CN114355313A - 用光飞行时间方法测量距离 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用光飞行时间方法测量距离。提供用光飞行时间方法测量检测区域中的对象的距离的光电传感器，具有：将光信号发射到检测区域的光发射器；光接收器，具有检测来自检测区域的接收光的第一多个光接收元件；和第二多个光飞行时间测量单元，其从发射光信号与接收对象上返回或反射的光信号之间的光飞行时间来确定单光飞行时间；收集单光飞行时间的存储器；控制和评估单元，通过评估单光飞行时间确定距离值，还可从至少两组光飞行时间测量单元的单光飞行时间确定至少两个距离值。重新寻址单元根据光飞行时间测量单元到组的分配，将单光飞行时间写入特定地址，使得控制和评估单元可将存储的单光飞行时间经地址分配给组，从而分配给距离值。

Description

用光飞行时间方法测量距离

本发明涉及根据权利要求1和11的前序部分的使用光飞行时间方法对检测区域中的对象进行距离测量的光电传感器和方法。

距离传感器或距离扫描仪根据光飞行时间原理来测量光信号的飞行时间，该飞行时间通过光速对应于距离。基于脉冲的测量和基于相位的测量是有区别的。在脉冲飞行时间方法中，发射短的光脉冲，并测量直到接收到光脉冲的返回(Remission)或反射的时间。可替代地，在相位方法中，对发射光的幅度进行调制，并且确定发射光和接收光之间的相移，其中相移也是光飞行时间的度量。

将雪崩光电二极管(APD Avalanche Photo Diode)用于一些光电传感器，以便还能够检测到较低的接收强度。这里，入射光触发受控的雪崩击穿(Avalanche Effect雪崩效应)。结果，由入射的光子产生的电荷载流子倍增，并且产生与光接收强度成比例的光电流，但是明显大于简单的PIN二极管。

在所谓的盖革模式下运行的雪崩光电二极管(SPAD，Single Photon AvalancheDiode单光子雪崩二极管)甚至可以实现更高的灵敏度。在这里，雪崩光电二极管被偏置在击穿电压之上，因此即使是单光子释放的单个电荷载流子也可以触发不再受控的雪崩，然后由于高场强，雪崩吸收所有可用的电荷载流子。此后，雪崩就会停止(passive quenching被动淬灭)，并且在某个死区时间内不可再用于探测。可替代地，还已知从外部检测雪崩并将其消除(active quenching主动淬灭)。

因此，SPAD像盖革计数器一样对单独事件进行计数。SPAD不仅高度灵敏，而且还可以相对便宜和有效地集成在硅半导体中。此外，SPAD可以很容易地集成在印刷电路板上。特殊之处在于，即使是最小的干扰事件，如外来光线光子或暗噪声，也会产生与有用光信号相同的最大接收信号。

优选地，基于SPAD的距离传感器以基于脉冲的方式工作，以确保即使在边缘撞击或返回跳跃(Remissionssprüngen)的情况下也能稳健地测量。这也被称为直接飞行时间(dToF，direct Time of Flight)测量。为了在不受干扰影响的情况下获得可靠的测量结果，可以通过多个SPAD或多个发射脉冲来收集事件，并通过在直方图中搜索最大值来一起评估。

为了实践上实施该解决方案，直方图存储器必须保留。为此，存储器编译器为一定的存储器大小(如1024×10位)生成区域优化的功能块，并优选地将该功能块扩展有BIST(Built In Self Test内置自检)，以实现可测试性。因此，这将系统固定在固定分辨率最高为1024Bin的直方图上。

然而，对于某些传感器来说，要测量到多个点或测量区域(ROI，regionofinterest感兴趣区域)的距离。这种多段评估只能用固定的直方图存储器顺序地实现。可替代地，必须为最大数量的可能测量区域保留单独的直方图存储器，这显著增加了面积消耗并提高了芯片成本。

原则上，还可以设想在接受分辨率损失的情况下，将现有的一个直方图存储器划分成多个测量区域，例如使用具有256Bin的四个直方图，而不是具有1024Bin的一个直方图。然而，以这种方式分区的四个直方图存储器连同寻址逻辑等，比单一的更大的直方图存储器占用更多的面积。此外，分区将是固定的，然后只能记录分辨率较低的四个直方图，而不再记录分辨率高的一个直方图。将存储器块合并为一个更大的存储器块需要寻址逻辑并占用面积。这些考虑因素特别是对于100nm量级的结构而言发挥着重要作用，并且对于光电传感器中使用的光电ASIC和类似的数字组件的常用数量，更小的结构几乎无法承受。

EP 2 475 957 B1公开了一种基于SPAD的光学测距仪。其中，形成SPAD组，并用它们测量光飞行时间。通过形成组，光飞行时间测量应对SPAD的特殊性质做出反应，因为干扰的单个事件通过组被截获。然而，没有形成直方图，因此根本不会出现存储多个直方图的问题。

从EP 3 428 683 B1已知另一种光电传感器，其利用SPAD和dToF方法测量距离。其中，设置了开关矩阵，以选择特定的SPAD进行评估，并将这些SPAD与TDC(Time-to-DigitalConverter时间数字转换器)一对一地连接。以这种方式选择SPAD收集单个共同的直方图。在EP 3 454 086 B1中，SPAD的这种选择用于确定多个距离值，从而对准定位系统。该文献解释了从多个测量区域中选择SPAD，但没有解释所需的多重评估的具体实施，因为甚至没有提到直方图这个术语。

因此，本发明的任务是利用基于直接光飞行时间方法的通用传感器以改进的方式获得附加的测量信息。

该任务通过分别根据权利要求1和11的使用光飞行时间方法对检测区域中的对象进行距离测量的光电传感器和方法来解决。用至少一个光发射器发射光信号，并且从检测区域返回的光信号被记录在光接收器中。光接收器具有例如布置成矩阵的第一多个光接收元件或像素。单个光接收元件或光接收元件组分别与光飞行时间测量单元连接，该光飞行时间测量单元测量所连接的一个或多个光接收元件的光信号的单光飞行时间。总体而言，存在第二多个光飞行时间测量单元，其优选地小于第一多个光接收元件。这意味着在光接收器的有效测量区域中仅选择光接收元件的一部分或甚至一小部分。单光飞行时间被收集在存储器中，并且控制和评估单元从收集的单光飞行时间生成距离值。传感器至少提供了从至少两组光飞行时间测量单元的单光飞行时间确定至少两个距离值的可能性。因此，根据组的数量，有多个测量区域(ROI，region of interest感兴趣区域)，同时分别针对每个测量区域测量距离值。在一些实施例中，传感器是可切换的，并且除了同时确定多个距离值之外，还提供仅单个组的模式，从而提供单个测量区域的模式。

本发明基于以下基本思想，即使用同一存储器来收集单光飞行时间，以用于具有多个测量区域和相关的光飞行时间测量单元组的多重评估。因此，仍然只有单个物理存储器，在整个存储器上统一寻址，特别是只有一个由存储器编译器生成的单个功能块。重新寻址单元确保根据测量单光飞行时间的光飞行时间测量单元将单光飞行时间分别写入存储器中的地址上，从该地址可以重建到组的分配。因此，地址中编码了与组的隶属关系，从而也编码了与测量区域的隶属关系。因此，存储器在功能上是分区的，因为存储单元的内容是通过其地址被分配给特定组的。然而，在存储器的物理实施中，其仍然是统一的、非分区的存储器。

本发明的优点在于，可以从多个测量区域获得多个距离值，同时占据少量空间，因此制造成本低。不再需要为了只用一个存储器而一个接一个地进行这种多次测量。因此，可以将短的测量时间和低成本协调起来。在同一存储器中处理多个组意味着分辨率的损失，如何适当选择多个测量区域和合适的分辨率是应用问题。

优选地，控制和评估单元被设计成改变组的数量。重新寻址单元确保单光飞行时间根据新的组数量被存储在存储器的地址上，从这些地址可以重建光飞行时间测量单元的新的组隶属关系。因此，测量区域的数量可以与应用的需要相适配。转换可以通过配置或编程来完成，甚至可以在操作过程中动态进行。如前所述，不排除转换到仅单个组。由于将统一存储器的功能划分为多个组会导致分辨率的损失，因此在尽可能高的分辨率下，仅用一个组进行测量可能是令人感兴趣的。

优选地，传感器具有选择单元，该选择单元被设计成可变地将光飞行时间单元与光接收元件连接。这不仅为光飞行时间单元如何划分成组(即，哪些像素被组合成距离测量值)提供了灵活性。还可以选择将光飞行时间单元分配给光接收器上的哪个像素，以便确定或改变测量区域(ROI)的位置。通常，将像素的邻域(Nachbarschaft)与同组的光飞行时间单元连接起来是有意义的。然而，原则上分配是自由的，一个组可以由分布在光接收器上的像素组成。例如，为了用较少的光飞行时间测量单元扫描较大的区域，仅用与光飞行时间测量单元连接的每第I个像素的网格覆盖测量区域可能是有用的。特别优选地，选择单元是开关矩阵。

优选地，存储器被设计成，使得离散函数可以存储在具有连续地址的存储单元中，并且可以以这种方式将单光飞行时间存储在其中并检索，其中特别地，存储单元的地址对应于定义区域，并且相关联的函数值存储在存储单元中。换句话说，存储器被组织成，使得地址对应于X值，并且存储单元的内容对应于离散函数的Y值。当然，定义区域通常相对于地址进行移位和重新缩放:例如，地址0、1、...15通过乘以15ns和移位+15ns对应于时间值15ns、30ns、...240ns。这同样适用于存储单元的内容，前提是存储单元不用作纯计数器。

优选地，重新寻址单元被设计成使用地址的至少一个地址位来分配给组。至少一个重新指定(umwidmen)的地址位不再针对X值进行编码，而是针对组或测量区域进行编码。通过这种方式重新指定m个地址位，存储器在功能上被划分成2^s个子存储区域。同时，X分辨率降低了1/2^s。优选的情况是s＝1，其中两个子存储区域的分辨率为一半，以及s＝2，其中四个子存储区域的分辨率为四分之一。s＝0的情况保持可调，则只有一个测量区域的分辨率最高。只能识别对应于2的幂的测量区域数量。然而，通过以下方式的也可以实现其他数量，即不使用子存储区域或者控制和评估单元将多个子存储区域组合成一个距离测量值。

优选地，重新指定的地址位是最高有效位(MSB Most Significant Bit)，或者优选地，多个重新指定的地址位是最高有效位。这样的优点在于，同一组的所有单光飞行时间都存储在连续的地址上。如果使用其他位，这在原理上也是可以设想的，信息将分布到存储器上彼此分离的地址上。这使得后续的评估和距离值计算更加繁琐。

优选地，存储器被设计成直方图存储器，并且单光飞行时间被收集在至少一个直方图中。直方图是频率分布的离散化和存储在存储器中的函数的特殊情况，并且特别适于适当地整合单光飞行时间的测量信息。存储器中的地址对应于直方图的Bin，其中Bin使时间离散化，并且相应存储单元的内容对应于频率值(Count计数)。在多个组的情况下，在分配给该组的存储器的相应地址处收集多个直方图。

优选地，直方图存储器优选地具有与仅用于一个组的直方图的Bin一样多的存储单元。因此，存储器被设计得足以容纳最高分辨率的单个直方图。仍然可以设想有少量未使用的存储单元，例如当需要1000个Bin时，但1024个Bin可以更容易实现。对于具有几个测量区域的测量，改为存储具有相应降低的分辨率的多个直方图，特别是分别具有1/2^s个Bin以及时间分辨率的2^s个直方图。需要说明的是，在另一个轴上当然还有第二分辨率(并不意味着本文中是这样的)，即存储单元的位深度，其指定了最大频率值或计数。

优选地，重新寻址单元被设计成在地址的至少一个位中，特别是在一个或更多个最高有效位中，对该组进行编码，并且在该地址的剩余位中对直方图的Bin进行编码。因此，然后将地址解释为两个子块，其中第一子块用于与组的隶属关系，而第二子块用于Bin。如果光飞行时间测量单元确定了单光飞行时间，则该单光飞行时间被舍入(runden)到Bin宽度，并因此被分配给Bin。如果测量的单光飞行时间的位被直接解释为第二子块的地址位，则这可以特别容易地实现。根据组的数量，重新寻址单元确保忽略单光飞行时间的最低位；这是针对多个同时评估的测量区域必须接受的分辨率损失。可替代地，减小测量的有效范围，则减少的Bin数量仅覆盖了测量的较小的唯一性(Eindeutigkeit)区域。该重新寻址单元还确保在第一子块中设置地址位，该地址位对应于待测量的光飞行时间测量单元到组的分配。在产生的地址处，存储器内容递增1。

优选地，光接收元件各自具有雪崩光电二极管，该雪崩光电二极管以高于击穿电压的偏置电压被偏置，因此以盖革模式操作。在距离测量中，盖革模式的雪崩光电二极管元件或SPAD的高灵敏度和动态压缩是特别有利的。通过收集单光飞行时间(特别是在直方图中)进行统计评估特别适于SPAD及其特性。

优选地，光飞行时间测量单元具有TDC(Time-to-Digital时间数字转换器)。这是众所周知且相对简单的组件，其可以以高时间分辨率确定单光飞行时间。TDC可以直接单片集成在光接收器的晶体中。优选地，TDC在发射时刻开始，并且在接收时刻由接收的单光脉冲停止。可以设想其他操作模式，例如每次触发雪崩时启动TDC，然后在已知时刻停止，例如测量周期结束时。

根据本发明的方法可以以类似的方式进一步开发，并显示出类似的优点。在独立权利要求之后的从属权利要求中，以示例的方式但非穷举地描述了这样的有利特征。

附图说明

下面还将基于实施例并参照附图对本发明的进一步特征和优点进行更详细的解释。在附图中：

图1示出了光电传感器的示意性框图；

图2示出了一般测量过程的图示；

图3示出了测量区域(ROI)到光飞行时间测量单元的示例性分配的图示；

图4示出了用于多个测量区域(ROI)的直方图存储器的示例性寻址图示；以及

图5示出了光飞行时间测量单元、重新寻址单元和直方图存储器的示例性连接的图示。

图1示出了用于距离测量的光电传感器10的简化示意框图。光发射器12，例如LED或激光源，经由发射器光学器件14将光信号16发射到检测区域18中。光发射器12显示为外部组件，但同样可以是传感器10的组成部分。优选地，发射的光信号16具有光脉冲，然后传感器10根据脉冲方法或直接光飞行时间(dToF，direct Time of Flight)方法测量距离。优选地，产生100ps的短的光脉冲。

当光信号16在检测区域18中遇到对象20时，返回或反射的光信号22经由接收光学器件24返回到光接收器26。该光接收器26具有多个光接收元件，这些光接收元件优选地被设计成盖革模式的雪崩光电二极管元件28或SPAD，并且可以理解成像素。SPAD实际上提供数字信号，因此对入射光反应极快。

选定的雪崩光电二极管元件28的接收信号由光飞行时间测量单元30读出并评估。仅示出了四个光飞行时间测量单元30，在实践中通常更多，例如大约十个，但明显少于雪崩光电二极管元件28，雪崩光电二极管元件通常有几百个、几千个，甚至明显更多。光飞行时间测量单元30，特别是分别包括具有时间分辨率例如为100ps的TDC(Time-to-DigitalConverter时间数字转换器)，分别测量从发射光信号16到接收返回的光信号22的光飞行时间。也可以设想不确定单个光飞行时间，而是确定多个接收事件的光飞行时间，特别是通过在缓存了检测到的光飞行时间之后继续运行TDC这种方式来确定。对此，实现了多回波能力，该多回波能力例如可用于通过半透明的对象或玻璃板的测量、在被灰尘等污染的情况下的测量。

例如开关矩阵形式的选择单元32被布置在光接收器26和光飞行时间测量单元30之间。借助于选择单元32，可变地确定的雪崩光电二极管元件28或像素分别连接光飞行时间测量单元30。雪崩光电二极管元件28和光飞行时间测量单元30之间的连接可以是1∶1或n∶1。通过该选择确定有助于测量的活动像素。例如，没有被选定的像素(其信号无论如何也不会被读出)，可以通过将偏置电压降低到击穿电压以下被切断。

由光飞行时间测量单元30确定的单光飞行时间被收集在存储器34中，优选以直方图的形式。在此，光飞行时间测量单元30被分配给一个或更多个组，并且每个组生成其自己的直方图。通过这种按组的分配，与光飞行时间测量单元30连接的像素形成多个测量区域(ROI，region of interest感兴趣区域)，利用这些测量区域可以同时确定多个距离值。

直方图具有n个支撑点或Bin，这些支撑点或Bin划分时间测量区域，从而划分传感器10的有效范围或其选定的子区域，然后形成测量的唯一性区域。优选地，Bin数量对应于数量范围，Bin宽度对应于光飞行时间测量单元30的时间分辨率。在Bin中，计算对应于该Bin的单光飞行时间被测量的频率。一方面是分配给同一组的多个光飞行时间测量单元30，另一方面是重复测量，都有助于该统计。最大计数值(Count)或最大直方图高度由存储器34的存储单元的位深度预先确定。例如，可以提供1024个深度为10位的存储单元。

如果只有单个测量区域(ROI)，也就是说，如果所有光飞行时间测量单元30的所有单光飞行时间被收集在一个直方图中，则实现了最大时间分辨率和最小Bin宽度。在有多个测量区域的情况下，可用的存储单元分布在多个直方图上，使得Bin宽度增加，从而时间分辨率降低，或者测量的唯一性区域减小。下面将参考图2至图5更详细地讨论通过智能寻址为多个直方图划分存储器34。

不管在存储器34中收集的是单个直方图还是多个直方图，都是相同的、单个的且统一的存储器，具有例如由存储器编译器生成的单个地址范围或相同的功能块。没有相关联的存储器逻辑的物理分区。相反，重新寻址单元36以下面还将解释的方式确保光飞行时间测量单元30将它们的单光飞行时间存储在单个存储器34的地址处，从这些地址可以重建相应的光飞行时间测量单元30与组以及测量区域的关系。

控制和评估单元38处理直方图并在其中搜索例如由返回的光信号22引起的峰值。与峰值相关的光飞行时间对应于通过光速转换成常规单位后所寻求的距离值。控制和评估单元38还可以负责传感器10中的其他控制任务，并且为此可以与传感器的其他部件连接。

光飞行时间测量单元30、选择单元32、存储器34、重新寻址单元36和/或控制和评估单元38中的至少一些或部分也可以与雪崩光电二极管元件28一起集成在共同的芯片(例如，ASIC，Application-Specific Integrated Circuit专用集成电路)上。还可以设想，例如将控制和评估单元38安置在附加组件上，例如微处理器，或者在控制和评估单元38中实施重新寻址单元36。

图1中传感器10的布置应被理解为纯示例性的。可替代地，可以使用其他已知的光学解决方案，例如自准直，例如具有分束器和共同的光学器件，或者光发射器12布置在光接收器26的前面。也可以设想更复杂的传感器，如光栅或激光扫描仪。

图2示出了可能的一般测量过程。在测量开始之后，光信号16在实际测量中被发送并被再次接收，并且光飞行时间测量单元30基于来自连接的雪崩光电二极管元件28的信号确定单光飞行时间。一旦测量结束，就设置标志MEAS_RDY，并且k个单光飞行时间可以被传送到存储器34中。优选地，该过程然后再重复I次，例如1000次，以通过重复测量产生更好的统计数据库。

图3示出了测量区域40a-40d(ROI)到光飞行时间测量单元30的示例性分配。这里，示例性地提供了四个测量区域40a-40d，其可以被理解为将光接收器26划分成象限。每个测量区域40a-40d应同时提供自身的距离值，并且为此与其他组的光飞行时间测量单元30连接。在该示例中，总共有十六个(这里是TDC形式的)光飞行时间测量单元30，并且第一测量区域40a与TDC1...4连接，第二测量区域40b与TDC5…8连接，第三测量区域40c与TDC9-12连接，以及第四测量区域40d与TDC13-16连接。应当注意到，两种类型的分配是有区别的。一方面，某些像素或雪崩光电二极管元件28借助于选择单元32与某些飞行时间测量单元30连接，这里是1∶1地连接，可替代地是n∶1地连接。另一方面，光飞行时间测量单元30形成对应于测量区域40a-40d的组。

图4示出了存储器34，该存储器根据四个测量区域40a-40d或象限来划分，并存储四个直方图。应当记住，存储器34在物理上是单个的、未分区的存储器，其特别是像通常的RAM一样被构造和寻址。因此，存在地址为0...2ⁿ-1的存储单元，每个存储单元都可以存储一个值。在直方图中，该值用作计数器。

为了在存储器中存储多个直方图，区分多个地址区域，在示例中，四个地址区域34a-34d对应于四个测量区域40a-40d。重新寻址单元36确保根据产生的光飞行时间测量单元30将单光飞行时间存储在正确的地址区域34a-34d中。

图4的右侧示出了相应的地址编码。一些地址位，在这种情况下是两个最高有效位(MSB，Most Significant Bit)，被重新指定，并且不再针对Bin进行编码，而是针对组进行编码。然后，这些地址位和存储单元从单个直方图中丢失，因此损失时间分辨率。

具体地，参考图3的示例，使用了16个TDC，并与标记为ROI1...4的四个测量区域40a-40d连接。其编码如图4所示，例如：

ROI1：TDC1...4 用MSB 00编码

ROI2：TDC5...8 用MSB 01编码

ROI3：TDC9...12 用MSB 10编码

ROI4：TDC13...16 用MSB 11编码。

在图3的测量序列中，一旦在发射光信号16和测量时间(例如，对于大约15m的有效范围为100ns)之后设置了标志MEAS_RDY＝1，就写入单光飞行时间。然后，TDC1...16将单光飞行时间依次写入到存储器34中，即分别增加由测量的单光飞行时间确定的Bin。例如，正确的MSB寻址以及适当的地址范围34a-34d的选择由重新寻址单元36的状态机来接管。

通过这种形式的直方图分区，传感器10提供了从多个测量区域40a-40d收集多个直方图从而同时测量多个距离值的选项。测量区域40a-40d的数量可以改变，不管是通过初始配置还是在仍在运行时动态地通过重新指定更多或更少的地址位来改变。测量区域40a-40d的数量的相应翻倍导致时间分辨率减半，或者可替代地，唯一性区域或测量的有效范围减半。在此，统一且物理上单个的存储器34保持不变。

当以这种方式补偿减小的地址区域34a-34d时，减少有效范围不仅具有缺点，因为它还缩短了测量时间，并且传感器10因此具有改善的响应时间。例如，在15m的有效范围内使用一个测量区域进行测量，在7.5m的有效范围内使用两个测量区域进行测量，在3.8m的有效范围内使用四个测量区域进行测量。同时，测量时间从100ns减小到50ns和25ns。这为各种应用提供了舒适的灵活性。例如，对于运动检测和运动矢量生成中的四象限记录，响应时间短是有利的。

例如，如果在存储器34中总共有1024个存储单元可用，并且如果仍有16个TDC，为了与示例保持一致，这可以用于：

1个ROI用1×16的TDC在1024×10位上写入，

2个ROI用2×8的TDC在2×512×10位上写入，或者

4个ROI用4×4的TDC在4×256×10位上写入。

如果不仅仅是两个最高地址位被重新指定，则甚至可能有更多的直方图和测量区域。

图5示出了光飞行时间测量单元30、重新寻址单元36和存储器34的示例性架构。在优选的实施方式中，TDC的时间区域正好对应于直方图宽度。因此，如果TDC利用10位进行测量，则也可以使用地址区域为10位的直方图存储器。然后，TDC的测量结果可以直接用作存储器34中的地址，并在那里递增适当的Bin。这描述了只记录一个直方图的情况。

在多个直方图的情况下，不是所有的Bin可用于单个直方图，一个或多个MSB被重新指定，并将从属关系编码到组或测量区域(ROI)。重新指定的位由重新寻址单元36从测量单光飞行时间的相应TDC的标识以及例如TDC到直方图的内部分配表以及因此测量区域40a-40d到地址区域34a-34d的内部分配表来设置。

如果通过减小有效范围来补偿每个直方图可用的较小存储空间，则TDC的MSB无论如何都会变得空闲，因为只测量了较短的单光飞行时间，TDC在不使用MSB的情况下表示该较短的单光飞行时间。因此，TDC最初只在MSB中提供值0，而重新寻址单元36可以代替MSB码来替换适当的测量区域。

可替代地，可以保留有效范围并降低时间分辨率。这样从TDC中有效地省去了有助于时间测量的最精细部分的最低位(LSB，Least Significant Bit最低有效位)。重新寻址单元36将TDC用来表示测量的单光飞行时间的位模式向右移动与直方图数量2^s相对应的s位，从而丢弃LSB并释放MSB，然后被适当的测量区域的MSB码替换。当然，控制和评估单元必须以2^s倍的Bin宽度进行计算，这又是时间分辨率损失。有效范围和时间分辨率的降低也可以结合起来，从而在两个变量上进行划分。

可以以多种方式和方法设想忽略LSB或减小有效范围的具体实施方案。在一个示例中，12位的TDC以50ps的基本精度测量TDC_DATA[11:0]的值，并寻址直方图中的10位。然后可选地，截取(abgreifen)TDC_DATA[9:0]，以实际实现50ps的最高时间分辨率，但是仅在7.5m的距离范围内，或者通过截取TDC_DATA[10:1]或TDC_DATA[11:2]，距离范围变双倍或四倍，并且相应地时间分辨率被减半或变四分之一。相应的数据截取也可用于选择距离范围。例如，TDC_DATA[0:9]以最高分辨率截取，两个MSB TDC_DATA[11:10]用于距离范围的分配，例如，以以下形式分配：

TDC_DATA[11:10]＝b'00＝＝>0...7.5m，

TDC_DATA[11:10]＝b'01＝＝>7.7...15m，

TDC_DATA[11:10]＝b'10＝＝>15...22.5m，

TDC_DATA[11:10]＝b'11＝＝>22.5...30m。

Claims (11)

1.一种光电传感器(10)，用于使用光飞行时间方法对检测区域(18)中的对象(20)进行距离测量，其中所述传感器(10)具有：光发射器(12)，其用于将光信号(16)发射到检测区域(18)中；光接收器(26)，其具有用于检测来自所述检测区域(18)的接收光(22)的第一多个光接收元件(28)；第二多个光飞行时间测量单元(30)，其用于根据在发射所述光信号(16)与接收所述对象(20)处返回或反射的光信号(22)之间的光飞行时间来确定相应的单光飞行时间；存储器(34)，其用于收集单光飞行时间；以及控制和评估单元(38)，其被设计成通过评估所收集的单光飞行时间来确定距离值，其中还能够从至少两组光飞行时间测量单元(30)的单光飞行时间确定至少两个距离值，

其特征在于，

所述传感器(10)具有重新寻址单元(36)，所述重新寻址单元(36)被设计成根据光飞行时间测量单元(30)到组的分配，将单光飞行时间写入相同统一的存储器(34)的特定地址(34a-34d)，使得所述控制和评估单元(38)能够将所存储的各个光飞行时间经由所述地址分配给组，并从而分配给距离值。

2.根据权利要求1所述的传感器(10)，

其中，所述控制和评估单元(38)被设计成改变组的数量。

3.根据权利要求1或2所述的传感器(10)，

所述传感器(10)具有选择单元(32)，所述选择单元被设计成可变地将光飞行时间测量单元(30)与光接收元件(28)连接。

4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器(10)，

其中，所述存储器(34)被设计成使得离散函数能够被存储在具有连续地址的存储单元中，并且单光飞行时间以这种方式被存储在所述存储器中并被检索，其中特别地，所述存储单元的地址对应于定义范围，并且相关联的函数值被存储在所述存储单元中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器(10)，

其中，所述重新寻址单元(36)被设计成使用地址的至少一个地址位来分配给组。

6.根据权利要求5所述的传感器(10)，

其中，一个或多个地址位是最高有效位。

7.根据前述权利要求中任一项所述的传感器(10)，

其中，所述存储器(34)被设计成直方图存储器，并且单光飞行时间被收集在至少一个直方图中。

8.根据权利要求7所述的传感器(10)，

其中，所述直方图存储器具有与仅用于一个组的直方图的Bin一样多的存储单元。

9.根据前述权利要求中任一项所述的传感器(10)，

其中，所述重新寻址单元(36)被设计成，在地址的至少一个位中，特别是在一个或更多个最高有效位中，对组进行编码，并且在地址的剩余位中对直方图的Bin进行编码。

10.根据前述权利要求中任一项所述的传感器(10)，

其中，所述光接收元件(28)分别具有雪崩光电二极管，所述雪崩光电二极管用高于击穿电压的偏置电压予以偏置并因此在盖革模式下操作，和/或其中，所述光飞行时间测量单元(30)具有TDC。

11.一种使用光飞行时间方法对检测区域(18)中的对象(20)进行距离测量的方法，其中，将光信号发射到所述检测区域(18)中，并且在所述检测区域(18)中返回或反射的光信号(22)被具有第一多个光接收元件(28)的光接收器(26)检测，其中，利用第二多个光飞行时间测量单元(30)根据发射所述光信号(16)与接收所述对象(20)处返回或反射的光信号(22)之间的光飞行时间测量相应的单光飞行时间，并将单光飞行时间收集在存储器(34)中，并且从至少两组光飞行时间测量单元(30)的单光飞行时间确定至少两个距离值，

其特征在于，

根据光飞行时间测量单元(30)到组的分配，将单光飞行时间写入相同统一的存储器(34)的特定地址(34a-34d)，并且当确定距离值时，将所存储的单光飞行时间经由所述地址分配给组，并从而分配给距离值。

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