JP2009503470A

JP2009503470A - 光伝搬時間の測定方法

Info

Publication number: JP2009503470A
Application number: JP2008523264A
Authority: JP
Inventors: ライメ、ゲルト
Original assignee: ライメ、ゲルト
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2006-07-29
Publication date: 2009-01-29
Also published as: ATE511108T1; WO2007012501A1; US20080204700A1; EP1913420B1; PT1913420E; SI1913420T1; EP1913420A1; DE102005045993A1; DK1913420T3; US7821618B2; DE102005045993B4; PL1913420T3

Abstract

【課題】比較的有利な構成要素と、より低い周波数の増幅器により動作できる光伝搬時間の測定方法。
【解決手段】カメラ等のための光伝搬時間測定方法（装置）では、クロック制御部（１１）によりクロッキングされる第１の光信号が少なくとも１つの送信器（１２）から少なくとも１つの光区間（１４）へ、反射性対象物（Ｏ）を介して少なくとも１つの受信器（１３）に送信され、前記受信器は、前記対象物（Ｏ）の接近、滞留（停止）および／または離隔により変化した前記第１の光信号を検出する。受信器では、第１の光信号の結果である、光区間からの受信信号が検出され、伝搬時間を検出するために、クロック制御部（１１）によりクロッキングされた第２の信号と比較器（１５）でクロック毎に比較される。この第２の信号は光区間（１４）なしで生じる信号である。そして前記比較器（１５）の出力端に比較値を形成するために、この比較器は、送信信号および／または第２の信号の振幅値を制御するために使用され、前記受信信号と前記第２の信号が少なくとも前記比較器の入力端で実質的に同じ大きさであるようにする。平行して、クロック変化の際に発生し、光伝搬時間に相応する、光区間（１４）からの前記受信信号と前記第２の信号との間のクロック変化信号（ＴＷ）がクロックに従って検出される。ここで前記光区間（１４）からの前記受信信号と前記第２の信号は前記比較器（１５）の入力端において実質的に同じ大きさに制御される。前記受信信号と前記第２の信号との間のクロック変化信号（ＴＷ）をその振幅に従い、別の比較器（１６）で比較することによって差値（Ｓ１６）が検出される。この差値（Ｓ１６）が最小に、有利にはゼロになるまで、位相シフタ（１７）によって受信信号と第２の信号の位相の位相遅延が変化される。差値が最小であるときに発生した位相シフタの遅延は光伝搬時間の検出に使用される。これによって光伝搬時間の測定方法が得られる。

Description

関連出願
本発明は、２００５年７月２９日付出願のドイツ特許願第１０２００５０３６３５４．７号、および２００５年９月２７日付出願のドイツ特許願１０２００５０４５９９３．５号に基づく優先権を主張するものであり、これらの出願の開示内容は本願の（開示）対象でもあることをここに明示する。

発明の分野
本発明は、請求項１および１８の上位概念による、とりわけカメラのための光伝搬時間測定方法および装置に関する。

多くの適用領域で基準対象物と別の対象物との距離を検出することが必要である。この種の使用領域はとりわけカメラシステムであり、車両分野またはロボティクスの分野もそうである。

ここで従来技術では次の問題点がある：発光ダイオードにパルス状電圧を印加すると、この発光ダイオードは印加される電圧のリズムで発光する。反射性の対象物は照射された光出力を、有利には送信ＬＥＤの近傍にあるフォトダイオードに反射することができる。反射された信号の大きさは、ＬＥＤの送信出力、対象物の反射率、および対象物と送信ＬＥＤとの間隔に依存する。反射性対象物、例えば手までの間隔が１ｍであり、例えば１００ｍＡのパルス電流と、例えば１５°の開口角を備える市販のＬＥＤと、（例えばＯｓｒａｍ社のＢＰＷ３４である）市販の低価格フォトダイオードを使用すると、手の反射により引き起こされる光電流はフォトダイオードにおいて例えば数μＡである。この光電流はもちろん反射性対象物までの間隔により変化し、１ｍより距離が大きいとフォトダイオードにおいて場合により数ｐＡとなる。反射性対象物までの距離を測定するためには、送信信号と受信信号との間の伝搬時間を測定する手段もある。しかし上記のようにフォトダイオードにおける受信電流が非常に小さい場合、正確な到着時点を検出するのが困難である。

これに加えて、到着する信号はフォトダイオードないしは接続された増幅器（複数）で送信時のエッジ勾配の急峻性を形成しない。フォトダイオードは、とりわけ感度を上昇するために大きなフォトダイオード（大きな感知面積）が選択される場合、ローパスフィルタとして作用する。光伝搬時間は約１５ｃｍの間隔で約１ｎｓである。上記のフォトダイオードと（前）増幅器のローパス挙動（特性）のため、受信信号の立上がり時間は１０μｓにもなる。送信ＬＥＤも顕著な立上がり時間を有するが、この立上がり時間は低価格フォトダイオードのローパス挙動（特性）よりも小さいオーダーにある。この立上がり時間は通常、５から１０ｎｓの領域にあり、以降の説明では考慮しない。

従って反射信号の正確な到着時点の検出には大きな困難性があり、多くの特許出願が反射信号の正確な到着時点の検出の改善に取り組んでいる。

一般的に、例えば１０から１００ｍの比較的に大きな反射間隔は、このやり方で比較的容易に検出できることが周知である。さらに約３ｍから２５０ｍまでの測定は０から３ｍの近接野（範囲）での測定よりも簡単であるが、近接野の測定ではｎｓ精度で測定しなければならず、このことはさらにＧＨｚ領域のフォトダイオードと増幅器を必要とする。さらに、外部光、温度、および測定対象物のその都度の反射率が問題をますます難しくする。これらのパラメータは通常、距離測定に大きく関与する。しかし実際には、格段に大きな送信出力（例えば１０Ｗのパルスレーザ）がしばしば使用される。

受信信号の到着時点が正確に検出されても、別の不所望な作用が生じる。付加的な外部光はフォトダイオードにおいて受信信号の振幅および立上がり時間を変化させる。そのため距離測定も外部光により影響を受け得る。

距離測定の手段は、光ビームを送信する送信器と、この光ビームを反射する対象物および受信器との間の光伝搬時間を測定することである。高い光速度と測定の所望の精度のため、この測定は現在では非常に高速の増幅器と意図的に小さく選択されたフォトダイオードにより動作する。このフォトダイオードは例えば１００ＭＨｚの高い周波数で駆動することができる。

ＤＥ１００２２０５４Ａ１から、送信光ビームと受信光ビームとの間の位相ずれを距離測定に利用する光学的距離センサが公知である。このために最小振幅の受信信号が発振器の電圧と共に同期整流器に供給される。従って光区間（光路）から発生する信号が純粋な電気的伝達信号と共に同期整流器の入力端（複数）に供給される。同期整流器の出力端に発生する出力信号は遅延素子の制御によって、（正負）符合が変化するまで、すなわち２つの信号の平均値が出力端においてほぼゼロになるまで制御される。ここで同期整流器の役目は、信号を非常に正確に位相に分解することである。構成部材に起因する遅延、老化（経時劣化）および温度の影響は別個に参照され、補償される。基準光区間を使用する場合でも、遅延素子の調整によって電気的に制御される。従って古典的な同期整流器には、フォトダイオード信号と純粋な電気的伝達信号が位相検出のために９０°ないしは２７０°ずらされて供給される。このために両信号は同期整流器の上流でゼロに等しくなく、平均値はほぼゼロにすることができ、受信信号のその都度の信号区間を同じ長さに維持する。

ＷＯ０１／９０７７８Ａ１からさらに、伝搬時間測定による距離測定方法が公知である。ここでは送信信号と受信器に生ずる受信信号とが同じクロックで制御される。このようにして求められた制御信号は位相シフタによって、伝搬時間測定により検出された、目標対象物までの距離と実際の距離との距離差が最小になるようにシフトされる。その目的は、伝搬時間によるサンプリング時点を高い周波数で最適化することである。

ＥＰ７０６６４８Ｂ１から、光信号を光送信器と光受信器との間における外部の影響、例えば外部光、温度、または老化などの影響、を補償して、検出することが公知である。複数の光送信器がクロック発生器を介して時間（インターバル）毎に交互に駆動される。少なくとも１つの光区間での振幅が制御された光は、場合により、別の光送信器、例えば補償光源の光と共に光受信器に作用し、クロック同期信号成分のない受信信号が発生する。光受信器の受信信号は同期復調器に供給される。この同期復調器は受信信号をさらに、２つの光源に相応する信号成分に分解する。これらの成分は比較器で相互に比較され、このとき外部光成分のない、ゼロ状態に相応する信号が発生する。比較器の出力端に、ゼロ状態に相応する信号が発生しない場合、光源に供給されるビーム出力がこの状態に達するまで制御される。

ＤＥ１０３２２５５２Ａ１から、対象物で反射された光ビームと、別の送信器または補償光源から発する第２の光区間（光路）の光ビームとを平行に、または同じ角度で受信器に導くことが公知である。すなわち一方の光源からの光が前方からフォトダイオードに入射され、別の光源からの光が側方から入力結合されると、パルス電流を使用する場合の光信号の立上がり時間が側方からの入力結合の場合には格段に増大する。従って外部光は、側方から入力結合する場合には格段に大きな影響を有する。これにより、補償が完全であるときに発生する、光強度−光電流特性曲線上の無次元ポイントが再び、フォトダイオードの特性曲線上で外部光の影響を受ける区間になる。従って理想的には、受信信号と補償信号に対する入射角が同じである。
ＤＥ１００２２０５４Ａ１ＷＯ０１／９０７７８Ａ１ＥＰ７０６６４８Ｂ１ＤＥ１０３２２５５２Ａ１

この従来技術から出発して本発明の基礎とする課題は、とりわけカメラにおいて、比較的（もっと）有利な構成素子（複数）とより低い周波数の増幅器により動作することのできる光伝搬時間の測定方法を提供することである。

この課題は請求項１の特徴部分の構成を有する方法によって、および請求項１８の特徴部分の構成を有する装置によって解決される。

受信器にはクロッキングされる信号が少なくとも２つの送信器から供給され、光源または補償光源はＬＥＤの形態とすることができる。光源は光を、その距離／反射を検出すべき対象物に送信する。反射された光は受信器に導かれる。補償光源は光を、規定された距離から受信器に直接送信する。光源の受信信号と補償光源の受信信号は相互に比較され、振幅および位相制御によって相互に最小差に制御され、これにより反射、外部光、温度、および老化の影響が補償される。この場合、振幅ないし位相制御の制御値は、反射ないし光伝搬時間の値に相応する。このために光源および補償光源からの１つのクロックサイクルの受信信号は有利には、例えば４つの同じ区間に分割される。光源のスイッチオン時間を区間ＡとＢにより表し、補償光源のスイッチオン時間をＣとＤにより表すと、区間ＡとＣが比較され、位相シフトによって相互に最小差に制御される。区間ＢとＤは振幅制御によって同様に相互に最小差に制御される。区間ＡとＣには光伝搬時間の情報が、区間ＢとＤには反射率に関する情報が入っている。位相シフタの遅延から、光伝搬時間、ひいては光源と対象物ないし受信器との距離を検出することができる。

補償によってクロック同期した信号成分を完全に消去することができる。すなわち本来の増幅器ノイズだけが残る。従ってフォトダイオード増幅器は非常に高い増幅率を有することができ、ないしは高増幅率のリミッタ増幅器（Begrenzerverstaerker, limiting amplifier）として構成することができる。

これによりクロック変化の際に発生するクロック変化信号が検知され、この信号から位相シフタにより最小にされる差値が検出される。位相シフタの遅延から、光伝搬時間、ひいては送信器と対象物ないしは受信器との距離を検出することができる。補償によって一方ではクロック同期した信号成分を完全に消去することができる。すなわち増幅器ノイズだけが残る。受信信号を大きく増幅することによりクロック変化の際のピークが顕著になる。このピークは送信光源と補償光源のそれぞれのクロックで、ノイズの平均値に対して異なる極性で発生し、比較器の２つの入力端に供給される。これら入力端は、相応する時間区間のクロックに相応に同期して接続される。このクロック変化信号の振幅は反射に依存している。しかし差値の最小化だけが問題であるから、信号の差値はクロックに従ってクロック同期して振幅が復調され、位相シフタの制御に使用される。クロックに基づきクロック変化信号（Taktwechselsignal）の発生時点は既知であるから、そこではピークだけを検出すればよい。同時に、任意のクロックにより動作することができる。

従って同期復調器はクロック区間に従った振幅検出のために配設（使用）され、その入力端には制御されたゼロ信号が有利には光学的秤の２つの区間から印加される。または第１の光信号と、第２の区間からの電子的に伝達された電圧信号が印加される。前者の場合、２つの光区間が相互に独立して外部に導かれる。そしてそれら光区間の振幅は、受信信号がセンタリング増幅器（Zentrierverstaerker）ないしは同期復調器の入力端で相互にすでにゼロであり、従って変化する信号を生じないように、制御される。同期復調器と比較器の出力端にまだ信号が発生する場合、センタリング段（信号のセンタリングを行う、Zentrierstufe）または比較器を介して、少なくとも１つの送信器の光出力が制御器により調整され、この信号がクロック毎に相互にゼロになり、従って同期復調器の入力端の信号もゼロになるように、制御される。残ったゼロ信号から（このゼロ信号は本来、クロック同期した変化成分がなく、増幅器ノイズからだけ発生する）、振幅検出器の出力端でノイズ中に場合により発生するクロック変化信号を検出し、これを再びゼロに制御することができる。この値は、位相情報がもはや存在しない任意の時点でもサンプリングすることができる。位相どおりではない振幅値のこの差値は位相シフタにおいて、これが最小となり、有利にはゼロとなるように変化され、これにより光伝搬時間が検出される。

これにより３Ｄ能力を備えるカメラが作製される。検出された信号は、反射測定と同時にまたはほぼ同時に距離測定が行われるように、そして発生した光信号が画像情報としても存在するように、評価することができる。これによりカメラのピクセルが制御されるならば、正確な距離測定に基づいて非常に好適で正確に動作する画像検出手段が得られる。

２つの閉じたループ制御（geschlossener Regelkreis）によって、一方では振幅制御が他方では伝搬時間制御が、それぞれ０クロック同期成分について行われ、以下の利点がとりわけカメラで使用するために達成される：
・非常に高い感度
・近接領域（０間隔まで）でも非常に良好な伝搬時間測定
・外部光感度がない
・伝搬時間検出への温度の影響がない
・低周波構成素子（ＣＭＯＳ技術）の使用
・固有キャパシタンスの大きな低価格大面積フォトダイオードの使用
・ＬＥＤの送信器としての使用（小さな送信出力）
・前（置）増幅器パラメータの変化にクリティカルでない
・反射性物体の反射特性が距離測定に影響を及ぼさない。

有利には、光区間を介する第１の光信号と、更なる（別の）送信器または補償素子からの第２の信号との間の位相シフトは制御回路によって行われる。この制御回路には、制御によって最小とされるクロック変化信号の差値が制御信号として入力される。

光区間からの光と別の光経路からの光とができるだけ同じ角度で受信器に入射されると有利である。このために偏向手段を設けることができる。

さらなる利点は以下の説明および従属請求項から明らかとなる。

（好適な実施例の詳細な説明）
本発明を例として添付図面を参照して詳細に説明する。とりわけこれらの実施例は、本発明の技術思想を特定の構成に限定するための例ではない。

本発明を詳細に説明する前に、本発明はこの回路のそれぞれの構成素子に、またはそれぞれの方法ステップに制限されるものではないことを述べておく。なぜならこれらの構成素子および方法は変化することができるからである。ここで使用される概念はとりわけ実施形態を説明するためにだけ定義されるものであり、制限的に使用されるものではない。加えて明細書および特許請求の範囲に単数または不定冠詞が使用されていても、全体的関連性が明らかに別のものとならない限り、このことはこの素子の複数にも関連する。

本発明により、外部光問題がなく、反射率に依存せず、大面積の低価格フォトダイオードと帯域幅の狭い増幅器を使用して、正確な光伝搬時間測定が行われる距離測定が可能となる。さらにセンサ表面での近接領域から遠距離まで、測定領域を切り替えることなしに伝搬時間測定を行うことができる。以下では１つのピクセルに基づいてだけ本発明を説明するが、有利な使用用途はカメラである。

本発明は以下の考察から出発する：ＬＥＤ（またはレーザ）が例えば１００ｋＨｚ、デューティ比５０％のパルスを送信し、フォトダイオードが受信する。このパルスは約１５ｃｍ離れた反射性対象物により反射され、受信器１３としてのフォトダイオードにより受信される。従って理論的には、受信されたパルスは送信パルスに対して約１ｎｓだけ時間がずれている。まず時間差、すなわち送信パルスの遅れた到着を本来のパルス情報から分離する。このために送信パルスのパルス休止時に第２のＬＥＤをアクティベートする。この第２のＬＥＤは、光出力を反射区間で迂回せずにフォトダイオードに直接送信する。フォトダイオードに、図４に示すよう同じ振幅の２つの光出力Ｓ１，Ｓ２が到来すると（振幅はもちろんＬＥＤの振幅制御を介して同じ大きさに維持することができる）、フォトダイオードには実質的に同レベル光信号（同じ強度の継続的ないし矩形波光信号、Gleichlichtsignal）が発生する。この同レベル光信号は、２つのＬＥＤの交互の光と、場合による外部光成分からなる。従ってこの同レベル光（信号）は、実質的にクロック同期せずに変調された直流（ないし同レベル）電流（Gleichstrom）をフォトダイオードで形成する。もちろん第２の信号は光信号として存在する必要はなく、電子的線路に電圧信号として存在しても良い。

詳細に観察すると、この直流（ないし同レベル）電流（Gleichstrom）では２つのＬＥＤの送信パルスが移行する時に１ｎｓの伝搬時間差が顕著になる。１つのフェーズで、交番するＬＥＤの「同レベル光」（信号）には切れ目（ギャップ）が発生する。この切れ目は、受信器の近傍にあるＬＥＤはすでにオフしているが、第２のＬＥＤの光は反射性対象物までの１５ｃｍを往復進行しなければならないからである。第２のフェーズでは、フォトダイオードの近傍にあるＬＥＤがすでに光を送信しているが、正しい時点で遮断された第２のＬＥＤからの光は未だフォトダイオードへの途中である。このことが図５に模式的に示されている。受信信号には位相同期して交互の極性を有する非常に短いピークが発生する。この時間差は、受信フォトダイオードに対しては極端に短い。従って時間差は、例えばローパス特性が２００ｋＨｚの場合（大面積のフォトダイオード、例えばＢＰＷ３４）、非常に小さな電流変化値としてだけ発生する。

ここにエネルギー保存の法則を適用する：外に向かって反射性対象物に指向されたＬＥＤだけがクロック制御で送信し、フォトダイオードに指向されたＬＥＤはオフであると仮定すると、フォトダイオードは電圧として出現する（交番）変化光（Wechsellicht）を受光する。この変化光は例えば１０ｍＶの（交番）変化電圧（Wechselspannung）を、フォトダイオードに後置接続された任意の（交番）変化電圧増幅器の出力端に発生させる。理想的なフォトダイオードと、理想的な立上がり時間特性を備える理想的な増幅器を前提とし、さらに送信ＬＥＤは５０％サイクル（デューティ化）の１０ｍＶ出力信号であると仮定する。第２のＬＥＤを追加で（オン）接続すると、信号の伝搬時間のため、１ｎｓのパルスがクロック同期して正と負の方向に交互に発生する（図５）。これらのパルスは前記の場合、増幅信号における唯一の情報であり、伝搬時間情報を表す。しかし実際には、フォトダイオードおよび増幅器の「ローパス特性」がこの非常に短いパルスを「吸収」（verschlucken）してしまう。

ここでは本発明により振幅制御されるシステムの利点が効力を発揮する：短いパルスだけが（交番）変化情報（Wechselinformation）としてフォトダイオードに印加されるから、フォトダイオード信号はほとんど任意に、例えば１万倍の増幅率で増幅することができる。長さが１ｎｓであり、理想例では１０ｍＶである理論的光パルスは、理想的増幅器の出力端で実際には、強く細められた例えば１０μＶの電圧上昇ストローク（Hub）だけを引き起こす（図６に概略的に示されている）。しかしこの電圧上昇ストロークは１万倍の増幅後に、例えば５μｓである長さｔ１を備える１００ｍＶの信号となる（図７）。ここで増幅器には特別の要求は課せられず、帯域幅が２００ｋＨｚあれば相応の増幅率に対して十分である。この信号は、一方のＬＥＤを第２のＬＥＤに切り替えた後、切替時点後に交互の方向（正と負）に現れる。クロックに同期して接続される整流器によって、この時点での受信信号を同期信号成分について検査することができる。同期して復調された信号成分を単純に積分（Integration）することにより、例えばフォトダイオードへ直射日光が当たる際に発生する光子ノイズにより強くノイズの混入した信号から、伝搬時間差により発生した信号成分を申し分なく検出することができる。同期整流器または同期復調器Ｄ１，Ｄ２は、位相を正確に検出しなければならないだけでなくクロックに従って（taktweise）振幅も検出する回路であることを述べておく。位相精度は測定精度に何の影響も及ぼさない。従って例えば２０°の位相ずれも無視できる。

このクロック同期した信号成分の発生は２つのＬＥＤ間の伝搬時間差を指示するものであり、２つのＬＥＤへの明白な割当ても可能であるから、この情報により図１の制御回路（ないしループ、Regelkreis）（下記参照）を次のように接続することができる。すなわち、フォトダイオードに直接入射するＬＥＤの信号を公知の手段（例えば調整可能なオールパスフィルタによる制御可能な伝搬時間、またはデジタルで調整可能な位相シフト）によって、対象物で反射される光と同じ大きさだけシフトするのである。直接的に入射するＬＥＤ１２に対する位相シフタ１７（図１）における電気制御パルスの所要のシフトは、伝搬時間に対する直接的尺度であり、従って反射性対象物の距離に対する直接的尺度でもある。

伝搬時間に依存する信号成分を同期復調した後、２つの信号は直接入射するＬＥＤの位相シフトによって相互に“０”に制御するため、例えば、もちろんさらなる高増幅率演算増幅器で相互に比較される。この演算増幅器の帯域幅には特別の要求はない。その際クロック同期される２つの信号成分にまだ小さな差が存在すれば、この差は位相制御を介して“０”に制御される。任意の増幅器を使用することができるが、有利には（交番）変化電圧増幅器（Wechselspannungsverstaerker）が使用される。

実施例では、図１下方の２つの異なる制御回路が同時に使用される。一方では、２つのＬＥＤ区間に対する受信振幅は、２つのＬＥＤの少なくとも１つの振幅制御によって、フォトダイオード（受信器１３）の入力端で同じ値になるよう制御される。これはＥＰ７０６６４８Ｂ１から公知のものと同様である。一方のＬＥＤを第２のＬＥＤに切り替えた後、振幅情報としての位相差は長さに大きく引き伸ばされるから、伝搬時間情報がすでに消失した時点で初めて信号を、クロック同期した振幅差について検査すべきである。実際には例えば１００ｋＨｚから２００ｋＨｚのクロック周波数が有効（適切）であることが判明している。ここで１クロック期間の第１の部分では信号が信号中の振幅として発生する伝搬時間差についてクロック制御の前に検査され、クロック期間の第２の部分では純粋に振幅差について検査される。クロック期間の第２の半分からの情報により、実施例では２つのＬＥＤの少なくとも１つの振幅だけが調整され、２つの光区間からほぼ同じ大きさの信号が得られるようにし、これにより差値をゼロに制御する。２つの光区間の信号が同じ大きさであれば、クロック同期した（交番）変化成分（Wechselanteile）のないゼロ信号が得られる。

もちろんフォトダイオードに直接入射するＬＥＤの位相を、反射を引き起こす他方のＬＥＤの伝搬時間に相応して適合する必要はなく、相応に回路構成すれば、反射を引き起こすＬＥＤも調整することができる。

この２つの閉制御ループとしての
・振幅制御
・伝搬時間制御
をそれぞれの“０クロック同期”成分について行うことにより、冒頭に述べた利点が達成される。

個々にアドレシング可能なピクセルを備えるカメラに適用する場合、もちろん各ピクセルに対して反射性対象物までの距離が検出される。カメラでの適用で前記のシステムは、距離、反射および画像内容に対する情報が各別に発生するという利点を提供する。距離測定はそれぞれのピクセルにおいて“０信号”を調整するから、本来の測定が外部光源（自然の日光、太陽）に基づく画像情報を妨げることはない。

図１を参照すると、本発明の装置では光が受信器１３に第２の光区間（光路）２０を介して導かれ、とりわけ振幅補償部が設けられている。この方法は、とりわけカメラ１０（図８）に対する光伝搬時間測定に有用である。まず光ビームがクロック制御部１１により例えば２００ｋＨｚに変調されて、出力端１１Ｅから線路３０，３１，３２を介し、さらに（光）送信器１２を介して光区間１４に入射される。線路３０（線路３１を経て）は出力制御器１８の入力端に至り、その出力端１８ｂから線路３２を介して送信器１２の入力端１２ａに至る。光は送信器１２から対象物Ｏに達し、そこで反射されて受信器１３に達する。同じクロックではあるが、インバータ２２により反転されたクロックにより、補償光源としての別の送信器２１または図示しない補償光源からも光は受信器１３に入射される。このためにクロック制御部１１の信号は線路３０，３３を介して位相シフタ１７の入力端１７ａに、また位相シフタの出力端１７ｂと線路３４を介してインバータ２２の入力端２２ａに達する。このインバータの出力端２２ｂから信号は線路３５を介して（更なる）別の送信器２１の入力端２１に達する。これにより受信器の出力端１３ａでは、クロック制御部１１のクロックの変化時に２つの光区間からの信号Ｓ１３が線路４０に出力される。別の送信器２１から発する別の信号も、図１の実施例では同様にクロック制御部１１によりクロッキングされる光信号であり、この光信号は、有利には光区間１４からの第１の光信号に対して平行に、受信器１３に導かれる。しかしこの光信号は進行する区間（光路）長がほとんどないか、またはその距離に関して既知の区間（光路）を進行する。信号Ｓ１３は線路４０を介して増幅器２３に供給され、増幅器で増幅され、線路４１を介して同じように構成された２つの同期復調器Ｄ１、Ｄ２に導かれる。これら同期復調器は図１の下方に示されており、それぞれ比較器を備えている。ここで同期復調器Ｄ１，Ｄ２の役目は、位相を正確に検出することではなく、クロックに従って（taktweise）振幅を検出することである。位相精度は測定精度に何の影響も及ぼさない。従って例えば２０°の位相ずれも無視できる。

これらの回路に詳細に立ち入る前に、図２の上部は増幅器２３の後方に発生する信号を示していることを述べる。図示の信号は、例えば１５ｃｍの反射距離による伝搬時間がある場合の信号経過を示しており、ここでは送信器１２と別の送信器２１である２つのＬＥＤの少なくとも一方の信号位相に適合していない。クロック同期した信号成分の発生は、相応のゲート回路により検出することができ、相応するＬＥＤに対応付けることができる。その際クロック領域全体の振幅差と信号振幅とはクロックの切替直後に区別される（べきものである）。このためにクロック周期が、図２で４つの区間Ａ／Ｂ／Ｃ／Ｄに分割される。区間Ｂ，Ｄは、クロック同期した振幅差がない場合の制御状態での振幅値を表す。すなわち振幅値はクロックからクロックへと同じである。区間Ｂ，Ｄの制御状態は、双方（２つ）のＬＥＤの少なくとも一方の振幅制御に関連する。クロック区間ＢとＤで振幅が同じ値に制御された状態では、２つのＬＥＤの光伝搬時間が同じ場合、フォトダイオードにはクロック同期した信号成分のない信号が発生する。別の光区間２０と光区間１４との間に伝搬時間差がある場合だけ、クロック同期した信号成分が発生する。

図１で、比較器を備える同期復調器Ｄ１とＤ２はクロック制御部１１により、出力端１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄと所属のクロック線路５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄを介して次のように制御される。すなわち（一方の）同期復調器Ｄ１は受信した信号Ｓ１３におけるクロック同期した振幅差を、振幅制御のための出力制御器１８を介して“０”になるように制御し、（他方の）同期復調器Ｄ２は（両）光区間の間の伝搬時間差を検出し、位相シフタ１７を介してこれが“０”になるように制御する。光伝搬時間が制御されない場合には、クロック区間ＡとＣにクロック同期した信号成分が発生し、この信号成分は位相ごとに（交番ないし極性）変化する極性を有している。この信号成分は同期復調器Ｄ２の出力端で制御信号Ｓ１６となり、この制御信号Ｓ１６は位相シフタ１７を、増幅器２３の出力端２３ｂに、クロック同期した信号成分のない“０”信号が発生するように制御する。

同期復調器Ｄ１では、受信信号Ｓ１３が再び２つの光区間１４と２０に分解される。このために信号は線路４１，４１Ｂ，４１Ｄを介して、区間ＢとＤに配属（割当て）されたスイッチに供給される。これらのスイッチはクロック線路５０Ｂと５０Ｄを介してクロック制御部１１により、区間ＢとＤのクロック変化時に操作される。これによりスイッチ位置に相応してスイッチの出力端では、区間ＢとＤに相応する信号が線路６０Ｂと６０Ｄ上に発生する。これらの信号は積分器（Integrator）Ｒ３，Ｒ４および／またはＣ３，Ｃ４を介して比較器１５の入力端１５ａ，１５ｂに供給される。比較器の出力端１５ｃには、信号が同じ大きさの場合、信号Ｓ１３のゼロ状態に対する相応の制御信号が発生する。そこに別の信号が発生する場合、任意の制御信号が出力制御器１８による振幅制御のための信号Ｓ１５として線路７０を介して出力制御器１８の入力端１８ｃに生じる。この出力制御器は送信器１２のビーム出力における振幅を、信号Ｓ１３がゼロ状態に相応する信号になるように後（追従）制御（nachregelt）する。すなわち信号Ｓ１３がクロック同期した成分を含んでおらず、それ以上の後制御が必要ないようにする。この状態でクロック同期した変化成分（Wechselanteile）は除去（ないし最小に軽減）される（eliminiert）。すなわち反射特性、外部光または温度変化により惹起される影響は光伝搬時間測定に影響を及ぼさない。図面では送信器１２のビーム出力が後制御されるが、この制御はＥＰ７０６６４８Ｂ１から公知のように（更なる）別の送信器２１でも、または２つの送信器でも、または複数の送信器がある場合には複数の送信器でも行うことができることは自明である。同じことが受信器１３に直接割り当てられた補償光源の場合に対しても当てはまる。従って信号Ｓ１５は同時に、反射または振幅に対する信号９４である。

言い替えると、同期復調器Ｄ１はクロック区間に従って（taktabschnittweise）に振幅検出するために使用され、その入力端、すなわち区間ＢとＤに割り当てられたスイッチには、光学的秤の２つの区間からの、有利にはすでに制御された、ゼロ信号が印加される。このために図１では、２つの光区間が相互に独立して外部に導かれる。そしてそれら光区間の振幅は、同期復調器Ｄ１の入力端で相互にすでにゼロであり、変化する信号を生じないように制御される。このことは、図１の下方に図示された、外部影響を所望の精度に必要であるよう補償するためのスイッチＢとＤにより行われる。次いで残ったゼロ信号から、同期復調器Ｄ２の形態にある振幅検出器の出力端でノイズ中のクロック（交番）変化信号（Taktwechselsignal）を検出することができる。

クロック線路５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄを介するサンプリング時点の位相変化は、広い領域にわたって距離測定には影響を及ぼさない。ＤＥ１００２２０５４Ａ１では、同期復調器の位相に高精度が必要であるが、それに対しこのことは本発明では距離測定に関与しない。振幅のサンプリング（Abtasten）時点がほぼクロック時点（ungefaehrer Zeitpunkt des Taktes）であることが必要なだけである。従って本発明では、「同期復調」は擬似的な同期復調である。位相自体は、クロック変化信号の振幅差を識別可能にし、同期復調器Ｄ２の形態の振幅検出器の入力端における出力をゼロにするためには殆んど重要ではない。このクロック変化信号は、成分の位相シフトによって相互に最小に、有利にはゼロにされる。これにより生じる位相シフタ１７の遅延は光伝搬時間である。

図１中央部では、同期復調器Ｄ２の上部の２つのスイッチがゲート回路により、図２上部の領域ＡとＣに相応して制御される。同期復調器Ｄ２では、受信信号Ｓ１３が同様に２つの光区間１４並びに２０の振幅信号に割り当てられる。すなわち区間ＡとＣに相応する信号区間である。このために信号は線路４１，４１Ａ，４１Ｃを介して、区間ＡとＣに配属されたスイッチに供給される。これらのスイッチはクロック線路５０Ａと５０Ｃを介してクロック制御部１１により、区間ＡとＣのクロック変化時に操作される。これによりスイッチ位置に相応してスイッチの出力端では、区間ＡとＣに相応する信号が線路６０Ａと６０Ｃ上に発生する。これらの信号は積分器Ｒ１，Ｒ２および／またはＣ１，Ｃ２を介して比較器１６の入力端１６ａ，１６ｂに供給される。

これによりクロックに従って（taktweise）、クロック変化の際に発生し、光区間の光伝搬時間に相応する第１の光信号と第２の信号、すなわち（さらなる）別の光信号とが検出される。これらの信号の大きさ、すなわち振幅は反射に依存するが、しかしこれら２つの信号の、クロック同期した差値の検出が問題なので、このことは何の影響もない。２つの信号は別の比較器１６で比較される。この差値は、第１の光信号と第２の信号との間の位相差に相応し、フォトダイオードでの積分に基づいて振幅値に変換される。この値は、位相情報がもはや存在しない任意の時点でサンプリングすることができる。位相どおりではない、すなわち位相境界（Phasengrenze）では正確には一致しない振幅値の差値は線路８０を介し信号Ｓ１６として位相シフタ１７の入力端１７ｃに達し、この位相シフタ１７でこれが最小に、有利にはゼロになるように変化される。そしてこれにより光伝搬時間が検出される。ここで位相シフタ１７での調整された遅延から、光伝搬時間を検出することができ、ひいては距離を検出することができる。この距離は位相シフタ１７の出力端１７ｄに、伝搬時間信号９３として発生する。位相シフタの変化によって、図３のようにクロック変化信号（Taktwechselsignal）ＴＷの振幅はノイズ中に消失する。

位相シフタ１７はアナログ動作する回路とすることができるが、デジタル信号遅延部とすることもできる。ここで高周波クロックは、例えばクロックが１ｎｓステップで、ずれること（シフト）ができるように選択することができる。このために信号Ｓ１６はＡ／Ｄ変換器によりサンプリング（ないし走査、abtasten）され、結果は相応の位相シフトに変換される。

図９は、別の実施例の概略的回路図を示す。この別の実施例では、第２の信号が光区間ではなく、電子的に増幅器２３に供給される。この実施例で、図１の実施例と同じ構成部材および線路には同じ参照符合が使用されている。増幅器の後の構成部材、すなわち同期復調器Ｄ１とＤ２、およびそこで得られた結果、すなわち信号Ｓ１５とＳ１６も、９２と９４も同じである。同様に送信器１２とその制御も、出力制御器１８を除いて図１の実施例と同じであり、光区間１４も同じである。しかし信号Ｓ１５は線路７０と７１を介して分岐点に達し、この分岐点で線路７２と７３に導かれる。スイッチ９１はクロック制御部１１により、送信器１２と同じ出力端１１Ｅを介し同じクロックで、しかしインバータ２２により反転して制御される。このためにクロック制御部１１の信号は線路３０，３３を介して位相シフタの入力端１７ａに、また位相シフタの出力端１７ｂと線路３４を介してインバータ２２の入力端２２ａに達する。このインバータの出力端２２ｂから信号は線路７９を介してスイッチ９１に達する。これによりスイッチ下流の線路７４にはクロック制御部１１のクロック変化時に、線路７３の信号Ｓ１５または線路７２を介する信号が印加される。これにより電子的に伝達された信号は光区間を進まず、従って光速度による光区間の分だけ信号Ｓ１３よりも高速である。線路７４上の信号は、容量Ｃ５を備える積分器Ｒ５とＤＣ脱結合（分離）部９０を介し、さらに線路７５［９０は誤記］と線路４０を介して増幅器２３に供給される。そこから信号は、図１の実施例と同じように線路４１を介して、同じように構成された２つの同期復調器Ｄ１，Ｄ２に供給される。これら同期復調器は夫々比較器を備えており、信号は第１の実施例と同じように処理される。

この種の非対称構成は外部の影響に鋭敏に応答する。従ってこれに対して対策を講じる必要がある。１つの手段は、受信器１３として部分的に非透光に被覆されたフォトダイオードを使用することである。このために例えばフォトダイオードの縁部１３ｂを非透光に被覆することができる。フォトダイオードに入射する光は、とりわけこれがフォトダイオードの正面に直接当たらない場合、正面に入射する光の電気信号とは異なる立上がり時間を引き起こす。このことによって測定結果に誤差が出る。

これまでに説明は１つのピクセルの表示に関連するものである。もちろん１つのアレイに複数ないしは多数のピクセルが配置されていても良く、これらのピクセルが光学系により観察領域を結像する。この場合、各ピクセルに対して、例えばシーケンシャルに、個々の距離が検出される。

実際には、反射された信号と直接入射するＬＥＤの入射角が種々異なることにより、測定結果に誤差が生じることが判明した。ＤＥ１０３２２５５２Ａ１から、２つの異なる光経路（光路長）を、ほぼ同じ角度を以てフォトダイオードに衝突させるための手段が公知である。従って別の送信器２１から発する光信号は半透明または透明の偏向手段２５を介して偏向され、光区間１４から発する光に対してほぼ平行にまたは同じ角度で受信器に入射する。有利には第２の信号は少なくとも部分的に受信器１３に向けて偏向され、一方、光区間１４から発する第１の光信号は実質的に変更なしで受信器に入射する。

クロック制御部１１は有利には５０から２００ｋＨｚの間のクロックにより動作する。このクロック数は、これまで従来技術で光伝搬時間測定に使用されていたクロックより格段に低い。これにより比較的に大きく有利なフォトダイオードを使用することができる。とりわけ比較的に周波数の低い増幅器により動作することができる。

伝搬時間測定ないしは距離測定と反射測定のために、送信されたクロック同期光信号はフォトダイオードでクロック同期したゼロ成分（Null-Anteil）に制御されるから、この測定がカメラの非クロック同期の画像情報を損なうことはない。クロック同期したゼロ成分は小さな付加的同光レベル（Gleichlichtpegel）でだけ現れる。補償制御回路での振幅制御の際に、この同光レベルは反射性対象物での反射強度と共に変化する。しかし反射の値は信号Ｓ１５に含まれているから、ピクセルにより測定された本来の輝度（ないし明るさ）はこの値により相応に補正される。実際にはほとんどの場合、補正は必要ないことが判明している。これとは反対に、周囲光が欠けているときに対象物照明のために送信された光には補正が必要である。

１つのピクセルだけを使用する場合、送信エレメントとして従来のＬＥＤを、フォトダイオードとして大面積の低価格フォトダイオード、例えばＯｓｒａｍ社のＢＰＷ３４を使用することができる。フォトダイオード増幅器はＣＭＯＳ技術で形成することができ、例えばわずか２００ｋＨｚの帯域幅を有することができる。増幅器のパラメータはほとんど測定精度に関与しない。従ってここでの要求は低い。本発明では詳細に説明していないが、基準信号を従来技術によりデジタルで位相シフトする（高クロック周波数）ことを別にすれば、このシステムをわずか５０から２００ｋＨｚのシステムクロックにより駆動することができる。高クロック周波数をもっぱらデジタル位相シフトの発生のためにだけ使用する場合、もちろんいずれの形式の位相シフトも、例えばアナログ積分形態（in analog integrierter Form）で、用いることができる。

有利には本発明で、クロックサイクルにより任意の値を取ることのできるクロック周波数を任意の値に選択することもできる。同期不可のシステムを並列に使用する場合に生じ得る干渉を抑圧するために、任意の「周波数ホッピング」（ＦＤＭＡ）を問題なしに使用することができる。従ってこのシステムは簡単な手段により、ただ１つの個別の光伝搬時間測定区間を実現するのに適するだけでなく、従来のカメラ、有利にはＣＭＯＳカメラから３Ｄ能力を有するシステムを形成するのにも適する。ここで前記の本発明では、送信源の照明領域にある対象物の距離測定ではあるが、従来の画像情報も同時に使用される。

本発明によれば、簡単な手段と小さな送信出力を使用して、外部光および温度に対して完全に不感な光伝搬時間測定が可能であり、この光伝搬時間測定は受信信号に大きなノイズがあっても極く近傍の近接領域から最大距離まで電子回路を適合することなしに行うことができる。測定すべき対象物の反射特性も測定結果に影響を及ぼさない。ここでは基本的に送信器または補償器（すなわち例えば別の送信器または電子的補償）、または両者の位相もしくは出力が制御される。

所属の装置のエレメントは、特に図１と９を参照したこれまでの説明からすでに明らかである。少なくとも送信器１２は、クロック制御部１１によりクロッキングされる第１の光信号を少なくとも１つの光区間１４へ反射性対象物Ｏを介して少なくとも１つの受信器１３に送信する。この受信器は、前記対象物Ｏの接近、存在および／または距離により変化した第１の光信号を検出する。受信器１３は光区間１４から到来する第１の光信号を受信する。受信器１３には、第１の光信号による受信信号を検出するための手段が設けられている。さらに、クロック制御部１１によりクロッキングされた第２の信号を伝送するための手段が設けられており、この第２の信号は光区間１４なしで、またはその距離に関して既知の区間を介して生じる。この伝送は第１の実施例では、（更なる）別の送信器２１によって別の光区間２０を介して行われる。しかし図９の如く電子的に行うこともできる。比較器１５はクロックに従って光区間１４からの受信信号と第２の信号を比較し、比較器１５の出力端に比較値を形成する。少なくとも１つの制御器１８は送信信号および／または第２の信号の振幅を制御するために前記比較値を使用し、受信信号と第２の信号が少なくとも比較器の入力端で実質的に同じ大きさになるようにする。クロック変化の際に発生し、光伝搬時間に相応する、光区間１４からの受信信号と第２の信号との間のクロック変化信号ＴＷをクロックに従って検出するための手段が、ゲート回路の形態で設けられている。この光区間１４からの受信信号と第２の信号は比較器１５の入力端において実質的に同じ大きさに制御される。別の比較器１６は、光区間１４からの受信信号と第２の信号との間のクロック変化信号ＴＷを、振幅に従って比較することによって差値Ｓ１６を検出する。位相シフタ１７は、差値Ｓ１６が最小に、有利にはゼロになるまで、受信信号と第２の信号の位相の位相遅延を変化する。差値が最小であるときに発生した位相シフタの遅延は光伝搬時間に相応する。

比較器１５は、振幅検知のための同期復調器Ｄ１の一部である。クロック変化信号ＴＷをクロックに従って検出するための手段はゲート回路であり、このゲート回路は符合の変化するクロック変化信号ＴＷを検出し、クロック変化信号ＴＷ間の差値Ｓ１６が制御回路の制御量として使用される。このゲート回路と、割当てられた比較器を備える同期復調器Ｄ１，Ｄ２の別のゲート回路は、光区間１４と、第２の信号が導かれる区間からの受信信号Ｓ１３を異なる領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに区分け（分割）するための手段として用いられる。

偏向手段２５が設けられており、この偏向手段は第１の光信号と第２の信号（この信号は図１では第２の光区間から生じる同様の光信号である）を受信器１３に導き、偏向された光信号が実質的に平行に、または同じ角度で受信器１３に当たるように偏向する。

少なくとも１つの送信器１２、（更なる）別の送信器２１および／または補償光源として少なくとも部分的に、有利には一貫して、ＬＥＤが使用される。

前記の説明に、従属請求項と等価の領域内で変化する種々の変形、変更、適合を施すことができることは自明である。

図１は、光伝搬時間測定のための本発明の回路の概略的回路図を示す。図２は、図１の受信器に発生する受信信号を、簡略化の理由から圧縮し、種々の領域に分割して示す線図である。図３は、上記図２の信号を位相シフタの使用後で示す線図である。図４は、光区間を備えない測定区間、および光区間を備える測定区間からの、受信器における光経過を示す線図である。図５は、フォトダイオードに対して生じた光信号を示す線図である。図６は、図５のパルスを例として示す線図である。図７は、図６のパルスを、フォトダイオードと増幅器を通過した後で示す線図である。図８は、所属のカメラシステムを示す図である。図９は、１つの光区間だけを備える別の実施例での光伝搬時間測定のための本発明の回路の概略的回路図である。

符号の説明

１０カメラ
１１クロック制御部
１１Ａ，１１Ｅ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ出力端
１２送信器
１２ａ入力端
１３受信器
１３ａ出力端
１４光区間（光路）
１５比較器
１５ａ，１５ｂ入力端
１５ｃ出力端
Ｓ１５比較器１５後方（下流）の信号
１６（更なる）別の比較器
１６ａ，１６ｂ入力端
１６ｃ出力端
Ｓ１６比較器１６後方の差値
１７位相シフタ
１７ａ，１７ｃ入力端
１７ｂ、１７ｄ出力端
１８出力制御器
１８ａ，１８ｃ入力端
１８ｂ出力端
２０（更なる）別の光区間
２１（更なる）別の送信器
２１ａ入力端
２２インバータ
２２ａ入力端
２２ｂ出力端
２３増幅器
２３ａ入力端
２３ｂ出力端
２４ピクセル
２５偏向手段
Ｄ１，Ｄ２同期復調器
Ｏ対象物
Ｒ１〜Ｒ５積分器
ＴＷクロック変化信号
３０〜３５線路
４０，４１線路
４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ線路
５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄクロック線路
６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，５０Ｄクロック線路
７５〜７５，７９，８０線路
９０ＤＣ分離部（脱結合部）
９１スイッチ
９３信号伝搬時間
９４信号反射

Claims

とりわけカメラ（１０）のための光伝搬時間測定方法であって、以下のステップ：
・クロック制御部（１１）によりクロッキングされる第１の光信号を少なくとも１つの送信器（１２）から少なくとも１つの光区間（１４）へ、反射性対象物（Ｏ）を介して少なくとも１つの受信器（１３）に送信するステップ、
ただし前記受信器は、前記対象物（Ｏ）の接近、滞留（停止）および／または離隔（Entfernung）により変化した前記第１の光信号を検出するものである、
・前記光区間（１４）から到来する前記第１の光信号を、少なくとも１つの受信器（１３）により受信するステップ、
・前記第１の光信号の結果である受信信号を受信器（１３）で検出するステップ、
・クロック制御部（１１）によりクロッキングされた第２の信号を伝送するステップ、
ただし前記第２の信号は前記光区間（１４）なしで、またはその距離（離隔）に関して既知の区間を介して生じる、
・前記光区間（１４）からの受信信号と前記第２の信号をクロックに従って比較し、比較値を比較器（１５）の出力端に形成するステップ、
ただし前記比較器は、前記送信信号および／または前記第２の信号の振幅値を制御するために使用され、これにより前記受信信号と前記第２の信号とが少なくとも前記比較器の入力端で実質的に同じ大きさになるようにする、
・クロック変化の際に発生し、光伝搬時間に相応する、前記光区間（１４）からの前記受信信号と前記第２の信号との間のクロック変化信号（ＴＷ）をクロックに従って検出するステップ、
ここで前記光区間（１４）からの前記受信信号と前記第２の信号は前記比較器（１５）の入力端において実質的に同じ大きさに制御される、
・前記光区間（１４）からの前記受信信号と前記第２の信号との間のクロック変化信号（ＴＷ）をその振幅に従い、別の比較器（１６）で比較することによって差値（Ｓ１６）を検出するステップ、
・位相シフタ（１７）によって、前記差値（Ｓ１６）が最小に、有利にはゼロになるまで、前記受信信号と前記第２の信号の位相の位相遅延を変化するステップ、
・前記差値が最小であるときに発生した位相シフタの遅延を光伝搬時間の検出に使用するステップ、
を有することを特徴とする方法。
請求項１記載の方法において、
前記第２の信号は、第２の光区間から少なくとも１つの受信器（１３）によって受信された受信信号である、ことを特徴とする方法。
請求項１記載の方法において、
前記第２の信号を、電子的区間（線路）を介して伝送する、ことを特徴とする方法。
請求項１から３までのいずれか一項記載の方法において、
前記光区間（１４）からの前記受信信号と前記第２の信号との比較は、振幅検出のための同期復調器（Ｄ１）の比較器（１５）の出力端に比較値を形成するために行い、
前記比較値は、送信信号および／または第２の信号の振幅値を制御するために使用され、これにより前記光区間（１４）からの受信信号と前記第２の信号とは実質的に同じ大きさになり、
同時に、反射率、外部光および温度の影響が、前記信号（Ｓ１５）を前記比較器（１５）の出力端で、少なくとも１つの送信器（１２）の光出力を調整することによりゼロ状態に制御することによって補償される、ことを特徴とする方法。
請求項１から４までのいずれか一項記載の方法において、
前記光区間（１４）からの受信信号と前記第２の信号とが少なくとも前記比較器（１５）の入力端で実質的に同じ大きさである場合、増幅器（２３）の出力端には、クロック同期した変化成分のない送信器からのノイズだけが存在する、ことを特徴とする方法。
請求項１から５までのいずれか一項記載の方法において、
クロック変化の際に発生し、前記光区間（１４）での光伝搬時間に相応する、第１の光信号と第２の信号との間、ないしは第２の信号と光信号との間のクロック変化信号（ＴＷ）をクロックに従って検出する際、制御された状態のノイズ中のクロック変化信号の振幅は、前記比較器（１５）の入力端において受信信号と第２の信号とが実質的に同じ大きさになるよう制御される、ことを特徴とする方法。
請求項１から６までのいずれか一項記載の方法において、
受信器（１３）として、部分的に、有利にはその縁部（１３ｂ）において、非透光性に被覆されたフォトダイオードが使用される、ことを特徴とする方法。
請求項１から７までのいずれか一項記載の方法において、
前記クロック変化信号（ＴＷ）の振幅が検出され、
制御ループは前記位相シフタ（１７）を、前記クロック変化信号が最小になるように制御する、ことを特徴とする方法。
請求項１から８までのいずれか一項記載の方法において、
符合が変化するクロック変化信号（ＴＷ）はゲート回路によって検出され、
前記クロック変化信号（ＴＷ）の間の差値（Ｓ１６）は、制御ループの制御量として使用され、これにより前記差値（Ｓ１６）はゼロに制御され、これにより前記位相シフタの（調整）位置が検出される、ことを特徴とする方法。
請求項１から９までのいずれか一項記載の方法において、
前記光伝搬時間を測定するために、前記送信器（１２，２１）の切替後の振幅が測定され、前記位相シフタ（１７）によってゼロに制御される、ことを特徴とする方法。
請求項１０記載の方法において、
前記振幅をゼロに制御したときに発生する位相シフトは、前記対象物の距離に相当する、ことを特徴とする方法。
請求項１から１１までのいずれか一項記載の方法において、
前記光区間（１４）からの受信信号（Ｓ１３）と、前記第２の信号が導かれる区間からの受信信号とは種々異なる領域（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）に分割され、
クロック変化の領域（Ａ，Ｃ）の間にある領域（Ｂ，Ｄ）は、ゲート回路によって前記クロック制御部（１１）のクロックで、前記光区間（１４）からの受信信号と第２の信号とを比較し、比較値を前記比較器（１５）の出力端に形成するために使用され、
前記比較値は、前記光区間（１４）からの受信信号および／または第２の信号の振幅値を制御するために使用され、当該制御より前記光区間（１４）の受信信号と前記第２の信号とは実質的に同じ大きさになり、前記差値はゼロになる、ことを特徴とする方法。
請求項１、２または４から１２までのいずれか一項記載の方法において、
前記第１の光信号と、光信号として同様に第２の光区間から生じる第２の信号とは偏向手段（２５）を介して受信器１３に導かれ、
前記偏向手段は、偏向された光信号が実質的に平行に、または同じ角度で受信器１３に当たるように偏向する、ことを特徴とする方法。
請求項１から１３までのいずれか一項記載の方法において、
前記対象物の種々異なる反射特性を調整するために、前記少なくとも１つの送信器（１２）および別の送信器（２１）および／または補償光源が前記受信器（１３）において同じ振幅になるよう制御される、ことを特徴とする方法。
請求項１４記載の方法において、
振幅を制御するためにＬＥＤの少なくとも１つが制御され、前記ＬＥＤは前記少なくとも１つの送信器（１２）、前記別の送信器（２１）および／または補償光源として設けられている、ことを特徴とする方法。
請求項１４または１５記載の方法において、
発生する制御電圧は、前記対象物の反射を検出するための測定値として使用される、ことを特徴とする方法。
請求項１から１６までのいずれか一項記載の方法において、
前記クロック変化の領域（Ａ，Ｃ）で検出された信号は距離測定のために使用される、ことを特徴とする方法。
とりわけカメラ（１０）のための光伝搬時間測定装置であって、
・クロック制御部（１１）を備え、
・前記クロック制御部（１１）によりクロッキングされる第１の光信号を少なくとも１つの光区間（１４）へ、反射する対象物（Ｏ）を介して少なくとも１つの受信器（１３）に送信する少なくとも１つの送信器（１２）を備え、
前記受信器（１３）は、前記対象物（Ｏ）の接近、滞留（停止）および／または離隔（Entfernung）により変化した第１の光信号を検出するものであり、
・前記光区間（１４）から到来する前記第１の光信号を受信するための少なくとも１つの受信器（１３）を備え、
・前記第１の光信号の結果である受信信号を検出する手段を前記受信器（１３）に備え、
・前記クロック制御部（１１）によりクロッキングされた第２の信号を伝送する手段を備え、
前記第２の信号は前記光区間（１４）なしで、またはその距離に関して既知の区間を介して生じるものであり、
・クロックに従って前記光区間（１４）からの受信信号と前記第２の信号とを比較し、その出力端に比較値を形成する比較器（１５）を備え、
・前記送信信号および／または前記第２の信号の振幅を制御するために前記比較値を使用し、前記受信信号と前記第２の信号が少なくとも前記比較器の入力端で実質的に同じ大きさになるようにする少なくとも１つの制御器（１８）を備え、
・クロック変化の際に発生し、光伝搬時間に相応する、前記光区間（１４）からの前記受信信号と前記第２の信号との間のクロック変化信号（ＴＷ）をクロックに従って検出する手段を備え、
ここで前記光区間（１４）からの前記受信信号と前記第２の信号は前記比較器（１５）の入力端において実質的に同じ大きさに制御され、
・前記光区間（１４）からの前記受信信号と前記第２の信号との間のクロック変化信号（ＴＷ）を、その振幅に従い比較することによって差値（Ｓ１６）を検出する別の比較器を備え、
・前記差値（Ｓ１６）が最小に、有利にはゼロになるまで、前記受信信号と前記第２の信号の位相の位相遅延を変化する位相シフタ（１７）を備え、
・前記差値が最小であるときに発生した前記位相シフタの遅延を光伝搬時間の検出に使用する手段を備える、
ことを特徴とする装置。
請求項１８記載の装置において、
前記第２の信号を第２の光区間へ、少なくとも１つの受信器（１３）に送信する別の送信器（２１）が設けられている、ことを特徴とする装置。
請求項１８記載の装置において、
前記第２の信号を、電子的区間を介して伝送する手段が設けられている、ことを特徴とする装置。
請求項１８から２０までのいずれか一項記載の装置において、
前記比較器（１５）は、振幅検知のための同期復調器（Ｄ１）の一部である、ことを特徴とする装置。
請求項１８から２１までのいずれか一項記載の装置において、
前記光区間（１４）からの受信信号と前記第２の信号とが少なくとも前記比較器（１５）の入力端で実質的に同じ大きさである場合、増幅器（２３）の出力端には、クロック同期した変化成分のない送信器からのノイズだけが存在する、ことを特徴とする装置。
請求項１８から２２までのいずれか一項記載の装置において、
前記受信器（１３）は、部分的に有利にはその縁部（１３ｂ）において非透光性に被覆されたフォトダイオードである、ことを特徴とする装置。
請求項１８から２３までのいずれか一項記載の装置において、
クロック変化信号（ＴＷ）をクロック毎に検出するための手段はゲート回路であり、
該ゲート回路は符合の変化するクロック変化信号（ＴＷ）を検出し、
クロック変化信号（ＴＷ）間の差値（Ｓ１６）は制御ループの制御量として使用される、ことを特徴とする装置。
請求項１８から２４までのいずれか一項記載の装置において、
前記光区間（１４）からの受信信号（Ｓ１３）と、前記第２の信号が導かれる区間からの受信信号とを種々異なる領域（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）に分割する手段が設けられており、
クロック変化の領域（Ａ，Ｃ）の間にある領域（Ｂ，Ｄ）をクロックに従って検出するための手段としてゲート回路が設けられている、ことを特徴とする装置。
請求項１８、１９または２１から２５までのいずれか一項記載の装置において、
偏向手段（２５）が設けられており、
該偏向手段は前記第１の光信号と、光信号として同様に第２の光区間から生じる前記第２の信号を前記受信器（１３）に導き、偏向された光信号が実質的に平行に、または同じ角度で前記受信器（１３）に当たるように偏向する、ことを特徴とする装置。
請求項１８から２６までのいずれか一項記載の装置において、
前記少なくとも１つの送信器（１２）、前記別の送信器（２１）および／または前記補償光源は少なくとも部分的に、ＬＥＤによって構成されている、ことを特徴とする装置。