(57)【要約】  【課題】  僅かな送光で高速にデプスマップを作成することが可能な、改良された光電センサ、および対応する方法を提供すること。  【解決手段】  三次元シーンのデプスマップを作成するための光電センサは、パルス送光光線を生成する光源と、直交する二方向へ送光光線を偏向させるためのＭＥＭＳミラーを備えた偏向部と、反射された光パルスの受光および対応する受光信号の生成のための受光器と、光源、偏向部、および受光器を制御し、受光信号を評価し、パルス伝搬時間からの距離値の算出および前記偏向部の偏向角度の検出によって、シーン内の反射位置を算出する制御評価部とを含む。受光器はフォトダイオードアレイとして構成され、シーンを受光器アレイ上に結像させるための受光光学系が設けられ、パルス送光光線の送光時に、送光光線によって照射されたシーンの領域が結像されたフォトダイオードのみが活性化されるように構成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元シーンのデプスマップを記録するための光電センサであって、
パルス送光光線を生成する光源と、
直交する二方向へ前記送光光線を偏向させるためのＭＥＭＳミラーを備えた偏向部と、
反射された光パルスの受光および対応する受光信号の生成のための受光器と、
前記光源、前記偏向部、および前記受光器を制御し、前記受光信号を評価し、パルス伝搬時間からの距離値の算出および前記偏向部の偏向角度の検出によって、シーン内の反射位置を算出する制御評価部とを備え、
前記受光器はフォトダイオードアレイとして構成され、
前記シーンを前記受光器アレイ上に結像させるための受光光学系が設けられ、
前記パルス送光光線の送光時に、送光光線によって照射された前記シーンの領域が結像されたフォトダイオードのみが活性化されることを特徴とする光電センサ。
【請求項２】
前記ＭＥＭＳミラーは、電子的に駆動されて共振振動し、前記ＭＥＭＳミラーへの制御信号が、活性化対象の前記フォトダイオードへの活性化信号と電子的に同期されることを特徴とする、請求項１に記載の光電センサ。
【請求項３】
前記フォトダイオードはＳＰＡＤ（単一光子アバランシェ・ダイオード）として構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光電センサ。
【請求項４】
前記ＳＰＡＤの活性化は、破壊電圧より低いレベルから該破壊電圧より高いレベルへ、フォトダイオード電圧を上げることによって行われることを特徴とする、請求項３に記載の光電センサ。
【請求項５】
前記シーンの検出が行毎に行われることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の光電センサ。
【請求項６】
前記フォトダイオードは行毎に読み出されて評価されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の光電センサ。
【請求項７】
前記受光信号の評価は活性化と同期して行われることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の光電センサ。
【請求項８】
前記受光器は、前記結像するための受光光学系の焦点内に配置されず、前記反射光が複数のフォトダイオード上に同時に結像することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の光電センサ。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の光電センサを用いた、三次元シーンのデプスマップ記録方法であって、
送光パルスから成る送光光線を生成するステップと、
ＭＥＭＳミラーを用いて、前記送光光線を二つの直交する方向へ周期的に偏向させてシーンを走査するステップと、
受光器を用いて、シーン内で反射された光パルスを受光し、対応する受光信号を生成するステップと、
制御評価部を用いて、パルス伝搬時間からの距離値の算出および偏向角度の検出によって、反射位置を算出するステップと、
受光光学系を用いて、前記シーンを前記受光器上へ結像させるステップとを含み、
その都度、前記受光光学系によって前記シーンの部分領域のみがフォトダイオード上に結像されるように、前記受光器が個々のフォトダイオードに分割され、
前記パルス送光光線の送光時には、前記送光光線によって照射された前記シーンの領域が結像された前記フォトダイオードのみが活性化される方法。
【請求項１０】
前記フォトダイオードはガイガーモードで駆動されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブルに記載の光電センサ、および請求項９のプリアンブルに記載の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電センサは、一次元の光バリアおよび光センサから、レーザスキャナ、カメラに及ぶ幅広い分野で用いられている。距離測定装置では、純粋な物体検出の域を越えて、物体までの距離も測定される。このために、光伝搬時間の原理に基づく距離センサは、光の速度を介して距離に相当する光信号の伝搬時間を計測する。従来、パルスに基づく測定と位相に基づく測定とが区別されてきた。パルス伝搬時間による方法では、短光パルスが送光され、この光パルスの拡散反射光または反射光が受光されるまでの時間が測定される。代替的に位相方法では、送光が振幅変調されて送光と受光間の位相差が測定されるが、この位相差が同様に光伝搬時間の尺度となる。
【０００３】
センサが空間分解型である場合、距離情報を利用して、三次元画像またはいわゆるデプスマップも検出される。このために、スキャナが光線を用いて観測領域を走査する一方、３Ｄカメラが、その各画素について、明度情報の代替としてまたは追加的に距離情報も測定する。このために、例えば各画素において光伝搬時間測定が行われる。
【０００４】
大抵の場合、そして特に距離測定においては、センサは、例えば自身のまたは割り当てられた送光器からの有効光と、周囲光または他の光源からの妨害光とを区別できなければならない。このことは、例えば特に明るい環境、拡散反射が弱い対象物体、または長い測定距離など、適用形態によっては、極度に有効光レベルが低い場合に非常に困難な課題となり得る。
【０００５】
特許文献１より、送光光線を振動ミラーによって二つの空間方向へ偏向させるようにした、測定対象となる場所や空間（以下、「シーン」と呼ぶ）内の物体を検出するための当該分野の光電子装置が知られている。この振動ミラーは、微小電気機械システム型スキャン・ミラー（ＭＥＭＳミラー）として構成されている。受光器として簡素なフォトダイオードが使用されており、その信号は振動ミラーの偏向位置に応じて評価され、それにより、シーン全体がフォトダイオード上に結像される。強度評価においては、閾値と対比した測定強度の評価が行われる。この閾値を超えれば、反射が認識され、偏向角度と併せて伝搬時間を用いて位置を算出することができる。常にシーン全体が受光器上に結像されるため、受光器は全ての周囲光を検出する。従って、およそ周囲光に対して反射信号を識別できるようにするためには、非常に強力なレーザを使用しなければならない。しかし、これには、一方では目の安全のために制限されたレーザ出力のみが許容され、他方では外部光の割合が大きいため長い距離を測定することができない、というさらなる欠点が伴う。
【０００６】
非特許文献１では、僅かな受光強度をも検出できるように、いわゆるガイガーモードのアバランシェ・フォトダイオードを、パルスレーザ・レーダへ適用することが検討されている。ガイガーモードでは、アバランシェ・フォトダイオードが破壊電圧より高いバイアス電圧が印加されるため、１つの光子によって放出されるたった１つの電荷担体だけでアバランシェが誘発され、高強度の電界が作用することによって全ての利用可能な電荷担体が補充される。このように、アバランシェ・フォトダイオードは、ガイガーモードの名前の由来であるガイガーカウンターのように個々の事象をカウントする。ガイガーモードのアバランシェ・フォトダイオードは、ＳＰＡＤ（単一光子アバランシェ・ダイオード）とも呼ばれる。ＳＰＡＤの基本的な長所は、その高い増幅作用である。その高さは、パルスをそれ以上増幅せずに評価部へ直接流すことができる程である。
【０００７】
しかし、その高感度には重大な欠点もある。というのは、単一の有効光光子だけでなく、外部光や光学的クロストークまたは暗雑音による弱い妨害事象によっても、アバランシェ破壊が誘発される可能性があるからである。この妨害事象は、受光される有効光と同等の、相対的に強い信号で測定結果に寄与するため、妨害事象を信号に基づいて有効光から区別することもできない。その後、アバランシェ・フォトダイオードは、約１０〜１００ナノ秒のむだ時間中は無反応状態になり、その間はさらなる測定が行われないことになる。これは、パルスに基づく距離測定においては、ガイガーモードのアバランシェ・フォトダイオードが、非常に多くの場合、求めるべき光伝搬時間の代わりに妨害事象の偶発的な時間を出力し、しかもそのせいで本来の測定事象を見逃してしまうということを意味する。従って、この距離測定は極めて不確実であり外部光の影響を受けやすい。このことは、光伝搬時間に基づく３Ｄカメラにも全く同様に当てはまる。３Ｄカメラでは、より多数の画素が受光パルスの代わりに干渉イベントを記録し、その結果、デプスマップが穴だらけになる、あるいは妨害位置に覆われることは例外的ではなくよくあるケースである。その上、３Ｄカメラの場合、レーザパルスによってシーン全体を照射しなければならないという問題がある。このためには、実験室条件下では行われ得ない実際の適用時に、非常に高出力のレーザが必要になるが、これは一方では電力消費が大きくなり、また他方では目の安全のため現実的ではない。
【０００８】
非特許文献２には、レーザおよびＳＰＡＤを備え、ステッピングモータを用いてｘ方向およびｙ方向に旋回し、それによりシーンを点毎に走査する単一光線のセンサによって、デプスマップを記録する装置が記載されている。装置全体が旋回すること、また、ステッピングモータを用いて走査する場合、シーンを完全に記録するには非現実的に長い時間がかかることから、この構成は、デプスマップが記録され、場合によっては観察もされる現実の用途には不向きである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】DE 101 46 752 A1
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】オールほか（Aull et al.）、「ガイガーモード・アバランシェ・フォトダイオーズ・フォー・スリー・ディメンショナル・イメージング（Geiger-Mode Avalanche Photodiodes for Three Dimensional Imaging）」、リンカーン・ラボラトリー・ジャーナル（Lincoln Laboratory Journal）、13(2)、2002年、pp.335〜350
【非特許文献２】マッサほか（Massa et al.）、「オプティカル・デザイン・アンド・エバリュエーション・オブ・ア・スリー・ディメンショナル・イメージング・アンド・レンジング・システム・ベースト・オン・タイム・コリレーテッド・シングル・フォトン・カウンティング（Optical design and evaluation of a three dimensional imaging and ranging system based on time-correlated single-photon counting）」、アプライド・オプティクス（Applied Optics）、2002年2月20日、Vol．41、No．6
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、本発明は、僅かな送光で高速にデプスマップを記録することが可能な、改良された光電センサ、および対応する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題は、請求項１の特徴を備えた光電センサ、あるいは、請求項９の特徴を備えた方法により解決される。
【００１３】
本発明による、三次元シーンのデプスマップを記録するための光電センサは、パルス送光光線を生成する光源と、直交する二方向へ送光光線を偏向させるためのＭＥＭＳミラーを備えた偏向部と、反射された光パルスの受光および対応する受光信号の生成のための受光器と、光源、偏向部、および受光器を制御し、受光信号を評価し、パルス伝搬時間からの距離値の算出および偏向部の偏向角度の検出によって、シーン内の反射位置を算出する制御評価部とを備える。本発明によれば、受光器はフォトダイオードアレイとして構成されており、シーンを受光器アレイ上に結像させるための受光光学系が設けられて、パルス送光光線の送光時に、送光光線で照射されたシーンの領域が結像されたフォトダイオードのみが活性化される。
【００１４】
本発明によるセンサは、ＭＥＭＳミラーを使用することにより、極めて小型に構成することができるため、このセンサを、例えばノートパソコンまたは携帯電話のような、移動通信機器にも格納することができる。
【００１５】
従来のスキャナとは異なり、受光光線は送光光線の偏向部のＭＥＭＳミラーを介して導かれるのではなく、その代わりに受光器は、対応するように同期して部分領域を活性化することによって、ミラーを介した偏向を用いずに走査対象シーン全体を観測する。この場合、偏向部の向きから予測受光スポットの位置を決定することが可能である。この向きは、送光光線により現在走査されているシーンの点と一致するが、例えば、ＭＥＭＳミラーへの制御信号、その既知の時間挙動、またはＭＥＭＳミラーのフィードバック信号から知られている。このため、送光光線が目下走査しているシーンの領域からの光を受光する、受光器の部分領域のフォトダイオードのみが活性化される。
【００１６】
この場合、ＭＥＭＳミラーは共振振動し、それにより送光光線を用いて非常に高速にシーンの一行を走査することが好ましい。シーンを完全に走査するためには、この高速振動に、ＭＥＭＳミラーの垂直方向へのより遅い偏向動作が重ねられる。
【００１７】
本発明に従い、送光により照射された領域が結像されるアレイのフォトダイオードのみを活性化することによって、（活性化された）受光領域が、いわばＭＥＭＳミラーと同期して走査される。この受光器上の光スポットの「追跡」によって、受光器上の暗光および外部光による信号誘発の問題が大幅に軽減される。というのは、受光器は活性化された領域に至るまで「盲目の」状態であり、活性化されたフォトダイオードの感度（例えば増幅率）を、これに合わせて高く設定することができる。これにより、照射用のレーザ出力をはるかに低くすることができるため、一方では目の安全性が向上し、他方ではより視界距離がより長くなる。
【００１８】
さらに、電力損失が大幅に低減されるという基本的な利点がある。例えば、シーンが相対的に明るく全画素が活性化されている場合、ほぼ全ての画素が光子を記録するため、例えば６００×８００画素のアレイでは、大量の電力損失が生じるであろう。例えば、その都度１０×１０画素のみが活性化される、部分的な活性化のみの場合、電力損失はそれに応じてより小さくなる。
【００１９】
予測受光スポットの位置、それとともに、どのフォトダイオードが送光のどの程度の偏向により活性化されるかという規則は、制御評価部においてある程度の公差を含めて算出されることが好ましい。というのは、光源および受光器は互いから離れており、受光光学系を介してシーンが受光器上に結像される。しかし、これでは三角測量の配置になるため、センサと照射対象の物体間の距離の大きさに応じて、受光器上の光スポットの衝突点が変化し得る。従って、この「三角測量効果」を極力抑えるために、光源および受光器を互いに極力近接させて配置するとともに、活性化されるフォトダイオードの領域を十分に大きくすることが重要である。
【００２０】
この場合、ＭＥＭＳミラーへの制御信号と、活性化対象のフォトダイオードへの活性化信号との電子的な同期が行われる。
【００２１】
フォトダイオードがＳＰＡＤ（単一光子アバランシェ・ダイオード）として構成されている場合、既述した暗光および外部光による信号誘発の問題および電力損失の問題への対処が極めて重要であるため、本発明が特に有利である。というのは、ＳＰＡＤを使用した場合、外部光または暗光による信号の誘発は、有効光による信号の誘発と区別することができないからである。このことは、特に明るいシーンでは、たった１つの光子でさえ信号を誘発してしまうため、さらに大量の電力損失が生じるという点でも問題である。
【００２２】
ＳＰＡＤの破壊電圧は、最大７０Ｖ、特に最大５０Ｖ、３０Ｖ、または１５Ｖであることが好ましい。これにより、従来使用されているアバランシェ・フォトダイオードの場合のような高電圧供給は不要となり、製造コストを大幅に低減することが可能である。
【００２３】
アバランシェ・フォトダイオード素子は、ＣＭＯＳプロセスにおいて、共通の基板上にマトリクス構造として製造されることが好ましい。これにより、受光器を安価に入手することができる。ＣＭＯＳ部品により、とりわけ構造を小型化することができ、それにより、従来のアバランシェ・フォトダイオードと比較して、破壊電圧を著しく低下させることも可能である。
【００２４】
ＳＰＡＤの活性化は、フォトダイオード電圧を、破壊電圧より低いレベルから破壊電圧より高いレベルへ、単に数ボルト上げることにより行うことが可能であり、これにより、非常に容易な、電磁両立性の観点から低干渉な活性化が可能である。
【００２５】
偏向部が、ＭＥＭＳミラーを用いてシーンの行毎の走査を行うため、フォトダイオードも同様に行毎に読み出され評価されることが有利であり、これにより、受光信号の評価を活性化と同期して行うことができる。
【００２６】
受光光学系の焦点面は、受光器の平面と一致しないことが好ましい。言い換えれば、受光スポットが複数のフォトダイオード、例えばフォトダイオードの少なくとも一つのグループを覆うように、受光光学系は意図的に焦点をぼかされている。分解能は送光光線およびその断面、あるいはスキャナの角度分解によって規定されるため、これによる分解能の損失は生じない。このため、受光器の受光光線を待ち受けて記録する活性化された領域も、結果として生じる分解像よりも著しく大きくすることができる。その結果、画素に寄与するフォトダイオードの数を通じて、感度を自由に調節することができる。
【００２７】
本発明による三次元シーンのデプスマップの記録方法は、
・送光パルスから成る送光光線を生成するステップと、
・ＭＥＭＳミラーを用いて、送光光線を二つの直交する方向へ周期的に偏向させてシーンを走査するステップと、
・受光器を用いて、シーン内で反射された光パルスを受光し、対応する受光信号を生成するステップと、
・制御評価部を用いて、パルス伝搬時間から距離値を算出し、偏向角度を検出することによって、反射位置を算出するステップと、
・受光光学系を用いて、シーンを受光器上へ結像させるステップとを含み、
・その都度、受光光学系によってシーンの部分領域のみが一つのフォトダイオードに結像されるように、受光器が個々のフォトダイオードに分割され、
・パルス送光光線の送光時には、送光光線によって照射されたシーンの領域が結像されたフォトダイオードのみが活性化される方法である。
【００２８】
以下では、添付図面を参照しながら、本発明を実施例に基づいて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による光電センサのブロック図である。
【図２】機能を説明するための、非常に簡略化された送光路および受光路の図である。
【図３】ガイガーモードのアバランシェ・フォトダイオードの例示的な概略等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、ＭＥＭＳミラーを備えた小型のスキャナとして構成された、本発明による光電センサ１０のブロック図である。この実施形態は、あくまで例示として解釈されるべきである。
【００３１】
センサ１０は、例えばレーザダイオードである、送光器１２を備える。この送光器の短パルスから成る送光は、まず送光光学系１４で平行化され、その後、ＭＥＭＳ偏向ミラー１６を含む偏向部により、送光１８としてシーン内へ、ここでは監視領域２０内へ偏向される。
【００３２】
図２は、このようなＭＥＭＳ偏向ミラー１６を簡略化して示している。主要な構成および機能は、例えばDE 42 29 507 C2より基本的に知られている。ミラー１６は、一つの軸１６−１上で共振振動し、第二の軸１６−２上をゆっくりと周期的に旋回する。これにより、走査光スポット２２が、監視領域２０を行毎に走査する。監視領域２０内の物体に当たって拡散反射した光は受光２４として、画素に配置されたフォトダイオードから成る多数の受光素子３０を有する受光器２８上に、受光光学系２６を介して導かれる。これらのフォトダイオードは、特にＳＰＡＤ（単一光子アバランシェ・ダイオード）として構成されている。その配置は、シーン２０全体が、受光アレイとして構成された受光器２８上に結像されるように選定される。
【００３３】
破線３２で図示されたように、受光光学系２６の焦点面は受光器２８の平面とは一致していない。つまり、受光２４が極力少数の受光素子３０上に必ずしも鮮明に結像されるのではなく、受光素子３０のグループ上に広がって結像されるように、受光光学系２６は意図的に焦点をぼかされている。
【００３４】
さらに、センサ１０内には制御評価部３４が設けられている。この制御評価部３４は、送光器１２、ＭＥＭＳ偏向ミラー１６を含む偏向部、および受光器２８と接続されている。制御評価部３４は、光伝搬時間測定部３８、活性化部４０、および画像評価部４２を含む。評価部３４は、出力部４４を介して画像データ、特にデプスマップおよび他のセンサ測定データを出力し、あるいは逆に制御およびパラメータ指示を受け取る。
【００３５】
受光器２８の受光素子３０は、受光２４を検出するためにガイガーモードで駆動される、アバランシェ・フォトダイオードであり、ＳＰＡＤとも呼ばれる。これを説明するため、図３には、アバランシェ・フォトダイオードの例示的な概略等価回路図が示されている。これは実際には半導体素子であり、その図示しない構成はここでは既知のものと想定されている。アバランシェ・フォトダイオード１００は、まずダイオード１０２の挙動を示す。このダイオードはキャパシタンスを有しているが、これは並列接続されたコンデンサ１０４によって表されている。アバランシェ破壊が起こると電荷担体が生成されるが、等価回路図ではその源を電源１０６として示している。このアバランシェ破壊は、衝突する光子１０８によって誘発され、その過程はスイッチ１１０のように作用する。アバランシェ・フォトダイオードは、外部へは抵抗１１２を介して電源１１４と接続されている。これらの電源およびさらなる抵抗１１６の間では、出力信号を位置１１８で観測することができる。
【００３６】
待機状態において、ダイオード１０２には破壊電圧より高い電圧が印加されている。そして、入射光子１０８が電荷担体対を生成すると、これにより、いわばスイッチ１１０が入れられるため、電荷担体が電源１０６を介してアバランシェ・フォトダイオードに溢れる。しかし、新たな電荷担体は、十分な強電界が保持されている間のみ発生する。コンデンサ１０４が、電源１０６によって破壊電圧を下回るまで放電されると、アバランシェは自然に停止する（「受動クエンチ（消滅）」）。その後、コンデンサ１０４は、ダイオード１０２に破壊電圧を超える電圧が印加されるまで、外部電源１１４により抵抗１１２を介して再び充電される。代替の構成では、アバランシェが外部から認識され、その後破壊電圧未満への降圧が開始される（「能動クエンチ（消滅）」）。
【００３７】
アバランシェの間、位置１１８における出力信号は、誘起光、ここでは光子１０８、の強度とは無関係に急速に最大値まで増加し、アバランシェの停止後に再び減少する。そのパルス形状が位置１１８に簡単に示されている。アバランシェ・フォトダイオード１００のむだ時間を規定する信号減少の時間定数は、コンデンサ１０４のキャパシタンスおよび抵抗１１２により決まり、通常数ナノ秒から数十ナノ秒の範囲にある。このむだ時間は絶対的なむだ時間ではなく、バイアス電圧がアバランシェを後押しする程に十分高くなるとすぐに、出力信号も、待機状態からの場合程ではないが、再び増加することができる。通常、増幅率は１０５〜１０７程度であり、基本的に、アバランシェ・フォトダイオード１００においてアバランシェにより補充することができる電荷担体の最大数から求められる。
【００３８】
測定すべき事象がむだ時間に起こった場合、アバランシェ・フォトダイオード１００はそれをほとんど検出できない。また、アバランシェ・フォトダイオード１００は、十分なむだ時間が経過し、１つの電荷担体対が誘起されるという条件で、いずれの単一事象に対しても同じ信号で反応する。このため、受光強度を評価するには、一つのアバランシェ・フォトダイオード１００だけでは非常に不適切である。その上、周囲光の単一の光子または暗雑音による単一の電荷担体対が、測定すべき事象とは無関係なアバランシェを誘発するには十分となり得る。
【００３９】
受光器２８には、多数の個別のアバランシェ・フォトダイオード素子１００が設けられている。これに相当する部品要素は、例えばＣＭＯＳプロセスにおいて製造することができる。アバランシェ・フォトダイオード素子１００の破壊電圧は、従来のアバランシェ・フォトダイオードより著しく低く、例えば最大でも７０Ｖ、または１５Ｖ〜３０Ｖですらある。
【００４０】
図２は、直交マトリクス構造における、受光器２８のアバランシェ・フォトダイオード１００から成る受光素子３０の配置を特に示す概略上面図である。受光器２８には、受光素子３０がタイル状にグループ４６に編成されている。
【００４１】
デプスマップを記録するために、送光器１２は短光パルスで駆動され、この短光パルスが、ＭＥＭＳ偏向ミラー１６の作用により観測領域２０を行毎に走査する。受光光学系２６の焦点がぼかされていることにより、または焦点を合わせた状態の受光光学系において送光光線１８が元々有する断面にもより、受光スポット５０は複数の受光素子３０に当たる。走査対象の物体までの距離、その拡散反射、光パルスの出力、または受光素子３０の面積などの多数の要因に依存して、受光スポット５０内のいくつかのアバランシェ・フォトダイオード１００において、無制限のアバランシェに相当する信号が誘発される。同時に、受光スポット５０内外の若干数のアバランシェ・フォトダイオード１００において、外部光または暗雑音のような、測定とは無関係な事象に基づいて生じるアバランシェもある。
【００４２】
光伝搬時間測定部３８は、一定の光速度を用いて、監視領域２０の走査対象の物体の部分までの距離を算出するために、光パルスが送光されてから受光器２８で記録されるまでの間の光伝搬時間を測定する。そして、ＭＥＭＳ偏向ミラー１６による走査過程において、監視領域２０のデプスマップが生成される。
【００４３】
ＭＥＭＳ偏向ミラー１６は、評価部３４、および特に活性化部４０と接続されているため、ＭＥＭＳ偏向ミラーの実際の向き、それとともに送光光線１８の方向および受光スポット５０の受光器２８上の予測位置が分かる。これにより、活性化部４０は、そもそも有効光を受光できる位置にはない受光素子３０を、不活性化することができる。このために、受光スポット５０の予測位置内の受光素子３０のみが活性化される、つまり、破壊電圧より高いバイアス電圧が印加される。以上の制御により、受光スポット５０の予測位置、それとともに活性化された受光素子３０の領域は、走査光スポット２２による監視領域２０の走査に対応して、受光器２８上を移動する。その都度、図２に示すような光スポット５０の予測位置周囲の領域は、一つのグループ４６と一致する。分解能は受光側ではなく送光側で、送光光線１８の断面、送光パルスのパルス長さおよびその繰り返し周波数、またはＭＥＭＳ偏向ミラー１６の角度分解能などのパラメータによって確定される。実際の受光スポットは、さらに受光光学系２６の焦点のぼかし量にも左右されるため、これを適切に設定する必要がある。
【００４４】
このように生成されるデプスマップは、引き続いて、さらに画像処理部４２において、例えば平滑化フィルタ、以前の画像との比較による検証または補完（シーン評価、物体認識、物体追跡）、端部または領域統合（領域拡張）などの画像処理によって改善される。
【図１】
2014059301.tif 000003
【図２】
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【図３】
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