[发明专利]光电测距装置和测距方法

说明书

本发明涉及光电测距装置和测距方法，该光电测距装置包括：光源(6)；接收电路，其包括具体为雪崩光电二极管APD(8S)的检测器；以及控制和估计组件，其用于导出距目标物体(20)的距离。根据本发明，检测器具有用于相互独立地生成各自所得电信号的至少两个相互独立的接收段(S1、S2、S3、S4、S5、S1i、S2a、S2al、S2ar、Sj)，其中，接收段(S1、S2、S3、S4、S5、S1i、S2a、S2al、S2ar、Sj)被指配给要测量的预定或者可预定的具体地不同的距离范围。而且，在接收电路的背景下，具体地具有不同增益系数的至少两个独立放大器被设置用于至少两个接收段(S1、S2、S3、S4、S5、S1i、S2a、S2al、S2ar、Sj)。

技术领域

本发明涉及检测器，该检测器具体为雪崩光电二极管，该检测器用于光电测距仪器，特别是激光扫描仪、激光跟踪仪、剖面仪(profiler)、LIDAR、经纬仪或全站仪，该检测器包括用于接收光学辐射和生成所得电信号的光敏接收组件。

本发明还涉及指配光电组装件，该指配光电组装件用于一般类型的光电测距仪器、用于接收光学辐射和生成所得电信号。

而且，本发明涉及利用根据本发明的检测器和指配光电组装件的光电测距仪器和测距方法。

背景技术

对于测量目标点来说，自古就知道多种大地测量方法和大地测量仪器。在这种情况下，记录从测量仪器至要测量的目标点的距离与角，并且具体来说，检测该测量仪器的位置与可能存在的参照点，作为空间标准数据。

这种测量仪器被用于检测三维物体或表面。在这种情况下，这些仪器典型地利用激光脉冲渐进扫描三维结构，举例来说，如建筑工地的结构，并接着，根据收回的反射脉冲计算描述该物体表面的对应三维模型。

这种测量仪器或大地测量仪器的一种通常已知的示例是经纬仪、速测仪(tachymeter)或全站仪，其还被指定为电子速测仪或计算机速测仪。根据现有技术的这样一种大地测量装置例如在公报文献EP 1686350中进行了描述。这种仪器具有基于电传感器的角，并且具有准许针对选定目标确定方向和距离的距离测量功能。在这种情况下，角和距离变量按该仪器的内部参照系来查明，并且在合适时，还必须与外部参照系组合，以进行绝对位置确定。

用于光学扫描环境的、被具体实施为激光扫描仪的装置通常包括安装在基部上的测量头，所述测量头可绕基部旋转轴相对于所述基部旋转。在该测量头中，一侧上容纳有激光源和用于接收反射激光脉冲的光传感器，并且还容纳有发送和接收光学单元，和准许辐射从外壳出现或进入外壳的出口。在测量头的另一侧上，与出口相对地，该测量头具有用于偏转发送光束和接收光束的旋转镜，所述旋转镜可绕垂直于基部轴的旋转轴旋转。两个旋转轴的交点通常对应于发送光束在旋转镜上的碰撞点，其中，该旋转镜通常按针对旋转轴以45°的角倾斜的方式设置。通过绕基部旋转轴旋转测量头并且绕旋转轴旋转旋转镜，可以执行三维扫描。

在不同的形貌中，代替旋转镜地，旋转整个光学发送和接收模块。这种排布结构的一个示例是扫描经纬仪。

现今的测距装置(其在诸如经纬仪、扫描仪、LIDAR系统(“光探测和测距”)、剖面仪、激光跟踪仪的产品方面使用，要不就在汽车方面使用)具有处理高信号动态范围的问题。

而且，在一些这些产品中，传感器射束借助于偏转单元(具体为扫描仪)而以高速枢转。为了从目标物体向后反射的接收射束碰撞接收器，后者必须设计有较大的视野(FOV)。然而，具有大视野的接收器具有在日光或环境光下发射射线的缺点，其缩减了范围并且在测距装置中产生距离噪声。

用于大地测量或工业测量仪器的测距传感器几乎排它地配备有雪崩光电二极管(APD)，作为具有微微秒范围的时间分辨率的检测器。这些APD通常具有圆形接收区。还已知具有覆盖有遮罩的、由多个开孔构成的接收区的APD。

根据现有技术的所有这种雪崩光电二极管具有位于遮罩下的通常灵敏的光敏区。当光入射时只产生单一光电流。