專利名稱：具有組合反光鏡顯示裝置的機動車輛距離測量系統(tǒng)的制作方法
本申請是1990年2月26日提出的NO.07/484，626申請的部分繼續(xù)申請。
這個系統(tǒng)是關于電子距離測量系統(tǒng)，更具體地說，是關于超聲波機動車輛距離測量系統(tǒng)，它具有整體安裝到機動車輛后視鏡上的數(shù)字式距離顯示器。
盡管現(xiàn)代的車輛設計為駕駛者提供了一種在車輛駕駛過程中能令人滿意的前視效果，但是它側面和后部的視線經(jīng)常受阻礙。作為某種彌補，一般是通過適當移動車輛上的反光鏡，來增加駕駛員的視野。盡管如此，反光鏡并不能完全消除盲點。例如，由于車身引起的阻障，所以在使用反光鏡時很難提供朝向車輛后部的滿意視野。駕駛員對車輛后部的觀察受到從駕駛員對車輛后部之間的很大距離的阻礙，特別是駕駛牽引車與拖車的聯(lián)合體及其他的大型車輛時。
由于反光鏡限制了駕駛員的景深感，從而進一步限制了對于駕駛者所必需的正確判斷到障礙物的距離的視覺能力。當?shù)管嚂r，和當駕駛員需要精確的距離信息，以便駕駛車輛(例如半牽引拖車)靠近障礙物，如裝卸碼頭時，這是一個特別顯著的問題。由于駕駛員和車輛后部之間具有比較長的距離，較小的障礙物也許會被忽視。對于司機無法直接觀察到的以及反光鏡無法完全覆蓋到的車輛兩邊的任何一邊的盲區(qū)，這是一個非常實際的問題。
除了反光鏡以外，人們還提出了各種裝置系統(tǒng)來擴大駕駛員的視野。這些系統(tǒng)包括采用電視攝象機和監(jiān)視器等觀察系統(tǒng)，對用反光鏡看不到的地方進行圖象觀察。但增加電視相對較昂貴，還要求駕駛員將他或她的注意力從其他觀察系統(tǒng)轉(zhuǎn)移過來，而對確定到障礙物的距離卻只能提供有限的線索。
對障礙物進行電子探測和測距系統(tǒng)采用了超聲波、雷達和紅外線發(fā)射器及接收器等測量從障礙物反射回來的能量的裝置，這個系統(tǒng)通過測定發(fā)射的能量到達障礙物并從那兒返回所需的時間，來確定到障礙物的距離。
在此作為參考文獻的Starke等人的美國專利NO.4，903，004，描述了一種用于車輛的距離測量及信號系統(tǒng)，該系統(tǒng)例如可用于倒車時測量車輛的后部到障礙物的距離，將傳感器陣列安裝在一個支撐物上，如車輛后面的保險杠上。當脈沖信號被轉(zhuǎn)換成超聲波信號時對它進行計時并對它的回波進行探測。計算好的距離顯示在一個安裝在車輛儀表盤上的三位數(shù)字顯示器上。這個系統(tǒng)包括超聲波發(fā)射/接收裝置，一個控制裝置和一個數(shù)字顯示器。
Tendle的美國專利NO.4，937，796描述了一種為車輛駕駛員提供聲音的報警信號的方法和設備。該設備采用聲納技術測量從車輛后部到一個建筑物的距離，例如從倒退車輛到卸貨碼頭的距離。一個裝置將測得的車輛后部到建筑物的距離轉(zhuǎn)換為聲音報警信號輸出。
Naruse的美國專利NO.4，674，073描述了一種在車輛內(nèi)使用的設備，該設備利用超聲波確定和測量物體相對于車輛的位置，將多個超聲波發(fā)射和接收元件一個接一個排成一列，并依次啟動以測量和定位該物體。用數(shù)字顯示器顯示被測的物體的位置及距離。
Chey的美國專利NO.4，626，850描述了一種在車輛內(nèi)使用的設備，用超聲波定位和測量車輛附近的物體。使超聲波傳感器各向旋轉(zhuǎn)以便掃描物體所在區(qū)域，并提供有關被測物體的距離及方向的聲音和圖象顯示。
Lee的美國專利NO.4，943，796描述了一種安裝于汽車后視鏡內(nèi)的顯示裝置，其采用超聲波傳感器顯示車輛后部與物體的距離。
盡管已在已有技術中描述了超聲波測量和測距裝置，但是傳統(tǒng)的視覺距離顯示器要求車輛駕駛員將其注意力從其他系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到觀察裝置的顯示器上。盡管Lee描述了一個安裝在內(nèi)反光鏡上以便在該反光鏡附近觀察距離顯示的顯示器，這個系統(tǒng)仍要求車輛駕駛員將他或她的視線從反光鏡轉(zhuǎn)移到所安裝的顯示器上。此外，后面的這個系統(tǒng)對于不裝設內(nèi)部后視鏡的牽引車拖車聯(lián)合體是無用的。
據(jù)此，本發(fā)明的目的是提供一個車輛數(shù)字式距離顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于向駕駛員提供精確的障礙物距離信息，而使駕駛員無需將其注意力從其他目視系統(tǒng)轉(zhuǎn)移開。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種數(shù)字式距離顯示系統(tǒng)，可用于牽引車-拖車聯(lián)合體及其他使后視受阻礙的車輛。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種數(shù)字式距離顯示系統(tǒng)，它將最大限度不使駕駛員分視直到測得位于預定的危險或臨界距離上的障礙物。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于不突設于車外的距離測量傳感器的安裝方式。
按照本發(fā)明的一個方面，車輛距離測量系統(tǒng)包括一個距離測量儀器，用于測量到某個物體的距離，并相應地提供距離信號。一個顯示器包括(ⅰ)車輛反光鏡，它內(nèi)部設有帶透明窗部分的圖象反射面，和(ⅱ)一個安裝在車輛反光鏡上且通過半透明窗部分可供觀察的數(shù)字顯示器。該數(shù)字顯示器響應表示被測物體距離的距離信號以顯示被測物體距離。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，距離測量裝置包括一個比較器，用于對到達物體的距離和預定的臨界距離進行比較，相應提供一個顯示啟動信號。數(shù)字顯示器響應顯示啟動信號，以便選擇地關閉數(shù)字顯示器和顯示測得的到達物體的距離。該顯示器包括一個響應顯示啟動信號的照明裝置，如發(fā)光二極管(LEDS)，它用于照亮數(shù)字顯示。
根據(jù)本發(fā)明的特征，距離測量裝置包括一個超聲波發(fā)射器和接收器，一個計時電路和一個距離計算處理器。超聲波發(fā)射器用于傳送所發(fā)射的超聲波信號。超聲波接收器接收反射的超聲波，并相應提供一接收信號。計時電路測量從超聲波發(fā)射器發(fā)射超聲波到超聲波接收器接收到反射超聲波期間的時間周期。與測到的時間周期相對應，距離轉(zhuǎn)換處理器向顯示器提供距離信號。
根據(jù)本發(fā)明的特征，超聲波發(fā)射器和接收器包含在車輛照明組件中，例如尾燈組件，尾燈組件包括罩體，罩內(nèi)裝有燈炮或其他安裝在罩內(nèi)的光發(fā)射裝置以便提供一外部可見的發(fā)射光。在罩體上固定一個透鏡，以便發(fā)送可見光和超聲波。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，數(shù)字顯示器包括一個二-十進制代碼(BCD)譯碼器，以便接收距離信號和相應提供一顯示驅(qū)動信號。數(shù)字顯示器響應顯示驅(qū)動信號，以顯示測得的物體的距離。數(shù)字顯示器包括一對七段液晶顯示器(LCDS)或發(fā)光二極管(LEDS)。顯示器包括一個將顯示器裝到車輛外部的固定裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，設置一個加熱器，以便對車輛反光鏡進行電加熱，以除去反光鏡或顯示器上的霜和霧。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，車輛距離測量系統(tǒng)包括一個距離測量裝置，它具有(ⅰ)第一傳感器通道用來探測到達位于第一區(qū)間的物體的距離，并相應提供第一傳感器信號，(ⅱ)響應第一傳感器通道以便提供一個第一距離信號的處理器。距離顯示系統(tǒng)包括(ⅰ)一個車輛后視鏡，它具有一個圖象反射表面及一個安裝在圖象反射表面某部位上的第一透明窗，(ⅱ)第一數(shù)字顯示器，它安裝于車輛后視鏡上。車輛駕駛員能通過第一個透明窗觀察數(shù)字顯示器，顯示器響應第一距離信號以顯示測得的物體與駕駛員之間的距離。
當在預定距離內(nèi)測到物體時處理器向數(shù)字顯示器提供顯示驅(qū)動信號，第一數(shù)字顯示器響應數(shù)字顯示啟動信號以選擇性關閉和顯示測量距離。
根據(jù)本發(fā)明的一個特征，距離顯示系統(tǒng)包括一個顯示照明裝置，它響應來自距離測量裝置的顯示啟動信號以照明數(shù)字顯示器。第一數(shù)字顯示器當測定距離大于預定距離時將相應于顯示啟動信號而關閉其顯示，而當測定距離小于預定距離時則顯示所測距離。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，車輛距離測量系統(tǒng)包括一第二通道，該通道探測與第一區(qū)域不同的第二區(qū)域內(nèi)的障礙物。特別是該距離測量裝置包括第二傳感器通道，用來探測位于第二區(qū)域內(nèi)的物體的距離，并相應提供一第二傳感器信號。處理器響應第二傳感器通道，向安裝在車輛反光鏡內(nèi)的第二數(shù)字顯示器提供第二距離信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，車輛照明燈和傳感器外殼的組合體包括一個可安裝在車輛上的燈罩，燈罩里面裝有提供可見光的光發(fā)射部件。還設有燈的插座和用于將光發(fā)射部件安裝于燈罩內(nèi)的支座。在與燈插座相隔一定距離的燈罩上裝有一個傳感器，用于發(fā)射和接收測距用的探測信號。一個光學半透明透鏡被安裝在燈罩上，以便在所需方向上發(fā)射可見光和探測信號。此外，這種透鏡可包括一個孔，通過該孔也可發(fā)射探測信號和接收回波信號。
根據(jù)本發(fā)明的一個特征，探測信號可利用超聲波能來探測和定位物體。此外，透鏡可以是具有透明或彩色塑料覆蓋物的形式，對超聲波基本是透明的，對可見光是半透明的。透鏡包括形成Freznel透鏡的一系列同心紋。
本發(fā)明的上述目的及其他目的、特征、思想和優(yōu)點，在以下結合附圖對本發(fā)明進行詳細描述的過程中將更加明顯。


圖1是根據(jù)本發(fā)明安裝在車輛上的車輛距離測量系統(tǒng)的側視圖。
圖2是圖1所示車輛的平面圖，包括根據(jù)本發(fā)明的車輛距離測量系統(tǒng)。
圖3是根據(jù)本發(fā)明形成的車輛距離測量系統(tǒng)的主要部件圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的反光鏡系統(tǒng)的正視圖，包括一車輛側視鏡和一對整體安裝的數(shù)字距離顯示器。
圖5是圖4反光鏡系統(tǒng)的局部剖面圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一種反光鏡系統(tǒng)的正視圖。
圖7A是超聲波傳感器的正視圖。
圖7B是圖7A的超聲波傳感器的側面剖視圖。
圖7C是圖7A的超聲波傳感器的后視圖。
圖7D是圖7A的超聲波傳感器的俯視剖面圖。
圖8是超聲波發(fā)射和接收單元的透視圖。
圖9A是超聲波傳感器外殼的局部正視圖。
圖9B是圖9A的外殼的剖視圖。
圖9C是圖9A的外殼的另一個剖視圖。
圖10A是超聲波傳感器后面板的正視圖。
圖10B是圖10A的后面板的底視剖面圖。
圖11A是超聲波安裝支座的正視圖。
圖11B是圖11A的安裝支座的底視圖。
圖11C是圖11A的安裝支座的側視圖。
圖12A是超聲波傳感器前面板的正視圖。
圖12B和圖12C是圖12A的前面板的剖面圖。
圖13A是車輛尾燈組件的正視圖，這里移開了透鏡蓋，以表示整體安裝的超聲波傳感器。
圖13B是圖13A中的裝有透鏡蓋的尾燈組件的局部剖視圖。
圖14A是裝有圖13A尾燈組件的車輛后視圖。
圖14B是圖14A的車輛的局部側視圖。
圖15A是根據(jù)本發(fā)明的接線盒的側視圖。
圖15B是圖15A的接線盒的另一個側視圖。
圖15C是圖15A和15B的接線盒的正視圖。
圖16是根據(jù)本發(fā)明的車輛距離測量系統(tǒng)的控制器及顯示電路的示意圖。
圖17是根據(jù)本發(fā)明的超聲波傳感器和發(fā)射及接收電路的示意圖。
根據(jù)圖1，車輛20包括牽引車22和拖車24的聯(lián)合體。將構成障礙物距離傳感器的多個收發(fā)器60安裝在車輛20的后保險桿26上。發(fā)射器/接收器從車輛向后面的探測空間發(fā)射頻率為40-50千赫的超聲波。反光鏡顯示系統(tǒng)40包括一個傳統(tǒng)的反射側視鏡，其上整體地裝有數(shù)字顯示器。通過反光鏡的透明窗可觀察數(shù)字顯示器指示的被測障礙物的距離。
每個收發(fā)器60都發(fā)射錐形的超聲波能。組成收發(fā)器60的線性陣列62依次安裝在如圖2所示的保險杠26上，以獲得向后的障礙物探測空間。收發(fā)器60并聯(lián)連接以使其同時發(fā)射超聲波脈沖并對返回超聲波信號具有重疊接收性。
與下文描述的輔助數(shù)據(jù)處理器和控制電路相結合的收發(fā)器60的后排陣列62提供完整的探測范圍，以探測和提供位于車輛后10英尺內(nèi)的障礙物的距離信息。該信息將通過從反光鏡顯示系統(tǒng)40中看到數(shù)字顯示器而供給車輛駕駛員，以避免撞車。車輛駕駛員可以在觀察反光鏡顯示系統(tǒng)40中的障礙物并將車倒向例如月臺或碼頭時，同時觀察數(shù)字顯示器指示的到達月臺或碼頭的距離。
除了具有能避免撞車的后部傳感器陣列62之外，還可以將收發(fā)器安裝于車輛的一側，以增強避免撞車的能力。側面?zhèn)鞲衅麝嚵?4包括三個收發(fā)器60，以便探測車輛20右側的障礙物。確定收發(fā)器陣列的方向以便探測車輛駕駛員不能直接看到的范圍內(nèi)的物體，以及向處理和控制電路的第二通道提供距離檢測信息，以在反光鏡顯示系統(tǒng)40的第二數(shù)字顯示器顯示測量結果。
如圖3所示，車輛距離測量系統(tǒng)包括三個主要部分與數(shù)字顯示器整體安裝的反光鏡顯示系統(tǒng)40，一個或多個超聲波收發(fā)器60和接線盒80。參照圖4和圖5，反光鏡顯示系統(tǒng)40包括一個反射式“西海岸風格”側視鏡41，和大約七英寸寬十六英寸高的深沖不銹鋼框架。反光鏡部件42可以是密封在乙烯管中的在第一層面鍍鉻或鍍銀的玻璃，以防止部件損壞，以及吸收沖擊及路面顫動。反光鏡顯示系統(tǒng)40包括可通過反光鏡部件內(nèi)的透明窗觀察的一個或兩個后部發(fā)光的三位數(shù)LCD顯示器44、46。還可以將反光鏡加熱以除去部件上的霧和水。
接線盒80為LCD顯示器44、46及后燈(沒有示出)提供電源，并包括用于控制收發(fā)器60以探測和計算障礙物的距離的電路。接線盒包括一個常規(guī)的微處理器或微控制器，以便控制和接收來自收發(fā)器60的回波信號，計算被測物體的距離，將計算出的距離與預定的顯示最大距離值進行比較，并向相應的顯示器44和46提供相應的距離數(shù)據(jù)信號并啟動該顯示器。
接線盒80與位于車輛后部或一側的傳感器的兩個傳感器輸入通道相連。每個通道控制一個或多個收發(fā)器60以探測車輛后面或一側的障礙物。多個收發(fā)器單元向通道提供輸入信號，以增加系統(tǒng)的橫向探測范圍。如圖2所示，將多個收發(fā)器60安裝在拖車24的后部和側面以保證完整的探測范圍。兩個通道上的收發(fā)器單元并行傳輸以發(fā)射超聲波。返回的超聲波回波信號由每組傳感器分別供給與之相連的通道，并分別進行處理和顯示在相應的LCD顯示器44、46上。
由收發(fā)器60構成的超聲波傳感器是可從商業(yè)上得到的，比如Polaroid有限公司的產(chǎn)品。每個單元都包括一個用于發(fā)射50千赫的超聲波信號的超聲波發(fā)射器和一個用于感受返回的發(fā)射信號的接收器。接線盒80測量時間差和計算到達被測障礙物的距離。如果計算的障礙物距離是在傳感器通道所設定的預定距離內(nèi)，相應的LCD顯示器和后燈將會啟動，并顯示到達障礙物的距離。
通過內(nèi)連電纜66將超聲波收發(fā)器60串聯(lián)，或“串成鏈”，以便形成沿車輛后保險杠安裝的線性陣列62中的第一傳感器通道。第一傳感器通道通過電纜68a與安裝在牽引車22駕駛室內(nèi)的接線盒80連接。
接線盒80包括一個控制器，該控制器用于驅(qū)動收發(fā)器60以發(fā)射超聲波脈沖，并接收返回的超聲波，計算反射超聲波的障礙物的距離，并提供指示所計算距離的二-十進制碼(BCD)的數(shù)據(jù)信號。形成第二傳感器通道的第二陣列超聲波收發(fā)器(未示)通過電纜68B與接線盒80相連。
圖6表示水平地安裝在車輛內(nèi)的另一反光鏡系統(tǒng)40A，將多個LCD顯示器44A、46A安裝在反光鏡部件42A的相對側，并可通過設置其中的透明窗進行觀察。
圖7A-7D表示超聲波傳感器72。該部件尺寸相當小，約為1.5英寸寬1英寸高1/2英寸深。傳感器起揚聲器的作用，以發(fā)射超聲能脈沖，并起靜電麥克風的作用以接收反射的信號或“回波”。傳感器可按圖8所示的方式安裝，以提供完整的超聲波收發(fā)器60。
參考圖8，收發(fā)器60包括內(nèi)安裝有超聲波傳感器72的外殼70。外殼70由常規(guī)的片狀金屬構成并包括盒形前蓋71(圖9A-9C)，它具有一個后開的背面和一個相對的正面。正面的大正方形中心孔由一塊透聲屏76覆蓋，用來防止其他物件進入傳感器72。蓋711與正方形超聲波傳感器后面板712(圖10A和10B)的緣邊配合，并使插在蓋71上的孔73中的固定螺栓與后面板712緣邊上的螺孔75相配合，而將蓋71固定到傳感器后面板712上。用貫穿螺栓78將傳感器后面板712固定到車輛上。
此外，外殼70通過L形超聲波安裝支架79(圖11A-11C)裝設于車輛上，支架通過貫通螺栓78與傳感器后面板712相接合并固定。
通過前面板74將傳感器72置于在外殼70的中央。參考圖12A-12C，前面板74形狀為正方形，它具有大的中央正方形凹陷部分。凹陷部分上形成橢圓形孔，它的周圍還有多個孔，以便用于將收發(fā)器固定到面板上。
因為超聲波傳感器是相當小的，因此只需作一些小的變動就可以將它用于現(xiàn)有的車輛結構中。燈光單元例如尾燈組件為傳感器提供了周圍環(huán)境保護。如圖13A和13B所示，該組件包括一個能透過超聲波的塑料蓋，或者一個穿過塑料的孔。
尾燈組件130包括一個金屬燈罩132，具有一緣邊以將該組件安裝在車體上的開孔之中。通過支架將燈座134安裝在燈罩132中，將白熾燈136安裝在燈座134上，并通過絕緣電線138為照明燈136提供電源。將傳感器72安裝在燈136下面，并通過傳統(tǒng)的固定件(未示)將傳感器直接固定在透鏡蓋140后面。
透鏡140可以是一個多面光學半透明塑料材料，以便將燈136射出的光投射出去。此外，透鏡可以形成一個菲涅耳透鏡，用以進一步引導和匯聚從燈136發(fā)出的光。這種塑料與傳統(tǒng)的車輛尾燈及行車燈一樣可以是透光的，局部透光的或彩色的。為了限制超聲波的衰減，要選擇合適的塑料類型和厚度。此外，將一個穿過塑料的孔142或由合適的可透過超聲波的材料，如質(zhì)量好的屏材料構成的窗142，設在透鏡中以便減小發(fā)射或接收信號的衰減。
參照圖14A，車輛150包括一個安裝在車輛后部152的尾燈組件130。因此，通過改變或者替換現(xiàn)存的尾燈使其與超聲波傳感器相配合，而無需改變車輛的結構，就可將車輛距離測量系統(tǒng)直接安裝在車上。在車輛一側的尾燈組件130或行車燈組件154內(nèi)包含的超聲波傳感器，進一步提供了傳感器的最佳位置，而無需移動和重新布置現(xiàn)存的車燈。
根據(jù)圖15A-15C，接線盒80包括第一側面82，該側面包括連接器84和86，用以將接線盒中的電子器件連到收發(fā)器的第一和第二串接鏈通道上。一個與第一側面82相對的側板面88，包括聯(lián)接電纜82的連接器90，用以向反光鏡顯示系統(tǒng)40提供信號。連接器92用來向接線盒提供直流電源，必要時接線盒又向其他系統(tǒng)提供電源。最后，一個前面板94包括一個電源保險絲盒96和一個顯示開關98，該開關用于選擇以英尺還是米來讀數(shù)。
圖16的示意圖表示接線盒80內(nèi)的控制線路和反光鏡顯示系統(tǒng)的顯示線路。車輛距離測試系統(tǒng)的控制器的顯示電子器線100包括常規(guī)的處理器102和二-十進制代碼(BCD)，該代碼用于七段轉(zhuǎn)換器/驅(qū)動器(顯示驅(qū)動器)110-116和七段液晶顯示器(LCDS)120。
微處理器102包括儲存一系統(tǒng)操作指令的可擦可編程的只讀存儲器(EPROM)，暫時儲存操作數(shù)據(jù)的隨機存取存儲器(RAM)，可完成計算和邏輯操作的中央處理單元和第一及第二并行輸入輸出(I/O)接口PAO-PA7和PB0-PB5。微處理器102的第一I/O接口PAO-PA7包括I/O終端PAO-PA3，該終端向顯示驅(qū)動器110-116提供并行MOS電平BCD數(shù)據(jù)信號。第一I/O接口的I/O保持終端PA7-PA4與顯示驅(qū)動器110-116的各個顯示使能端相連接。顯示驅(qū)動器110-116的輸出終端A-G與雙元七段LCD顯示器120和122的相應段連接。
第二輸出接口的第一I/O終端PBO通過驅(qū)動器140和142與發(fā)光二極管(LEDS)144并聯(lián)。將LEDS144安裝在LCD顯示器120和122后面的反光鏡顯示系統(tǒng)中，以便在探測預定臨界距離內(nèi)障礙物時，與探測相應而將顯示器照亮。
第二輸出接口的I/O終端PB1向顯示驅(qū)動器110-116和LCD顯示器120-122提供時鐘信號，時鐘信號用于從微處理器102的第一輸出接口到顯示驅(qū)動器110-116和LCD顯示器120和122同步傳遞數(shù)據(jù)信號。
I/O終端PB2在程序控制下通過二極管Q1向每個收發(fā)器發(fā)送控制信號。I/O終端PB3通過放大器136接收從顯示開關98傳來的邏輯信號。微處理器102周期性地讀出I/O終端PB3的邏輯電平，并對被測障礙物的計算距離進行換算，以便有選擇地用英尺或米顯示該距離，最后，I/O終端PB5和PB4接收來自第一、第二傳感器通道的相應的回波信號ECHO1和ECHO2。
每個傳感器通道都包括一個比較器130，該比較器的反向輸入端接收來自并聯(lián)組成一傳感器通道的各超聲波收發(fā)器的回波信號。將消噪聲電容器的一端聯(lián)連在比較器130的反向輸入端而另一端接地。比較器的非反向輸入端與參考電壓相連。如果任何一個收發(fā)器探測到超聲波的回波信號，電流將流過與反向輸入端相連的負載電阻134并引起供至反向端的電壓電平下降，也就是，低于參考電壓。比較器130的輸出端與反向器132相連，反向器轉(zhuǎn)換該信號電平，并向輸入端PB5和PB4提供相應的回波信號。
穩(wěn)壓器160向所有的電子部件100提供電源，額定的12伏特車用電源提供給穩(wěn)壓器160，穩(wěn)壓器向系統(tǒng)部件提供5伏MOS工作電壓，12伏直流電直接供給反光鏡顯示單元的電子加熱器單元。
圖17是包括超聲波傳感器200和超聲波接收器及發(fā)射器電路的收發(fā)器的示意圖。發(fā)射器電路包括傳感器發(fā)射控制器202，該控制器接收來自控制器和顯示電子部件100的發(fā)射控制信號，并通過輸出晶體管204和輸出變壓器206向傳感器200提供一預定持續(xù)周期的超聲波輸出信號。
由傳感器200接收的超聲波被轉(zhuǎn)換成為電信號并供給信號處理器212。信號處理器212響應由調(diào)諧電路214設定的頻率以探測與發(fā)射信號頻率相對應的回波信號。根據(jù)探測的預定頻率，信號處理器212向比較器216的反向輸入端提供探測器的信號。比較器216的輸出端與通道的其他發(fā)射器的輸出端并聯(lián)到控制器的顯示電子部件100上。
在工作中，微處理器102周期性地向兩條通道的超聲波收發(fā)器發(fā)射并行的控制信號并啟動計時器。與發(fā)射控制信號相對應，每個收發(fā)器的發(fā)射器都發(fā)射超聲波信號，該信號使相關傳感器向有潛在障礙物或危險的區(qū)域發(fā)射超聲波能。這種超聲波能被障礙物反射回來并產(chǎn)生可被傳感器接收到的聲回波。
與收到的回波相對應，傳感器向信號處理器212提供相應的信號。探測器的輸出端通過信號處理器212與相應通道的微處理器102相連。此外，微處理器102還接收來自各通道的信號，并通過計時器，確定聲波能到達障礙物和從障礙物返回所需的往返時間，微處理器將時間轉(zhuǎn)化成距離，并將計算的距離和該通道的預定臨界距離值相比較。
該系統(tǒng)在1.5英寸到超過10英尺的工作范圍內(nèi)，具有1/10英尺的精度和顯示分辨率。如果物體到車輛的距離超過十英尺，則因系統(tǒng)范圍的限制而排除在外，并由此避免產(chǎn)生向駕駛員發(fā)出虛假警告指示。
如果計算距離在臨界距離的顯示范圍之內(nèi)，則微處理器102將表示障礙物距離的顯示器輸出信號送至所選單位的相應通道，即英尺或米的顯示通道。如果在兩個通道的臨界距離范圍內(nèi)在相應顯示通道上沒有探測到出現(xiàn)的障礙物，兩個顯示器都關閉，并且使顯示器中的燈熄滅。
本發(fā)明的其他特征包括在反光鏡顯示單元中設有電子加熱部件，以便除去反光鏡上的霧、霜和冰，并且為LCD顯示器維持一個滿意的工作環(huán)境。本發(fā)明的另一個特征包括在反光鏡中形成半鍍銀顯示窗的薄膜反光鏡部分，在該部分上，只有在后部被照亮時才能觀察到LCD顯示器。關閉顯示器時因其比環(huán)境光線還要黯淡，所以無法觀察顯示器，因此車輛駕駛員不會受顯示器影響，從而該反光鏡單元的整個表面將構成可用的成象區(qū)域。
概括地說，本發(fā)明提供一個障礙物探測和定向系統(tǒng)，其包括反光鏡顯示單元，該單元和與該單元整體安裝的數(shù)字顯示器相組合為司機提供常規(guī)的后視野。數(shù)字顯示器可通過反光鏡內(nèi)的光學窗進行觀察，由此駕駛員無需將他或她的視線從反光鏡轉(zhuǎn)移到對顯示器進行視察。因為當從車輛到預定距離內(nèi)沒有探測到障礙物時顯示器會關閉，所以駕駛員不會受顯示器上出現(xiàn)的誤指示的干擾。
在對本發(fā)明的幾個具體實施例進行描述和說明的同時，應該認識到，在不脫離本發(fā)明的附加權利要求所確定的真實思想和范圍的情況下可以對上面具體說明和描述的實施例的細節(jié)作出改進。
例如，盡管上述反光鏡顯示系統(tǒng)采用LCDs，但也可采用發(fā)光二極管而省去各個后照明LEDs。此外，盡管上述的系統(tǒng)包括兩個傳感器通道，但也可以使用更多或更少通道提供所需危險報警探測區(qū)。另外，盡管上面描述了超聲波測距系統(tǒng)，其他測距系統(tǒng)也可使用，包括無線電探測和雷達，紅外線及無線電收發(fā)系統(tǒng)。
盡管已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細地描述和說明，但是很顯然，這僅僅是用于舉例和說明而并不是限制本發(fā)明，本發(fā)明的思想和范圍只由附加的權利要求的條款加以限定。
權利要求
1.一種車輛距離測量系統(tǒng)，包括距離測量裝置，用于探測到達物體的距離并相應提供一距離信號；和顯示裝置，包括(i)一個車輛反光鏡，具有一個圖象反射表面，該表面上設有窗口部分，和(ii)一個安裝在所說車輛反光鏡上和通過所說的窗口可觀察的數(shù)字顯示器，并且所說的數(shù)字顯示器響應所說的距離信號以便顯示所檢測的物體的距離。
2.根據(jù)權利要求1所述的車輛距離測量系統(tǒng)，進一步包括車輛燈和傳感器外殼的組合體，包括(ⅰ)一罩體(ⅱ)一光發(fā)射裝置，安裝到所說的罩體中用于發(fā)出可見光(ⅲ)一傳感器，其安裝在所說罩體中，用于發(fā)射和接收探測信號以便測量達到所說物體的距離;和(ⅳ)一個透鏡，安裝到所說的罩體上用于透射所說的可見光。
3.根據(jù)權利要求2所述的車輛距離測量系統(tǒng)，其中所說的透鏡包括一個與所說傳感器對準的孔。
4.根據(jù)權利要求1所述的距離測量系統(tǒng)，所說的距離測量裝置包括，用于將預設臨界距離和所測物體的距離進行比較，并相應供給顯示啟動信號的裝置，所說的數(shù)字顯示響應所說的顯示啟動信號以便選擇(ⅰ)關閉數(shù)字顯示器，和(ⅱ)顯示被測物體的距離。
5.根據(jù)權利要求4所述的車輛距離測量系統(tǒng)，所說的顯示裝置進一步包括照明裝置，響應所說的顯示啟動信號，用于照亮所說的數(shù)字。
6.根據(jù)權利要求1所述的車輛距離測量系統(tǒng)，其中，所說的距離測量裝置包括一個超聲波收發(fā)器，響應于一個發(fā)射信號而發(fā)射一超聲波，并且接收反射的超聲波而相應提供一接收信號;計時裝置，用于測量在所說超聲波發(fā)射器發(fā)射超聲波和由所說的超聲波收發(fā)器接收反射超聲波之間的時間周期;和距離轉(zhuǎn)換裝置，響應所測得的時間周期而提供所說的距離信號。
7.根據(jù)權利要求6所述的車輛距離測量系統(tǒng)，還包括車燈和傳感器的外殼的組合物，包括(ⅰ)一罩體(ⅱ)一光發(fā)射裝置，安裝在所說的罩體中，用于發(fā)出可見光;(ⅲ)用于將所說的超聲波收發(fā)器裝到罩體中的裝置;和(ⅳ)裝在罩體中的透鏡，用于透射所說的可見光。
8.根據(jù)權利要求6所述的車輛距離測量系統(tǒng)，所說的數(shù)字顯示器包括二-十進制碼(BCD碼)譯碼裝置，以接收所說的距離信號并且相應提供一顯示驅(qū)動信號，和一個數(shù)字顯示器，以響應所說的顯示驅(qū)動信號以顯示被檢測的物體的距離。
9.根據(jù)權利要求8的所述車輛距離測量系統(tǒng)，其中，所說的數(shù)字顯示器包括一對液晶顯示器(LCDS)。
10.根據(jù)權利要求8所述的車輛距離測量系統(tǒng)，其中，所說的數(shù)字顯示器包括一對發(fā)光二極管顯示器(LEDS)。
11.根據(jù)權利要求1所述的車輛距離測量系統(tǒng)，其中，所說的顯示裝置包括將所說的顯示裝置裝設到車輛外部的固定裝置。
12.根據(jù)權利要求1所述的車輛距離測量系統(tǒng)，進一步包括加熱裝置，用于電加熱所說車輛反光鏡。
13.根據(jù)權利要求1所述的車輛距離測量系統(tǒng)，其中所說的窗口包括一個薄膜反光鏡。
14.根據(jù)權利要求1所述的車輛距離測量系統(tǒng)，其中所說的窗口是透明的。
15.一種車輛距離測量系統(tǒng)，包括距離測量裝置，包括(ⅰ)第一傳感器通道，用于探測位于第一空間的物體距離并相應提供一第一傳感器信號;和(ⅱ)處理裝置，對應于所說的第一傳感器通道，用于提供一個第一距離信號;和一個距離顯示系統(tǒng)，包括(1)車輛后視鏡，具有一個圖象反射表面及一個位于所說圖象反射表面一個部位上的第一透明窗;(2)第一數(shù)字顯示器，安裝在所說的車輛后視鏡上，所說的數(shù)字顯示器通過第一透明窗進行觀察，并且響應所說的第一距離信號顯示物體的檢測距離。
16.根據(jù)權利要求15所述的車輛距離測量系統(tǒng)，其中，所說的處理裝置對應于所檢測的在設定距離以內(nèi)的物體提供啟動顯示信號到所說的數(shù)字顯示器，所說的第一數(shù)字顯示器響應所說的啟動顯示信號以選擇地消除和顯示所說的檢測距離。
17.根據(jù)權利要求16所述的車輛距離測量系統(tǒng)，所說的距離顯示系統(tǒng)進一步包括顯示器照明裝置，響應來自所說距離測量裝置的啟動顯示信號，用于照亮所說的數(shù)字顯示器。
18.根據(jù)權利要求16所述的車輛距離測量系統(tǒng)，其中所說的第一數(shù)字顯示器響應顯示啟動信號當測定距離大于預定距離時將選擇關閉其顯示，而當測定距離小于預定距離時則顯示所測距離。
19.根據(jù)權利要求15所述的車輛距離測量系統(tǒng)，所說的距離顯示系統(tǒng)進一步包括顯示照明裝置，響應來自所說處理裝置的信號對所說的數(shù)字顯示器進行照明。
20.根據(jù)權利要求15的所述的車輛距離測量系統(tǒng)，所說的距離測量裝置包括第二傳感器通道，該通道用于探測位于第二空間的物體的距離，并相應地提供一第二傳感器信號，所說的處理裝置響應所說的第二傳感器通道，用于提供一第二距離信號;所說的車輛后視鏡具有一個位于所說的圖象反射表面區(qū)域的第二窗口，其與第一窗口隔開，和一個安裝在所說的車輛后視鏡上的第二數(shù)字顯示器，所說的數(shù)字顯示器可通過所說的第二透明窗進行觀察，并且對應于用于第二距離信號顯示第二檢測距離。
21.根據(jù)權利要求20所述的車輛距離測量系統(tǒng)，所說的距離測量裝置包含顯示器關閉裝置，相應地根據(jù)第一和第二傳感器通道在設定的距離之內(nèi)設有探測到物體的指示而選擇性地關閉所說的第一和第二數(shù)字顯示器。
22.根據(jù)權利要求21所述的車輛距離測量系統(tǒng)，進一步包括顯示照明裝置，響應第一和第二通道分別在所說的設定臨界距離范圍內(nèi)測到物體的指示而選擇性地對第一和第二數(shù)字顯示器進行照明。
23.根據(jù)權利要求15所述的車輛距離測量系統(tǒng)，所說的第一傳感器通道包括一個超聲波發(fā)射器，響應一發(fā)射信號而發(fā)射超聲波;一個超聲波接收器，用以接收反射超聲波，并且相應地提供一接收信號;計時裝置，用于測量在所說的超聲波發(fā)生器發(fā)射超聲波和所說的超聲波接收器接收反射超聲波之間的時間周期;以及距離轉(zhuǎn)換裝置，響應所測量的時間周期而發(fā)出所說的距離信號。
24.根據(jù)權利要求15所述的車輛距離測量系統(tǒng)，其中所說的第一窗口包括一個薄膜反光鏡。
25.根據(jù)權利要求15所述的車輛距離測量系統(tǒng)，其中，所說的第一窗口是透明的。
26.一種車輛距離測量系統(tǒng)，安裝在車輛上用于檢測物體的距離，包括控制裝置，用于提供發(fā)射信號和響應接收的回聲信號并給出一距離信號;超聲波傳感器裝置，安裝在所說車輛的外表面，并且響應所說的發(fā)射信號以便發(fā)射超聲波，和用以接收反射超聲波，并相應地提供所說回波信號;一個側視鏡，安裝在所說的車輛的外側，用以觀察車輛后部的物體，所說的側視鏡包括一個反射表面;以及一個數(shù)字顯示器，安裝在所說的側視鏡上，并且可通過在所說反射面上的窗口進行觀察，所說的數(shù)字顯示器響應所說的距離信號而顯示距離的數(shù)字數(shù)據(jù)。
27.根據(jù)權利要求26所述的車輛距離測量系統(tǒng)，所說的控制裝置包括顯示器關閉裝置，根據(jù)所接收的回波信號，關閉所述的數(shù)字顯示器，由此，當在離車輛預定的臨界距離內(nèi)未測到物體時則所說的數(shù)字顯示器所顯示的數(shù)字數(shù)據(jù)被消除。
28.車燈和傳感器殼體組件，包括一個可安裝在車輛上的罩體;光發(fā)射裝置，安裝在所說的罩體中，用于發(fā)出可見光;一個傳感器，安裝在所說的罩體中，用于發(fā)射和接收測量距離的探測信號;和一個透鏡，安裝在罩體上，用于透射所說的可見光和探測信號。
29.根據(jù)權利要求28所述的車燈和傳感器殼體組件，其中所說的探測信號包含超聲波波能。
30.根據(jù)權利要求28所述的車燈和傳感器殼體組件，進一步包括用于將所說透鏡密封到所說罩上的裝置以防止污物進入所說的殼體。
31.根據(jù)權利要求28所述的車燈和傳感器殼體組件，其中所說的傳感器包括發(fā)射和接收超聲波波能的裝置。
32.根據(jù)權利要求31所述的車燈和傳感器的殼體組件，其中所說的透鏡包括一個同所說傳感器對準的孔。
33.根據(jù)權利要求31所述的車燈和傳感器殼體組件，其中所說的透鏡包括一個可透過可見光的塑料蓋，該塑料蓋具有一個對于所說的超聲波基本上是透明的窗口部分。
34.根據(jù)權利要求28所述的車燈和傳感器殼體組件，進一步包括用于把所說的罩體安裝到車輛外部的裝置。
35.根據(jù)權利要求28所述的車燈和傳感器殼體組件，其中所說的光發(fā)射裝置包括白熾燈和對所說的白熾燈提供電能的裝置。
全文摘要
車輛距離測量系統(tǒng)包括一個距離測量裝置，一個超聲波傳感器，一個裝在反光鏡內(nèi)通過窗口可觀察的數(shù)字顯示器。距離測量裝置包括比較器用于將被測物距離和與預定臨界距離進行比較并提供相應的顯示啟動信號。數(shù)字顯示器響應顯示啟動信號，有選擇地關閉數(shù)字顯示器和顯示被測物距離。顯示器包括諸如二極管的照明裝置，以響應顯示啟動信號而照亮數(shù)字顯示器。
文檔編號G01S3/786GK1086016SQ93109900
公開日1994年4月27日 申請日期1993年7月2日 優(yōu)先權日1992年7月2日
發(fā)明者戴爾·R·高瑟爾, 托馬斯·R·威尼 申請人:川德技術公司