距离测量装置的制造方法_3

文档序号:9522999阅读:来源:国知局
自电流源79的恒定电流Ic被提供到两条路径。每条路径包括由控制器68控制的两个电子开关74与76之一,两个电子开关74、76将电源连接到第一和第二电容器73与75之一。第一和第二电容器73与75每一个连接到第三电压比较器78的两个输入之一,使得第一电容器73的电荷水平可以跟第二电容器75的电荷水平作比较。第三电压比较器78的输出连接到控制器68。第一电容73连接到位于控制器68内的模数转换器86。模数转换器86能将第一电容器73的电压值提供给控制器68。备选地,模数转换器86可设置在控制器68之外,作为独立的模数转换器,或者它也可集成到DSTDC71内。
[0044]方法学实例方法1
图5显示按照方法学的一个实施方案的距离测量装置50所处理的信号的时序图的实例。
[0045]第一时序图B1显示所发射的光脉冲62的特征,并且特别是显示了在光脉冲62发射期间流经光学二极管70的电流II。电流II的形式包括光滑的上升沿RE和光滑的下降沿FE。光滑的上升沿RE对应于光驱动器60的门驱动器激活期间的瞬态,它是被被信号发生器84生成的数字脉冲的陡峭的上升沿所激发的。光滑的下降沿FE对应于光驱动器60的门驱动器去激活期间的瞬态,它是被信号发生器84所生成的数字脉冲的陡峭的下降沿所激发的。
[0046]当光学二极管70的电流II的水平超过第一水平时(例如当电流II产生的电压超过第一可调阈值电压THL1时)。当电流II的水平变得小于第一可调阈THL1时,显示时刻Tlo由第一电压比较器80的输出状态将基准时刻T0和T1通知控制器68。作为实例,第一可调阈值电压THL1可以调节到这样一个阈值,其允许检测到幅值大于通过介质传播的环境光的幅值的所发送的光脉冲62的高度。
[0047]第二时序图B2显示在以恒流Ic对DSTDC 71的第一和第二电容器73与75充电期间,电容器73与75的电压Vc。在基准时刻T0,当第一电压比较器80向控制器68通知电流II的水平超过第一可调阈THL1时,控制器68激发DSTDC 71的第一开关74的关闭,使得以恒流Ic对第一电容器73充电。
[0048]在时刻T1,控制器68激发DSTDC 71的第一开关74的开路,停止了以恒流Ic对第一电容器73的充电。在第一时间间隔[T0-T1]内,第一电容器73被恒流源79的恒流Ic充电。因为模数转换器86能够将其所连接的第一电容器73的第一电压值VC1提供给控制器68,所以控制器随后能用公式(3)精确计算第一时间间隔[T0-T1]的持续时间Δ T1:
Δ T 1 = (VC1 X Cl) / Ic = Tl-TO(3)
第一时间间隔[T0-T1]的持续时间△ T1被认为是所发送的光脉冲62的长度的精确值。
[0049]备选地,从第一电容器71的电荷确定的发射光脉冲62的长度是在两个事件之间实施的,这两个事件被定义为电流11的水平超过第一基准水平THL1以及电流11的水平变得低于第一基准水平THL1。于是就可由基于计数器和基于数字的时间-数字转换器来确定上述长度。在此备选办法中,所发送光脉冲的长度有可能用两个被识别事件之间的累计可定量的数字钟周期数来确定。总而言之,上述步骤精确确定了以下列步骤获得的所发送光脉冲的长度ATI。在时刻T1,在通过光学二极管70的电流II的水平(实际上由光学二极管70两端的电压测得)变得低于第一基准水平THL1时,控制器68激发DSTDC 71的第二开关76的闭合,使得以恒流Ic充电第二电容器75。当第三电压比较器78探测到恒流Ic所充电的第二电容器75的电压值超过了第一电容器73上储存的电压值VC1时,第三电压比较器78输出的逻辑状态就从它原先的逻辑状态转换到使得控制器68识别图示时刻T2的逻辑状态。在时刻T2,控制器68激发DSTDC 71的第二开关76的开路,从而阻止以恒流Ic对第二电容器75的充电。
[0050]此外,在第二时间间隔[T1-T2]内,被电流源79的恒流Ic充电的第二电容器75积累电荷,该电荷提供累积计量的第二值Qn作为第二电压值VC2,使得储存在第二电容器75上的电压值VC2可认为是等于储存在第一电容器73上的电压VC1。可用公式(4 )确定第二时间间隔[T1-T2]的持续时间Δ T2:
Δ T2 = (VC2 X C2) / Ic(4)
在本发明的一个实例中,第二电容器75的值C2等于第一电容器73的值C1,而第二电容器75两端的电压值VC2被认为等于第一电容器73上存储的电压值VC1,第二时间间隔[T1-T2]的持续时间Δ T 2变得等于第一时间间隔[T0-T1]的持续时间Δ T1。
[0051]第三时序图B3显示反射光脉冲72的特征,并且特别显示在反射光脉冲72的接收期间所提供的通过光传感器26的电流Ipd。电流Ipd的形式包括光滑的上升沿RE2和光滑的下降沿FE2。
[0052]在时刻TA,通过光传感器26的电流Ipd的水平超过第二水平,例如,当电流Ipd产生的电压超过第二可调阈值电压THL2。
[0053]当光传感器26上的电流Ipd的水平变得小于第二可调阈值电压THL2时,显示时刻TB。第二电压比较器82通知控制器68何时电流产生的电压达到第二阈值电压THL2,使得控制器68能够识别时刻TA与TB。在时刻T3,光传感器26开始接收反射光脉冲72。而在时刻T4,光传感器26结束接收反射光脉冲72。
[0054]第四时序图B4显示第一和第二时隙TS1与TS2。‘Y’轴是时隙(TS1,TS2)激活的表示。第一和第二时隙TS1与TS2在控制器28的控制下,使得光传感器26仅在时隙TS1与TS2内由控制器28有效地启动,以记录通过光传感器26的电流Ipd,例如通过在这些时隙TS1、TS2期间积分电流Ipd,从而得出在这些时隙期间落到光传感器26上的累计光的测量值。第一时隙TS1的持续时间等于第一时间间隔[T0-T1]的持续时间ΔΤ1。第二时隙TS2的持续时间等于第二时间间隔[T1-T2]的持续时间△ T2。如上述,两个时间间隔的持续时间都等于所发送光脉冲62的长度。第一时隙TS1起始于基准时刻T0。第二时隙TS2起始于时刻T1。光敏元件27在时刻T3开始产生电流Ipd,并且在时刻T4结束产生电流Ipd,即,接收到的光脉冲72在时刻T3开始影响光敏元件27,而在时刻T4停止影响。
[0055]电流Ipd在时间相等的第一和第二相邻时隙TS1、TS2期间被积分,其结果是分别得到第一和第二电荷量Q1与Q2。
[0056]可用公式(5)计算到目标24的距离d,其中c代表光在其所传播的介质中的速度: d = V2xcx Δ T 1 X (Q1/(Q1+Q2))(5)
作为一个实例,第一电容器21仅在第一时隙TS1期间连接到光敏元件27,使得其从时刻T3到时刻T1以电流Ipd充电。第一电容器21的电荷导致存储其上的第一电荷量Q1。第二电容器23仅在第二时隙TS2内连接到光敏元件27,使得其从时刻T1到时刻T4以电流Ipd充电。第二电容器23的电荷导致其上储存的第二电荷量Q2。从控制器68的角度来看,第一和第二电荷量Q1与Q2可通过第一和第二电容器21、23的端子获得,在此情况下端子构成第一和第二积分器的输出电压值VI与V2,那些电压输出简单依赖于第一和第二电容器21与23的值。考虑第一电容器21和第二电容器23具有相同的值,控制器28可用公式
(6)来计算到目标24的距离d,其中c代表光在所传播的介质内的速度: d = V2xcx Δ T 1 X (V1/(V1+V2))(6)
实例方法2
第五时序图B5显示了一个备选办法。‘Y’轴是时隙(TS1,TS2)的激活的表示。此方法于时刻TA (该时刻取决于达到第二可调阈值电压THL2值的时点)开始积分电流Ipd,并且于时刻TB结束。光敏元件27在时刻TA开始产生电流Ipd而在时刻TB结束产生电流Ipd,
即,接收到的光脉冲72在时刻TA开始影响光敏元件27而停止该影响于时刻TB。在第一和第二时隙TS1和TS2期间积分电流Ipd,结果分别得到第三和第四电荷量Q3与Q4。
[0057]可用公式(7)计算到目标24的距离d,其中c代表在其传播介质中的光速: d = V2xcx Δ T 1 X (Q3/ (Q3+Q4))(7)
为了用图3的装置实施此方法,仅从时刻ΤΑ到时刻T1将第一电容器21连接到光敏元件27,使得以电流Ipd对第一电容器21充电。第一电容器21的电荷导致储存其上的第三电荷量Q3。第二电容器23仅从时刻T1到时刻TB被连接到光敏元件27,使得以电流Ipd对第二电容器23充电。第二电容器23的电荷导致储存其上的第四电荷量Q2。从控制器68的角度看来,第三和第四电荷量Q3、Q4可通过第一和第二电容器21、23的端子获得,在此情况下,端子构成了第三和第四积分器的输出电压值V3、V4,那些电压输出简单依赖于第一和第二电容器21、23的值。考虑到第一电容器21跟第二电容器23有相同的值,到目标24的距离d可由控制器28用公式(8)来计算,其中c代表在其传播介质中的光速:
d = V2xcx Δ T1 X (V3/ (V3+V4))(8)
在本备选选项中,例如第二阈值电压THL2设置为这样的阈值,其大于环境光诱发的光
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