(57)【要約】      （修正有）【課題】任意の動作条件において、高光束が存在するときも高い信号対雑音比を維持できる計測装置を提供する。【解決手段】参照物体Ｏの距離ｄを計測するのに適しており、光放射Ｒを放出するのに適した放出手段２と、光放射Ｒに敏感である感知エリア３１を含むとともにその各１つが電気信号を生成するように構成された数Ｍの感知ユニットの設けられた受信手段３と、光子Ｆの感知ユニット上への衝突時間を測定して距離ｄの値を計算するための電気信号を受信するようにその各１つが構成されたＮｅ個の処理要素６を含む第１処理ユニット５と、光子Ｆが衝突する数Ｎｕの感知ユニットを選択するような仕方で電気信号を処理し、後続の計測作業の瞬間に、選択されたＮｕ個の感知ユニットの各１つにより距離ｄが測定されるような仕方でＮｕ個の感知ユニットの各１つをＮｅ個の処理要素６のうちの１つに関連させる第２処理ユニット７とを含む。【選択図】図１
2019049531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも参照物体（Ｏ）の距離（ｄ）を計測するのに適しており、複数の計測作業（Ａｉ）を連続して執行するように構成された計測装置（１）であって、
‐前記計測作業（Ａｉ）の各１つに対する所定の時間間隔（Ｉ）中に前記参照物体（Ｏ）の方に指向される光放射（Ｒ）を放出するのに適した放出手段（２）と、
‐前記参照物体（Ｏ）により反射される前記光放射（Ｒ）に敏感である感知エリア（３１）を含む受信手段（３）であって、前記感知エリア（３１）に数Ｍの感知ユニット（４）が設けられ、少なくとも１つの光子（Ｆ）が該感知ユニットの感知面（４１）上に衝突するのに続いて前記感知ユニット（４）の各１つが電気信号（Ｓ）を生成するように構成される受信手段と、
‐Ｎｅ個の処理要素（６）を含む第１処理ユニット（５）であって、ここでＮｅ＜Ｍであり、前記Ｎｅ個の処理要素（６）の各１つが、前記Ｍ個の感知ユニット（４）のうちの１つにより生成される前記電気信号（Ｓ）を受信するように及び前記少なくとも１つの光子（Ｆ）の、前記感知ユニット（４）上での参照電気信号（クロック）に対する衝突時間（ｔ）を測定するように構成される、第１処理ユニットであって、該第１処理ユニット（５）が、前記Ｍ個の感知ユニット（４）のうちの少なくとも１つに関連した前記衝突時間（ｔ）を基に、前記計測作業（Ａｉ）の各１つの瞬間に前記距離（ｄ）の値を計算するような仕方で構成される、第１処理ユニットと、
を含む装置において、
‐前記Ｍ個の感知ユニット（４）により生成される前記電気信号（Ｓ）を入力データとして受信するステップ、
‐前記光放射（Ｒ）に属する前記光子（Ｆ）が衝突する、数Ｎｕの感知ユニット（４）を選択するような仕方で前記電気信号（Ｓ）を処理するステップ、ここでＮｕ≦Ｎｅである、
‐選択された前記Ｎｕ個の感知ユニット（４）の各１つに関連した前記光子（Ｆ）のうちの少なくとも１つの前記衝突時間（ｔ）を基に、後続の前記計測作業（Ａｉ＋１）の瞬間に前記第１処理ユニット（５）により前記距離（ｄ）が測定されるような仕方で、前記Ｎｕ個の感知ユニット（４）の各１つを、前記Ｎｅ個の処理要素（６）のうちの１つに関連させるステップ、
以上のステップを前記計測作業（Ａｉ）の各１つの瞬間に執行するような仕方で構成される第２処理ユニット（７）を含むこと、
を特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置（１）であって、前記放出手段（２）が、前記計測作業（Ａｉ）の各１つに関連した各時間間隔（Ｉ）に対して、パルス状の種類の光放射（Ｒ）を、予め規定された数Ｘのパルス（Ｂ）でもって放出すること、を特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の装置（１）であって、前記第２処理ユニット（７）が、前記計測作業（Ａｉ）の各１つの瞬間に、前記電気信号（Ｓ）を処理する前記ステップが、事前に確立された時間間隔（Ｉ）中の、前記Ｍ個の感知ユニット（４）の各１つに対する、前記光放射（Ｒ）に属する少なくとも１つの光子（Ｆ）の衝突に関連した発生数の計算に存するような仕方で構成されること、を特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置（１）であって、
前記第２処理ユニット（７）が、
‐前記放出手段（２）による前記光放射（Ｒ）の前記放出中の前記発生の、少なくとも１つの第１カウント（ＵＰ）と、
‐前記光放射（Ｒ）が不在のときの、少なくとも１つの第２カウント（ＤＯＷＮ）と、
‐前記第１カウント（ＵＰ）と前記第２カウント（ＤＯＷＮ）との間の減法計算と
をシーケンス中に執行することにより、前記Ｍ個の感知ユニット（４）の各１つに対する前記発生数を計算するように構成されること、
を特徴とする装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の装置（１）であって、前記第２処理ユニット（７）が、前記計測作業（Ａｉ）の各１つの瞬間に及び前記発生数の前記計算に続いて、前記発生の前記数の降順を基に、前記数Ｍの感知ユニット（４）のうちから前記数Ｎｕの感知ユニット（４）を選択するような仕方で構成されること、を特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置（１）であって、前記感知ユニット（４）の各１つが、少なくとも１つのＳＰＡＤ（単一光子アバランシェダイオード）（８１）を含むこと、を特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置（１）であって、
前記感知ユニット（４）の各１つが、その感知面が異なる寸法を有する少なくとも２つのＳＰＡＤ（８１、８２）を含み、
前記第２処理ユニット（７）が、前記計測作業（Ａｉ）の各１つの瞬間に、前記Ｍ個の感知ユニット（４）の各１つの前記２つのＳＰＡＤ（８１、８２）が前記時間間隔（Ｉ）中に個々に又は一緒に有効にされるような仕方で構成されること、
を特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置（１）であって、
前記第２処理ユニット（７）が、先行する前記計測作業（Ａｉ−１）中に前記感知エリア（３１）上に衝突する光子（Ｆ）の質を基に、前記感知ユニット（４）の各１つの前記２つのＳＰＡＤ（８１、８２）を個々に又は一緒に有効にするように構成され、
光子（Ｆ）の前記数が、前記Ｍ個の感知ユニット（４）により生成されて入力データとして前記第２処理ユニット（７）により受信される前記電気信号（Ｓ）を基に測定されること、
を特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置（１）であって、前記第１処理ユニット（５）の前記Ｎｅ個の処理要素（６）が、Ｎｅ個のＴＤＣ（時間‐ディジタル変換器）であること、を特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置（１）であって、
前記受信手段（３）の前記感知エリア（３１）が、数Ｌの感知ユニット（４）を含み、
前記装置（１）が、前記Ｌ個の感知ユニット（４）の各１つの「有効な」又は「無効な」状態を前もって格納することの可能な格納レジスタ（９）を含み、
前記Ｍ個の感知ユニット（４）が、前記「有効な」状態にある前記感知ユニット（４）のみであり、ここでＭ≦Ｌであり、
前記格納レジスタ（９）を、前記装置（１）の設定中に設定することができること、
を特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置（１）であって、
前記第２処理ユニット（７）が、前記計測作業（Ａｉ）の各１つの瞬間に、先行する前記計測作業（Ａｉ−１）中に前記感知エリア（３１）に衝突する光子（Ｆ）の数に反比例するやり方で前記Ｍ個の感知ユニット（４）の１つ以上のバイアス電圧（Ｖｂｉａｓ）の値を変動させるような仕方で構成され、
光子（Ｆ）の前記数は、前記Ｍ個の感知ユニット（４）により生成されて入力データとして前記第２処理ユニット（７）により受信される前記電気信号（Ｓ）を基に測定されることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置（１）であって、前記受信手段（３）の前記感知エリア（３１）上の前記Ｍ個の感知ユニット（４）の各１つの空間座標を基に、前記計測作業（Ａｉ）の各１つの瞬間に、前記事前に確立された時間間隔（Ｉ）中の異なる時刻に前記Ｍ個の感知ユニット（４）を活性化させるように構成されること、を特徴とする装置。
【請求項１３】
少なくとも参照物体（Ｏ）の前記距離（ｄ）を計測するための方法であって、
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の計測装置（１）によって実施され、シーケンス中に、複数の計測作業（Ａｉ）を実行することを含み、前記計測作業（Ａｉ）の各１つが、
‐前記参照物体（Ｏ）の方に指向される光放射（Ｒ）を、前記放出手段（２）を通じて所定の時間間隔（Ｉ）に放出するステップ、
‐少なくとも１つの光子（Ｆ）が前記感知ユニット（４）の前記感知面（４１）上に衝突するのに続いて前記受信手段（３）の前記Ｍ個の感知ユニット（４）の各１つを通じて電気信号（Ｓ）を生成するステップ、
‐前記少なくとも１つの光子（Ｆ）の前記Ｍ個の感知ユニット（４）の少なくとも１つの上への前記衝突時間（ｔ）を基に、前記第１処理ユニット（５）によって前記距離（ｄ）の値を測定するステップであって、前記衝突時間（ｔ）が前記Ｎｅ個の処理要素（６）の少なくとも１つにより測定される、ステップ、
以上のステップを包含する方法において、
該方法が、前記計測作業（Ａｉ）の各１つについて、
‐前記Ｍ個の感知ユニット（４）のうちから、前記反射される光放射（Ｒ）に属する少なくとも１つの光子（Ｆ）が衝突した前記数Ｎｕの感知ユニット（４）を選択するような仕方で、前記第２処理ユニット（７）によって前記Ｍ個の感知ユニット（４）の前記電気信号（Ｓ）を処理するステップ、
‐後続の前記計測作業（Ａｉ＋１）の瞬間に、前記距離（ｄ）の値が、前記光子（Ｆ）のうちの少なくとも１つの選択された前記Ｎｕ個の感知ユニット（４）の各１つに関連した前記衝突時間（ｔ）を基に測定されるような仕方で、前記Ｎｕ個の感知ユニット（４）の各１つを前記Ｎｅ個の処理要素（６）のうちの１つに関連させるステップ、
以上のステップを包含すること、を特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置自体と参照物体との間の距離を、光放射の使用を通じて計測するのに適した改良された装置に関する。
【０００２】
本発明は、更に前記計測装置によって前記距離を計測するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
距離を計測するための装置が知られている。距離は、参照物体の方に指向される光放射の放出と、参照物体自体により反射される前記光放射の検出とに依拠する。
【０００４】
詳細に言えば、前記計測装置は、前記光放射を放出するのに適した手段と、前記光放射に敏感であるエリアを含む受信手段とを含む。公知の技術に属する計測装置は、更に放出手段による前記光放射の放出と、前記光放射が受信手段により検出される瞬間との間に経過する時間間隔を測定することのできる処理ユニットを含む。
【０００５】
前記時間間隔の値は、計測装置と参照物体との間の距離に正比例している。前記時間間隔の値は、専門用語では飛行時間（ＴｏＦ）として知られており、普通、前記光放射に属する光子を参照する。この点について知られている計測装置の処理ユニットは、普通、ＴｏＦから出発して前記距離の値を測定するような仕方で構成される。とりわけ「前記光放射に属する光子」という言い回しは、専ら前記放出手段により生成される光子のみを意味するのであり、従ってこの光子が、背景放射つまり環境光から生じる光子とは違うことを強調することが重要である。
【０００６】
実施の観点からいうと、前記計測装置についてＳＰＡＤ（単一光子アバランシェダイオード）を基にした、考えられる少なくとも３つの構造が知られている。ここで、これらの構造を、以下に簡単に記載する。
【０００７】
第一に、専門用語で「画素」としても知られている複数の感知ユニットにより前記受信手段の感知エリアが規定されるという特徴を、公知の技術に属する計測装置の構造のほとんどが共有するということが指摘されるべきである。
【０００８】
実際に前記感知ユニット又は画素の各１つが、少なくとも１つのＳＰＡＤを含む。
【０００９】
上記に加えて、当技術分野において知られている実施形態全てにより共有される更なる特徴は、前記処理ユニットに複数の処理要素が設けられ、計測装置と参照物体との間の距離を測定するために複数の処理要素の各１つが前記ＴｏＦを、同一の処理ユニットにより使用されるディジタル表現に変換するように構成されるということにより構築される。
【００１０】
普通、前記処理要素の各１つは、頭字語ＴＤＣ（時間‐ディジタル変換器）で知られている電子装置を含み、電子装置は、感知エリアがその上に作り出され前記変換を実行できるところの同一表面上に規定される。
【００１１】
公知の技術の計測装置の組立てに対する考えられる第１の構造に関して、この構造は、感知エリアに属する前記感知ユニットの各１つと、処理ユニットに属する処理要素との間に「１対１」の関連づけを作り出すことを包含する。
【００１２】
計測装置が、少なくとも１つの光子の衝突を前記感知ユニットの各１つに対して独立して検出することができ、従って有益な情報を失うリスクを冒すものではないことから、有利なことに、この構成により信号対雑音比（ＳＮＲ）の最適な値を獲得することが可能になる。
【００１３】
ところが、この解決策は認められる幾つかの欠点を呈する。第一に、実際の使用例において、ちょうど上に記載した構造の実施が困難であるということがある。というのも、処理要素の数を感知ユニットの数と少なくとも等しく規定することにより、受信手段のそれ故に装置全体の寸法が過度なものに判定されるであろうからである。更に、この解決策の費用も過度なものとなるであろう。更に前記解決策では、前記処理要素に空間を提供する必要があることに起因して、受信手段の感知エリア、つまり１つ以上の光子の衝突を検出できる複数の感知ユニットが占める部分がかなり低減されるであろう。
【００１４】
換言すれば、上に示した解決策でもって獲得可能ないわゆる「曲線因子」の値、つまり実際の感光性エリアと受信手段の表面全体との間の比率は過度に低くなり、５％さえ下回るであろう。
【００１５】
従って前記構造は、参照物体により反射されて処理要素のレベルで受信手段に衝突する光放射の光子を検出することができず、従って有益な情報の過度な損失が引き起こされるということにより、不都合な影響を受ける。光子は多数存在している。
【００１６】
最後に、不利益として所要の処理要素が多数あることにより、受信手段を、それ故に計測装置全体を動作させるための高エネルギー消費が判定される。
【００１７】
上に示した欠点を少なくとも部分的に克服するために、計測装置の前記受信手段の第２の構造が開発された。
【００１８】
代わりの前記第２の構造によれば、実際に処理要素の各１つが複数の感知ユニットに関連する。従ってこの解決策により、感知ユニットを管理するのに必要な処理要素の数を低減することが可能になり、結果として受信手段が占める全表面が低減する。更に同一の表面を前記受信手段が占めるため、この第２実施形態により、上に記載した第１の解決策と比較してより高い曲線因子を獲得することが可能になる。
【００１９】
しかし、前記第２実施形態は重要な欠点を呈する。重要な欠点は、前記距離を測定する効率が、第１の構造と比較するとそれよりも悪いことで表される。実際に前記第２実施形態により、関連する感知ユニットの各１つの意のままになる各処理要素の有益なバンドの低減が判定される。より正確には、前記処理要素がこの処理要素に関連する感知ユニットのうちの１つにおいて発生するイベントの管理に忙しいであろう場合、同一の処理要素は、前記複数の感知ユニットに属する異なる感知ユニットにおいて発生する別のイベントを同時に検出することはできないであろう。
【００２０】
従ってちょうど説明した理由に起因して、統計的に不利益として前記構造により、上に記載した計測装置の第１の種類と比較して、信号対雑音比の低減が判定される。
【００２１】
換言すれば公知の技術により実行される第２の種類の計測装置は、以前に記載したものよりもコンパクトな構造を特色にしているが、光束が低減されて存在するときにしか効率的なやり方で動作することができない。
【００２２】
前記計測装置の第３実施形態も知られている。第３実施形態は、ちょうど上に記載した２つのものの間の中間の解決策とみなされる。
【００２３】
実際にこの第３実施形態は、各処理要素と複数の感知ユニットとの間に、専門用語では「マルチプレクサ」という名前で知られている選択装置が存在することを包含する。
【００２４】
前記選択装置は、前記感知ユニットの各１つにより生成される信号を、対応する処理要素に異なる時間間隔で送信することができる。このようにして、同一の処理要素に関連する感知ユニット全てにより生成される信号を、処理要素により処理することができる。ところがこの場合も、異なる処理ユニットの管理に処理要素がその間忙しい時間間隔において光子が感知ユニットの感知面に衝突すると、有益な情報の損失が発生することがある。更に前記第３実施形態は、マルチプレクサにより遂行される選択シーケンスに起因して、計測作業を実行するのには、公知の技術である以前の計測装置と比較するとそれよりも多くの時間がかかるという点に在る認められる更なる欠点を呈する。
【００２５】
ちょうど上に記載した計測装置の信号対雑音比を増加させようと、特許US8773642は、放出手段により放出された光放射が実際に衝突した感知ユニットを評価し、専ら識別済みの前記感知ユニットにより生成された信号のみを考慮して引き続き前記距離の値を測定するために、設定ステップ中に第１評価作業が実行されることを提案した。
【００２６】
ところが前記実施形態は、不利益として、様々な計測作業中、前記設定ステップ中に観察された条件に対して外的動作条件が変化する瞬間にその効力を失う。
【００２７】
公知の技術により作成された計測装置に関してちょうど上に記載した特定の構造の欠点に加えて、それらの構造全てにより共有される、更なる欠点に言及することが可能である。
【００２８】
この欠点は受信手段の感知エリアに衝突する高光束がある場合、特にこのことが放出手段により放出される光放射に起因しているのか、又は背景雑音、例えば日光に起因しているのかとは無関係に生じる。
【００２９】
実際に、高光束により、「パイルアップ」として知られている現象が判定されることがある。「パイルアップ」により、感知エリアに属する感知ユニットの迅速な飽和が判定される。より具体的には、感知ユニットの各１つが１つ以上のＳＰＡＤを含む場合、前記高光束の存在により、同一のＳＰＡＤの専門用語で遊休時間として知られている非活動時間が増加することが判定される。このことは不利益として、有益な情報の損失リスクが、容認できない値に到達することを意味する。損失リスクとは、放出手段により放出される光放射に属する光子の衝突を検出できないリスクを意味する。
【００３０】
ここでも、高光束の場合に前記「パイルアップ」現象が存在することにより、不利益として感知ユニットの突然の飽和に続いて、実際の曲線因子値の極端な低減が判定される。
【００３１】
このことは、受信手段が高曲線因子値を静的に有する場合であっても高光束への暴露がすぎれば、前記曲線因子値は動的に減少し、ゼロ化されることさえあることを意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３２】
【特許文献１】US 8773642
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３３】
本発明は、上に記載した欠点全てを克服することを意図する。
【００３４】
特に任意の動作条件において、高光束が存在するときも高い信号対雑音比を維持できる計測装置を提供することが、本発明の目的のうちの１つである。
【００３５】
それ故に前記装置自体と参照物体との間の前記距離の値を、高光束が存在するときも高精度で測定できる計測装置を提供することが本発明の目的である。
【００３６】
外的計測条件の突然の変化が存在するときも、前記距離の測定において高精度を維持できる計測装置を提供することが本発明の別の目的である。
【００３７】
静的及び動的である高い曲線因子の計測装置を提供することが、本発明の更なる目的である。
【００３８】
低減された寸法及び簡素化された構造を特徴とする計測装置を提供することが、本発明の別の目的である。
【００３９】
適度なエネルギー消費を伴う計測装置を提供することが、本発明の更なる目的である。
【課題を解決するための手段】
【００４０】
前記目的は、主請求項に記載の計測装置の展開形態を通じて達成される。
【００４１】
従属請求項に、本発明の主題である前記計測装置の更なる特徴を記載する。
【００４２】
前記目的は、本発明の主題である前記計測装置によって実施される請求項１３に記載の計測方法を通じても達成される。
【００４３】
前記目的を、本発明の幾つかの好適な実施形態の非限定的な例として提供する記載において、添付の図面を参照して以下に示す利点と共に強調する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の主題である計測装置の略図。
【図２】本発明の主題である計測装置によってシーケンス中に実行される２つの計測作業Ａｉのタイムチャート。
【図３】本発明の主題である計測装置に属する本発明の受信手段である第１処理ユニット及び第２処理ユニットの略図。
【図４】本発明の主題である計測装置の変形実施形態による感知ユニットの構造体の略図。
【図５】本発明による２つの計測装置のＵｐ‐Ｄｏｗｎカウントのシーケンスのタイムチャート。
【図６】計測装置と参照物体との間の距離が変動するときの本発明の計測装置の感知エリアに衝突する光放射の代表的な楔形。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１に、本発明の主題であり単数又は複数の参照物体Ｏの距離ｄを計測するのに適した計測装置を表す。そこでは、この計測装置を全体として１で示す。
【００４６】
以下で説明するように、前記距離ｄの値を非常に正確に測定する目的で、計測装置１は、複数の計測作業Ａｉを連続して実行するように構成される。
【００４７】
図１に示すように、本発明の計測装置１は、シーケンス中の前記計測作業Ａｉの各１つに対する所定の時間間隔Ｉの間に参照物体Ｏの方に指向される光放射Ｒを放出するのに適した放出手段２を含む。
【００４８】
図２に示すタイムチャートにおいて、シーケンス中の前記複数の計測作業Ａｉを示す。
【００４９】
本発明の好適な実施形態によれば、前記放出手段２は、図２に示すように予め規定された数ＸのパルスＢによるパルス状の種類の光放射Ｒを、計測作業Ａｉの各１つに関連した各時間間隔Ｉにて放出するように構成される。
【００５０】
更に放出手段２に関していうと、この放出手段は点状の種類のレーザ光源を含むことが好ましいが、必ずというわけではない。しかし、本発明の計測装置１の異なる実施形態により前記放出手段２がＬＥＤ光源又は１つ以上のレーザダイオードを含み得ることを除外することはできない。
【００５１】
本発明の主題である計測装置１は、更に図１に概略的に示すように、参照物体Ｏにより反射される前記光放射Ｒに敏感であるエリア３１の設けられた受信手段３を含む。一般論として感知エリア３１は、この感知エリアにその光子Ｆが衝突する任意の光束に対して敏感であることが明らかである。
【００５２】
図３に示すように、感知エリア３１に好ましくは、１つ以上の列及び１つ以上の行を規定するような仕方でマトリクスとして配置された数Ｍの感知ユニット４が設けられる。特に本発明によれば、前記Ｍ個の感知ユニット４の各１つは、その感知面４１上に少なくとも１つの光子Ｆが衝突するのに続いて電気信号Ｓを生成するような仕方で構成される。
【００５３】
より一層詳細には、本発明の計測装置１の好適な実施形態によれば、感知エリア３１は数Ｌの感知ユニット４を含む。
【００５４】
この場合Ｍ個の感知ユニット４というのは、全ての感知ユニットのうち実際に前記電気信号Ｓの生成が有効なＬ個の感知ユニット４のことである。
【００５５】
従って明白なことに、数Ｍは数Ｌ以下とすることができる。
【００５６】
換言すれば、残りの（Ｌ−Ｍ）個の感知ユニット４は受信手段３の前記感知エリア３１内では物理的に存在しているが、Ｌ個の感知ユニットが全て有効である（Ｍ＝Ｌ）場合を除いては無効であり、従って光子Ｆがその感知面４１上に衝突する場合に電気信号Ｓを生成することはできない。以下で詳細に記載するように、本発明の計測装置１上で遂行される設定ステップ中にＬ個の感知ユニット４のうちの１つを有効にするかどうかを前もって決めることが可能である。
【００５７】
ここで、前記設定ステップの実施を通じて獲得される利点をも以下に記載する。
【００５８】
ところで本発明の計測装置１の代わりの実施形態は、感知ユニット４を有効にするかどうかという可能性を包含しないことがある。
【００５９】
従ってこの場合、感知エリア３１において規定されるＬ個の感知ユニット４は全て有効である。換言すれば、ＭはＬに一致する。
【００６０】
本発明の主題である計測装置１の好適な実施形態によれば、前記Ｌ個の（有効なものだけが考慮される場合はＭ個の）感知ユニット４の各１つが、ＳＰＡＤ（単一光子アバランシェダイオード）８１を含む。
【００６１】
図４に概略的に示すように、本発明の変形実施形態によれば、異なる寸法をその感知面が有する２つのＳＰＡＤ８１及び８２を前記Ｌ個（Ｍ個）の感知ユニット４のうちの１つ以上が含むことができることを除外することはできない。
【００６２】
更に本発明の異なる代わりの実施形態において、各感知ユニット４が３つ以上のＳＰＡＤを含むことができることを除外することはできない。
【００６３】
ここで、Ｌ個（Ｍ個）の感知ユニット４のうちの１つ以上に前記２つのＳＰＡＤが存在することに関連した機能及び利点を、以下に詳細に記載する。
【００６４】
本発明の計測装置１に属する更なる機能部品として、数Ｎｅの処理要素６を含む第１処理ユニット５がある。ここで、本発明によればＮｅ＜Ｍである。特にＮｅ個の処理要素６の各１つは、Ｍ個の感知ユニット４のうちの１つにより生成される電気信号Ｓを受信して、同一の感知ユニット４に衝突する光子Ｆの衝突時間ｔを測定するように構成される。
【００６５】
より正確には本発明の計測装置１において、Ｍ個の感知ユニット４のうちの１つと処理要素６との間に「１対１」の排他的関連づけが作り出される。
【００６６】
更に上で既に説明したように、衝突時間ｔというのは、放出手段２による前記パルス状光放射Ｒの放出と、その光子Ｆのうちの少なくとも１つの特定の感知ユニット４の感知面４１上への衝突との間に経過する時間間隔（又はＴｏＦ）のことである。
【００６７】
更に本発明による計測装置１において、第１処理ユニット５は、計測作業Ａｉの各１つの瞬間に、Ｍ個の感知ユニット４のうちの少なくとも１つに関連した衝突時間ｔを基に距離ｄの値を計算するように構成される。各計測作業Ａｉの瞬間に前記距離ｄを計算するために考慮すべき感知ユニット４の数がどのように規定されるかが、本発明の計測装置１と知られている装置とを区別する特徴の記載に続いてすぐに明らかになるであろう。
【００６８】
一方幾つかの感知ユニット４が、従って幾つかの処理要素６により処理される幾つかの電気信号Ｓが考慮される場合、第１処理ユニット５は、前記距離ｄの単一の値を実際には前記複数の電気信号Ｓから出発して測定するために、知られている種類の処理論理及びアルゴリズムを働かせるように構成される。
【００６９】
本発明の好適な実施形態によれば、第１処理ユニット５のＮｅ個の処理要素６というのは、上で説明したように参照信号（クロック）と、前記衝突時間に関連する電気信号Ｓの到着時間との間に経過した時間を計測でき、前記計測結果をディジタル表現に変換できるＮｅ個のＴＤＣ（時間‐ディジタル変換器）のことである。
【００７０】
更に第１処理ユニット５は、前記Ｎｅ個の処理要素６の各１つに動作可能に接続された、そして実際に前記距離ｄを計算するように構成された、更なる電子計算要素５１を含む。
【００７１】
第１処理ユニット５は、物理的には前記受信手段３の感知エリア３１が規定されるのと同一の支持体内に作成されることが好ましいが、必ずというわけではない。
【００７２】
一方本発明の異なる実施形態によれば、はっきり言えば、第１処理ユニット５は、受信手段に動作可能に接続されるとの条件で、受信手段３に対して独立した要素として作成できることを除外することはできない。
【００７３】
更に、本発明の計測装置１の代わりの実施形態によれば、前記感知エリア３１用に使用される同一の支持体上でＮｅ個の処理要素６を規定することが可能なことがある一方で、電子計算要素５１が独立した要素として規定される。
【００７４】
本発明によれば、計測装置１は更に計測作業Ａｉの各１つの瞬間に、以下に記載する一連の行為を執行するような仕方で構成される第２処理ユニット７を含む。第一に第２処理ユニット７は、Ｍ個の感知ユニット４により生成される電気信号Ｓを入力データとして受信するように構成される。従ってより正確には、第２処理ユニット７は、前記電気信号Ｓを第１処理ユニット５と無関係に受信できるように感知エリア３１に動作可能に接続される。
【００７５】
第２処理ユニット７は、前記電気信号Ｓがいったん受信されてしまえば、計測作業Ａｉの各１つに対する放出時間間隔Ｉの終わりに電気信号Ｓを処理して、実際に光放射Ｒに属する少なくとも１つの光子Ｆが衝突する数Ｎｕの感知ユニット４が選択されるような仕方で構成される。手短に説明することにするが、感知ユニット４の数Ｎｕは、処理要素６の数Ｎｅよりも少ないか又はこれに匹敵する（Ｎｕ≦Ｎｅ）ような仕方で選択される。
【００７６】
第２処理ユニット７は、前記Ｎｕ個の感知ユニット４がいったん選択されてしまえばこれらの感知ユニットの各１つをＮｅ個の処理要素６のうちの１つに関連させるような仕方で構成されるのであり、前記距離ｄは、後続の計測作業Ａｉ＋１の瞬間に、選択されたＮｕ個の感知ユニット４の各１つに関連した少なくとも１つの光子Ｆの衝突時間ｔを基に、前記第１処理ユニット５により測定される。
【００７７】
各計測作業Ａｉの瞬間に周期的に遂行される前記手順を通じて獲得される第１の利点というものは、放出手段２により放出される光放射Ｒに属する光子Ｆの衝突がその上で行われることが実際に予測される感知エリア３１の範囲内で、１つ以上の感知ユニット４を含む関心領域が識別されることにある。
【００７８】
換言すれば、非常に高い確率で前記光放射Ｒの光子Ｆのうちの１つの衝突より発せられたところの選択された前記Ｎｕ個の感知ユニット４により生成される電気信号Ｓのみを考慮すれば、信号対雑音比の実質的な増加が獲得される。このことにより、距離ｄの値の測定をより高精度にすることが確実になる。実際には、選択されない残りの（Ｍ−Ｎｕ）個の感知ユニット４が全て、例えば日光のような背景雑音に関連した光子Ｆの衝突に続いてその感知面４１上に電気信号Ｓを生成することがあり、それ故に信号対雑音比の極端な低減を引き起こすことがある。
【００７９】
第２処理ユニット７が各計測作業Ａｉの瞬間に行為の前記シーケンスを周期的に執行するように構成されることにより判定される更なる利点というものは、参照物体Ｏの、計測装置１に対する位置が変動する際及び／又は外的環境条件の変化又は放出された光放射Ｒ自体の変化が発生することに起因して受信手段３上の光強度が変動する際に、前記関心領域の位置、形状、及び／又は寸法の周期的適応が前記Ｎｕ個の感知ユニット４により構築されることにある。
【００８０】
簡単な言葉で言うと、本発明の計測装置１は信号対雑音比を改良する目的で、従ってそれ故に各計測作業Ａｉ中の前記距離ｄの測定の精度を増加させる目的で、前記関心領域の位置、形状、及び／又は寸法を、先行する計測作業Ａｉ−１中に検出された光条件を基に、動的に変動させることができる。
【００８１】
より具体的には第２処理ユニット７について、本発明によれば、この第２処理ユニットは、事前に確立される各計測作業Ａｉに関連した時間間隔Ｉ中での以下でＦｐで示す、光放射Ｒに属する少なくとも１つの光子ＦのＭ個の感知ユニット４の各１つに対する衝突に関連した発生数を計算するように構成される。換言すれば、第２処理ユニット７は前記発生数を意味する複数のヒストグラムを測定するように構成され、これらのヒストグラムの各１つがイベントに関連する。イベントは、放出時間間隔Ｉ中に、Ｍ個の感知ユニット４の各１つの上で個々に又は他の感知ユニット４と共に生じる。
【００８２】
より正確には、感知ユニット４上でイベントが検出される際、前記感知ユニット４に関連する処理ユニット７、好ましくはＴＤＣは、前記イベントの参照信号（クロック）に対する飛行時間に関連したディジタルコードを生成する。一方、ＴｏＦの情報を外挿するには、複数の飛行時間を蓄積し、Ｘ軸上にＴＤＣコードを（ゼロから目盛いっぱいまで）、Ｙ軸上に、生成される各コードの発生数を特色にするヒストグラムを作ることが必要である。
【００８３】
更に一層詳細には、光放射Ｒに属する光子Ｆを、背景雑音に関連したより正確にはＦｂで示す光子Ｆと区別できるようにするために、第２処理ユニット７は、放出手段２による光放射Ｒの放出中には前記発生の少なくとも１つの第１カウントＵＰを及び前記光放射Ｒが不在のときには少なくとも１つの第２カウントＤＯＷＮをシーケンス中に作成することにより、発生を計算するように構成される。背景雑音に関連した光子Ｆは、Ｍ個の感知ユニット４に衝突する。このステップシーケンスの表現を、図２に概略的に示す。
【００８４】
第２処理ユニット７は、少なくとも１つの第１カウントＵＰの後に少なくとも１つの第２カウントＤＯＷＮが続く各シーケンスに続いて、前記２つのカウント中に計算された発生を互いから差し引くような仕方で構成される。この最後の行為により、有利なことに背景雑音に属する光子ＦｂがＭ個の感知ユニット４の各１つの上に衝突することにより生成された電気信号Ｓをフィルタリングすることが可能になり、従って第２処理ユニット７が、発生の計算のために実際に光放射Ｒに属する少なくとも１つの光子Ｆｐの衝突により生成された電気信号Ｓを専ら考慮することも可能になる。
【００８５】
この態様を明確にするために、光放射Ｒに属する光子Ｆｐの、その上での衝突が一切ないが、第１カウントＵＰ中と第２カウントＤＯＷＮ中の両方における背景雑音の、その上での存在を検出することが可能である所与の感知ユニット４の事例を考慮されたい。この状況において、カウントＵＰ中及びカウントＤＯＷＮ中の両方において同一の強度を有する電気信号Ｓを生成するイベントが、前記背景雑音の光強度に応じて観察され得る又はされ得ない。従って両方の事例において、第２処理ユニット７により遂行される減法計算により、背景雑音に起因した変則的なイベントをフィルタリングすることが可能になり、従って、この変則的なイベントを除外して発生を計算することが可能になる。そうではなく所与の感知ユニット４上に光放射Ｒに属する光子Ｆｐが衝突する場合には、第１カウントＵＰ中に確かに行われるイベントは、背景雑音の存在又は不在と無関係に、第２カウントＤＯＷＮ中の背景雑音に起因する潜在的なイベントにより生成される任意の電気信号Ｓの強度よりもその強度がはるかに強い電気信号Ｓを生成することになる。従ってこの場合に前記減法計算が遂行されると、実際に光放射Ｒに属する光子Ｆｐの衝突に起因したイベントは、第２処理ユニット７によりフィルタリングされるのではなく、従って発生として正しく考慮される。
【００８６】
本発明の主題である計測装置１の好適な実施形態によれば、第２処理ユニット７は単一の第１カウントＵＰの後に単一の第２カウントＤＯＷＮが続くものを含むシーケンスをＸ回反復するように構成される。ここで、Ｘは上で既に説明したように、計測作業Ａｉの各１つに対して時間間隔Ｉ中に放出された光放射ＲのパルスＢの数を表す。
【００８７】
一方代わりの実施形態によれば、前記時間間隔Ｉ中のカウントの各シーケンスに対して、連続的な２つ以上の第１カウントＵＰの後に連続的な２つ以上の第２カウントＤＯＷＮが続くものの執行を可能とするように、本発明の計測装置１を構成できることを除外することはできない。特に好ましくは、計測装置１は、各シーケンスに対する連続的な第１カウントＵＰの数及び連続的な第２カウントＤＯＷＮの数を２のべき乗に等しくなるよう選ぶことが可能になるように構成することができる。
【００８８】
好適な実施形態の考えられる代案は、有利なことに本発明の計測装置１を２つ、隣接する位置に配置する必要がある瞬間でのかなりの重要性がある。前記計測装置のうちの第１のものにより放出される光放射Ｒが第２計測装置１の受信手段３を及びその逆にも照明し得るため、それらを接近させることにより、実際に相互干渉が生じ得る。換言すればこの場合、環境条件に起因した背景雑音が存在するという悪影響を受けることに加えて、２つの計測装置１のうちの第２のものにより放出される光放射Ｒが存在することにより、各計測装置１の効率、特にＮｕ個の感知ユニット４を正しく選択する能力が更に低減されることになるというリスクがある。
【００８９】
前記更なる外乱源を回避又は限定するために、有利なことに本発明により、隣接する２つの計測装置１について、第１カウントＵＰ及び第２カウントＤＯＷＮの連続的な反復の数の異なる値を選択することが可能になる。ただし既に述べたように、唯一の制約として前記数を２のべき乗にせねばならない。
【００９０】
この態様を明確にするために、例えば図５に概略的に示すように、第１計測装置１は、単一の第１カウントＵＰの後に単一の第２カウントＤＯＷＮが続くものを含むシーケンスを数回反復するように構成される一方で、第２計測装置１は、２つの連続的な第１カウントＵＰの後に２つの連続的な第２カウントＤＯＷＮが続くものを含むシーケンスを数回反復するように構成されるという事例を考慮されたい。
【００９１】
このようにして第１計測装置１の光放射Ｒが第２計測装置１を及びその逆に都合悪く照明し、両方の第２処理ユニット７が計算シーケンスの各１つに対して、上に記載した減法計算を執行することになる場合であっても、有利なことに第１計測装置１上で検出され第２計測装置１の光放射Ｒにより判定されるイベントは、有利なことにフィルタリングされ、従って前記発生の計算は考慮されないであろう。同一の状況は、２つの計測装置１の役割が逆になる場合にも当てはまる。
【００９２】
一方、同じ利点を獲得するために、両方の計測装置１の第２処理ユニット７及び放出手段２を、放出時間間隔Ｉの範囲内のランダムな時刻で、第１カウントＵＰの後に第２カウントＤＯＷＮが続くシーケンスを反復するように構成できることを除外することはできない。この場合も、実際には前記第１カウントＵＰ及び前記第２カウントＤＯＷＮが２つの隣接する計測装置１において遂行されるところの時刻が不一致であることにより、それらの相互外乱を排除することが可能になる。
【００９３】
２つの計測装置１についてちょうど上に記載した解決策は、本発明による計測装置１が３つ以上存在するときも同様にそのまま当てはまる。
【００９４】
再度本発明の好適な実施形態に関連した第２処理ユニット７に関していうと、この第２処理ユニットは、発生の判定に続いて各計測作業Ａｉの瞬間に、前記発生数の降順を基に、Ｍ個の感知ユニット４のうちから数Ｎｕの感知ユニット４を選択するように構成される。
【００９５】
より正確には、好適な実施形態によれば、処理要素６の数Ｎｅと等しい数Ｎｕの感知ユニット４が、Ｎｕ個の感知ユニット４のうちの１つをＮｅ個の処理要素６の各１つに関連させるような仕方で、降順に選択される。
【００９６】
別法として本発明の第２実施形態によれば、第２処理ユニット７は、事前に確立された特定の値を超える発生数を特色にするＭ個の感知ユニット４のみを選択するように構成することができる。従って、この場合各計測作業Ａｉに対して、処理要素６の数Ｎｅよりも一層少ない数Ｎｕの感知ユニット４を選択することが可能であろう。この場合Ｎｕと等しい数Ｎｅの処理要素６のみが、Ｎｕ個の感知ユニット４のうちの１つに関連するであろう。
【００９７】
更に、本発明の計測装置１の異なる第３実施形態によれば、第２処理ユニット７は、常に発生に応じて、処理要素６の数Ｎｅよりも少ない数Ｎｕの感知ユニット４を選択するように構成することができる。第２処理ユニット７は前記選択に続いて、前記Ｎｅ個の処理要素６の各１つが、選択されたＮｕ個の感知ユニット４のうちの１つに関連するような仕方で又は予め規定された分布パターンに応じて、前記Ｎｕ個の感知ユニット４のうちの１つの近隣にある更なる感知ユニット４に関連するような仕方で、構成することができる。明らかなことであるが選択されたＮｕ個の感知ユニット４の総数は、そして場合によってそれらに隣接する感知ユニットは、感知要素６の数Ｎｅを超えることがない。というのも本発明の計測装置１の当初の目的が、感知ユニット４と処理要素６との間に「１対１」の関連づけを獲得することだからである。
【００９８】
上で既に言及したように、本発明の計測装置１は受信手段３用の設定ステップを遂行できるように構成されることが好ましいが、必ずというわけではない。前記設定ステップは、特にＬ個の感知ユニット４の各１つの「有効な」又は「無効な」状態を前もって設定することを可能にするという目的を有する。この設定に続いて、前記電気信号Ｓの生成にとって実際に有効な唯一の感知ユニット４として、前記Ｍ個の感知ユニット４が選択される。
【００９９】
この目的で本発明の主題である計測装置１は、前記Ｌ個の感知ユニット４の各１つの「有効な」又は「無効な」状態を前もって格納することが可能である格納レジスタ９を含む。
【０１００】
それらの総数（Ｌ個の感知ユニット４）と比較して、限定数であるＭ個の感知ユニット４を前記設定ステップを通して有効にすることにより、有利なことに信号対雑音比を永続的なやり方で増加させ、各計測作業の瞬間に解析されるべき感知ユニット４の数を限定し、前記Ｎｕ個の感知ユニット４を選択することが可能になる。
【０１０１】
実際に、計測装置１と参照物体Ｏとの間の距離が変動する際に、放出手段２により放出された光放射ＲによりＬ個の感知ユニット４のうちどの感知ユニット４が実際に照明されるかを前記設定ステップを通して前もって点検することにより、Ｌ個の感知ユニットのうち、それらの感知ユニット４を永続的に除外することが可能である。他方で、除外された感知ユニット４は決して有益な情報源にはならないことになる。
【０１０２】
有効な感知ユニット４の前記数Ｍを前もって測定することが可能であるという信念は、知られているように、受信手段３の感知エリア３１に衝突する光放射Ｒの規模が、計測装置１と物体Ｏとの間の距離ｄの値に反比例しているという前提に由来する。更に三角測量効果に起因して、物体Ｏにより反射される前記光放射Ｒが、常に距離ｄに応じて、線形のやり方で感知エリア３１上を移動する傾向があることも知られている。図６は、距離ｄが変動する際に感知エリア３１に衝突する光放射Ｒの代表的な楔形構成を示す。特にＹ軸は、距離ｄが変動する際の光放射Ｒの進行方向を示し、矢印は、同一の距離ｄが増加する際の光放射が進行する流れを示す。
【０１０３】
この図から、感知エリア３１に属するＬ個の感知ユニット４の図６にＺで示す部分が光放射Ｒにより決して照明されないことを観察することが可能である。それ故に感知ユニット４は、距離ｄの値を計算する目的にとって有益な電気信号Ｓを決して生成しないことになる。従ってこれらの感知ユニットは、永続的に無効とすることができる。それどころか、決して照明されない感知ユニット４が有効にされるであろうような場合には、これらの感知ユニットが雑音の導入に寄与することがあり、従って信号対雑音比の値を低減することがあろう。
【０１０４】
前記設定ステップに続いて、有効な感知ユニット４の数Ｍを更に低減することができる。というのも、図６にＶで示す感知ユニット４は物体Ｏが計測装置１に対して近接位置にある際には光放射Ｒにより照明されるが、Ｕで示すバンドに属する感知ユニット４により生成される電気信号Ｓから獲得可能な有益な情報と比較すると付加的な有益な情報を一切提供しないからである。
【０１０５】
従って結論として、前記設定ステップを実行する可能性により、Ｙ軸に沿って分布する、従って前記信号対雑音比の増加に寄与する限定数Ｍの感知ユニット４を専ら識別し有効にする一方で、同時に、利用可能な情報の質を変わらず維持することが可能になる。
【０１０６】
ところで本発明の代わりの実施形態によれば、本発明の計測装置１は、前記設定ステップの実行を可能にするように、従ってＬ個の感知ユニット４の「有効な」又は「無効な」状態を前もって設定することを可能にするように構成されないことがある。
【０１０７】
別法として、ここでも、Ｎｕ個の感知ユニット４を周期的に選択する必要なしに前記設定ステップを遂行できるような仕方で本発明の計測装置を構成できることを除外することはできない。
【０１０８】
更に、その感知面が異なる寸法を有する２つのＳＰＡＤ８１及び８２の設けられた１つ以上の感知ユニット４を含む、図４に示す本発明の計測装置１の変形実施形態に再度注目すると、対応する第２処理ユニット７は、計測作業Ａｉの各１つの瞬間に前記２つのＳＰＡＤ８１及び８２が前記感知ユニット４の各１つに対して個々に又は一緒に有効になるような仕方で構成される。
【０１０９】
前記変形実施形態の場合、第２処理ユニット７が、先行する計測作業Ａｉ−１中に感知エリア３１に衝突する光子Ｆの数を基に、つまり光強度を基に、２つのＳＰＡＤ８１及び８２を個々に又は一緒に有効にするように構成されることが好ましいが、必ずというわけではない。特に第２処理ユニット７は、Ｍ個の感知ユニット４により生成されて前記第２処理ユニット７により入力データとして受信される電気信号Ｓを基に、光子Ｆの数を測定するように構成される。この更なる特徴により、有利なことに本発明の主題である計測装置１は、各計測作業Ａｉの瞬間に各感知ユニット４に対する曲線因子の値を、従って感知エリア３１の光放射Ｒに対する感度を、同一の光放射の強度を基に及び先行する周期において検出された背景雑音がもしあればそれを基に、動的かつ自動的にリセットすることができる。
【０１１０】
特に、前記２つのＳＰＡＤ８１及び８２を含む各感知ユニット４について感知面が小さい方のＳＰＡＤ８１のみが有効である際、最小曲線因子値が獲得され、感知面が大きい方のＳＰＡＤ８２のみが有効である際、中間曲線因子値が獲得され、最後にＳＰＡＤ８１及び８２の両方が有効である場合、最大曲線因子値が獲得される。
【０１１１】
それ故に、光束が強い場合、つまり感知エリア３１に衝突する光子Ｆが多数存在するとき、本発明の計測装置１の機能はＭ個の感知ユニット４の感度を自動的に低下させ、それ故にそれらの突然の飽和（「パイルアップ」）及び受信手段３の総曲線因子値の極端な低減を回避する。
【０１１２】
ちょうど上に記載した解決策の代案として、感知エリア３１の光放射Ｒ及び背景雑音に対する感度を変動させるために、従って高光束の場合の上に記載した欠点を回避するために、本発明の異なる実施形態による計測装置１において、第２処理ユニット７は、計測作業Ａｉの各１つの瞬間に、Ｍ個の感知ユニット４のうちの１つ以上のバイアス電圧Ｖｂｉａｓを先行する計測作業Ａｉ−１中に感知エリア３１に衝突する光子Ｆの数に反比例するやり方で変動させるように構成することができる。
【０１１３】
更に、これまでに記載した特徴の全て又は一部を含む本発明の変形実施形態によれば、計測装置１は、計測作業Ａｉの各１つの瞬間にＭ個の感知ユニット４を、それらの感知ユニットの各１つの空間座標を基に、感知エリア３１のレベルで、事前に確立された時間間隔Ｉの範囲内の異なる時刻において活性化させるような仕方で構成することができる。
【０１１４】
「活性化」という語は、専門用語で「ゲーティング」として知られているコマンドを参照する。このコマンドは、それぞれの感知面４１に衝突する光子Ｆをその範囲内で検出することのできる、Ｍ個の感知ユニット４の各１つの観察ウインドウの開放を決定する。明らかなことであるが、前記観察ウインドウはＳＰＡＤの場合、衝突が行われると瞬時に閉鎖することになる。
【０１１５】
本発明の計測装置１のこの更なる機能も、信号対雑音比を増加させることに寄与する。
【０１１６】
既に説明したように、実際に同一の装置１と参照物体Ｏとの間の距離ｄに応じて、光放射Ｒの光子Ｆｐが感知エリア３１に衝突する位置が、三角測量効果に起因してＹ軸に沿って変動することから及び距離ｄに応じて、光子Ｆｐの衝突時間ｔもはっきりと変動することから、放出時間間隔Ｉ中に感知エリア３１におけるＭ個の感知ユニット４の空間位置を基に、有益な情報の損失を一切引き起こすことなくこれらの感知ユニットの活性化を遅延させることが可能である。それどころか、感知ユニット４の活性化を、それらの位置を基に漸進的に遅延させれば、それらの観察ウインドウの大きさが比例的に低減し、従って放出された光放射Ｒに属さない光子Ｆｂの衝突に起因して行われる変則的なイベントのリスクが比例的に低減する。
【０１１７】
最後に、本発明の計測装置１の好適な実施形態による処理ユニット７の正確な構造に関して、前記構造は上で言及したマトリクスの同一の列に属する感知ユニット４全てにより共有される、第１電子カウンタ１０及び第２電子カウンタ１１を規定することを包含する。特に第１電子カウンタ１０は、第１カウントＵＰ中の同一の列の感知ユニット４のうちの任意のものに関連した発生をカウントするように構成される一方で、第２電子カウンタ１１は、第２カウントＤＯＷＮ中の発生をカウントするように構成される。
【０１１８】
本発明の異なる実施形態において、第２処理ユニット７がＬ個の感知ユニット４の各１つに専ら関連する第１電子カウンタ１０及び第２電子カウンタ１１を含むことができることを除外することはできない。更に本発明の計測装置１の異なる変形実施形態において、マトリクスの行に属する、又は概して予め規定されたサブアレイに属する複数の感知ユニット４との、第１電子カウンタ１０及び第２電子カウンタ１１の共通の関連づけがあり得ることを除外することはできない。
【０１１９】
第２処理ユニット７は、更に前記電子カウンタ１０及び１１に動作可能に接続された、及びカウントＵＰ及びＤＯＷＮの結果を入力データとして受信して後続の減法計算を執行するように構成された電子計算要素７１を含む。最後に第２処理ユニット７は、複数のＬ個の感知ユニット４とＮｅ個の処理要素６との間で動作可能に接続された、専門用語で「切替マトリクス」として規定される切替接続手段７２を含む。特に電子計算要素７１は、設定ステップ中に格納レジスタ９内に格納された設定を基に及び特定の感知ユニット４に関連した発生の数を基に、Ｎｕ個の感知ユニット４のうちの１つとＮｅ個の処理要素６のうちの１つとの間で電気接続を有効にするような仕方で、前記切替接続手段７２を制御するように構成される。
【０１２０】
上で既に言及したように、本発明は本発明の計測装置１によって実施される少なくとも参照物体Ｏの距離ｄを計測するための方法をも包含する。
【０１２１】
特にこの方法によれば、シーケンス中に複数の計測作業Ａｉが実行されるのであり、そこでは、計測作業Ａｉの各１つは前記放出手段２を通じて所定の時間間隔Ｉで参照物体Ｏの方に指向される光放射Ｒの放出することを包含する。
【０１２２】
この方法によれば、引き続きＭ個の感知ユニット４の各１つによって電気信号Ｓが生成されるが、これに先行して少なくとも１つの光子Ｆｐがそれぞれの感知面４１上に衝突する。
【０１２３】
更にこの方法によれば、前記光子Ｆｐの、Ｍ個の感知ユニット４の少なくとも１つの上への衝突時間ｔを基に、前記第１処理ユニット５によって距離ｄの値が測定される。ここで、衝突時間ｔは感知ユニット４に関連するＮｅ個の処理要素６のうちの少なくとも１つにより測定される。
【０１２４】
本発明の主題である方法によれば、計測作業Ａｉの各１つについて、有効なＭ個の感知ユニット４全ての電気信号Ｓが第２処理ユニット７によって処理されるが、これはＭ個の感知ユニット４のうちから、参照要素Ｏにより反射される光放射Ｒに属する少なくとも１つの光子Ｆｐが実際にその上に衝突した数Ｎｕの感知ユニット４を選択するような仕方においてである。
【０１２５】
本発明の方法によれば、引き続き選択されたＮｕ個の感知ユニット４の各１つが、Ｎｅ個の処理要素６のうちの１つに関連するが、これは後続の計測作業Ａｉ＋１の瞬間に、選択されたＮｕ個の感知ユニット４の各１つに関連した光子Ｆｐのうちの少なくとも１つの衝突時間ｔを基に距離ｄの値が測定されるような仕方においてである。
【０１２６】
本発明によるこの方法は、以前に記載した好適な実施形態による又は変形実施形態による計測装置１の記載において詳細に示した更なる動作ステップを含み得ることが好ましいが、必ずというわけではない。
【０１２７】
従って上記によれば、本発明の主題である計測装置及び計測方法は、設定された目的を全て達成する。
【０１２８】
特に本発明は、任意の動作条件において、高光束が存在するときにさえ高い信号対雑音比を維持できる計測装置を提供するという目的を達成する。
【０１２９】
それ故に本発明は、同一の装置と参照物体との間の距離の値を、高光束が存在するときにさえ高精度で測定できる計測装置を提供するという目的を達成する。
【０１３０】
本発明は、前記距離の測定において外的計測条件が突然変化する場合にさえ高精度を維持できる計測装置を提供するという目的をも達成する。
【０１３１】
本発明は、高い静的及び動的な曲線因子で計測装置を提供するという目的をも達成する。
【０１３２】
本発明は、限定された寸法及び簡素化された構造で計測装置を提供するという目的をも達成する。
【０１３３】
最後に、本発明は適度なエネルギー消費を必要とする計測装置を提供するという目的をも達成する。
【図１】
2019049531.tif 000003
【図２】
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【図３】
2019049531.tif 000005
【図４】
2019049531.tif 000006
【図５】
2019049531.tif 000007
【図６】
2019049531.tif 000008
【外国語明細書】
2019049531000001.pdf