電-光距離測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電-光距離測(cè)量裝置，該電-光距離測(cè)量裝置包括：針對(duì)用于發(fā)射激光脈沖的激光二極管（3）的激光驅(qū)動(dòng)器（10），所述激光驅(qū)動(dòng)器具有用于提供低于所述激光二極管的激光閾值電壓的電壓的激光二極管電壓源（31），處于所述激光二極管的電源路徑中的電感性組件（12），以及電子開關(guān)部件（13），該電子開關(guān)部件按交互式方式設(shè)置，即，在開關(guān)部件的第一開關(guān)位置可以產(chǎn)生通過(guò)所述電感性組件的電流，并且在所述開關(guān)部件的第二開關(guān)位置，該電流可以通過(guò)所述激光二極管傳導(dǎo)。作為從所述第一開關(guān)位置切換至所述第二開關(guān)位置的結(jié)果，可以發(fā)射所述激光脈沖中的一個(gè)，而且在靜態(tài)第一開關(guān)位置或者靜態(tài)第二開關(guān)位置下，不能夠發(fā)射激光。
【專利說(shuō)明】電-光距離測(cè)量裝置
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的包括安全激光驅(qū)動(dòng)器的電-光距離測(cè)量裝置，和用于電-光距離測(cè)量裝置中的半導(dǎo)體激光器的致動(dòng)方法，具體來(lái)說(shuō)，根據(jù)權(quán)利要求10的前序部分所述的用于生成激光脈沖的方法。
[0002]關(guān)于激光安全性的一般準(zhǔn)則(例如，根據(jù)EN60825、ANSI Z136或者對(duì)應(yīng)于“International Commission on Non-1onizing Radiation Protection，，)要求激光源僅可以按其不導(dǎo)致任何危險(xiǎn)的方式來(lái)操作。在這種情況下，根據(jù)所發(fā)射的波長(zhǎng)，需要遵守針對(duì)熱功率密度或能量密度的限值。眼睛安全性在激光裝置方面具有第一位的重要性，因?yàn)檠劬τ捎谄涔δ?，而最敏感地?duì)電磁輻射起反應(yīng)，而且作為直接、間接或散射激光束的結(jié)果，可能發(fā)生對(duì)視網(wǎng)膜或角膜的損害。這涉及，具體來(lái)說(shuō)，因?yàn)檠芯恳呀?jīng)表明，即使在可見光的情況下，也通常不能假定眼瞼合攏反射來(lái)保護(hù)眼睛。激光裝置需要與這些規(guī)范對(duì)應(yīng)地分類并且要對(duì)應(yīng)地標(biāo)識(shí)，其還可以包括安全性測(cè)試和證明。
[0003]對(duì)于大量激光裝置的情況來(lái)說(shuō)，例如，電-光距離測(cè)量裝置(如激光距離測(cè)量裝置或激光水準(zhǔn)儀、激光投影儀、激光掃描儀等)，出于功能性理由，從裝置的外殼露出激光是絕對(duì)必需的。出于功能性理由，還通常需要最小光學(xué)能量，而如果要按連續(xù)波操作模式發(fā)射，則這種最小光學(xué)能量將超過(guò)無(wú)危險(xiǎn)限值。因此，這種裝置中的激光器通常按脈沖化方式操作。為了保證眼睛安全性，激光源需要配備有對(duì)應(yīng)保護(hù)性措施，以遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。這不僅涉及常規(guī)操作情況，而且處于所謂的“單一故障情況”下，其全部覆蓋任何故障情況，其中，單一故障發(fā)生在其本身上(例如，單一組件部件失效、短路、導(dǎo)體跡線斷路等)。在這種情況下，例如，即使任何組件故障，也必需確保盡管出現(xiàn)這種單一故障，激光功率也在幾分之一秒內(nèi)發(fā)生降落至低于對(duì)應(yīng)激光類別的功率上限，以排除對(duì)眼睛的傷害。在脈沖化操作期間，應(yīng)當(dāng)慎重，利用專門措施，來(lái)確保在故障情況下，也可以排除全部具有超過(guò)該限值的峰值脈沖值的連續(xù)發(fā)射。這種單一故障測(cè)試需要通過(guò)激光裝置的制造商對(duì)應(yīng)地執(zhí)行并驗(yàn)證。
[0004]依賴于激光類別和應(yīng)用情況，還可以繼續(xù)要求雙故障或多故障系統(tǒng)安全性，其中，即使在同時(shí)出現(xiàn)超過(guò)一個(gè)故障的情況下，也需要給出針對(duì)所發(fā)射激光功率在任何情況下都不超出該限值，并由此可以排除針對(duì)用戶的風(fēng)險(xiǎn)的影響的安全性的證據(jù)。在本說(shuō)明書中描述的單一故障系統(tǒng)安全性還表示無(wú)論如何都需要在這些情況下滿足的基本先決條件，該基本先決條件可以通過(guò)對(duì)應(yīng)的進(jìn)一步措施來(lái)發(fā)展。
[0005]用于產(chǎn)生激光安全性的常規(guī)解決方案是借助于監(jiān)測(cè)二極管來(lái)直接監(jiān)測(cè)所發(fā)射激光功率。在這種情況下，將所發(fā)射激光中的一些引導(dǎo)到光敏部件(例如光電二極管或光電晶體管)上，光敏部件提供依賴于光強(qiáng)度的電信號(hào)。監(jiān)測(cè)電路，例如，微控制器或分立電路(在安全相關(guān)電路部件的情況下，甚至可能是強(qiáng)制性電路)的形式，由此可以監(jiān)測(cè)當(dāng)前發(fā)射激光功率，并且可能在超出針對(duì)所發(fā)射激光的能量或激光功率的限值的情況下斷開該激光。
[0006]例如，文獻(xiàn)EP0314390、US5287375、EP0780937、EP0664591 以及 EP0597644 公開了多種的激光驅(qū)動(dòng)器電路，其都具有包括監(jiān)測(cè)二極管的監(jiān)測(cè)電路，激光二極管發(fā)射的光的一些被應(yīng)用于監(jiān)測(cè)電路，并且可以借助于該監(jiān)測(cè)電路來(lái)確定激光二極管的當(dāng)前輸出功率。在故障的情況下，例如，在激光二極管致動(dòng)的輸出級(jí)中的功率晶體管短路的情況下，可以借助于對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)的安全電路基于該信息來(lái)減少或抑制向激光二極管提供的電能。
[0007]由于激光安全性規(guī)定的一般性質(zhì)甚或由于激光二極管的、通常根據(jù)應(yīng)用需求的輸出功率，因而大量商業(yè)可獲激光二極管組件已經(jīng)配備有對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)二極管。激光二極管還通常具有顯著的制造公差、溫度依賴性或老化效應(yīng)，其可以通過(guò)確定實(shí)際光輸出功率來(lái)補(bǔ)償。用于這種監(jiān)測(cè)的電路的復(fù)雜性實(shí)際上很高并對(duì)應(yīng)地成本密集。評(píng)估光敏監(jiān)測(cè)部件(通常以光電二極管形式)的模擬的且通常易受干擾信號(hào)的復(fù)雜性由此依然存在。通常來(lái)說(shuō)，還需要按安全且可證明、由對(duì)應(yīng)證據(jù)支持的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)這種安全電路，這會(huì)另外增加電路方面的復(fù)雜性，具體來(lái)說(shuō)，因?yàn)榘踩嚓P(guān)電路部件的實(shí)現(xiàn)通常關(guān)聯(lián)到嚴(yán)格的條件和文獻(xiàn)規(guī)范。
[0008]另外，在激光二極管的脈沖化操作期間，在該期間，僅發(fā)射具有高峰值功率的非常短的光脈沖，由于在電子電路和高峰值電流中的處理中出現(xiàn)的陡切換邊緣，因而，預(yù)料到對(duì)應(yīng)的電磁干擾信號(hào)(串?dāng)_等)，其打亂對(duì)監(jiān)測(cè)二極管的測(cè)量信號(hào)的評(píng)估(其通常發(fā)生在高電阻下)，從而可能使其復(fù)雜化。所發(fā)射光和對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)信號(hào)的短脈沖持續(xù)時(shí)間還可以使得更難于監(jiān)測(cè)實(shí)際發(fā)射的平均光能量。
[0009]在這種情況下，激光脈沖按脈沖群(所謂的“突發(fā)”)成倍地發(fā)射，例如，如在EP01957668中描述的。在快速接連的許多個(gè)短激光脈沖的群之后，存在不發(fā)生激光發(fā)射的停滯時(shí)間，并且停滯時(shí)間顯著長(zhǎng)于脈沖群內(nèi)的脈沖之間的間隔。
[0010]JP7079042公開了使用脈沖整形網(wǎng)，以便提供對(duì)激光二極管沒(méi)有任何干擾的電流脈沖。
[0011]JP2008227408描述了 DC電壓的能量效率增加，其借助于升壓轉(zhuǎn)換器來(lái)向包括多個(gè)發(fā)光二極管的串聯(lián)電路供電，這些發(fā)光二極管具有大于該DC電壓的正向電壓。
[0012]由此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于改進(jìn)激光二極管的致動(dòng)，具體來(lái)說(shuō)，在遵守安全規(guī)范的同時(shí)。
[0013]一個(gè)目的還在于提供用于脈沖化或突發(fā)操作的安全激光驅(qū)動(dòng)器，其可以較容易地且以較低成本實(shí)現(xiàn)，而且例如在組件和評(píng)估方面具有減小的復(fù)雜性。
[0014]在這種情況下，附加目的是，還提供可以按高度集成形式生產(chǎn)的激光驅(qū)動(dòng)器，即，除了常規(guī)印刷電路板設(shè)計(jì)以外，例如還利用厚層技術(shù)、薄層技術(shù)或ASIC。
[0015]另一目的在于，利用其中在安全電路中使用不評(píng)估光敏部件的模擬監(jiān)測(cè)信號(hào)的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)激光安全性，具體來(lái)說(shuō)，不需要模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC)。
[0016]附加目的還在于根據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)來(lái)致動(dòng)激光二極管，其具有比配備有監(jiān)測(cè)二極管的激光二極管少的電氣連接，具體來(lái)說(shuō)，具有SMD設(shè)計(jì)的雙極激光二極管。
[0017]開發(fā)具有不需要監(jiān)測(cè)二極管來(lái)管理的單一故障失效安全性的激光驅(qū)動(dòng)器電路也是本發(fā)明的一目的。
[0018]將激光驅(qū)動(dòng)器設(shè)置為ASIC，具體來(lái)說(shuō)，具有去往外部的純數(shù)字接口，也是本發(fā)明的一個(gè)目的。
[0019]而且，描述了一種根據(jù)本發(fā)明的安全激光驅(qū)動(dòng)器，其針對(duì)用于發(fā)射激光脈沖的電-光距離測(cè)量裝置的激光二極管，該電-光距離測(cè)量裝置具有用于提供低于該激光二極管的激光閾值電壓的電壓的激光二極管電壓源。結(jié)果，在該激光二極管的電壓的穩(wěn)態(tài)施加期間不能夠發(fā)射激光。
[0020]該激光驅(qū)動(dòng)器還具有處于該激光二極管的電源路徑中的電感性組件，具體來(lái)說(shuō)，電連接至該激光二極管，并且該激光驅(qū)動(dòng)器具有電子開關(guān)部件。
[0021]在這種情況下，該開關(guān)部件按這樣的方式交互地設(shè)置，S卩，在該開關(guān)部件的第一穩(wěn)態(tài)開關(guān)位置，能夠產(chǎn)生通過(guò)該電感性組件的電流，以及在該開關(guān)部件的第二穩(wěn)態(tài)開關(guān)位置，該電流能夠通過(guò)該激光二極管傳導(dǎo)，尤其是利用該電壓源與激光二極管之間的電感性組件，并且具體來(lái)說(shuō)，利用與該激光二極管并聯(lián)地電連接的開關(guān)部件。
[0022]僅在從第一開關(guān)位置向第二開關(guān)位置改變的情況下，能夠發(fā)射激光脈沖中的一個(gè)?？梢栽趶牡谝婚_關(guān)位置向第二開關(guān)位置改變的情況下發(fā)射的單一一個(gè)激光脈沖具有因電流而存儲(chǔ)在電感性組件中的能量所限制的能量，從而，一組激光脈沖的平均發(fā)射激光功率由此受限。
[0023]具體來(lái)說(shuō)，該激光驅(qū)動(dòng)器由此可以具有不需要任何監(jiān)測(cè)二極管的安全電路，以保持最大可容許平均激光功率。
[0024]因此，可以使用沒(méi)有任何監(jiān)測(cè)二極管的安全電路來(lái)確保遵守與激光安全準(zhǔn)則相對(duì)應(yīng)的最大可容許發(fā)射功率，具體來(lái)說(shuō)，還在單一故障情況下，例如，在激光驅(qū)動(dòng)器的組件或部件故障或短路的情況下確保遵守。
[0025]本發(fā)明的基本構(gòu)思在于，用于向激光二極管供電的DC正向電壓低于該激光二極管的激光閾值。這表示，該激光二極管不能在DC情況下發(fā)射激光。在直接向激光二極管施加電源的情況下(例如，在短路的情況下)，不存在受激或增強(qiáng)發(fā)射，但無(wú)論如何，仍存在較弱的、自發(fā)的、未被強(qiáng)化的光子發(fā)射，這與發(fā)光二極管類似。由此，在這種操作或故障狀態(tài)下，確保了激光安全性。
[0026]盡管如此，為了能夠在脈沖化操作期間發(fā)射激光，在出于解釋目的而使用的示例性實(shí)施方式中，電感性作用組件與激光二極管串聯(lián)，而可以將激光二極管短路的開關(guān)部件與該激光二極管并聯(lián)。用于發(fā)射激光脈沖的順序如下:
[0027]1、脈沖發(fā)生器切換與激光二極管并聯(lián)的開關(guān)。結(jié)果，電源電壓(其低于激光閾值，如上所述)存在于該電感性組件處。
[0028]2、將電流施加在該電感性組件中。該電流從電壓源經(jīng)由該電感性組件和開關(guān)流動(dòng)至地。
[0029]3、脈沖發(fā)生器打開該開關(guān)。
[0030]4、因?yàn)楸M管開關(guān)打開，但是在電感性組件中的電流仍繼續(xù)存在，所以該電流現(xiàn)在需要流過(guò)激光二極管。該激光二極管的陽(yáng)極處的電勢(shì)被評(píng)估為超過(guò)激光閾值并且激光脈沖的受激發(fā)射開始。然而，該脈沖的最大能量在這種情況下受限于存儲(chǔ)在電感性組件中的能量。
[0031]如果電流已經(jīng)減小并且激光二極管的陽(yáng)極處的電壓已經(jīng)減小至低于激光閾值電壓，則該激光發(fā)射也結(jié)束。
[0032]5、該處理可以重復(fù)步驟I。
[0033]該激光脈沖由此可以發(fā)射為單個(gè)脈沖或者脈沖群(突發(fā))或者作為連續(xù)脈沖序列。該開關(guān)可以在脈沖或突發(fā)之間保持閉合或打開。在兩種情況下，該激光器將不發(fā)射任何光。
[0034]如果該開關(guān)打開，則電感性組件中的可能電流經(jīng)由激光二極管減小，并且激光二極管上的電壓降落至低于該閾值(大約到電源電壓的電平)。因?yàn)殡娫措妷旱陀陂撝惦妷?，所以?duì)于開關(guān)在穩(wěn)態(tài)下打開的情況來(lái)說(shuō)，不生成激光。因此，在該穩(wěn)定操作狀態(tài)下，不能夠發(fā)射激光。
[0035]如果該開關(guān)閉合，則電流流過(guò)該開關(guān)而不通過(guò)激光二極管，作為其結(jié)果，在該穩(wěn)定操作狀態(tài)下，同樣不能夠發(fā)射激光。該激光二極管被開關(guān)短路，并由此激光二極管上的電壓和電流大約為零，無(wú)論如何低于閾值。
[0036]僅在從閉合開關(guān)向打開開關(guān)改變的情況下，激光二極管可以發(fā)射，但在這種情況下，也具有針對(duì)可能脈沖能量的限定上限。在任何情況下激光的連續(xù)波發(fā)射是不可能的。
[0037]經(jīng)由每突發(fā)脈沖數(shù)或者該突發(fā)內(nèi)的脈沖重復(fù)率來(lái)調(diào)節(jié)可以激光功率。例如，在功能測(cè)試或校準(zhǔn)的背景下，這可以在生產(chǎn)激光和裝配激光裝置期間確定或調(diào)節(jié)。還可以在脈沖生成期間借助于調(diào)節(jié)脈沖發(fā)生器的占空因數(shù)來(lái)影響單個(gè)脈沖的能量。例如，經(jīng)由電感的“充電”和“放電”期間的兩個(gè)開關(guān)狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間還可以影響脈沖能量。然而，不可以超過(guò)最大單個(gè)脈沖能量，該最大單個(gè)脈沖能量是根據(jù)在穩(wěn)態(tài)下開關(guān)閉合時(shí)的最大電流和與其相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)在電感中的能量的量來(lái)確定的。例如，如果基于最壞的情況來(lái)限制脈沖發(fā)生器的參數(shù)，則無(wú)論如何可以排除超過(guò)激光安全限制。由此，根據(jù)本發(fā)明的激光驅(qū)動(dòng)器可以被設(shè)計(jì)成，使得無(wú)論如何可以保證激光安全。
[0038]老化效應(yīng)僅使激光不太有效，并由此，激光功率隨著時(shí)間稍微減小，但決不超出在生產(chǎn)期間設(shè)置的限值。若需要的話，還可以通過(guò)重新開始確定實(shí)際發(fā)射功率并且調(diào)節(jié)脈沖或突發(fā)參數(shù)來(lái)補(bǔ)償老化相關(guān)功率下降。
[0039]在另一實(shí)施方式中，激光驅(qū)動(dòng)器或整個(gè)系統(tǒng)的電源電壓可以非常容易地超過(guò)激光閾值電壓。結(jié)果，例如，使能實(shí)現(xiàn)針對(duì)外圍邏輯電路、處理器、通信模塊等的電源，其具有對(duì)于此來(lái)說(shuō)常規(guī)并且通常超過(guò)激光閾值的電壓。降壓轉(zhuǎn)換器或串聯(lián)調(diào)節(jié)器(LDO)在這種情況下可以向激光二極管或其上游連接的電感性組件供應(yīng)對(duì)應(yīng)的較低電壓，其被調(diào)節(jié)并獨(dú)立于電源，并且其低于激光閾值電壓。在這種情況下，該激光驅(qū)動(dòng)器還可以采用ASIC形式，其中，LDO可以外部地設(shè)置或者可以直接集成在ASIC中。
[0040]在這種實(shí)施方式中，其中，在激光驅(qū)動(dòng)器中或者圍繞激光驅(qū)動(dòng)器提供超過(guò)激光閾值的電壓，然而，附加故障情況也是可以的，其中，將不再純粹基于根據(jù)本發(fā)明的上述電路或方法來(lái)確保安全性，即，在向激光二極管供電時(shí)相對(duì)高的電源與電網(wǎng)之間的短路。
[0041]可以通過(guò)附加監(jiān)測(cè)激光二極管電源電壓來(lái)標(biāo)識(shí)這種短路。例如，這可以通過(guò)短路檢測(cè)電路(SCD)來(lái)標(biāo)識(shí)，并且借助于數(shù)字信號(hào)向上級(jí)微控制器發(fā)信號(hào)或者直接提供給安全關(guān)機(jī)機(jī)構(gòu)。在這種情況下，SDC例如還可以直接集成在LDO和/或激光驅(qū)動(dòng)器中，尤其是在LDO處出現(xiàn)的系統(tǒng)偏差例如可以被用于建立過(guò)電壓。在故障的情況下，這可以借助于附加(獨(dú)立)開關(guān)部件，來(lái)將目前過(guò)高的正向電壓與電感性組件和/或激光二極管隔離。另選的是，該附加開關(guān)部件還可以被用于隔離整個(gè)激光驅(qū)動(dòng)器與超過(guò)激光閾值的電源電壓。在這種情況下，可以設(shè)置用于保護(hù)以免自動(dòng)重連接的附加安全裝置。
[0042]另選的是，還可以通過(guò)電壓測(cè)量、比較器電路等來(lái)檢測(cè)該激光二極管電源電壓。即使針對(duì)在故障的情況下的附加關(guān)機(jī)，也存在同樣可以滿足所需安全條件的功能上等同的另選解決方案。
[0043]下面，利用附圖中示意性地例示的具體示例性實(shí)施方式，完全通過(guò)示例的方式，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的裝置進(jìn)行更詳細(xì)描述。在這種情況下，給出了本發(fā)明另一些優(yōu)點(diǎn)的細(xì)節(jié)。具體來(lái)說(shuō):[0044]圖1示出了相關(guān)技術(shù)中常規(guī)的、具有用于確保或監(jiān)測(cè)激光安全性的監(jiān)測(cè)二極管的激光二極管的示意圖；
[0045]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的激光驅(qū)動(dòng)器的第一實(shí)施方式的、用于說(shuō)明基本原理的電子不意圖；
[0046]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的生成激光脈沖的示例性流程圖；
[0047]圖4示出了在根據(jù)本發(fā)明的激光驅(qū)動(dòng)器的情況下，例示示例性的電流-電壓曲線的圖形；
[0048]圖5a示出了根據(jù)本發(fā)明的激光驅(qū)動(dòng)器的第二實(shí)施方式的、具有電源電壓監(jiān)測(cè)的示例性電子示意圖；
[0049]圖5b示出了根據(jù)本發(fā)明的激光驅(qū)動(dòng)器中的組件的第一示例性另選結(jié)構(gòu)的電子示意圖；
[0050]圖5c示出了根據(jù)本發(fā)明的激光驅(qū)動(dòng)器中的組件的第二示例性另選結(jié)構(gòu)的電子示意圖；
[0051]圖6示出了根據(jù)發(fā)明的激光驅(qū)動(dòng)器的第三實(shí)施方式在較大背景下的示例性電路框圖；
[0052]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的激光驅(qū)動(dòng)器的第四實(shí)施方式的具有另選過(guò)電壓關(guān)機(jī)的示例性電路框圖；
[0053]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的激光驅(qū)動(dòng)器的第五實(shí)施方式的具有另選過(guò)電壓關(guān)機(jī)和脈沖整形網(wǎng)的示例性電路框圖。
[0054]圖1例示了根據(jù)相關(guān)技術(shù)已知的、具有安全監(jiān)測(cè)的激光驅(qū)動(dòng)器1，其中，通過(guò)借助于監(jiān)測(cè)二極管2的安全控制器4來(lái)監(jiān)測(cè)由激光二極管3發(fā)射的激光功率。在超出根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)建立的限值的情況下，例如通過(guò)打開開關(guān)6，來(lái)抑制繼續(xù)向激光二極管3供應(yīng)能量。常見的是，在這種情況下，監(jiān)測(cè)二極管2已經(jīng)被激光二極管制造商容納在和激光二極管3相同的外殼5中(其中，與在此例示的相比，不同于這兩個(gè)部件的其它初始電路也是常規(guī)的)。為了能夠發(fā)射激光，需要大于激光3的激光閾值電壓(Vth)的電源電壓7 (Vcc)，其施加至激光二極管，以發(fā)送脈沖達(dá)希望脈沖持續(xù)時(shí)間。
[0055]為了通過(guò)安全控制器4監(jiān)測(cè)，需要評(píng)估光電二極管2的模擬輸出信號(hào)，并且在超出安全限值的情況下，可能需要執(zhí)行關(guān)機(jī)。例如，關(guān)機(jī)可以通過(guò)隔離開關(guān)6的供電而發(fā)生，其有利地表示相對(duì)于產(chǎn)生激光脈沖的該電路的第二個(gè)獨(dú)立實(shí)體。因?yàn)樵撾娐凡糠职踩嚓P(guān)，所以可以應(yīng)用特定設(shè)計(jì)規(guī)范，例如，安全相關(guān)部分的完全軟件解決方案可能不容許或者至少可能經(jīng)受嚴(yán)格的設(shè)計(jì)規(guī)范。
[0056]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的用于激光二極管的脈沖化操作的安全激光驅(qū)動(dòng)器10，其中，可以省略關(guān)于單一故障激光安全性的監(jiān)測(cè)二極管。
[0057]如上已經(jīng)說(shuō)明的，激光二極管3的電源電壓11 (Vcc)按不超出激光二極管3的激光閾值電壓(Vth)的方式來(lái)設(shè)計(jì)。該激光閾值電壓Vth是跨激光二極管3降落并且半導(dǎo)體中的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)非常精確地高以受激發(fā)射開始(或“發(fā)射激光”)的電壓。作為該閾值電壓的另選例，激光閾值電流還可能在數(shù)據(jù)表中列出，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)該激光閾值電流按已知方式確定必需用于抑制該電流的電壓，并由此確定限制電壓。
[0058]在這個(gè)實(shí)施方式中，激光二極管3利用其陰極連接至零電勢(shì)GND，并且利用其陽(yáng)極經(jīng)由電感性組件12連接至電源電壓11。因?yàn)殡娫措妷?1太低而不能觸發(fā)受激發(fā)射，所以激光二極管至多可以發(fā)射由自發(fā)發(fā)射而產(chǎn)生的光，其具有無(wú)論如何低于可容許限值的強(qiáng)度，具體來(lái)說(shuō)，因?yàn)檫@種發(fā)射在實(shí)際意義上也不是“激光”。顯見的是，這些組件的結(jié)構(gòu)還可以按功能上等同的方式(例如，按鏡像方式水平地，并且電感在陰極側(cè)等)不同地實(shí)現(xiàn)。
[0059]如果開關(guān)部件13 (其可以采用晶體管形式，例如，尤其是采用場(chǎng)效應(yīng)晶體管形式)閉合，則激光二極管3同樣不能發(fā)射任何激光。該激光二極管被開關(guān)短路，為此，電流經(jīng)由該開關(guān)而不經(jīng)由激光二極管3流動(dòng)。
[0060]在這種情況下，另一有利的附帶效果還可以是，該激光例如可以直接在低于激光閾值的電池電壓上操作，而該電壓不需要首先借助于對(duì)此專門需求的升壓轉(zhuǎn)換器來(lái)提升至超過(guò)閾值電平。
[0061]根據(jù)本發(fā)明的電路被設(shè)計(jì)用于發(fā)射脈沖激光輻射，具體來(lái)說(shuō)，脈沖群(突發(fā))。圖3例示了根據(jù)本發(fā)明的激光脈沖生成的示例性流程圖。該電氣示意圖中的附圖標(biāo)記在所有情況下保持相同并且為清楚理由起見，在所有情況下僅例示一次。
[0062]在步驟100中，開關(guān)13閉合。在開關(guān)13閉合之前不久，低于激光閾值電壓Vth的電源電壓Vll存在于包括電感器13和激光二極管3的串聯(lián)電路處。相同的電流13和112(其因激光二極管的指數(shù)性電流-電壓特性而非常低于閾值電壓Uth (或者閾值電流Ith))分別流過(guò)激光二極管3和電感器12。與可能導(dǎo)致激光受激發(fā)射相比過(guò)度低的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)在激光二極管中占優(yōu)勢(shì)。
[0063]在開關(guān)13閉合之后，電源電壓Vll存在于電感器13處作為電壓V12。
[0064]如步驟101中所示，電流19根據(jù)已知函數(shù)在電感器12中增大為1121-t/et
[0066]該電流經(jīng)由開關(guān)12流走。在這種情況下，激光二極管3短路，從而電壓U3和電流13都幾乎為零。因此，不能夠不發(fā)射光。
[0067]在步驟102中，開關(guān)13打開。如步驟103中所示，電流19現(xiàn)在因連續(xù)性條件而在電感器12中進(jìn)一步流動(dòng)，但其現(xiàn)在作為13經(jīng)由激光二極管3而非經(jīng)由現(xiàn)在打開的開關(guān)13流動(dòng)。經(jīng)由激光二極管3的電壓U3對(duì)應(yīng)地增加至超過(guò)激光閾值電壓，即，該激光二極管發(fā)射由現(xiàn)在設(shè)置的箭頭18表示的激光。
[0068]因?yàn)殡娏鳜F(xiàn)在根據(jù)以下函數(shù)衰退t/et
[0070]直到達(dá)到平衡狀態(tài)為止，其中電壓電平U12大約對(duì)應(yīng)于電源電壓Ul I，即，低于激光閾值Uth并且對(duì)應(yīng)地，通過(guò)激光二極管3的電流13已經(jīng)降低到低于關(guān)聯(lián)的閾值電流Ith，所以在沒(méi)有任何激光18發(fā)射。
[0071]在這種情況下可以通過(guò)脈沖發(fā)生器電路14自由選擇開關(guān)13的開關(guān)時(shí)間，即，例如，還在電流19的增大或衰退期間，作為其結(jié)果，例如，可以改變脈沖形狀和/或脈沖能量。
[0072]換句話說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的激光脈沖生成過(guò)程或者根據(jù)本發(fā)明的用于借助于激光二極管來(lái)生成激光脈沖的方法可以描述如下:[0073].經(jīng)由電感性組件向激光二極管提供低于該激光二極管的激光閾值電壓的電源電壓；
[0074].通過(guò)閉合與激光二極管并聯(lián)地設(shè)置的開關(guān)部件來(lái)增大通過(guò)電感性組件的電流；
[0075].通過(guò)打開開關(guān)部件在發(fā)射激光脈沖的同時(shí)減少通過(guò)激光二極管的電流。
[0076]圖4中的圖示出了激光二極管3處的示例性電流曲線(如圖形91 (連續(xù)線))和電感性組件12處的示例性電流曲線(如圖形92 (虛線)。)該電感性組件例如可以采用線繞線圈的形式，例如對(duì)應(yīng)地整形的導(dǎo)體軌道區(qū)段或SMD電感。采用電感性變壓器形式的電感性組件的實(shí)施方式(例如，與將激光二極管作為負(fù)載的逆向轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu)類似)同樣可以在沒(méi)有監(jiān)測(cè)二極管的情況下用作用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的激光安全性的特定形式。圖形90示出了開關(guān)13的狀態(tài)，其中，ON意指閉合而OFF意指打開?？梢郧宄乜闯?，在兩種穩(wěn)定開關(guān)狀態(tài)下，二極管電流為零或者在任何情況下低于激光閾值。只有在開關(guān)打開，先前已經(jīng)通過(guò)電感流動(dòng)的電流在該電流衰退之前或者開關(guān)13再一次閉合之前因電感性組件的連續(xù)性條件而經(jīng)由激光二極管3流動(dòng)。如第二脈沖所例示，還可以通過(guò)開關(guān)13的相對(duì)較短的接通時(shí)間改變脈沖能量，其中，通過(guò)電感器12的電流尚未達(dá)到飽和值。與涉及利用在靜止?fàn)顟B(tài)閉合的開關(guān)改變脈沖能量的方法形成對(duì)比，在這種情況下，整個(gè)地，每脈沖流過(guò)較少的電流，其在電路的能量效率上具有積極效果。然而，關(guān)于激光安全性，在兩種情況下，在開關(guān)13(定時(shí)關(guān)閉太慢)故障的情形下就應(yīng)當(dāng)考慮最大可能脈沖能量，或者應(yīng)當(dāng)通過(guò)進(jìn)一步措施來(lái)對(duì)應(yīng)地防止出現(xiàn)這些故障。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)電感性組件采用脈沖整形網(wǎng)的形式時(shí)，在開關(guān)的接通時(shí)間改變的情況下，所生成的光學(xué)脈沖的形狀可以至少保持近似相同，并且主要僅僅其峰值并因此脈沖能量能夠改變，還如圖形92和92中的第二脈沖所例示。所例示的第三脈沖示出了限制最大可實(shí)現(xiàn)脈沖能量的電感性組件的飽和。在這種情況下，電感性時(shí)間常數(shù)限制了最大可能脈沖重復(fù)率。
[0077]圖5a例示了其中為了增加安全性，另外執(zhí)行針對(duì)激光電源電壓超過(guò)閾值的可能實(shí)例的監(jiān)測(cè)15的實(shí)施方式。如果在激光二極管電源的電網(wǎng)中建立超過(guò)激光閾值的電壓，則采取對(duì)應(yīng)措施來(lái)防止發(fā)射激光。通過(guò)示例的方式例示的措施是閉合開關(guān)13，作為其結(jié)果，激光二極管3被短路，而且另外地，或者作為另選例，電源11經(jīng)由進(jìn)一步的獨(dú)立開關(guān)16斷開。在這種情況下，電源的斷開可以影響整個(gè)激光系統(tǒng)、激光驅(qū)動(dòng)器10或者激光二極管3。關(guān)于用于安全關(guān)機(jī)的進(jìn)一步的開關(guān)16的具體結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員還已知其它功能上等同的可能性，例如，激光二極管的下分支中的下側(cè)開關(guān)等。由此，例如，除了使用開關(guān)部件13以夕卜，還可以設(shè)置另外的開關(guān)部件16以短路激光二極管3，S卩，與開關(guān)部件13并聯(lián)設(shè)置，其結(jié)果是，在所述開關(guān)部件16的閉合狀態(tài)下，不能夠發(fā)射激光18，并且具體來(lái)說(shuō)，可以基于電壓監(jiān)測(cè)電路15的檢測(cè)來(lái)致動(dòng)該另外的開關(guān)部件16。
[0078]這種實(shí)施方式還使能該裝置中或激光驅(qū)動(dòng)器上存在超過(guò)激光閾值電壓的電壓。甚至在有關(guān)激光二極管的電網(wǎng)的臨界電源電壓的短路故障情況下，例如，如果邏輯部件、處理器、通信模塊等(其在超過(guò)閾值電壓的例如2.5V、3.3V、5V或12V的電平操作)(例如，在紅外激光二極管的情況下，1.8V至2.2V)設(shè)置在同一印刷電路板上，則該電路在這種情況下也滿足安全規(guī)范。
[0079]在這種情況下，相對(duì)較高的電壓可以通過(guò)線性或鐘控電壓調(diào)節(jié)器按已知方式針對(duì)用于激光二極管的電源供電對(duì)應(yīng)地降壓。[0080]圖5b和圖5c例示了可以用以實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明操作的激光二極管驅(qū)動(dòng)器的組件的另選結(jié)構(gòu)的兩個(gè)示例，其中，針對(duì)可以用以實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的原理的組件結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步的另選例也是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。
[0081]圖6示出了包括監(jiān)測(cè)或通信處理器53和激光驅(qū)動(dòng)器10在內(nèi)的系統(tǒng)的電路框圖，其出于發(fā)射光的目的而致動(dòng)激光二極管3。處理器53和激光驅(qū)動(dòng)器10在這種情況下從系統(tǒng)電源11供電，其超過(guò)激光閾值電壓。
[0082]在該示例性實(shí)施方式中，激光驅(qū)動(dòng)器10采用ASIC的形式(舉例來(lái)說(shuō))。激光驅(qū)動(dòng)器ASIClO中的串聯(lián)調(diào)節(jié)器50 (例如，LD0)向激光二極管輸出端31提供獨(dú)立于系統(tǒng)電壓32并且低于激光閾值電壓的恒定電壓。
[0083]通過(guò)安裝的短路檢測(cè)電路51 (S⑶)標(biāo)識(shí)其中在系統(tǒng)電壓32與激光二極管輸出端31之間發(fā)生短路的故障情況，并且借助于數(shù)字故障信號(hào)33 (例如，經(jīng)由數(shù)字信號(hào)或者經(jīng)由通信信道)向處理器或微控制器53信號(hào)通知。上級(jí)控制器53可以經(jīng)由開關(guān)部件16斷開目前過(guò)高的正向電壓與線圈12和激光二極管3。在任何情況下，還可以直接通過(guò)故障信號(hào)33來(lái)觸發(fā)這種斷開。換句話說(shuō)，僅如果激光二極管輸出端31處的電壓處于低于激光閾值的安全范圍中，才取消通過(guò)開關(guān)16對(duì)激光二極管3的斷開。
[0084]在所例示的實(shí)施方式中，LDO另外具有使能輸入端34，其可以另外抑制或允許提供激光電源電壓。這可以用作用于防止不需要的發(fā)射的進(jìn)一步的安全電路。
[0085]而且，該示例性激光驅(qū)動(dòng)器ASIC中包括脈沖發(fā)生器14，其致動(dòng)開關(guān)13并且確定脈沖序列(例如:接通時(shí)間、截止時(shí)間、脈沖重復(fù)率、脈沖占空因數(shù)、突發(fā)占空因數(shù)、突發(fā)重復(fù)率、每突發(fā)脈沖數(shù)等)。這可以經(jīng)由通信接口(例如，單導(dǎo)線接口、SS1、SP1、I2C、UART、…)來(lái)構(gòu)造和觸發(fā)，以代替或除了來(lái)自上級(jí)控制器53的線路33/34以外。開關(guān)13(其在該例示中同樣被集成在ASIClO中)的致動(dòng)例如可以被實(shí)現(xiàn)為PWM信號(hào)(具有任何希望配置)，以生產(chǎn)希望的起始脈沖序列。·
[0086]開關(guān)13 (例如，MOSFET晶體管輸出端)按上述方式連接至激光二極管。
[0087]如果通過(guò)該電路實(shí)現(xiàn)的發(fā)射激光脈沖的脈沖形狀不滿足該應(yīng)用的需求，則該脈沖形狀可以按寬泛種類的方式來(lái)適應(yīng)。首先，根據(jù)電感性組件的標(biāo)識(shí)號(hào)(具體來(lái)說(shuō)，根據(jù)電感值，但也根據(jù)寄生參數(shù)(如串聯(lián)電阻等))來(lái)確定該脈沖形狀。接著，還可以用較復(fù)雜的脈沖整形網(wǎng)來(lái)替換或補(bǔ)償該電感器，例如，通過(guò)電阻器和/或電容器的并聯(lián)和/或串聯(lián)結(jié)構(gòu)(其中，原則上，出于功能性理由，需要保留電感特性)。這種脈沖整形網(wǎng)還可以被引入到例如激光二極管的GND分支中。
[0088]另外，該脈沖形狀還可以通過(guò)開關(guān)部件13的對(duì)應(yīng)致動(dòng)來(lái)適應(yīng)，例如，通過(guò)仍在脈沖發(fā)射期間重新接通開關(guān)13可以“斬波”該脈沖的末端，并由此，該脈沖形狀可以被較多地修整成矩形。經(jīng)由脈沖寬度(根據(jù)開關(guān)13的OFF時(shí)間和/或ON時(shí)間來(lái)確定)還可以調(diào)節(jié)脈沖的輸出功率。對(duì)于具有對(duì)應(yīng)快速響應(yīng)的脈沖發(fā)生器的情況來(lái)說(shuō)，PWM調(diào)制還可以在一個(gè)脈沖內(nèi)實(shí)現(xiàn)，作為其結(jié)果，具體來(lái)說(shuō)，對(duì)于通過(guò)脈沖整形網(wǎng)在該脈沖內(nèi)PWM調(diào)制的對(duì)應(yīng)平滑的情況來(lái)說(shuō)，可以構(gòu)造所發(fā)射脈沖的形狀(隨著時(shí)間的強(qiáng)度曲線)和/或脈沖能量。
[0089]如同該實(shí)施方式中例示的激光驅(qū)動(dòng)器還可以按高度集成形式來(lái)生產(chǎn)，例如，利用厚層技術(shù)、薄層技術(shù)或者作為ASIC，其中，縮減物理尺寸還帶來(lái)有關(guān)發(fā)射電場(chǎng)干擾的優(yōu)點(diǎn)。另外，所需外部連接數(shù)可以縮減至必須的電源連接、兩個(gè)激光二極管輸出端以及用于上級(jí)處理器的通信接口(例如，作為雙導(dǎo)體通信)，可能還有使能輸入端和故障輸出端。如果該應(yīng)用需要，則還可以添加用于脈沖發(fā)生器14的觸發(fā)器、時(shí)鐘以及/或相位基準(zhǔn)信號(hào)。
[0090]圖7示出了先前電路的另選例，其中，在故障的情況下，去往整個(gè)激光驅(qū)動(dòng)器的電源電壓利用開關(guān)16與系統(tǒng)電壓斷開。在另一實(shí)施方式中，開關(guān)16還可以集成在激光驅(qū)動(dòng)器10中。將處理器53集成在采用ASIC形式的激光驅(qū)動(dòng)器中也是可以的。
[0091]根據(jù)本發(fā)明和如在此描述的電路或過(guò)程例如高度適于具有突發(fā)調(diào)制激光輻射的激光距離測(cè)量裝置，例如，根據(jù)如EP01957668中描述的原理。根據(jù)本發(fā)明，在這種情況下，在不需要利用監(jiān)測(cè)二極管的情況下，可以遵守針對(duì)激光安全性的標(biāo)準(zhǔn)，作為其結(jié)果，生產(chǎn)出更緊湊、更經(jīng)濟(jì)有效且較不復(fù)雜的總體系統(tǒng)。這種距離測(cè)量裝置具有:發(fā)送單元，該發(fā)送單元用于利用激光驅(qū)動(dòng)器10和激光二極管3發(fā)射激光脈沖18，接收單元，該接收單元用于利用光敏電子組件接收激光脈沖18的被返回分量，以及評(píng)估單元，該評(píng)估單元用于基于激光脈沖18從距離測(cè)量裝置至目標(biāo)對(duì)象并再次返回的傳播時(shí)間，來(lái)確定相距目標(biāo)對(duì)象的距離。
[0092]圖8表示了已經(jīng)提到的借助于比較器組件55的電壓監(jiān)測(cè)。該比較器55將電壓31與最大可容許值(其低于激光閾值電壓)比較，并且在該激光閾值電壓被超出的情況下輸出數(shù)字故障信號(hào)34，基于該數(shù)字故障信號(hào)34，例如，借助于所示的開關(guān)16，防止進(jìn)一步供應(yīng)電源能量。在這個(gè)圖中，電感性組件12采用示例性脈沖整形網(wǎng)絡(luò)的形式，如上面已經(jīng)進(jìn)一步說(shuō)明的。所示的示例原則上因兩個(gè)電感器而具有電感特性，但可以產(chǎn)生的電流/電壓脈沖的形狀受另一些組件影響。具體來(lái)說(shuō)，例如，可以影響該電脈沖的邊緣梯度和/或峰值，以保護(hù)開關(guān)13以免過(guò)載或者按照其時(shí)間曲線來(lái)適應(yīng)光學(xué)脈沖。在此通過(guò)示例的方式示出的、用于滿足應(yīng)用特定需求的脈沖整形網(wǎng)的變型例和/或設(shè)計(jì)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是常規(guī)的，或者可以通過(guò)模擬或測(cè)試設(shè)置來(lái)確定。
【權(quán)利要求】
1.一種電-光距離測(cè)量裝置，該電-光距離測(cè)量裝置包括針對(duì)用于發(fā)射激光脈沖(18)的激光二極管(3)的激光驅(qū)動(dòng)器(10)，該激光驅(qū)動(dòng)器(10)包括: ?激光二極管電壓源(11、31)，該激光二極管電壓源(11、31)用于提供低于所述激光二極管(3)的激光閾值電壓的電壓， ?電感性組件(12 )，該電感性組件(12 )處于所述激光二極管(3 )的電源路徑中，具體來(lái)說(shuō)連接至所述激光二極管(3 )，尤其是處于所述電壓源(11、31)與所述激光二極管(3 )之間的電路中，以及 ?電子開關(guān)部件(13)，該電子開關(guān)部件(13)具體來(lái)說(shuō)與所述激光二極管(3)并聯(lián)，其中該電子開關(guān)部件(13)按以下方式交互地設(shè)置: □在所述開關(guān)部件(13)的第一開關(guān)位置，能夠產(chǎn)生通過(guò)所述電感性組件(12)的電流(19)，以及 □在所述開關(guān)部件(13 )的第二開關(guān)位置，所述電流(19 )能夠通過(guò)所述激光二極管(3 )傳導(dǎo)， 其中，通過(guò)從所述第一開關(guān)位置改變至所述第二開關(guān)位置，能夠發(fā)射所述激光脈沖(18)中的一個(gè)，而在穩(wěn)態(tài)第一開關(guān)位置和穩(wěn)態(tài)第二開關(guān)位置不能夠發(fā)射激光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的距離測(cè)量裝置，其特征在于， 所述激光二極管電壓源(11、31)的電壓監(jiān)測(cè)電路(15、51、55)，該電壓監(jiān)測(cè)電路(15、51、55)用于、尤其是借助于電壓比較器(55)、來(lái)監(jiān)測(cè)超過(guò)預(yù)定限值的電壓值，具體來(lái)說(shuō)，超過(guò)激光閾值電壓的電壓值。·
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的距離測(cè)量裝置，其特征在于， 所述電壓監(jiān)測(cè)電路(15、51、55)由電壓調(diào)節(jié)器(50)的短路檢測(cè)電路、具體來(lái)說(shuō)降壓轉(zhuǎn)換器、尤其是低壓差串聯(lián)調(diào)節(jié)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的距離測(cè)量裝置， 其特征在于， 另外的開關(guān)部件(16)，該另外的開關(guān)部件(16)用于隔離所述激光二極管的電源路徑或整個(gè)所述激光驅(qū)動(dòng)器(10)，以使不能夠發(fā)射激光(18)，具體來(lái)說(shuō)，其中，基于所述電壓監(jiān)測(cè)電路(15、51)的檢測(cè)來(lái)致動(dòng)所述另外的開關(guān)部件(16)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至3中的任一項(xiàng)所述的距離測(cè)量裝置， 其特征在于， 另外的開關(guān)部件(16)，該另外的開關(guān)部件(16)用于短路所述激光二極管(3)，結(jié)果是，在所述開關(guān)部件的閉合狀態(tài)下，不能夠發(fā)射激光，具體來(lái)說(shuō)，其中，基于所述電壓監(jiān)測(cè)電路(15,51)的檢測(cè)來(lái)致動(dòng)所述另外的開關(guān)部件(16)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的距離測(cè)量裝置，其特征在于， 所述電感性組件(12)采用用于將發(fā)射的所述激光脈沖(18)整形的脈沖整形網(wǎng)的形式，具體來(lái)說(shuō)，其中，所述脈沖整形網(wǎng)展示了主導(dǎo)的電感性響應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的距離測(cè)量裝置，其特征在于， 利用可構(gòu)造的脈沖寬度調(diào)制單元(14)來(lái)致動(dòng)用于激光脈沖發(fā)射的所述開關(guān)部件(13)，具體來(lái)說(shuō)，其中，能夠利用所述脈沖寬度調(diào)制來(lái)構(gòu)造所述激光脈沖(18)的能量和/或所述激光脈沖(18)的強(qiáng)度曲線。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的距離測(cè)量裝置，其特征在于， 所述激光驅(qū)動(dòng)器(10)，除所述激光二極管(3)和所述電感性組件(12)以外，被具體實(shí)施為ASIC，具體來(lái)說(shuō)，具有純數(shù)字致動(dòng)接口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所述的距離測(cè)量裝置，該距離測(cè)量裝置包括: 發(fā)送單元，該發(fā)送單元用于利用所述激光驅(qū)動(dòng)器(10)和所述激光二極管(3)發(fā)射所述激光脈沖(18)， 接收單元，該接收單元用于利用光敏電子組件接收所述激光脈沖(18)的被返回分量，以及 評(píng)估單元，該評(píng)估單元用于基于所述激光脈沖(18)從所述距離測(cè)量裝置至所述目標(biāo)對(duì)象并再次返回的傳播時(shí)間，來(lái)確定相距目標(biāo)對(duì)象的距離， 具體來(lái)說(shuō)，其中，所述激光脈沖(18)被發(fā)射為突發(fā)狀激光脈沖群。
10.一種用于借助于電-光距離測(cè)量裝置中的激光二極管(3)來(lái)生成激光脈沖(18)的方法，其特征在于: ?經(jīng)由電感性組件(12)向所述激光二極管(3)提供低于所述激光二極管(3)的激光閾值電壓的電源電壓(11、31)， ?通過(guò)閉合與所述激光二極管并聯(lián)設(shè)置的開關(guān)部件(13)來(lái)增大通過(guò)所述電感性組件(12)的電流(19 )， ?通過(guò)斷開所述開關(guān)部件(13)在發(fā)射所述激光脈沖(18)的同時(shí)減少所述激光二極管(3)上的電流。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于， 通過(guò)監(jiān)測(cè)所述電源電壓(11、31)來(lái)監(jiān)測(cè)故障情況，以確定是否已經(jīng)達(dá)到或超出預(yù)定電壓限值，具體來(lái)說(shuō)，所述激光閾值電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于， 在故障的情況下，借助于另外的開關(guān)部件(13)隔離或短路所述激光二極管(3)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11和12中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 通過(guò)對(duì)在降低所述電源電壓的電路處的、具體來(lái)說(shuō)在降壓固定電壓調(diào)節(jié)器處的短路檢測(cè)來(lái)執(zhí)行所述監(jiān)測(cè)步驟。
14.一種根據(jù)權(quán)利要求10至13中的任一項(xiàng)所述的、用于使用低于激光閾值電壓的電源電壓來(lái)脈沖化操作電-光距離測(cè)量裝置的激光二極管的方法，其中，所述電感性組件與所述激光二極管串聯(lián)設(shè)置，并且能夠利用與所述激光二極管并聯(lián)設(shè)置的所述開關(guān)部件短路所述激光二極管。
15.一種用于電-光距離測(cè)量裝置中借助于根據(jù)權(quán)利要求10至14中的任一項(xiàng)所述的方法來(lái)在激光二極管驅(qū)動(dòng)器(10)中不使用監(jiān)測(cè)二極管的情況下確保單一故障系統(tǒng)失效安全性的方法。
16.一種針對(duì)用于發(fā)射激光脈沖(18)的激光二極管(3)的激光驅(qū)動(dòng)器(10)，該激光驅(qū)動(dòng)器包括: ?激光二極管電壓源(11、31)，該激光二極管電壓源(11、31)用于提供低于所述激光二極管(3)的激光閾值電壓的電壓， ?電感性組件(12 )，該電感性組件(12 )處于所述激光二極管(3 )的電源路徑中，具體來(lái)說(shuō)連接至所述激光二極管(3 )，尤其是處于所述電壓源(11、31)與所述激光二極管(3 )之間的電路中，以及 ?電子開關(guān)部件(13)，該電子開關(guān)部件(13)具體來(lái)說(shuō)與所述激光二極管(3)并聯(lián)，其中該電子開關(guān)部件按以下方式交互地設(shè)置: □在所述開關(guān)部件(13)的第一開關(guān)位置，能夠產(chǎn)生通過(guò)所述電感性組件(12)的電流(19)，以及 □在所述開關(guān)部件(13)的第二開關(guān)位置，所述電流(19)能夠通過(guò)所述激光二極管(3)傳導(dǎo)， 其中，通過(guò)從所述第一開關(guān)位置改變至所述第二開關(guān)位置，能夠發(fā)射所述激光脈沖(18)中的一個(gè)，而在穩(wěn)態(tài)第一開關(guān)位置和穩(wěn)態(tài)第二開關(guān)位置中不能夠發(fā)射激光， 其特征在于， 所述激光二極管電壓源(11、31)的電壓監(jiān)測(cè)電路(15、51、55)，該電壓監(jiān)測(cè)電路(15、`51、55)用于、尤其是借助于電壓比較器(55)、來(lái)監(jiān)測(cè)超過(guò)預(yù)定限值的電壓值，具體來(lái)說(shuō)，超過(guò)激光閾值電壓的電壓值。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的激光驅(qū)動(dòng)器(10)，其特征在于， 所述電壓監(jiān)測(cè)電路(15、51、55)由電壓調(diào)節(jié)器(50)的短路檢測(cè)電路、具體來(lái)說(shuō)降壓轉(zhuǎn)換器、尤其是低壓差串聯(lián)調(diào)節(jié)器來(lái)`實(shí)現(xiàn)`。
【文檔編號(hào)】G01C3/08GK103857983SQ201280043193
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月6日
【發(fā)明者】R·梅茨勒, B·菲格爾, K·吉熱 申請(qǐng)人:萊卡地球系統(tǒng)公開股份有限公司