[发明专利]具有校正装置以考虑串扰的光学距离测量设备

说明书

技术领域

已知光学距离测量设备，所述光学距离测量设备可以确定在该距离测量设备与目标对象之间的距离。为此距离测量设备在朝向该目标对象的方向上发送光束，并探测从该对象所反射的以及在朝向该距离测量设备的方向上所返回的光。

背景技术

距离的确定可以借助飞行时间法，也称作time-of-flight法。在此可以在时域或在频域中来进行这种测量。在时间测量时，例如短的激光脉冲可以在时间点t_开始处向目标对象发送并且在该目标对象处被散射或反射。该测量辐射的一部分例如通过接收光学装置到达光学接收器，并在时间点t_停止处到达该光学接收器。由所测量的飞行时间（t_停止减t_开始）和光速c₀来计算该目标对象的距离d。

在频域中进行测量时或者按照相位飞行时间法，光源的光学辐射可以在其强度上例如以正弦形来加以调制。被调制的辐射被发送到该目标对象，并在那里被散射或反射。被反射的辐射的一部分例如通过接收光学装置到达光学接收器。所接收的正弦形强度调制的辐射根据该目标对象的距离而与被发送的正弦形强度调制的信号之间具有相位偏移。根据所接收的与所发送的信号之间的相位差、已知的调制频率以及光速，可以计算至该目标对象的距离。代替示例提到的正弦形强度调制，可以选择矩形脉冲和其他的调制形式。距离与相位之间关联的多重性可以通过在多个紧密相邻频率情况下进行测量而得到解决。但是上述距离测量设备的测量精确度并不总是令人满意的。

发明内容

从而需要一种测量装置和一种方法，它们能够改善距离测量的测量精确度和可靠性。

这种需求可以通过根据独立权利要求所述的本发明主题而得到满足。本发明的有利的实施方式在从属权利要求中加以描述。

下文中详细讨论了根据本发明实施方式的一种装置的特征、细节和可能的优点。

根据本发明的第一方面，提出用于光学距离测量的一种测量装置。该测量装置具有发送装置、调制装置、接收装置、分析装置和校正装置。该发送装置被实施为把第一信号发送到对象上。该调制装置被实施为例如周期地在强度、幅度和/或在频率上调制该第一信号。该接收装置在此被实施为探测第二信号，并例如转发到该分析装置。该分析装置被设置用于接收并分析该第二信号。例如该分析装置可以被设置用于根据在该第一和第二信号之间的相位差、已知的调制频率和光速来确定该测量装置与该对象之间的距离。该校正装置被实施为，在该调制装置接通以及在该发送装置低于可预给定功率阈值被驱动期间校正该测量装置。也即在调制装置例如以全功率被驱动以及该发送装置例如以非常低的功率被驱动或者被关闭期间，来进行校正。在此该功率阈值涉及由该发送装置所发射的光学输出功率，尤其是涉及平均的光学输出功率。

该第二信号在此是由该接收装置所接收的信号。在校正测量时，该第二信号可以仅仅具有光学背景辐射。相反，在距离测量时，该第二信号不仅可以具有背景辐射，而且还可以具有从对象返回的测量辐射。

换句话说，本发明的理念所基于的是以下的知识，即在调制装置与接收装置之间或者在发送路径与接收路径之间发生了串扰（也称为crosstalk），并且这可能导致系统距离测量误差。一方面，该串扰可能导致供电电压和接收装置的灵敏性发生变化。另一方面，通过该串扰可能改变用于由该接收装置探测该第二信号的扫描窗口的宽度，因为打开和关闭扫描窗口的电信号受到影响。

尤其在利用SPAD（Single Photon Avalanche Dioden，单光子雪崩二极管）来实施该接收装置时，其中该调制装置、该接收装置和该分析装置可以集成在一个芯片中，一方面在调制装置和接收装置之间可能产生例如影响该SPAD的供电电压的串扰。另一方面，在调制装置与分析装置之间可能产生影响扫描窗口或容器（Bin）的宽度的串扰。

在通过该校正装置对本发明的测量装置进行校正时，对该串扰加以考虑。为此在接通调制装置的情况下来进行这种校正。同时该发送装置在校正期间低于预给定的功率阈值被驱动。例如该发送装置作为激光器或激光二极管来实施，并在校正期间低于激光器阈值被驱动，使得向该目标对象不发射测量辐射或发射少到可忽略的测量辐射，或者该激光器以相当微小的效率来工作。这样例如就可以在光路中省略机械快门，其中该机械快门将不必要地增大该测量装置的尺寸。尤其在手持距离测量装置中可能有利的是，通过省略机械关闭装置来降低重量。