CN101114021A

CN101114021A - 用于确定距离的装置和方法

Info

Publication number: CN101114021A
Application number: CNA2007101119516A
Authority: CN
Inventors: 安德烈亚斯·图恩; 维尔弗里德·瓦格纳
Original assignee: Iris GmbH IG Infrared and Intelligent Sensors
Current assignee: Iris GmbH IG Infrared and Intelligent Sensors
Priority date: 2006-06-14
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2008-01-30
Also published as: EP1884797A1; US7623221B2; EP1884797B1; DE102006029025A1; US20080144000A1

Abstract

一种用于确定距离的装置，具有：用于发送光脉冲的发射单元、带有至少一个光电元件的接收器矩阵和控制单元，其中接收器矩阵具有第一和第二积分器，它们与光电元件相连、可相互独立地被激活并且分别构造为，对由光电元件输出的测量信号积分由控制单元预给定的时间并且由此形成积分器状态并且作为输出信号输出积分器状态。

Description

用于确定距离的装置和方法

本发明涉及一种用于确定距离的装置和方法。本发明意义上的用于确定距离的装置和方法基于这样的原理，即发送光脉冲并且测量在光脉冲的发送开始和该光脉冲的被一个目标反射的部分的到达之间的传播时间。到反射目标的距离在此作为所测量的传输时间和光速乘积的一半而得到。

在现有技术中已知的用于确定距离的装置利用了用于发送光脉冲的发射单元、具有至少一个光电元件的接收器矩阵以及控制单元，该控制单元与该发射单元和该接收器矩阵相连接并且控制它们。该发射单元被构造用于，在向该发射单元的第一控制输入端施加一个触发信号时发送一个光脉冲，其中光脉冲的光可来自可见频谱或者其它的电磁辐射频谱区。在红外频率区的不可见光例如适于在用于确定距离的装置中的应用。

接收器矩阵具有提供输出信号的测量输出端。该输出信号由测量信号导出，该测量信号由接收器矩阵的至少一个光电元件根据入射到其上的光来产生。有利地，发射单元和接收器矩阵被这样选择，使得接收器矩阵的光电元件对由发射单元发送的光脉冲的波长的光反应特别强，这样由接收器矩阵输出的输出信号具有与具有该波长的、被接收的光的强度特别强的相关性。

由WO 99/34235公开了一种用于摄取三维距离图像的方法和装置，其按照所谓的时间-飞行-方法所描述的基本原理工作。在此，确定持续时间的光脉冲被发送并且同时与此相联系，即通过光脉冲的发送的确定的持续时间向上积分(累加积分)出光电元件的光电流。光电流的积分也同时随光脉冲的发送的结束而结束。因为从被发送的光脉冲的被反射的部分到达光电元件的时刻起该光电元件输出明显更高的光电流并且该光电流被积分直至光脉冲的发送结束，所以积分器状态在测量周期结束时得知关于被反射的光脉冲以多少延迟到达光电元件，并且得知至反射的目标的距离多大。

即总是所接收的、所发射的光脉冲的被反射的部分对积分器状态起作用，因为在反射的光脉冲完全入射到光电元件上之前积分时间结束。在目标和光电元件之间的距离越短，在此被接收的、被发送的光脉冲的被反射的部分的由光电元件检测并积分的第一区段就越大。按照飞行时间方法的距离测量因此主要基于，将被接收的、被发送的光脉冲的被反射的部分的仅仅一个部分区段进行向上积分。

为了改善测量精度，在上述的引用文献中还建议，附加地进行暗电流和环境光(Background)的测量，其中没有光脉冲被发送并且由此积分结果在测量周期上仅仅重现由环境光引起的光电流部分。为了使得测量结果附加地也不与反射目标的反射系数相关，进行具有不同的长度的积分时间的两个测量，并且将各个测量结果通过减法和商进行标准化。

所有已知的通过测量光脉冲的传输时间的用于确定距离的方法具有的缺点是，被发送的光脉冲的被反射的部分的强度随着至反射目标的距离成平方地下降。由此使得所述距离确定的信噪比随着至反射目标的距离的增大而变坏。该已知的用于确定距离的方法另一个缺点在于，对于该距离确定原则上只有被反射的光脉冲的一部分被积分，其中该被积分的部分的大小与光脉冲的传输时间相关。由此，测量的信噪比附加变坏，因为在恒定的噪声信号的对面是更小的、被积分的有用信号。

本发明通过这样的装置来解决现有技术的缺点，它具有：

-一个用于发送光脉冲的发射单元，该光脉冲具有预给定的脉冲持续时间，以前面的上升沿开始并且以后面的下降沿结束，其中发射单元有一个第一控制输入端可用并且被构造来在对该第一控制输入端施加一个发送开始信号时发送一个预给定持续时间的光脉冲，

-一个具有至少一个光电元件的接收器矩阵，其中接收器矩阵具有用于输出信号的测量输出端并且被构造来输出一个由光电元件根据在该光电元件上入射的光所产生的测量信号导出的输出信号，和

-一个控制单元，该控制单元与该发射单元和该接收器矩阵相连接并且被构造来产生发送开始信号和将其向发射单元输出，并且将输出信号从接收器矩阵接受并进行求值，

其特征在于，它具有两个积分器，它们或者都与同一个光电元件相连接，或者与两个分离的光电元件相连接，这两个分离的光电元件被这样设置并且构造，使得两个光电元件检测同一个被反射的光脉冲。接收器矩阵在此可利用一个用于一个积分器控制信号的第二控制输入端，通过该积分器控制信号这两个积分器可彼此不相关地被激活。这些积分器分别被构造来将由相应的光电元件根据入射到其上的光来产生的测量信号在一个通过该积分器控制信号所预给定的积分时间上进行积分，及由此产生一个积分器状态并将该积分器状态作为输出信号输出。此外，控制单元被构造来借助光脉冲的发送和积分器的对应于该被发送的光脉冲的积分器状态的求值形成距离值。

为了确定距离值，该控制单元首先引起一个预给定脉冲持续时间的光脉冲并且以不同的时间延迟启动第一和第二积分器。在第一积分时间开始时发送开始信号与积分器控制信号之间的时间流逝以下也称作等待时期。在其相应的积分时间上积分器将测量信号积分并且这样形成两个可能相等的、然而通常不同的积分器状态。积分器状态与被反射的光脉冲的传播时间以及对积分器的开始和相应的积分时间的相应时间延迟有关。该控制单元分别直接从两个积分器状态中形成距离信号(并且因此与例如在DE101 53 742公开的教导不同)。

积分器控制信号例如是积分器开始信号或者积分器停止信号，利用积分器控制信号开始或者停止相应的积分器。因此，在积分器开始信号与积分器停止信号之间对积分器流逝相应的积分时间。积分控制信号也可以是积分器接通信号，接通(激活)相应的积分器持续积分器接通信号的持续时间，使得相应的积分器接通时间的持续时间与相应的积分时间相应。

本发明具有这样的优点，即为了采集被反射的光脉冲设置有两个可相互独立控制的积分器，使得积分器特别是可以在时间上相继地开始，由此更大量的被反射的光脉冲全部落入两个积分器的累加的积分时间中。对距离测量重要的是，每个积分器具有积分时间，该积分时间最大与光脉冲的脉冲宽度相应，使得用积分器必须可以只采集被反射的光脉冲的前面或者后面的部分，以便获得距离信息。相应地，利用积分器可以只采集被反射的光脉冲的能量的一部分。两个具有不同积分时间的积分器，这两个分别最大地具有被反射的光脉冲的脉冲宽度(光脉冲通过相位延迟由于色散而模糊并且因此可以比所发送的光脉冲更长)可以集中地采集被反射的光脉冲的全部能量。在短距离和被反射的光脉冲的相应短的传播时间的情况下，首先开始的积分器采集能量的更大的部分，而在光脉冲的更长的传播时间的情况下，稍后开始的和稍后结束积分的积分器采集被反射的光脉冲能量的更大部分。这在两重意义上提高了距离测量的精度：测量误差确定并且潜在很小数量的被采集的光子被最佳地使用。

优选地，两个积分器的积分时间等长和在一个特别优选的实施变形方案中与所发送的光脉冲的脉冲宽度相应。同样，当在第一积分器的积分时间结束时开始第二积分器的积分时间时，这是优选的。在一个优选的实施变形方案中，在发送光脉冲同时开始第一积分器的积分时间并且光脉冲的脉冲宽度与光脉冲到最远的采集目标的传播时间相应。在这样的情况下等待持续时间等于零。

除了优选的变形方案之外，根据该变形方案这两个积分时间直接接着，也可能的是两个积分器的积分时间重叠或者两个积分时间之间存在时隙。只要已知重叠的时间或者时隙的持续时间，则在这两种情况下在本发明的意义下距离测量是可能的。

积分器了解至少两个工作状态，可通过积分控制信号来选择工作状态。在第一工作状态中积分器积分施加在输入端上的输入信号一段时间(积分时间)，在其它工作状态中积分器存储通过输入信号的积分形成的积分器状态。此外，可以通过相应的积分控制信号来复位或者输出积分器的积分器状态。

积分器例如可以是电容器，该电容器对相应的积分时间的持续时间与光电元件相连。在相应的积分时间之外，相应的电容的电荷可以传输到分配给相应电容器的蓄电池上，在该蓄电池中经过多个测量循环收集相应电容器的电荷，以便以优选的方式经过多个测量循环通过距离测量能够实现更到的测量精度。蓄电池也可以是电容器，该电容器可以具有比相应用作积分器的电容更大的电容。为了实现两个积分器，必须两个蓄电池，结果在本发明的意义上两个蓄电池同样起积分器的作用。甚至，如果积分时间不重叠，使得唯一的电容器在第一积分时间结束之后将其电荷传输到第一蓄电池并且接着在第二积分时间之后将其电荷传输到第二蓄电池，可能通过唯一的电容器将两个蓄电池与光电元件相连。

通过根据本发明设置两个积分器的方式，有光电元件输出的测量信号的连续积分通过两个积分器中的一个是可能的，而其它积分器正好处于存储的工作状态中。由此，根据本发明的装置也是新的且有利的用于距离测量的方法的基础，该基础形成了本发明的第二方面。

根据本发明的装置的有利的变形方案是从属权利要求的主题并且在下面被阐述。

在本发明的一个实施变形方案中，光电元件是矩形的、优选是方形的并且具有100μm到300μm之间的边长、特别是200μm的边长。具有这样大的边长的光电元件由于大的面而具有对射光特别大的敏感度并且因此产生了特别大的光电流，该光电流是具有改进的信噪比(Signalrauchabstand)和由此具有降低的测量误差的距离确定的前提。

特别优选地，接收器矩阵具有多个光电元件和对每个光电元件具有第一和第二积分器，其中光电元件设置成二维场。所有具有这种带有多个光电元件的接收器矩阵的实施变形方案具有这样的优点，即不仅产生单个距离值而且产生距离值的二维场，该二维场为一个或者多个反射的目标的三维图。为了简化单个的光电元件的控制，在此优选施加在第二控制输入端上的积分器控制信号被同时给所有第一和第二积分器，使得对控制积分和存储的工作状态并不需要单独选择单个积分器，而是以两个优选彼此独立的组来控制。结合实施变形方案，当光电元件分别与电容比较小的电容器相连时，这是特别有利的，电容器通过相应的积分控制好交替地在相应第一和第二积分时间结束之后与电容大于蓄电池和相应第一和第二积分器的第一和第二电容器相连，以便将相应的在第一积分时间期间聚集的电荷传输到第一蓄电池而将在第二积分时间期间聚集的电荷传输给第二蓄电池。

根据本发明的装置可以具有光学系统，该光学系统设置在接收器矩阵之前并且构造为，将由发射单元发送的类型的光投影到接收器矩阵上。这种光学系统例如提供了这样的优点，即由光学系统所反射的光可以聚集和聚焦成尽最大可能清晰的图像地投影到比光学系统的直径小的接收器矩阵上，使得提高入射到单个光电元件上的光的强度。

按照根据本发明的装置的一个优选的实施变形方案，发射单元构造为，发送红外光。红外光提供了这样的优点，即其对人是不可见的，使得可以使用本发明，由于所发送的光脉冲不会使人受干扰，并且可被传统的光学系统和接收器矩阵毫无问题地处理。

发射单元优选地构造为，发射不同强度的光脉冲，其中通过施加在第一控制输入端上的发送开始信号可预给定强度。本发明的实施变形方案能够实施与相应条件匹配的距离确定，使得例如在具有比较多的背景光的环境中可以使用比具有少的或者没有背景光的环境更大强度的光脉冲。

在用于距离确定的装置的所有实施变形方案中，控制单元可以具有计时器，该计时器构造为，向控制单元显示由控制单元预给定的时期的过去时间。计时器的设置也能够实现实施用于距离确定的复杂测量过程。

在具有计时器的一个特别优选的实施变形方案中，控制单元构造为，以第一活动时期预给定的积分时间实施测量循环并且在此通过发射相应的积分器控制信号首先激活第一积分器而在第一活动时期的第一过去时间之后去激活第一积分器并且激活第二积分器。第一和第二积分器的顺序的激活形成了多个根据本发明的装置的实施变形方案的基础，该装置能够实施用于确定距离的减小误差的测量。

关于后面所述的实施变形方案，控制的单元优选构造为，在实施测量循环期间在第一活动时期的第二从第一活动时期的第一过去时间的时刻起被测量的过去时间之后去激活第二积分器。这两个因此彼此直接跟随的积分时间等长并且在第一活动时期的持续时间方面相应。光脉冲的脉冲宽度也可以与活动时期的持续时间相应并且由此与两个积分时间相应。由计时器预给定的第一活动时期因此不仅可以确定光脉冲的脉冲宽度而且可以确定关于其持续时间的两个积分积分时间。

在一个与此独立的优选实施变形方案中，控制单元构造为，激活发射单元持续第一活动时期的第一过去时间的持续时间，即在首先开始的积分器的整个积分时间期间发送光脉冲。

在此意义上，当控制单元构造为在实施测量循环期间通过发射发送开始信号和积分器开始信号来同时激活发射单元和第一积分器，这是有利的。因此，通过发射单元不早于第一积分器被激活而是使光脉冲的发送的开始与的第一积分时间的开始相一致的方式，在实施测量循环时可以避免在激活第一积分器时，由发射单元发送的光脉冲已经经过了一段并且积分器可能并未采集被反射的光脉冲的第一部分。因此，从中得到的第一积分器的积分器状态未被读出，是光脉冲的前面部分还是光脉冲的后面部分，光脉冲未被第一积分器采集。由此，不可能确定距目标的距离，该目标处于比该段更小的距离中。

特别优选地，控制单元构造为，实施多个测量循环，其中第一积分器和第二积分器构造为，存储测量循环之间的它们的相应积分器状态并且因此对测量信号积分多个测量循环，以及控制单元构造为在实施多个测量循环之后接收并且分析相应由第一积分器和第二积分器输出的输出信号。在相应循环期间分别进行根据入射到相应光电元件上的光产生的测量信号的积分和在相应的积分时间结束时的积分器状态被累加多个测量循环，即相加。因为所发送的光脉冲的最大强度出于各种原因受到限制，所以本发明的实施允许相应积分器状态累加多个测量循环，由此结果可以实施具有减小测量误差的距离确定。

优选地，第一活动时期持续10到100ns之间，特别是持续20ns。这样被测量的第一活动时期适于达到数米距离的距离确定。20ns适于达到3m的距离测量。

在根据本发明的装置的一个实施变形方案中，控制单元可以具有A/D转换器，该转换器构造为，将由接收器矩阵接收的输出信号转换成数字表示并且作为结果值输出。输出信号转换成数字表示提供了这样的优点，数字地并且由此不考虑A/D转换时的量化误差无损地实施接下来的输出信号的分析。在此，对光电元件可分别设置一A/D转换器，通过转换器立即将测量信号转换成数字信号，使得可以不用电容器以数字方式进行积分和累加。在由电容器构造积分器的情况下，相应的形成积分器的电容器分配有专用的A/D转换器，使得每个光电元件分配有两个A/D转换器。

因此，本发明的实施变形方案的进一步实施具有带有算术逻辑单元的控制单元，该算术逻辑单元与A/D转换器相连并且构造为，根据预先确定的计算规则将由A/D转换器转换的、由第一积分器或者所属累加器输出的第一优选累加过的结果值和由A/D转换器转换的由第二积分器或者所属累加器输出的第二优选累加过的结果值彼此结合并且输出计算结果。在此，该计算规则特别优选为

s = \frac{cT}{4} (1 + \frac{A_{2} - A_{1}}{A_{1} + A_{2}}),

其中

A_{1} = Σ_{n - 1}^{200} {pE}_{1}

以及

A_{2} = Σ_{n = 1}^{200} {pE}_{2},

其中s为计算结构、c为光速、T为第一活动时期(对具有信号路径达到6m的达到3m的测量距离，例如为20ns，与光脉冲经过6m的信号路径的传播时间相应)，A₁为由A/D转换器转换的例如经过200个测量循环所累加的第一结果值而A₂由A/D转换器转换的例如通过经过200个测量循环所累加的第二结果值。计算规则将第二距离确定的结果值这样地结合，使得提供误差减小的计算结果和由此测量结果。此外，整个所采集的光能量作为两个结果值的和A₁+A₂进入距离确定中。

控制单元可以构造为，在实施具有第一活动时期的第一测量循环之后实施第二活动时期的第二测量循环，其中第二活动时期短于第一活动时期。

在此，控制单元还可以构造为，在实施第二测量循环时在发送发送开始信号之后可以流逝等待时期并且在等待时期流逝之后发送积分器控制信号以开始第一积分器。因为测量误差随着距离变大而增加，所以通过实施具有等待时期的第二测量循环设置由用于更大距离的专用测量，其中通过等待时期避免了在由远距的目标反射的光脉冲的部分可返回到接收器矩阵之前在等待时期期间干扰影响已使第一积分器的输出信号变差。

特别优选地，发射单元构造为，发送不同脉冲宽度的光脉冲，其中脉冲宽度由控制单元通过发送开始信号来预给定，以及控制单元构造为，以具有第一脉冲宽度和第一强度的光脉冲实施第一测量循环而以具有第二脉冲宽度和第二强度的光脉冲实施第二测量循环，其中，第一脉冲宽度大于第二脉冲宽度而第一强度低于第二强度。该实施变形方案具有这样的优点，即对第二测量循环在相似能耗情况下由于更短的脉冲宽度而可以设置更高的光脉冲强度，其中更高的强度能够实现对距离远的目标的距离确定的额外改进的测量结果。

在根据本发明的装置的一个有利的实施中，控制单元构造为，根据输出信号，第一测量循环的接收器矩阵确定感兴趣区域距接收器矩阵的距离并且测量等待时期，该等待时期小于或者等于光通过相应于双倍距离的段的传播时间。这提供了这样的优点，即第二误差减小的测量可以精确地调节到距离区域，在距离区域中感兴趣的目标通过第一测量循环来定位。在此，感兴趣的区域例如可以以这样的方式确定，即生成对接收器矩阵的单个光电元件确定的距离值的柱状图并且从该柱状图中导出距感兴趣区域的距离。该导出可以涉及最经常碰到的距离值、柱状图的重点或者最少发现的距离值，其中可以使用公知的统计分析方法。

有利的是，对于该实施变形方案所选择的积分时间对应于一个活动时期，该活动时期由光脉冲至在所感兴趣的距离区域的中心的目标的传播时间减去等待时期。

优选的是，在此光脉冲的脉冲宽度等于第二活动时期，使得在第二测量周期的执行期间所发出的光脉冲的脉冲宽度与其间第一积分器对测量信号积分的时期一样长。

根据本发明的装置的所有实施变形方案都可以拥有图像传感器，该图像传感器被构造用于采集在二维图像中的、特别是在二维彩色图像中的被投影到图像传感器上的图像区域，并且这样设置，使得被图像传感器所采集的图像区域和被接收器矩阵所采集的图像区域至少在部分区域中相交，其中构造了控制单元，将在部分区域中的被分析的输出信号和二维图像结合为三维图像，使得该三维图像在每个像点都具有距离值。

特别优选的是，在此图像传感器具有比接收器矩阵更高的分辨率，其中该接收器矩阵包括用于距离测量的光电元件。由于对于光的敏感性的更小的要求，相对于接收器矩阵的光电元件，图像传感器的像点的尺寸可以被极大地减小，使得图像传感器的多个像点可以被分配给接收器矩阵的每个光电元件。

本发明的第二方面涉及一种用于确定距离的改善的方法，具有以下步骤：

-发出可预先确定的脉冲宽度的光脉冲，

-在第一活动时期的第一流逝时间期间将光电元件的光电流积分，

-任选地：将在多个测量周期上的这样获得的第一积分器状态累积

-输出第一输出信号，

-在第一活动时期的第二流逝时间期间将光电元件的光电流积分，该第二流逝时间直接接在第一活动时期的第一流逝时间之后，

-任选地：将在多个测量周期上的这样获得的第二积分器状态累积

-输出第二输出信号，

-通过分析第一和第二输出信号确定光脉冲的信号传播时间。

根据本发明的方法提供了一种改善的距离测量，因为在通过第一活动时期的流逝时间和第一活动时期的第二流逝时间的开始标志的时刻的之前和之后，光电元件的光电流被积分为各自己的输出信号，其中第一和第二输出信号包含关于对光脉冲的在相应的传播时间之后到达的被反射的部分的转换时刻的相对时间状态的信息，在该信息的基础上，实现了减小误差地确定光脉冲的信号传播时间，并且由此减小误差地确定了至反射的目标的距离。

优选的是根据本发明的方法的一个变形方案，其中第一活动时期与光脉冲的可预先确定的脉冲持续时间相同。该方法变形方案一方面节省了能量，因为所发出的光脉冲并不比光电流在其间进行积分的第一活动时期更长，并且另一方面并不会由于在所发出的光脉冲的脉冲宽度之外，会歪曲确定距离的结果的光电元件的光电流被引入距离确定中，从而劣化距离确定的结果。

有利的是，在一种方法变形方案中，光脉冲的强度可以在发出光脉冲的步骤中被预先给定。通过这种方式，距离确定的实施可以与在测量环境中相应存在的环境光匹配，其中例如在具有多个环境光的环境中使用更大强度的光脉冲。

为了减小在距离确定中的测量误差，在一种方法变形方案中，在输出第一输出信号和输出第二输出信号的步骤之前，发出光脉冲、在第一活动时期的第一流逝时间上对光电流积分和在第一活动时期的第二流逝时间上对光电流积分的步骤被多次执行，由此通过平均、例如通过形成算术平均值而减小了测量误差。

为了还能够确定小的距离，在根据本发明的方法的一种优选的变形方案中，发出光脉冲和将光电流积分的步骤在第一活动时期的第一流逝时间期间同时执行。

替代地，在一种方法变形方案中，在发出光脉冲的开始和在第一活动时期的第一流逝时间期间的光电流的积分的开始之间，让一个等待时期流逝。该替代的方法变形方案适合于远距离的目标的距离确定，其中提供了减小误差的测量结果以供使用，其方式是在其中还没有所发出的光脉冲的被反射的部分回到光电元件的等待时期期间，光电元件的光电流不被积分，并且由此不可以影响距离确定的测量结果。

特别优选的是一种根据本发明的方法的变形方案，其中进行两个测量周期，其中在第一测量周期中，光脉冲的发出和在第一活动时期的第一流逝时间上的光电流的积分的步骤被同时执行，并且在第二测量周期中，在发出光脉冲的步骤的开始和在积分的步骤的开始之间，让等待时期流逝。在该方法变形方案中，通过第一测量周期确定具有至距离确定的位置的小的距离反射目标的测量结果，并且通过第二测量周期确定具有更大的距离的反射目标的测量结果，其中对于具有更大的距离的目标的测量结果由于设置了等待时期而具有减小的测量误差。

在该方法变形方案的继续中，等待时期通过关于至感兴趣区的距离来分析第一测量周期的输出信号而被确定，其中等待时期小于或等于光通过相应于至感兴趣区的两倍距离的段的传播时间而被测定。在该方法变形方案中，通过分析第一测量周期的输出信号确定了一个距离，第二测量周期的等待时期被与该距离协调，以特别是针对在至感兴趣区的距离的范围中的距离，确定距离确定的误差减小的测量结果。

由于所发出的光脉冲的所反射的部分的强度是平方减小的，距离确定的质量随着增大的距离而减小，一种方法变形方案是优选的，其中在第一测量周期中在发出光脉冲的步骤中发出具有第一脉冲宽度的和第一强度的光脉冲，并且在第二测量周期中在发出光脉冲的步骤中发出具有第二脉冲宽度的和第二强度的光脉冲，其中第一脉冲宽度大于第二脉冲宽度，并且第一强度小于第二强度。较大的第二强度引起了所发出的光脉冲的被反射的部分的相应增大的强度，使得在第二测量周期中执行的距离确定对于大的距离在测量结果方面被改善。

在所有的方法变形方案中，第一输出的输出信号和第二输出的输出信号根据预先确定的运算规则被彼此运算，其中预先确定的运算规则的结果表示了距离。特别优选的是该运算规则

s = \frac{cT}{4} (1 + \frac{A_{2} - A_{1}}{A_{1} + A_{2}}),

其中s是计算结果，c是光速，T是第一活动时期，A₁是由A/D转换器转换的第一结果值，并且A₂是由A/D转换器转换的第二结果值。

根据本发明的方法可以包括摄取二维图像、特别是摄取彩色图像，以及将二维图像和所分析的初始信号结合为三维图像的步骤，其中该三维图像在每个像点都具有距离值。

附图说明

以下本发明将借助实施例的附图进一步阐述，其中：

图1以框图的形式示出了根据本发明的装置的一个实施例；

图2以流程图的形式示出了根据本发明的方法的一种变形方案；

图3示出了根据本发明的方法的一种变形方案的时间进程的总览图；

图4示出了根据本发明的方法的另一种变形方案的时间进程的总览图；

图5示出了带有两个连接至其上的积分器的光电二极管形式的光电元件的第一电路变形方案；并且

图6示出了带有两个连接至其上的积分器的光电二极管形式的光电元件的第二电路变形方案。

图1在框图中示出了根据本发明的装置的一个实施例。该用于确定距离的装置划分为三个主要部件，发射单元10、接收器矩阵20和控制单元30，它们通过信号线路彼此相连。发射单元10被构造为针对通过控制单元30的引发而发出光脉冲，其中所发出的光脉冲的脉冲宽度和强度由控制单元30预先给定。所发出的光脉冲的被目标反射的部分到达光学系统40，该光学系统将入射的被反射的部分投影到光电元件21上或者光电元件21的二维区域上。光电元件21形成了接收器矩阵20的部分，该接收器矩阵针对每个光电元件21都具有一个第一积分器22和第二积分器23，它们的积分输入端与光电元件21的输出端相连。光电元件21根据入射到其上的光的强度生成光电流，该光电流到达第一积分器22和第二积分器23的积分器输入端。

第一积分器22和第二积分器23分别拥有控制输入端，其中在该装置的一个实施形式中，为了确定距离，第一积分器22或第二积分器23的全部的控制输入端都彼此相连，使得第一积分器22可以独立于第二积分器23地被激活，然而第一积分器22不能独立于其余的第一积分器22地被激活。第一积分器22和第二积分器23的控制输入端与控制单元30相连，控制单元30被构造用于控制第一积分器22和第二积分器23。每个第一积分器22和第二积分器23此外都拥有用于输出信号的输出端，其可以由控制单元30单独地读取。积分器22和23被构造用于在通过控制单元30激活时，将处于积分器输入端的光电流积分并且由此形成积分器状态。在通过控制单元30引发时，积分器22和23将通过积分形成的积分器状态作为输出信号输出。

控制单元30拥有A/D转换器32，其与积分器22和23的输出端相连，并且被构造用于将由积分器22和23输出的输出信号转换为数字表示。A/D转换器32与算术逻辑单元33相连，该算术逻辑单元被构造用于分析来自积分器22和23的并且被转换为数字表示的输出信号。

算术逻辑单元根据预先给定的计算规则将数字化的输出信号33进行运算，并且为被分配给每个光电元件21的积分器22和23的输出信号求得结果值，该值说明了描述这样的段的距离，该段位于相应的光电元件21和基于所述光学系统的光路而分配给所述相应的光电元件21的反射目标的点之间。

此外，控制单元30拥有计时器31，其被构造用于显示由控制单元30预先给定的时期的流逝时间。该计时器能够实现用于确定距离的复杂方法的执行，该执行提供了具有减少的测量误差的结果。

图2以流程图的方式示出了根据本发明的方法的一种变形方案，其在步骤100中以发出第一强度和第一脉冲宽度的光脉冲而开始。与发出光脉冲的开始同时，在步骤110中开始将光电元件的光电流在第一活动时期的第一流逝时间期间积分。在第一活动时期的第一流逝时间之后，随后直接将光电元件的光电流在第一活动时期的第二流逝时间上积分(步骤120)。为了减小距离确定的测量误差，在让一个等待时期流逝之后，在步骤120之后又分岔至步骤100，该等待时期保证了在光电流的在第一活动时期的第一流逝时间上的重新积分期间，没有所发出的光脉冲的被远处的目标所反射的部分到达。步骤100至120在所示的例子中被重复50次，其中重复的次数取决于确定距离的情形、例如对于测量最大可用的时间，或者取决于对运动目标的距离确定。

在50次重复之后，该方法以步骤130继续，在该步骤中，进行第一和第二输出信号的第一分析。第一和第二输出信号表示了通过在步骤110和120中分别形成的积分器状态，该状态在读取之后被复位。在步骤140中，在分析的过程中确定了感兴趣区域，目标似乎位于该区域中，针对该目标应该通过第二测量确定改善的测量结果。在步骤150中又发出了光脉冲，其中该光脉冲现在具有第二强度和第二脉冲宽度，并且其中第二强度大于第一强度并且第二脉冲宽度小于第一脉冲宽度。在步骤100中所发出的光脉冲的脉冲宽度等于第一活动时期，而第二脉冲宽度相对于第一活动时期缩短了等待时期的长度，该等待时期估算为光通过至感兴趣区域的距离的传播时间的两倍。在步骤150之后，在步骤170中开始在第二活动时期的第一流逝时间上对光电元件的光电流积分开始之前，在步骤160中让该等待时期流逝。在此，第二活动时期对应于第一活动时期的持续时间减去等待时期。在第二活动时期的第一流逝时间之后，在步骤180中，在第二活动时期的重新的流逝时间上进行光电流的积分的第二步骤。随后，该方法又重复50次地分岔回步骤150，如以前已经采用的那样通过将多个距离确定平均、例如通过形成算术平均值来改善距离确定的测量结果。

在进行50次重复之后，在步骤190中进行第一和第二输出信号的第二分析，其中由于更高的第二强度和设置了等待时期，测量结果相对于在步骤130中所确定的测量结果得到改善。在随后的步骤200中，录取二维的彩色图像，该图像在随后的步骤210中被以确定的距离值结合为三维图像。

图3示出了根据本发明的一种变形方案的时间进程的总览图。所示的坐标系在四个子坐标系1)至4)中示出了不同的信号，它们分别在以纳秒ns表示的时间t上绘出。在子坐标系1)中绘出了发送开始信号，在其施加时，发射单元发出光脉冲。在该情形中，要发出的光脉冲的脉冲宽度通过所施加的发送开始信号的持续时间预先给定，并且要发出的光脉冲的强度通过发送开始信号的幅度来预先给定。在图3中所示的根据本发明的方法的变形方案中，由此在零时刻以发出20ns的脉冲宽度和平均的强度的光脉冲而开始。

子图2)示出了由光电元件所输出的光电流，其中由于噪声和背景光，光电流在任何时候都大于零并且不恒定。大约在16ns之后，由目标反射的光脉冲到达光电元件，使得对于在16和36ns之间的时间段可以确定增大的光电流，这相应地在子图2)中被示出。与发出第一光脉冲同时，在零时刻通过预先给定在子图3)中所示的积分器控制信号，使得第一积分器将光电流积分成为积分器状态。在第一积分器的持续20ns的活动的时间流逝之后，积分器被去激活并且第二积分器被激活另外的20ns。

在此还要再次指出的是，两个积分器的积分时间(活动阶段)也可以重叠，或者在两个活动阶段之间可以有间隙。只要该重叠的时间段或者该间隙的持续时间是已知的，则在两种情况中，在本发明意义中的距离测量都是可能的。

由在子图2)中所示的、与第一和第二积分器的激活阶段相比由于所反射的光脉冲而提高的光电流的相对状况的比较而明显可见的是，第一和第二积分器状态的差别包含关于光脉冲的传播时间延迟的信息。如果第一和第二积分器的积分器状态的差别得到为零，则分别在第一和第二积分器的激活阶段中，一定有由于反射的光脉冲而增大的光电流的相同大小的部分到达光电元件。这意味着，反射的目标位于距被用于确定距离的装置这样的距离，使得光至该目标和从该目标返回至该装置的传播时间为10ns。由此，至反射的目标的距离通过将所测量的10ns与光速的一半相乘得到，在该例子中传播时间为10ns得到大约1.5m。

在图3所示的例子中，传播时间大约为16ns，因此第二积分器的积分器状态具有比第一积分器的积分器状态高四倍的值，这根据在为分析而设置的计算规则中的考虑得到大约2.5m的确定的距离。

在距离确定的第一执行之后，等待大约160ns的等待时期，该时期保证了没有所发出的光脉冲的由远处目标所反射的部分歪曲随后的测量。在所示的例子中，距离确定随后被重复50次，这在子图1)至4)中没有被示出。距离确定的重复和在例如50次测量周期上的积分器状态的累加或累积因此也是经常必需的，因为在极端情况中，相应的光电元件在一个测量周期的积分时间期间不会检测到所反射的光脉冲的一个光子，因为所反射的光脉冲的能量如此微弱，使得理论上每个测量周期只能期望得到一个光子的一部分，并且由此在统计上不是在每个测量周期中都可以预计检测到光子。

第一个50次测量周期的测量结果被使用，以确定等待时期的长度，其持续时间小于或者等于光在至感兴趣区域的两倍距离上的传播时间。在本实施例中等待时期被确定为10ns，并且所发出的光脉冲的脉冲宽度相应地被缩短10ns。同时，如在子图1)中所示的那样，所发出的光脉冲的强度通过预先给定相应地增大的发送开始信号而提高。在10ns的等待时期的流逝之后，在时刻10010ns通过预先给定的在子图3)中所示的用于第一积分器的积分器控制信号开始光电流的积分。在时刻10020ns，第一积分器被关断并且第二积分器被激活。距离确定的该第二测量周期的测量结果相对于第一测量周期的测量结果具有减小的测量误差，因为所发出的光脉冲的强度被提高，并且通过设置等待时期而较少地将由于噪声和通过背景光产生的光电流引入测量结果中。

在所示的实施例中，第二测量周期同样如第一测量周期那样被重复50次，以进一步改善距离确定的测量结果。这50次重复在图3中没有示出。

图4示出了根据本发明的方法的另一变形方案的时间进程的总览图。所示的坐标系在六个子坐标系a)至f)中示出了不同的信号，这些信号分别被关于时间t而绘出。

在子坐标系a)中绘出了具有可预先给定的脉冲宽度的、借助由控制单元输出至发射单元的发送开始信号而由发射单元发出的光脉冲。在子坐标系b)中示出的光脉冲是由发射单元发出的、在取决于至所测量的目标的距离的传播时间之后的、被目标所反射的并且由接收器矩阵所接收的光脉冲，该光脉冲具有与由发射单元所发出的光脉冲几乎相同的脉冲宽度。

如在子坐标系c)中所示的那样，在可预先给定的等待时间之后(该等待时间在该情形中大于零并且小于由发射单元所发出的并且由接收器矩阵所接收的光脉冲的传播时间)，通过控制单元将第一积分器控制信号发出至第一积分器而启动第一积分器。积分器控制信号可以是具有积分器的可预先给定的接通持续时间的积分器接通信号或者积分器开始信号。在接通第一积分器之后，其开始对施加在第一积分器的输入端上的输入信号积分。只要被反射的发射脉冲还没有以其前边沿到达光电元件21，该积分(在最理想的考虑中)一直为零。第一积分器的接通持续时间通过活动时期而预先给定，并且限定了积分时间，该积分时间在所示的情况中等于光脉冲的脉冲持续时间。然而，因为第一积分器的活动时期在接收到由测量目标所反射的光脉冲之前开始，所以在第一积分时间期间，只有该光脉冲的第一部分到达光电元件21，并且导致第一积分器的相应的输入信号，积分器对该信号积分，如在图4c和4e中所示的那样。位于第一积分时间末端的第一积分器的积分器状态同样在图4e中示出。在第一积分时间之后，第一积分器或者通过积分器接通信号或者通过另外的由控制单元输出给第一积分器的积分器控制信号(在此为积分器停止信号)而关断。

同时，如前面对于第一积分器类似地，控制单元将另外的积分器控制信号发给第二积分器，该信号将第二积分器接通。第二积分器的同样通过活动时期预先给定的第二积分时间在此也等于脉冲宽度。

如图4d)中可以得出的那样，在第二积分时间内只有所反射的光脉冲的后面的部分到达光电元件21，并且提供第二积分器的相应的输入信号。所反射的光脉冲的后边沿在第二积分时间结束之前到达光电元件，使得第二积分器的积分器状态随后不再升高(只要不出现干扰辐射)。在第二积分时间的末端的第二积分器的积分器状态在图4f)中被示出。在第二积分器的活动时期结束之后，该积分器如在第一积分器的情况中类似地被关断。

因为第二积分器直接在第一积分器关断之后被接通，所以所接收的光脉冲的全部的能量内容都被用于第一或第二积分器用于生成实际上被使用的输入信号。

图5和6分别示出了关于其构造方面相同的电路。在图5和6中的各4个图示出了其中电路的相应的开关被操作的顺序。在根据图5和6的实施变形方案中间的区别在此。

图5和图6中的电路的基本元件是光电二极管PD形式的光电元件21以及两个积分器22和23，它们分别由电容器C1和C2形式的电容形成。两个分别形成积分器的电容器C1和C2的各一个端子与光电二极管PD的正极一样通过共同的接地触点彼此相连。两个电容器C1和C2的各另外的端子各通过一个开关S1和S2与光电二极管PD的负极相连。由此得到电路的电节点，在该节点中，光电二极管PD的负极和两个开关S1和S2彼此相连。在电路的该节点与用于复位电压的电压节点V之间设置了第三开关作为复位开关RS。

下面，首先阐述根据图5a和5d的电路的工作方式。随后将阐述根据图6a至6d的电路的工作方式。

首先-在第一积分时间之前-进行复位过程，其中所有三个开关、类似复位开关RS和用于电容器C1和C2的开关S1和S2被闭合。通过这种方式，两个电容器C1和C2被充电到作为参考值的复位电压V。这在图5a和6a中被示出。也就是说，根据图5和6的两个变形方案在复位过程方面没有区别。

在第一积分时间期间，应该形成这样的信号，其依赖于在该积分时间期间入射到光电二极管PD上的光量。为了生成该信号，根据图5b首先断开复位开关RS并且同时通过积分器控制信号断开开关S2，使得在第一积分时间期间，仅仅电容器C1可以由于依赖于入射的光量而流过光电二极管的光电流而通过光电二极管PD放电。随着两个开关S1和S2的断开，第一积分时间开始，在该时间期间，第一电容器由于光电流而放电。在第一积分时间的末端，开关S1被断开，使得第一电容器C1不再可以放电。第一电容器C1在第一积分时间期间被放电的量可以视为由于光脉冲而流过光电二极管PD的光电流的积分。同时，随着第一开关S1的断开，第二开关S2被闭合，而复位开关RS仍然保持断开。随着第二开关S2的闭合开始了第二积分时间，在该时间期间，第二电容器C2可以通过光电二极管PD由于流过光电二极管PD的光电流而放电。该光电流如已经阐述的那样依赖于在第二积分时间窗期间入射到光电二极管PD上的光量。此外，在闭合第二开关S2后在第二积分时间开始时，进行均衡过程，该过程将实际的光电流叠加，因为第二电容器C2和光电二极管在第二积分时间开始时由于第一积分时间而具有不同的初始电压。这都在图5c中被示出。

在第二积分时间的末端，第二开关S2也被断开，使得现在所有三个开关，第一开关S1、第二开关S2和复位开关RS都被断开。反映相应的积分器状态的、位于电容器C1和C2上的电压现在可以如前面所描述的那样被进一步处理，或者它们被直接分析，或者这些电压通过多个测量周期被累加。

根据图6a至6d的实施变形方案与根据图5a至5d的实施变形方案的区别在于，电容器电压在第一和第二积分时间期间如何形成。

在图6b中可以看出，在第一积分时间开始时只有复位开关RS通过相应的积分器控制信号被断开。第一和第二开关S1和S2保持闭合，使得现在两个电容器C1和C2同时可以由于流过光电二极管的光电流而通过光电二极管PD放电。

在第一积分时间的末端和在第二积分时间的开始，仅仅第一开关S1被断开，而同时第二开关S2保持闭合，并且复位开关RS同样保持断开；参见图6c。这意味着，第二电容器C2继续由于流过光电二极管PD的、取决于相应地入射到光电二极管PD上的光量的光电流而通过光电二极管PD继续放电。因为光电二极管PD和第二电容器C2由此在第二积分时间的开始具有相同的电位差，所以导致将积分叠加的均衡过程。

在第二积分时间末端，第二开关S2也通过相应的积分控制信号断开，使得现在所有三个开关都被同样地断开，参见图6d。如已经参照图5d所描述的那样，现在电容器C1和C2的电压可以被读出并且分析，或者被传输到另外的电容上，在这些另外的电容上随后可以累积多个测量周期上的电容器C1和C2的相应的最终电压。

Claims

1.一种用于确定距离的装置，具有

-发射单元，用于发送具有预给定的脉冲宽度的光脉冲，所述脉冲宽度以前上升沿开始和以后下降沿结束，其中所述发射单元具有第一控制输入端，并且构造为在将发送开始信号施加在所述第一控制输入端上时发送光脉冲，

-接收器矩阵，其具有至少一个光电元件，其中所述接收器矩阵具有用于输出信号的测量输出端，并且构造为将由测量信号导出的输出信号输出，其中所述测量信号通过所述光电元件根据入射到所述光电元件上的光产生，

-控制单元，其与所述发射单元和所述接收器矩阵相连，并且构造为产生所述发送开始信号并且输出给所述发射单元并且由所述接收器矩阵接收和分析所述输出信号，

其特征在于，

所述接收器矩阵具有用于积分器控制信号的第二控制输入端以及第一和第二积分器，它们与唯一的或者各光电元件以及与第二控制输入端相连，它们可通过所述积分器控制信号相互独立地被激活，并且分别构造为将测量信号在由所述积分器控制信号预给定的积分时间上积分，并且由此形成每个积分器状态以及将所述积分器状态作为输出信号输出，其中控制单元构造为，根据光脉冲的发送和分配给所述光脉冲的积分器的积分器状态的分析来形成距离信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光电元件是矩形的，特别是方形的，并且具有100μm到300μm之间的边长，特别是200μm的边长。

3.根据权利要求1或者2中的一项所述的装置，其特征在于，所述接收器矩阵具有多个光电元件，并且对每个光电元件具有第一和第二积分器，其中所述光电元件设置在二维区域中。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的装置，其特征在于光学系统，所述光学系统设置在所述接收器矩阵之前，并且构造为将由发射单元发送的类型的光投影到接收器矩阵上。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的装置，其特征在于，所述发射单元构造为发送红外光。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的装置，其特征在于，所述发射单元构造为发出不同强度的光脉冲，其中可通过施加在所述第一控制输入端上的发送开始信号预给定所述强度。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的装置，其特征在于，所述控制单元具有计时器，该计时器构造为，为所述控制单元显示由所述控制单元预给定的时期的流逝时间。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制单元构造为，实施具有第一活动时期的测量周期并且在此通过发出相应的第二积分器控制信号首先将所述积分器激活相应于所述第一活动时期的第一积分时间，并且在第一活动时期的第一流逝时间之后，将所述第一积分器去激活而激活所述第二积分器。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制单元构造为，在实施测量周期期间将所述第二积分器激活同样相应于所述第一活动时期的第二积分时间，并且在所述第一活动时期的、从所述第一活动时期的第一流逝时间的时刻所测量的第二流逝时间之后被去激活。

10.根据权利要求8或者9中的任一项所述的装置，其特征在于，所述控制单元构造为，将所述发射单元激活所述第一活动时期的第一流逝时间的持续时间，并且因此触发具有相应于所述第一活动时期的脉冲宽度的光脉冲。

11.根据权利要求8或者10中的任一项所述的装置，其特征在于，所述控制单元构造为，在实施测量周期期间通过同时发出发送开始信号和积分器控制信号同时激活所述发射单元和所述第一积分器。

12.根据权利要求8至11中的任一项所述的装置，其特征在于，所述控制单元构造为，实施多个测量周期，其中所述第一积分器和所述第二积分器构造为，在测量周期之间存储它们相应的积分器状态并且由此在多个测量周期上对所述测量信号积分，以及所述控制单元构造为，在实施多个测量周期之后接收并且分析相应由所述第一积分器和由所述第二积分器输出的输出信号。

13.根据权利要求8至12中的任一项所述的装置，其特征在于，所述第一活动时期持续10到100ns、特别是持续20ns。

14.根据权利要求1至13中的任一项所述的装置，其特征在于，所述控制单元具有A/D转换器，所述A/D转换器构造为，将由所述接收器矩阵所接收的输出信号转换成数字表示并且作为结果值输出。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述控制单元具有算术逻辑单元，所述算术逻辑单元与所述A/D转换器相连并且构造为，根据预先确定的运算规则使由所述A/D转换器转换的由所述第一积分器输出的第一结果值与由所述A/D转换器转换的由所述第二积分器输出的第二结果值实施运算，并且输出所述运算结果。

16.根据权利要求8或者9中的任一项以及根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述运算规则是

s = \frac{cT}{4} (1 + \frac{A_{2} - A_{1}}{A_{1} + A_{2}}),

其中s为运算结果、c为光速、T为第一活动时期、A₁为由所述A/D转换器转换的第一结果值并且A₂为由A/D转换器转换的第二结果值。

17.根据权利要求8至16中的任一项所述的装置，其特征在于，所述控制单元构造为，在以第一活动时期实施第一测量周期之后以第二活动时期实施第二测量周期，其中所述第二活动时期比所述第一活动时期短。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述控制单元构造为，在实施所述第二测量周期时，在发出所述发送开始信号之后，让等待时期流逝并且在所述等待时期流逝之后发出用于激活所述第一积分器的所述积分器控制信号。

19.根据权利要求6和权利要求17或者18中的任一项所述的装置，其特征在于，所述发射单元构造为，发送不同脉冲宽度的光脉冲，其中所述脉冲宽度可由所述控制单元通过所述发送开始信号来预给定，以及所述控制单元构造为，以第一脉冲宽度和第一强度的光脉冲实施第一测量周期而以第二脉冲宽度和第二强度的光脉冲实施第二测量周期，其中所述第一脉冲宽度大于所述第二脉冲宽度而所述第一强度小于所述第二强度。

20.根据权利要求18和19所述的装置，其特征在于，所述控制单元构造为，根据所述第一测量周期的接收器矩阵的所述输出信号确定感兴趣区域距所述接收器矩阵的距离，并且测量小于或者等于光通过相应于两倍距离的段的传播时间的等待时期。

21.根据权利要求20所述的装置，其中所述第二活动时期等于减去所述等待时期的第一活动时期。

22.根据权利要求21所述的装置，其中所述第二持续时间等于所述第二活动时期。

23.根据权利要求1至22中的任一项所述的装置，其特征在于图像传感器，所述图像传感器构造为，采集投影到所述图像传感器上的在二维图像特别是二维彩色图像中的图像区域，并且这样地设置，使得由所述图像传感器采集的图像区域与由所述接收器矩阵采集的图像区域至少在部分区域上重合，其中所述控制单元构造为，在所述部分区域中将所述二维图像与所确定的输出信号结合成三维图像，使得所述三维图像在每个像点都具有距离值。

24.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，所述图像传感器具有高于所述接收器矩阵的分辨率。

25.根据权利要求1至24中的任一项所述的装置，其特征在于，所述第一和第二积分器分别具有电容(C1、C2)，所述电容分别通过开关(S1，S2)与所述光电元件(PD)并联连接，其中所述开关(S1，S2)通过所述控制单元的积分器控制信号相互独立地断开和闭合。

26.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，所述光电元件是光电二极管(PD)。

27.根据权利要求25或者26所述的装置，其特征在于，所述第一和第二电容通过其余开关被充电到相同的输出电压。

28.一种用于确定距离的方法，具有以下步骤：

-发送可预先确定脉冲宽度的光脉冲，

-输出第一输出信号，

-在第一活动时期的第二流逝时间期间将所述光电元件的光电流积分，所述第二流逝时间直接接着所述第一活动时期的第一流逝时间，

-输出第二输出信号，

-通过分析所述第一和第二输出信号来确定所述光脉冲的信号传播时间。

29.根据权利要求28所述的方法，其中所述第一活动时期等于所述光脉冲的可预先确定的脉冲宽度。

30.根据权利要求28或者29所述的方法，其中在发送所述光脉冲的步骤中可预先给定所述光脉冲的强度。

31.根据权利要求28至30中的任一项所述的方法，其中在输出所述第一输出信号和输出所述第二输出信号的步骤之前，多次实施发送所述光脉冲、在所述第一活动时期的第一流逝时间期间将所述光电流积分和在所述第一活动时期的第二流逝时间期间将所述光电流积分的步骤。

32.根据权利要求28至31中的任一项所述的方法，其特征在于，同时实施发送所述光脉冲和在所述第一活动时期的第一流逝时间期间将所述光电流积分的步骤。

33.根据权利要求28至31中的任一项所述的方法，其中在发送所述光脉冲的步骤的开始与在所述第一活动时期的第一流逝时间期间将所述光电流积分的步骤的开始之间，让等待时期流逝。

34.根据权利要求32和33所述的方法，其中实施两个测量周期，其中在第一测量周期中同时实施发送所述光脉冲和在所述第一活动时期的第一流逝时间期间将所述光电流积分的步骤，并且在第二测量周期中在发送所述光脉冲的步骤的开始与积分步骤的开始之间让所述等待时期流逝。

35.根据权利要求34所述的方法，其中通过分析关于距感兴趣区域的距离的第一测量周期的输出信号确定所述等待时期，其中这样测定所述等待时期，所述等待时期小于或者等于光通过相应于双倍的距感兴趣区域的距离的段的传播时间。

36.根据权利要求28、29和35所述的方法，其中在所述第一测量周期中，在发送所述光脉冲的步骤中发送具有第一脉冲宽度和第一强度的光脉冲，而在第二测量周期中在发送所述光脉冲的步骤中发送具有第二脉冲宽度和第二强度的光脉冲，其中所述第一脉冲宽度大于所述第二脉冲宽度而所述第一强度低于所述第二强度。

37.根据权利要求28至36中的任一项所述的方法，其中所述第一被输出的输出信号和第二被输出的输出信号根据预先确定的运算规则相互结合，其中预先确定的运算规则的结果表示距离。

38.根据权利要求28至37中的任一项所述的方法，其中进行摄取二维图像、特别是彩色图像的步骤和将所述二维图像和所确定的输出信号结合成三维图像的步骤，其中所述三维图像对每个像点都具有距离值。