DE60225430T2

DE60225430T2 - Entfernungsfinder, entfernungsfindeverfahren und photoelektrische wandlerschaltung

Info

Publication number: DE60225430T2
Application number: DE60225430T
Authority: DE
Inventors: Naoto Inaba; Masaya Chiyoda-ku NAGASAWA
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-04-25
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2009-03-12
Anticipated expiration: 2022-04-26
Also published as: DE60225430D1; US20040070748A1; EP1382979A1; EP1382979A4; EP1382979B1; CN1503914A; US20050231709A1; WO2002088772A1; US6934012B2

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Entfernungsmessvorrichtung und ein Entfernungsmessverfahren, wobei Laserlicht oder dergleichen zum Messen der Entfernung zu einem Mess-Objekt durch ein kontaktfreies Verfahren verwendet wird, sowie einen optoelektrischen Konvertierungsschaltkreis, der in einer derartigen Entfernungsmessvorrichtung vorteilhaft genutzt werden kann.
Stand der Technik
Bei herkömmlicherweise bekannten Entfernungsmessvorrichtungen und Verfahren dieser Art wird gepulstes Messlicht (zum Beispiel Laserlicht) in Richtung zu einem Mess-Objekt ausgesendet, die Zeit, die das Licht benötigt, um von dem Mess-Objekt zurückreflektiert und empfangen zu werden, wird gemessen, und die Entfernung zu dem Mess-Objekt wird aus dieser verstrichenen Zeit und der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Laserlichtes errechnet. Wenn jedoch ein Mess-Objekt auf diese Weise mit gepulstem Laserlicht bestrahlt wird und wenn das Licht, das von dem Mess-Objekt zurückreflektiert wird, dann empfangen wird, wird nicht nur das reflektierte Laserlicht empfangen, sondern auch natürliches Licht und so weiter, das zu Rausch-Licht wird. Dieses Rausch-Licht ist schwer von dem Licht zu unterscheiden, das von dem Mess-Objekt zurückgestrahlt wird, und somit besteht das Problem, dass es schwierig ist, Entfernungen genau zu messen.
Wenn eine Entfernungsmessung auf diese Weise durchgeführt wird, wird das von dem Mess-Objekt reflektierte Licht, so lange sich die Position des Mess-Objektes nicht ändert, immer in einer festen Zeitdauer nach dem Aussenden des Messlichtes empfangen, wobei jedoch das Zeitintervall, in welchem das Rausch-Licht empfangen wird, zufallsbedingt ist. Angesichts dieser Tatsache wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem eine Häufigkeits-Zählung durchgeführt wird, die einer Entfernung (oder einer verstrichenen Zeit) entspricht, wenn das gepulste Messlicht in Richtung zu dem Mess-Objekt ausgesendet wird und das reflektierte Licht für jedes Aussenden eine bestimmte Bedingung erfüllt, wobei die für alle wiederholt ausgeführten Messlicht-Emissionen gezählten Häufigkeiten aufaddiert werden, um eine Häufigkeitsverteilungs-Tabelle (Histogramm) zu erzeugen, entsprechend der Entfernung, und wobei die Entfernung, bei welcher der gesamte Zählwert in dieser Häufigkeitsverteilungs-Tabelle maximal ist, als die Entfernung zu dem Mess-Objekt betrachtet wird.
Bei der wie oben erzeugten Häufigkeitsverteilungs-Tabelle ist das Zeitintervall, in welchem das von dem Mess-Objekt reflektierte Licht empfangen wird, immer konstant, und der Zählwert ist bei der Entfernung (oder der verstrichenen Zeit), die diese Position anzeigt, relativ hoch. Da das Zeitintervall, in welchem das Rausch-Licht empfangen wird, zufallsbedingt ist, wird für jede Häufigkeits-Zählung, die wiederholt ausgeführt wird, eine Häufigkeits-Zählung durchgeführt, die verschiedenen sich ändernden Entfernungen (oder verstrichenen Zeiten) entspricht, und der summierte Zählwert ist bei den verschiedenen Entfernungen (oder verstrichenen Zeiten) in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle relativ niedrig. Wenn die Entfernung, die dem Punkt entspricht, wenn eine Häufigkeit in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle, die wie oben beschrieben erzeugt wird, ansteigt (so wie wenn eine bestimmte Schwelle überschritten wird) als die Entfernung zu dem Mess-Objekt verwendet wird, dann kann die Entfernung entsprechend genau gemessen werden, wobei der Effekt des zufällig auftretenden Rausch-Lichtes beseitigt wird.
Leider treten jedoch bei diesem Entfernungsmessverfahren die folgenden Probleme auf.
Das erste Problem ist wie folgt: Insbesondere wenn das Mess-Objekt groß ist und das gesamte Laserlicht, das von der Entfernungsmessvorrichtung ausgesendet wird, das Mess-Objekt bestrahlt, scheint es ausreichend zu sein, die Entfernung entsprechend dem Punkt zu berechnen, der in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle einen hohen Zählwert aufweist. Wenn jedoch das Mess-Objekt relativ klein ist und das Laserlicht auch den Bereich bestrahlt, der das Mess-Objekt umgibt, so dass auch Licht zurückkommt, das von umgebenden Objekten reflektiert wird, oder wenn es eine Vielzahl von Mess-Objekten in unterschiedlichen Entfernungen innerhalb des Laserlicht-Bestrahlungsfeldes der Entfernungsmessvorrichtung gibt, so dass reflektiertes Licht von jedem dieser Mess-Objekte zurückkommt, dann gibt es eine Vielzahl von Punkten, die hohe Zählwerte in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle aufweisen. In solchen Fällen wird eine Mehrzahl von Entfernungen berechnet, wobei sich jedoch die Probleme in Bezug auf den Umgang mit der Mehrzahl von Entfernungen und in Bezug auf die Art des Anzeigens derselben deutlich auf die Flexibilität, Funktionalität und so weiter der Entfernungsmessvorrichtung auswirken.
Das zweite Problem ist wie folgt: Insbesondere wenn die Entfernung zu dem Mess-Objekt durch Bestrahlen des Messobjektes mit Laserlicht durch Fensterglas gemessen wird, wird das Laserlicht, das von dem Fensterglas reflektiert wird, ebenfalls immer entsprechend der Entfernung zu diesem Fensterglas empfangen. Im Allgemeinen ist die Intensität des Lichtes, das von dem Fensterglas reflektiert wird, gering, aber da die Intensität des reflektieren Lichtes, das von einem Lichtempfänger empfangen wird, bei nahen Objekten stärker als bei weiter entfernten Objekten ist, ist die Reflektionslicht-Stärke, die von dem Licht-Empfänger erfasst wird, derart, dass das von dem weiter entfernten Mess-Objekt reflektierte Licht nicht ohne Probleme von dem Licht zu unterscheiden ist, das von dem näheren Fensterglas reflektiert wird, so dass am Ende beide gezählt werden können, oder aber nur das von dem Fensterglas reflektierte Licht gezählt werden könnte. In einem solchen Fall besteht die Gefahr, dass der Zählwert, der der Entfernung zu dem Fensterglas entspricht, in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle ansteigt, so dass die Entfernung, die der Position des Fensterglases entspricht, irrtümlicherweise als die Entfernung zu dem Mess-Objekt bestimmt wird. Gleichermaßen wird, wenn sich Äste von Bäumen oder dergleichen vor dem Objekt befinden, das von diesen Ästen der Bäume reflektierte Licht empfangen, und diese Äste könnten schließlich irrtümlicherweise als das Mess-Objekt angesehen werden.
Das dritte Problem ist wie folgt: Insbesondere, wenn eine Entfernung gemessen wird, indem das Mess-Objekt durch Fensterglas betrachtet wird, oder wenn eine Entfernung gemessen wird, indem das Mess-Objekt durch Äste von Bäumen hindurch betrachtet wird, dann wird das Licht, das von dem Fensterglas, den Ästen der Bäume oder dergleichen reflektiert wird, die sich vor dem Mess-Objekt befinden, ebenfalls konstant empfangen. Folglich besteht die Gefahr, dass die Häufigkeit, die der Entfernung zu diesen Hindernissen entspricht, in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle hoch ist, so dass die Entfernung zu diesen als die Entfernung zu dem Messobjekt bestimmt wird, mit dem Ergebnis, dass die zu dem Mess-Objekt gemessene Entfernung ungenau ist.
Des Weiteren kann die Position, bei welcher die Häufigkeit in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle ansteigt, durch das Zittern der Hände des Benutzers, wenn die Entfernungsmessvorrichtung während des Messens von Hand gehalten wird, durch atmosphärische Schwankungen in der Mess-Umgebung und andere derartige Effekte beeinflusst werden, was dahingehend ein Problem darstellt, dass die gemessene Entfernung uneinheitlich ist, oder aber Häufigkeiten mit einem extrem hohen Höchstwert, die als Rauschen erscheinen, können in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle auftreten, und die direkte Verwendung dieser Häufigkeiten führt zu einer falschen Entfernungsmessung. Des Weiteren ist es schwierig, wenn die Entfernung zu einem Mess-Objekt gemessen wird, das sich in Längsrichtung erstreckt, zum Beispiel wenn die Entfernung zu einem Gebäude gemessen wird, indem die Wände des Gebäudes schräg betrachtet werden, die Entfernung zu bestimmen, wenn die Häufigkeit über einen großen Bereich von Entfernungen ansteigt.
Das vierte Problem ist wie folgt: Die Reflektionslichtstärke von dem Mess-Objekt variiert insbesondere je nach der Entfernung zu dem Mess-Objekt, variiert je nach der Art des Mess-Objekts (dies liegt zum Beispiel an den Unterschieden im Reflexionsvermögen des Mess-Objektes selbst), und variiert ferner je nach den Messbedingungen (zum Beispiel je nachdem, ob die Messung an einem hellen oder dunklen Ort erfolgt und je nachdem, ob die Messung bei Wetterbedingungen erfolgt, die klar, bewölkt, regnerisch, neblig, und so weiter sind), so dass die Zählwerte in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle abhängig von diesen Faktoren stark schwanken können. Folglich ist es äußerst schwierig, den Häufigkeitspegel für die Entfernung in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle als die Position des Mess-Objektes zu bestimmen.
Insbesondere ist das übliche Vorgehen beim Durchführen dieser Bestimmung durch interne Rechenvorgänge in einer Entfernungsmessvorrichtung das Voreinstellen einer Bestimmungsschwelle und das automatische Bestimmen als die Entfernung zu dem Mess-Objekt der Entfernung, die eine Häufigkeit aufweist, die die Bestimmungsschwelle in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle überschreitet. Wenn die voreingestellte Bestimmungsschwelle zu hoch ist, besteht in diesem Fall die Befürchtung, dass keine Häufigkeit über dieser Schwelle ermittelt wird, und die Entfernung zu dem Mess-Objekt kann nicht bestimmt werden, auf der anderen Seite jedoch können viele Häufigkeiten über dieser Schwelle ermittelt werden, wenn die Bestimmungsschwelle zu niedrig ist, wodurch es unmöglich wird, genau zu bestimmen, welche davon die Entfernung zu dem Mess-Objekt ist.
Bei einer Laser-Entfernungsmessvorrichtung wie dieser wird ferner die Reflektionslichtstärke schwächer, je größer die Entfernung zu dem Mess-Objekt wird, so dass eine hohe Empfindlichkeit zum Erfassen von schwachem Licht erforderlich ist, und ferner muss auch eine äußerst kurze Zeit genau erfasst werden. Als optoelektrische Umwandlungselemente, die diese Anforderungen erfüllen, wurden Lawinenphotodioden verwendet.
Somit werden Lawinenphotodioden häufig verwendet, wenn schwaches Licht mit einer hohen Empfindlichkeit (hohe Verstärkung) und einer hohen Antwortrate erfasst werden muss.
Aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit haben Lawinenphotodioden auch den Nachteil einer geringen Stabilität. Insbesondere der Anteil von Strom, der in Bezug auf Licht einer gegebenen Intensität fließt (als Strom-Multiplikationsfaktor bezeichnet) hängt von der Gegenvorspannung ab, die angelegt wird. Auch tendiert der Strom-Multiplikationsfaktor dazu, scharf anzusteigen, wenn die angelegte Gegenvorspannung sich der Überschlagsspannung nähert. Um die Lichterfassungsempfindlichkeit zu erhöhen, wird es somit bevorzugt, als die anzulegende Gegenvorspannung eine Spannung nahe der Überschlagsspannung zu verwenden.
Die Überschlagsspannung wird jedoch durch Temperatur beeinflusst, so dass eine Änderung in der Überschlagsspannung den Strom-Multiplikationsfaktor deutlich ändert, wenn die Gegenvorspannung nahe der Überschlagsspannung ist.
Diese Situation ist in 14 veranschaulicht, die eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen der Gegenvorspannung und dem Strom-Multiplikationsfaktor (einem Wert, der die Menge von Strom anzeigt, der fließt, wenn eine gegebene Menge von Licht hereinkommt) zeigt. Wenn dieses Verhältnis durch eine durchgehende Linie angezeigt ist, wenn die Gegenvorspannung auf V₀ gesetzt ist, dann ist der Strom-Multiplikationsfaktor α₀. Wenn jedoch eine Veränderung der Überschlagsspannung bewirkt, dass sich dieses Verhältnis verlagert, wie es durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, dann ändert sich der Strom-Multiplikationsfaktor zu α₀'.
Wenn dies geschieht, wenn die Lawinenphotodioden mit einer Laser-Entfernungsmessvorrichtung verwendet werden, um Licht zu erfassen, das von einem Mess-Objekt zurückreflektiert wird, dann ändert sich die Ausgabe von dem Detektor unabhängig von der Menge von reflektiertem Licht, wodurch ein Fehler im Mess-Timing für das empfangene reflektierte Licht verursacht wird, und in schweren Fällen eine Messung nicht einmal möglich ist.
Dementsprechend wurde herkömmlichen Einheiten eine Vorrichtung beigefügt, die die Temperatur innerhalb des Detektors konstant halten sollte, oder die Lawinenphotodioden wurden mit einem niedrigeren Strom-Multiplikationsfaktor verwendet, damit die Lawinenphotodioden stabil funktionierten. Im ersten Fall stiegen die Kosten der Vorrichtung durch die Kosten für die Vorrichtung, die verwendet wurde, um die Temperatur konstant zu halten, und im letzteren Fall wurde die messbare Entfernung kürzer, als die Lawinenphotodioden mit einer Laser-Entfernungsmessvorrichtung verwendet wurden, da es eine Beschränkung in Bezug auf die Menge von Licht gab, das erfasst werden konnte.
Die US-A-5 760 887 offenbart eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und Anspruch 2 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 15.
Die WO 96/39611 beschreibt eine Entfernungsbestimmungsvorrichtung, die eine Anzeige der Entfernung zu mehreren Zielen aufweist und ein Anzeigen der relativen Stärke von jedem der mehreren Ziel-Signalrückläufe erlaubt. Dies ermöglicht es einem Benutzer, zwischen Zielen in seinem Sehbereich zu unterscheiden und das gewünschte Ziel und die Entfernung zu diesem festzustellen.
Die US-A-5 739 901 lehrt eine Entfernungsmessvorrichtung für ein Fahrzeug, die Ausstrahlungs- und Empfängermittel aufweist. Ein Ausbreitungsverzögerungszeitraum wird gemessen, und die Intensitäts-Schwelle, wenn Licht empfangen wird, das als das Licht betrachtet wird, das ausgesendet wurde, wird mit der Länge der Verbreitungsverzögerung gesenkt, so dass ein Referenzwert für einen Vergleich größer ist, wenn die Ausbreitungszeit (und somit die Entfernung zu dem gemessenen Objekt) kürzer ist.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde in dem Bestreben entwickelt, diese Probleme zu lösen.
Insbesondere ist es das erste Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Entfernungsmessvorrichtung und ein Verfahren mit einer ausgezeichneten Flexibilität oder Funktionalität zum Berechnen einer Mehrzahl von Entfernungen bereitzustellen, wie es weiter oben erläutert ist, und diese auf eine geeignete Weise anzuzeigen.
Das zweite Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Ermöglichen, dass die Entfernung zu einem Mess-Objekt genau gemessen wird, ohne durch von einem Hindernis reflektiertes Licht beeinflusst zu werden, selbst wenn Fensterglas, Äste von Bäumen oder andere derartige Hindernisse sich vor dem Mess-Objekt befinden.
Das dritte Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Ermöglichen, dass eine genaue Entfernungsmessung durchgeführt wird, selbst wenn es Häufigkeiten mit großen Höchstwerten in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle gibt, oder wenn sich die Häufigkeiten zum Beispiel über einen großen Bereich vergrößern.
Das vierte Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Ermöglichen, dass die einem Mess-Objekt entsprechende Häufigkeit unter Verwendung einer Schwelle genau ausgewählt wird, und dass die Entfernung zu dem Mess-Objekt genau gemessen wird, wenn die Entfernung zu dem Mess-Objekt als die Entfernung an dem Punkt bestimmt wird, wenn eine Häufigkeit in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle eine bestimmte Schwelle überschreitet, wie es weiter oben erläutert wurde.
Das fünfte Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines optoelektrischen Umwandlungsschaltkreises, welcher Lawinenphotodioden verwendet, die bei hohen Strom-Multiplikationsfaktoren stabil funktionieren, sowie einer Laser-Entfernungsmessvorrichtung, die diesen Schaltkreis verwendet.
Um das erste oben genannte Ziel zu erreichen, weist die Entfernungsmessvorrichtung, die zu der vorliegenden Erfindung gehört, die Merkmale, die in Anspruch 1 aufgeführt sind, und/oder die Merkmale, die in Anspruch 2 aufgeführt sind, auf.
Wie weiter oben erläutert, kommt das reflektierte Licht von jedem der Objekte zurück, wenn es eine Mehrzahl von Objekten gibt, die mit Messlicht bestrahlt werden sollen, so dass eine Mehrzahl von Entfernungen berechnet wird. In diesem Fall wird bei der ersten und zweiten Entfernungsmessvorrichtung eine bestimmte Entfernung von einem Entfernungs-Auswähler ausgewählt, und eine Entfernungsmessvorrichtung mit einer ausgezeichneten Flexibilität und Funktionalität kann erhalten werden, indem eine Mehrzahl von Entfernungen entsprechend ausgewählt und angezeigt wird.
Um wie weiter oben erläutert die passende Entfernung auszuwählen und anzuzeigen, kann der Entfernungs-Auswähler die längste Entfernung auswählen und sie auf der Entfernungs-Anzeige anzeigen. Umgekehrt kann der Entfernungs-Auswähler stattdessen die kürzeste Entfernung auswählen und sie auf der Entfernungs-Anzeige anzeigen. Des Weiteren kann der Entfernungs-Auswähler die n-te (wobei n eine positive ganze Zahl ist) längste Entfernung aus einer Mehrzahl von Entfernungen auswählen und sie auf der Entfernungs-Anzeige anzeigen.
Der Entfernungs-Auswähler kann so eingerichtet sein, dass die Auswahlbedingungen durch eine externe Operation durch den Benutzer eingestellt werden, wobei in diesem Fall, wenn der Entfernungs-Bestimmer eine Mehrzahl von Entfernungen zu dem Mess-Objekt bestimmt, eine bestimmte Entfernung auf der Grundlage der in dem Entfernungs-Auswähler gesetzten Auswahlbedingungen ausgewählt und auf der Entfernungs-Anzeige angezeigt wird.
Wenn der Entfernungs-Bestimmer eine Mehrzahl von Entfernungen zu dem Mess-Objekt bestimmt, kann der Entfernungs-Auswähler die Entfernung gemäß einer Benutzungsbedingung und so weiter auswählen und sie auf der Entfernungs-Anzeige anzeigen. Der Brennpunkt eines Suchers zum Visieren des Mess-Objektes kann zum Beispiel als die Benutzungsbedingung verwendet werden, so dass der Entfernungs-Auswähler eine lange Entfernung auswählt, wenn der Brennpunkt weit entfernt ist, und eine kurze Entfernung auswählt, wenn der Brennpunkt in der Nähe ist. Auch das Wetter zu dem Zeitpunkt der Entfernungsmessung kann als Benutzungsbedingung verwendet werden, so dass der Entfernungs-Auswähler eine lange Entfernung auswählt, wenn die Entfernung zu einem Ziel im Regen oder Schnee gemessen wird. Diese Benutzungsbedingungen und so weiter können von dem Benutzer umgeschaltet und eingestellt werden.
Wenn der Entfernungs-Bestimmer eine Mehrzahl von Entfernungen zu dem Mess-Objekt bestimmt, ist es auch möglich, den Entfernungs-Auswähler so einzurichten, dass der Entfernungs-Auswähler bestimmt, dass es eine Mehrzahl von Mess-Objekten gibt, und eine Mehrzahl von Entfernungen auf der Entfernungs-Anzeige anzeigt. In diesem Fall können alle aus der Mehrzahl von Entfernungen gleichzeitig auf der Entfernungs-Anzeige angezeigt werden, oder die Mehrzahl von Entfernungen kann eine nach der anderen auf der Entfernungs-Anzeige angezeigt werden.
Die Intensität des reflektierten Lichtes kann auch als eine besondere Bedingung verwendet werden, die im Zähler der oben genannten ersten und zweiten Entfernungsmessvorrichtung eingesetzt wird. In diesem Fall führt der Zähler eine Häufigkeits-Zählung durch, wenn die Intensität des reflektierten Lichtes eine bestimmte Intensitäts-Schwelle überschreitet.
Um das erste weiter oben genannte Ziel zu erreichen, weist das Entfernungsmessverfahren, das zu der vorliegenden Erfindung gehört, die Schritte auf, die in Anspruch 13 dargestellt sind.
Bei dem Entfernungsmessverfahren, das wie weiter oben erwähnt ausgebildet ist, kann ein Entfernungsmessverfahren mit einer ausgezeichneten Flexibilität und Funktionalität erhalten werden, wenn eine Mehrzahl von Objekten mit Messlicht bestrahlt wird und eine Mehrzahl von Entfernungen berechnet wird, zum Beispiel durch entsprechendes Auswählen und Anzeigen einer Mehrzahl von Entfernungen.
Des Weiteren kann die Intensität des reflektierten Lichtes als die weiter oben genannte besondere Bedingung zum Durchführen einer Häufigkeits-Zählung bei dem oben genannten Entfernungsmessverfahren verwendet werden, und die Häufigkeit kann gezählt werden, wenn die Intensität des reflektierten Lichtes eine bestimmte Intensitäts-Schwelle überschreitet.
Bei der Entfernungsmessvorrichtung und dem Entfernungsmessverfahren, die zu der vorliegenden Erfindung gehören, wie weiter oben erläutert, wird gepulstes Messlicht wiederholt in Richtung zu einem Mess-Objekt ausgesendet, eine Häufigkeitsverteilungs-Tabelle, die einer Entfernung oder verstrichenen Zeit entspricht, wird durch Aufaddieren der Häufigkeiten erzeugt, die in allen der oben genannten Messlicht-Emissionen gezählt werden, und der Punkt, wenn der Gesamtzählwert in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle eine Schwelle überschreitet, wird als die Entfernung zu dem Mess-Objekt bestimmt. Wenn eine Mehrzahl von Entfernungen zu dem Mess-Objekt bestimmt wird, wird hier eine bestimmte Entfernung aus der Mehrzahl von Entfernungen ausgewählt und angezeigt. Dementsprechend kann durch entsprechendes Auswählen und Anzeigen einer bestimmten Entfernung mit dem Entfernungs-Auswähler eine Entfernungsmessvorrichtung mit einer ausgezeichneten Flexibilität und Funktionalität erhalten werden, wenn es eine Mehrzahl von mit Messlicht zu bestrahlenden Mess-Objekten gibt und reflektiertes Licht von jedem dieser Objekte zurückkommt, so dass eine Mehrzahl von Entfernungen berechnet wird, oder wenn die Entfernungen von Objekten, die das Mess-Objekt umgeben, berechnet werden.
Um das zweite weiter oben genannte Ziel zu erreichen, wird die Schwelle, die bei der Bestimmung verwendet wird, die durch den Entfernungsbestimmer erfolgt, gemäß der Entfernung in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle variiert und eingestellt. Des Weiteren wird diese Schwelle vorzugsweise so eingestellt, dass sie kleiner wird, wenn die Entfernung größer wird.
Um das zweite weiter oben genannte Ziel zu erreichen, wird alternativ die Schwelle, die von diesem Entfernungs-Bestimmer verwendet wird, gemäß der verstrichenen Zeit in der weiter oben genannten Häufigkeitsverteilungs-Tabelle variiert und eingestellt. Des Weiteren wird es in diesem Fall bevorzugt, dass die Schwelle so eingestellt ist, dass sie kleiner wird, wenn die verstrichene Zeit in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle größer wird.
Wie weiter oben erläutert, ist die Reflektionslichtstärke von einem nahen Objekt im Allgemeinen höher, wenn ein Messobjekt mit Laserlicht bestrahlt wird und die Entfernung zu dem Mess-Objekt gemessen wird. Bei der weiter oben genannten Entfernungsmessvorrichtung ist der Entfernungs-Bestimmer so eingerichtet, dass die Entfernung zu dem Mess-Objekt unter Verwendung einer Schwelle ermittelt wird, die gemäß der Entfernung oder der verstrichenen Zeit in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle variiert und eingestellt wird (diese ist vorzugsweise so eingestellt, dass sie sinkt, wenn die Entfernung oder die verstrichene Zeit größer werden), so dass eine genaue Entfernungsmessung unabhängig davon, ob das Mess-Objekt nah oder entfernt ist, durchgeführt werden kann.
Des Weiteren ist die Intensität des von dem Fensterglas und so weiter reflektierten Lichtes, wenn die Entfernung zu einem Mess-Objekt durch Betrachten des Mess-Objektes durch Fensterglas oder Zweige von Bäumen gemessen wird, niedriger als die Intensität des reflektierten Lichtes, wenn sich das Mess-Objekt in der gleichen Position wie diese Hindernisse befindet, aber da das Fensterglas und so weiter näher positioniert ist als das Mess-Objekt, wird das von dem Fensterglas und so weiter reflektierte Licht manchmal zusammen mit dem von dem Mess-Objekt gezählt. Selbst in einem derartigen Fall wird kein Fensterglas und so weiter, das sich in der Nähe befindet, irrtümlicherweise als das Mess-Objekt identifiziert, da der Entfernungs-Bestimmer der vorliegenden Erfindung das Mess-Objekt unter Verwendung einer Schwelle bestimmt, die gemäß der Entfernung oder der verstrichenen Zeit variiert und eingestellt wird, so dass die Entfernung zu dem Mess-Objekt genau gemessen werden kann.
Des Weiteren kann die Reflektionslichtstärke als die bestimmte Bedingung verwendet werden, die von dem Zähler der weiter oben genannten Entfernungsmessvorrichtung verwendet wird, wobei in diesem Fall der Zähler eine Häufigkeits-Zählung durchführt, wenn die Reflektionslichtstärke eine bestimmte Intensitäts-Schwelle überschreitet.
Um das zweite weiter oben genannte Ziel zu erreichen, weist das Entfernungsmessverfahren auch die Schritte auf, die in Anspruch 13 dargestellt sind. In diesem Fall wird es bevorzugt, dass diese Schwelle so eingestellt ist, dass sie kleiner wird, wenn die Entfernung größer wird, oder dass sie kleiner wird, wenn die verstrichene Zeit größer wird.
Bei dem Entfernungsmessverfahren, das wie weiter oben beschrieben ausgebildet ist, wird die Entfernung zu dem Messobjekt unter Verwendung einer Schwelle bestimmt, die gemäß der Entfernung oder der verstrichenen Zeit in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle variiert und eingestellt wird (diese ist vorzugsweise so eingestellt, dass sie kleiner wird, wenn die Entfernung oder die verstrichene Zeit größer werden). Dementsprechend kann eine genaue Entfernungsmessung durchgeführt werden, unabhängig davon, ob das Mess-Objekt in der Nähe oder entfernt positioniert ist. Des Weiteren wird jedes Fensterglas und so weiter, das in der Nähe positioniert ist, nicht irrtümlicherweise als das Mess-Objekt identifiziert, wenn die Entfernung zu einem Mess-Objekt durch Betrachten des Mess-Objektes durch Fensterglas oder Zweige von Bäumen gemessen wird, selbst wenn das von dem Fensterglas und so weiter reflektierte Licht zusammen mit dem des Messobjektes gezählt wird, da bei diesen Verfahren das Mess-Objekt unter Verwendung einer Schwelle bestimmt wird, die gemäß der Entfernung oder der verstrichenen Zeit variiert und eingestellt wird, so dass es ermöglicht wird, die Entfernung zu dem Mess-Objekt genau zu messen.
Bei dem oben genannten Entfernungsmessverfahren kann die Reflektionslichtstärke als die oben genannte bestimmte Bedingung zum Durchführen der Häufigkeits-Zählung verwendet werden, und die Häufigkeit kann gezählt werden, wenn die Reflektionslichtstärke eine bestimmte Intensitäts-Schwelle überschreitet.
Wie weiter oben beschrieben, wird bei der oben genannten Entfernungsmessvorrichtung und dem Entfernungsmessverfahren gepulstes Messlicht wiederholt in Richtung zu einem Mess-Objekt ausgesendet, eine Häufigkeitsverteilungs-Tabelle, die der Entfernung oder der verstrichenen Zeit entspricht, wird durch Aufaddieren der Häufigkeiten erzeugt, die in allen der oben genannten Messlicht-Emissionen gezählt werden, und der Punkt, wenn der Gesamtzählwert in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle eine bestimmte Schwelle überschreitet, die so eingestellt ist, dass sie gemäß der Entfernung oder der verstrichenen Zeit variiert, (diese ist vorzugsweise so eingestellt, dass sie kleiner wird, wenn die Entfernung oder die verstrichene Zeit größer wird) wird als die Entfernung zu dem Mess-Objekt bestimmt. Dementsprechend kann eine genaue Entfernungsmessung durchgeführt werden, unabhängig davon, ob das Mess-Objekt in der Nähe oder entfernt ist.
Insbesondere wenn die Entfernung zu einem Mess-Objekt durch Betrachten des Mess-Objektes durch Fensterglas oder Zweige von Bäumen erfolgt, wird das von dem Fensterglas und so weiter reflektierte Licht manchmal zusammen mit dem des Mess-Objektes gezählt. Sogar in diesem Fall wird jedoch kein in der Nähe positioniertes Fensterglas und so weiter irrtümlicherweise als das Mess-Objekt identifiziert, da der Entfernungs-Bestimmer dieser Entfernungsmessvorrichtung das Mess-Objekt unter Verwendung einer Schwelle bestimmt, die gemäß der Entfernung oder der verstrichenen Zeit variiert und eingestellt wird, wodurch ermöglicht wird, dass die Entfernung zu dem Mess-Objekt genau gemessen wird.
Um das dritte weiter oben genannte Ziel zu erreichen, weist die Entfernungsmessvorrichtung zusätzlich die Merkmale des Anspruchs 5 auf.
Bei der oben genannten Entfernungsmessvorrichtung ist es wünschenswert, dass die Anzahl von Entfernungen oder verstrichenen Zeiten, für welche durch Gleitdurchschnittsbilden ein Durchschnitt berechnet wird, variabel eingestellt werden kann.
Somit wird bei der Entfernungsmessvorrichtung gemäß den Unteransprüchen 5 und 6 die Häufigkeitsverteilungs-Tabelle eher unter Verwendung eines Zählwertes erzeugt, der einem Gleitdurchschnittsbilden unterzogen wurde, als unter Verwendung des Zählwertes direkt so wie er aus dem Zähler kommt. In Fällen, in welchen die Entfernung durch Betrachten des Mess-Objektes durch Fensterglas oder Zweige von Bäumen erfolgt, kann der Höchstwert dementsprechend durch Durchführen eines Gleitdurchschnittsbildens, bei welchem eine durchschnittliche Häufigkeit aus einer Mehrzahl von Häufigkeiten einschließlich dieses Höchstwertes und denen vor und nach diesem Höchstwert entnommen wird, gesenkt werden, selbst wenn es eine Häufigkeit mit einem großen Höchstwert in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle aufgrund von reflektiertem Licht von dem Fensterglas und so weiter gibt, oder selbst wenn es eine Häufigkeit mit einem großen Höchstwert aufgrund von Rausch-Licht gibt, wodurch ermöglicht wird, dass die Entfernung zu dem Mess-Objekt genau gemessen wird.
Selbst wenn es eine Abweichung bei der Position gibt, bei welcher die Häufigkeit in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle aufgrund des Zitterns der Hände des Benutzers beim Halten der Entfernungsmessvorrichtung in den Händen während des Messens, aufgrund atmosphärischer Schwankungen in der Messumgebung und aufgrund anderer derartiger Effekte steigt, kann die Entfernung unter Verwendung des Gleitdurchschnittsbildens zum Reduzieren des Effektes dieser Abweichung weiterhin genau gemessen werden. Des Weiteren steigt der Zählwert über einen großen Bereich von Entfernungen, wenn die Entfernung zu einem Mess-Objekt mit einer Ausdehnung in Längsrichtung (das heißt mit Tiefe) gemessen wird, wie es der Fall ist, wenn die Entfernung zu einem Gebäude gemessen wird, dessen Mauern schräg betrachtet werden, wenn jedoch diese Häufigkeit einem Gleitdurchschnittsbilden unterzogen wird, dann kann die mittlere Position in diesem weiten Entfernungsbereich bestimmt werden, so dass eine genaue Entfernungsmessung weiterhin möglich ist.
Insbesondere werden durch das Durchführen des Gleitdurchschnittsbildens die Häufigkeiten mit großen Höchstwerten, die in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle auftreten, ausgeglichen, der mittlere Teil einer Häufigkeit, der über einen großen Bereich ansteigt, kann hervorgehoben werden, der Effekt von hohen Rauschhäufigkeiten kann beseitigt werden, der mittlere Teil eines weiten Bereichs kann bestimmt werden, und eine genaue Entfernungsmessung ist selbst in den weiter oben beschriebenen Situationen möglich.
Die Reflektionslichtstärke kann als die bestimmte Bedingung in dem Zähler der weiter oben genannten fünften und sechsten Entfernungsmessvorrichtung verwendet werden, wobei in diesem Fall der Zähler eine Häufigkeits-Zählung durchführt, wenn die Reflektionslichtstärke eine bestimmte Intensitäts-Schwelle überschreitet.
Um das oben genannte dritte Ziel zu erreichen, kann das Entfernungsmessverfahren, das zu der vorliegenden Erfindung gehört, durch das Durchführen eines Gleitdurchschnittsbildens verfeinert werden, wobei die Häufigkeit bei jeder auf diese Weise aufaddierten Entfernung durch eine Durchschnittsentfernung bei einer Mehrzahl von Entfernungen einschließlich der Entfernung selbst und denen vor und nach der Entfernung ersetzt wird, und der Punkt, wenn der Gesamtzählwert in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle eine Schwelle überschreitet, wird als die Entfernung zu dem Mess-Objekt bestimmt.
Um das oben genannte dritte Ziel zu erreichen, kann das Entfernungsmessverfahren, das zu der vorliegenden Erfindung gehört, verfeinert werden durch das Ersetzen der Häufigkeit bei jeder auf diese Weise aufaddierten verstrichenen Zeit durch eine durchschnittliche Häufigkeit bei einer Mehrzahl von verstrichenen Zeiten einschließlich der verstrichenen Zeit selbst und denen vor und nach der verstrichenen Zeit, die Entfernung wird ausgehend von der verstrichenen Zeit ermittelt, bei welcher der Gesamtzählwert in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle eine Schwelle überschreitet, und diese Entfernung wird als die Entfernung zu dem Mess-Objekt bestimmt.
Ferner werden bei dem wie oben strukturierten Entfernungsmessverfahren die Häufigkeiten mit großen Höchstwerden in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle ausgeglichen, und der mittlere Teil einer Häufigkeit, der über einen weiten Bereich ansteigt, kann hervorgehoben werden, da die Häufigkeitsverteilungs-Tabelle durch Durchführen eines Gleitdurchschnittsbildens der Zählung erzeugt wird. Folglich kann der Effekt von hohen Rauschhäufigkeiten eliminiert werden, der mittlere Teil eines weiten Bereichs kann bestimmt werden, und eine genaue Entfernungsmessung ist möglich.
Des Weiteren kann bei der oben genannten Entfernungsmessvorrichtung die Reflektionslichtstärke als die weiter oben genannte bestimmte Bedingung zum Durchführen einer Häufigkeits-Zählung verwendet werden, und die Häufigkeit kann gezählt werden, wenn die Reflektionslichtstärke eine bestimmte Intensitäts-Schwelle überschreitet.
Bei der Entfernungsmessvorrichtung und dem Entfernungsmessverfahren, die zu der vorliegenden Erfindung gehören, wie es weiter oben erläutert ist, wird gepulstes Messlicht wiederholt in Richtung zu einem Mess-Objekt ausgesendet, eine Häufigkeitsverteilungs-Tabelle wird durch Aufaddieren der Häufigkeiten, die in allen der oben genannten Messlicht-Emissionen gezählt werden, und durch Unterziehen der so aufaddierten Häufigkeit einem Gleichdurchschnittsbilden, das der Entfernung oder der verstrichenen Zeit entspricht, gebildet, und der Punkt, wenn die Gesamtanzahl in dieser Häufigkeitsverteilungs-Tabelle eine Schwelle überschreitet, wird als die Entfernung zu dem Mess-Objekt bestimmt. Durch ein solches Durchführen eines Gleitdurchschnittsbildens werden die Häufigkeiten mit großen Höchstwerden, die in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle auftreten, ausgeglichen, und der mittlere Teil einer Häufigkeit, der über einen großen Bereich ansteigt, kann hervorgehoben werden. Folglich kann der Effekt von hohen Rauschhäufigkeiten beseitigt werden, der mittlere Teil eines weiten Bereichs kann bestimmt werden, und eine genaue Entfernungsmessung ist möglich.
Um das vierte oben genannte Ziel zu erreichen, kann die Entfernungsmessvorrichtung, die zu der vorliegenden Erfindung gehört, zusätzlich die Merkmale aufweisen, die in Unteranspruch 9 behandelt sind.
Wenn die Häufigkeitsverteilungs-Tabelle durch Aufaddieren der von dem Zähler gezählten Häufigkeiten erzeugt wird, variiert die Reflektionslichtstärke entsprechend der Entfernung zu dem Mess-Objekt, entsprechend dem Typ von Mess-Objekt (dem Reflexionsvermögen des Messlichtes) und entsprechend den Messbedingungen (wie zum Beispiel Helligkeit und Wetter). Dementsprechend kann die Entfernungsmessung desselben Mess-Objektes abhängig von den oben genannten Variationen deutlich unterschiedliche Zählwerte in der Häufigkeitsverteilungs Tabelle ergeben. Folglich wird bei der weiter oben beschriebenen Entfernungsmessvorrichtung eine Mehrzahl von Schwellenarten eingestellt, und die Schwelle wird dann gemäß den oben genannten Bedingungen umgestellt, wodurch ermöglicht wird, dass die Entfernung mit der Häufigkeit, die dem Mess-Objekt entspricht, genau bestimmt wird.
Aus diesem Grund wird es bei der oben genannten Entfernungsmessvorrichtung bevorzugt, dass der Entfernungsrechner mit einem Schwellen-Auswähler versehen ist, der verwendet wird, um aus der Mehrzahl von Schwellentypen gemäß der Bestimmung des Entfernungs-Bestimmers auszuwählen. In diesem Fall wird es bevorzugt, dass, wenn keine der Gesamtzählwerte in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle die von dem Schwellen-Auswähler ausgewählte Schwelle überschreitet, der Schwellen-Auswähler auf eine Schwelle mit einem niedrigeren Wert als die gewählte Schwelle umschaltet, und wenn es eine Mehrzahl von (oder viele) Zählwerte aus den Gesamtzählwerten in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle gibt, die die von dem Schwellen-Auswähler ausgewählte Schwelle überschreiten, schaltet der Schwellen-Auswähler auf eine Schwelle mit einem höheren Wert als die ausgewählte Schwelle um.
Um das vierte oben genannte Ziel zu erreichen, kann das Entfernungsmessverfahren, das zu der vorliegenden Erfindung gehört, durch das Einstellen einer Mehrzahl von Arten von Schwellen verfeinert werden, und die Mehrzahl von Arten von Schwellen wird ausgewählt und verwendet.
Des Weiteren kann die Reflektionslichtstärke als die bestimmte Bedingung verwendet werden, die von dem Zähler in der oben genannten Entfernungsmessvorrichtung verwendet wird, wobei in diesem Fall der Zähler eine Häufigkeits-Zählung durchführt, wenn die Reflektionslichtstärke eine bestimmte Intensitäts-Schwelle überschreitet.
Da die Reflektionslichtstärke je nach der Entfernung zu dem Mess-Objekt, der Art des Mess-Objektes (dem Reflexionsvermögen des gemessenen Lichtes) und nach den Messbedingungen (wie zum Beispiel Helligkeit und Wetter) variiert, variieren die Zählwerte in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle je nach den oben genannten Variationen stark, wenn die Häufigkeitsverteilungs-Tabelle durch Aufaddieren der durch den Zähler gezählten Häufigkeiten erzeugt wird. Die Entfernung mit der Häufigkeit, die dem Mess-Objekt entspricht, kann jedoch mit dem Entfernungsmessverfahren durch Schalten zwischen der Mehrzahl von Arten von Schwellen gemäß den Entfernungsbestimmungs-Bedingungen genau bestimmt werden.
Aus diesem Grund wird es bevorzugt, dass bei dem weiter oben genannten Entfernungsmessverfahren, wenn keiner der Gesamtzählwerte in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle die ausgewählte bestimmte Schwelle überschreitet, diese Schwelle auf eine Schwelle mit einem niedrigeren Wert umgeschaltet wird, und dass, wenn eine Mehrzahl von (oder viele) Gesamtzählwerte(n) in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle die ausgewählte Schwelle überschreitet (überschreiten), diese Schwelle auf eine Schwelle mit einem höheren Wert umgeschaltet wird.
Des Weiteren kann die Reflektionslichtstärke als die weiter oben genannte bestimmte Bedingung zum Zählen der Häufigkeit bei dem oben genannten siebten und achten Entfernungsmessverfahren verwendet werden, und die Häufigkeit kann gezählt werden, wenn die Reflektionslichtstärke eine bestimmte Intensitäts-Schwelle überschreitet.
Bei der Entfernungsmessvorrichtung und den Entfernungsmessverfahren, die zu der vorliegenden Erfindung gehören, wie weiter oben erläutert, wird gepulstes Messlicht wiederholt in Richtung zu einem Mess-Objekt ausgesendet, eine Häufigkeitsverteilungs-Tabelle, die der Entfernung oder verstrichenen Zeit entspricht, wird durch Aufaddieren der Häufigkeiten erzeugt, die in allen der oben genannten Messlicht-Emissionen gezählt werden, und eine Mehrzahl von Arten von Schwellen wird zum Bestimmen des Punktes, wenn der Gesamtzählwert in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle eine Schwelle überschreitet, als die Entfernung zu dem Mess-Objekt eingestellt. Selbst wenn die Häufigkeiten in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle je nach der Entfernung zu dem Mess-Objekt, nach der Art des Mess-Objekts (dem Reflexionsvermögen des Messlichtes) und den Messbedingungen (wie zum Beispiel Helligkeit und Wetter) stark variieren, kann die Entfernung mit der Häufigkeit, die dem Mess-Objekt entspricht, durch Umschalten der Schwelle gemäß den Bedingungen während der Bestimmung der Entfernung zu dem Mess-Objekt genau bestimmt werden.
Zusätzliche bevorzugte Ausführungsformen können dem Gegenstand der abhängigen Ansprüche entnommen werden.
1 ist eine Schrägansicht, die die äußere Gestalt der Entfernungsmessvorrichtung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt,
2 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur der oben genannten Entfernungsmessvorrichtung veranschaulicht,
3 ist eine Darstellung, welche veranschaulicht, wie die Entfernungsmessung bei der oben genannten Entfernungsmessvorrichtung durch Betrachten eines Mess-Objektes durch Fensterglas erfolgt,
4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Entfernungsmessverfahren darstellt, das unter Verwendung der oben genannten Entfernungsmessvorrichtung durchgeführt wird,
5 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Entfernungsmessverfahren darstellt, das unter Verwendung der oben genannten Entfernungsmessvorrichtung durchgeführt wird,
6 besteht aus graphischen Darstellungen der Reflektionslichtstärke gegenüber der verstrichenen Zeit, wenn Licht von der oben genannten Entfernungsmessvorrichtung empfangen wird, und einem Diagramm, das den Zustand darstellt, wenn Merker (Flags) in Zeitzonen gesetzt sind, in welchen diese Reflektionslichtstärke eine Intensitäts-Schwelle überschreitet,
7 ist ein Diagramm einer Zählwerttabelle, die von dem Zähler gebildet wird, der einen Teil des Entfernungsrechners der oben genannten Entfernungsmessvorrichtung bildet,
8 veranschaulicht eine Häufigkeitsverteilungs-Tabelle, die durch die Tabellen-Erzeugungs-Komponente gebildet wird, die einen Teil des oben genannten Entfernungsrechners bildet,
9 veranschaulicht eine Häufigkeitsverteilungs-Tabelle bevor ein Gleitdurchschnittsbilden durchgeführt wird, und eine Häufigkeitsverteilungs-Tabelle, wenn ein Gleitdurchschnittsbilden durchgeführt wird,
10 ist eine vereinfachte Darstellung, die den optoelektrischen Umwandlungsschaltkreis in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
11 ist ein Ablaufdiagramm, das die vereinfachte Operation einer Mikroprozessor-Einheit (MPU, engl. Microprocessor Unit) veranschaulicht,
12 ist ein graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem erfassten Stromwert und der Gegenvorspannung, die auf eine APD3 (APD, engl. Avalanche Photo Diode, Lawinenphotodiode) angelegt wird,
13 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Strom-Multiplikationsfaktor und der Gegenvorspannung, die auf die APD3 angelegt wird, und
14 ist eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen der Gegenvorspannung und dem Strom-Multiplikationsfaktor.
BESTE ART DER DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsformen beschrieben, die als die beste Art der Durchführung der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, wobei diese Beschreibungen jedoch nicht so auszulegen sind, dass sie den Umfang der vorliegenden Erfindung eingrenzen.
1 zeigt eine Entfernungsmessvorrichtung 1, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Diese Entfernungsmessvorrichtung 1 besteht aus einem Laserlicht-Emitter 3 und einem Reflektionslicht-Empfänger 4, die in einem Gehäuse 2 aufgenommen sind. Das Gehäuse 2 weist auf: ein Laserlicht-Emissionsfenster 3a, durch welches gepulstes Laserlicht (Messlicht) von dem Laserlicht-Emitter 3 ausgesendet wird, und ein Reflektionslicht-Empfangsfenster 4a, durch welches reflektiertes Licht empfangen wird. Ein erster Schaltknopf 5 zum An- und Ausschalten des Stroms und zum Starten der Entfernungsmessung, und ein zweiter Schaltknopf 6 zum Anzeigen der Auswahl sind auf der oberen Fläche des Gehäuses 2 vorgesehen. Ein Suchfenster 2a (siehe 3) ist auf der rückwärtigen Fläche des Gehäuses 2 vorgesehen, und der Benutzer (der die Entfernungsmessvorrichtung 1 zum Durchführen einer Entfernungsmessung verwendet) misst die Entfernung zu einem Mess-Objekt, indem er das Mess-Objekt durch das Sucherfenster 2a betrachtet.
2 zeigt die vereinfachte innere Struktur der Entfernungsmessvorrichtung 1. Zusätzlich zu der weiter oben beschriebenen Struktur sind auch eine Steuerung 7 mit einem Entfernungsrechner 10 und eine Entfernungs-Anzeige 8, die Entfernungen durch Empfangen von Anzeigesignalen von der Steuerung 7 anzeigt, vorgesehen. Der Entfernungsrechner 10 weist einen Zähler 11, eine Tabellen-Erzeugungs-Komponente 12, einen Entfernungs-Bestimmer 13, einen Schwellen-Auswähler 14 und einen Entfernungs-Auswähler 15 auf, deren Einzelheiten an späterer Stelle beschrieben werden. Die Entfernungs-Anzeige 8 führt ein Anzeigen der Entfernung im Inneren des Sucherfensters 2a durch, und ist so gestaltet, dass, wenn der Benutzer in das Sucherfenster 2a sieht, die Entfernung innerhalb von dessen Sehfeld angezeigt wird. Des Weiteren kann eine Entfernungs-Anzeige, die zum Beispiel eine Flüssigkristallanzeige durchführt, am Äußeren des Gehäuses 2 vorgesehen sein. Die Steuerung 7 ist so gestaltet, dass sie die Eingabe von Operationssignalen von dem ersten und zweiten Schaltknopf 5 und 6 empfängt. Der Laserlicht-Emitter 3 weist einen Impulsgenerierungs-Schaltkreis 31, ein Licht-Emitter-Element (Halbleiter-Laser) 32 und eine Kollimatorlinse 33 auf, während der Reflektionslicht-Empfänger 4 einen Signalempfangs-Schaltkreis 41, ein Lichtempfänger-Element (Photodiode) 42 und eine Fokussierungslinse 43 aufweist.
Der Arbeitsvorgang, wenn die Entfernung zu einem Mess-Objekt unter Verwendung der Entfernungsmessvorrichtung 1 durchgeführt wird, die wie oben strukturiert ist, wird an späterer Stelle unter Bezugnahme auf die Ablaufdiagramme beschrieben, die in 4 und in 5 dargestellt sind. Die Abläufe in 4 und in 5 sind, wo dies angezeigt ist, durch das eingekreiste A miteinander verbunden und bilden zusammen einen einzigen Ablauf.
Das hier beschriebene Beispiel gilt für einen Fall, in welchem, wie es in 3 dargestellt ist, die Entfernung zu einem entfernten Mess-Objekt OB durch ein Fensterglas WG unter Verwendung der Entfernungsmessvorrichtung 1 gemessen wird. Wenn die Entfernungsmessvorrichtung 1 verwendet wird, um die Entfernung zu dem Mess-Objekt OB zu messen, dann bedient der Benutzer, wie es in 3 dargestellt ist, den ersten Schaltknopf 5, während er durch das Sucherfenster 2a blickt und das Mess-Objekt OB durch das Fensterglas WG sieht. Als Ergebnis wird der Strom angeschaltet, ein Betriebssignal wird von dem ersten Schaltknopf 5 an die Steuerung 7 eingegeben, und die Entfernungsmess-Operation beginnt (Schritt S2). Die entsprechende Vorverarbeitung, die in Schritt S4 dargestellt ist, wird durchgeführt, und eine Initialisierungsverarbeitung, wie zum Beispiel das Löschen der verschiedenen Speicher, wird durchgeführt.
Anschließend wird ein Einzel-Messungs-Timer gestartet (Schritt S6), und eine Intensitäts-Schwelle TL wird eingestellt (Schritt S8). Dann wird ein Timer-Zähler gestartet (Schritt S10) und der Impulsgenerierungs-Schaltkreis 31 wird durch die Steuerung 7 angetrieben, so dass gepulstes Laserlicht von dem Licht-Emitter-Element 32 ausgesendet wird (Schritt S12). Dieses Laserlicht wird durch die Kollimatorlinse 33 und von dem Laserlicht-Emissionsfenster 3a in Richtung zu dem Mess-Objekt ausgesendet (das Laserlicht ist durch den Pfeil A in 2 und in 3 dargestellt).
Das von der Entfernungsmessvorrichtung 1 auf diese Weise ausgesendete Laserlicht A trifft zunächst das Fenstergas WG, das in der Nähe positioniert ist, und einiges von dem Licht wird reflektiert (Pfeil B2). Der Rest des Laserlichtes erreicht das Mess-Objekt OB. Das Laserlicht, das das Messobjekt OB erreicht, wird hier reflektiert, wie es durch den Pfeil B1 angezeigt ist. Ein Teil des von dem Fensterglas WG reflektierten Lichtes (angezeigt durch Pfeil B2) und des von dem Mess-Objekt OB reflektierten Lichtes (angezeigt durch Pfeil B1) (dieser Teil ist das Licht, das in Richtung zu der Entfernungsmessvorrichtung 1 reflektiert wird) fällt dann in das Reflektionslicht-Empfängerfenster 4a ein (siehe Pfeil B in 2), wo es dann durch die Fokussierungslinse 43 fokussiert wird, bevor es das Licht-Empfänger-Element 42 erreicht. Wenn das Licht-Empfänger-Element 42 so mit dem reflektierten Licht bestrahlt wird, wird ein Signal, das der Intensität des reflektierten Lichtes entspricht, an den Signal-Empfänger-Schaltkreis 41 gesendet, und der Signal-Empfänger-Schaltkreis 41 verstärkt oder verarbeitet das Signal auf irgendeine andere Weise, bevor er es an die Steuerung 10 sendet.
Somit wird in der Steuerung 10 ein Reflektionslicht-Signal empfangen (Schritt S14), wie es in 6 (A1) dargestellt ist, und die Entfernung zu dem Mess-Objekt OB wird durch den Entfernungsrechner 10 ausgehend von diesem empfangenen Signal wie folgt berechnet. In 6 (A1) zeigt die horizontale Achse die verstrichene Zeit an, deren Ursprung der Punkt ist, wenn gepulstes Laserlicht aus dem Laserlicht-Emitter 3 ausgesendet wird, und die vertikale Achse zeigt die Intensität des reflektierten Lichtes an, das empfangen wird. Insbesondere zeigt 6 (A1) die Veränderung im Zeitablauf bei der Intensität des reflektierten Lichtes, das von dem Reflektionslicht-Empfänger 4 empfangen wird, ab der Zeit, wenn das gepulste Laserlicht in Schritt S12 von dem Laserlicht-Emitter 3 ausgesendet wird.
Wenn dieses reflektierte Licht erfasst ist, dann sucht das System einen Punkt, an welchem die Reflektionslichtstärke über der Intensitäts-Schwelle TL ist, die in Schritt S8 eingestellt wurde, und die Zeitzone, in welcher sich dieser Punkt befindet, wird aufgezeichnet (Schritt S16). Diese Zeitzonen werden durch Teilung in feste Zeitintervalle auf der Grundlage der Zählung des Timer-Zählers, die in Schritt S10 gestartet wird, gebildet (wie zum Beispiel 12,5 ns), wie es in 6(B) dargestellt ist. Dementsprechend werden, wenn die Reflektionslichtstärke zum Beispiel wie in 6 (A1) ist, Merker, wie es in der ersten Zeile in 6(B) dargestellt ist, in den Zeitzonen gesetzt, die die Positionen von Höchstwerten P₁₁ bis P₁₇ aufweisen, die die Intensitäts-Schwelle TL überschreiten (angezeigt durch die strichpunktierten Linien in den Zeichnungen), und die Zeitzonen Z₅, Z₆, Z₈, Z₁₁, Z₁₆, Z₁₇ und Z₁₈, in welche diese Merker gesetzt wurden, werden in Schritt S₁₆ gespeichert.
Die Zeit, die seit dem Punkt verstrichen ist, wenn das gepulste Laserlicht von dem Laserlicht-Emitter 3 ausgesendet wird, bis das reflektierte Licht von dem Reflektionslicht-Empfänger 4 empfangen wird, kann in Entfernung konvertiert werden, und die oben genannten Zeitzonen können in entsprechende Entfernungszonen umgewandelt werden, unter Verwendung der Raum-Ausbreitungs-Geschwindigkeit von Laserlicht. In dieser Beschreibung sind sowohl die Zeitzonen als auch die Entfernungszonen durch dieselben Symbole als Z₁, Z₂, ..., angegeben, wobei entsprechende Zonen gleich nummeriert sind. Dann wird, wie in 7 dargestellt, ein Zählwert in jeder Entfernungszone hinzugefügt und gespeichert, in welcher einer der oben genannten Merker in der Zählwerttabelle gesetzt wurde, die entsprechend den verschiedenen Entfernungszonen Z₁, Z₂, ..., durch den Zähler 11 gebildet wird, der einen Teil des Entfernungsrechners 10 der Steuerung 7 bildet. Im obigen Fall wird in jeder der Entfernungszonen Z₅, Z₆, Z₈, Z₁₁, Z₁₆, Z₁₇ und Z₁₈ ein Zählwert gespeichert.
In diesem Beispiel befindet sich ferner das Fensterglas WG aus 3 in der Entfernungszone Z₅, und das Mess-Objekt OB ist in der Nähe der Entfernungszone Z₁₆. Demensprechend wird angenommen, dass die Höchstwerte P₁₁ und P₁₂ in 6 (A1) reflektiertes Licht von dem Fensterglas WG sind, und dass die Höchstwerte P₁₅, P₁₆ und P₁₇ reflektiertes Licht von dem Ziel OB sind, und es wird angenommen, dass die anderen Höchstwerte P₁₃ und P₁₄ das Ergebnis von natürlichem Licht oder dergleichen sind, das als Rausch-Licht erfasst wird.
In diesem Beispiel besteht der Ablauf von dem oben genannten Schritt S6 zu Schritt S18 aus insgesamt 520 Iterationen, und in Schritt S20 erfolgt eine Beurteilung dahingehend, ob 520 Messungen vollendet wurden. In einer Stufe, in der, wie weiter oben beschrieben, eine Bestrahlung mit dem ersten Laserimpuls durchgeführt wird, geht der Ablauf weiter zu Schritt S22, wartet darauf, dass der Einzel-Messungs-Timer abläuft (zum Beispiel nach 1 ms), und geht dann zu Schritt S24 weiter, an welchem Punkt der Einzel-Messungs-Timer gestoppt wird.
Der Ablauf geht dann weiter zu Schritt S6, der Einzel-Messungs-Timer wird neu gestartet, und die Messung durch Bestrahlung mit dem zweiten Laserimpuls wird gestartet. Anschließend werden ebenso wie beim ersten Mal das Einstellen der Intensitäts-Schwelle TL (Schritt S8), das Starten des Timer-Zählers (Schritt S10) und das Aussenden von gepulstem Laserlicht (Schritt S12) durchgeführt, und das reflektierte Licht wird empfangen (Schritt S14). Somit zeigt 6 (A2) die Veränderung der Intensität über die verstrichene Zeit des empfangenen reflektierten Lichtes für die zweite Bestrahlung mit gepulstem Laserlicht. Hier werden ebenfalls, wie es in der zweiten Zeile in 6(B) dargestellt ist, Merker in den Zeitzonen gesetzt, die die Positionen der Höchstwerte P₂₁ bis P₂₅ enthalten, die die in Schritt S8 gesetzte Intensitäts-Schwelle überschreiten, und die Zeitzonen Z₅, Z₆, Z₁₀, Z₁₄ und Z₁₅, in welchen die Merker gesetzt wurden, werden in Schritt S₁₆ gespeichert.
Dann wird, genauso wie bei der ersten Bestrahlung mit gepulstem Laserlicht, ein Zählwert in jeder Entfernungszone addiert und gespeichert, wo einer der oben genannten Merker in der in 7 gezeigten Zählwerttabelle gesetzt wurde. In diesem Fall wird ein Zählwert in jeder der Entfernungszonen Z₅, Z₆, Z₁₀, Z₁₉ und Z₁₅ addiert und aufgezeichnet; da beim ersten Mal ein Zählwert in den Entfernungszonen Z₅ und Z₆ gespeichert wurde, beträgt der gespeicherte Zählwert in diesen Entfernungszonen 2.
7 zeigt den Zählwert in der Zählwerttabelle, wenn 520 Bestrahlungen von gepulstem Laserlicht in dem gesetzten Zeitintervall (wie zum Beispiel 1 ms) des Einzel-Messungs-Timers durchgeführt wurden. Sobald 520 Bestrahlungen von gepulstem Laserlicht auf diese Weise beendet wurden, geht der Ablauf zu Schritt S26 weiter, wo der Zählwert in den verschiedenen Entfernungszonen einem Gleitdurchschnittsbilden unterzogen wird. Dieses Gleitdurchschnittsbilden ist ein Vorgehen, bei welchem der Durchschnittszählwert zum Beispiel an den Entfernungszonen Z_n-1, Z_n und Z_n+1 die die n-te Entfernungszone Z_n und die Zonen vor und nach dieser Z_n enthalten, zurückgesetzt wird, wie der Zählwert für die Entfernungszone Z_n in der Zählwerttabelle in 7. Das Ziel, die Wirkung und so weiter dieses Gleitdurchschnittsbildens werden an späterer Stelle erörtert.
Die Tabellen-Erzeugungs-Komponente 12 des Entfernungsrechners 10 erzeugt die Häufigkeitsverteilungs-Tabelle (Histogramm), die in 8 dargestellt ist, ausgehend von der Zählwerttabelle, die diesem Gleitdurchschnittsbilden unterzogen wurde. In der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle, die auf diese Weise erzeugt wird, ist der Zählwert in der Entfernungszone Z₅, die der Position des Fensterglases WG entspricht, und in der Entfernungszone Z₁₆, die der Position des Mess-Objektes OB entspricht, größer, wo es höchst wahrscheinlich ist, dass immer reflektiertes Licht erzeugt wird.
Der Entfernungs-Bestimmer 13 bestimmt dann, ob es eine Häufigkeit gibt, die eine Bestimmungsschwelle P überschreitet, die je nach der Entfernung (Entfernungszone) in dieser Häufigkeitsverteilungs-Tabelle variiert, und setzt einen Merker in einer Entfernungszone, wo die Bestimmungsschwelle P überschritten wird (Schritt S28 und Schritt S30). Hier werden Merker sowohl in der Entfernungszone Z₅, die der Position des Fensterglases WG entspricht, als auch in der Entfernungszone Z₁₆, die der Position des Mess-Objektes OB entspricht, gesetzt, da der Zählwert in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle in der Entfernungszone Z₅, die der Position des Fensterglases WG entspricht, und in der Entfernungszone Z₁₆, die der Position des Mess-Objektes OB entspricht, größer ist, wenn die Bestimmungsschwelle Q mit einem konstanten Wert, die durch die gestrichelte Linie in 8 angezeigt ist, zum Bestimmen von Häufigkeiten verwendet wird, die diesen Wert überschreiten.
Dementsprechend erfolgt die Bestimmung mittels der Bestimmungsschwelle P, die so eingestellt ist, dass sie je nach der Entfernung variiert, wie es durch die strichpunktierte Linie P in 8 dargestellt ist (das heißt, sie ist so eingestellt, dass sie sinkt, wenn die Entfernung größer wird). Als Ergebnis wird in der Entfernungszone Z₅, die der Position des Fensterglases WG entspricht, kein Merker gesetzt, und ein Merker wird nur in der Entfernungszone Z₁₆ gesetzt, die der Position des Mess-Objektes OB entspricht, wodurch eine genauere Messung der Entfernung zu dem Mess-Objekt OB ermöglicht wird. Es kann jedoch jede Bestimmungsschwelle P oder Q in der Entfernungsmessvorrichtung und dem Entfernungsmessverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Der Ablauf geht dann weiter zu Schritt S32, in welchem die Merkerposition, das heißt die Entfernungszone, in welcher ein Merker gesetzt wurde, erfasst wird. An diesem Punkt kann es sein, dass überhaupt keine Merker gesetzt wurden, wenn der Zählwert in Bezug auf die Größe der Bestimmungsschwelle P niedrig ist, und umgekehrt, wenn der Zählwert in Bezug auf die Größe der Bestimmungsschwelle P hoch ist, können die Zählwerte in einer Mehrzahl von Entfernungszonen die Bestimmungsschwelle P überschreiten, und eine Mehrzahl von Merkern kann gesetzt sein. Dies ist der Grund, warum der Schwellen-Auswähler 14 an dem Entfernungsrechner 10 vorgesehen ist, und eine Mehrzahl von Arten von Schwellen als die Bestimmungsschwelle P voreingestellt wird. Zum Beispiel wird die in 8 gezeigte Bestimmungsschwelle P auf eine Bestimmungsschwelle (eine Art von Bestimmungsschwelle mit einem großen Wert) P', die parallel nach oben bewegt wurde, und eine Bestimmungsschwelle (eine Art von Bestimmungsschwelle mit einem kleinen Wert) P'', die parallel nach unten bewegt wurde, gesetzt.
Dann, wenn es keine Merker gibt, geht der Ablauf im Schwellen-Auswähler 14 von Schritt S34 zu Schritt S38 weiter, die Bestimmungsschwelle P'' der Art, die einen kleinen Wert aufweist, wird als die Bestimmungsschwelle P ausgewählt, und die Schritte S26 bis S32 werden wiederholt. Auf der anderen Seite geht der Ablauf, wenn es zu viele Merker gibt, von Schritt S36 zu S38 weiter, die Bestimmungsschwelle P' der Art, die einen großen Wert aufweist, wird ausgewählt, und die Schritte S26 bis S32 werden wiederholt. Dies passt die gesetzten Merker an eine geeignete Anzahl an.
Die obige Beschreibung betrifft einen Fall, in welchem eine Mehrzahl von Arten von Schwellen als die Bestimmungsschwelle P voreingestellt wurde, aber eine andere Möglichkeit ist das Vorbestimmen der Anfangs-Bestimmungsschwelle und der inkrementalen und dekrementalen Breiten der Bestimmungsschwelle, so dass, wenn es zu viele Merker gibt, der Bestimmungsschwellwert in Schritt S38 um 1 inkrementiert wird, und wenn es zu wenige Merker gibt, der Bestimmungsschwellwert in Schritt S38 um 1 dekrementiert wird, wobei die Schritte S26 bis S32 wiederholt werden, bis die gewünschte Anzahl von Merkern erhalten wird.
Dann wird die Schwerpunkt-Position ermittelt, die den Entfernungszonen entspricht, in welchen Merker gesetzt wurden, durch Durchführen einer gewichteten Durchschnittsberechnung auf der Grundlage der Zählwerte der Entfernungszonen vor und nach den Entfernungszonen an Positionen, an denen Merker gesetzt wurden (Schritt S40), wobei diese Schwerpunktposition als die Entfernung zu dem Mess-Objekt OB berechnet wird (Schritt S42), und diese berechnete Entfernung wird durch die Entfernungs-Anzeige 8 angezeigt (Schritt S44).
Wenn eine Mehrzahl von Merkern in dem oben genannten Ablauf gesetzt wurde, wird ferner der Entfernungs-Auswähler 14 gemäß der Bedienung des zweiten Schaltknopfes 6 angetrieben, ein bestimmter Merker wird aus der Mehrzahl von Merkern ausgewählt, und die Entfernung an der Schwerpunktposition des Merkers wird durch die Entfernungs-Anzeige 8 angezeigt.
Als die Entfernung zu dem Mess-Objekt OB, wie weiter oben beschrieben, mit der Entfernungsmessvorrichtung 1 gemessen wurde, wurde die Zählwerttabelle, die in 7 dargestellt ist, durch Umwandeln von Zeitzonen in Entfernungszonen gebildet. Die Zählwerttabelle kann jedoch stattdessen durch Verwendung der Zeitzonen „im Istzustand" erzeugt werden. In diesem Fall können Zeitzonen auch für die horizontale Achse in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle in 8 verwendet werden, und die Entfernung zu dem Mess-Objekt OB kann aus der verstrichenen Zeit an der Position, wo ein Merker gesetzt ist, errechnet werden. Des Weiteren ist die Intensitäts-Schwelle TL in 6 (A1) und (A2) ein konstanter Wert, kann jedoch stattdessen auch eine Intensitäts-Schwelle sein, die je nach der verstrichenen Zeit variiert. Insbesondere kann auch die Intensitäts-Schwelle verwendet werden, die sinkt, wenn die verstrichene Zeit ansteigt.
Des Weiteren wurde die Bestimmungsschwelle in der weiter oben genannten Ausführungsform gemäß der Anzahl von Merkern geändert und ausgewählt, als die Bestimmungsschwelle P verwendet wurde, die Bestimmungsschwelle P kann jedoch stattdessen von Hand geändert werden. Des Weiteren kann die anfangs verwendete Bestimmungsschwelle P gemäß den äußeren Bedingungen vor-variiert werden. Wenn es zum Beispiel hell ist und viel natürliches Licht zur Verfügung steht, das zu Rauschen werden würde, wie zum Beispiel tagsüber, kann die Bestimmungsschwelle P hoch gesetzt werden, und nachts kann die Bestimmungsschwelle P niedrig gesetzt werden.
Die weiter oben dargestellte Beschreibung bezieht sich auf ein Beispiel eines einfachen Modells eines einzelnen Mess-Objektes OB, aber wenn die Entfernungsmessvorrichtung 1 tatsächlich verwendet wird, um ein Mess-Objekt durch den Sucher 2a zu betrachten, wird es Objekte in der unmittelbaren Nähe des zu messenden Mess-Objektes geben. Dementsprechend bestrahlt das von dem Laserlicht-Emitter 3 ausgesendete Laserlicht nicht nur das Mess-Objekt, sondern auch die Objekte, die dieses umgeben, und der Reflektionslicht-Empfänger 4 empfängt auch das von diesen Objekten reflektierte Licht. Aus diesem Grund ist der Zählwert in einer Mehrzahl von Entfernungszonen in der in 8 dargestellten Häufigkeitsverteilungs-Tabelle größer, und es gibt eine Mehrzahl von Entfernungszonen, die die Bestimmungsschwelle überschreiten. Des Weiteren kann es Fälle geben, in welchen eine Mehrzahl von nahen Mess-Objekten gleichzeitig durch den Sucher 2a betrachtet wird, und das Ziel das Messen der Entfernungen zu der Mehrzahl von Mess-Objekten ist, und auch hier wird es eine Mehrzahl von Entfernungszonen geben, die die Bestimmungsschwelle überschreiten.
In solchen Situationen bewegt sich der Ablauf in dieser Ausführungsform weiter zu Schritt S40, während weiterhin Merker in einer Mehrzahl von Entfernungszonen gesetzt werden, die Schwerpunktposition für jeden Merker wird berechnet, und eine Mehrzahl von Entfernungen wird bestimmt. Dann wird eine bestimmte Entfernung aus der weiter oben genannten Mehrzahl von Entfernungen durch den Entfernungs-Auswähler 14 ausgewählt, und dies wird von der Entfernungs-Anzeige 8 angezeigt.
Somit kann die von dem Entfernungs-Auswähler 14 gemachte Auswahl zum Beispiel aus dem Auswählen der größten Entfernung und dem Anzeigen derselben auf der Entfernungs-Anzeige 8, dem Auswählen der geringsten Entfernung und dem Anzeigen derselben auf der Entfernungs-Anzeige 8 oder aus dem Auswählen der n-ten größten Entfernung (wobei n eine positive ganze Zahl ist) und dem Anzeigen derselben auf der Entfernungs-Anzeige 8 bestehen. Welches dieser Auswahlverfahren einzusetzen ist, kann vorzeitig programmiert werden, das System kann jedoch auch so eingerichtet sein, dass das Verfahren durch Betätigen des zweiten Schaltknopfes 6 ausgewählt und eingestellt wird.
Denkbare Bedingungen für das Auswählen der Entfernung, wie es weiter oben beschrieben ist, schließen die Art des gemessenen Objekts, die Wetterbedingungen während der Entfernungsmessung und andere derartige Benutzungsbedingungen mit ein, und das System kann auch so eingerichtet sein, dass es ermöglicht, dass diese durch Betätigen des zweiten Schaltknopfes 6 umgeschaltet und eingestellt werden. In diesem Fall wählt der Entfernungs-Auswähler 14 eine bestimmte Entfernung auf der Grundlage der durch das Betätigen des zweiten Schaltknopfes 6 durch den Benutzer eingestellten Auswahlbedingungen aus, und diese Entfernung wird auf der Entfernungs-Anzeige 8 angezeigt.
Wenn der Entfernungs-Auswähler 14 eine Entfernung auswählt und diese gemäß einer Benutzungsbedingung und so weiter auf der Entfernungs-Anzeige 8 anzeigt, dann kann die Benutzungsbedingung zum Beispiel die Fokalposition (wie zum Beispiel die Position des Fokalrings) des Suchers 2a sein, durch welchen das Mess-Objekt betrachtet wird. In diesem Fall wählt der Entfernungs-Auswähler 15 eine größere Entfernung aus, wenn der Sucher 2a weiter weg fokussiert ist, wählt der Entfernungs-Auswähler 15 eine kürzere Entfernung aus, wenn der Fokus näher ist, und diese Entfernung wird auf der Entfernungs-Anzeige 8 angezeigt. Des Weiteren kann auch das Wetter während der Entfernungsmessung als eine Benutzungsbedingung verwendet werden. Wenn zum Beispiel die Entfernung zu einem Ziel im Regen oder Schnee gemessen wird, wird reflektiertes Licht von Regentropfen oder Schneeflocken mit eingemischt, da jedoch das reflektierte Licht von den näheren Regentropfen oder Schneeflocken eine größere Wirkung hat, wählt der Entfernungs-Auswähler 14 eine größere Entfernung aus. Des Weiteren können diese Benutzungsbedingungen und so weiter, wie es von dem Benutzer gewünscht wird, durch Betätigen des zweiten Schaltknopfes 6 umgeschaltet und eingestellt werden.
Das System kann auch so eingerichtet sein, dass, wenn der Entfernungs-Bestimmer 14 eine Mehrzahl von Entfernungen zu einem Mess-Objekt bestimmt, der Entfernungsauswähler 14 bestimmt, dass es eine Mehrzahl von Mess-Objekten gibt, und die Mehrzahl von Entfernungen auf der Entfernungs-Anzeige 8 angezeigt wird. In diesem Fall können alle aus der Mehrzahl von Entfernungen gleichzeitig auf der Entfernungs-Anzeige 8 angezeigt werden, oder die Mehrzahl von Entfernungen kann in Reihenfolge umgeschaltet und nacheinander angezeigt werden. In diesem Fall können das Umschalten des Anzeigemodus und das Umschalten der Mehrzahl von Entfernungen in der Anzeige in Reihenfolge durch Betätigen des zweiten Schaltknopfes 6 erfolgen.
Des Weiteren wird bei der Entfernungsmessung, bei welcher die Entfernungsmessvorrichtung 1 verwendet wird, wie weiter oben beschrieben, ein Gleitdurchschnittsbilden auf dem Zählwert in jeder Entfernungszone in Schritt S26 in der Zählwerttabelle durchgeführt, die in 7 dargestellt ist, und durch Aufaddieren der Zählwerte 520 mal gebildet. Dies wird an späterer Stelle beschrieben.
9(A) zeigt ein Beispiel für das Erzeugen einer Häufigkeitsverteilungs-Tabelle durch direktes Verwenden der Häufigkeiten in einer Zählwerttabelle, die nicht einem Gleitdurchschnittsbilden unterzogen wurde. Bei der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle in dieser Figur weist der Zählwert einen großen Höchstwert in der Entfernungszone Z₅ auf, und der Zählwert steigt über den Bereich der Entfernungszonen Z₁₄ bis Z₁₈ an. Dies liegt zum Beispiel daran, dass durch reflektiertes Licht von Zweigen von Bäumen oder dergleichen vor dem Mess-Objekt OB ein Höchstwert in der Entfernungszone Z₅ erzeugt wurde. Da die Zweige der Bäume und so weiter keine Tiefe in Längsrichtung aufweisen, ist der Zählwert nur in der Entfernungszone Z₅ hoch, wohingegen der Zählwert in der vorhergehenden und nachfolgenden Entfernungszone Z₄ und Z₆ niedrig ist. Bei dem Mess-Objekt OB handelt es sich um eines mit einiger Tiefe in Längsrichtung, so dass der Zählwert über einen weiten Bereich von Entfernungszonen Z₁₄ bis Z₁₈ hoch ist.
Wenn die Bestimmungsschwelle P zum Detektieren einer Entfernungszone mit einer Häufigkeit über dieser Schwelle in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle, die in 9(A) dargestellt ist, verwendet wird, das heißt einer Häufigkeitsverteilungs-Tabelle, die keinem Gleitdurchschnittsbilden unterzogen wurde, dann sind Merker in allen Entfernungszonen Z₅ und Z₁₄ bis Z₁₈ gesetzt, die hohe Häufigkeiten aufweisen, wie es in der Figur angezeigt ist, und all diese werden als Entfernungen zu einem Mess-Objekt bestimmt. Das Problem besteht deshalb darin, dass die Bestimmung der Entfernung zu dem Mess-Objekt zweideutig ist, was eine ungenaue Messung zur Folge hat.
Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Ausführungsform in Schritt S26 ein Gleitdurchschnittsbilden durchgeführt. Dies beinhaltet zum Beispiel das Durchführen eines Gleitdurchschnittsbildens, wobei ein durchschnittlicher Wert für die n-te Entfernungszone Z_n in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle in 9(A) ermittelt wird, einschließlich einer Entfernungszone vor (Z_n-1) und einer Entfernungszone nach (Z_n+1) dieser Entfernungszone. Wenn zum Beispiel der Zählwert der n-ten Entfernungszone Z_n C_n ist, der Zählwert der (n – 1)-ten Entfernungszone Z_n-1 C_n-1 ist, und der Zählwert der (n + 1)-ten Entfernungszone Z_n+1 C_n+1 ist, dann wird der Zählwert C_n der n-ten Entfernungszone Z_n durch den Wert (C_n-1 + C_n + C_n+1)/3 ersetzt.
9(B) zeigt die Ergebnisse dieses Gleitdurchschnittsbildens, wobei der Höchstwert in der Entfernungszone Z₅ niedriger wird, und die Häufigkeiten in den Entfernungszonen Z₁₄ bis Z₁₈ auf beiden Seiten (das heißt in den Entfernungszonen Z₁₄ und Z₁₈) niedriger werden, wodurch der mittlere Teil hervorgehoben wird. Wenn zum Erfassen einer Entfernungszone mit einer Häufigkeit über dieser Schwelle in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle in 9(B) eine Bestimmungsschwelle P verwendet wird, die somit einem Gleitdurchschnittsbilden unterzogen wurde, dann werden Merker nur in dem Bereich der Entfernungszonen Z₁₅ bis Z₁₇ gesetzt, was eine genaue Messung der Entfernung zu dem Mess-Objekt zur Folge hat.
Hier wird das Gleitdurchschnittsbilden durch Verwendung der Entfernungszonen Z_n-1 und Z_n+1 durchgeführt, wobei eine hinter beziehungsweise vor der spezifizierten Entfernungszone Z_n liegt, aber das Gleitdurchschnittsbilden kann stattdessen auch unter Verwendung von zwei oder mehreren Entfernungszonen vorne und hinten durchgeführt werden. Wenn dies erfolgt, dann kann der mittlere Teil weiterhin hervorgehoben werden, selbst wenn die Häufigkeit über einen größeren Bereich von Entfernungszonen ansteigt. Aus diesem Grund kann die Entfernung zu dem Mess-Objekt genau gemessen werden.
Die weiter oben beschriebene Ausführungsform kombiniert alles Folgende:

(1) die Funktion des Auswählens und Anzeigens einer bestimmten Entfernung zu einem Mess-Objekt aus einer Mehrzahl von Entfernungen, wenn bestimmt wird, dass eine solche Mehrzahl existiert (Entfernungs-Auswähler),
(2) die Funktion des Variierens gemäß der Entfernung (abgelaufenen Zeit) und des Setzens der Schwelle, die verwendet wird zum Bestimmen des Punktes, wo der gesamte Zählwert eine bestimmte Schwelle überschreitet, als die Entfernung zu dem Mess-Objekt,
(3) die Funktion des Gleitdurchschnittsbildens, wobei die bei jeder Entfernung aufaddierte Entfernung durch eine durchschnittliche Häufigkeit bei einer Mehrzahl von Entfernungen einschließlich der Entfernung selbst und denen vor und nach dieser Entfernung ersetzt wird, und
(4) die Funktion des Änderns oder Auswählens einer Mehrzahl von Schwellen, die verwendet werden zum Bestimmen des Punktes, wo der Gesamtzählwert eine bestimmte Schwelle überschreitet (Schwellen-Auswähler), als die Entfernung zu dem Mess-Objekt.

Es reicht jedoch aus, wenn mindestens eine dieser Funktionen (1) bis (4) nach Bedarf ausgewählt wird, und nicht alle diese Funktionen sind wie bei der weiter oben genannten Ausführungsform notwendigerweise erforderlich.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen der optoelektrische Umwandlungsschaltkreis in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
10 ist ein vereinfachtes Diagramm, das den optoelektrischen Umwandlungsschaltkreis darstellt, der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet. Dieser Schaltkreis besteht hauptsächlich aus einer MPU (engl. Mikroprozessor Unit, Mikroprozessor-Einheit) 71 und bildet einen Bestandteil der Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung 1 aus 2. Die MPU 71 ist Teil der Steuerung 7 und steuert auch die Entfernungsmessung. Des Weiteren entspricht eine APD (engl. Avalanche Photodiode, Lawinenphotodiode) 42 dem Lichtempfangselement 42 der 2.
Ein APD-Spannungs-Einstellungs-Schaltkreis 44 empfängt Befehle von der MPU 71 und legt eine Gegenvorspannung des gewünschten Wertes an die APD 42 an. Dies führt dazu, dass ein Strom, der der angelegten Gegenvorspannung entspricht, zu der APD 42 fließt, und dieser Strom wird von einem Strom-Detektions-Schaltkreis 45 erfasst, durch einen A/D-Wandler 46 in einen digitalen Wert umgewandelt und in die MPU 71 eingegeben.
Um den Bezug zu den Ansprüchen zu zeigen, entspricht der APD-Spannungs-Einstellungs-Schaltkreis 44 der Gegenvorspannungs-Regulierungskomponente, der Strom-Detektions-Schaltkreis 45 und der A/D-Wandler 46 entsprechen den Mitteln zum Messen des Stroms, der durch die Lawinenphotodiode fließt, und das Programm in der MPU 71 entspricht der Referenz-Gegenvorspannungs-Detektions-Komponente und der Gegenvorspannungs-Einstellungs-Komponente.
Der Einsatz dieses Schaltkreises wird unter Bezugnahme auf die 11 und die 12 beschrieben. 11 ist ein Ablaufdiagramm, das den vereinfachten Einsatz der MPU 71 darstellt, und 12 ist eine graphische Darstellung, die das Verhältnis des erfassten Stromwertes und des Strom-Multiplikationsfaktors zu der an die APD 42 angelegten Gegenvorspannung veranschaulicht.
Der Arbeitsvorgang, der im Ablaufdiagramm der 11 beschrieben ist, startet jedes Mal, wenn ein Entfernungsmessungs-Befehl eingegeben wird. Die MPU 71 misst zunächst die Gegenvorspannung, bei welcher der durch die APD 42 fließende Strom einen bestimmten Wert erreicht. Genau gesagt wird die dem APD-Spannungs-Einstellungs-Schaltkreis 44 gegebene Steuerspannung stufenweise erhöht, wodurch die an die APD 42 angelegte Gegenvorspannung schrittweise ansteigt, und jedes Mal, wenn dies geschieht, wird der durch die APD 42 fließende Strom über den Strom-Detektions-Schaltkreis 45 gemessen. Dann, wenn sich der Unterschied zwischen dem erfassten Stromwert und dem spezifizierten Wert innerhalb eines zulässigen Bereichs befindet, wird die Gegenvorspannung als Referenz-Gegenvorspannung bezeichnet.
Unter Bezugnahme auf die 12 ist die Referenz-Gegenvorspannung V₁, wenn der weiter oben erwähnte spezifische Stromwert I₁ ist und die Merkmale so sind, wie es durch die durchgehende Linie angezeigt ist, wenn jedoch die Merkmale so sind, wie es durch die gestrichelte Linie angezeigt ist, ist die Referenz-Gegenvorspannung V₁'.
Anschließend bestimmt die MPU 71 eine Spannung durch Multiplizieren der so ermittelten Gegenvorspannung (der Referenz-Gegenvorspannung) mit einem bestimmten Verhältnis, und diese Spannung wird über den APD-Spannungs-Einstellungs-Schaltkreis 44 als die bei der Messung zu verwendende Gegenvorspannung an die APD 42 angelegt. Wie es in 12 dargestellt ist, wird die Gegenvorspannung als Folge zu V₀, wenn die Eigenschaften in dem Zustand sind, wie durch die durchgehende Linie angezeigt ist, wohingegen die Gegenvorspannung zu V₀' wird, wenn die Eigenschaften in einem Zustand sind, wie durch die gestrichelte Linie angezeigt ist. Der erfasste Stromwert bleibt konstant, unabhängig davon, ob die Eigenschaften der APD in einem Zustand sind, wie durch die durchgehende Linie angezeigt ist, oder in einem Zustand, wie durch die gestrichelte Linie angezeigt ist. Wie in 13 dargestellt, wird in diesem Fall der Strom-Multiplikations-Faktor der APD 42 bei einem konstanten Wert von α₀ gehalten, unabhängig davon, ob die Eigenschaften der APD 42 in einem Zustand sind, wie durch die durchgehende Linie angezeigt ist, oder in einem Zustand, wie durch die gestrichelte Linie angezeigt ist.
Bei der obigen Beschreibung wurde der Arbeitsvorgang, der im Ablaufdiagramm der 11 beschrieben ist, jedes Mal gestartet, wenn ein Entfernungsmessungs-Befehl eingegeben wurde, er kann jedoch auch mit einer anderen geeigneten zeitlichen Abstimmung gestartet werden, wie zum Beispiel jedes Mal, wenn die Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung angeschaltet wird, in bestimmten Zeitintervallen, oder jedes Mal wenn die Temperatur sich um mindestens eine bestimmte Menge ändert.
Die MPU 71 führt in diesem Zustand eine Entfernungsmessung durch. Insbesondere wird gepulstes Laserlicht von der Laserdiode 32 (2) auf das Mess-Objekt gerichtet, das reflektierte Licht wird durch die APD 42 erfasst, und die Entfernung zu dem Mess-Objekt wird aus der Verzögerungszeit ermittelt, die zwischen dem Punkt liegt, bei dem das gepulste Laserlicht ausgesendet wird, und dem Punkt, bei dem das reflektierte Licht erfasst wird. Eine stabile Messung ist hier möglich, da der Strom-Multiplikationsfaktor der APD 42 bei einem konstanten Wert von α₀ gehalten wird, selbst wenn sich die Temperatur ändert.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die Entfernungsmessvorrichtung und das Entfernungsmessverfahren, die zu der vorliegenden Erfindung gehören, können im Vermessungsbereich und so weiter, sowie bei der Messung von Abständen zwischen Fahrzeugen, dem Autofokus von Kameras und so weiter verwendet werden. Des Weiteren kann der optoelektrische Umwandlungs-Schaltkreis, der zu der vorliegenden Erfindung gehört, bei Entfernungsmessvorrichtungen und so weiter verwendet werden.

Claims

Entfernungsmessvorrichtung, aufweisend: einen Messlicht-Emitter (32) zum Aussenden von gepulstem Messlicht in Richtung zu einem Mess-Objekt, einen Reflektionslicht-Empfänger (42) zum Empfangen von Licht, das von dem Mess-Objekt zurückreflektiert wird, einen Entfernungsrechner (10) zum Ermitteln der Entfernung zu dem Mess-Objekt auf der Grundlage der Zeit, die von dem Aussenden des Messlichtes bis zum Empfangen des reflektierten Lichtes vergangen ist, und eine Entfernungsanzeige (8) zum Anzeigen der Entfernung zu dem Mess-Objekt, wobei der Entfernungsrechner (10) aufweist: einen Zähler (11) zum Hinzufügen eines Zählwertes für eine Entfernungszone (Z), wo die Reflektionslichtstärke eine Intensitäts-Schwelle (TL) überschreitet, eine Tabellen-Erzeugungs-Komponente (12) zum Erzeugen einer Häufigkeitsverteilungs-Tabelle aus den Zählwerten in Bezug auf das wiederholt eine bestimmte Anzahl von Malen ausgesendete Messlicht, einen Entfernungs-Bestimmer (13) zum Bestimmen als die Entfernung zu dem Mess-Objekt eine Entfernungszone in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle, die eine Häufigkeit aufweist, die eine Bestimmungsschwelle (P) übersteigt, und einen Entfernungs-Auswähler (15), der entweder die größte Entfernung oder die kleinste Entfernung aus einer Mehrzahl von Entfernungen auswählt, die von dem Entfernungs-Bestimmer (13) bestimmt werden, zum Anzeigen der ausgewählten Entfernung auf der Entfernungs-Anzeige (8), dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmungsschwelle (P) entsprechend der Entfernung in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle variiert und eingestellt wird.
Entfernungsmessvorrichtung, aufweisend: einen Messlicht-Emitter (32) zum Aussenden von gepulstem Messlicht in Richtung zu einem Mess-Objekt, einen Reflektionslicht-Empfänger (42) zum Empfangen von Licht, das von dem Mess-Objekt zurückreflektiert wird, einen Entfernungsrechner (10) zum Ermitteln der Entfernung zu dem Mess-Objekt auf der Grundlage der Zeit, die von dem Aussenden des Messlichtes bis zum Empfangen des reflektierten Lichtes vergangen ist, und eine Entfernungsanzeige (8) zum Anzeigen der Entfernung zu dem Mess-Objekt, wobei der Entfernungsrechner (10) aufweist: einen Zähler (11) zum Hinzufügen eines Zählwertes für eine Zeitzone (Z), die verstrichener Zeit entspricht, wo die Reflektionslicht-Stärke eine Intensitätsschwelle (TL) überschreitet, eine Tabellen-Erzeugungskomponente (12) zum Erzeugen einer Häufigkeitsverteilungs-Tabelle aus den Zählwerten in Bezug auf das wiederholt eine bestimmte Anzahl von Malen ausgesendete Messlicht, einen Entfernungs-Bestimmer (13) zum Bestimmen – als die Entfernung zu dem Mess-Objekt – einer in eine Entfernung umgewandelten Zeitzone (Z) in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle mit einer Häufigkeit, die eine Bestimmungsschwelle (P) überschreitet, und einen Entfernungs-Auswähler (15), der entweder die größte Entfernung oder die kleinste Entfernung aus einer Mehrzahl von Entfernungen auswählt, die durch den Entfernungs-Bestimmer (13) bestimmt werden, zum Anzeigen der ausgewählten Entfernung auf der Entfernungs-Anzeige (8), dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmungsschwelle (P) gemäß der verstrichenen Zeit in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle variiert und eingestellt wird.
Entfernungsmessvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Bestimmungsschwelle derart eingestellt ist, dass sie sinkt, wenn die Entfernung in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle größer wird.
Entfernungsmessvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Bestimmungsschwelle derart eingestellt ist, dass sie sinkt, wenn die verstrichene Zeit in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle größer wird.
Entfernungsmessvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei zum Erzeugen der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle, die der Entfernung entspricht, die Tabellenerzeugungs-Komponente (12) zusätzlich ein Gleitdurchschnittsbilden durchführt, wobei die Häufigkeit bei jeder auf diese Weise aufaddierten Entfernung durch eine Durchschnitts-Häufigkeit bei einer Mehrzahl von Entfernungen ersetzt wird, einschließlich der Entfernung selbst sowie denen vor und nach dieser Entfernung.
Entfernungsmessvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Anzahl von Entfernungen, für die beim Gleitdurchschnittsbilden ein Durchschnitt berechnet wird, variabel eingestellt werden kann.
Entfernungsmessvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei zum Erzeugen der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle, die der verstrichenen Zeit entspricht, die Tabellen-Erzeugungskomponente (12) zusätzlich ein Gleitdurchschnittsbilden durchführt, wobei die Häufigkeit bei jeder verstrichenen Zeit, die auf diese Weise aufaddiert wird, durch eine Durchschnittshäufigkeit bei einer Mehrzahl von verstrichenen Zeiten ersetzt wird, einschließlich der verstrichenen Zeit selbst sowie denen vor und nach dieser verstrichenen Zeit.
Entfernungsmessvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Anzahl von verstrichenen Zeiten, für die beim Gleitdurchschnittsbilden eine Durchschnitts-Häufigkeit berechnet wird, variabel eingestellt werden kann.
Entfernungsmessvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine Mehrzahl von Arten der Bestimmungsschwelle eingestellt werden.
Entfernungsmessvorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei der Entfernungsrechner (10) einen Schwellen-Auswähler zum Auswählen und Verwenden der Mehrzahl von Arten von Bestimmungsschwelle gemäß der Bestimmung des Entfernungs-Bestimmers (13) aufweist.
Entfernungsmessvorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei, wenn keiner der gesamten Zählwerte in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle eine von einem Schwellen-Auswähler ausgewählte Schwelle überschreitet, der Schwellen-Auswähler auf eine Schwelle mit einem Wert umschaltet, der niedriger ist, als die ausgewählte Schwelle.
Entfernungsmessvorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei, wenn es eine Mehrzahl von gesamten Zählwerten in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle gibt, die eine von dem Schwellen-Auswähler ausgewählte Schwelle überschreiten, der Schwellen-Auswähler auf eine Schwelle mit einem Wert umschaltet, der höher ist, als die ausgewählte Schwelle.
Entfernungsmessvorrichtung, bei der gepulstes Messlicht in Richtung zu einem Mess-Objekt ausgesendet und die Entfernung zu dem oben genannten Mess-Objekt auf der Grundlage der Zeit bestimmt wird, die bis zum Empfangen des von dem oben genannten Mess-Objekt zurückreflektierten Lichts verstreicht, wobei das gepulste Messlicht wiederholt in Richtung zu dem Mess-Objekt ausgesendet wird, eine Häufigkeitszählung durch Hinzufügen eines Zählwertes für eine Entfernungszone (Z) oder durch Hinzufügen eines Zählwertes für eine Zeitzone (Z) durchgeführt wird, die der verstrichenen Zeit entspricht, wo die Reflektionslicht-Stärke eine Intensitäts-Schwelle (TL) überschreitet, eine Häufigkeitsverteilungs-Tabelle aus den Zählwerten in Bezug auf das eine bestimmte Anzahl von Malen wiederholt ausgesendete Messlicht erzeugt wird, die Entfernung zu dem Mess-Objekt als eine Entfernungszone beziehungsweise als eine Zeitzone, umgewandelt in eine Entfernung, in der Häufigkeitsverteilungstabelle bestimmt wird, die eine Häufigkeit aufweist, die eine Bestimmungsschwelle (P) überschreitet, wobei entweder die größte Entfernung oder die kleinste Entfernung aus einer Mehrzahl von durch den Entfernungs-Bestimmer (13) ermittelten Entfernungen ausgewählt und die ausgewählte Entfernung angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmungsschwelle (P) entsprechend der Entfernung beziehungsweise der verstrichenen Zeit in der Häufigkeitsverteilungs-Tabelle variiert und eingestellt wird.