DE10124160A1

DE10124160A1 - Verfahren und optoelektronischer Sensor zur Erzeugung eines entfernungsauflösenden Bildes

Info

Publication number: DE10124160A1
Application number: DE10124160A
Authority: DE
Inventors: Axel Jahn; Frank Bloehbaum
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2001-05-17
Filing date: 2001-05-17
Publication date: 2002-12-05
Anticipated expiration: 2021-05-18
Also published as: DE10124160B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines entfernungsauflösenden Bildes eines Gegenstandes mittels eines optoelektronischen Sensors, der mehrere Empfangselemente aufweist, wobei ein Lichtpuls in Richtung des Gegenstandes ausgesendet wird, für wenigstens ein Empfangselement ein Entfernungsmeßwert aus der Lichtmenge bestimmt wird, die nach Reflexion des Lichtpulses von dem Gegenstand an dem Empfangselement innerhalb eines Entfernungsmeßzeitfensters eintrifft, und für dieses Empfangselement ein Normierungswert ermittelt wird, der der Lichtmenge entspricht, die an dem Empfangselement während eines Normierungszeitfensters eintrifft, innerhalb dessen der Sensor von keinem ausgesendeten und reflektierten Lichtpuls beaufschlagt wird. Für ein Nachbarempfangselement wird ein Nachbar-Normierungsmeßwert bestimmt. Der Normierungswert wird aus dem Nachbar-Normierungsmeßwert rechnerisch ermittelt. Die Erfindung betrifft ferner einen entsprechenden optoelektronischen Sensor.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des An spruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner einen entsprechenden optoelek tronischen Sensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 33.

Mittels eines derartigen Verfahrens bzw. Sensors soll zusätzlich zu einer Grauwertinformation über den vom Sensor erfaßten Teil des Gegenstan des eine Information über dessen Entfernung von Sensor gewonnen wer den. Hierfür wird ein Lichtpuls definierter Länge ausgesendet und vom Gegenstand zurück zum Sensor reflektiert, und es wird ermittelt, welcher Anteil dieses Lichtpulses am Sensor innerhalb eines Meßzeitfensters ein trifft, das - aufgrund entsprechender Synchronisierung - erst nach Ablauf eines vorgegebenen Warteintervalls (Verzögerung) nach Aussenden des Lichtpulses geöffnet wird. Dieser Anteil variiert aufgrund der endlichen Lichtgeschwindigkeit mit der Entfernung des reflektierenden Gegenstan des, so daß der gemessene Anteil des reflektierten Lichtpulses eine Ent fernungsinformation enthält.

Um aus dem derartig bestimmten Entfernungsmeßwert die Entfernungs information zu gewinnen, wird ein Nutzsignalanteil des Entfernungsmeß werts bestimmt. Hierfür wird eine Korrektur des Entfernungsmeßwerts hinsichtlich der Grundbeleuchtung durchgeführt, also hinsichtlich des Fremdlichts, das am Sensor eintrifft, ohne daß ein Lichtpuls ausgesendet worden ist. Zu diesem Zweck wird für das betreffende Empfangselement ein Normierungsmeßwert bestimmt und berücksichtigt.

Die Bestimmung des Entfernungsmeßwerts und die Bestimmung des Normierungsmeßwerts für ein Empfangselement erfolgen zwangsweise zeitverzögert, da vor der Bestimmung des späteren der beiden Meßwerte das Empfangselement ausgelesen werden muß. Diese Zeitverzögerung kann bei einer zwischenzeitlichen Änderung des Fremdlichts bzw. der Grundbeleuchtung zu einer Verfälschung des Meßergebnisses mit dem Ergebnis einer ungenauen Normierung und somit einer ungenauen Ent fernungsinformation führen. Dieses Problem tritt insbesondere bei hoch frequenten Störungen auf.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die bekannten Verfahren und Sensoren hinsichtlich der Genauigkeit der Normierung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 1 bzw. durch einem Sensor gemäß dem Anspruch 33 gelöst.

Bei der Erfindung wird also der für ein bestimmtes Empfangselement vor gesehene Normierungswert nicht gemessen, sondern rechnerisch ermit telt. Dadurch kann der Entfernungsmessung ein Normierungswert zu grundegelegt werden, der zeitlich viel näher an dem Entfernungsmeßzeit fenster liegt, als es die Auslesezeit des betreffenden Empfangselements erlauben würde. Dies ermöglicht die nachstehend noch erläuterten Vor teile.

Die Berechnung dieses Normierungswerts erfolgt auf Grundlage eines Nachbar-Normierungsmeßwerts, der für ein benachbartes Empfangs element bestimmt wird. Der Nachbar-Normierungsmeßwert des Nachba rempfangselements erlaubt Rückschlüsse auf den gesuchten Normie rungswert des betreffenden Empfangselements. Mit anderen Worten wird eine Korrelation der jeweiligen Normierungswerte aufgrund einer räumli chen Nachbarschaft ausgenutzt.

Es ist von Vorteil, wenn der Nachbar-Normierungsmeßwert mit geringer zeitlicher Verzögerung zur Bestimmung des Entfernungsmeßwerts be stimmt wird. Eine derartige geringe zeitliche Verzögerung verhindert näm lich eine zwischenzeitliche Änderung der Grundbeleuchtung des Gegen standes und somit eine unerwünschte Verfälschung des Meßergebnisses.

Diese zeitliche Verzögerung wird zum einen dadurch begrenzt, daß für die Bestimmung des Nachbar-Normierungsmeßwerts das zugeordnete Meß zeitfenster bezüglich eines vorherigen Aussendens eines Lichtpulses frü hestens mit einer Zeitverzögerung geöffnet wird, die zumindest die Summe aus Dauer des Lichtpulses und doppelter Lichtlaufzeit entlang der größt möglichen Entfernung zwischen dem Sensor und dem reflektierenden Ge genstand beträgt. Zum anderen wird dieses Nachbar-Normierungsmeß zeitfenster spätestens mit Beaufschlagung des Nachbarempfangselements durch einen nachfolgend am Sensor eintreffenden Lichtpuls geschlossen.

Es ist bevorzugt, wenn die genannte zeitliche Verzögerung so gering ist, daß der Nachbar-Normierungsmeßwert unmittelbar vor oder nach der Be stimmung des Entfernungsmeßwerts bestimmt wird. Insbesondere kann das für die Bestimmung des Nachbar-Normierungsmeßwerts geöffnete Meßzeitfenster zu dem Zeitpunkt enden, zu dem der Lichtpuls ausgesen det wird, aus dem der Entfernungsmeßwert bestimmt wird. Eine derartige gegenseitige Synchronisierung ist mit einer Synchronisationseinheit und einem hochfrequenten Taktgeber besonders einfach zu realisieren.

Solange gewährleistet ist, daß innerhalb des Nachbar-Normierungs meßzeitfensters kein ausgesendeter und reflektierter Lichtpuls am Nach barempfangselement eintrifft, kann dieses Meßzeitfenster sogar mit dem Entfernungsmeßzeitfenster überlappen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann zur Berechnung des Nor mierungswerts aus dem Nachbar-Normierungswert zusätzlich ein für das Empfangselement bestimmter Vergleichs-Normierungswert sowie ein für das Nachbarempfangselement bestimmter Vergleichs-Nachbar-Normie rungsmeßwert berücksichtigt werden. Auf diese Weise können Nachbar schaftsbeziehungen ausgenutzt werden, also die Korrelation zeitlicher Än derungen der jeweils empfangenen Lichtmenge bei geringen räumlichen Abständen der betreffenden Empfangselemente.

Insbesondere kann aus dem Vergleichs-Normierungsmeßwert und dem Vergleichs-Nachbar-Normierungsmeßwert eine Verhältniszahl gebildet werden, aus der sich - durch Multiplikation mit dem Nachbar- Normierungsmeßwert - der Normierungsmeßwert ergibt.

Vorzugsweise werden der Vergleichs-Normierungsmeßwert und der Ver gleichs-Nachbar-Normierungsmeßwert gleichzeitig oder mit geringer zeitli cher Verzögerung zueinander bestimmt. Dadurch ist gewährleistet, daß zwischen der jeweiligen Bestimmung dieser beiden Vergleichswerten keine Änderung der Grundbeleuchtung eintritt, die zu einer Verfälschung der Normierung führen könnte.

Die im Zusammenhang mit der Erfindung genannten Meßwerte können beispielsweise aus der Ladung bestimmt werden, die während der Dauer des jeweils zugeordneten Meßzeitfensters an dem betreffenden Empfangs element aufintegriert wird.

Die im Zusammenhang mit der Erfindung genannten Normierungsmeß werte werden jeweils aus der Lichtmenge bestimmt, die an dem betreffen den Empfangselement bzw. Nachbarempfangselement während eines Normierungsmeßzeitfensters eintrifft, innerhalb dessen das Empfangsele ment gerade nicht von einem ausgesendeten und vom Gegenstand reflek tierten Lichtpuls beaufschlagt wird. Zu diesem Zweck werden die Normie rungsmeßzeitfenster von der Synchronisationseinheit nach Ablauf defi nierter Warteintervalle bezüglich eines vorherigen Aussendens eines Lichtpulses geöffnet und geschlossen.

Die eigentliche Ermittlung der Entfernung des Gegenstandes erfolgt insbe sondere anhand des Entfernungsmeßwerts und des Normierungswerts, auf dessen Grundlage der Entfernungsmeßwert auf einen Nutzsignalanteil normiert wird. Zusätzlich kann ein - vorzugsweise in entsprechender Wei se normierter - Referenzmeßwert berücksichtigt werden. Für diesen Refe renzmeßwert ist - insbesondere mittels Einstellung einer entsprechenden Wartezeit durch die Synchronisationseinheit - charakteristisch, daß die Messung ausschließlich in einem Zeitintervall erfolgt, innerhalb dessen der reflektierte Lichtpuls den Sensor durchgehend beaufschlagt. Auf diese Weise wird zusätzlich eine Grauwertinformation bzw. eine Information über das Reflexionsvermögen des betreffenden Teils des Gegenstandes ge wonnen, die der Entfernungsermittlung zugrundegelegt werden kann.

Es ist bevorzugt, wenn das Entfernungsmeßzeitfenster erst nach Eintref fen des reflektierten Lichtpulses am Sensor geöffnet wird, wenn also ein früherer Teil des reflektierten Lichtpulses abgeschnitten wird. Bei dieser Vorgehensweise wird also für größere Entfernungen ein immer größerer Teil des Lichtpulses innerhalb des Entfernungsmeßzeitfensters erfaßt. Dadurch wird - trotz der mit zunehmender Entfernung im quadratischen Verhältnis abnehmenden Lichtintensität - auch für vergleichsweise große Entfernungen noch ein gutes Signal/Rausch-Verhältnis erreicht. Alterna tiv hierzu kann das Entfernungsmeßzeitfenster bereits vor Eintreffen des reflektierten Lichtpulses, insbesondere zum Zeitpunkt des Aussendens des Lichtpulses geöffnet werden.

Eine besonders einfache Ermittlung des Normierungswerts und der Ent fernung sowie eine besonders einfache Verwirklichung durch entspre chende Taktung der Synchronisationseinheit ergibt sich, wenn die Länge aller Normierungsmeßzeitfenster gleich groß ist und/ oder genauso groß gewählt wird wie die Länge des Entfernungsmeßzeitfensters. Hinsichtlich der Zeitdauerverhältnisse der verschiedenen Meßzeitfenster können je doch auch ganzzahlige Vielfache oder Bruchteile vorgesehen sein.

Das genannte Nachbarempfangselement ist vorzugsweise unmittelbar be nachbart zu dem genannten Empfangselement angeordnet, da bei räumli cher Nähe eine besonders gute Korrelation hinsichtlich der jeweiligen zeit lichen Änderung der zu erfassenden Grundbeleuchtung ergibt. Alternativ hierzu kann das Nachbarempfangselement in beliebiger Lage am Sensor angeordnet sein. Insbesondere kann ein einziges "Nachbar-Empfangs element" für alle anderen Empfangselemente des Sensors vorgesehen sein.

An mehreren Empfangselementen des Sensors können mehrere Meßwerte gleichzeitig und/oder - nach Aussenden eines einzigen Lichtpulses - in nerhalb desselben Meßzyklus bestimmt werden.

Zur Bestimmung eines Meßwerts wird vorzugsweise ein einziger Lichtpuls ausgesendet. Es ist jedoch auch möglich, zur Bestimmung eines Meßwerts mehrere Lichtpulse heranzuziehen, beispielsweise indem die am Em pfangselement aufintegrierte Ladung entsprechend kumuliert wird.

Die Empfangselemente des Sensors können einander paarweise zugeord net sein, so daß jeweils das eine Empfangselement dem anderen Emp fangselement als Nachbarempfangselement dient und umgekehrt. Auf die se Weise können alle Empfangselemente in zwei Meßzyklen parallel aus gelesen werden. Alternativ hierzu kann beispielsweise eine seriell abwech selnde Zuordnung vorgesehen sein, bei der immer ein Empfangselement als Nachbarempfangselement für ein anderes Empfangselement dient.

Es ist auch möglich, daß jeweils einem Empfangselement mehrere Nach barempfangselemente zugeordnet sind, deren Nachbar-Normie rungsmeßwerte - beispielsweise durch Mittelung - zur Ermittlung des Normierungswerts für das betreffende Empfangselement herangezogen werden. Dadurch wird die Gefahr einer Verfälschung der Normierung durch stark unterschiedliche Meßwerte an verschiedenen Empfangsele menten bzw. Nachbarempfangselementen verringert, und es ist ein ent sprechend geringerer Dynamikbereich erforderlich. Zusätzlich kann eine entsprechende Anzahl von Vergleichs-Nachbar-Normierungsmeßwerten bestimmt und berücksichtigt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden Lichtpulse mit unterschiedlicher Sendeleistung ausgesendet und jeweils an einem Empfangselement und Nachbarempfangselement erfaßt. Mit anderen Worten wird zusätzlich zu einem Entfernungsmeßwert und/oder Refe renzmeßwert ein zusätzlicher Meßwert bestimmt, der einer anderen Sen deleistung entspricht.

Dieser Weiterbildung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Normie rungsmeßwerte sich im wesentlichen aus einem Anteil der Grundbe leuchtung und ferner einem Dunkelstromanteil zusammensetzen. Auch die Entfernungsmeßwerte und die Referenzmeßwerte enthalten einen sol chen Dunkelstromanteil. Dieser Dunkelstromanteil kann für verschiedene Empfangselemente bzw. Nachbarempfangselemente unterschiedlich sein. Für ein bestimmtes Empfangselement ist der Dunkelstromanteil jedoch im wesentlichen nur temperaturabhängig, so daß eventuelle Änderungen ver gleichsweise langsam erfolgen.

Somit kann für jedes Empfangselement anhand des genannten zusätzli chen Meßwerts der jeweilige Dunkelstromanteil ermittelt und berücksich tigt werden. Indem auf diese Weise aus allen Normierungsmeßwerten, die letztlich für die Normierung und die Ermittlung der Entfernung herange zogen werden, der jeweilige Dunkelstromanteil für das betreffende Emp fangselement herausgerechnet wird, wird eine direkte Proportionalität zwi schen dem Normierungsmeßwert und der erfaßten Grundbeleuchtung gewährleistet. Dadurch kann eine genauere Normierung und somit genauere Ermittlung der Entfernung erzielt werden.

Die Ermittlung des Dunkelstromanteils aus mehreren Meßwerten, die für unterschiedliche Sendeleistungen bestimmt worden sind, kann beispiels weise durch Interpolation erfolgen. Vorzugsweise wird für die Bestimmung dieser Meßwerte jeweils dasselbe Warteintervall zwischen Aussenden des Lichtpulses und Öffnen des Meßzeitfensters verwendet, um zu gewährlei sten, daß gleiche Anteile des Lichtpulses erfaßt werden. Ferner ist es be vorzugt, wenn für die Ermittlung des Dunkelstromanteils eines Nachbar empfangselements, für das nicht ohnehin während eines anderen Meßzy klus ein Entfernungsmeßwert bestimmt wird, wenigstens zwei Meßwerte mit unterschiedlicher Sendeleistung bestimmt werden.

Zu dem erfindungsgemäßen Sensor ist noch anzumerken, daß dieser zur Durchführung aller Ausführungsformen und Weiterbildungen des erfin dungsgemäßen Verfahrens ausgebildet sein kann. Insbesondere kann die Synchronisationseinheit einen Taktgeber aufweisen, der die Dauer der Meßzeitfenster, der Wartezeiten zwischen dem Aussenden eines Lichtpul ses und dem Öffnen eines Meßzeitfensters und/oder die Dauer eines Lichtpulses vorgibt.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert; in diesen zeigen:

Fig. 1-5 Meßzyklen, in denen für zwei benachbarte Empfangsele mente Normierungsmeßwerte, Referenzmeßwerte und Ent fernungsmeßwerte bestimmt werden,

Fig. 6 zwei Meßzyklen, in denen für zwei benachbarte Empfang selemente und für unterschiedliche Sendeleistung jeweils ein Meßwert bestimmt wird, und

Fig. 7 einen erfindungsgemäßen Sensor und einen zu detektieren den Gegenstand.

In Fig. 7 ist ein optoelektronischer Sensor zur Erzeugung eines entfer nungsauflösenden Bildes eines Gegenstandes 11 gezeigt, der sich inner halb eines Entfernungsmeßbereichs 13 des Sensors befindet. Der Sensor besitzt eine Lichtquelle 15, beispielsweise eine LED, eine Laserdiode oder einen VCSEL zum Aussenden eines Lichtpulses durch eine Sendeoptik 17 in Richtung des Gegenstandes 11. Ferner ist eine Empfangsoptik 19 vor gesehen, die den Gegenstand 11 und somit den vom Gegenstand 11 rück gestreuten Lichtpuls auf eine Anordnung mehrerer benachbarter Emp fangselemente abbildet, nämlich auf ein erstes Empfangselement 21, ein zweites Empfangselement 22 sowie mehrere weitere Empfangselemente 23. Die Empfangselemente 21, 22 und 23 sind mit einer Synchronisati onseinheit 25 verbunden, so daß die Synchronisationseinheit 25 - nach Ablauf bestimmter Warteintervalle - an die Empfangselemente 21, 22, 23 jeweils Signale für den Beginn und das Ende eines Meßzeitfensters anle gen kann. Die Synchronisationseinheit 25 ist ferner mit der Lichtquelle 15 sowie mit einer Auswerteeinheit 27 verbunden, die mit jedem der Emp fangselemente 21, 22, 23 in Verbindung steht.

Bei den Empfangselementen 21, 22, 23 handelt es sich beispielsweise um CMOS-Sensoren, die während eines von der Synchronisationseinheit 25 vorgegebenen Meßzeitfensters T Ladungen Q aufintegrieren, welche auf grund Lichteinfalls an dem betreffenden Empfangselement 21, 22, 23 er zeugt werden. Eine derartig aufintegrierte Ladung kann nach Schließen des jeweiligen Meßzeitfensters T von der Auswerteeinheit 27 für jedes der Empfangselemente 21, 22, 23 als Meßwert ausgelesen werden.

Alternativ zu der Ausgestaltung der Empfangselemente 21, 22, 23 als CMOS-Sensoren ist auch die Ausbildung als PMD-Sensoren, PIN-Dioden, Lawinenphotodioden, Phototransistoren oder amorphe Silizium-Dioden möglich, oder die Anordnung von Empfangselementen 21, 22, 23 kann als CCD-Sensor ausgebildet sein.

Die Synchronisationseinheit 25 ist dergestalt ausgebildet, daß sie War teintervalle zwischen dem Aussenden eines Lichtpulses mittels der Licht quelle 15 und dem Öffnen eines Meßzeitfensters an einem der Empfang selemente 21, 22, 23 einzustellen vermag. Dadurch wird insbesondere die Ermittlung eines Normierungswerts für die Normierung eines Entfer nungsmeßwerts durch die Auswerteeinheit 27 ermöglicht, wie nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 6 erläutert wird.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erzeugung eines entfernungsauflösenden Bildes. Gezeigt sind in den Figuren jeweils entlang einer Zeitachse t der Betrag und die Dauer der Sendeleistung PS eines Lichtpulses, der in Richtung eines Gegenstandes 11 ausgesendet wird, ferner der Betrag und die Dauer der Empfangsleistung PE1 und PE2 dieses Lichtpulses, die nach Reflexion von dem Gegenstand an dem ersten Empfangselement 21 bzw. dem zweiten Empfangselement 22 empfangen wird. Die Fig. 1 bis 5 zeigen außerdem die am ersten Empfangselement 21 bzw. am zweiten Empfangselement 22 eintreffende Hintergrundleistung PH1 und PH2, also die durch das Umgebungslicht verursachte Grundbe leuchtung des Gegenstandes 11. Schließlich ist in den Fig. 1 bis 5 die an dem ersten Empfangselement 21 und dem zweiten Empfangselement 22 aufintegrierte Ladung Q1 und Q2 dargestellt.

Die zwischen Aussenden des Lichtpulses und dessen Eintreffen am ersten Empfangselement 21 bzw. am zweiten Empfangselement 22 verstreichen de Signallaufzeit ist mit τ1 und τ2 bezeichnet. Die Dauer des ausgesende ten Lichtpulses ist mit TS gekennzeichnet.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Meßzyklus werden das erste Empfangselement 21 und das zweite Empfangselement 22 mit unterschiedlicher Grundbe leuchtung PH1 bzw. PH2 beaufschlagt. Diese wird für die beiden Emp fangselemente 21, 22 gleichzeitig, also während eines gemeinsamen Nor mierungsmeßzeitfensters T21 bestimmt. Hierbei ergeben sich die beiden Vergleichs-Normierungsmeßwerte H11 bzw. H21. Das Auslesen dieser In tegrationsergebnisse H11, H21 und das anschließende Rücksetzen der Empfangselemente 21, 22 schließen den Meßzyklus ab.

Fig. 2 zeigt einen Meßzyklus, in dem zu einem Zeitpunkt T0 ein Lichtpuls ausgesendet wird. Dieser beaufschlagt die beiden Empfangselemente 21, 22 - bedingt durch unterschiedliche Entfernung zu dem jeweils zugeord neten Teil des Gegenstandes 11 - nach unterschiedlichen Signallaufzeiten τ1 bzw. τ2. Außerdem trifft an den Empfangselementen 21 bzw. 22 eine Hinergrundleistung PH1 und PH2 ein, die sich im Vergleich zu dem Meß zyklus gemäß Fig. 1 inzwischen jeweils geändert hat.

In dem Meßzyklus gemäß Fig. 2 wird für das erste Empfangselement 21 ein Referenzmeßwert Q12 bestimmt, also ein Meßwert, für den das (bekannte) Meßzeitfenster T12 vollständig innerhalb der Zeitdauer liegt, in der das Empfangselement 21 von dem Sendepuls beaufschlagt wird. Die ser Referenzmeßwert Q12 besitzt einen Nutzsignalanteil N12, dem auf grund der eintreffenden Hintergrundleistung PH1 ein Störsignalanteil überlagert ist. Dieser Störsignalanteil kann als Normierungswert H12 be rechnet werden.

Hierfür wird in dem Meßzyklus gemäß Fig. 2 ferner während eines Meß zeitfensters T22, das mit dem Aussenden des Lichtpulses endet, ein Nachbar-Normierungsmeßwert H22 bestimmt, der der am zweiten Emp fangselement 22 eintreffenden Hintergrundleistung PH2 entspricht. Das zweite Empfangselement 22 dient während dieses Meßzyklus also als Nachbarempfangselement. Der Normierungswert H12 läßt sich somit wie folgt berechnen.

Aus dem Meßzyklus gemäß Fig. 1 ist ein Störstrahlungsverhältnis h be kannt:

h = H11/H21

Da sich die Grundbeleuchtung für die beiden Empfangselemente 21, 22 in gleichbleibendem Verhältnis ändert, gilt dieses Störstrahlungsverhältnis h auch für den Meßzyklus gemäß Fig. 2:

h = H12/H22

Der gemessene Referenzmeßwert Q12 setzt sich, wie aus Fig. 2 ersichtlich, aus seinem Nutzsignalanteil N12 und dem Störsignalanteil bzw. Normie rungswert H12 zusammen:

Q12 = N12 + H12

Somit läßt sich der Nutzsignalanteil N12 des Referenzmeßwerts Q12 wie folgt berechnen:

N12 = Q12 - H11.H22/H21

Fig. 3 zeigt einen weiteren Meßzyklus, in dem für das erste Empfangs element 21 ein Entfernungsmeßwert Q13 bestimmt wird. Hierfür wird der Beginn eines Meßzeitfensters T13 bezüglich des Aussendens eines Licht pulses zum Zeitpunkt T0 derartig verzögert, daß von dem reflektierten Lichtpuls PE1 nur ein späterer Teil erfaßt wird.

Der Entfernungsmeßwert Q13 setzt sich aus einem Nutzsignalanteil N13 und einem Störsignalanteil zusammen. Letzterer wird wieder als Normie rungswert H13 ermittelt. Hierfür wird vorgegangen wie für den Referenz meßwert Q12 im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben:
Unmittelbar vor Aussenden des Lichtpulses wird an dem zweiten Emp fangselement 22, das somit als Nachbarempfangselement dient, ein Meß zeitfenster T23 geöffnet, mit dem die am zweiten Empfangselement 22 eintreffende Hintergrundleistung PH2 als Nachbar-Normierungswert H23 erfaßt wird.

Für die Berechnung des Normierungswerts H13 kann außerdem auf das Störstrahlungsverhältnis h zurückgegriffen werden, das aus dem Meßzy klus gemäß Fig. 1 bekannt ist und für das Verhältnis der an den Emp fangselementen 21 und 22 empfangenen Hintergrundleistung PH1 bzw. PH2 gilt.

Der gesuchte Normierungswert H13 läßt sich berechnen wie folgt:

H13 = h.H23 = H11.H23/H21

Somit läßt sich der gesuchte Nutzsignalanteil N13 des Entfernungsmeß werts Q13 aus dem Nachbar-Normierungsmeßwert H23, dem Vergleichs- Normierungsmeßwert H11 und dem Vergleichs-Nachbar-Normierungs meßwert H21 berechnen wie folgt:

N13 = Q13 - H11.H23/H21

Aufgrund der vorstehend erläuterten Berechnungen stehen die Nutz signalanteile N12 und N13 des Referenzmeßwerts Q12 bzw. des Entfer nungsmeßwerts Q13 zur Verfügung, und zwar ohne daß Änderungen der Hintergrundbeleuchtung PH1, PH2 zwischen den Meßzyklen zu einer Verfälschung der Ermittlung der Nutzsignalanteile N12, N13 führen.

Die Entfernung des zugeordneten Teils des Gegenstandes 11 vom ersten Empfangselement 21 berechnet sich nun aus dem Produkt der halben Lichtgeschwindigkeit mit der Signallaufzeit τ1, wobei für diese gilt:

τ1 = (N13/N12).T12

Die Entfernungsberechnung in dem Beispiel gemäß Fig. 1 bis 3 ist beson ders einfach, da alle Meßzeitfenster gleich lang gewählt sind.

Ergänzend zu den Meßzyklen gemäß Fig. 1 bis 3 können, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, zwei Meßzyklen durchgeführt werden, in denen für das zweite Empfangselement 22 ein Referenzmeßwert und ein Entfernungs meßwert bestimmt werden, wobei das erste Empfangselement 21 jetzt als Nachbarempfangselement dient. Mit anderen Worten werden für die vor stehend erläuterte Berechnung die Rollen vertauscht, und für das zweite Empfangselement 22 wird die Entfernung zu dem zugeordneten Teil des Gegenstandes 11 berechnet.

Dementsprechend zeigt Fig. 4 einen Meßzyklus, in dem ein Referenzmeß wert Q24 gemessen wird, der aus einem Nutzsignalanteil N24 und einem Störsignalanteil besteht. Letzterer wird als Normierungswert H24 rechne risch ermittelt. In demselben Meßzyklus wird zu diesem Zweck für das er ste Empfangselement 21 ein Nachbar-Normierungsmeßwert H14 be stimmt, der die aktuelle Hintergrundleistung PH1 repräsentiert.

In dem Meßzyklus gemäß Fig. 5 wird für das zweite Empfangselement 22 ein Entfernungsmeßwert Q25 bestimmt, bestehend aus einem Nutz signalanteil N25 und einem Störsignalanteil bzw. Normierungswert H25. Außerdem wird, mit geringer zeitlicher Verzögerung zu dieser Messung, für das erste Empfangselement 21 ein Nachbar-Normierungswert H15 ge messen.

Die Berechnung der Normierungswerte H24 und H25 erfolgt wie im Zu sammenhang mit den Fig. 2 und 3 erläutert, wobei für das Verhältnis zwi schen Normierungswert H24, H25 und jeweiligem Nachbar-Normierungs meßwert H14 bzw. H15 jetzt auf den Kehrwert des Störstrahlungsverhält nisses h zurückzugreifen ist.

Die Normierungswerte berechnen sich also folgendermaßen:

H24 = (1/h).H14 = H21.H14/H11

H25 = (1/h).H15 = H21.H15/H11

Hieraus ergibt sich für die Nutzsignalanteile N24, N25 des Referenzmeß werts Q24 bzw. des Entfernungsmeßwerts Q25:

N24 = Q24 - H21.H14/H11

N25 = Q25 - H21.H15/H11

Die Entfernung des Gegenstandes 11 vom zweiten Empfangselement 22 berechnet sich auch hier aus der Signallaufzeit τ2, wobei für diese gilt:

τ2 = (N25/N24).T24

Die derartig berechneten Signallaufzeiten τ1, τ2 bzw. Entfernungen erge ben sich unabhängig von dem Reflexionsvermögen des Gegenstandes 11 in den jeweils betrachteten Raumwinkeln. Das Reflexionsvermögen des Gegenstandes 11 kann aus den Nutzsignalanteilen N12 und N24 der Refe renzmeßwerte Q12 bzw. Q24 ermittelt werden, um ein Grauwertbild des Gegenstandes 11 zu berechnen.

Zu den Meßzyklen gemäß Fig. 1 bis 5 ist noch anzumerken, daß diese in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden können.

Fig. 6 zeigt eine Weiterbildung der Erfindung, durch die sich die Genauig keit der erläuterten Normierung noch weiter erhöhen läßt. Die im Zusam menhang mit den Fig. 1 bis 5 genannten Normierungsmeßwerte und Stör signalanteile enthalten nämlich jeweils einen Dunkelstromanteil, der für das jeweilige Empfangselement 21, 22 charakteristisch ist. Um diesen Dunkelstromanteil berechnen und anschließend bei der Ermittlung der Normierungswerte und Entfernungen berücksichtigen zu können, ist für jedes Empfangselement die Bestimmung eines zusätzlichen Meßwerts mit veränderter Sendeleistung erforderlich.

Fig. 6 zeigt die an den Empfangselementen 21, 22 gemessene Ladung q1 bzw. q2. Die jeweilige Messung erfolgt zu zwei verschiedenen Zeitpunkten, wobei für die beiden Empfangselemente 21, 22 dieselben Meßzeitpunkte und die dieselben Meßzeitdauern gewählt werden. Die zweite Messung wird bezüglich der ersten Messung mit veränderter Sendeleistung, und zwar in dem gezeigten Beispiel mit verdoppelter Sendeleistung durchge führt.

Der für das jeweilige Empfangselement 21, 22 gleichbleibende Dunkel stromanteil ist mit D1 bzw. D2 bezeichnet. Die am ersten Empfangs element 21 während der ersten und zweiten Messung erfaßte Empfangs leistung des Lichtpulses ist mit PE11 (einfach) bzw. PE12 (verdoppelt) be zeichnet. Die entsprechende Empfangsleistung am zweiten Empfangs element 22 ist als PE21 bzw. PE22 gekennzeichnet.

Der Dunkelstromanteil D1 des ersten Empfangselements 21 läßt sich bei dem gezeigten Beispiel aus den beiden gemessenen Gesamtladungen q11 und q22 berechnen:

D1 = 2.q11 - q12

Entsprechend ergibt sich der Dunkelstromanteil D2:

D2 = 2.q21 - q22

Die in Fig. 6 für die beiden Empfangselemente 21, 22 jeweils gezeigten zwei Messungen müssen nicht unbedingt eigens durchgeführt werden, sondern können - zumindest teilweise - den Messungen entsprechen, die ohnehin zur Ermittlung eines Normierungs-, Referenz- oder Entfernungs meßwerts durchzuführen sind, wie im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 5 erläutert.

Die Berücksichtigung eines auf diese Weise ermittelten Dunkelstroman teils D1, D2 kann bei der Ermittlung eines Normierungswerts oder bei der Ermittlung der Entfernung des Gegenstandes beispielsweise durch einfa che Subtraktion von einem gemessenen Meßwert oder dessen Stör signalanteil erfolgen.

Bezugszeichenliste

11

Gegenstand

13

Entfernungsmeßbereich

15

Lichtquelle

17

Sendeoptik

19

Empfangsoptik

21

erstes Empfangselement

22

zweites Empfangselement

23

Empfangselemente

25

Synchronisationseinheit

27

Auswerteeinheit
D1, D2 Dunkelstromanteil des ersten bzw. zweiten Empfangselements
h Störstrahlungsverhältnis
H12, H13, H24, H25 Normierungswert
H11, H21, Vergleichs-Normierungsmeßwert bzw. Ver gleichs-Nachbar-Normierungsmeßwert
H22, H23, H14, H15 Nachbar-Normierungsmeßwert
N12, N24 Nutzsignalanteil des Referenzmeßwerts
N13, N25 Nutzsignalanteil des Entfernungsmeßwerts
PE Empfangsleistung
PE11, PE12 am ersten Empfangselement eintreffende Empfangsleistung
PE21, PE22 am zweiten Empfangselement eintreffende Empfangsleistung
PH Hintergrundleistung
PS Sendeleistung
q11, q12; q21, q22 am ersten bzw. zweiten Empfangselement aufintegrierte Ladung
Q1, Q2 am ersten bzw. zweiten Empfangselement aufintegrierte Ladung
Q12, Q24 Referenzmeßwert
Q13, Q25 Entfernungsmeßwert
t Zeit
τ1, τ2 Signallaufzeit bezüglich des ersten bzw. zweiten Empfangselements
TS Sendedauer
T21, T22, T23, T14, T15 Normierungsmeßzeitfenster
T13, T25 Entfernungsmeßzeitfenster
T12, T24 Referenzmeßzeitfenster

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung eines entfernungsauflösenden Bildes eines Gegenstandes (11) mittels eines optoelektronischen Sensors, der mehrere Empfangselemente (21, 22, 23) aufweist, wobei
ein Lichtpuls in Richtung des Gegenstandes (11) ausgesendet wird,
für wenigstens ein Empfangselement (21) ein Entfernungs meßwert (Q13) aus der Lichtmenge bestimmt wird, die nach Reflexion des Lichtpulses von dem Gegenstand an dem Emp fangselement innerhalb eines Entfernungsmeßzeitfensters (T13) eintrifft, und
für dieses Empfangselement ein Normierungswert (H13) er mittelt wird, der der Lichtmenge entspricht, die an dem Emp fangselement (21) während eines Normierungszeitfensters eintrifft, innerhalb dessen der Sensor von keinem ausgesen deten und reflektierten Lichtpuls beaufschlagt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß für ein Nachbarempfangselement (22) ein Nachbar- Normierungsmeßwert (H23) bestimmt wird, und
daß der Normierungswert (H13) aus dem Nachbar- Normierungsmeßwert (H23) ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachbar-Normierungsmeßwert (H23) mit geringer zeitlicher Verzögerung zur Bestimmung des Entfernungsmeßwerts (Q13) be stimmt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachbar-Normierungsmeßwert (H23) unmittelbar vor oder nach der Bestimmung des Entfernungsmeßwerts (Q13) bestimmt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein für die Bestimmung des Nachbar-Normierungsmeßwerts (H23) geöffnetes Nachbar-Normierungsmeßzeitfenster (T23) zu dem Zeitpunkt (T0) endet, zu dem der Lichtpuls ausgesendet wird, aus dem der Entfernungsmeßwert (Q13) bestimmt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß für das Empfangselement (21) ferner ein Vergleichs-Normie rungsmeßwert (H11) bestimmt wird,
daß für das Nachbarempfangselement (22) ferner ein Vergleichs- Nachbar-Normierungsmeßwert (H21) bestimmt wird, und
daß der Normierungswert (H13) aus dem Vergleichs-Normie rungsmeßwert (H11), dem Vergleichs-Nachbar-Normierungsmeßwert meßwert (H21) und dem Nachbar-Normierungsmeßwert (H23) er mittelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Normierungswert (H13) aus dem Quotienten aus Vergleichs- Normierungsmeßwert (H11) und Vergleichs-Nachbar-Normierungs meßwert (H21) ermittelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Normierungswerts (H13) der Quotient mit dem Nachbar-Normierungsmeßwert (H23) multipliziert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichs-Normierungsmeßwert (H11) und der Vergleichs- Nachbar-Normierungsmeßwert (H21) gleichzeitig oder mit geringer zeitlicher Verzögerung zueinander bestimmt werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Vergleichs-Normierungsmeßwert (H11) aus der Lichtmenge bestimmt wird, die an dem Empfangselement (21) während eines Vergleichs-Normierungsmeßzeitfensters (T21) eintrifft, innerhalb dessen der Sensor von keinem ausgesendeten und reflektierten Lichtpuls beaufschlagt wird, und/oder
daß der Vergleichs-Nachbar-Normierungsmeßwert (H21) aus der Lichtmenge bestimmt wird, die an dem Nachbar-Empfangselement (22) während eines Vergleichs-Nachbar-Normierungsmeßzeitfensters (T21) eintrifft, innerhalb dessen der Sensor von keinem ausgesen deten und reflektierten Lichtpuls beaufschlagt wird, und/oder
daß der Nachbar-Normierungsmeßwert (H23) aus der Lichtmenge bestimmt wird, die an dem Nachbar-Empfangselement (22) während eines zugeordneten Nachbar-Normierungsmeßzeitfensters (T23) eintrifft, innerhalb dessen der Sensor von keinem ausgesendeten und reflektierten Lichtpuls beaufschlagt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung des Gegenstandes (11) zumindest aus dem Ent fernungsmeßwert (Q13) ermittelt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Entfernung des Gegenstandes (11) der Ent fernungsmeßwert (Q13) unter Berücksichtigung des Normierungs werts (H13) auf einen Nutzsignalanteil (N13) normiert wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für das Empfangselement (21) ein Referenzmeßwert (Q12) aus der Lichtmenge bestimmt wird, die nach Reflexion des Lichtpulses von dem Gegenstand (11) an dem Empfangselement innerhalb eines Referenzmeßzeitfensters (T12) eintrifft.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt (T1) des Öffnens des Referenzmeßzeitfensters (T12) bezüglich des Aussendens des Lichtpulses so gewählt wird, daß für einen vorgesehenen Entfernungsmeßbereich (13) des Sen sors das Referenzmeßzeitfenster (T12) stets vollständig in dem Zei tintervall liegt, innerhalb dessen der reflektierte Lichtpuls den Sen sor beaufschlagt.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet,
daß für das Empfangselement (21) ein dem Referenzmeßwert (Q12) zugeordneter weiterer Normierungswert (H12) ermittelt wird,
wobei hierfür insbesondere ein weiterer Nachbar- Normierungsmeßwert (H22) und vorzugsweise zusätzlich ein weite rer Vergleichs-Normierungsmeßwert und ein weiterer Vergleichs- Nachbar-Normierungsmeßwert bestimmt und berücksichtigt wer den.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß der Referenzmeßwert (Q12) unter Berücksichtigung des Normie rungswerts oder des weiteren Normierungswerts (H12) auf einen Nutzsignalanteil (N12) normiert wird, und
daß die Entfernung des Gegenstandes (11) unter zusätzlicher Be rücksichtigung des normierten Referenzmeßwerts (N12) ermittelt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung des Gegenstandes (11) aus einem Quotienten aus dem normierten Entfernungsmeßwert (N13) und dem normier ten Referenzmeßwert (N12) ermittelt wird, wobei vorzugsweise der Quotient mit der Länge (T12) des Referenzmeßzeitfensters und/oder der halben Lichtgeschwindigkeit multipliziert wird.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das Entfernungsmeßzeitfenster (T13) bezüglich des Aussendens des Lichtpulses erst nach Ablauf eines Entfernungswarteintervalls geöffnet wird,
wobei das Entfernungsmeßzeitfenster vorzugsweise erst nach Ein treffen des reflektierten Lichtpulses am Sensor geöffnet wird.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Länge der Normierungsmeßzeitfenster (T21, T22, T23, T14, T15) gleich ist, und/oder
daß die Länge der Normierungsmeßzeitfenster (T21, T22, T23, T14, T15) genauso groß gewählt wird wie die Länge des Entfernungsmeß zeitfensters (T13), und/oder
daß die Länge der Normierungsmeßzeitfenster (T21, T22, T23, T14, T15) genauso groß gewählt wird wie die Länge des Referenzmeßzeit fensters (T12), und/oder
daß die Länge des Referenzmeßzeitfensters (T12) genauso groß ge wählt wird wie die Länge des Entfernungsmeßzeitfensters (T13).

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Entfernungsmeßzeitfensters (T13) und/oder des Referenzmeßzeitfensters (T12) halb so groß gewählt wird wie die Dauer (TS) des Lichtpulses.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer (TS) eines Lichtpulses, die Länge der Meßzeitfenster (T) und/oder die Länge eines Warteintervalls zwischen Aussenden eines Lichtpulses und Öffnen eines Meßzeitfensters jeweils die Takt dauer oder ein ganzzahliges Vielfaches der Taktdauer eines hochfre quenten Taktes betragen.

21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung eines Entfernungsmeßwerts (Q13) oder eines Referenzmeßwerts (Q12) jeweils ein Lichtpuls ausgesendet wird oder mehrere Lichtpulse ausgesendet werden.

22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des Lichtpulses 5 bis 100 ns, die Frequenz der Licht pulse 0,01 bis 10 MHz und/oder die Länge der Meßzeitfenster (T) 2,5 bis 50 ns beträgt.

23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachbarempfangselement (22) unmittelbar benachbart zu dem Empfangselement (21) angeordnet ist.

24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Empfangselemente (21, 22, 23) jeweils einem be stimmten Teil des Gegenstandes (11) zugeordnet sind.

25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Empfangselement (21, 22) ein Entfernungsmeßwert (Q13, Q25) bestimmt wird und/oder ein Normierungswert (H13, H25) ermittelt wird.

26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Aussenden eines Lichtpulses an mehreren oder allen Empfangselementen gleichzeitig jeweils ein Meßwert bestimmt wird.

27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Empfangselemente (21, 22) einander paarweise als Emp fangselement und Nachbarempfangselement - und umgekehrt - zu geordnet sind, oder
daß einem Empfangselement, das einem anderen Empfangselement als Nachbarempfangselement dient, ein drittes Empfangselement als Nachbarempfangselement zugeordnet ist.

28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß einem Empfangselement mehrere Nachbarempfangselemente zugeordnet sind, und
daß zur Ermittlung des Normierungswerts für das Empfangselement eine entsprechende Anzahl von Nachbar-Normierungsmeßwerten bestimmt wird.

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich eine entsprechende Anzahl von Vergleichs-Nachbar- Normierungsmeßwerten bestimmt wird, und/oder
daß die Normierungsmeßwerte der mehreren Nachbarempfangsele mente jeweils gemittelt werden.

30. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Lichtpuls mit einer anderen Sendeleistung (PE12, PE22) in Richtung des Gegenstandes ausgesendet wird, und
daß für das Empfangselement (21) und das Nachbarempfangsele ment (22) jeweils wenigstens ein zusätzlicher Meßwert bestimmt wird, der der anderen Sendeleistung entspricht.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem zusätzlichen Meßwert um einen Entfernungs meßwert und/oder einen Referenzmeßwert handelt.

32. Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet,
daß für das Empfangselement und das Nachbarempfangselement aus dem jeweiligen zusätzlichen Meßwert ein Dunkelstromanteil (D1, D2) ermittelt wird, und
daß der jeweilige Dunkelstromanteil bei der Ermittlung des Normie rungsmeßwerts berücksichtigt wird.

33. Optoelektronischer Sensor zur Erzeugung eines entfernungsauflö senden Bildes eines Gegenstandes (11) insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit
einer Lichtquelle (15) zum Aussenden wenigstens eines Licht pulses in Richtung des Gegenstandes,
mehreren Empfangselementen (21, 22, 23),
einer Synchronisationseinheit (25), durch die zur Bestimmung eines Entfernungsmeßwerts (Q13) ein Empfangselement (21) während eines Entfernungsmeßzeitfensters (T13) aktivierbar ist, innerhalb dessen ein Teil des ausgesendeten und vom Ge genstand reflektierten Lichtpulses an dem Empfangselement eintrifft,
einer Auswerteeinheit (27) zur Ermittlung der Entfernung des Gegenstandes (11) aus dem Entfernungsmeßwert (Q13) und einem Normierungswert (H13), der der Lichtmenge entspricht, die an dem Empfangselement (21) während eines Normie rungszeitfensters eintrifft, innerhalb dessen kein Teil des aus gesendeten Lichtpulses am Empfangselement eintrifft,
dadurch gekennzeichnet,
daß durch die Synchronisationseinheit (25) zur Bestimmung eines Nachbar-Normierungsmeßwerts (H23) ein Nachbarempfangselement (22) während eines Nachbar-Normierungsmeßzeitfensters (T23) akti vierbar ist, innerhalb dessen kein Teil des ausgesendeten Lichtpul ses am Nachbarempfangselement eintrifft, und
daß durch die Auswerteeinheit (27) der Normierungswert (H13) für das Empfangselement (21) aus dem Nachbar-Normierungsmeßwert (H23) des Nachbarempfangselements (22) ermittelbar ist.

34. Sensor nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Synchronisationseinheit (25) das Empfangselement (21) und das Nachbarempfangselement (22) derart aktivierbar sind, daß zwischen dem Entfernungsmeßzeitfenster (T13) und dem Nach bar-Normierungsmeßzeitfenster (T23) nur eine geringe zeitliche Ver zögerung besteht.

35. Sensor nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Synchronisationseinheit (25) das Empfangselement (21) und das Nachbarempfangselement (22) derart aktivierbar sind, daß das Nachbar-Normierungsmeßzeitfenster (T23) unmittelbar vor oder nach dem Entfernungsmeßzeitfenster (T13) geöffnet ist.

36. Sensor nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet,
daß durch die Synchronisationseinheit (25) zur Bestimmung eines Vergleichs-Normierungsmeßwerts (H11) das Empfangselement (21) während eines Vergleichs-Normierungsmeßzeitfensters (T21) akti vierbar ist, innerhalb dessen kein Teil des ausgesendeten Lichtpul ses am Empfangselement eintrifft,
daß durch die Synchronisationseinheit (25) zur Bestimmung eines Vergleichs-Nachbar-Normierungsmeßwert (H21) das Nachbar empfangselement (22) während eines Vergleichs-Nachbar- Normierungsmeßzeitfensters (T21) aktivierbar ist, innerhalb dessen kein Teil des ausgesendeten Lichtpulses am Nachbarempfangs element eintrifft, und
daß durch die Auswerteeinheit (27) der Normierungswert (H13) aus dem Vergleichs-Normierungsmeßwert (H11), dem Vergleichs- Nachbar-Normierungsmeßwert (H21) und dem Nachbar- Normierungsmeßwert (H23) rechnerisch ermittelbar ist.

37. Sensor nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Synchronisationseinheit (25) das Empfangselement (21) und das Nachbarempfangselement (22) derart aktivierbar sind, daß das Vergleichs-Normierungsmeßzeitfenster (T21) und das Ver gleichs-Nachbar-Normierungsmeßzeitfenster (T21) gleichzeitig oder mit geringer zeitlicher Verzögerung zueinander geöffnet sind.

38. Sensor nach einem der Ansprüche 33 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Synchronisationseinheit (25) zur Bestimmung eines Referenzmeßwerts (Q12) das Empfangselement (21) während eines Referenzmeßzeitfensters (T12) aktivierbar ist, das für einen vorgese henen Entfernungsmeßbereich (13) des Sensors vollständig in dem Zeitintervall liegt, innerhalb dessen der reflektierte Lichtpuls das Empfangselement beaufschlagt.

39. Sensor nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Auswerteeinheit (27) die Entfernung des Gegenstan des (11) zumindest aus dem Entfernungsmeßwert (Q13), dem Nor mierungswert (H13), dem Referenzmeßwert (Q12) und vorzugsweise einem dem Referenzmeßwert (Q12) zugeordneten weiteren Normie rungswert (H12) ermittelbar ist.

40. Sensor nach einem der Ansprüche 33 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Lichtquelle (15) Lichtpulse mit unterschiedlicher, ein stellbarer Sendeleistung aussendbar sind.

41. Sensor nach einem der Ansprüche 33 bis 40, dadurch gekennzeichnet,
daß die Synchronisationseinheit (25) einen Taktgeber aufweist,
wobei die Dauer eines Meßzeitfensters (T) der Taktdauer des Taktge bers entspricht, und/oder die Wartezeit zwischen dem Aussenden eines Lichtpulses und dem Öffnen eines Meßzeitfensters (T) ein ganzzahliges Vielfaches der Taktdauer des Taktgebers beträgt, und/oder die Dauer (TS) eines Lichtpulses ein ganzzahliges Vielfa ches, insbesondere das Doppelte, der Taktdauer des Taktgebers be trägt.

42. Sensor nach einem der Ansprüche 33 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Lichtquelle (15) um eine LED, eine Laserdiode oder einen VCSEL handelt.

43. Sensor nach einem der Ansprüche 33 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangselemente (21, 22, 23) in einer Anordnung einer Zeile, einer Matrix, konzentrischer Kreise oder eines Trapezes vorge sehen sind.

44. Sensor nach einem der Ansprüche 33 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Empfangselementen (21, 22, 23) um einen CMOS-Sensor, einen CCD-Sensor, einen PMD-Sensor (Photo-Misch- Detektor), eine PIN-Diode, eine APD, einen Phototransistor oder eine amorphe Silizium-Diode handelt.