CN109804265B - 距离测定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供距离测定装置。本发明的距离测定装置具备发光电路(15)，发光电路(15)具备开关(21)、电容器(22)、发光元件(31)、以及保护元件(23)。发光电路构成为：根据发光控制信号来开闭开关从而对电容器进行充放电，并利用电容器放电时的电力使发光元件发光。另外，发光电路构成为：将以串联且环状连接有开关、电容器、发光元件的电路作为第一电路(15P)，将以串联且环状连接有开关、电容器、保护元件的电路作为第二电路(15A)，第一电路的寄生电感(Lp)大于第二电路的寄生电感(La)。

Description

距离测定装置
技术领域
本发明涉及构成为对至物体为止的距离进行测定的距离测定装置。
背景技术
在以下的非专利文献1中公开有如下技术：使用晶体管等开关对电容器进行充放电，使用电容器放电时的电力使发光元件发光，并基于接收到反射波的定时测定至物体为止的距离。
非专利文献1：Operating the Pulsed Laser Diode SPL LL90_3 ApplicationNote、德意志联邦共和国、OSRAM社(独)、2014年6月11日发行
在非专利文献1的技术中，能够在从电容器进行的放电的过程中将开关切断来控制发光量，但此时对开关施加有电涌电压，因而需要对开关采取措施以承受电涌电压。发明人的详细研究的结果发现如下课题：若将开关本身大型化则可承受电涌电压，但开关的响应性会恶化。
发明内容
本发明的一个方面在于，在构成为测定至物体为止的距离的距离测定装置中，能够不将开关尽可能地大型化而提高相对于电涌电压的耐性。
本发明的一个方面的距离测定装置具备发光电路，该发光电路具备开关、电容器、发光元件、以及保护元件。发光电路构成为：根据发光控制信号来开闭开关从而对电容器进行充放电，并利用电容器放电时的电力使发光元件发光。另外，发光电路构成为：将以串联且环状连接有开关、电容器、发光元件的电路作为第一电路，将以串联且环状连接开关、电容器、保护元件的电路作为第二电路，第一电路的寄生电感大于第二电路的寄生电感。
根据这种距离测定装置，构成为第一电路的寄生电感大于第二电路的寄生电感，因而能够对产生施加于开关的电涌电压的布线、元件的寄生电感进行抑制。因此，能够抑制施加于开关的电涌电压。
此外，权利要求书所记载的括号内的附图标记示出与作为一个方式而后面进行叙述的实施方式所记载的具体方法的对应关系，并未对本发明的技术范围进行限定。
附图说明
图1是表示距离测定装置的结构的框图。
图2是表示实施方式的发光电路的电路图。
图3是表示在发光控制信号的脉冲长度较长的情况下，开关电压与相对于发光控制信号的光输出的关系的座标图。
图4是表示在发光控制信号的脉冲长度较短的情况下，开关电压与相对于发光控制信号的光输出的关系的座标图。
图5是表示第一变形例的发光电路的电路图。
图6是表示第二变形例的发光电路的电路图。
图7是表示第三变形例的发光电路的电路图。
图8是表示第四变形例的发光电路的电路图。
图9是表示第五变形例的发光电路的电路图。
图10是表示第六变形例的发光电路的一部分的电路图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[1.实施方式]
[1-1.结构]
本发明的距离测定装置1构成为：基于从光源发出的光的反射波测定至物体为止的距离。详细而言，如图1所示，距离测定装置1具备测定控制部10、发光电路15、以及光接收电路16。
发光电路15具备LD驱动电路20A、LD31。此外，LD表示激光二极管。光接收电路16具备PD32、PD输出检测部33。此外，PD表示光电二极管。
LD驱动电路20A根据从测定控制部10输出的方波亦即发光控制信号SC对后面进行叙述的开关21的接通/断开进行控制，从而使LD31发光。此时，LD31的发光时间由发光控制信号SC的脉冲长度Δt、即方波输出所持续的时间来进行控制。
从LD31射出有激光，激光在某个物体反射时的反射光被PD32接收。从PD32输出与反射光的强度相应的电压作为模拟信号，PD输出检测部33对该信号进行AD转换，并将其作为光接收信号RS而相对于测定控制部10输出。
测定控制部10以公知的微型计算机为中心构成，该微型计算机具有CPU和RAM、ROM、闪存等半导体存储器。CPU执行在非暂时性的实体的记录介质储存的程序，由此实现测定控制部10的各种功能。在该例子中，半导体存储器相当于储存有程序的非暂时性的实体的记录介质。
另外，通过执行该程序来执行与程序对应的方法。此外，非暂时性的实体的记录介质意味着去掉记录介质中的电磁波。另外，构成测定控制部10的微型计算机的数量可以为一个也可以为多个。
作为CPU执行程序而实现的功能的结构，测定控制部10具备生成并输出发光控制信号SC的发光控制功能、基于光接收信号RS对物体的位置进行检测的物体检测功能。实现构成测定控制部10的这些要素的方法并不限定于软件，也可以使用一个或者多个硬件来实现其一部分或者全部的要素。例如，在上述功能由硬件亦即电子电路实现的情况下，该电子电路也可以通过包括多个逻辑电路的数字电路、或模拟电路、或者这些电路的组合来实现。
在发光控制功能中，生成具有任意的脉冲长度Δt的发光控制信号SC。发光控制信号SC也可以基于周围的照度、车速、预先得到的至成为目标的物体为止的距离等来进行设定。
在物体检测功能中，基于LD31射出激光至得到其反射波为止的时间，对至反射有激光的物体为止的距离进行计算。
如图2所示，LD驱动电路20A具备开关21、电容器22、以及Dp23。Dp表示保护元件，具体而言，例如保护二极管相当于保护元件。Dp23与开关21和LD31分别并联地配置，具有通过使施加于LD31的电压流动来保护LD31的功能。
LD驱动电路20A在开关21的两个端子分别连接有电源28以及地线29。特别是，在开关21中的电容器22侧的端子连接有电源28，电源28的电位是将Vcc加至地线29的电位而得到的值。另外，发光电路15具备LD驱动电路20A和LD31。
发光电路15构成为：根据发光控制信号SC来开闭开关21从而对电容器22进行充放电，并利用电容器22放电时的电力使LD31发光。具体而言，当发光控制信号SC为低电平时，开关21成为断开的状态，此时，利用电源28与地线29的电位差来对电容器22进行充电。
然后，当发光控制信号SC为高电平时，开关21成为接通的状态，存储于电容器22的电荷被释放出来。此时，电流在LD31流动，使得LD31发光。
这里，发光电路15具有以串联且环状连接有开关21、电容器22、LD31的电路。将该电路作为第一电路15P。另外，发光电路15具有以串联且环状连接有开关21、电容器22、Dp23的电路。将该电路作为第二电路15A。另外，具有以串联且环状连接有LD31、Dp23的电路。将该电路作为第三电路15B。
在这种结构的发光电路15中，若增大发光控制信号SC的脉冲长度Δt，则如图3所示，从LD31输出的光变大。但是，若发光控制信号SC的脉冲长度Δt超过电容器22的能够放电时间，则来自电容器22的放电结束，LD31熄灭。此时，表示开关21的两端的电位差的开关电压Vsw在0～Vcc的范围内，几乎不产生由寄生电感引起的电涌电压。
然而，若缩小发光控制信号SC的脉冲长度Δt，则如图4所示，在电容器22的放电中，其放电被开关21切断。在这种情况下，能够将来自LD31的光的输出控制为较小，但由于寄生电感，开关电压Vsw经常产生瞬间超过电源28的电位Vcc的、所谓的电涌电压。
为了尽可能地抑制该电涌电压，发光电路15具备以下结构。
[1]构成为：第一电路15P的寄生电感Lp大于第二电路15A的寄生电感La。
[2]构成为：第二电路15A的寄生电感La小于第三电路15B的寄生电感Lb。
[3]构成为：开关21与Dp23之间的布线长度比开关21与LD31的布线长度短。
[4]构成为：Dp23的内部电感小于LD31的内部电感。此外，内部电感是指，用值来表示作为线圈的特性中的电磁场的易产生度，其中，该线圈是元件所具有的线圈。
这些[1]～[4]的结构是用于对产生施加于开关21的电涌电压的布线、元件的寄生电感进行抑制的配置。对于寄生电感而言，考虑能够通过缩短布线长度、或缩小布线所包围的区域的面积、或者屏蔽由电流产生的磁力等来进行抑制。在本实施方式中，电路整体对寄生电感进行抑制，即使根据每个电路的寄生电感的相对值也满足上述的条件，由此对施加于开关21的电涌电压进行抑制。
通过具备这些结构的至少一个，如图4所示，可抑制开关电压Vsw的变化。例如，在不具备这些结构的任一个的情况下，如图4的表示开关电压Vsw的坐标图的虚线所示，也存在产生超过Vcc的电位的两倍那样的电涌电压的情况。但是，在本实施方式的结构中，如图4的表示开关电压Vs的坐标图的实线所示，明白能够将电涌电压抑制至稍微超过Vcc的电位的程度。
[1-2.效果]
根据以上详述的第一实施方式，起到以下效果。
(1a)本发明的距离测定装置1具备发光电路15，发光电路15具备开关21、电容器22、LD31、以及Dp23。发光电路15构成为：根据发光控制信号SC来开闭开关21从而对电容器22进行充放电，并利用电容器22放电时的电力使LD31发光。另外，发光电路15构成为：将以串联且环状连接有开关21、电容器22、LD31的电路作为第一电路15P，将以串联且环状连接有开关21、电容器22、Dp23的电路作为第二电路15A，第一电路15P的寄生电感Lp大于第二电路15A的寄生电感La。
根据这种距离测定装置1，构成为第一电路15P的寄生电感Lp大于第二电路15A的寄生电感La，因而能够抑制施加于开关21的电涌电压。
(1b)在上述的距离测定装置1中，构成为：发光电路15将以串联且环状连接有LD31、Dp23的电路作为第三电路15B，第二电路15A的寄生电感La小于第三电路15B的寄生电感Lb。
根据这种距离测定装置1，使第二电路15A的寄生电感La小于第三电路15B的寄生电感Lb，因而能够进一步抑制施加于开关21的电涌电压。因此，能够将发光电路15进一步小型化。
(1c)在上述的距离测定装置1中，构成为：开关21与Dp23之间的布线长度比开关21与LD31的布线长度短。
根据这种距离测定装置1，能够缩小由开关21与Dp23之间的布线产生的电涌电压，因而能够进一步抑制施加于开关21的电涌电压。
(1d)在上述的距离测定装置1中，构成为：Dp23的内部电感小于LD31的内部电感。
根据这种距离测定装置1，能够难以从Dp23产生电涌电压，因而能够进一步抑制施加于开关21的电涌电压。
[2.其他实施方式]
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，而能够进行各种变形并实施。
(2a)在上述实施方式中，采用了LD驱动电路20A作为光源驱动电路，但并不限定于此。例如，也可以采用以下示出的LD驱动电路20B、20C、20D、20E、20F作为光源驱动电路。即使是这样，也能够享受到与上述(1a)相同的效果。
在第一变形例的LD驱动电路20B中，如图5所示，在开关21中的电容器22侧的端子连接有地线29，在开关21中的与电容器22相反的一侧的端子连接有电源28。
在第二变形例的LD驱动电路20C中，如图6所示，在开关21中的电容器22侧的端子连接有地线29，在电容器22的LD31侧的端子连接有电源28。
在第三变形例的LD驱动电路20D中，如图7所示，在开关21中的电容器22侧的端子连接有电源28，在电容器22的LD31侧的端子连接有地线29。
在第四变形例的LD驱动电路20E中，如图8所示，在电容器22的与开关21相反的一侧的端子连接有电源28，在开关21的与电容器22相反的一侧的端子连接有地线29。另外，在LD驱动电路20E中，也可以具备将开关21的两端连接的二极管25、在电源28以及LD31之间串联连接的电流限制电阻器26。二极管25以及电流限制电阻器26有助于抑制施加于开关21的电涌电压以及电流。
在第五变形例的LD驱动电路20F中，如图9所示，在电容器22的与开关21相反的一侧的端子连接有地线29，在开关21的与电容器22相反的一侧的端子连接有电源28。另外，在LD驱动电路20F中，二极管25配置为将开关21的两端连接，电流限制电阻器26串联连接于电源28以及LD31之间。
在第六变形例的LD驱动电路20G中，如图10所示，也可以还具备缓冲电路40，缓冲电路40连接于开关21的两个端子。缓冲电路40串联连接有电容器41、电阻器42而构成，并与开关21并联配置。
根据这种距离测定装置1，缓冲电路40将施加于开关21的电压的一部分充电至电容器41，因而能够进一步抑制施加于开关21的电涌电压。
(2b)也可以利用多个构成要素来实现上述实施方式中的一个构成要素所具有的多个功能，或利用多个构成要素来实现一个构成要素所具有的一个功能。另外，也可以利用一个构成要素来实现多个构成要素所具有的多个功能，或利用一个构成要素来实现由多个构成要素实现的一个功能。另外，也可以省略上述实施方式的结构的一部分。另外，也可以将上述实施方式的结构的至少一部分相对于其他上述实施方式的结构进行添加或者替换。此外，由权利要求书所记载的词句进行特定的技术思想中包括的所有方式为本发明的实施方式。
(2c)除上述的距离测定装置之外，也能够利用将该距离测定装置作为构成要素的系统距离测定方法等各种形态来实现本发明。
[3.实施方式的结构与本发明的结构的对应关系]
在上述实施方式中，LD31相当于本发明所称的发光元件，在上述实施方式中，Dp23相当于本发明所称的保护元件。

Claims (5)

1.一种距离测定装置，构成为基于从光源发出的光的反射波来测定至物体为止的距离，其中，所述距离测定装置(1)构成为：
具备发光电路(15)，该发光电路具备开关(21)、电容器(22)、发光元件(31)、以及保护元件(23)，并且该发光电路构成为：根据发光控制信号来开闭所述开关从而对所述电容器进行充放电，并通过所述电容器放电时的电力使所述发光元件发光，
所述发光电路构成为：
将以串联且环状连接有所述开关、所述电容器、所述发光元件的电路作为第一电路(15P)，将以串联且环状连接有所述开关、所述电容器、所述保护元件的电路作为第二电路(15A)，
所述第一电路的寄生电感(Lp)大于所述第二电路的寄生电感(La)，以便在使所述发光控制信号的脉冲长度小于所述电容器的能够放电时间时，在所述电容器放电中通过所述开关切断该放电，抑制通过所述开关的电压瞬间超过电源的电位而产生的电涌电流，
所述保护元件在电源和地线间与所述开关并联连接，
所述发光电路构成为将以串联且环状连接有所述发光元件、所述保护元件的电路作为第三电路，所述第二电路的寄生电感小于所述第三电路的寄生电感，以便在使所述发光控制信号的所述脉冲长度小于所述电容器的所述能够放电时间时，在所述电容器放电中通过所述开关切断该放电，抑制通过所述开关的电压瞬间超过所述电源的电位而产生的所述电涌电流。
2.根据权利要求1所述的距离测定装置，其中，所述距离测定装置构成为：
所述开关与所述保护元件之间的布线长度比所述开关与所述发光元件的布线长度短。
3.根据权利要求1所述的距离测定装置，其中，所述距离测定装置构成为：
所述保护元件的内部电感小于所述发光元件的内部电感。
4.根据权利要求2所述的距离测定装置，其中，所述距离测定装置构成为：
所述保护元件的内部电感小于所述发光元件的内部电感。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的距离测定装置，其中，
所述距离测定装置还具备连接于所述开关的两个端子的缓冲电路(40)。
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