[发明专利]用于借助光学测量射线来测量在测量装置和目标对象之间的距离的测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于借助光学测量射线测量在测量装置和目标对象之间的距离的测量装置。

背景技术

已知如下的光学距离测量设备，其将在时间上调制的光束对准要求得其至测量设备的距离的目标对象。由被定向的目标对象反射或散射返回的光至少部分地由该设备探测并且用于求得要测量的距离。在此，典型的测量范围处于几个厘米至几百米距离范围中。

为了能够利用光束测量至目标对象的距离，在时间上例如在该光束的强度上调制该光束。例如可以发送光脉冲并且测量从发送光脉冲到探测到之间的传播时间并且由此计算至目标对象的距离。但是为此必须发送非常短的光脉冲并且使用非常快速的探测电子装置以便能够获得足够精确的测量结果。代替地，时间上周期地在其强度上调制光束并且使用在发送的和探测的光信号之间的相移，以便确定传播时间并且由此确定至目标对象的距离。激光距离测量的原理一般以例如具有激光束强度的连续调制的术语“飞行时间范围”而已知。

由DE 198 04 050 A1已知了距离测量设备，该距离测量设备带有激光二极管和用于产生或接收光学发送测量信号或接收测量信号的光电二极管。为了对距离测量设备执行校准，该距离测量设备设置有可调整的反射性盖，所述反射性盖在校准时由调节驱动装置调整到发送测量信号的光学路径中，由此将发送测量信号偏转并且经由参考段直接对准光电二极管。

由DE 10 2006 013 290 A1已知了一种用于光学距离测量的装置，其中接收单元的探测器具有多个相互分离的光敏感面，这些光敏感面可被相互分离地激活。在此每个光敏感面都具有光电二极管—例如PIN二极管或APD（雪崩光电二极管）—或者CCD芯片作为光敏感元件。这些光敏感元件求得对应于接收光强度的模拟探测信号。光敏感面可以被选择性地激活并且通过这种方式组合成总光探测面，总探测面可以尽可能好地适配被光源照明的探测器面子区域，以便通过这种方式改善信噪比。

发明内容

可能存在对于一种用于光学距离测量的测量装置的需求，该测量装置尤其是与先前描述的传统距离测量设备相比允许对测量装置的改善的校准，以便由此补偿传播时间误差和传播时间漂移。

此外，可能存在对一种距离测量装置的需求，该距离测量装置尤其是与先前描述的传统距离测量设备相比允许实现用于测量在装置内部的用于校准测量装置的参考段的尽可能紧凑的参考单元。

本发明的用于光学距离测量的测量装置具有用于将光学测量射线发送到目标对象上的发送装置、带有用于探测由目标对象返回的光学测量射线的探测面的接收装置，其中所述探测面具有大量像素，其中每个像素具有至少一个光敏感元件。此外，本发明的用于光学距离测量的测量装置具有带有用于探测在装置内部的参考射线的探测面的参考装置。按照本发明，参考装置的探测面由大量像素构成，其中每个像素具有至少一个光敏感元件。

当像素仅仅具有一个唯一的探测器或光敏感元件时，像素的术语在本申请的范畴中对于“探测器”、“探测元件”或“光敏感元件”本身被同义地使用。如果多个探测器或光敏感元件一起被分析，则这些多个探测器或光敏感元件同样构成本申请意义上的像素。在本申请中不时使用的表述“其中每个像素具有至少一个光敏感元件”就理解为这个。

在有利的实施方式中，这种光敏感元件通过SPAD（单光子雪崩二极管）来构成。

SPAD是根据所投射的光强度提供数字探测信号的光敏感元件。在此，每个像素可以直接或者例如中间连接多路复用器地与分析装置连接，其中该多路复用器被设计用于将多个像素的探测信号选择性地进行转发。通过这种方式例如可以实现，单个像素或像素组的探测信号可以与其他像素的探测信号无关地由分析装置分析。