專(zhuān)利名稱(chēng)：測(cè)距裝置、測(cè)距方法及光電轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)距裝置和測(cè)距方法，通過(guò)該測(cè)距裝置和測(cè)距方法，使用激光等等來(lái)通過(guò)非接觸方法測(cè)量至測(cè)量物體的距離，以及涉及能用來(lái)有利于這種測(cè)距裝置的光電轉(zhuǎn)換電路。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的這種已知測(cè)距裝置和方法中，將脈沖測(cè)量光(諸如激光)發(fā)射到測(cè)量物體，測(cè)量光從該測(cè)量物體反射回并被接收所需的時(shí)間，并由該經(jīng)過(guò)時(shí)間和激光的傳播速度計(jì)算到該測(cè)量物體的距離。然而，當(dāng)由此用脈沖激光照射測(cè)量物體以及然后接收從該測(cè)量物體反射回的光時(shí)，所接收的不僅是反射激光而且還有變?yōu)樵肼暪?noiselight)的自然光等等。噪聲光很難與從該測(cè)量物體反射回的光區(qū)分開(kāi)來(lái)，因此問(wèn)題在于很難精確地測(cè)量距離。
當(dāng)用這種方式執(zhí)行測(cè)距時(shí)，只要測(cè)量物體的位置沒(méi)有變化，在測(cè)量光發(fā)射后，總是以固定時(shí)間長(zhǎng)度接收來(lái)自測(cè)量物體的反射光，但接收噪聲光的時(shí)間是隨機(jī)的。鑒于此，已經(jīng)提供一種方法，由此，當(dāng)脈沖測(cè)量光發(fā)射向測(cè)量物體以及反射光滿(mǎn)足用于每次發(fā)射的特定條件時(shí)，根據(jù)距離(或經(jīng)過(guò)時(shí)間)執(zhí)行頻率計(jì)數(shù)，將為所有重復(fù)執(zhí)行的測(cè)量光發(fā)射計(jì)數(shù)的頻率相加以便產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于距離的頻率分布表(直方圖)，以及將該頻率分布表中總計(jì)數(shù)處于其最大值的距離視為到該測(cè)量物體的距離。
在如上產(chǎn)生的頻率分布表中，接收來(lái)自測(cè)量物體的反射光的時(shí)間總是恒定的，以及在表示該位置的距離(或經(jīng)過(guò)時(shí)間)處，計(jì)數(shù)相對(duì)高。然而，由于接收噪聲光的時(shí)間是隨機(jī)的，因此對(duì)重復(fù)執(zhí)行的每個(gè)頻率計(jì)數(shù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)于不同改變距離(或經(jīng)過(guò)時(shí)間)的頻率計(jì)數(shù)，并且在頻率分布表中的各個(gè)距離(或經(jīng)過(guò)時(shí)間)處，合計(jì)的計(jì)數(shù)相對(duì)低。因此，如果將對(duì)應(yīng)于一點(diǎn)的距離用作到該測(cè)量物體的距離，在該點(diǎn)如上所述產(chǎn)生的頻率分布表中的頻率增加(例如當(dāng)其超過(guò)特定閾值時(shí))就能通過(guò)消除隨機(jī)發(fā)生的噪聲光的影響來(lái)精確地測(cè)量該距離。
然而，不幸的是，利用該測(cè)距方法，將面臨下述問(wèn)題。
第一問(wèn)題如下特別地，當(dāng)測(cè)量物體很大，以及從測(cè)距裝置發(fā)射的所有激光照射該測(cè)量物體時(shí)，似乎足以計(jì)算對(duì)應(yīng)于表示頻率分布表中的高計(jì)數(shù)的點(diǎn)的距離，但當(dāng)測(cè)量物體相對(duì)小并且激光還照射測(cè)量物體周?chē)膮^(qū)域，以致來(lái)自周?chē)矬w的反射光也返回時(shí)，或當(dāng)在測(cè)距裝置的激光照射區(qū)內(nèi)的變動(dòng)距離處有多個(gè)測(cè)量物體，以致反射光從每個(gè)測(cè)量物體返回時(shí)，在頻率分布表中有多個(gè)表示高計(jì)數(shù)的點(diǎn)。在諸如這些情況中，計(jì)算多個(gè)距離，但如何處理多個(gè)距離以及如何顯示它們的問(wèn)題大大地影響測(cè)距裝置的靈活性、功能性等等。
第二問(wèn)題如下特別地，當(dāng)通過(guò)窗玻璃，用激光照射測(cè)量物體來(lái)測(cè)量到測(cè)量物體的距離時(shí)，也總是對(duì)應(yīng)于至該窗玻璃的距離接收由該窗玻璃反射的激光?？偟膩?lái)說(shuō)，由窗玻璃反射的光強(qiáng)度較低，但由于由光接收器接收的近距離物體的反射光的強(qiáng)度大于更遠(yuǎn)距離的物體的反射光的強(qiáng)度，對(duì)于由光接收器檢測(cè)的反射光強(qiáng)度來(lái)說(shuō)，較遠(yuǎn)測(cè)量物體的反射光不容易與來(lái)自較近窗玻璃的反射光區(qū)別，因此以計(jì)數(shù)兩者結(jié)束，或僅計(jì)數(shù)來(lái)自窗玻璃的反射光。在諸如此的情況下，存在頻率分布表中的對(duì)應(yīng)于至窗玻璃的距離的計(jì)數(shù)將增加的危險(xiǎn)，以致于將對(duì)應(yīng)于該窗玻璃的位置的距離錯(cuò)誤地確定為到測(cè)量物體的距離。類(lèi)似地，如果樹(shù)枝等等在物體的前面，則接收來(lái)自樹(shù)枝的反射光，并且這些樹(shù)枝可能被錯(cuò)誤地判定為測(cè)量物體。
第三個(gè)問(wèn)題如下即，當(dāng)通過(guò)窗玻璃查看測(cè)量物體來(lái)測(cè)量距離時(shí)，或當(dāng)通過(guò)樹(shù)枝查看測(cè)量物體來(lái)測(cè)量距離時(shí)，也始終接收來(lái)自位于測(cè)量物體前面的窗玻璃、樹(shù)枝等等的反射光。因此，存在頻率分布表中對(duì)應(yīng)于那障礙物的距離的頻率將很高，以致將這些距離確定為至測(cè)量物體的距離的危險(xiǎn)，所以測(cè)量的到測(cè)量物體的結(jié)果將不精確。
此外，頻率分布表中的頻率增加的位置會(huì)受當(dāng)測(cè)量期間，將該測(cè)距裝置握在手中時(shí)用戶(hù)手的搖動(dòng)、測(cè)量環(huán)境中的大氣波動(dòng)、以及其他這種效應(yīng)的影響，其問(wèn)題在于所測(cè)量的距離是不一致的，或在頻率分布表中可出現(xiàn)具有似乎為噪聲的極其大的峰值的頻率，并且直接使用這些頻率導(dǎo)致不正確的距離測(cè)量。同時(shí)，當(dāng)測(cè)量縱向展開(kāi)的測(cè)量物體的距離時(shí)，諸如當(dāng)通過(guò)非垂直地觀(guān)察建筑物的墻測(cè)量到該建筑物的距離時(shí)，如果在寬范圍的距離上頻率增加，則很難確定該距離。
第四問(wèn)題如下特別地，來(lái)自測(cè)量物體的反射光隨著至該測(cè)量物體的距離改變，隨測(cè)量物體的類(lèi)型改變(這是因?yàn)槔纾瑴y(cè)量物體本身的反射率有差異)，同時(shí)也隨測(cè)量條件改變(諸如在明還是暗的位置實(shí)施測(cè)量，以及是否在晴朗、多云、下雨、起霧的天氣條件下實(shí)施測(cè)量等等)，以致于根據(jù)這些因素，頻率分布表中的計(jì)數(shù)能大大地變動(dòng)。因此，極難確定用于頻率分布表中的將被視為是測(cè)量物體的位置的距離的頻率水平(level of frequency)。
特別地，為通過(guò)測(cè)距裝置內(nèi)的內(nèi)部算法處理來(lái)執(zhí)行該確定，普通原理是預(yù)置一確定閾值，并將頻率分布表中的具有超過(guò)該確定閾值的頻率的距離自動(dòng)確定為至測(cè)量物體的距離。在這種情況下，如果預(yù)置的確定閾值太高，擔(dān)心找不到超過(guò)該閾值的頻率，以及不能規(guī)定到該測(cè)量物體的距離；但另一方面，如果確定閾值太低，可找到超過(guò)該閾值的許多頻率，使得不可能指定這些中的哪一個(gè)為到該測(cè)量物體的距離。
此外，在諸如此的激光測(cè)距裝置中，當(dāng)?shù)皆摐y(cè)量物體的距離增加時(shí)，反射光的強(qiáng)度變?nèi)?，以致要求高靈敏度來(lái)檢測(cè)微弱光，還必須精確地檢測(cè)極其短的時(shí)間。已經(jīng)將雪崩光電二極管用作滿(mǎn)足這些要求的光電轉(zhuǎn)換元件。
因此，當(dāng)需要以高靈敏度(高放大系數(shù))和高響應(yīng)速率檢測(cè)微弱光時(shí)，通常使用雪崩光電二極管。
然而，由于它們的高靈敏度，雪崩光電二極管還具有低穩(wěn)定性的缺點(diǎn)。特別地，相對(duì)于指定強(qiáng)度的光的電流的比例(稱(chēng)為電流放大因子)是所施加的反向偏壓的函數(shù)。同時(shí)，當(dāng)所施加的反向偏壓接近反向擊穿電壓時(shí)，電流放大因子趨向劇烈增加。因此，為增加光檢測(cè)靈敏度，最好使用接近反向擊穿電壓的電壓作為將施加的反向偏壓。
然而，溫度影響反向擊穿電壓，以致于如果反向偏壓接近反向擊穿電壓，反向擊穿電壓中的變化將大大地改變電流放大因子。
該情形如圖14所示，該圖是反向偏壓和電流放大因子(表示當(dāng)指定光量進(jìn)入時(shí)流過(guò)的電流量的值)之間的關(guān)系圖。當(dāng)該關(guān)系如實(shí)線(xiàn)所示時(shí)，如果將反向偏壓設(shè)置為V0，那么電流放大因子為α0。然而，當(dāng)反向擊穿電壓中的變化使得該關(guān)系偏移(如虛線(xiàn)所示時(shí))，電流放大因子變?yōu)棣?′。
當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，如果使用雪崩光電二極管與激光測(cè)距裝置一起檢測(cè)來(lái)自測(cè)量物體的反射光，檢測(cè)器的輸出與反射光量無(wú)關(guān)地改變，在用于所接收的反射光的測(cè)量時(shí)間中發(fā)生誤差，在極端的情況中，甚至不可能測(cè)量。
因此，將使得檢測(cè)器內(nèi)保持溫度恒定的設(shè)備增加到傳統(tǒng)單元中，或以較低電流放大因子使用雪崩光電二極管，以便雪崩光電二極管能穩(wěn)定地操作。在前者情況下，由于用來(lái)保持溫度恒定的設(shè)備的成本而增加裝置的成本，在后者情況下，因?yàn)閷?duì)能檢測(cè)的光有限制，故當(dāng)雪崩光電二極管與激光測(cè)距裝置一起使用時(shí)，可測(cè)量的距離變得更短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明企圖解決這些問(wèn)題。
特別地，本發(fā)明的第一目的是提供具有良好的靈活性或功能性的測(cè)距裝置和方法，用于如上所述計(jì)算多個(gè)距離并以適當(dāng)?shù)姆绞斤@示這些距離。
本發(fā)明的第二目的是允許精確地測(cè)量到測(cè)量物體的距離，而不受來(lái)自障礙物的反射光的影響，即使窗玻璃、樹(shù)枝、或其他這種障礙物出現(xiàn)在測(cè)量物體的前面。
本發(fā)明的第三目的是允許執(zhí)行精確的測(cè)距，例如，即使當(dāng)在頻率分布表中有大峰值的頻率，或當(dāng)在寬范圍上增加頻率時(shí)。
本發(fā)明的第四目的是允許使用閾值精確地抽取對(duì)應(yīng)于測(cè)量物體的頻率，以及如上所述，當(dāng)確定到測(cè)量物體的距離為頻率分布表中的頻率超出特定閾值時(shí)的點(diǎn)處的距離時(shí)，精確地測(cè)量到測(cè)量物體的距離。
本發(fā)明的第五目的是提供利用在高電流放大因子時(shí)穩(wěn)定操作的雪崩光電二極管的光電轉(zhuǎn)換電路，以及利用該電路的激光測(cè)距裝置。
為實(shí)現(xiàn)第一目的，屬于本發(fā)明的第一測(cè)距裝置包括測(cè)量光發(fā)射器，用于朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光；反射光接收器，用于接收從測(cè)量物體反射回的光；距離計(jì)算機(jī)，用于根據(jù)從發(fā)射測(cè)量光直到接收到反射光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，得出到測(cè)量物體的距離；距離顯示器，用于顯示到測(cè)量物體的距離。此外，距離計(jì)算機(jī)包括計(jì)數(shù)器，用于當(dāng)反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)于距離的頻率；表產(chǎn)生部件，用于通過(guò)合計(jì)相對(duì)于重復(fù)發(fā)射特定多次的測(cè)量光的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于距離的頻率分布表；距離確定器，用于將頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值時(shí)的點(diǎn)確定為到測(cè)量物體的距離；以及距離選擇器，用于當(dāng)距離確定器確定到測(cè)量物體的多個(gè)距離時(shí)，從該多個(gè)距離中選擇特定距離，以及在距離顯示器上顯示所選定的距離。
為實(shí)現(xiàn)第一目的，屬于本發(fā)明的第二測(cè)距裝置，正如第一測(cè)距裝置，包括測(cè)量光發(fā)射器，用于朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光；反射光接收器，用于接收從測(cè)量物體反射回的光；距離計(jì)算機(jī)，用于根據(jù)從發(fā)射測(cè)量光直到接收到反射光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，得出到測(cè)量物體的距離；距離顯示器，用于顯示到測(cè)量物體的距離。然而，關(guān)于該測(cè)距裝置，距離計(jì)算機(jī)包括計(jì)數(shù)器，用于當(dāng)反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率；表產(chǎn)生部件，用于通過(guò)合計(jì)相對(duì)于重復(fù)發(fā)射特定多次的測(cè)量光的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率分布表；距離確定器，用于將轉(zhuǎn)換成距離的經(jīng)過(guò)時(shí)間確定為到測(cè)量物體的距離，在該經(jīng)過(guò)時(shí)間，由表產(chǎn)生部件產(chǎn)生的頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值；以及距離選擇器，用于當(dāng)距離確定器確定到測(cè)量物體的多個(gè)距離時(shí)，從該多個(gè)距離中選擇特定距離，以及在距離顯示器上顯示所選定的距離。
如上所述，當(dāng)有被測(cè)量光照射的多個(gè)物體時(shí)，從這些物體的每一個(gè)返回反射光，以便計(jì)算多個(gè)距離。在這種情況下，通過(guò)第一和第二測(cè)距裝置，由距離選擇器選擇特定距離，以及通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇和顯示多個(gè)距離，能獲得具有良好靈活性和功能性的測(cè)距裝置。
為如上所述選擇和顯示適當(dāng)?shù)木嚯x，距離選擇器選擇最長(zhǎng)距離并在距離顯示器上顯示它。相反，距離選擇器可選擇最短距離并在距離顯示器上顯示它。此外，距離選擇器從多個(gè)距離中選擇第n個(gè)(其中，n為正整數(shù))最長(zhǎng)距離，并在距離顯示器上顯示它。
距離選擇器可構(gòu)造為由用戶(hù)的外部操作來(lái)設(shè)置選擇條件，在任一情況下，當(dāng)距離確定器確定到測(cè)量物體的多個(gè)距離時(shí)，根據(jù)在距離選擇器中設(shè)置的選擇條件選擇特定距離，并在距離顯示器上顯示。
當(dāng)距離確定器確定到測(cè)量物體的多個(gè)距離時(shí)，該距離選擇器根據(jù)使用條件等等選擇距離并在距離顯示器上顯示它。例如，可將用于觀(guān)測(cè)測(cè)量物體的探測(cè)器的焦點(diǎn)用作使用條件，以便當(dāng)焦點(diǎn)遠(yuǎn)時(shí)，距離選擇器選擇長(zhǎng)距離，當(dāng)焦點(diǎn)近時(shí)，距離選擇器選擇短距離。還能將測(cè)距時(shí)的天氣用作使用條件，以便當(dāng)下雨或下雪測(cè)量到目標(biāo)的距離時(shí)，距離選擇器選擇長(zhǎng)距離。能由用戶(hù)切換和設(shè)置這些使用條件等等。
當(dāng)距離確定器確定到測(cè)量物體的多個(gè)距離時(shí)，也能將距離選擇器設(shè)計(jì)成該距離選擇器確定有多個(gè)測(cè)量物體，并在距離顯示器上顯示多個(gè)距離。在這種情況下，可同時(shí)在距離顯示器上顯示所有多個(gè)距離，或可在距離顯示器上陸續(xù)顯示該多個(gè)距離。
還能將反射光強(qiáng)度用作在上述第一和第二測(cè)距裝置的計(jì)數(shù)器中采用的特定條件。在這種情況下，當(dāng)反射光的強(qiáng)度超過(guò)特定強(qiáng)度閾值時(shí)，計(jì)數(shù)器執(zhí)行頻率計(jì)數(shù)。
為實(shí)現(xiàn)上述第一目的，屬于本發(fā)明的第一測(cè)距方法包括步驟朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光，以及根據(jù)直到接收到從測(cè)量物體反射回的光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，確定到測(cè)量物體的距離。在該方法中，首先朝測(cè)量物體重復(fù)發(fā)射脈沖測(cè)量光，當(dāng)每次發(fā)射的反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)于距離的頻率計(jì)數(shù)，通過(guò)合計(jì)在執(zhí)行特定多次的所有測(cè)量光發(fā)射中計(jì)數(shù)的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于距離的頻率分布表，將頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值的點(diǎn)確定為到測(cè)量物體的距離，并顯示該距離。在這種情況下，當(dāng)確定到測(cè)量物體的多個(gè)距離時(shí)，從這些距離中選擇特定距離并顯示。
為實(shí)現(xiàn)上述第一目的，屬于本發(fā)明的第二測(cè)距方法，正如上述第一測(cè)距方法，包括步驟朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光，以及根據(jù)直到接收到從測(cè)量物體反射回的光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，確定到測(cè)量物體的距離。此時(shí)，朝測(cè)量物體重復(fù)發(fā)射脈沖測(cè)量光，當(dāng)每次發(fā)射的反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率計(jì)數(shù)，通過(guò)合計(jì)在執(zhí)行特定多次的所有測(cè)量光發(fā)射中計(jì)數(shù)的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率分布表，由經(jīng)過(guò)時(shí)間得出距離，在該經(jīng)過(guò)時(shí)間，頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)閾值，將該距離確定為到測(cè)量物體的距離并顯示該距離。通過(guò)該方法，當(dāng)確定到測(cè)量物體的多個(gè)距離時(shí)，從這些距離選擇特定距離并顯示。
通過(guò)如上執(zhí)行的第一和第二測(cè)距方法，當(dāng)有被測(cè)量光照射的多個(gè)物體并計(jì)算多個(gè)距離時(shí)，例如，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇和顯示多個(gè)距離，能獲得具有良好靈活性和功能性的測(cè)距方法。
此外，還能將反射光強(qiáng)度用作用于在上述第一和第二測(cè)距方法中執(zhí)行頻率計(jì)數(shù)的特定條件，以及當(dāng)反射光的強(qiáng)度超出特定強(qiáng)度閾值時(shí)，計(jì)數(shù)該頻率。
如上所述，通過(guò)屬于本發(fā)明的第一和第二測(cè)距裝置及第一和第二測(cè)距方法，朝測(cè)量物體重復(fù)發(fā)射脈沖測(cè)量光，通過(guò)合計(jì)在所有上述測(cè)量光發(fā)射中計(jì)數(shù)的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于距離或經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率分布表，以及將頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超出閾值的點(diǎn)確定為到測(cè)量物體的距離；此時(shí)，當(dāng)確定到測(cè)量物體的多個(gè)距離時(shí)，從該多個(gè)距離選擇和顯示一個(gè)特定距離。因此，當(dāng)有被測(cè)量光照射的多個(gè)物體，以及反射光從這些物體的每一個(gè)返回，以便計(jì)算多個(gè)距離時(shí)，或當(dāng)計(jì)算測(cè)量物體周?chē)母魑矬w的距離時(shí)，通過(guò)利用距離選擇器適當(dāng)?shù)剡x擇和顯示特定距離，能獲得具有良好靈活性和功能性的測(cè)距裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述第二目的，屬于本發(fā)明的第三測(cè)距裝置包括測(cè)量光發(fā)射器，用于朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光；反射光接收器，用于接收從測(cè)量物體反射回的光；距離計(jì)算機(jī)，用于根據(jù)從發(fā)射測(cè)量光直到接收到反射光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，得出到測(cè)量物體的距離。此外，距離計(jì)算機(jī)包括計(jì)數(shù)器，用于當(dāng)反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)于距離的頻率；表產(chǎn)生部件，用于通過(guò)合計(jì)相對(duì)于重復(fù)發(fā)射特定多次的測(cè)量光的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于距離的頻率分布表；以及距離確定器，用于將由表產(chǎn)生部件產(chǎn)生的頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值的點(diǎn)確定為到測(cè)量物體的距離。此時(shí)，根據(jù)頻率分布表中的距離，改變和設(shè)置由距離確定器進(jìn)行確定所用的閾值。此外，最好將閾值設(shè)置成隨距離增加而降低。
為實(shí)現(xiàn)上述第二目的，屬于本發(fā)明的第四測(cè)距裝置，正如上述第三測(cè)距裝置，包括測(cè)量光發(fā)射器，用于朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光；反射光接收器，用于接收從測(cè)量物體反射回的光；距離計(jì)算機(jī)，用于根據(jù)從發(fā)射測(cè)量光直到接收到反射光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，得出到測(cè)量物體的距離。然而，對(duì)于該測(cè)距裝置，距離計(jì)算機(jī)包括計(jì)數(shù)器，用于當(dāng)反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率；表產(chǎn)生部件，用于通過(guò)合計(jì)相對(duì)于重復(fù)發(fā)射特定多次的測(cè)量光的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率分布表；以及距離確定器，用于將轉(zhuǎn)換成距離的經(jīng)過(guò)時(shí)間確定為到測(cè)量物體的距離，在該經(jīng)過(guò)時(shí)間，由表產(chǎn)生部件產(chǎn)生的頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值。根據(jù)上述頻率分布表中的經(jīng)過(guò)時(shí)間來(lái)改變和設(shè)置由該距離確定器使用的閾值。此外，在這種情況下，最好將閾值設(shè)置成隨頻率分布表中的經(jīng)過(guò)時(shí)間增加而降低。
如上所述，當(dāng)用激光照射測(cè)量物體并測(cè)量到測(cè)量物體的距離時(shí)，來(lái)自附近物體的反射光強(qiáng)度通常較大。對(duì)于上述第三和第四測(cè)距裝置，將距離確定器構(gòu)造成通過(guò)使用根據(jù)頻率分布表中的距離或經(jīng)過(guò)時(shí)間改變和設(shè)置的閾值(最好設(shè)置成隨距離或經(jīng)過(guò)時(shí)間增加而減小)，得出到測(cè)量物體的距離，以便不論測(cè)量物體是近還是遠(yuǎn)，都能執(zhí)行精確的距離測(cè)量(測(cè)距)。
此外，當(dāng)通過(guò)窗玻璃或樹(shù)枝查看測(cè)量物體來(lái)測(cè)量到測(cè)量物體的距離時(shí)，來(lái)自窗玻璃等等的反射光強(qiáng)度低于當(dāng)測(cè)量物體與這些障礙物處在相同的位置時(shí)的反射光強(qiáng)度，但由于窗玻璃等等比測(cè)量物體近，有時(shí)連同測(cè)量物體的反射光一起計(jì)數(shù)來(lái)自窗玻璃等等的反射光。即使在諸如上述的情況下，因?yàn)楸景l(fā)明的距離確定器通過(guò)使用根據(jù)距離或經(jīng)過(guò)時(shí)間改變和設(shè)置的閾值來(lái)確定測(cè)量物體，所以不會(huì)將位于附近的窗玻璃等等錯(cuò)誤地識(shí)別為測(cè)量物體，以致于能精確地測(cè)量到測(cè)量物體的距離。
此外，能將反射光的強(qiáng)度用作上述第三和第四測(cè)距裝置中的計(jì)數(shù)器使用的特定條件，在任一情況下，當(dāng)反射光的強(qiáng)度超過(guò)特定強(qiáng)度閾值時(shí)，計(jì)數(shù)器執(zhí)行頻率計(jì)數(shù)。
為實(shí)現(xiàn)上述第二目的，屬于本發(fā)明的第三測(cè)距方法包括步驟朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光，以及根據(jù)直到接收到從測(cè)量物體反射回的光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，確定到測(cè)量物體的距離。在該方法中，首先朝測(cè)量物體重復(fù)發(fā)射脈沖測(cè)量光，當(dāng)對(duì)于每次發(fā)射的反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)于距離的頻率計(jì)數(shù)，通過(guò)合計(jì)在執(zhí)行特定多次的所有測(cè)量光發(fā)射中計(jì)數(shù)的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于距離的頻率分布表，以及將頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)被設(shè)置成根據(jù)距離改變的閾值的點(diǎn)確定為到測(cè)量物體的距離。在這種情況中，最好將該閾值設(shè)置成隨距離增加而減小。
為實(shí)現(xiàn)上述第二目的，屬于本發(fā)明的第四測(cè)距方法，正如上述第三測(cè)距方法，包括步驟朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光，以及根據(jù)直到接收到從測(cè)量物體反射回的光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，確定到測(cè)量物體的距離。此時(shí)，朝測(cè)量物體重復(fù)發(fā)射脈沖測(cè)量光，當(dāng)對(duì)于每次發(fā)射的反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率計(jì)數(shù)，通過(guò)合計(jì)在執(zhí)行特定多次的所有測(cè)量光發(fā)射中計(jì)數(shù)的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率分布表，以及由經(jīng)過(guò)時(shí)間得出距離，在該經(jīng)過(guò)時(shí)間，頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)被設(shè)置成根據(jù)經(jīng)過(guò)時(shí)間改變的閾值，并將該距離確定為到測(cè)量物體的距離。該方法中，最好將該閾值設(shè)置成隨經(jīng)過(guò)時(shí)間增加而降低。
通過(guò)如上執(zhí)行的第三和第四測(cè)距方法，通過(guò)使用根據(jù)頻率分布表中的距離或經(jīng)過(guò)時(shí)間改變和設(shè)置的閾值(最好設(shè)置成隨距離或經(jīng)過(guò)時(shí)間增加而減小)來(lái)確定到測(cè)量物體的距離。因此，不管測(cè)量物體近還是遠(yuǎn)，都能執(zhí)行精確的距離測(cè)量(測(cè)距)。此外，當(dāng)通過(guò)窗玻璃或樹(shù)枝查看測(cè)量物體，來(lái)測(cè)量到測(cè)量物體的距離時(shí)，即使連同測(cè)量物體的反射光一起計(jì)數(shù)來(lái)自窗玻璃等等的反射光，由于在這些方法中，通過(guò)使用根據(jù)距離或經(jīng)過(guò)時(shí)間改變和設(shè)置的閾值來(lái)確定測(cè)量物體，所以不會(huì)錯(cuò)誤地將位于附近的任何窗玻璃等等識(shí)別為測(cè)量物體，從而允許精確地測(cè)量到測(cè)量物體的距離。
在上述第三和第四測(cè)距方法中，能將反射光的強(qiáng)度用作執(zhí)行頻率計(jì)數(shù)的上述特定閾值，以及當(dāng)反射光強(qiáng)度超過(guò)特定強(qiáng)度閾值時(shí)執(zhí)行頻率計(jì)數(shù)。
如上所述，通過(guò)上述第三和第四測(cè)距裝置以及第三和第四測(cè)距方法，重復(fù)朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光，通過(guò)合計(jì)在所有上述測(cè)量光發(fā)射中計(jì)數(shù)的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于距離或經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率分布表，以及將頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)被設(shè)置成根據(jù)距離或經(jīng)過(guò)時(shí)間改變的閾值(最好設(shè)置成隨距離或經(jīng)過(guò)時(shí)間增加而減小)的點(diǎn)確定為到測(cè)量物體的距離。因此，不管測(cè)量物體近還是遠(yuǎn)，都能精確地執(zhí)行距離測(cè)量(測(cè)距)。
具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)通過(guò)窗玻璃或樹(shù)枝查看測(cè)量物體來(lái)測(cè)量到測(cè)量物體的距離時(shí)，有時(shí)連同測(cè)量物體的反射光一起計(jì)數(shù)來(lái)自窗玻璃等等的反射光。即使在這種情況下，因?yàn)檫@些測(cè)距裝置的距離確定器通過(guò)使用根據(jù)距離或經(jīng)過(guò)時(shí)間改變和設(shè)置的閾值來(lái)確定測(cè)量物體，所以不會(huì)錯(cuò)誤地將位于附近的任何窗玻璃等等識(shí)別為測(cè)量物體，從而允許精確地測(cè)量到測(cè)量物體的距離。
為實(shí)現(xiàn)上述第三目的，屬于本發(fā)明的第五測(cè)距裝置包括測(cè)量光發(fā)射器，用于朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光；反射光接收器，用于接收從測(cè)量物體反射回的光；以及距離計(jì)算機(jī)，用于根據(jù)從發(fā)射測(cè)量光直到接收到反射光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，得出到測(cè)量物體的距離。此外，距離計(jì)算機(jī)包括計(jì)數(shù)器，用于當(dāng)反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)于距離的頻率；表產(chǎn)生部件，用于通過(guò)合計(jì)相對(duì)于重復(fù)發(fā)射特定多次的測(cè)量光的頻率，以及通過(guò)執(zhí)行移動(dòng)平均(moving averaging)來(lái)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于距離的頻率分布表，在該移動(dòng)平均中用包括距離本身以及該距離前后的那些距離的多個(gè)距離處的平均頻率代替用該方式合計(jì)的每個(gè)距離處的頻率；以及距離確定器，用于將由表產(chǎn)生部件產(chǎn)生的頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值的點(diǎn)確定為到測(cè)量物體的距離。
為實(shí)現(xiàn)上述第三目的，屬于本發(fā)明的第六測(cè)距裝置，如同上述第五測(cè)距裝置，包括測(cè)量光發(fā)射器，用于朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光；反射光接收器，用于接收從測(cè)量物體反射回的光；以及距離計(jì)算機(jī)，用于根據(jù)從發(fā)射測(cè)量光直到接收到反射光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，得出到測(cè)量物體的距離。然而，對(duì)于該測(cè)距裝置，距離計(jì)算機(jī)包括計(jì)數(shù)器，用于當(dāng)反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率；表產(chǎn)生部件，用于通過(guò)合計(jì)相對(duì)于重復(fù)發(fā)射特定多次的測(cè)量光的頻率，以及通過(guò)執(zhí)行移動(dòng)平均來(lái)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率分布表，在該移動(dòng)平均中，用包括經(jīng)過(guò)時(shí)間本身以及該經(jīng)過(guò)時(shí)間前后的那些經(jīng)過(guò)時(shí)間的多個(gè)經(jīng)過(guò)時(shí)間處的平均頻率代替用該方式合計(jì)的每個(gè)經(jīng)過(guò)時(shí)間處的頻率；以及距離確定器，用于將轉(zhuǎn)換成距離的經(jīng)過(guò)時(shí)間確定為到測(cè)量物體的距離，在該經(jīng)過(guò)時(shí)間，頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值。
在上述第五和第六測(cè)距裝置中，期望最好能可變地設(shè)置用于在移動(dòng)平均中進(jìn)行平均計(jì)算的多個(gè)距離或經(jīng)過(guò)時(shí)間的數(shù)目。
因此，通過(guò)第五和第六測(cè)距裝置，使用已經(jīng)歷移動(dòng)平均的計(jì)數(shù)，而不是直接使用來(lái)自計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)產(chǎn)生頻率分布表。因此，在通過(guò)窗玻璃或樹(shù)枝查看測(cè)量物體來(lái)測(cè)量距離的情況下，即使當(dāng)由于來(lái)自窗玻璃等等的反射光，在頻率分布表中具有大峰值的頻率，或即使當(dāng)由于噪聲光具有大峰值的頻率時(shí)，通過(guò)執(zhí)行移動(dòng)平均能降低該峰值，其中，由于采用包括峰值以及該峰值前后的峰值的多個(gè)頻率的平均頻率，所以允許精確地測(cè)量到測(cè)量物體的距離。
此外，即使在測(cè)量期間將測(cè)距裝置握在手中，由于用戶(hù)手的搖晃、測(cè)量環(huán)境中的大氣波動(dòng)，以及其它這些影響，從而使頻率分布表中的頻率增加的位置有變化，通過(guò)使用移動(dòng)平均來(lái)降低該變化的影響，仍然能精確地測(cè)量距離。另外，當(dāng)測(cè)量具有縱向擴(kuò)展(即，具有寬度)的測(cè)量物體的距離時(shí)，正如在測(cè)量具有看起來(lái)傾斜的墻的建筑物的距離時(shí)的情況，在寬范圍的距離上增加計(jì)數(shù)，但如果對(duì)該頻率進(jìn)行移動(dòng)平均，則能確定該寬距離范圍中的中間部分，以致于仍然能精確的距離測(cè)量。
特別地，通過(guò)執(zhí)行移動(dòng)平均，能使頻率分布表中出現(xiàn)的具有大的峰值的頻率平滑，能強(qiáng)調(diào)寬范圍上增加的頻率的中間部分，能消除高噪聲頻率的影響，能確定寬范圍的中間部分，并且即使在上述情形中，也將能精確地測(cè)量距離。
能將反射光的強(qiáng)度用作上述第五和第六測(cè)距裝置的計(jì)數(shù)器中使用的特定條件，在任一情況下，當(dāng)反射光強(qiáng)度超過(guò)特定強(qiáng)度閾值時(shí)，計(jì)數(shù)器執(zhí)行頻率計(jì)數(shù)。
為實(shí)現(xiàn)上述第三目的，屬于本發(fā)明的第五測(cè)距方法包括步驟朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光，以及根據(jù)直到接收到從測(cè)量物體反射回的光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，確定到測(cè)量物體的距離。在該方法中，首先朝測(cè)量物體重復(fù)發(fā)射脈沖測(cè)量光，當(dāng)對(duì)于每次發(fā)射的反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)于距離的頻率計(jì)數(shù)，通過(guò)合計(jì)在執(zhí)行特定多次的所有測(cè)量光發(fā)射中計(jì)數(shù)的頻率，以及通過(guò)執(zhí)行移動(dòng)平均，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于距離的頻率分布表，在該移動(dòng)平均中，用包括距離本身以及該距離前后的那些距離的多個(gè)距離處的平均頻率代替用該方式合計(jì)的每個(gè)距離處的頻率；以及將當(dāng)頻率分布表中總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值的點(diǎn)確定為到測(cè)量物體的距離。
為實(shí)現(xiàn)上述第三目的，屬于本發(fā)明的第六測(cè)距方法，正如上述第一測(cè)距方法，包括步驟朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光，以及根據(jù)直到接收到從測(cè)量物體反射回的光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，確定到測(cè)量物體的距離。此時(shí)，朝測(cè)量物體重復(fù)發(fā)射脈沖測(cè)量光，當(dāng)對(duì)于每次發(fā)射的反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率計(jì)數(shù)；通過(guò)合計(jì)在執(zhí)行特定多次的所有測(cè)量光發(fā)射中計(jì)數(shù)的頻率，以及通過(guò)執(zhí)行移動(dòng)平均，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率分布表，在該移動(dòng)平均中，用包括經(jīng)過(guò)時(shí)間本身以及該經(jīng)過(guò)時(shí)間前后的那些經(jīng)過(guò)時(shí)間的多個(gè)經(jīng)過(guò)時(shí)間處的平均頻率代替用該方式合計(jì)的每個(gè)經(jīng)過(guò)時(shí)間處的頻率；由該經(jīng)過(guò)時(shí)間得出距離，在該經(jīng)過(guò)時(shí)間，頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值，并將該距離確定為到測(cè)量物體的距離。
對(duì)于如上構(gòu)造的第五和第六測(cè)距方法，由于通過(guò)執(zhí)行計(jì)數(shù)的移動(dòng)平均產(chǎn)生頻率分布表，能使頻率分布表中具有大峰值的頻率平滑，以及能強(qiáng)調(diào)寬范圍上增加的頻率的中間部分；因此，能消除高噪聲頻率的影響，能確定寬范圍的中間部分，以及能精確地測(cè)量距離。
此外，在上述第五和第六測(cè)距方法中，能將反射光的強(qiáng)度用作用于執(zhí)行頻率計(jì)數(shù)的上述特定條件，以及當(dāng)反射光的強(qiáng)度超過(guò)特定強(qiáng)度閾值時(shí)，執(zhí)行頻率計(jì)數(shù)。
通過(guò)如上所述屬于本發(fā)明的第五和第六測(cè)距裝置以及第五和第六測(cè)距方法，朝測(cè)量物體重復(fù)發(fā)射脈沖測(cè)量光，以及通過(guò)合計(jì)在所有上述測(cè)量光發(fā)射中計(jì)數(shù)的頻率，以及通過(guò)使由此合計(jì)的頻率經(jīng)歷移動(dòng)平均，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于距離或經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率分布表，以及將頻率分布表中總計(jì)數(shù)超出閾值的點(diǎn)確定為到測(cè)量物體的距離。通過(guò)由此執(zhí)行移動(dòng)平均，使頻率分布表中出現(xiàn)的具有大峰值的頻率平滑，以及強(qiáng)調(diào)在寬范圍上增加的頻率的中間部分。因此，能消除高噪聲頻率的影響，以及能確定寬范圍的中間部分，并且精確距離測(cè)量是可能的。
為實(shí)現(xiàn)上述第四發(fā)明目的，屬于本發(fā)明的第七測(cè)距裝置包括測(cè)量光發(fā)射器，用于朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光；反射光接收器，用于接收從測(cè)量物體反射回的光；以及距離計(jì)算機(jī)，用于根據(jù)從發(fā)射測(cè)量光直到接收到反射光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，得出到測(cè)量物體的距離。此外，距離計(jì)算機(jī)包括計(jì)數(shù)器，用于當(dāng)反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)于距離的頻率；表產(chǎn)生部件，用于通過(guò)合計(jì)相對(duì)于重復(fù)發(fā)射特定多次的測(cè)量光的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于距離的頻率分布表；以及距離確定器，用于將由表產(chǎn)生部件產(chǎn)生的頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超出特定閾值的點(diǎn)確定為到測(cè)量物體的距離。在這種情況下，設(shè)置距離確定器進(jìn)行確定時(shí)使用的多種類(lèi)型的閾值。
為實(shí)現(xiàn)上述第四目的，屬于本發(fā)明的第八測(cè)距裝置，正如上述第七測(cè)距裝置，包括測(cè)量光發(fā)射器，用于朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光；反射光接收器，用于接收從測(cè)量物體反射回的光；以及距離計(jì)算機(jī)，用于根據(jù)從發(fā)射測(cè)量光直到接收到反射光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，得出到測(cè)量物體的距離。然而，對(duì)于該測(cè)距裝置，距離計(jì)算機(jī)包括計(jì)數(shù)器，用于當(dāng)反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率；表產(chǎn)生部件，用于通過(guò)合計(jì)相對(duì)于重復(fù)發(fā)射特定多次的測(cè)量光的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率分布表；以及距離確定器，用于將轉(zhuǎn)換成距離的經(jīng)過(guò)時(shí)間確定為到測(cè)量物體的距離，在該經(jīng)過(guò)時(shí)間，由表產(chǎn)生部件產(chǎn)生的頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超出特定閾值。設(shè)置用在距離確定器中的多種類(lèi)型的閾值。
當(dāng)通過(guò)合計(jì)由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的頻率來(lái)產(chǎn)生頻率分布表時(shí)，隨到測(cè)量物體的距離、隨測(cè)量的物體類(lèi)型(測(cè)量光的反射率)以及隨測(cè)量條件(諸如亮度和天氣)來(lái)改變反射光強(qiáng)度。因此，取決于上述變量，對(duì)相同測(cè)量物體的測(cè)距在頻率分布表中可產(chǎn)生不同的計(jì)數(shù)。因此，通過(guò)如上所述的第七和第八測(cè)距裝置，能設(shè)置多種類(lèi)型的閾值，以及根據(jù)上述條件切換該閾值，從而允許精確地確定具有對(duì)應(yīng)于測(cè)量物體的頻率的距離。
因此，最好，對(duì)于上述第七和第八測(cè)距裝置，距離計(jì)算機(jī)具有用于根據(jù)距離確定器的確定，從多種類(lèi)型的閾值中進(jìn)行選擇的閾值選擇器。在這種情況下，最好，當(dāng)頻率分布表中沒(méi)有一個(gè)總計(jì)數(shù)超過(guò)由閾值選擇器選擇的閾值時(shí)，閾值選擇器切換為具有小于選定閾值的值的閾值，以及當(dāng)在頻率分布表的總計(jì)數(shù)中有多個(gè)計(jì)數(shù)超過(guò)由閾值選擇器選擇的閾值時(shí)，閾值選擇器切換為具有高于選定閾值的值的閾值。
為實(shí)現(xiàn)上述第四目的，屬于本發(fā)明的測(cè)距方法包括步驟朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光，以及根據(jù)直到接收到從測(cè)量物體反射回的光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，確定到測(cè)量物體的距離。在該方法中，首先朝測(cè)量物體重復(fù)發(fā)射脈沖測(cè)量光，當(dāng)對(duì)于每次發(fā)射的反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)于距離的頻率計(jì)數(shù)，通過(guò)合計(jì)在執(zhí)行特定多次的所有測(cè)量光發(fā)射中計(jì)數(shù)的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于距離的頻率分布表，將該頻率分布表中總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值的點(diǎn)確定為到測(cè)量物體的距離。在這種情況下，設(shè)置多種類(lèi)型的閾值，以及選擇和使用該多種類(lèi)型的閾值。
此外，能將反射光強(qiáng)度用作由上述第七和第八測(cè)距裝置中的計(jì)數(shù)器使用的特定條件，在任一情況下，當(dāng)反射光強(qiáng)度超過(guò)特定強(qiáng)度閾值時(shí)，計(jì)數(shù)器執(zhí)行頻率計(jì)數(shù)。
為實(shí)現(xiàn)上述第四目的，屬于本發(fā)明的第八測(cè)距方法，正如上述測(cè)距方法，包括步驟朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光，以及根據(jù)直到接收到從測(cè)量物體反射回的光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，確定到測(cè)量物體的距離。此時(shí)，朝測(cè)量物體重復(fù)發(fā)射脈沖測(cè)量光，當(dāng)對(duì)于每次發(fā)射的反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率計(jì)數(shù)，通過(guò)合計(jì)在執(zhí)行特定多次的所有測(cè)量光發(fā)射中計(jì)數(shù)的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率分布表，由該經(jīng)過(guò)時(shí)間得出該距離，其中在該經(jīng)過(guò)時(shí)間，頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值，將該距離確定為到測(cè)量物體的距離。通過(guò)該方法，設(shè)置多種類(lèi)型的閾值，以及選擇和使用該多種類(lèi)型的閾值。
當(dāng)通過(guò)合計(jì)由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的頻率來(lái)產(chǎn)生頻率分布表時(shí)，由于反射光強(qiáng)度隨至測(cè)量物體的距離、隨測(cè)量物體的類(lèi)型(測(cè)量光的反射率)以及隨測(cè)量條件(諸如亮度和天氣)而變化，頻率分布表中的計(jì)數(shù)將隨上述變量大大地改變。然而，通過(guò)根據(jù)距離確定條件在多種類(lèi)型的閾值中切換，能用第七和第八測(cè)距方法精確地確定具有對(duì)應(yīng)于測(cè)量物體的頻率的距離。
由此，最好，在上述第七和第八測(cè)距方法中，當(dāng)頻率分布表中沒(méi)有一個(gè)總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值時(shí)，將閾值切換為具有較小值的閾值，當(dāng)在頻率分布表中有多個(gè)總計(jì)數(shù)超過(guò)選定閾值時(shí)，將閾值切換為具有較高值的閾值。
此外，能將反射光的強(qiáng)度用作上述第七和第八測(cè)距方法中用于計(jì)數(shù)頻率的上述特定條件，并且當(dāng)反射光的強(qiáng)度超過(guò)特定強(qiáng)度閾值時(shí)，計(jì)數(shù)頻率。
通過(guò)如上所述的屬于本發(fā)明的第七和第八測(cè)距裝置和第七和第八測(cè)距方法，朝測(cè)量物體重復(fù)發(fā)射脈沖測(cè)量光，通過(guò)合計(jì)在所有上述測(cè)量光發(fā)射中計(jì)數(shù)的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于距離或經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率分布表，以及設(shè)置多種類(lèi)型的閾值，用于將頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超出閾值的點(diǎn)確定為到測(cè)量物體的距離。因此，即使頻率分布表中的頻率隨到測(cè)量物體的距離、隨測(cè)量物體的類(lèi)型(測(cè)量光的反射率)以及隨測(cè)量條件(諸如亮度和天氣)大大地改變，通過(guò)根據(jù)確定到測(cè)量物體的距離時(shí)所用的條件來(lái)切換該閾值，也能精確地確定具有對(duì)應(yīng)于測(cè)量物體的頻率的距離。
為實(shí)現(xiàn)上述第五目的，屬于本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換電路是這樣一種光電轉(zhuǎn)換電路，其使用雪崩光電二極管，該光電轉(zhuǎn)換電路包括反向偏壓調(diào)節(jié)部件，用于調(diào)節(jié)施加于雪崩光電二極管上的反向偏壓；測(cè)量部件，用于測(cè)量流向雪崩光電二極管的電流；基準(zhǔn)反向偏壓檢測(cè)部件，用于調(diào)節(jié)反向偏壓并檢測(cè)特定電流流向雪崩光電二極管時(shí)的反向偏壓(基準(zhǔn)反向偏壓)；以及反向偏壓設(shè)定部件，用于將光電轉(zhuǎn)換期間施加于上述雪崩光電二極管的反向偏壓調(diào)整為通過(guò)將所檢測(cè)的基準(zhǔn)反向偏壓乘以特定比率所獲得的電壓。
通過(guò)該光電轉(zhuǎn)換電路，在非測(cè)量狀態(tài)中，由反向偏壓調(diào)節(jié)部件改變施加于雪崩光電二極管的反向偏壓，以及由基準(zhǔn)反向偏壓檢測(cè)部件檢測(cè)預(yù)定的特定電流流向雪崩光電二極管時(shí)的反向偏壓。這與測(cè)量反向擊穿電壓等同。此外，在測(cè)量期間，由反向偏壓設(shè)定部件驅(qū)動(dòng)反向偏壓調(diào)節(jié)部件，以及能將施加于雪崩光電二極管的反向偏壓調(diào)節(jié)為通過(guò)將上述檢測(cè)電壓乘以特定比率所獲得的電壓。因此，即使反向擊穿電壓隨溫度或其他因素改變，電流放大因子也能保持恒定，從而提供穩(wěn)定的光檢測(cè)。因此，能在具有高電流放大因子的反向偏壓下使用該電路，以及能穩(wěn)定地檢測(cè)微弱光。
可將上述特定比率設(shè)置為大于1，但在通常更穩(wěn)定的使用方法中，將該比率設(shè)置成小于或等于1、檢測(cè)大電流流過(guò)時(shí)的電壓，并以小于此電壓的電壓使用該電路。此外，如果將該特定比率設(shè)置為1，則不驅(qū)動(dòng)電壓調(diào)節(jié)部件，以及直接將基準(zhǔn)反向偏壓用作光電轉(zhuǎn)換期間的反向偏壓。
為實(shí)現(xiàn)上述第五目的，在屬于本發(fā)明的第九測(cè)距裝置是一種激光測(cè)距裝置，該測(cè)距裝置通過(guò)將激光照射到測(cè)量物體、以及測(cè)量發(fā)射激光時(shí)的點(diǎn)與接收從測(cè)量物體反射回的激光時(shí)的點(diǎn)之間的時(shí)間差，測(cè)量到測(cè)量物體的距離。其中，用于檢測(cè)接收來(lái)自測(cè)量物體反射回的激光的電路具有上述的光電轉(zhuǎn)換電路。
通過(guò)該測(cè)距裝置，因?yàn)閷⑸鲜龉怆娹D(zhuǎn)換電路用于檢測(cè)從測(cè)量物體反射回的激光的電路，故能以總是穩(wěn)定的高電流放大因子來(lái)檢測(cè)反射光。因此，由于能防止光電檢測(cè)電路的不穩(wěn)定性，在任一測(cè)量中，任何測(cè)量錯(cuò)誤或狀態(tài)是不可能的，并且因?yàn)橐材芊€(wěn)定檢測(cè)微弱光，所以能增加可測(cè)量的距離。
通過(guò)該測(cè)距裝置，能在各個(gè)點(diǎn)，諸如在開(kāi)始每次測(cè)量或每次接通該激光測(cè)距裝置電源、以特定的時(shí)間間隔、或每次溫度改變至少特定量時(shí)，及時(shí)啟動(dòng)反向偏壓設(shè)定部件，但最好每次測(cè)量開(kāi)始時(shí)，或每次接通裝置的電源時(shí)啟動(dòng)該部件，因?yàn)檫@將產(chǎn)生最精確的結(jié)果。


圖1是表示在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的測(cè)距裝置的外觀(guān)的斜視圖；圖2是示例說(shuō)明上述測(cè)距裝置的結(jié)構(gòu)的框圖；圖3是示例說(shuō)明如何用上述測(cè)距裝置，通過(guò)窗玻璃查看測(cè)量物體執(zhí)行距離測(cè)量的圖；圖4是示例說(shuō)明使用上述測(cè)距裝置執(zhí)行的測(cè)距方法的流程圖；
圖5是示例說(shuō)明使用上述測(cè)距裝置執(zhí)行的測(cè)距方法的流程圖；圖6包括當(dāng)由上述測(cè)距裝置接收反射光時(shí)，反射光強(qiáng)度相對(duì)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的圖形，以及示例說(shuō)明當(dāng)在該反射光強(qiáng)度超過(guò)強(qiáng)度閾值的時(shí)間區(qū)中設(shè)置標(biāo)記時(shí)的狀態(tài)的圖；圖7是由構(gòu)成上述測(cè)距裝置的距離計(jì)算機(jī)部分的計(jì)數(shù)器形成的計(jì)數(shù)表的圖；圖8示例說(shuō)明由構(gòu)成上述距離計(jì)算機(jī)部分的表產(chǎn)生部件形成的頻率分布表；圖9示例說(shuō)明在執(zhí)行移動(dòng)平均前的頻率分布表，以及當(dāng)執(zhí)行移動(dòng)平均時(shí)的頻率分布表；圖10是示例說(shuō)明在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的光電轉(zhuǎn)換電路的簡(jiǎn)化圖；圖11是示例說(shuō)明MPU的簡(jiǎn)化操作的流程圖；圖12是所檢測(cè)的電流值和施加于APD 3的反向偏壓間的關(guān)系圖；圖13是電流放大因子和施加于APD 3的反向偏壓間的關(guān)系圖；圖14是反向偏壓和電流放大因子間的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式
下面，通過(guò)參考附圖，描述視為用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式的實(shí)施例，但這些描述不應(yīng)當(dāng)視為限制本發(fā)明的范圍。
圖1表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的測(cè)距裝置1。該測(cè)距裝置1包括容納在外殼2中的激光發(fā)射器3和反射光接收器4。外殼2配備有激光發(fā)射窗3a和反射光接收窗4a，通過(guò)激光發(fā)射窗3a發(fā)射來(lái)自激光發(fā)射器3的脈沖激光(測(cè)量光)，以及通過(guò)反射光接收窗4a接收反射光。在外殼2的上表面設(shè)置用于切換打開(kāi)和關(guān)閉電源以及起動(dòng)測(cè)距的第一控制按鈕5，以及用于顯示選擇的第二控制按鈕6。在外殼2的后表面上提供探測(cè)器窗2a(見(jiàn)圖3)，用戶(hù)(使用該測(cè)距裝置1來(lái)執(zhí)行測(cè)距的人)通過(guò)探測(cè)器窗2a查看測(cè)量物體來(lái)測(cè)量到測(cè)量物體的距離。
圖2表示該測(cè)距裝置1的簡(jiǎn)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)。除如上所述的結(jié)構(gòu)外，還提供具有距離計(jì)算機(jī)10的控制器7，以及通過(guò)接收來(lái)自控制器7的顯示信號(hào)顯示距離的距離顯示器8。距離計(jì)算機(jī)10包括計(jì)數(shù)器11、表產(chǎn)生部件12、距離確定器13、閾值選擇器14以及距離選擇器15，將在下面描述它們的詳細(xì)情況。距離顯示器8在探測(cè)器窗2a的內(nèi)部執(zhí)行距離顯示，并設(shè)計(jì)成當(dāng)用戶(hù)觀(guān)察探測(cè)器窗2a時(shí)，在其視野內(nèi)顯示該距離。此外，例如，可在外殼2的外部提供執(zhí)行液晶顯示的距離顯示器。將控制器7設(shè)計(jì)成接收第一和第二控制按鈕5和6的操作信號(hào)的輸入。激光發(fā)射器3包括脈沖產(chǎn)生電路31、發(fā)光元件(半導(dǎo)體激光器)32、以及準(zhǔn)直透鏡33，而反射光接收器4包括信號(hào)接收電路41、光接收元件(光電二極管)42和聚焦透鏡43。
下面，將通過(guò)參考圖4和5所示的流程圖來(lái)描述使用如上構(gòu)造的測(cè)距裝置1測(cè)量到測(cè)量物體的距離時(shí)的操作。在用圓A所示之處連接圖4和5的流程，并一起構(gòu)造單個(gè)流程。
在此所述的例子將如圖3所示，使用測(cè)距裝置1，通過(guò)窗玻璃WG測(cè)量至遠(yuǎn)處測(cè)量物體OB的距離。當(dāng)使用測(cè)距裝置1來(lái)測(cè)量到測(cè)量物體OB的距離時(shí)，首先，如圖3所示，用戶(hù)操作第一控制按鈕5同時(shí)透過(guò)探測(cè)器窗2a觀(guān)看并通過(guò)窗玻璃WG查看測(cè)量物體OB。結(jié)果，接通電源，將操作信號(hào)從第一控制按鈕5輸入到控制器7，開(kāi)始距離測(cè)量操作(步驟S2)。執(zhí)行步驟S4所示的相應(yīng)的預(yù)處理，并執(zhí)行諸如清除各個(gè)存儲(chǔ)器的初始化處理。
接著，啟動(dòng)單個(gè)測(cè)量定時(shí)器(步驟S6)，以及設(shè)置強(qiáng)度閾值TL(步驟S8)。然后，啟動(dòng)定時(shí)器計(jì)數(shù)器(步驟S10)，以及由控制器7起動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路31以便從發(fā)光元件32發(fā)射脈沖激光(步驟S12)。該激光透過(guò)準(zhǔn)直透鏡33并從激光發(fā)射窗3a到測(cè)量物體(在圖2和3中用箭頭A表示激光)。
用這種方式，從測(cè)距裝置1發(fā)射的激光A首先擊中位于附近的窗玻璃WG，以及反射一些光(箭頭B2)。剩余的激光到達(dá)測(cè)量物體OB。此時(shí)，反射到達(dá)測(cè)量物體OB的激光，用箭頭B1表示。然后，部分由窗玻璃WG反射的光(用箭頭B2表示)以及由測(cè)量物體OB反射的光(用箭頭B1表示)(該部分是反射到測(cè)距裝置1的光)入射到反射光接收窗4a內(nèi)(見(jiàn)圖2的箭頭B)，在此處，在到達(dá)光接收元件42之前，由聚焦透鏡43聚焦。當(dāng)用反射光如此照射光接收元件42時(shí)，將對(duì)應(yīng)于反射光的強(qiáng)度的信號(hào)發(fā)送給信號(hào)接收電路41，以及該信號(hào)接收電路41在將其發(fā)送給控制器7前放大或者處理該信號(hào)。
因此，在控制器7接收如圖6(A1)所示的反射光信號(hào)(步驟S14)，以及由距離計(jì)算機(jī)10根據(jù)該接收信號(hào)測(cè)量對(duì)測(cè)量物體OB的距離，如下所述。在圖6(A1)中，水平軸表示經(jīng)過(guò)時(shí)間，其原點(diǎn)是當(dāng)從激光發(fā)射器3發(fā)射脈沖激光時(shí)的點(diǎn)，垂直軸表示所接收的反射光強(qiáng)度。特別地，圖6(A1)表示從步驟S12中激光發(fā)射器3發(fā)射脈沖激光時(shí)的時(shí)間起，由反射光接收器4接收的反射光強(qiáng)度隨時(shí)間的變化。
當(dāng)檢測(cè)該反射光時(shí)，系統(tǒng)查找反射光強(qiáng)度超過(guò)在步驟S8中設(shè)置的強(qiáng)度閾值TL的點(diǎn)，以及記錄該點(diǎn)所處的時(shí)間區(qū)(步驟S16)。根據(jù)在步驟S10啟動(dòng)的定時(shí)器計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)，如圖6(B)所示，通過(guò)劃分成固定的時(shí)間間隔(諸如12.5ns)來(lái)形成這些時(shí)間區(qū)。因此，例如，當(dāng)反射光強(qiáng)度如圖6(A1)所示時(shí)，如圖6(B)的第一行所示，在包括超過(guò)強(qiáng)度閾值TL(在這些圖中用一條點(diǎn)劃線(xiàn)表示)的峰值P11至P17的位置的時(shí)間區(qū)中設(shè)置標(biāo)記，以及在步驟S16記錄已經(jīng)設(shè)置這些標(biāo)記的時(shí)間區(qū)Z5、Z6、Z8、Z11、Z16、Z17和Z18。
能將從由激光發(fā)射器3發(fā)射脈沖激光的點(diǎn)直到由反射光接收器4接收反射光為止的經(jīng)過(guò)時(shí)間轉(zhuǎn)換成距離，以及通過(guò)使用激光的空間傳播速度，將上述時(shí)間區(qū)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的距離區(qū)。在此的描述中，用相同符號(hào)Z1，Z2，...，表示時(shí)間區(qū)和距離區(qū)，相應(yīng)區(qū)具有同樣的標(biāo)記。然后，如圖7所示，增加一個(gè)計(jì)數(shù)并記錄在每個(gè)距離區(qū)中，在該每個(gè)距離區(qū)中在計(jì)數(shù)表中設(shè)置一個(gè)上述標(biāo)記，通過(guò)構(gòu)成控制器7的距離計(jì)算機(jī)10的一部分的計(jì)數(shù)器11，相應(yīng)于不同距離區(qū)Z1，Z2，...形成該計(jì)數(shù)表。在上述情況中，將一個(gè)計(jì)數(shù)記錄在每個(gè)距離區(qū)Z5、Z6、Z8、Z11、Z16、Z17和Z18中。
此外，在該例子中，圖3中的窗玻璃WG處于距離區(qū)Z5中，以及測(cè)量物體OB靠近距離區(qū)Z16。因此，相信圖6(A1)中的峰值P11和P12是來(lái)自窗玻璃WG的反射光，以及峰值P15、P16和P17是來(lái)自目標(biāo)OB的反射光，以及相信其他峰值P13和P14是檢測(cè)為噪聲光的自然光等的結(jié)果。
在該例子中，從上述步驟S6至S18的流程包括總共520次迭代，以及在步驟S20判斷是否已經(jīng)完成520次測(cè)量。在該階段，如上所述執(zhí)行用第一激光脈沖照射，流程轉(zhuǎn)向步驟S22，等待單個(gè)測(cè)量定時(shí)器時(shí)間過(guò)去(例如，1ms后)，然后，轉(zhuǎn)到步驟S24，在該點(diǎn)，停止單個(gè)測(cè)量定時(shí)器。
然后，流程轉(zhuǎn)到步驟S6，重啟單個(gè)測(cè)量定時(shí)器，以及開(kāi)始通過(guò)用第二激光脈沖照射的測(cè)量。此后，與第一次相同，執(zhí)行強(qiáng)度閾值TL的設(shè)置(步驟S8)、啟動(dòng)定時(shí)器計(jì)數(shù)器(步驟S10)、發(fā)射脈沖激光(步驟S12)、以及接收反射光(步驟S14)。因此，圖6(A2)表示對(duì)于通過(guò)脈沖激光的第二次照射，強(qiáng)度隨所接收的反射光的經(jīng)過(guò)時(shí)間的變化。在此，在包括超過(guò)在步驟S8中設(shè)置的強(qiáng)度閾值TL的峰值P21至P25的位置的時(shí)間區(qū)中，如圖6(B)的第二行所示設(shè)置標(biāo)記，以及在步驟S16中記錄已經(jīng)設(shè)置這些標(biāo)記的時(shí)間區(qū)Z5、Z6、Z10、Z14和Z15。
然后，正如用脈沖激光第一次照射那樣，增加一個(gè)計(jì)數(shù)并記錄在每個(gè)距離區(qū)中，其中，如圖7所示，在計(jì)數(shù)表中設(shè)置一個(gè)上述標(biāo)記。在這種情況下，增加一個(gè)計(jì)數(shù)并記錄在每個(gè)距離區(qū)Z5、Z6、Z10、Z14和Z15中， 由于第一時(shí)間周期已經(jīng)在距離區(qū)Z5和Z6中記錄一個(gè)計(jì)數(shù)，所以在這些區(qū)中的記錄計(jì)數(shù)為2。
圖7表示當(dāng)以單個(gè)測(cè)量定時(shí)器的設(shè)定時(shí)間間隔(諸如1ms)執(zhí)行520次脈沖激光照射時(shí)，計(jì)數(shù)表中的計(jì)數(shù)。一旦用這種方式完成脈沖激光的520次照射，流程轉(zhuǎn)向步驟S26，在此對(duì)不同距離區(qū)中的計(jì)數(shù)進(jìn)行移動(dòng)平均。處理該移動(dòng)平均，其中，例如，在包括第n個(gè)距離區(qū)Zn以及該Zn前后的區(qū)的距離區(qū)Zn-1、Zn和Zn+1處的平均計(jì)數(shù)被重置為用于圖7的計(jì)數(shù)表中的距離區(qū)Zn的計(jì)數(shù)。下面將討論該移動(dòng)平均的目的、效果等等。
距離計(jì)算機(jī)10的表產(chǎn)生部件12從已經(jīng)經(jīng)歷該移動(dòng)平均的計(jì)數(shù)表產(chǎn)生圖8中所示的頻率分布表(直方圖)。在由此產(chǎn)生的頻率分布表中，在對(duì)應(yīng)于窗玻璃WG的位置的距離區(qū)Z5和對(duì)應(yīng)于測(cè)量物體OB的位置的距離區(qū)Z16中的計(jì)數(shù)較大，在此處極有可能總是生成反射光。
然后，距離確定器13確定在該頻率分布表中是否有超過(guò)隨距離(距離區(qū))改變的確定閾值P的頻率，并在超過(guò)確定閾值的距離區(qū)中設(shè)置標(biāo)記(步驟S28和S30)。此時(shí)，由于在對(duì)應(yīng)于窗玻璃WG的位置的距離區(qū)Z5和對(duì)應(yīng)于測(cè)量物體OB的位置的距離區(qū)Z16中，頻率分布表中的計(jì)數(shù)較大，如果使用由圖8中的虛線(xiàn)表示的具有恒定值的確定閾值Q來(lái)確定超過(guò)該值的頻率，將在對(duì)應(yīng)于窗玻璃WG的位置的距離區(qū)Z5和對(duì)應(yīng)于測(cè)量物體OB的位置的距離區(qū)Z16中都設(shè)置標(biāo)記。
因此，使用設(shè)置成如圖8中的一條點(diǎn)劃線(xiàn)表示的隨距離改變的確定閾值P(即，設(shè)置成隨距離增加而減小)，做出確定。因此，在對(duì)應(yīng)于窗玻璃WG的位置的距離區(qū)Z5中不設(shè)置標(biāo)記，而僅在對(duì)應(yīng)于測(cè)量物體OB的位置的距離區(qū)Z16中設(shè)置標(biāo)記，從而提供到測(cè)量物體OB的更精確的距離測(cè)量。然而，任一確定閾值P或Q可用在本發(fā)明的測(cè)距裝置和方法中。
然后，流程轉(zhuǎn)向步驟S32，在此檢測(cè)標(biāo)記位置，即，已經(jīng)設(shè)置標(biāo)記的距離區(qū)。在該點(diǎn)，如果相對(duì)于確定閾值P的大小，計(jì)數(shù)低，則不設(shè)置任何標(biāo)記，相反，如果相對(duì)于確定閾值P的大小計(jì)數(shù)高，則多個(gè)距離區(qū)中的計(jì)數(shù)可能超過(guò)確定閾值P，可能設(shè)置多個(gè)標(biāo)記。這就是將閾值選擇器14提供給距離計(jì)算機(jī)10，以及將多種類(lèi)型的閾值預(yù)置為確定閾值P的原因。例如，將圖8中所示的確定閾值P設(shè)置為已經(jīng)平行向上移動(dòng)的確定閾值(具有大值的確定閾值的類(lèi)型)P’，以及已經(jīng)平行向下移動(dòng)的確定閾值(具有小值的確定閾值類(lèi)型)P”。
然后，在閾值選擇器14中，如果沒(méi)有標(biāo)記，流程轉(zhuǎn)向步驟S34至步驟S38，具有小值的類(lèi)型的確定閾值P”被選擇為確定閾值P，以及重復(fù)步驟S26至S32。另一方面，如果有太多標(biāo)記，流程轉(zhuǎn)向步驟S36至步驟S38，選擇具有大值的類(lèi)型的確定閾值P’，以及重復(fù)步驟S26至S32。這將設(shè)置標(biāo)記調(diào)整到適當(dāng)?shù)臄?shù)目。
上述描述是將多種類(lèi)型閾值預(yù)定為確定閾值P的情形，但另一種可能性是預(yù)定初始確定閾值以及該確定閾值的遞增和遞減寬度，以便當(dāng)有太多標(biāo)記時(shí)，在步驟S38中，確定閾值遞增1，以及當(dāng)有太少標(biāo)記時(shí)，在步驟S38中，確定閾值遞減1，重復(fù)步驟S26至S32直到獲得所需標(biāo)記數(shù)目。
然后，通過(guò)在已經(jīng)設(shè)置標(biāo)記的位置的距離區(qū)前后的距離區(qū)的計(jì)數(shù)的基礎(chǔ)上執(zhí)行加權(quán)平均，得出對(duì)應(yīng)于已經(jīng)設(shè)置標(biāo)記的距離區(qū)的重力位置的中心(步驟S40)，將該重力位置的中心計(jì)算為到測(cè)量物體OB的距離(步驟S42)，以及由距離顯示器8顯示該計(jì)算距離(步驟S44)。
此外，當(dāng)在上述流程中設(shè)置多個(gè)標(biāo)記時(shí)，根據(jù)第二控制按鈕6的操作啟動(dòng)距離選擇器14，從多個(gè)標(biāo)記中選擇特定標(biāo)記，以及由距離顯示器8顯示那個(gè)標(biāo)記的重力位置的中心處的距離。
當(dāng)如上所述，用測(cè)距裝置1測(cè)量到測(cè)量物體OB的距離時(shí)，通過(guò)將時(shí)間區(qū)轉(zhuǎn)換成距離區(qū)來(lái)形成圖7中所示的計(jì)數(shù)表。然而，可使用時(shí)間區(qū)“原樣”產(chǎn)生計(jì)數(shù)表。在這種情況下，也可將時(shí)間區(qū)用作圖8中的頻率分布表的水平軸，以及能由在設(shè)置標(biāo)記的位置處的經(jīng)過(guò)時(shí)間來(lái)計(jì)算到測(cè)量物體OB的距離。此外，在圖6(A1)和6(A2)中，強(qiáng)度閾值TL是恒定值，但代替地可為隨經(jīng)過(guò)時(shí)間改變的強(qiáng)度閾值。更具體地說(shuō)，也可使用隨經(jīng)過(guò)時(shí)間增加而減小的強(qiáng)度閾值。
另外，在上述實(shí)施例中，當(dāng)使用確定閾值P時(shí)，根據(jù)標(biāo)記數(shù)量來(lái)改變和選擇確定閾值，但也可手動(dòng)改變確定閾值P。此外，根據(jù)外部條件，可預(yù)先改變最初使用的確定閾值。例如，當(dāng)條件為亮并且有許多將變?yōu)樵肼暤淖匀还鈺r(shí)，諸如在白天，可將確定閾值P設(shè)置為高，以及在晚上，可將確定閾值P設(shè)置為低。
上述描述是單個(gè)測(cè)量物體OB的簡(jiǎn)單建模的例子，但當(dāng)通過(guò)探測(cè)器2a，實(shí)際使用測(cè)距裝置1來(lái)觀(guān)察測(cè)量物體時(shí)，在將測(cè)量的測(cè)量物體附近會(huì)有物體。因此，從激光發(fā)射器3發(fā)射的激光不僅照射測(cè)量物體，而且照射其周?chē)奈矬w，反射光接收器4也接收來(lái)自這些物體的反射光。因此，在圖8中所示的頻率分布表中的多個(gè)距離區(qū)中，計(jì)數(shù)較大，以及有多個(gè)超過(guò)確定閾值的距離區(qū)。此外，存在通過(guò)探測(cè)器2a同時(shí)觀(guān)察多個(gè)接近的測(cè)量物體以及目的是測(cè)量到該多個(gè)測(cè)量物體的距離的情形，在此，將有多個(gè)超過(guò)確定閾值的距離區(qū)。
在諸如這些情況中，在該實(shí)施例中，流程轉(zhuǎn)向步驟S40，同時(shí)仍然在多個(gè)距離區(qū)中設(shè)置標(biāo)記，計(jì)算用于每個(gè)標(biāo)記的重力位置的中心，以及確定多個(gè)距離。然后，由距離選擇器14從上述多個(gè)距離中選擇一個(gè)特定的距離，并由距離顯示器8顯示該距離。
因此，例如，由距離選擇器14所做的選擇可包括選擇最大距離并在距離顯示器8上顯示它；選擇最小距離并在距離顯示器8上顯示它；或選擇第n個(gè)最大距離(其中n為正整數(shù))并在距離顯示器8上顯示它。可提前編程將采用的這些選擇方法的任何一個(gè)，但也可將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成通過(guò)操作第二控制按鈕6來(lái)選擇和設(shè)置該方法。
用于如上所述選擇距離的可以想到的條件包括被測(cè)距的物體的類(lèi)型、測(cè)距期間的天氣條件以及其他類(lèi)似使用條件，也可將系統(tǒng)設(shè)計(jì)為允許通過(guò)操作第二控制按鈕6來(lái)切換和設(shè)置這些條件。在這種情況下，根據(jù)用戶(hù)操作第二控制按鈕6設(shè)置的選擇條件，距離選擇器14選擇一個(gè)特定距離，以及在距離顯示器上顯示該距離。
當(dāng)距離選擇器14根據(jù)使用條件等等選擇距離并在距離顯示器8上顯示它時(shí)，該使用條件可是例如，通過(guò)其觀(guān)察測(cè)量物體的探測(cè)器2a的焦點(diǎn)位置(諸如焦點(diǎn)環(huán)(focal ring)的位置)。在這種情況下，當(dāng)在較遠(yuǎn)處聚焦探測(cè)器2a時(shí)，距離選擇器15將選擇較大的距離，當(dāng)焦點(diǎn)較近時(shí)，距離選擇器15將選擇較短的距離，并在距離顯示器上顯示該距離。此外，能將測(cè)距期間的天氣用作使用條件。例如，當(dāng)在下雨或下雪情況下測(cè)量至目標(biāo)的距離時(shí)，將摻合來(lái)自雨點(diǎn)或雪花的反射光，但由于來(lái)自更近雨點(diǎn)或雪花的反射光具有較大的影響，距離選擇器14選擇較大的距離。因此，能通過(guò)操作第二控制按鈕6，根據(jù)用戶(hù)需要切換和設(shè)置這些使用條件等等。
也可將該系統(tǒng)設(shè)計(jì)成當(dāng)距離確定器13確定到測(cè)量物體的多個(gè)距離時(shí)，距離選擇器14確定有多個(gè)測(cè)量物體，以及在距離顯示器8上顯示該多個(gè)距離。在這種情況下，在距離顯示器8上同時(shí)顯示該多個(gè)距離，或陸續(xù)依次切換和顯示該多個(gè)距離。在這種情況下，通過(guò)操作第二控制按鈕6，可實(shí)現(xiàn)顯示模式的切換，以及實(shí)現(xiàn)在顯示器中切換該多個(gè)距離。
此外，如上所述，在使用測(cè)距裝置1的距離測(cè)量中，在圖7中所示并通過(guò)合計(jì)計(jì)數(shù)值520次而形成的計(jì)數(shù)表中，在步驟S26中，對(duì)每個(gè)距離區(qū)的計(jì)數(shù)執(zhí)行移動(dòng)平均。這將在下面描述。
圖9(A)示出通過(guò)直接使用還未經(jīng)過(guò)移動(dòng)平均的計(jì)數(shù)表中的頻率來(lái)產(chǎn)生頻率分布表的例子。通過(guò)該圖中的頻率分布表，在距離區(qū)Z5中計(jì)數(shù)具有大的峰值，以及在距離區(qū)Z14至Z18的范圍內(nèi)計(jì)數(shù)增加。這是因?yàn)?，例如，由?lái)自測(cè)量物體OB前面的樹(shù)枝等等的反射光在距離區(qū)Z5中生成峰值。因?yàn)闃?shù)枝等等無(wú)縱向深度，僅在距離區(qū)Z5中計(jì)數(shù)高，而在其之前和之后的距離區(qū)Z4和Z6的計(jì)數(shù)低。在這里，測(cè)量物體OB是具有一些縱向深度的測(cè)量物體，因此，在寬度范圍的距離區(qū)Z14至Z18中，總計(jì)數(shù)高。
如果使用確定閾值P來(lái)檢測(cè)圖9(A)中所示的頻率分布表，即，還未經(jīng)過(guò)移動(dòng)平均的頻率分布表中，具有高于該閾值的頻率的距離區(qū)，那么在所有距離區(qū)Z5和Z14至Z18中設(shè)置標(biāo)記，其表示如該圖中所示的高頻率，以及將所有這些確定為到測(cè)量物體的距離。因此，問(wèn)題在于所確定的到該測(cè)量物體的距離是不確定的，這導(dǎo)致不精確的測(cè)量。
由此，在本實(shí)施例中，在步驟S26中執(zhí)行移動(dòng)平均。這包括例如，執(zhí)行移動(dòng)平均，其中得出用于圖9(A)的頻率分布表中的第n個(gè)距離區(qū)Zn，包括在該距離區(qū)之前的一個(gè)區(qū)(Zn-1)和在該距離區(qū)之后的一個(gè)距離區(qū)(Zn+1)的平均值。例如，如果第n個(gè)距離區(qū)Zn的計(jì)數(shù)為Cn，第(n-1)個(gè)距離區(qū)Zn-1的計(jì)數(shù)為Cn-1，以及第(n+1)個(gè)距離區(qū)Zn+1的計(jì)數(shù)為Cn+1，那么用值(Cn-1+Cn+Cn+1)/3代替第n個(gè)距離區(qū)Zn的計(jì)數(shù)Cn。
圖9(B)表示該移動(dòng)平均的結(jié)果，其中，在距離區(qū)Z5中的峰值變得較低，以及在距離區(qū)Z14至Z18中的頻率在兩端變得較低(即，在距離區(qū)Z14和Z18處)，其強(qiáng)調(diào)中間部分。如果使用確定閾值P來(lái)檢測(cè)已經(jīng)經(jīng)過(guò)移動(dòng)平均的圖9(B)的頻率分布表中具有高于該閾值的頻率的距離區(qū)，那么僅在距離區(qū)Z15至Z17的范圍中設(shè)置標(biāo)記，其導(dǎo)致精確測(cè)量到測(cè)量物體的距離。
此時(shí)，通過(guò)使用分別為特定距離區(qū)Zn前一個(gè)和后一個(gè)的距離區(qū)Zn-1和Zn+1執(zhí)行移動(dòng)平均，但替代地可使用兩個(gè)或多個(gè)之前或之后的距離區(qū)執(zhí)行移動(dòng)平均。當(dāng)這樣做時(shí)，即使在較寬范圍距離區(qū)上的頻率增加，仍然能強(qiáng)調(diào)中間部分，因此能精確地測(cè)量到測(cè)量物體的距離。
上述實(shí)施例結(jié)合下述全部(1)當(dāng)確定存在多個(gè)時(shí)距離，從該多個(gè)距離中選擇和顯示到測(cè)量物體的特定距離的功能(距離選擇器)，(2)根據(jù)距離(經(jīng)過(guò)時(shí)間)改變和設(shè)置用于將總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值的點(diǎn)確定為到測(cè)量物體的距離的閾值的功能，(3)移動(dòng)平均的功能，其中，用包括一個(gè)距離本身及該距離前后的那些距離的多個(gè)距離處的平均頻率代替在每個(gè)距離處合計(jì)的頻率，以及(4)改變或選擇用于將總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值的點(diǎn)確定為到確定測(cè)量物體的距離的多個(gè)閾值的功能(閾值選擇器)。
然而，如果根據(jù)需要，選擇這些功能(1)至(4)的至少一個(gè)就足夠了，則在上述實(shí)施例中不必需要所有功能。
下面，將參考附圖來(lái)描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的光電轉(zhuǎn)換電路。
圖10是示例說(shuō)明構(gòu)造本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換電路的簡(jiǎn)化圖。該電路主要包括MPU(微處理單元)71，并且構(gòu)成圖2中的激光測(cè)距裝置1的部分。MPU 71是控制器7部分，并且還控制距離測(cè)量。此外，APD(雪崩光電二極管)42對(duì)應(yīng)于圖2中的光接收元件42。
APD電壓設(shè)置電路44從MPU 71接收命令，并將指定值的反向偏壓提供給APD 42。這產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所施加的反向偏壓的流向APD 42的電流，該電流由電流檢測(cè)電路45檢測(cè)，由A/D轉(zhuǎn)換器46轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，并輸入到MPU 71。
為顯示與權(quán)利要求書(shū)的關(guān)系，APD電壓設(shè)定電路44對(duì)應(yīng)于反向偏壓調(diào)節(jié)部件，電流檢測(cè)電路45和A/D轉(zhuǎn)換器46對(duì)應(yīng)于用于測(cè)量流向雪崩光電二極管的電流的裝置，以及MPU 71中的程序?qū)?yīng)于基準(zhǔn)反向偏壓檢測(cè)部件和反向偏壓設(shè)定部件。
參考圖11和12來(lái)描述該電路的操作。圖11是示例說(shuō)明MPU71的簡(jiǎn)化操作的流程圖，圖12是示例說(shuō)明檢測(cè)電流值和電流放大因子與施加于APD 42的反向偏壓的關(guān)系圖。
每次輸入距離測(cè)量命令時(shí)，啟動(dòng)圖11的流程圖中所述的操作。MPU 71首先測(cè)量流過(guò)APD 42的電流將達(dá)到特定值的反向偏壓。具體地說(shuō)，分階段(in stage)增加提供給APD電壓設(shè)定電路44的命令電壓值，其使施加于APD 42的反向偏壓分階段增加，每次發(fā)生此操作時(shí)，經(jīng)電流檢測(cè)電路45測(cè)量流過(guò)APD 42的電流。然后，將檢測(cè)電流值和特定值間的差值位于可容許范圍內(nèi)時(shí)的反向偏壓稱(chēng)為基準(zhǔn)反向偏壓。
參考圖12，當(dāng)上述特定電流值為I1以及用實(shí)線(xiàn)表示該特性時(shí)，基準(zhǔn)反向偏壓為V1，但當(dāng)用虛線(xiàn)表示該特性時(shí)，基準(zhǔn)反向偏壓為V1’。
接著，MPU 71通過(guò)將由此得出的反向偏壓(基準(zhǔn)反向偏壓)乘以特定比率來(lái)確定電壓，以及將該電壓經(jīng)APD電壓設(shè)定電路44施加于APD 42，作為在測(cè)量中使用的反向偏壓。因此，如圖12所示，當(dāng)特性處于用實(shí)線(xiàn)表示的狀態(tài)中時(shí)，反向偏壓變?yōu)閂0，而當(dāng)特性處于用虛線(xiàn)表示的狀態(tài)中時(shí)，反向偏壓變?yōu)閂0’。不管APD的特征處于用實(shí)線(xiàn)表示的狀態(tài)或是用虛線(xiàn)表示的狀態(tài)，所檢測(cè)的電流值保持恒定。在這種情況下，如圖13所示，APD 42的電流放大因子保持在恒定值α0，不管APD 42的特征是處于用實(shí)線(xiàn)表示的狀態(tài)中還是處于用虛線(xiàn)表示的狀態(tài)中。
在上述描述中，每次輸入距離測(cè)量命令時(shí)，啟動(dòng)圖11的流程圖中所述的操作，但也可在另一適當(dāng)?shù)臅r(shí)間啟動(dòng)，諸如，每次接通激光測(cè)距裝置的電源時(shí)、按特定時(shí)間間隔、或每次按至少特定量改變溫度時(shí)。
MPU 71執(zhí)行該狀態(tài)中的距離測(cè)量。特別地，把來(lái)自激光二極管32(圖2)的脈沖激光對(duì)準(zhǔn)測(cè)量物體，由APD 42檢測(cè)反射光，以及根據(jù)從發(fā)射脈沖激光的點(diǎn)和檢測(cè)到反射光的點(diǎn)之間的時(shí)間間隔得出到測(cè)量物體的距離。在這里，穩(wěn)定測(cè)量是可能的，因?yàn)榧词箿囟茸兓?，APD 42的電流放大因子也保持為恒定值α0。
可在測(cè)量等等領(lǐng)域中，以及汽車(chē)之間的距離測(cè)量、照相機(jī)的自動(dòng)對(duì)焦等等中利用屬于本發(fā)明的測(cè)距裝置和測(cè)距方法。此外，屬于本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換電路能用在測(cè)距裝置等等中。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)距裝置，包括測(cè)量光發(fā)射器，用于朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光；反射光接收器，用于接收從上述測(cè)量物體反射回的光；距離計(jì)算機(jī)，用于根據(jù)從發(fā)射上述測(cè)量光直到接收到上述反射光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，得出到上述測(cè)量物體的距離；距離顯示器，用于顯示到上述測(cè)量物體的距離，其特征在于，上述距離計(jì)算機(jī)包括計(jì)數(shù)器，用于當(dāng)上述反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)于距離的頻率；表產(chǎn)生部件，用于通過(guò)合計(jì)相對(duì)于重復(fù)發(fā)射特定多次的上述測(cè)量光的上述頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于距離的頻率分布表；距離確定器，用于將上述頻率分布表中總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值的點(diǎn)確定為到上述測(cè)量物體的距離；以及距離選擇器，用于當(dāng)上述距離確定器確定到上述測(cè)量物體的多個(gè)距離時(shí)，從多個(gè)距離中選擇特定距離，以及在上述距離顯示器上顯示所選定的距離。
2.一種測(cè)距裝置，包括測(cè)量光發(fā)射器，用于朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光；反射光接收器，用于接收從上述測(cè)量物體反射回的光；距離計(jì)算機(jī)，用于根據(jù)從發(fā)射上述測(cè)量光直到接收到上述反射光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，得出到上述測(cè)量物體的距離；距離顯示器，用于顯示到上述測(cè)量物體的距離，其特征在于，上述距離計(jì)算機(jī)包括計(jì)數(shù)器，用于當(dāng)上述反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率；表產(chǎn)生部件，用于通過(guò)合計(jì)相對(duì)于重復(fù)發(fā)射特定多次的上述測(cè)量光的上述頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率分布表；距離確定器，用于將轉(zhuǎn)換成距離的經(jīng)過(guò)時(shí)間確定為到上述測(cè)量物體的距離，在該經(jīng)過(guò)時(shí)間，上述頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值；以及距離選擇器，用于當(dāng)上述距離確定器確定到上述測(cè)量物體的多個(gè)距離時(shí)，從多個(gè)距離中選擇特定距離，以及在上述距離顯示器上顯示所選定的距離。
3.如權(quán)利要求1或2所述的測(cè)距裝置，其特征在于，上述距離確定器確定到上述測(cè)量物體的多個(gè)距離，上述距離選擇器選擇最長(zhǎng)距離并在上述距離顯示器上顯示它。
4.如權(quán)利要求1或2所述的測(cè)距裝置，其特征在于，當(dāng)上述距離確定器確定到上述測(cè)量物體的多個(gè)距離時(shí)，上述距離選擇器選擇最短距離并在上述距離顯示器上顯示它。
5.如權(quán)利要求1或2所述的測(cè)距裝置，其特征在于，當(dāng)上述距離確定器確定到上述測(cè)量物體的多個(gè)距離時(shí)，上述距離選擇器從上述多個(gè)距離中選擇第n個(gè)最長(zhǎng)距離并在上述距離顯示器上顯示它，其中，n為正整數(shù)。
6.如權(quán)利要求1或2所述的測(cè)距裝置，其特征在于，上述距離選擇器被配置為由用戶(hù)通過(guò)外部操作設(shè)置選擇條件，以及當(dāng)上述距離確定器確定到上述測(cè)量物體的多個(gè)距離時(shí)，根據(jù)在上述距離選擇器中設(shè)置的上述選擇條件來(lái)選擇特定距離，并在上述距離顯示器上顯示該特定距離。
7.如權(quán)利要求1或2所述的測(cè)距裝置，其特征在于，當(dāng)上述距離確定器確定到上述測(cè)量物體的多個(gè)距離時(shí)，上述距離選擇器根據(jù)使用條件等等選擇距離并在上述距離顯示器上顯示它。
8.如權(quán)利要求7所述的測(cè)距裝置，其特征在于，將用于觀(guān)測(cè)上述測(cè)量物體的探測(cè)器的焦點(diǎn)用作上述使用條件，當(dāng)上述焦點(diǎn)遠(yuǎn)時(shí)，上述距離選擇器選擇長(zhǎng)距離，當(dāng)上述焦點(diǎn)近時(shí)，上述距離選擇器選擇短距離。
9.如權(quán)利要求7所述的測(cè)距裝置，其特征在于，將測(cè)距時(shí)的天氣用作上述使用條件，當(dāng)在下雨或下雪的情況下測(cè)量到上述目標(biāo)的距離時(shí)，上述距離選擇器選擇長(zhǎng)距離。
10.如權(quán)利要求7至9的任何一個(gè)所述的測(cè)距裝置，其特征在于，能由用戶(hù)切換和設(shè)置上述使用條件等等。
11.如權(quán)利要求1或2所述的測(cè)距裝置，其特征在于，當(dāng)上述距離確定器確定到上述測(cè)量物體的多個(gè)距離時(shí)，上述距離選擇器確定有多個(gè)上述測(cè)量物體，并在上述距離顯示器上顯示多個(gè)距離。
12.如權(quán)利要求11所述的測(cè)距裝置，其特征在于，同時(shí)在上述距離顯示器上顯示所有上述多個(gè)距離。
13.如權(quán)利要求11所述的測(cè)距裝置，其特征在于，在上述距離顯示器上陸續(xù)顯示上述多個(gè)距離。
14.一種測(cè)距方法，其中，朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光，以及根據(jù)直到接收到從上述測(cè)量物體反射回的光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，確定到上述測(cè)量物體的距離，其特征在于，朝測(cè)量物體重復(fù)發(fā)射上述脈沖測(cè)量光，當(dāng)每次發(fā)射的上述反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)于距離的頻率計(jì)數(shù)，通過(guò)合計(jì)在執(zhí)行特定多次的所有上述測(cè)量光發(fā)射中計(jì)數(shù)的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于距離的頻率分布表，將上述頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值的點(diǎn)確定為到上述測(cè)量物體的距離，顯示由此確定的到上述測(cè)量物體的距離，以及當(dāng)確定到上述測(cè)量物體的多個(gè)距離時(shí)，從上述多個(gè)距離中選擇一個(gè)特定距離并顯示該特定距離。
15.一種測(cè)距方法，其中，朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光，以及根據(jù)直到接收到從上述測(cè)量物體反射回的光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，確定到上述測(cè)量物體的距離，其特征在于，朝測(cè)量物體重復(fù)發(fā)射上述脈沖測(cè)量光，當(dāng)對(duì)于每次發(fā)射的上述反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率計(jì)數(shù)，通過(guò)合計(jì)在執(zhí)行特定多次的所有上述測(cè)量光發(fā)射中計(jì)數(shù)的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率分布表，由經(jīng)過(guò)時(shí)間得出距離，在該經(jīng)過(guò)時(shí)間，上述頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值，將該距離確定為到上述測(cè)量物體的距離，顯示由此確定的到上述測(cè)量物體的距離，以及當(dāng)確定到上述測(cè)量物體的多個(gè)距離時(shí)，從上述多個(gè)距離中選擇一個(gè)特定距離并顯示該特定距離。
16.一種測(cè)距裝置，包括測(cè)量光發(fā)射器，用于朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光；反射光接收器，用于接收從上述測(cè)量物體反射回的光；距離計(jì)算機(jī)，用于根據(jù)從發(fā)射上述測(cè)量光直到接收到上述反射光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，得出到上述測(cè)量物體的距離，其特征在于，上述距離計(jì)算機(jī)包括計(jì)數(shù)器，用于當(dāng)上述反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)于距離的頻率；表產(chǎn)生部件，用于通過(guò)合計(jì)相對(duì)于重復(fù)發(fā)射特定多次的上述測(cè)量光的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于距離的頻率分布表；以及距離確定器，用于將由上述表產(chǎn)生部件產(chǎn)生的上述頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值的點(diǎn)確定為到上述測(cè)量物體的距離，以及根據(jù)上述頻率分布表中的距離來(lái)改變和設(shè)置上述閾值。
17.如權(quán)利要求16所述的測(cè)距裝置，其特征在于，將上述閾值設(shè)置成隨上述頻率分布表中的距離增加而降低。
18.一種測(cè)距裝置，包括測(cè)量光發(fā)射器，用于朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光；反射光接收器，用于接收從上述測(cè)量物體反射回的光；距離計(jì)算機(jī)，用于根據(jù)從發(fā)射上述測(cè)量光直到接收到上述反射光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，得出到上述測(cè)量物體的距離，其特征在于，上述距離計(jì)算機(jī)包括計(jì)數(shù)器，用于當(dāng)上述反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率；表產(chǎn)生部件，用于通過(guò)合計(jì)相對(duì)于重復(fù)發(fā)射特定多次的上述測(cè)量光的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率分布表；以及距離確定器，用于將轉(zhuǎn)換成距離的經(jīng)過(guò)時(shí)間確定為到上述測(cè)量物體的距離，在該經(jīng)過(guò)時(shí)間，由上述表產(chǎn)生部件產(chǎn)生的上述頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值，以及根據(jù)上述頻率分布表中的經(jīng)過(guò)時(shí)間來(lái)改變和設(shè)置上述閾值。
19.如權(quán)利要求18所述的測(cè)距裝置，其特征在于，將上述閾值設(shè)置成隨上述頻率分布表中的經(jīng)過(guò)時(shí)間增加而降低。
20.如權(quán)利要求16至19的任何一個(gè)所述的測(cè)距裝置，其特征在于，將上述反射光的強(qiáng)度用作上述特定條件，以及當(dāng)上述反射光的強(qiáng)度超過(guò)一個(gè)特定強(qiáng)度閾值時(shí)，上述計(jì)數(shù)器執(zhí)行頻率計(jì)數(shù)。
21.一種測(cè)距方法，其中，朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光，以及根據(jù)直到接收到從上述測(cè)量物體反射回的光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，確定到上述測(cè)量物體的距離，其特征在于，朝測(cè)量物體重復(fù)發(fā)射上述脈沖測(cè)量光，當(dāng)對(duì)于每次發(fā)射的上述反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)于距離的頻率計(jì)數(shù)，通過(guò)合計(jì)在執(zhí)行特定多次的所有上述測(cè)量光發(fā)射中計(jì)數(shù)的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于距離的頻率分布表，以及將上述頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)被設(shè)置成根據(jù)距離改變的閾值的點(diǎn)確定為到上述測(cè)量物體的距離。
22.如權(quán)利要求21所述的測(cè)距方法，其特征在于，將上述閾值設(shè)置成隨上述頻率分布表中的距離增加而降低。
23.一種測(cè)距方法，其中，朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光，以及根據(jù)直到接收到從上述測(cè)量物體反射回的光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，確定到上述測(cè)量物體的距離，其特征在于，朝測(cè)量物體重復(fù)發(fā)射上述脈沖測(cè)量光，當(dāng)對(duì)于每次發(fā)射的上述反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率計(jì)數(shù)，通過(guò)合計(jì)在執(zhí)行特定多次的所有上述測(cè)量光發(fā)射中計(jì)數(shù)的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率分布表，以及由經(jīng)過(guò)時(shí)間得出距離，并將該距離確定為到上述測(cè)量物體的距離，在該經(jīng)過(guò)時(shí)間，上述頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)被設(shè)置成根據(jù)經(jīng)過(guò)時(shí)間改變的閾值。
24.如權(quán)利要求23所述的測(cè)距方法，其特征在于，將上述閾值設(shè)置成隨上述頻率分布表中的經(jīng)過(guò)時(shí)間增加而降低。
25.如權(quán)利要求21至24的任何一個(gè)所述的測(cè)距方法，其特征在于，上述特定條件為當(dāng)上述反射光的強(qiáng)度超過(guò)一個(gè)特定強(qiáng)度閾值時(shí)執(zhí)行頻率計(jì)數(shù)。
26.一種測(cè)距裝置，包括測(cè)量光發(fā)射器，用于朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光；反射光接收器，用于接收從上述測(cè)量物體反射回的光；以及距離計(jì)算機(jī)，用于根據(jù)從發(fā)射上述測(cè)量光直到接收到上述反射光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，得出到上述測(cè)量物體的距離，其特征在于，上述距離計(jì)算機(jī)包括計(jì)數(shù)器，用于當(dāng)上述反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)于距離的頻率；表產(chǎn)生部件，用于通過(guò)合計(jì)相對(duì)于重復(fù)發(fā)射特定多次的上述測(cè)量光的頻率，以及通過(guò)執(zhí)行移動(dòng)平均，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于距離的頻率分布表，在該移動(dòng)平均中，用該方式合計(jì)的每個(gè)距離處的頻率由包括該距離本身以及該距離前后的那些距離的多個(gè)距離處的平均頻率代替；以及距離確定器，用于將上述頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值的點(diǎn)確定為到上述測(cè)量物體的距離。
27.如權(quán)利要求26所述的測(cè)距裝置，其特征在于，可變地設(shè)置用于在上述移動(dòng)平均中計(jì)算平均值的上述多個(gè)距離。
28.一種測(cè)距裝置，包括測(cè)量光發(fā)射器，用于朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光；反射光接收器，用于接收從上述測(cè)量物體反射回的光；以及距離計(jì)算機(jī)，用于根據(jù)從發(fā)射上述測(cè)量光直到接收到上述反射光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，得出到上述測(cè)量物體的距離，其特征在于，上述距離計(jì)算機(jī)包括計(jì)數(shù)器，用于當(dāng)上述反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率；表產(chǎn)生部件，用于通過(guò)合計(jì)相對(duì)于重復(fù)發(fā)射特定多次的上述測(cè)量光的頻率，以及通過(guò)執(zhí)行移動(dòng)平均，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率分布表，在該移動(dòng)平均中，用該方式合計(jì)的每個(gè)經(jīng)過(guò)時(shí)間處的頻率由包括該經(jīng)過(guò)時(shí)間本身以及該經(jīng)過(guò)時(shí)間前后的那些經(jīng)過(guò)時(shí)間的多個(gè)經(jīng)過(guò)時(shí)間處的平均頻率代替；以及距離確定器，用于將轉(zhuǎn)換成距離的經(jīng)過(guò)時(shí)間確定為到上述測(cè)量物體的距離，在該經(jīng)過(guò)時(shí)間，上述頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值。
29.如權(quán)利要求28所述的測(cè)距裝置，其特征在于，可變地設(shè)置用于在上述移動(dòng)平均中計(jì)算平均頻率的上述多個(gè)經(jīng)過(guò)時(shí)間。
30.一種測(cè)距方法，其中，朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光，以及根據(jù)直到接收到從上述測(cè)量物體反射回的光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，確定到上述測(cè)量物體的距離，其特征在于，朝測(cè)量物體重復(fù)發(fā)射上述脈沖測(cè)量光，當(dāng)對(duì)于每次發(fā)射的上述反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)于距離的頻率計(jì)數(shù)，通過(guò)合計(jì)在執(zhí)行特定多次的所有上述測(cè)量光發(fā)射中計(jì)數(shù)的頻率，以及通過(guò)執(zhí)行移動(dòng)平均，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于距離的頻率分布表，在該移動(dòng)平均中，用該方式合計(jì)的每個(gè)距離處的頻率由包括該距離本身以及該距離前后的那些距離的多個(gè)距離處的平均頻率代替；以及將上述頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值的點(diǎn)確定為到上述測(cè)量物體的距離。
31.如權(quán)利要求30所述的測(cè)距方法，其特征在于，可變地設(shè)置用于在上述移動(dòng)平均中計(jì)算平均值的上述多個(gè)距離。
32.一種測(cè)距方法，其中，朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光，以及根據(jù)直到接收到從上述測(cè)量物體反射回的光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，確定到上述測(cè)量物體的距離，其特征在于，朝測(cè)量物體重復(fù)發(fā)射上述脈沖測(cè)量光，當(dāng)對(duì)于每次發(fā)射的上述反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率計(jì)數(shù)；通過(guò)合計(jì)在執(zhí)行特定多次的所有上述測(cè)量光發(fā)射中計(jì)數(shù)的頻率，以及通過(guò)執(zhí)行移動(dòng)平均，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率分布表，在該移動(dòng)平均中，用該方式合計(jì)的每個(gè)經(jīng)過(guò)時(shí)間處的頻率由包括該經(jīng)過(guò)時(shí)間本身以及該經(jīng)過(guò)時(shí)間前后的那些經(jīng)過(guò)時(shí)間的多個(gè)經(jīng)過(guò)時(shí)間處的平均頻率代替；由該經(jīng)過(guò)時(shí)間得出距離，并將該距離確定為到上述測(cè)量物體的距離，在該經(jīng)過(guò)時(shí)間，上述頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)一個(gè)特定閾值。
33.如權(quán)利要求32所述的測(cè)距方法，其特征在于，改變用于在上述移動(dòng)平均中計(jì)算平均值的上述多個(gè)經(jīng)過(guò)時(shí)間。
34.一種測(cè)距裝置，包括測(cè)量光發(fā)射器，用于朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光；反射光接收器，用于接收從上述測(cè)量物體反射回的光；以及距離計(jì)算機(jī)，用于根據(jù)從發(fā)射上述測(cè)量光直到接收到上述反射光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，得出到上述測(cè)量物體的距離，其特征在于，上述距離計(jì)算機(jī)包括計(jì)數(shù)器，用于當(dāng)上述反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)于距離的頻率；表產(chǎn)生部件，用于通過(guò)合計(jì)相對(duì)于重復(fù)發(fā)射特定多次的上述測(cè)量光的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于距離的頻率分布表；以及距離確定器，用于將當(dāng)由上述表產(chǎn)生部件產(chǎn)生的上述頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超出特定閾值的點(diǎn)確定為到上述測(cè)量物體的距離，以及設(shè)置多種類(lèi)型的上述閾值。
35.一種測(cè)距裝置，包括測(cè)量光發(fā)射器，用于朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光；反射光接收器，用于接收從上述測(cè)量物體反射回的光；以及距離計(jì)算機(jī)，用于根據(jù)從發(fā)射上述測(cè)量光直到接收到上述反射光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，得出到上述測(cè)量物體的距離，其特征在于，上述距離計(jì)算機(jī)包括計(jì)數(shù)器，用于當(dāng)上述反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率；表產(chǎn)生部件，用于通過(guò)合計(jì)相對(duì)于重復(fù)發(fā)射特定多次的上述測(cè)量光的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率分布表；以及距離確定器，用于將轉(zhuǎn)換成距離的經(jīng)過(guò)時(shí)間確定為到上述測(cè)量物體的距離，在該經(jīng)過(guò)時(shí)間，由上述表產(chǎn)生部件產(chǎn)生的上述頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超出特定閾值，以及設(shè)置多種類(lèi)型的上述閾值。
36.如權(quán)利要求34或35所述的測(cè)距裝置，其特征在于，上述距離計(jì)算機(jī)具有閾值選擇器，用于根據(jù)上述距離確定器的確定來(lái)選擇和使用所述多種類(lèi)型的閾值。
37.如權(quán)利要求36所述的測(cè)距裝置，其特征在于，當(dāng)頻率分布表中沒(méi)有一個(gè)總計(jì)數(shù)超過(guò)由上述閾值選擇器選擇的閾值時(shí)，上述閾值選擇器切換到具有小于上述選定閾值的值的閾值。
38.如權(quán)利要求36所述的測(cè)距裝置，其特征在于，當(dāng)在上述頻率分布表中有多個(gè)總計(jì)數(shù)超過(guò)由上述閾值選擇器選擇的閾值時(shí)，上述閾值選擇器切換到具有大于上述選定閾值的值的閾值。
39.一種測(cè)距方法，其中，朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光，以及根據(jù)直到接收到從上述測(cè)量物體反射回的光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，確定到上述測(cè)量物體的距離，其特征在于，朝測(cè)量物體重復(fù)發(fā)射上述脈沖測(cè)量光，當(dāng)對(duì)于每次發(fā)射的上述反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)于距離的頻率計(jì)數(shù)，通過(guò)合計(jì)在執(zhí)行特定多次的所有上述測(cè)量光發(fā)射中計(jì)數(shù)的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于距離的頻率分布表，將上述頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值的點(diǎn)確定為到上述測(cè)量物體的距離，設(shè)置多種類(lèi)型的上述閾值，以及選擇和使用上述多種類(lèi)型的閾值。
40.一種測(cè)距方法，其中，朝測(cè)量物體發(fā)射脈沖測(cè)量光，以及根據(jù)直到接收到從上述測(cè)量物體反射回的光的經(jīng)過(guò)時(shí)間，確定到上述測(cè)量物體的距離，其特征在于，朝測(cè)量物體重復(fù)發(fā)射上述脈沖測(cè)量光，當(dāng)對(duì)于每次發(fā)射的上述反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率計(jì)數(shù)，通過(guò)合計(jì)在執(zhí)行特定多次的所有上述測(cè)量光發(fā)射中計(jì)數(shù)的頻率，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)時(shí)間的頻率分布表，由該經(jīng)過(guò)時(shí)間得出該距離，將該距離確定為到上述測(cè)量物體的距離，其中在該經(jīng)過(guò)時(shí)間，上述頻率分布表中的總計(jì)數(shù)超過(guò)特定閾值，設(shè)置多種類(lèi)型的上述閾值，以及選擇和使用上述多種類(lèi)型的閾值。
41.如權(quán)利要求39或40所述的測(cè)距方法，其特征在于，從上述多種類(lèi)型的閾值選擇特定閾值，以及當(dāng)上述頻率分布表中沒(méi)有一個(gè)總計(jì)數(shù)超過(guò)上述特定閾值時(shí)，將上述閾值切換為具有較小值的閾值。
42.如權(quán)利要求39或40所述的測(cè)距方法，其特征在于，從上述多種類(lèi)型的閾值選擇特定閾值，以及當(dāng)在上述頻率分布表中有多個(gè)總計(jì)數(shù)超過(guò)上述特定閾值時(shí)，將上述閾值切換為具有較高值的閾值。
43.一種光電轉(zhuǎn)換電路，其中，使用雪崩光電二極管，其特征在于，該光電轉(zhuǎn)換電路包括反向偏壓調(diào)節(jié)部件，用于調(diào)節(jié)施加于上述雪崩光電二極管上的反向偏壓；電流測(cè)量部件，用于測(cè)量流向上述雪崩光電二極管的電流；基準(zhǔn)反向偏壓檢測(cè)部件，用于調(diào)節(jié)上述反向偏壓并檢測(cè)特定電流流向上述雪崩光電二極管時(shí)的反向偏壓，該反向偏壓為基準(zhǔn)反向偏壓；以及反向偏壓設(shè)定部件，用于將光電轉(zhuǎn)換期間施加于上述雪崩光電二極管的反向偏壓調(diào)整為通過(guò)將上述檢測(cè)的基準(zhǔn)反向偏壓乘以特定比率所獲得的電壓。
44.一種激光測(cè)距裝置，其通過(guò)將激光照射到測(cè)量物體上并測(cè)量當(dāng)發(fā)射激光時(shí)的點(diǎn)以及當(dāng)接收到從測(cè)量物體反射回的激光時(shí)的點(diǎn)之間的時(shí)間差，從而測(cè)量到測(cè)量物體的距離，其特征在于，用于檢測(cè)從測(cè)量物體反射回的激光的接收的電路具有如權(quán)利要求43所述的光電轉(zhuǎn)換電路。
45.如權(quán)利要求44所述的激光測(cè)距裝置，其特征在于，在開(kāi)始每次測(cè)量前或每次接通所述測(cè)距裝置電源時(shí)，啟動(dòng)上述反向偏壓設(shè)定部件。
全文摘要
測(cè)距裝置1包括激光發(fā)射器3，用于發(fā)射脈沖激光；反射光接收器4，用于接收反射光；距離計(jì)算機(jī)10，用于由直到接收到反射光的經(jīng)過(guò)時(shí)間得出距離；距離顯示器8，用于顯示到上述測(cè)量物體的距離。距離計(jì)算機(jī)10包括計(jì)數(shù)器11，用于當(dāng)上述反射光滿(mǎn)足特定條件時(shí)計(jì)數(shù)頻率；表產(chǎn)生部件12，用于通過(guò)合計(jì)計(jì)數(shù)，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于距離的頻率分布表；距離確定器13，用于將上述頻率分布表中的頻率超過(guò)閾值的點(diǎn)確定為到測(cè)量物體的距離；距離選擇器15，用于當(dāng)確定多個(gè)距離時(shí)選擇特定距離，并在距離顯示器8上顯示該距離。當(dāng)計(jì)算多個(gè)距離時(shí)，能適當(dāng)?shù)仫@示這些距離，提高靈活性和功能性。
文檔編號(hào)G01S7/48GK1503914SQ02808619
公開(kāi)日2004年6月9日 申請(qǐng)日期2002年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月25日
發(fā)明者稻葉直人, 長(zhǎng)澤昌彌, 彌 申請(qǐng)人:株式會(huì)社尼康