TWM269223U - Near infrared optoelectronic type crashproof apparatus for vehicle - Google Patents

Description

M269223 3、創作說明（1) 【新型所屬之技術領域 本創作係有關一種汽車& # & 飞皁防彳里裝置，特別是指一種近k 外九電式汽車防撞裝置，i签 义、、工 、細$㈣炎nr # ，、兼具不同波長之雙光電偵測部 緩调變為脈衝狀的近紅外伞、、區 J 〇|^ 、壯罢^ 0 , 卜先源、可偵測大範圍之感測區 裝置間早且價格便宜、不為从田 J ^ 變，扁— 又外界光線及目標物的形狀拿 I，且偵測範圍更廣。 〜 【先前技術】 習:汽車防撞系統大致可區分為前、側、後方防撞系 Ί 以偵測汽車周圍行車狀況，進而進行目標識別 、威脅性分析以避免發生碰撞。 古也以月〗方田達防揎系統為例；前方雷達防撞系統目前有 波雷達防撞系統和光學式雷射雷達防撞系統兩大類。 笔只波防彳里雷達主要為77 GHz連續波頻率調變的精密系 而田射防揎雷達主要為波長9〇〇nm之紅外線短脈衝調變 士統。其關鍵技術在於高精度光學系、統設計及鏡片加工、 兩功率雷射二極體研製以及機電整合與測試技術。 習用結構存在以下缺失： [1 ]單一光源感測。就毫米波雷達防撞系統而言，因 :雷達波在發射後，會逐漸擴散，⑨…雷達波之感测區 二1的最近距離，其光源照射密度較高，而感測區域内的 表运距離即產生光源照射密度較低，感測靈敏度也降低 的缺點。 一 [2 ]固疋式感測區。就光學式雷射雷達防撞系統而言 ，假設一最遠照射距離為5 〇公分的雷射光源，被設計朝正

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四、創作說明（2) 前方照射，則超過5 〇公分以上的感測距離，即需更換另_ 規格的雷射光源，而偏離正前方太大的角度，可能也無法 感測到，是習用結構的缺失。 [3 ]系統複雜且價格較貴。習用毫米波雷達防揸系統 為毫米波級偵測系統，系統複雜且價格貴，而雷射防撞雷 達糸統關鍵技術在於高精度光學系統設計及鏡片加工、^ 功率雷射二極體研製以及機電整合與測試技術。同樣也產 生裝置複雜而價格貴的缺失，故，兩種習用結構都難普 化。 曰夂 [4 ]偵測範圍受限。就光學式雷射雷達防撞系統而士 ’近距離的雷射光源無法偵測遠距離的目標物，雷射的;® 射式特性，亦無法偵測偏離直線照射太遠的角度，而古“ 波雷達的雷達波在發射後固然會擴散，感測範圍較+ =米 ，但是，如前所述，雷達波的最近距離與最遠距離田士， 存在著光源照射密度較差，感測靈敏度降低的缺失依舊 因此，有必要開發出一可解決前述傳統結構° 紅外光電式汽車防撞裝置。 、.，纟之近 【新型内容】 本創作之主要目的’在於提供一種近紅 防撞裝置，其設有以不同波長之近紅 。、式汽車 偵測部。 马先源的雙光電（i- 本創作之次一目的，在於提供一種近紅 防撞裝置’其可偵測大範圍之感測區。 電式汽車 士 ΛΛ /Λτ -V χτ —* » .… M269223 四、創作說明（3)

防撞裝置’其裝置簡單且價格便宜。 本創作之再一目的，A於接^^ ;徒供一種近♦夕卜本常—、、、与鱼 防撞裝置，其不受外界光線及目ρ 、外先電式/飞車 偵測。 1九線及目払物的形狀影響，可精確 本創作之其他目的，在於提供一種近红 防撞裝置，其偵測範圍更廣。 、卜先電式八車 本創作係提供一種近紅外光電式汽車防撞裝置係包 括一光電收發單元、一雙光電偵測部及一信號處理部；其 中：

該光電收發單元，係驅動該雙光電偵測部； 該雙光電彳貞測部’係大約朝一預定方向照射一近距離 近紅外線及一遠距離近紅外線，該近、遠距離紅外線雙重 父.會一感測£ ’該雙光電偵測部並設《-近距離接收模組與 一遠距離接收模組，以在此感測區内分別接收該近、遠距 離近紅外線照射一目標物後反/散射回來的一近距離反射 光束與一遠距離反射光束；

該信號處理部，係將該近距離反射光束與該遠距離反 射光束轉變成一近距離電信號與一遠距離電信號，再經濾 波及檢波後，與内部預設之警告值進行比對，若比對數值 相近，則發出一警告信號，反之不動作。 本創作之上述目的與優點，不難從下述所選用實施例 之詳細說明與附圖中，獲得深入瞭解。 茲以下列實施例並配合圖式詳細說明本創作於後： 【實施方式】

第7頁 M269223 四、創作說明（4) 請參閱第一、第二及第三圖，本創作係為一種近紅外 光電式汽車防撞裝置，係包括一光電收發單元1 0、一雙光 電偵測部2 0、一信號處理部7 〇及一信號輸出部8 0，其中： ’ (a)該光電收發單元10，係至少包括一驅動電路11及 一放大電路12 ; (b )該雙光電偵測部2 〇，係至少設有： 一近距離光源模組3 〇，係至少具有： " 一近距離紅外光元件31，係受該驅動電路11驅動， ：， 並經角度或是位置的調整而照射一近距離近紅外線3 11至 · 一目標物9 1上，在本實施例中，該近距離紅外光元件3 1係丨· 為紅外光雷射二極體（雷射二極體之英文為Laser Diode， 簡稱LD)，當然，也可以改用強光源近紅外光發光二極體 (發光二極體之英文為Light-Emitting Diode，簡稱LED) 或是任何可以產生近紅外光線的一般燈泡； 一近距離發射鏡組32，係設於該近距離紅外光元件 3 1與該目標物9 1之間，並將該近距離近紅外線3 11投射至 該目標物9 1上； 一遠距離光源模組40，係至少具有： 一遠距離紅外光元件41，係受該驅動電路11驅動， 並經角度或是位置的調整而照射一遠距離近紅外線4 1 1至 該目標物9 1上，在本實施例中，該遠距離紅外光元件4 1係 為紅外光雷射二極體（雷射二極體之英文為Lasei· Diode， 簡稱LD) ’當然’也可以改用強光源近紅外光發光二極體 (發光一極體之英文為Light-Emitting Diode，簡稱LED)

第8頁 M269223 四、創作說明（5) 或是任何可以產生近紅外光線的一般燈泡； 一遠距離發射鏡組4 2，係設於該遠距離紅外光元件 4 1與該目標物9 1之間，並將該遠距離近紅外線4丨1投射至 該目標物9 1上； 一近距離接收模組50，係至少具有： 一近距離聚光鏡組51，係接收該近距離近紅外線 311照射該目標物9 1後反射或散射回來的一近距離反射光 、 束 501 ; .产 一近距離光檢知器5 2，係接收該近距離聚光鏡組5 1 - 聚焦後的近距離反射光束5 〇 1，並轉換為一近距離電信號 502 ’再傳送至該放大電路12進行信號放大； 一遠距離接收模組6〇，係至少具有： 一遠距離聚光鏡組61，係接收該遠距離近紅外線 411知、射該目標物9 1後反射或散射回來的一遠距離反射光 束 601 ; 一返距離光檢知器6 2，係接收該遠距離聚光鏡組6 1 聚焦後的遠距離反射光束6 〇 1，並轉換為一遠距離電信號 602 ’再傳送至該放大電路12進行信號放大； (c )該信號處理部7 〇，係至少設有一濾波器71及一比 較器72，其中： ~ 該濾波器71，係接收該近距離電信號5 〇 2與遠距離電 ： 信號602後，進行濾波以提高訊雜比； 該比較器7 2，係以内部設定的警告值交叉比對濾波後 的近距離電信號502與遠距離電信號602 ;

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四、創作說明（6) (d )該信號輸出部80，係在該比較器72比對近距離電 信號502與遠距離電信號602後，輸出可提昇距離偵碹 度及靈敏度的信號。 、'/ 此為本創作之近紅外光電式汽車防撞裝置。 假設在一汽車93上裝設複數個本創作之近紅外光電式 汽車防撞裝置（如第七圖所示，例如裝設在汽車9 3的正前 、右前、右、右後、後、左後、左及左前等八個位置，J當 然’裝設的數量與位置可依實際需要再作增減或改變），W 且該汽車93係行駛在一第一車道94(假設為内側車道）上， 並開啟複數個近紅外光電式汽車防撞裝置。 汽車93在行進的途中，若相鄰第一車道94的一第二車 道9 5 (假設為外側車道）上，有一目標物9丨（假設為另一汽 車）’且該目標物9 1因某種因素（例如酒醉、爆胎、駕駛人 打瞌睡· · · ·等等）由第二車道95偏向第一車道94丫並 在靠近該汽車93達到一預定距離Η時，由該光電收發單元 10、該雙光電債測部20、該信號處理部70及該信號輸出部 80共同债測及比對後，發出信號警告駕駛人提高注意或是 剎車，可防止汽車93與目標物91發生碰撞。 更詳細的講，本創作之每一組近紅外光電式汽車防撞 裝置’都e又有近距離光源模組3 〇及一遠距離光源模組4 〇 (配合參閱第一圖），在開啟後，以該遠距離光源模組4 0為 例，其動作如下·· [1 ].該遠距離紅外光元件41透過該遠距離發射鏡組42 ，朝該目標物91照射該遠距離近紅外線411，在本實施例

M269223 四、創作說明（7) 中，該遠距離近紅外線4 1 1可以照射的距離基本上為較遠 的一第一位置PH如第三圖所示），且該遠距離反射光束 6 0 1係透過該遠距離聚光鏡組6 1照射至該遠距離光檢知器 6 2上。 [2] ·該遠距離紅外光元件41透過該遠距離發射鏡組42 ，朝移動至一第二位置P 2的目標物9 1照射該遠距離近紅外 線411，在本實施例中，該第二位置P2較該第一位置pi近 、 (如第四圖所示）’且該遠距離反射光束601還可以透過該 二 遠距離聚光鏡組61照射至該遠距離光檢知器62上。 - [3] ·該遠距離紅外光元件41透過該遠距離發射鏡組42 ^ ，朝移動至一第三位置P3的目標物9 1照射該遠距離近紅外 線411，在本實施例中，該第三位置P3較該第二位置P2更 近（如第五圖所示），且該遠距離反射光束6〇1在透過該遠 距離聚光鏡組6 1聚焦後，已幾乎無法照射至該遠距離光檢 知器6 2上，而這三個位置包括的距離，大約是該遠距離檢 知器6 2可以檢知的範圍。 如第六圖所示，該雙光電偵測部2 0之近距離近紅外線 311與遠距離近紅外線411(參閱第二圖）在相近的方向交會 出一感測區9 2，而近距離接收模組5 0與遠距離接收模組6 0 φ. 則在此一感測區92内，精準接收該近距離近紅外線3 11與 遠距離近紅外線4 11分別從目標物9 1上反射或散射回來的 ： 近距離反射光束501與遠距離反射光束601，並統一經該光 電收發單元1 0及信號處理部7 0作信號轉換、放大、濾波、 檢波以及精確比較後，依預設值選擇是否讓信號輸出部80

第11頁 M269223 四、創作說明（8) 發出警告信號。 該近距離近紅外線3 1 1與遠距離近紅外線4 11皆大約為 波長0 · 7至1 · 3 // m的不可見光，故，照射在目標物9 1上時 ，不論是光線強弱、白天還是晚上，從目標物9 1上反射（ 或是散射）的近距離反射光束501與遠距離反射光束6〇1分 別讓近距離接收权組5 0與运距離接收模組6 〇清楚的識別接 收，不受可見光干擾，而增加訊雜比，以及近距離與遠距 、 離的雙感測比對，則提昇距離偵測準確度及汽車防撞靈敏 · 度。 - 在實施上，該光電收發單元1 〇可以設置獨立電源運作 · ，如此系統可以全天候2 4小時運作，亦可以直接應用汽車 的電力，隨汽車啟動而立即偵測。 而使用近、遠距離紅外光元件3 1與4 1作為光源照射目 標物9 1，可從目標物9 1上感測反射或散射回來的光束因為 有散射現象，故，感測的角度更廣，在操作上具有可靠度 咼及哥命長的優點，且裝置簡單而價格便宜。 另外，該近、遠距離接收模組50與60在實施上都還可 以再包括矽半導體電子元件，且依其性質可分為光電晶體 、光二極體、光敏電阻或影像感測器，在本創作中選用的 · 光電晶體係位移感測器96 (Photoelectric Displacement Sensor，簡稱PDS )，其優點為體積小、開關功能的反應 速度快，且靈敏度非常高。 該位移感測器96偵測距離的原理，係採用位移感測器 9 6的光學三角量測法（如第八圖所示），假設該近距離紅外

第12頁 M269223 四、創作說明（9) 光元件3 1設於該位移感測器9 6附近，該近距離紅外光元件 3 1在大約一工作距離L發出的近距離近紅外線3 11，在目標 物9 1上反射後，在位移感測器9 6上成像，此時，檢知到近 距離反射光束501最強的位置，即可測出與目標物91之間 的距離。 該位移感測器96係為PIN 型矽光二極體（即p-i-η photodiode)所構成的投射光點位置檢知感測器（可參閱附 件一之第A圖，在本創作中，係選用hamama t su公司型號 S3270的位移感測器96，其光譜響應如附件一之第B圖所示 ，其位置檢知特性如附件一之第C圖所示，其它相關光電 特性如附件二之表一所示。距離偵測基本參數及設計結果 如附件二之表二所示。），係屬於非分割型元件，無需執 行掃猫’無時效範圍，可連續獲得二因次的座標訊號，不 受投射光束形狀及焦點錯離影響，位置分辨功能及響應性 均極優異。 該位移感測器9 6偵測距離線性度一般在± 〇. 5 %之内 ’若該近、遠距離發射鏡組3 2與4 2以及及近、遠距離聚光 鏡組51與61經適當設計，量測距離可達到75〇min，且量測 作業不受目標物形狀或離散光線影響。 為增加距離偵測準確度，本創作之雙光電偵測部2 〇， 可分別作為近距離與遠距離偵測之用，並適用於不平整的 目=表面（例如圓弧面的車身）的檢視、定位或計數，其不 受背景影響，由改變近距離光源模組3〇與遠距離光源模組 40的照射角度，可以改變近、遠距離近紅外線交會之感測

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四、創作說明（11) 以簡單的電路即可驅動紅 ，且價格便宜，易被普及 二極體為雙光電偵測部的光源， 外光雷射二極體發光，裝置簡單 使用。 [4 ] 不受光線及目標物的 偵測部以近紅外線為照射光源 光源，不管是白天、黑夜，或 精確辨識並偵測。 形狀影響。本創作之雙光電 ’經調變為脈衝狀的近紅外 是不同顏色的物體，都可以

物，[除5]從===射；ΐ:使外光源照射“ 測的範圍更廣，偵測；卜：所產生的散射現““ 對於：創r可行性: 作之精神與範圍。任仃間早修改與蜒化，皆不脫離本名 由以上詳細說明 確可達成前述目的， 專利申請。 ’可使熟知本項技藝者明瞭本創作的 只已付合專利法之規定’爰提出新型

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f圖式簡單說明】 第-圖係I創作之較佳實施例示意圖 第二圖係本創作之動作流程圖 第三圖係本創作之部分結構動作之示意圖一 第四圖係本創作之部分結構動作之示意圖二 f五圖係本創作之部分結構動作之示；圖Z 第六圖係本創作之部分結構動作平面圖 第七圖係本創作之實際感測狀態參考示意圖 ^八圖係本創作之位移感测器的光學三角量測法之示意圖 【圖式元件符號說明】 1 0光電收發單元 12放大電路 3 0近距離光源模組 311近距離近紅外線 40遠距離光源模組 411遠距離近紅外線 5 0近距離接收模組 5 0 2近距離電信號 5 2近距離光檢知器 601遠距離反射光束 6 1遠距離聚光鏡組 70信號處理部 72比較器 91目標物 11驅動電路 2 0雙光電偵測部 3 1近距離紅外光元件 32近距離發射鏡組 41遠距離紅外光元件 42遠距離發射鏡組 501近距離反射光束 5 1近距離聚光鏡組 6 0遠距離接收模組 602遠距離電信號 62遠距離光檢知^ 71濾波器 8 〇信號輸出部 9 2感測區

第16頁 M269223 圖式簡單說明 9 3 Λ車 95第二車道 Η預定距離 Ρ2第二位置 L工作距離 94第一車道 9 6位移感測器 Ρ1第一位置 Ρ3第三位置

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Claims (1)

1. M269223 五、申請專利範圍 1 · 一種近紅外光電式汽車防撞裝置，係包括一光電收發 ^單元、一雙光電偵测部及一信號處理部；其中： 該光電收發單元，係驅動該雙光電彳貞測部； 該雙光電偵測部，係大約朝一預定方向照射一近距 離近紅外線及一遠距離近紅外線，該近、遠距離紅外 線雙重交會一感測區，該雙光電偵測部並設一近距離 接收模組與一退距離接收模組，以在此感測區内分別 接收該近、遠距離近紅外線照射一目標物後反/散射 回來的一近距離反射光束與一遠距離反射光束；

   該信號處理部，係將該近距離反射光束與該遠距離 反射光束轉變成一近距離電信號與一遠距離電信號， 再經濾波及檢波後，與内部預設之警告值進行比對， 若比對數值相近，則發出一警告信號，反之不動作。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之近紅外光電式汽車防撞 裝置，其中： (a) 該光電收發單元，係至少包括一驅動電路及一放 大電路，其中： 該驅動電路，係用來驅動該雙光電偵測部；

   該放大電路，係用來放大該近、遠距離電信號； (b) 該雙光電偵測部，係至少設有： 一近距離光源模組，係包括： 一近距離紅外光元件，係受該驅動電路驅動而照 射該近距離近紅外線至該目標物上； 一近距離發射鏡組，係設於該近距離紅外光元件

   第18頁 M269223 五、申請專利範圍 與該目 標物上 一遠距離光 一遠距離 射該遠距離近 一遠距離 與該目標物之 標物上； 該近距離接 一近距離 射該目標物後 一近距離 焦後的近距離 該遠距離接 一遠距離 射該目標物後 一遠距離 遠距離 信號處 焦後的 (C )該 ，其中 該濾 波以提 該比 電信號 係接收該近、遠距離電信號後，進行濾 比， 標物之間，並將該近距離近紅外線投射至該目 源模組，係至少具有： 紅外光元件，係受該驅動電路驅動而照 紅外線至該目標物上； 發射鏡組，係設於該遠距離紅外光元件 間，並將該遠距離近紅外線投射至該目 收模組，係至少設有： 聚光鏡組，係接收該近距離近紅外線照 反/散射回來的近距離反射光束； 光檢知器，係接收該近距離聚光鏡組聚 反射光束，並轉換為該近距離電信號； 收模組，係至少具有： 聚光鏡組，係接收該遠距離近紅外線照 反/散射回來的遠距離反射光束； 光檢知器，係接收該遠距離聚光鏡組聚 反射光束，並轉換為該遠距離電信號； 理部，係至少設有一濾波器及一比較器 波器 南訊雜 較器’係比對濾波後的近距離電信號與遠距離

   第19頁 M269223 3 、申請專利範圍 (d )該 與遠距 敏度的 如申請 裝置， 該近 調整後 该近 的不可 如申請 骏置， 該近 子元件 極體、 該近 ’或是 光發光 如申請 裝置， 離線性 4 信號 離電 信號 專利 其中 x遠 ，該 、遠 見光 專利 其中 、遠 ，該 光敏 、遠 可以 二極 專利 其中 度大 輸出部，係在該比較哭m 裔比對近距離雷作鲈 信號後，輸出可提昇距g 唬 離偵測準確度及靈 〇 範圍第1項所述之近紅外光電式汽車防撞 距離近紅外線的照射角度係可調整，且在 感測區之感測角度與距離亦改變； 距離近紅外線皆大約為波長〇. 7至丨.3 〇 範圍第2項所述之近紅外光電式汽車防撞 距離接收模組都還可以再包括矽半導體電 矽半導體電子元件係選自光電晶體、光二 電阻或影像感測器的其中一種； 距離紅外光元件係選自紅外光雷射二極體 產生強光源近紅外光線的一般燈泡及紅外 體。 範圍第4項所述之近紅外光電式汽車防撞 ’該光電晶體係為位移感測器，其偵測距 體在± 0 · 5 %之内，量測距離大約可達7 5 0

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