(57)【要約】【課題】とりわけカメラの場合により都合のよい構成要素及びより低周波数の増幅器によっても作動可能な光伝搬時間測定のための方法の提供。【解決手段】とりわけカメラ（１０）のための光伝搬時間測定方法であって、以下の工程、即ち、第１のクロック制御器（１６）によってクロック制御される第１の光信号を、少なくとも１つの光送信器（１２）から光チャンネル（１４）に送信し、反射性対象物（Ｏ）を介してフォトダイオード（１３）に至らしめる工程、前記受信器（１３）において前記第１の光信号の結果としての受信信号を検出する工程、更なる（第２の）クロック制御器（１７）によってクロック制御される更なる（第２の）光信号を、前記第１の光信号に対し所定の角度で前記フォトダイオード（１３）に入射し、該第１の光信号と混合して共通の受信信号（Ｓ１３）を生成する工程、その周波数応答がクロック差の周波数に相当するフィルタ（２５）によって共通の受信信号（Ｓ１３）をフィルタ処理し、フィルタ信号を生成する工程、光チャンネル（１４）からの前記共通の受信信号を用いて伝搬時間を求める工程、ミキシング装置（３０）において前記第１のクロック制御器（１６）のクロック信号と前記更なる（第２の）クロック制御器（１７）のクロック信号とを混合し同様に混合信号を生成する工程、及び両クロック制御器（１６，１７）の前記混合信号と前記フィルタ信号との間の位相シフトを用いて、前記光伝搬時間を求める工程を有する。【選択図】図１
2009524072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
とりわけカメラ（１０）のための光伝搬時間測定方法であって、以下の工程、即ち、
・第１のクロック制御器（１６）によってクロック制御される第１の光信号を、少なくとも１つの光送信器（１２）から光チャンネル（１４）に送信し、反射性対象物（Ｏ）を介してフォトダイオード（１３）に至らしめる工程、
・前記受信器（１３）において前記第１の光信号の結果としての受信信号を検出する工程、
・更なる（第２の）クロック制御器（１７）によってクロック制御される更なる（第２の）光信号を、前記第１の光信号に対し所定の角度で前記フォトダイオード（１３）に入射し、該第１の光信号と混合して共通の受信信号（Ｓ１３）を生成する工程、
・その周波数応答がクロック差の周波数に相当するフィルタ（２５）によって前記共通の受信信号（Ｓ１３）をフィルタ処理し、フィルタ信号を生成する工程、
・前記光チャンネル（１４）からの前記（共通の）受信信号を用いて伝搬時間を求める工程、
・ミキシング装置（３０）において前記第１のクロック制御器（１６）のクロック信号と前記更なる（第２の）クロック制御器（１７）のクロック信号とを混合し同様に混合信号を生成する工程、及び
・前記両クロック制御器（１６，１７）の前記混合信号と前記フィルタ信号との間の位相シフトを用いて、前記光伝搬時間を求める工程
を有すること
を特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の光信号は実質的に正面から、及び、前記更なる（第２の）光信号は実質的に側方から、前記フォトダイオード（１３）に入射されること
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の光信号の入射角と前記更なる（第２の）光信号の入射角との間の角度は４５°より大きく、有利には７０゜より大きく、特に有利には凡そ９０°であること
を特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記クロック差の周波数は、前記第１の及び前記更なる（第２の）クロック制御器（１６，１７）の周波数よりも少なくとも１０２のオーダー（二桁）だけより小さいこと
を特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記一の光送信器（１２）及び更なる光送信器（１５）から放射される光の波長は赤外線領域にあること
を特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記一の光送信器（１２）から放射される光の波長と、前記更なる光送信器（１５）から放射される光の波長は異なること
を特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記両光送信器（１２，１５）の一方は赤外線領域の波長の光を放射し、他方は赤色領域の波長の光を放射すること
を特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記両光送信器（１２，１５）の一方は赤外線領域の波長の光を放射し、他方は青色領域の波長の光を放射すること
を特徴とする請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２００６年１月２４日に出願されたドイツ特許出願第10 2006 003 269.1号に基づく優先権を主張するものである。このドイツ特許出願の開示内容はこの引用を以って、本出願の対象になされるもの（即ち、本書に記載されたもの）とする。
【０００２】
本発明は、請求項１の上位概念による、とりわけカメラのための光伝搬（走行）時間測定方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
多くの応用領域においては、基準対象物に対する他の対象物の距離の検出が必要とされる。この種の使用領域の例としては、とりわけ、例えば車両分野又はロボット分野においても使用される、カメラシステムがある。
【０００４】
ここに、上述の従来技術には以下の問題点がある：発光ダイオードにパルス電圧を印加すると、発光ダイオードはこの印加電圧のリズムで発光する。反射性の対象物によって、放射された光パワー（エネルギー）は、有利には送信ＬＥＤの近傍にあるフォトダイオードへと反射されることができる。反射された信号の大きさは、ＬＥＤの送信パワー（エネルギー）、対象物の反射率及び送信ＬＥＤから対象物への距離に依存する。反射性対象物、例えば手までの距離が例えば１メートルであり、例えば１００ｍＡのパルス電流を備える市販のＬＥＤと、例えば１５°の開口角と、市販の低価格フォトダイオード、例えばOsram社のＢＰＷ３４とを使用する場合、手における反射によって引き起こされる例えば数μＡの光電流がフォトダイオードに生成される。この光電流は、もちろん反射性対象物までの距離に応じて変化するため、その距離が１メートルより大きくなると、場合によっては、フォトダイオードに生成される大きさは数ｐＡとなる。反射性対象物までの距離を測定するために、信号の送信と受信との間の伝搬時間測定が利用される場合があるが、フォトダイオードにおける受信電流が上述のように非常に小さい場合、正確な入射（受信）時点を検出することは極めて困難である。
【０００５】
更に困難なことに、入射する信号は、フォトダイオードないしこれに接続された増幅器において、該信号の送信の際のエッジの急勾配を生成しない。フォトダイオードは、とりわけ感度を上昇するために大きなものが(大きな受信面積)が選択される場合、ローパスフィルタとして作用する。光伝搬時間は、距離が凡そ１５ｃｍの場合凡そ１ｎｓである。上述のフォトダイオード及び前置増幅器のローパスフィルタ特性のために、受信信号の立ち上がり時間は１０μｓにもなり得る。送信ＬＥＤも顕著な立ち上がり時間を有するが、送信ＬＥＤは、低価格のフォトダイオードのローパスフィルタ特性よりも数（桁）レベル低い。
【０００６】
このため、反射信号の正確な入射（到達）時点の検出には著しい困難性があり、多くの特許出願が反射信号の正確な到達時点の検出の改善に取り組んでいる。
【０００７】
より大きな反射距離、例えば数１０〜１００ｍの反射距離が、この方法で比較的容易に検出できることが一般的に知られている。更に、凡そ３ｍ〜２５０ｍまでの測定は、０〜３ｍの近接域での測定よりも容易である。なぜなら、そのような近接域の場合、ｎｓレベルの精度で測定しなければならないため、ＧＨｚ領域のフォトダイオード及び増幅器が更に必要となるからである。更に困難なことに、外部光、温度及び被測定対象物のその都度の反射率が更に問題となる。これらのパラメータは、通常、距離測定に大きく影響を及ぼす。しかしながら、実用上は、格段に大きな送信パワー（例えば１０Ｗのパルスレーザ）が使用されることが多い。
【０００８】
既知のように、位相シフト（位相差）は、中間周波数（ZF-Frequenz）を得るための混合過程でも維持される。この方法を伝搬時間測定および距離測定のために選択する場合、１０ＭＨｚ領域の変調周波数を有する強度変調光が受信及び混合される必要があるため、高速（動作）のフォトダイオード及び前置増幅器が必要となる。増幅率を大きくすると同時に周波数も大きくすることは、限定された枠内でのみ可能である。したがって、受信経路（チャンネル）において可及的早期に混合することが重要である。しかしながら、通常のミキシング装置は、光電流によっては動作しない。
【０００９】
例えば、ドイツ特許願DE199 02 612 A1は、光電子的（オプトエレクトロニック）ミキシング装置を開示している。このミキシング装置は、２つの別個の電極を備えるフォトダイオードからなり、これらの電極に振幅変調された電圧が印加されることにより、光ビームによってフォトダイオードに生成された光電流が振幅変調された電圧と混合される。とりわけ、このミキシング装置は距離測定に使用することができ、その際、光送信器が振幅変調された光信号を被測定対象物に送信し、光センサが該対象物から戻されて来る反射光信号を検出し、送出された光信号と戻されて来る光信号との間の位相シフト（位相差）が評価ユニットによって求められることが示されている。この場合、オプトエレクトロニックミキシング装置は、信号経路（チャンネル）中の、広帯域電気増幅がまだ行われない部位において、高い振幅変調周波数をより低い周波領域に変換することができる。
【００１０】
DE100 06 493 A1は、２つの光エミッタ及び２つのフォトダイオード受信器が較正のために使用される、光電子的距離測定のための方法及び装置を記載している。メインエミッタの変調出力（パワー）の一部は測定対象物に到達し、そこから散乱光の形態でメイン光受信器に到達し、メインエミッタの出力（パワー）の他の一部は基準（参照）光受信器に直接到達する。一方、基準（参照）光エミッタの変調出力（パワー）の一部はメイン光受信器に直接到達し、他の一部は基準（参照）光受信器に直接導かれる。
【特許文献１】ＤＥ１９９  ０２  ６１２  Ａ１
【特許文献２】ＤＥ１００  ０６  ４９３  Ａ１
【特許文献３】ＤＥ１０３  ２２  ５５２  Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
仮に受信信号の入射時点を正確に求めたとしても、不所望な更なる作用が生じる。即ち、フォトダイオードにおける付加的な外部光が、受信信号の振幅及び立ち上がり時間を変化させるため、距離測定も外部光によって影響を受け得る。
【００１２】
対象物で反射された光ビームと、更なる送信器または補償光源に由来する第２の光チャンネルからの光ビームとを、平行または同じ角度で受信器に導くことが、DE103 22 552 A1から知られている。即ち、一方では１つの光源からの光が前方からフォトダイオードに入射され、他の１つの光源からの光が側方から入射結合されると、光信号におけるパルス電流の立ち上がり時間は、側方からの入射結合により著しく増大する。このため、外部光は、側方からの入射結合が行われる場合、一層より大きな影響を及ぼす。補償が完全である場合に生じる光強度−光電流特性曲線上の無次元の点が、再び、フォトダイオードの特性曲線上で外部光の影響をうけた特性曲線部分になる。従って、受信信号及び補償信号の入射角は同じであることが本来的に最適である。
【００１３】
この従来技術から出発し、本発明の課題は、とりわけカメラの場合により都合のよい構成要素及びより低周波数の増幅器によっても作動可能な光伝搬（走行）時間測定のための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題は、請求項１の特徴部の特徴を備える方法によって解決される。
即ち、とりわけカメラのための光伝搬時間測定方法であって、以下の工程、即ち、・第１のクロック制御器によってクロック制御される第１の光信号を、少なくとも１つの光送信器から光チャンネルに送信し、反射性対象物を介してフォトダイオードに至らしめる工程、・前記受信器において前記第１の光信号の結果としての受信信号を検出する工程、・更なる（第２の）クロック制御器によってクロック制御される更なる（第２の）光信号を、前記第１の光信号に対し所定の角度で前記フォトダイオードに入射し、該第１の光信号と混合して共通の受信信号を生成する工程、・その周波数応答がクロック差の周波数に相当するフィルタによって前記共通の受信信号をフィルタ処理し、フィルタ信号を生成する工程、・前記光チャンネルからの前記（共通の）受信信号を用いて伝搬時間を求める工程、・ミキシング装置において前記第１のクロック制御器のクロック信号と前記更なる（第２の）クロック制御器のクロック信号とを混合し同様に混合信号を生成する工程、及び・前記両クロック制御器の前記混合信号と前記フィルタ信号との間の位相シフトを用いて、前記光伝搬時間を求める工程を有する。（形態１＝基本）
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
クロック制御される信号（複数）を混合するために、ひいては光伝搬（走行）時間を測定するために、外部光によるフォトダイオードの感度の変調が利用され、これはとりわけ種々異なる角度からの入射の際に利用される。強力な周囲（外部）光はフォトダイオードの空間電荷領域（Raumladungszone）を変化させ、これによりドリフト電流を生成する吸収領域が増大する。このため、とりわけ感度の変化が引き起こされるが、これは赤外光に対してだけに留まらない。この変調は接合抵抗及び障壁容量には依存しない。というのは、吸収された外部光フォトンは、半導体の電荷キャリアによるあふれ（ないし充満）状態を引き起こし、これのため、速度を規定する電気的接合時定数（Anschlusszeitkonstanten）の影響を受けないからである。混合生成物として、測定可能な光電流が生成する。ここで、障壁容量は接合抵抗と共にすでにローパスフィルタとして作用する。その結果、全体として、主として差分混合生成物（Differenzmischprodukt）が後置の増幅器に達する。
【００１６】
この混合生成物は、クロック周波数よりも著しくより低い周波数を有し、２つのクロック制御器の間のクロック差が既知であれば極めて正確に識別することができる。同時に、２つのクロック信号を同様に混合することによって光経路（チャンネル）なしで生じるクロック信号（複数）の差も検出することができる。２つの混合生成物を対比すれば、測定可能な位相シフト（位相差）がより低い周波数で得られる。
【００１７】
こうして、外部光問題から免れ、反射率に依存することなく、大面積の低価格フォトダイオード及び帯域幅の狭い増幅器によって、光の正確な伝搬時間測定を可能にする距離測定が可能になる。さらに、センサ表面からの近接領域からより大きい距離（複数）までに至る伝搬時間測定が、測定領域の切り替えなしに行うことが可能になる。この変調技術はすべてのフォトダイオード、とりわけすべてのシリコンフォトダイオードに適用することができるため、本発明は、多くのアクティブ型光学センサに３Ｄ特性を与えることができる。
【００１８】
さらなる利点は、従属請求項および以下の説明から明らかとなる。以下に従属請求項に基づく、形態を示す。
前記第１の光信号は実質的に正面から、及び、前記更なる（第２の）光信号は実質的に側方から、前記フォトダイオードに入射されることが好ましい。（形態２）
前記第１の光信号の入射角と前記更なる（第２の）光信号の入射角との間の角度は４５°より大きく、有利には７０゜より大きく、特に有利には凡そ９０°であることが好ましい。（形態３）
前記クロック差の周波数は、前記第１の及び前記更なる（第２の）クロック制御器の周波数よりも少なくとも１０２のオーダー（二桁）だけより小さいことが好ましい。（形態４）
前記一の光送信器及び更なる光送信器から放射される光の波長は赤外線領域にあることが好ましい。（形態５）
前記一の光送信器から放射される光の波長と、前記更なる光送信器から放射される光の波長は異なることが好ましい。（形態６）
前記両光送信器の一方は赤外線領域の波長の光を放射し、他方は赤色領域の波長の光を放射することが好ましい。（形態７）
前記両光送信器の一方は赤外線領域の波長の光を放射し、他方は青色領域の波長の光を放射することが好ましい。（形態８）
【００１９】
以下に、図面に記載した実施例を参酌して本発明を詳細に説明する。
【実施例】
【００２０】
以下に、例としての添付の図面を参酌して本発明を詳細に説明する。しかしながら、以下の実施例は、単なる例示であり、本発明のコンセプトを特定の形態に限定することを意図するものではない。
【００２１】
本発明を詳細に説明する前に、本発明は図示の回路の図示の構成素子又は図示の方法ステップに限定されるものではないことを述べておく。なぜなら、これらの構成素子および方法は変更することができるからである。本書において用いる概念は、専ら、とりわけ実施例の説明のためだけに規定されており、限定的に使用されていない。更に、明細書および特許請求の範囲において単数または不定冠詞が使用されていても、全体的な文脈上、明らかに別のものが排除されていない限り、これらの表現は複数の素子にも関連する。
【００２２】
以下に説明する変調技術はすべてのフォトダイオード、とりわけすべてのシリコンフォトダイオードに適用することができるため、多くのアクティブ型光学センサには３Ｄ特性が与えられることができる。有利な用途はカメラ１０であるが、以下では１つのピクセル２４に関してのみ本発明を説明する。可能な他の使用領域は自動車分野であり、例えば駐車距離コントロールまたは車線逸脱または一般的に光学的距離測定または光学的レーダーである。
【００２３】
本発明は以下の考察に基づく：
原理的に、フォトダイオードを使用する場合、出射された光は対象物Ｏにおいて反射されるだけでなく、反射領域に存在する任意の表面（複数）においても反射される。このため、受信器には常にクロック制御される信号成分が生成する。この常時存在する信号は、フォトダイオードにおいて、付加的に外部光によってその振幅が影響を受け得る。したがって、図２によれば、フォトダイオードの感度は、入射される全光強度に依存する(周囲光効果)。例えば発光ダイオードのような光送信器１２の信号が、例えば太陽のような強力な光源２０の光のような外部光と重ね合せられると、受信信号Ｓ１３の振幅は太陽光強度に依存する。この効果は、多かれ少なかれすべてのフォトダイオードによって示される。入射する外部光の例えば強度が変化すると、受信される信号の振幅も変化する。このため、対象物までの距離が変化したか否か、或いは、例えば任意の影または反射による外部光成分のみによって影響を受けたか否かは、一義的に（明確に）は区別することができない。この誤解釈は、クロック制御される信号をフォトダイオードによって受信する際、フォトダイオードの特性曲線に、常時、ある領域が“上塗り”される（重ねられる  ueberstrichen）ことに起因する。特性曲線の傾き（の強さ）に応じて光電流のデルタ（Δ変化分）は異なる大きさとなり、このため、さらに、異なる信号レベルが引き起こされる。したがって、外部光成分は、特性曲線上の光電流デルタ（変化分）の平均値をシフトする。
【００２４】
それにもかかわらず、とりわけ実行されるべき測定に相応の精度が要求される場合、とりわけ光がフォトダイオード１３に前方から直接入射しない場合、補償は完全には行うことができないという問題が生じる。このことを図３ａ及び図３ｂに基づいて説明する。光源による信号３１が、図４の矢印３４のように前方から直接フォトダイオード１３に入射結合する場合、パルス跳躍ステップ（Pulssprung）３７（図３ａ）において最短の立ち上がり時間が達成される。この立ち上がり時間は、通常、相応のフォトダイオードに関するデータシートにも記載されている。光源の信号が図４の矢印３５に沿って側方から入力結合される場合、立ち上がり時間３９は４５°の入射角で早くも劇的に大きくなることはあまり知られていない。更に、この側方入射結合の場合、光源２０の外部光は、測定振幅及び立ち上がり時間４０に対し格段により大きな影響を及ぼす。
【００２５】
このことは、物理的には、図４にしたがい以下のように説明することができる：
フォトダイオードの半導体材料に入射する光は、電荷キャリアペア（複数）を生成する。この電荷キャリアペア（複数）は、外部から印加される電界によって解離され、電極部に導かれる。典型的には、このためにＰｉＮ構造が使用される。この場合、基板材料２８は、ｎドープされ、裏面側でリードフレームと導電的に接続されている。基板材料の上には、ほとんどドープされない（固有の、intrinsisch）シリコンの薄層がある。この上には、高ｐドープされた極薄層がある。この高ｐドープ層は、フォトダイオードのアノードを形成する。阻止方向（Sperrrichtung）に極性付けられたフォトダイオードに電圧を印加すると、固有ゾーンに強い電界が生じる。フォトダイオードに直角に入射する光は、ｐゾーン２６を貫通通過し、ｉゾーン２７において電荷キャリアペアを生成する。この電荷キャリアペアは、印加される電界により解離され、測定可能な光電流を生成する。従って、これはドリフト電流である。電荷キャリアが加速され、これらは迅速に電極部に、通常はシリコン内での電子ないし正孔の飽和速度で、到達する。
【００２６】
これに対してフォトダイオードに側方から入射する光は、基板または固有ゾーン２７にとりわけ電界の外部または縁部領域に、電荷キャリアを生成する。このようにして生成された電荷キャリアは、低い作用効率でゆっくりと電界に拡散し、そこで測定可能な光電流に供給される。電荷キャリア拡散の時定数は比較的大きいので、跳躍ステップ応答（Sprungantwort）の時定数は格段により大きくなる。典型的なフォトダイオードの場合、側方からの入射する光に対し、凡そファクタ２０（２０倍）だけより大きな時定数が生じるが、このような時定数により、受信信号は大きく歪みをうけ、ないしは位相がシフトされる。
【００２７】
この効果は、フォトダイオードのエッジの保護が不良であるほどより強く現れる。縁部が高ドープされたフォトダイオード（例えばガードリング）は、これにほとんど当てはまらない。しかしながら、ほとんどすべてのフォトダイオードにおいて、立ち上がり時間の角度依存性を観察することができる。なぜなら、光は入射角に応じて、光ビームが完全にｐゾーンを通って入射する場合であっても、異なる深さでｉゾーンに侵入するからである。とりわけ、光が斜めに入射する場合、電荷キャリアペアの一部は早くもｐゾーンで生成される。これらの電荷キャリアは、ｉゾーンにゆっくりと拡散するため、測定可能な立ち上がり時間も同様に延長される。
【００２８】
したがって、フォトダイオードの速度に対しては多数の個別の過程が関与する。ほぼ直角に入射する光に対してのみ、フォトダイオードの電気的時定数（受信回路の抵抗と障壁容量との積）は支配的要素となる。同様に、拡散光電流が光電流に本質的な寄与をすると、この時定数はもはや支配的要素ではなくなり、フォトダイオードはより緩慢に測定可能になる。
【００２９】
クロック制御される信号を混合するために、以って光伝搬時間を測定するために、外部光によるフォトダイオードの感度の変調が利用されるが、これはとりわけ種々異なる角度からの入射の場合に利用される。強力な周囲光はフォトダイオードの空間電荷ゾーン（Raumladungszone）を変化させるため、ドリフト電流を生成する吸収領域は拡大する。このため、とりわけ感度の変化が引き起こされるが、しかしこれは赤外光に対してだけに留まらない。この変調（変化）は接合抵抗及び障壁容量には依存しない。なぜなら吸収される外部光フォトンは、半導体の電荷キャリアによるあふれ（充満ないしavalanche）状態（Ueberschwemmung）を引き起こすため、速度を律する電気的接合時定数の影響を受けないからである。混合生成物として、測定可能な光電流が生成される。ここで、障壁容量は接合抵抗と共にすでにしてローパスフィルタとして作用する。その結果、全体としては、主として差分混合生成物が後置の増幅器に達する。
【００３０】
この効果は、本発明に応じ、光伝搬時間の測定に利用される。図１によれば、第１のクロック制御器１６によって例えば１０ＭＨｚでクロック制御される第１の光信号が少なくとも１つの光送信器１２によって光チャンネル（光路）１４に放射され、反射性対象物Ｏを介してフォトダイオード１３へと反射される。受信器１３、有利にはフォトダイオードはこの光信号を前方から（von vorn）、有利には正面から（frontal）受信する。並行的に、更なる（第２の）クロック制御器１７によってクロック制御される更なる（第２の）光信号が、第１の光信号に対し所定の角度で、有利には側方からフォトダイオード（１３）に入射され、そこで第１の光信号と混合され共通の受信信号（Ｓ１３）が生成される。更なる（第２の）クロック制御器のクロック周波数は、例えば１０．０１ＭＨｚであり、したがって、第１のクロックに対して１０ｋＨｚのクロック差を有するが、第１のクロックに対して他の差を有することも可能である。第１のクロック制御器１６のクロックと第２のクロック制御器１７のクロックとの間のクロック差は、それらのクロックよりも少なくとも１０２のオーダー（二桁）だけより小さいと有利である。フォトダイオードでは受信された信号が混合され、共通の受信信号Ｓ１３をクロック差の周波数に相当する周波数応答（ないし推移、Frequenzgang）を有するフィルタ２５によってフィルタリング（フィルタ処理）して、フィルタ信号を生成することができる。
【００３１】
しかしながら、第１のクロック制御器１６及び更なる（第２の）クロック制御器１７のクロック信号自体は、ミキシング装置３０で直接混合されて同様に混合信号が生成され、次いで、フォトダイオード１３のフィルタリングされた受信信号と比較される。したがって、クロック制御器１６、１７の混合信号とフィルタ信号との間の位相シフト（位相差）は、ある周波数で、光伝搬時間を求めるために使用することができるが、この周波数は、クロック制御器の周波数よりも格段により低いため、伝搬時間測定および距離測定の精度を大きくすることができる。
【００３２】
更に、このことは、カメラ１０において、画像認識と同時に行うことができるが、その場合個々のピクセル毎に速やかに関連の距離が存在する（測定される）ことになる。このため、画像認識の品質は向上する。
【００３３】
第１の光信号の入射角と更なる（第２の）光信号の入射角との間の角度（なす角）は、通常、４５°より大きく、有利には７０゜超、特に有利には凡そ９０°である。
【００３４】
原理的に、受信信号Ｓ１３の受信信号振幅は、対象物距離、対象物サイズ及び対象物反射率に依存する。受信信号の位相は、伝搬チャンネル（走行距離）に依存する。したがって、フォトダイオード１３での混合及びミキシング装置３０での混合により、光伝搬時間を求めるために容易に使用可能な位相シフト（位相差）が得られる。
【００３５】
さらに、この結果は光の波長によってポジティブな影響を受け得ることが判明している。（第１の）光送信器１２及び更なる（第２の）光送信器１５が赤外線波長領域で送信を行えば、それだけで既に良好な結果が得られる。この結果は、（第１の）光送信器１２及び更なる（第２の）光送信器１５の２つのうちの一方が赤外線領域の波長で送信を行い、他方が赤色領域の波長で、さらに有利には青色領域の波長で送信を行うと、さらに改善することができる。
【００３６】
フォトダイオードまでの距離ｄにある対象物Ｏを介した光の伝搬時間ｔは、
2009524072.tif 000003
である。
【００３７】
下式はｆ０による強度変調に対するψの位相シフト（位相差）を意味する：
2009524072.tif 000004
この位相シフト（の式）を中間周波領域（ＺＦ Bereich）に変換（変形）すると、下式が得られる：
2009524072.tif 000005
ただし
ｎ＝位相シフト（位相差）
ｍ＝クロック間隔
【００３８】
測定値ｍ及びｎから距離ｄが求められる：
2009524072.tif 000006
【００３９】
上述の実施例に対し、添付の（特許請求の範囲の）各請求項と等価な範囲内において、極めて多様な修正、変更、適合化を行うことができることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】光伝搬時間測定のための本発明の回路の一例の概略的回路図。
【図２】外部光によって影響を受けた受信信号の一例の概略図。
【図３−ａ】ＬＥＤのクロック制御された送信信号の一例。
【図３−ｂ】入射角に応じた受信信号の信号推移（波形ないし曲線）の種々の例。
【図４】フォトダイオードの一例の側面図。
【図５】適用可能なカメラシステムの一例。
【図６】位相シフト（位相差）を検出するための装置の概略図。
【符号の説明】
【００４１】
１０    カメラ
１２    光送信器（第１）
１３    フォトダイオード
Ｓ１３  受信信号
１４    光チャンネル
１５    更なる光送信器（第２）
１６    １２のためのクロック発生器
１７    １５のためのクロック発生器
１９    増幅器
２０    強力な光源
２２    インバータ
２４    ピクセル
２５    フィルタ
２６    ｐゾーン
２７    ｉゾーン
２８    基板
３０    ミキシング装置
３１    信号
３４    入射角０°（正面）の場合の矢印
３５    入射角９０°（側方）の場合の矢印
３７    光源への電気的パルスステップ
３８    入射角０°の場合のステップ応答
３９    入射角４５°の場合のステップ応答
４０    入射角９０°の場合のステップ応答
【図１】
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【図２】
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【図３−ａ】
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【図３−ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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