
【附圖說明】
[0019]將通過實例的方式并且參照附圖進一步描述本發(fā)明:
圖1顯示現(xiàn)有技術(shù)距離測量裝置的方框圖。
[0020]圖2顯示由現(xiàn)有技術(shù)距離測量裝置所處理的信號的時序圖。
[0021]圖3顯示按照本發(fā)明一個實例的距離測量裝置的方框圖。
[0022]圖4顯示按照本發(fā)明一個實例的雙斜率時間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的簡化示意圖。
[0023]圖5顯示按照本發(fā)明一個實例的距離測量裝置所處理的信號的時序圖。
【具體實施方式】
[0024]現(xiàn)有技術(shù)
圖1為現(xiàn)有技術(shù)的距離測量裝置10的方框圖。裝置10確定了從目標24到裝置10的距離d。裝置10包括:光驅(qū)動器20，它具有光學(xué)二極管30，例如為激光二極管，以能夠產(chǎn)生向目標24發(fā)射的光脈沖22，其距離d有待測量；和控制器28，它具有跟光驅(qū)動器20的連接以提供用數(shù)字脈沖對光驅(qū)動器20的控制。裝置10還包括連接到控制器28的光傳感器26，能