WO2017089006A1

WO2017089006A1 - Laserentfernungsmessgerät

Info

Publication number: WO2017089006A1
Application number: PCT/EP2016/072981
Authority: WO
Inventors: Hartmut Spennemann; Boris Riedel; Bernd Schmidtke
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2015-11-23
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2017-06-01
Also published as: CN108351416A; EP3380868A1; DE102015223024A1

Abstract

Es wird ein Laserentfernungsmessgerät (10, 10', 10"), insbesondere ein handgehaltenes Laserentfernungsmessgerät (10', 10"), vorgeschlagen, das von einer Vorrichtung zur Laserentfernungsmessung mit zumindest einer Sendevorrichtung (28) zum Aussenden von Laserstrahlung (30), einer Empfangsoptik (56) zum Empfangen von von einem entfernten Objekt (34) rücklaufender Laserstrahlung (30') sowie mit zumindest einer Detektorvorrichtung (22) zum Detektieren von empfangener Laserstrahlung (30') ausgeht, wobei die Laserstrahlung (30) mittels einer Projektionsvorrichtung (20) der Sendevorrichtung (28) einen Winkelbereich α (46) periodisch überstreichend ausgesendet wird, sodass eine projizierte Laserlinie (52) auf dem entfernten Objekt (34) darstellbar ist. Erfindungsgemäß weist die Empfangsoptik (56) des Laserentfernungsmessgeräts (10, 10', 10") eine Laserstrahlung (30') aus einem Winkelbereich γ (60) zur Detektion auf die Detektorvorrichtung (22) projizierende Facettenoptik (62) auf. Ferner wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Distanz auf einer Oberfläche eines entfernten Objekts (34) mittels des Laserentfernungsmessgeräts (10, 10', 10") vorgeschlagen.

Description

Beschreibung

Titel

Laserentfernungsmessgerät

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laserentfernungsmessgerät, insbesondere ein handgehaltenes Laserentfernungsmessgerät, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind bereits gattungsgemäße Laserentfernungsmessgeräte vorgeschlagen worden, bei denen Laserstrahlung mittels einer Projektionsvorrichtung einer Sendevorrichtung einen Winkelbereich periodisch überstreichend ausgesendet wird. Derartige Laserentfernungsmessgeräte sind beispielsweise in DE 10 0163 09 A1 , in DE 10 201 1 005 277 A1 und DE 10 201 1 089 325 A1 vorgeschlagen worden.

Offenbarung der Erfindung

Das vorgeschlagene Laserentfernungsmessgerät, insbesondere ein handgehaltenes Laserentfernungsmessgerät, geht aus von einem Laserentfernungsmessgerät mit zumindest einer Sendevorrichtung zum Aussenden von Laserstrahlung, einer Empfangsoptik zum Empfangen von von einem entfernten Objekt rücklaufender Laserstrahlung sowie mit zumindest einer Detektorvorrichtung zum Detektieren von empfangener Laserstrahlung, wobei die Laserstrahlung mittels einer Projektionsvorrichtung der Sendevorrichtung einen Winkelbereich α periodisch überstreichend ausgesendet wird, sodass eine projizierte Laserlinie auf dem entfernten Objekt darstellbar ist. Erfindungsgemäß weist die Empfangsoptik eine Laserstrahlung aus einem Winkelbereich γ zur Detektion auf die Detektorvorrichtung projizierende Facettenoptik auf.

In einem Ausführungsbeispiel ist das Laserentfernungsmessgerät ein handgehaltenes Messgerät, das ohne Zuhilfenahme einer Transportvorrichtung und/oder einer Haltevorrichtung lediglich mit den Händen, bevorzugt mit einer Hand, geführt werden kann. Insbesondere ist das handgehaltene Laserentfernungsmessgerät dazu vorgesehen, bei einem Messvorgang von einem Bediener mit der Hand zumindest geführt, vorzugsweise getragen, besonders bevorzugt gehalten zu werden. Dazu beträgt die Gesamtmasse des Laserentfernungsmessgeräts insbesondere weniger als 2 kg, bevorzugt weniger als 1 kg, besonders bevorzugt weniger als 500 g. Ferner sind in einer bevorzugten Ausführungsform des Laserentfernungsmessgeräts alle Komponenten des Messgeräts in einem die Komponenten im Wesentlichen umschließenden Gehäuse untergebracht. Insbesondere beträgt die Länge der längsten Seite dieses Gehäuses weniger als 30 cm, vorteilhaft weniger als 20 cm, besonders vorteilhaft weniger als 15 cm. In einem Anwendungsbeispiel kann das handgehaltene Laserentfernungsmessgerät beispielsweise zur Vermessung von Gegenständen oder Innenräumen bei handwerklichen Tätigkeiten verwendet werden.

In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Laserentfernungsmessgerät auch als stationäre Vorrichtung realisiert sein und/oder als stationäre Vorrichtung verwendet werden.

In einer Ausführungsform des Laserentfernungsmessgeräts wird das erfindungsgemäße Laserentfernungsmessgerät in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, verwendet. In einer derart gestalteten Ausführungsform kann das integrierte Laserentfernungsmessgerät vorzugsweise zur Vermessung von Abständen während einer Navigation des Fahrzeugs und/oder im Zusammenhang mit einer Sicherheitseinrichtung des Fahrzeugs, insbesondere im Zusammenhang mit einer Bremsvorrichtung, verwendet werden. Unter „vorgesehen" soll insbesondere speziell „programmiert", „ausgelegt" und/oder„ausgestattet" verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion „vorgesehen" ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt oder dazu ausgelegt ist, die

Funktion zu erfüllen.

Die Sendevorrichtung des Laserentfernungsmessgeräts zum Aussenden von Laserstrahlung weist zumindest eine Lichtquelle auf, vorzugsweise in Form eines Lasers, eines Halbleiterlasers oder einer Laserdiode, die insbesondere zeitlich moduliertes Licht, bevorzugt Laserstrahlung, in Richtung eines entfernten Objekts - im Folgenden auch synonym dazu: in Richtung eines Zielobjekts - aussendet. Eine zeitliche Modulation kann hierbei kontinuierlich und/oder periodisch, beispielsweise sinusartig, erfolgen. Ebenfalls können Lichtpulse in Richtung auf ein Zielobjekt ausgesendet werden. Ferner können auch Pulszüge, beispielsweise nicht periodisch wie z.B. in Form von sogenannten Pseudo-Noise- Pulsabfolgen, ausgesendet werden. Insbesondere kann die Sendevorrichtung auch eine Mehrzahl an Strahlung aussendenden Vorrichtungen einheitlicher oder uneinheitlicher Art, insbesondere eine Mehrzahl an Laserlichtquellen, umfassen.

In einer Ausführungsform kann die Laserstrahlung in einem für das menschliche Auge sichtbaren spektralen Wellenlängenbereich, d.h. insbesondere zwischen 380 nm bis 780 nm, liegen. Vorteilhaft kann ein Bediener des Laserentfernungsmessgeräts die von dem Laserentfernungsmessgerät emittierte Laserstrahlung ohne Zuhilfenahme optischer Hilfsmittel erkennen und insbesondere deren Projektion auf ein entferntes Objekt als projizierte Lasermarkierung wahrnehmen. In einer alternativen Ausführungsform kann die Laserstrahlung auch in einem für das menschliche Auge unsichtbaren spektralen Wellenlängenbereich, d.h. insbesondere unterhalb von 380 nm oder oberhalb von 780 nm, liegen. In diesem Fall ist die von dem Laserentfernungsmessgerät emittierte Laserstrahlung für den Bediener des Laserentfernungsmessgeräts lediglich unter Zuhilfenahme optischer Hilfsmittel (beispielsweise einer Infrarotkamera bei Laserstrahlung im Wellenlängenbereich von Infrarot) erkennbar. Die Sendevorrichtung ist dazu vorgesehen, Laserstrahlung in unterschiedliche Richtungen, insbesondere unterschiedliche Relativrichtungen bezogen auf das Laserentfernungsmessgerät und/oder eine Referenzrichtung, auszusenden. Bevorzugt ist die Sendevorrichtung dazu vorgesehen, Laserstrahllung derart auszusenden, dass ein die Laserstrahlung repräsentierender Laserstrahl einen

Winkelbereich α periodisch überstreicht. Zur Einstellung und Änderung der Ausstrahlrichtung der Laserstrahlung weist die Sendevorrichtung eine Projektionsvorrichtung auf. Die Projektionsvorrichtung ist dazu vorgesehen, die Laserstrahlung - im Folgenden synonym dazu: den Laserstrahl - in unterschiedliche Richtungen, insbesondere unterschiedliche Relativrichtungen, bezogen auf das Laserentfernungsmessgerät, beispielsweise bezogen auf ein Gehäuse des Laserentfernungsmessgeräts, umzulenken und/oder abzulenken. Dazu weist die Projektionsvorrichtung zumindest ein Laserstrahllenkmittel auf. Unter einem Laserstrahllenkmittel ist ein einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Mittel, vorzugsweise jedoch ein räumlicher Lichtmodulator (SLM), eine refraktive Optik, eine Mechanik zum Schwenken eines Lasers und/oder einer Optik der Sendevorrichtung, ein Mikrospiegelarray mit mehreren Mikrospiegeln, besonders bevorzugt jedoch ein einzelner Mikrospiegel, zu verstehen.

In einer Ausführungsform des Laserentfernungsmessgeräts weist die Projektionsvorrichtung der Sendevorrichtung zumindest einen zumindest eindimensional auslenkbar gelagerten Spiegel auf, unter dessen Verwendung Laserstrahlung unter periodisch veränderbaren Relativrichtungen in dem Winkelbereich α ausgesendet werden kann oder ausgesendet wird.

Der zumindest eine Spiegel kann als ein Mikrospiegel realisiert sein. Ein Mikrospiegel weist insbesondere eine Spiegelfläche größer als 0.5 mm², vorteilhaft größer als 1 mm², besonders vorteilhaft größer als 2 mm², auf. Vorzugsweise ist die Spiegelfläche mittels eines elektrischen Signals, insbesondere über zumindest einen elektrostatischen Aktor, zumindest in eine Richtung schwenkbar. Alternativ oder zusätzlich kann die Spiegelfläche mittels eines elektrischen Signals, insbesondere über zumindest einen elektrostatischen Aktor, in zwei Richtungen, insbesondere in zwei orthogonale Richtungen, schwenkbar sein. Das Laserstrahllenkmittel schwenkt den emittierten Laserstrahl kontinuierlich über einen insbesondere konstanten, bevorzugt vorgebbaren, Winkelbereich a. Die Projektionsvorrichtung und/oder eine Steuervorrichtung des Laserentfernungsmessgeräts ist dazu vorgesehen, einen Winkel der emittierten Laserstrahlung, d.h. insbesondere einen Wnkel zwischen Relativrichtungen der emittierten Laserstrahlung, zu erfassen, zu steuern und/oder vorzugsweise zu regeln. In einer Ausführungsform erlaubt die Projektionsvorrichtung, den Laserstrahl den Winkelbereich α periodisch überstreichend auszusenden, indem der Laserstrahl zwischen zwei Relativrichtungen, die den Wnkelbereich α definieren und begrenzen, insbesondere kontinuierlich, hin- und hergeschwenkt wird. Unter einer „Relativrichtung" soll eine Richtung relativ zu dem Laserentfernungsmessgerät, beispielsweise relativ zu einem Gehäuse des Laserentfernungsmessgeräts, oder relativ zu einer Referenzrichtung verstanden werden. Folglich überstreicht der Laserstrahl den Wnkelbereich α periodisch, d.h. er wird periodisch ausgelenkt. Die periodische Überstreichung des Winkelbereichs α erfolgt insbesondere mit einer Frequenz größer als 20 Hz, vorzugsweise größer als 40 Hz, besonders bevorzugt größer als 60 Hz. Bei einer hohen periodischen Wiederholrate der Auslenkung des Laserstrahls wird der mittels Laserstrahl auf das Zielobjekt projizierte Laserpunkt derart zügig über das Zielobjekt bewegt, dass ein Betrachter, insbesondere der Bediener des Laserentfernungsmessgeräts, auf dem entfernten Objekt eine projizierte, insbesondere durchgezogene, bevorzugt kontinuierlich leuchtende Projektionslinie oder Laserlinie wahrnimmt, die insbesondere der zu vermessenden Strecke entspricht.

Neben der Lichtquelle und der Projektionsvorrichtung kann die Sendevorrichtung auch anderweitige, insbesondere strahlformende und/oder strahllenkende und/oder die Eigenschaften der Laserstrahlung beeinflussende optische Elemente, beispielsweise Linsen, Filter, diffraktive Elemente, Spiegel, Reflektoren, optisch transparente Scheiben oder dergleichen, aufweisen. Insbesondere können optische Elemente vorgesehen sein, die den Laserstrahl vorteilhaft fokussieren und/oder kollimieren.

Ein von dem mittels ausgesendetem Laserstrahl beleuchteten Zielobjekt reflektierter und/oder gestreuter, d.h. rücklaufender Laserstrahl wird von dem Laserentfernungsmessgerät zumindest teilweise detektiert und zur Ermittlung einer zu messenden Entfernung verwendet. Der rücklaufende Laserstrahl wird dabei mittels einer Detektorvorrichtung zum Detektieren von empfangenem Licht, insbesondere empfangener rücklaufender Laserstrahlung, zumindest teilweise detektiert. Dabei soll unter der Detektorvorrichtung zumindest ein Detektorelement verstanden werden, das abhängig von einer auftreffenden Lichtintensität ein Detektionssignal liefert. Unter „Detektorelement" werden strahlungsempflindliche, insbesondere lichtempfindliche Elemente wie Photodioden, beispielsweise PIN-Dioden oder Avalanche Photo Dioden (APD), aber auch (modulierte) CCD-Chips und CMOS-Pixel verstanden. In einer Ausführungsform wird das zumindest eine Detektorelement durch eine Single- Photon-Avalanche-Diode (SPAD) gebildet, in einer weiteren Ausführungsform durch eine Mehrzahl ungekoppelter oder gekoppelter SPADs, insbesondere aus einem SPAD-Array.

Aus einem zwischen der ausgesendeten Laserstrahlung und der von der Oberfläche des Zielobjekts rücklaufenden Laserstrahlung durchgeführten Phasenvergleich kann unter Verwendung einer Steuervorrichtung und/oder einer Auswertevorrichtung des Laserentfernungsmessgeräts eine Lichtlaufzeit ermittelt und über die Lichtgeschwindigkeit der gesuchte Abstand zwischen dem Laserentfernungsmessgerät und dem Zielobjekt in Richtung des emittierten Laserstrahls bestimmt werden. Ein typischer Messbereich des Laserentfernungsmessgeräts liegt in einem Entfernungsbereich von wenigen Zentimetern bis zu mehreren hundert Metern. Der ermittelte Entfernungsmesswert in Richtung des emittierten Laserstrahls wird anschließend von der Steuervorrichtung und/oder einer Auswertevorrichtung des Laserentfernungsmessgeräts weiterverarbeitet und/oder mittels einer Ausgabevorrichtung des Laserentfernungsmessgeräts, beispielsweise unter Verwendung eines Displays oder einer akustischen Ausgabevorrichtung, an einen Bediener des Laserentfernungsmessgeräts ausgegeben. Alternativ oder zusätzlich kann der Entfernungsmesswert auch zur weiteren Verarbeitung an ein weiteres Gerät, beispielsweise eine Fahrzeugsteuerung, ein externes Datenverarbeitungsgerät oder dergleichen, übermittelt werden. Der von dem Zielobjekt insbesondere durch Reflektion und/oder Streuung rücklaufende Laserstrahl wird unter Verwendung einer Empfangsoptik empfangen. Die Empfangsoptik ist dabei dazu vorgesehen, Licht und insbesondere Laserstrahlung aus einem Winkelbereich γ zu empfangen und auf die Detektorvorrichtung, insbesondere das Detektorelement, zu projizieren, bevorzugt abzubilden. Bevorzugt ist die Empfangsoptik dazu vorgesehen, Licht und insbesondere Laserstrahlung aus mehreren, unterschiedlichen Winkelteilbereichen σ zu empfangen und auf die Detektorvorrichtung zu projizieren. Erfindungsgemäß weist die Empfangsoptik dazu eine Laserstrahlung aus einem Winkelbereich γ auf die Detektorvorrichtung projizierende

Facettenoptik auf.

Mittels der erfindungsgemäßen Empfangsoptik in Form der Facettenoptik lässt sich Licht und insbesondere Laserstrahlung aus einem bevorzugt weiten Winkelbereich γ auf die Detektorvorrichtung projizieren. Insbesondere

Laserstrahlung, die mittels der Projektionsvorrichtung unter einem großen Aussendewinkel von dem Laserentfernungsmessgerät emittiert wird, kann durch die Facettenoptik auf die Detektorvorrichtung projiziert werden, sodass eine Entfernungsbestimmung auch in Richtungen unter großer Auslenkung der emittierten Laserstrahlung möglich ist.

Ferner ist das Laserentfernungsmessgerät, insbesondere dessen Steuervorrichtung und/oder dessen Projektionsvorrichtung und/oder dessen Auswertevorrichtung und/oder dessen Detektorvorrichtung, dazu vorgesehen, Distanzen zu zumindest zwei, bevorzugt zu einer Vielzahl von verschiedenen

Messpunkten, d.h. in verschiedenen Emissionsrichtungen des Laserstrahls, zeitnah zu bestimmen. Besonders bevorzugt ist das Laserentfernungsmessgerät dazu vorgesehen, auf einer Ebene - im Folgenden auch Projektionsebene genannt - in dem Winkelbereich α eine bestimmte Anzahl von Distanzen mit unterschiedlichen Relativrichtungen, insbesondere zeitnah, zu bestimmen.

Vorzugsweise erfasst das Laserentfernungsmessgerät, insbesondere dessen Projektionsvorrichtung und/oder dessen Steuervorrichtung, eine Ausrichtung der Relativrichtungen, insbesondere relativ zueinander und/oder vorteilhaft relativ zu dem Laserentfernungsmessgerät oder relativ zu einer Komponente des Laserentfernungsmessgeräts. Unter„zeitnah" soll in einem Ausführungsbeispiel insbesondere verstanden werden, dass das Laserentfernungsmessgerät, insbesondere dessen Steuervorrichtung und/oder dessen Projektionsvorrichtung und/oder dessen Auswertevorrichtung und/oder dessen Detektorvorrichtung, dazu vorgesehen ist, zumindest zwei Distanzen innerhalb von 500 ms, vorteilhaft innerhalb von 100 ms, besonders vorteilhaft innerhalb von 50 ms, zu bestimmen.

In einer Ausführungsform kann die Anzahl von Distanzen mit unterschiedlichen Relativrichtungen, in die das Laserentfernungsmessgerät Distanzen bestimmt, durch einen Benutzer vorgegeben oder wählbar sein. In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform kann diese Anzahl auch geräteintern, beispielsweise durch die Steuervorrichtung und/oder die Auswertevorrichtung, vorgegeben werden. So kann die Anzahl von Distanzmessungen in unterschiedliche Relativrichtungen abhängig von dem Winke Ibereich α bzw. der Länge der indirekt zu vermessenden Strecke auf dem Zielobjekt abgeschätzt und/oder berechnet und vorgegeben werden.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Laserentfernungsmessgeräts ist mit besonders geringem konstruktiven Aufwand eine komfortable, indirekte Vermessung einer Strecke zwischen zwei nur mit dem Laserstrahl erreichbaren Punkten auf dem Zielobjekt möglich, ohne dass das Laserentfernungsmessgerät an einem der Punkte angelegt werden muss. Bevorzugt wird die indirekt zu bestimmende Strecke unter Anwendung trigonometrischer Funktionen aus mehreren Entfernungsmessungen in verschiedenen Relativrichtungen zwischen dem Laserentfernungsmessgerät und dem Zielobjekt sowie den zwischen den Relativrichtungen eingeschlossenen Winkeln ermittelt. Eine solche Strecke kann dabei besonders vorteilhaft auf Knopfdruck innerhalb von einem kurzen Zeitraum, insbesondere weniger als einer Sekunde, gemessen werden. Der Bediener kann sich zum Messen der Strecke vorteilhaft an einer von der Strecke beabstandeten Position aufhalten. Gleichzeitig ist eine Markierung der zu messenden Strecke in Form der projizierten Laserlinie möglich.

Zusätzlich zu einer Ermittlung der Länge einer von dem Laserentfernungsmessgerät beabstandeten Strecke ist das Laserentfernungsmessgerät ferner dazu vorgesehen, mit dem Laserstrahl eine direkte Distanz zwischen dem Laserentfernungsmessgerät und dem Zielobjekt zu bestimmen und auszugeben.

Unter einer„Facettenoptik" ist insbesondere eine Empfangsoptik zu verstehen, die den Winkelbereich γ - das sogenannte Gesichtsfeld der Empfangsoptik - in

Winkelteilbereiche σ - und somit in Teil-Gesichtsfelder - aufteilt. Dabei wird jeder Winkelteilbereich σ auf die Detektorvorrichtung, insbesondere deren Detektorelement, projiziert, bevorzugt abgebildet. Vorzugsweise werden die Winkelteilbereiche σ mit je einer Facette der Facettenoptik auf die Detektorvorrichtung projiziert, bevorzugt abgebildet. Vorteilhaft kann auf diese

Weise mittels der Facettenoptik als Empfangsoptik von einem entfernten Objekt rücklaufende, d.h. insbesondere reflektierte und/oder gestreute, Laserstrahlung aus einem bevorzugt großen Wnkelbereich γ auf die Detektorvorrichtung, insbesondere das Detektorelement, projiziert, bevorzugt abgebildet werden.

Vorteilhaft lassen sich mithilfe der Facettenoptik klassische, lichtstarke und entsprechend aufwendige Weitwinkeloptiken ersetzen. Derartige Weitwinkeloptiken müssen - ausgehend von der Anforderung, dass das Detektorelement aus Kosten- und Konstruktionsgründen möglichst klein sein soll (beispielsweise 10 mm Länge) - eine kleine Brennweite von beispielsweise f =

10 mm besitzen. Darüber hinaus erfordert die Anforderung, möglichst viel Strahlungsleistung von jedem Laserpunkt auf dem Zielobjekt auf die Detektorvorrichtung zu projizieren, eine kleine Blendenzahl f/#, die in genanntem Beispiel bei ca. f/# = 0.9 liegt. Die Facettenoptik ermöglicht es, diese Nachteile klassischer, lichtstarker Weitwinkeloptiken, die auf Grund ihrer Blendenzahlen nahe 1 besonders komplex und aufwendig sowohl in der Herstellung als auch in der Justage sind, zu umgehen. Insbesondere lässt sich unter Verwendung der Facettenoptik die Anzahl an Linsen und an stark gekrümmten Oberflächen in der Empfangsoptik des Laserentfernungsmessgeräts stark reduzieren. Durch Aufteilung des Wnkelbereichs γ in Wnkelteilbereiche o, die mittels der

Facettenoptik jeweils insbesondere gleichzeitig auf die Detektorvorrichtung, insbesondere deren Detektorelement, projiziert werden können, können die konstruktionsbedingten Anforderungen an die Empfangsoptik bei vorgegebenem Winkelbereich γ sowie vorgegebener Detektorgröße signifikant entschärft werden. Bevorzugt wird bei der Facettenoptik jeder der Wnkelteilbereiche σ durch eine der der Anzahl der Winkelteilbereiche σ entsprechenden Facetten auf die Detektorvorrichtung projiziert, bevorzugt abgebildet. Einer besonders kurzen Brennweite - wie sie bei Weitwinkeloptiken nötig wäre - kann somit entgegengewirkt werden, bei gleichzeitiger Entspannung der kritischen Blendenzahl f/#.

Da das Laserentfernungsmessgerät über den Wnkelbereich α scannend arbeitet, d.h. die Laserstrahlung mittels der Projektionsvorrichtung der Sendevorrichtung den Winkelbereich α periodisch überstreichend ausgesendet wird, wird zu jedem Zeitpunkt immer nur ein Laserpunkt des Gesichtsfeldes der Empfangsoptik, d.h. in dem Wnkelbereich γ, beleuchtet. Dadurch kann vorteilhaft eine eindeutige Zuordnung zwischen Bildpunkt auf der Detektorvorrichtung und Laserpunkt auf dem Zielobjekt - beispielsweise bestimmt durch einen Auslenkwinkel der Projektionsvorrichtung - ermöglicht werden.

Insbesondere erlaubt die Facettenoptik, rücklaufende Laserstrahlung des zeitlich über den Winkelbereich α scannend auf das Zielobjekt ausgesendeten Laserstrahls aus dem gesamten Wnkelbereich γ zu empfangen. In einer Ausführungsform des Laserentfernungsmessgeräts besteht die

Facettenoptik aus einer Mehrzahl von n Facetten in Form von fokussierenden optischen Linsen, wobei die n Facetten den Winkelbereich γ in der Anzahl n der Facetten entsprechende Winkelteilbereiche σ aufteilt und jede der n Facetten den zugehörigen Winkelteilbereich σ auf die Detektorvorrichtung projiziert.

Somit wird das gesamte Gesichtsfeld der Empfangsoptik, d.h. der Winkelbereich Y, in n Wnkelteilbereiche σ aufgeteilt, wobei jeder Wnkelteilbereich σ auf die Detektorvorrichtung, insbesondere deren Detektorelement, projiziert, bevorzugt abgebildet wird. Die Projektion bzw. die Abbildung der entsprechenden Winkelteilbereiche σ erfolgt dabei über fokussierende optische Linsen, sodass rücklaufende Laserstrahlung bevorzugt bei großen Entfernungen fokussiert auf das zumindest eine Detektorelement der Detektorvorrichtung abgebildet wird.

Durch Aufteilung des Gesichtsfelds bzw. des Winkelbereichs γ in n Teil- Gesichtsfelder bzw. Winkelteilbereiche σ lässt sich die Brennweite der Empfangsoptik um den Faktor n vergrößern, bei gleichzeitiger Entspannung der kritischen Blendenzahl f/# um den Faktor n.

In einer Ausführungsform des Laserentfernungsmessgeräts besteht die Facettenoptik aus einer Mehrzahl sphärischer oder asphärischer optischer

Linsen.

Sphärische Linsen stellen bauartbedingt besonders einfache Linsen dar, bei denen optisch aktive Flächen sphärisch, d.h. als Oberflächenausschnitte einer Kugel, geformt sind. Vorteilhaft kann die Verwendung sphärischer Linsen zur Reduzierung der Herstellungskosten beitragen. Ferner können insbesondere fokussierende Sammellinsen als sphärische Linsen mit zwei konvexen Flächen oder mit einer konvexen und einer ebenen Fläche wirtschaftlich besonders einfach und somit kostengünstig hergestellt werden.

Ähnlich wie sphärische Linsen sind asphärische Linsen rotationssymmetrisch, allerdings im Schnitt nicht kreisförmig. Aus diesem Grund können asphärische Linsen gegenüber sphärischen Linsen vorteilhafte Abbildungseigenschaften aufweisen, da insbesondere prinzipbedingte Abbildungsfehler wie Aberration, Astigmatismus oder dergleichen, nur stark reduziert auftreten.

In einer alternativen Ausführungsform kann die Facettenoptik auch aus einer Mehrzahl von Gradientenlinsen bestehen, in denen sich der Brechungsindex räumlich ändert.

Insbesondere können die Facetten der Facettenoptik jeweils identisch ausgeführt sein oder alternativ zur Verbesserung der Projektionseigenschaften der Facettenoptik jeweils unterschiedlich ausgeführt sein. In einer Ausführungsform des Laserentfernungsmessgeräts weist die

Facettenoptik zwischen benachbarten Facetten erste Mittel auf, die einem optischen Übersprechen von Licht zwischen den Facetten entgegenwirken.

Derartige erste Mittel können beispielsweise zwischen den optischen Linsen der Facettenoptik vorgesehene Filter, Reflektoren, Absorber oder dergleichen darstellen. Die ersten Mittel erlauben, ein optisches Übersprechen von Licht zwischen benachbarten Facetten zu reduzieren, insbesondere gänzlich zu vermeiden.

Unter einem „Absorber" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Element verstanden werden, das zumindest teilweise zu einer Aufnahme und/oder Transformation von Energie vorgesehen ist. Vorzugsweise soll darunter insbesondere ein Element verstanden werden, das zu einer Absorption von Strahlung, vorzugsweise von elektromagnetischer Strahlung und besonders bevorzugt von sichtbarem Licht vorgesehen ist. Bevorzugt soll darunter insbesondere ein Element mit einem Absorptionsgrad von zumindest 0,6, vorzugsweise von zumindest 0,8 und besonders bevorzugt von zumindest 0,9 bei sichtbarem Licht verstanden werden.

In einer Ausführungsform sind die ersten Mittel, insbesondere die Filter, die Reflektoren und/oder die Absorber, jeweils in Form einer Trennschicht gebildet. Die Trennschicht erstreckt sich vorzugsweise vollständig zwischen je benachbarten Facetten der Facettenoptik.

Auf diese Weise kann eine optische Trennung zwischen den Linsen einzelner Facetten der Facettenoptik erfolgen. Derart lassen sich Überschneidungen und/oder Überlagerungen von Empfangssignalen, insbesondere Überschneidungen und/oder Überlagerungen von Laserstrahlung und Hintergrundlicht, aus mittels unterschiedlicher Facetten projizierten unterschiedlichen Winkelteilbereichen σ vermeiden.

In einer Ausführungsform des Laserentfernungsmessgeräts weist die Empfangsoptik zweite Mittel auf, die erlauben, Winkelteilbereiche Ω, insbesondere die Wnkelteilbereiche o, über die n Facetten sequentiell auf die Detektorvorrichtung zu projizieren.

Dabei können die zweiten Mittel als ein mechanischer Verschluss oder Shutter ausgeführt sein, der ein zumindest teilweise lichtdichtes, mechanisch bewegliches Element bildet und sich im Empfangspfad des Laserentfernungsmessgeräts vor der Detektorvorrichtung, insbesondere vor dem Detektorelement, befindet.

Die zweiten Mittel können prinzipiell an unterschiedlicher Stelle im Empfangspfad vorgesehen sein, beispielsweise in Richtung des Empfangspfads gesehen entweder vor oder hinter der Empfangsoptik, insbesondere vor oder hinter der Facettenoptik. In einem Ausführungsbeispiel sind die zweiten Mittel, insbesondere der Verschluss, in Richtung des Empfangspfads gesehen unmittelbar hinter der Empfangsoptik, d.h. zwischen Empfangsoptik und Detektorelement, vorgesehen.

In einer beispielhaften Ausführungsform können die zweiten Mittel in Form eines Schlitzverschlusses, insbesondere eines Lamellen-Schlitzverschlusses, eines Kugelschalen-Verschlusses, eines Rollen-Verschlusses, eines Jalousie- Verschlusses, eines Guillotine- Verschlusses oder in Form eines anderen, einem

Fachmann sinnvoll erscheinenden Verschlusses und/oder Lichtmodulators ausgeführt sein, der dafür vorgesehen ist, wählbare Bereiche der Empfangsoptik zumindest im Wesentlichen lichtdicht abzudecken. Durch lichtdichtes Abdecken wählbarer Bereiche der Empfangsoptik können vorzugsweise definierte, wählbare und für Licht durchlässige Bereiche der Empfangsoptik erzeugt werden.

Die für Licht durchlässigen Bereiche der Empfangsoptik sind derart„aktivierbar". Diese definierten, wählbaren und für Licht durchlässigen Bereiche der Empfangsoptik erlauben ferner, wählbare Wnkelteilbereiche Ω, bevorzugt die Winkelteilbereiche σ einzelner Facetten, auf die Detektorvorrichtung zu projizieren.

Der Verschluss kann derart stellbar sein, bevorzugt elektronisch stellbar sein, dass zumindest während eines Betriebszustands des Laserentfernungsmessgeräts die in ihrer Winkel-Ausdehnung definierten, wählbaren und für Licht durchlässigen Bereiche der Empfangsoptik - d.h. die

Winkelteilbereiche Ω, bevorzugt die Winkelteilbereiche σ der Empfangsoptik - hinsichtlich ihrer Position verändert, insbesondere relativ zur Empfangsoptik verschoben werden können. Die Verschiebung kann dabei entweder in diskreten Schritten oder in einer kontinuierlichen Bewegung erfolgen. Auf diese Weise lässt sich in einer Ausführungsform des Laserentfernungsmessgeräts ein lichtdurchlässiger Bereich, insbesondere der Winkelteilbereich Ω, bevorzugt der Winkelteilbereich o, über bzw. relativ zu der Empfangsoptik bewegen bzw. scannen. Ferner lassen sich einzelne und/oder mehrere benachbarte Facetten mit Winkelteilbereichen σ aktivieren, während alle anderen Winkelteilbereiche lichtdicht abgedeckt werden.

Die Wnkelteilbereiche Ω bezeichnen an dieser Stelle im Allgemeinen Winkelteilbereiche beliebiger Ausdehnung mit Ω < a, sodass beispielsweise eine einzelne, mehrere oder auch nur Teilbereiche einer oder mehrerer Facetten - die wiederum jeweils einen Wnkelteilbereiche σ definieren - lichtdicht abgedeckt werden können. Bevorzugt stellt der Wnkelteilbereiche Ω genau den Winkelteilbereiche σ einer Facette dar, sodass der Verschluss oder Shutter erlaubt, Lichteinfall durch einzelne Facetten oder auch mehrere Facetten selektiv zu ermöglichen („aktivieren"), während andere Facetten lichtdicht abgedeckt werden und somit Lichteinfall durch diese abgedeckten Facetten blockiert wird.

Auf diese Weise erlaubt der stellbare Verschluss in Folge eines sequentiellen Abdeckens einzelner Bereiche bzw. einzelner Facetten, Wnkelteilbereiche Ω bzw. insbesondere die durch die n Facetten definierten Winkelteilbereiche σ, mittels der n Facetten sequentiell auf die Detektorvorrichtung zu projizieren.

In einer Ausführungsform des Laserentfernungsmessgeräts sind die zweiten Mittel als ein zumindest teilweise lichtdichtes, mechanisch bewegliches Element gebildet, das einen doppelten Vorhang oder einen Schlitz aufweist. Die Öffnung des Vorhangs bzw. der Schlitz kann im Wesentlichen senkrecht zum Empfangspfad durch den Empfangspfad bewegt werden, sodass vom

Detektorelement aus betrachtet ein Wnkelteilbereich Ω, insbesondere ein Winkelteilbereich o, für den Durchtritt von Licht frei bleibt. Der übrige, durch den Verschluss bedeckte Teil des Wnkelbereichs γ der Empfangsoptik wird vorteilhaft lichtdicht abgedeckt. Wrd die Öffnung des Vorhangs bzw. der Schlitz bewegt, so lassen sich die Winkelteilbereiche Ω, insbesondere die

Winkelteilbereiche o, mittels der n Facetten sequentiell auf die Detektorvorrichtung projizieren.

Vorteilhaft lässt sich durch lichtdichtes Verdecken zumindest von Teilbereichen der Facettenoptik eine Verbesserung der radiometrischen Leistung der Empfangsoptik erzielen, indem die Transmission der für die Abbildung eines Winkelteilbereichs Ω nicht relevanten Facetten bzw. Facettenbereiche bzw. Facettenteilbereiche reduziert wird. In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform können die zweiten

Mittel auch als ein LC-Display realisiert sein, welches in oder nahe an der Aperturblendenebene der Empfangsoptik vorgesehen ist.

In einer Ausführungsform des Laserentfernungsmessgeräts ist die Relativrichtung, unter der Laserstrahlung mittels der Projektionsvorrichtung aussendbar ist, mit dem Winkelteilbereich Ω, insbesondere dem Winkelteilbereich o, aus dem einfallende elektromagnetische Strahlung auf die Detektorvorrichtung projiziert wird, gekoppelt. Unter„aussendbar" ist insbesondere zu verstehen, dass Laserstrahlung mittels der Projektionsvorrichtung während des Betriebs des Laserentfernungsmessgeräts, insbesondere während einer Entfernungsmessung, tatsächlich ausgesendet wird. Vorteilhaft kann durch Kopplung der Richtung, unter der Laserstrahlung mittels der Projektionsvorrichtung ausgesendet wird, mit dem Wnkelteilbereiche Ω, bevorzugt mit dem Wnkelteilbereich o, aus dem einfallende elektromagnetische Strahlung auf die Detektorvorrichtung projiziert wird, eine Transmission während einer Messung nicht verwendeter und/oder nicht benötigter Winkelteilbereiche Ω, bevorzugt nicht benötigter Facetten, der Facettenoptik reduziert werden.

Insbesondere durch ein aktiv gesteuertes, vorzugsweise scannendes zweites Mittel wie ein Verschluss, Shutter, LC-Display oder dergleichen, kann der unmittelbar mit der Größe der Eintrittspupille, insbesondere mit der Anzahl an Facetten, linear zunehmenden Detektion von Hintergrundstrahlung, insbesondere Hintergrundlicht, entgegengewirkt werden.

Der Anteil der Hintergrundstrahlung, insbesondere der Anteil von Hintergrundlicht, der bei einem Messvorgang zusammen mit rücklaufender Laserstrahlung auf die Detektorvorrichtung projiziert wird, kann somit signifikant reduziert werden. Somit lässt sich dadurch das Signal-Rausch-Verhältnis bei der Entfernungsmessung deutlich verbessern, insbesondere deutlich erhöhen. Ferner kann derart eine Dauer einer durchgeführten Messung reduziert und eine Qualität der Messung erhöht werden. In einer Ausführungsform des Laserentfernungsmessgeräts weist die

Empfangsoptik dritte Mittel auf, insbesondere einen Spektralfilter, die erlauben, aus dem Winkelbereich γ einfallende elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise zu filtern. In einer Ausführungsform sind die dritten Mittel als ein Spektralfilter ausgeführt, der einfallende elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht, nach definierten Kriterien selektiert oder filtert. Vorteilhaft kann auf diese Weise einfallende Strahlung, die zunächst aus zurückgestreuter oder reflektierter Laserstrahlung und anderen Strahlungsbeiträgen, insbesondere Hintergrundlicht oder dergleichen, besteht, zumindest teilweise auf die interessierende

Laserstrahlung reduziert werden. Bevorzugt lassen sich beispielsweise Filter zur selektiven Filterung nach Wellenlänge, Polarisationszustand oder der Einfallsrichtung der elektromagnetischen Strahlung verwenden. Beispielsweise eigenen sich spektrale Bandpassfilter oder Farbfilter, um die durch die Empfangsoptik einfallende elektromagnetische Strahlung hinsichtlich ihrer Wellenlänge zu filtern und somit lediglich die gewünschte Laserstrahlung ungehindert auf die Detektorvorrichtung, insbesondere das Detektorelement, passieren zu lassen.

In einer Ausführungsform sind die dritten Mittel unmittelbar auf zumindest einer Oberfläche der Empfangsoptik, insbesondere auf zumindest einer Oberfläche jeder der Facetten, aufgebracht. In einer Ausführungsform des Laserentfernungsmessgeräts beträgt ein maximaler Wnkelbereich c , in dem die Laserstrahlung mittels der Projektionsvorrichtung der Sendevorrichtung den Winkelbereich α periodisch überstreichend ausgesendet wird, zumindest 30 Grad, bevorzugt zumindest 60 Grad, besonders bevorzugt zumindest 90 Grad. Die Projektionsvorrichtung ist dementsprechend dazu ausgelegt, den Laserstrahl in einem maximalen Winkelbereich cw von zumindest 30 Grad, bevorzugt von zumindest 60 Grad, besonders bevorzugt von zumindest 90 Grad auszulenken. Die Auslenkung des Laserstrahls kann innerhalb dieses Winkelbereichs zumindest in diskreten Schritten von insbesondere weniger als 1 Grad, bevorzugt von weniger als 0.1 Grad, erfolgen. Besonders bevorzugt erfolgt die Auslenkung des Laserstrahls in dem entsprechenden Wnkelbereich kontinuierlich oder quasikontinuierlich, d.h. insbesondere mit Schritten von weniger als 0.01 Grad.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass der maximale Wnkelbereich c den technisch möglichen Winkelbereich zur Auslenkung der Laserstrahlung vorgibt, d.h. den Wnkelbereich, in dem die Laserstrahlung den Wnkelbereich α periodisch überstreichend ausgesendet werden kann. Der maximale Winkelbereich c ist daher nicht zu verwechseln mit dem prinzipiell beliebigen Winkelbereich a, in dem die tatsächliche, periodische Auslenkung (Scannen) des Laserstrahls erfolgt. Insbesondere kann somit der Laserstrahl beliebige Winkelbereiche α (α < cw) innerhalb des maximalen Wnkelbereichs c periodisch überstreichend ausgesendet werden, beispielsweise einen Winkelbereich von 5 Grad, von 13 Grad, von 26 Grad oder dergleichen bis hin zu ömax-

Somit kann auf diese Weise der emittierte Laserstrahl über einen großen Winkelbereich α ausgelenkt, insbesondere gescannt werden.

In einer Ausführungsform des Laserentfernungsmessgeräts ist der Wnkelbereich γ größer oder gleich dem maximalen Wnkelbereich cw. Derart lässt sich der gesamte, von der Laserstrahlung mittels der Projektionsvorrichtung periodisch überstrichene Winkelbereich α mit α < cw mittels der Empfangsvorrichtung, insbesondere mittels der Facettenoptik, auf die Detektorvorrichtung projizieren. Der Winkelbereich γ der Empfangsoptik überlappt bevorzugt mit dem gesamten Winkelbereich cw der Projektionsvorrichtung, sodass rücklaufende Laserstrahlung eines jeden, in eine beliebige Richtung des Wnkelbereichs α innerhalb des maximalen Wnkelbereichs cw emittierten Laserstrahls, von der Empfangsoptik erfasst und zur Detektion auf die Detektorvorrichtung, insbesondere das Detektorelement, projizierbar ist. In einer beispielhaften Ausführungsform des Laserentfernungsmessgeräts besteht die Facettenoptik aus fünf Facetten in Form von fokussierenden optischen Linsen, insbesondere in Form von Laserstrahlung fokussierenden optischen Linsen, wobei die fünf Facetten einen Winkelbereich γ von zumindest 60° in fünf Winkelteilbereiche σ zu 12° aufteilen und jede der fünf Facetten den zugehörigen Winkelteilbereich σ von 12° auf die Detektorvorrichtung projiziert und/oder abbildet.

Ein Winkelbereich γ von zumindest 60° stellt einen für die Realisierung des Laserentfernungsmessgeräts bevorzugten, anwendungsnahen Wnkelbereich dar. Die Unterteilung des Winkelbereichs γ von zumindest 60° in fünf Winkelteilbereiche σ zu je 12° stellt ferner eine bevorzugte Ausführungsform des Laserentfernungsmessgeräts dar, bei der die an die Empfangsoptik gestellten technischen Anforderungen - große Eintrittspupille pro Facette, Brennweite der Facettenoptik und dergleichen - sowie die hinsichtlich deren Fertigung zu berücksichtigen wirtschaftlichen Randbedingungen - Anzahl stark gekrümmter Oberflächen, Ausgestaltung der einzelnen Facetten linsen und dergleichen - gegeneinander abgewogen sind.

Es sei aber angemerkt, dass die Facettenoptik alternativ auch aus einer davon abweichenden Anzahl an Facetten mit unterschiedlichen Winkelteilbereichen σ und einem unterschiedlichen Winkelbereich γ ausgeführt sein kann.

In einer Ausführungsform des Laserentfernungsmessgeräts ist die Facettenoptik einstückig realisiert, insbesondere als ein einstückiges Spritzgussbauteil oder ein Spritzprägebauteil realisiert.

Unter„einstückig" ist insbesondere zu verstehen, dass die Facettenoptik als ein einzelnes, bevorzugt stoffschlüssiges Bauteil gefertigt ist, sodass es bevorzugt nicht aus mehreren einzelnen aneinander gefügten Facetten besteht und die einzelnen Facetten der Facettenoptik nicht voneinander gelöst werden können, ohne dabei zerstört zu werden.

In einer Ausführungsform ist die Facettenoptik als ein Spritzgussbauteil in einem Spritzgießverfahren hergestellt. Als ein Spritzgussbauteil wird die Facettenoptik unter Verwendung eines Spritzgießwerkzeugs, insbesondere einer Spritzgießform, gefertigt, in die ein geeignetes Material eingespritzt und anschließend ausgehärtet wird. Insbesondere eignen sich zur Herstellung der Facettenoptik mittels eines Spritzgießverfahrens transparente Gläser oder Kunststoffmaterialien wie beispielsweise Polykarbonate, Polymethylmethacrylate oder Cyclo-Olefin-(Co)Polymere. Derart kann die Facettenoptik besonders einfach und wirtschaftlich kostengünstig gefertigt werden. Vorteilhafterweise kann ein nachträgliches Schleifen der Facettenoptik zur Einhaltung von Qualitätsanforderungen weitgehend vermieden werden.

In einer Ausführungsform des Laserentfernungsmessgeräts weist die Detektorvorrichtung zumindest eine SPAD auf, bevorzugt ein SPAD-Array auf.

Eine Single-Photon-Avalanche-Diode, kurz SPAD, kann, sofern sie im sog. Geiger-Mode betrieben wird, die Eigenschaft aufweisen, dass sie nicht wie herkömmliche analog arbeitende lichtempfindliche Elemente ein von der auftreffenden Strahlung linear abhängiges Detektionssignal liefert, sondern mit jedem auftreffenden Photon ein einzelnes Signal erzeugt wird. Die SPAD weist ein paralysierbares Ansprechverhalten auf, sodass sie nach dem Auftreffen eines Photons für eine gewisse Totzeit, die im Bereich von beispielsweise 1 bis 100 ns liegen kann, nicht erneut aktivierbar ist. Die Zählrate, mit der eine SPAD auftreffende Photonen zählen kann, ist somit durch die Totzeit begrenzt. Bevorzugt weist die Detektorvorrichtung, insbesondere das Detektorelement, daher vorteilhaft anstatt einer einzigen großflächigen SPAD eine Vielzahl kleinerer SPADs in Form eines SPAD-Arrays auf. Vorzugsweise kann jeweils eine Mehrzahl von SPADs des SPAD-Arrays zu einem Pixel des Detektorelements zusammengefasst sein, wobei Detektionssignale von in einem einzelnen Pixel enthaltenen SPADs mit Hilfe eines Kombinierers, insbesondere eines ODER-Gatters oder in Form eines Busses, kombiniert werden. Auf diese Weise kann die von einem Pixel maximal erreichbare Photonenzählrate erhöht werden bzw. die Totzeit des Pixels zwischen einzelnen Detektionsereignissen verkürzt werden. Ferner kann zwischen einer SPAD und einem Kombinierer oder Bus ein Pulsverkürzer angeordnet sein, um ein von der SPAD generiertes digitales Signal zeitlich zu verkürzen und dadurch eine verkürzte Gesamttotzeit und eine erhöhte Photonenzählrate des Systems zu ermöglichen. Auf Grund des digitalen Ausgangs der Detektorschaltung, insbesondere umfassend Kombinierer, ODER-Gatter oder dergleichen, kann vorteilhaft eine besonders schnelle und einfache Bereitstellung des Detektionssignals realisiert werden. Im Vergleich zu analogen lichtempfindlichen Elementen, beispielsweise Avalanche Photodioden (APDs), kann eine Detektions- und

Signalbereitstellungsgeschwindigkeit erhöht werden.

Da jede Facette der Empfangsoptik den auf das Zielobjekt projizierten Laserpunkt über einen Winkelteilbereich σ auf das Detektorelement abbildet, wandert der auf das Detektorelement projizierte Lichtpunkt des rücklaufenden

Laserstrahls in Abhängigkeit von der Richtung, in die die Laserstrahlung emittiert wird, über das Detektorelement. Die Verwendung eines SPAD-Arrays erlaubt dabei vorteilhaft sicherzustellen, dass mittels der Facetten empfangene Laserstrahlung stets auf die Detektorvorrichtung, insbesondere auf das Detektorelement, projiziert wird. Insbesondere kann das SPAD-Array dafür eine in zumindest eine Richtung längliche (elongierte) Ausdehnung mit einer Vielzahl von SPADs aufweisen. Bevorzugt ist das SPAD-Array dabei derart ausgerichtet, dass diese längliche Ausdehnung des SPAD-Arrays in der Projektionsebene liegt.

Es sei angemerkt, dass jedem optischen Aussendewinkel der Laserstrahlung eine entsprechend der Anzahl der Facetten mehrdeutige Position des abgebildeten Lichtpunkts auf dem Detektorelement zuordenbar ist. Bevorzugt kann die Mehrdeutigkeit durch eine eindeutige Zuordnung zwischen Abbild auf der Detektorvorrichtung und Laserpunkt auf dem Zielobjekt - d.h. zwischen

Lichtpunkt auf der Detektorvorrichtung und dem optischen Aussendewinkel der emittierten Laserstrahlung - aufgelöst werden.

In einer Ausführungsform des Laserentfernungsmessgeräts projizieren die fokussierenden optischen Linsen der Facettenoptik Laserstrahlung derart auf das

SPAD-Array der Detektorvorrichtung, dass zumindest 2x2 SPADs des SPAD- Arrays beleuchtet werden. Insbesondere werden zumindest 2x2 SPADs des SPAD-Arrays unter optimalen Abbildungsbedingungen beleuchtet. Somit wird konstruktionsbedingt sichergestellt, dass ein projizierter oder abgebildeter Lichtpunkt des rücklaufenden Laserstrahls zumindest nicht kleiner ist als eine SPAD des SPAD-Arrays. Derart kann ausgeschlossen werden, dass sich Detektionslücken oder blinde Flecken im erfassbaren Gesichtsfeld bzw. Winkelbereich γ ergeben, die auftreten würden, wenn der Laserpunkt zwischen benachbarte aktive Flächen, insbesondere lichtempfindliche Flächen, der SPADs fällt. Insbesondere ist die Beleuchtung einer Mehrzahl von SPADs, insbesondere von zumindest 2x2 SPADs des SPAD-Arrays, wichtig, wenn die verwendeten SPADs des SPAD-Arrays einen niedrigen Füllfaktor, d.h. ein geringes Verhältnis aus lichtempfindlichen zu lichtunempfindlichen Flächen, aufweisen.

Das Erfordernis einer Beleuchtung von zumindest 2x2 SPADs des SPAD-Arrays kann in einer Ausführungsform über die Justage der fokussierenden optischen Linsen der Facettenoptik oder über das optische Design der Facettenoptik erreicht werden.

Abschließend sei erwähnt, dass die vorhergehenden Ausführungen in analoger, dem Fachmann naheliegender Weise auch auf einen zweidimensionalen Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Laserentfernungsmessgeräts übertragbar sind. In einem derartigen Ausführungsbeispiel wird der Laserstrahl mittels einer alternativ ausgestalteten Projektionsvorrichtung der Sendevorrichtung einen Raumwinkelbereich A periodisch überstreichend ausgesendet. Die Empfangsoptik weist ferner eine zweidimensional ausgestaltete Facettenoptik auf, mittels der aus dem Raumwinkelbereich Γ rücklaufendes Laserlicht zur Detektion auf die Detektorvorrichtung projiziert, bevorzugt abgebildet wird. Die einzelnen Facetten unterteilen den Raumwinkelbereich Γ dabei in Raumwinkelteilbereiche Σ.

Ferner wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung einer Distanz auf einer Oberfläche eines entfernten Objekts mittels des erfindungsgemäßen

Laserentfernungsmessgeräts vorgeschlagen, bei dem

• Laserstrahlung mittels einer Projektionsvorrichtung der Sendevorrichtung einen Winkelbereich α periodisch überstreichend auf ein entferntes Objekt hin ausgesendet wird, • von dem entfernten Objekt rücklaufende Laserstrahlung mittels einer Facettenoptik auf zumindest eine Detektorvorrichtung projiziert wird,

• wobei Entfernungen in verschiedene Relativrichtungen zwischen dem Laserentfernungsmessgerät und dem entfernten Objekt sowie Winkel zwischen den Relativrichtungen ermittelt werden und unter Verwendung trigonometrischer Funktionen aus zumindest zwei in unterschiedliche Relativrichtungen ermittelten Entfernungen sowie dem zwischen diesen zumindest zwei Relativrichtungen eingeschlossenen Winkel die Distanz auf der Oberfläche des entfernten Objekts berechnet wird.

In einer Ausführungsform kann die Laserstrahlung in einem für das menschliche Auge sichtbaren spektralen Wellenlängenbereich, d.h. insbesondere zwischen 380 nm bis 780 nm, liegen. Vorteilhaft kann ein Bediener des Laserentfernungsmessgeräts die von dem Laserentfernungsmessgerät emittierte Laserstrahlung ohne Zuhilfenahme optischer Hilfsmittel erkennen und insbesondere deren Projektion auf ein entferntes Objekt als projizierte Lasermarkierung wahrnehmen. In einer alternativen Ausführungsform kann die Laserstrahlung auch in einem für das menschliche Auge unsichtbaren spektralen Wellenlängenbereich, d.h. insbesondere unterhalb von 380 nm oder oberhalb von 780 nm, liegen. In diesem Fall ist die von dem Laserentfernungsmessgerät emittierte Laserstrahlung für den Bediener des Laserentfernungsmessgeräts lediglich unter Zuhilfenahme optischer Hilfsmittel (beispielsweise einer Infrarotkamera bei Laserstrahlung im Wellenlängenbereich von Infrarot) erkennbar.

In einer Ausführungsform des Verfahrens zur Bestimmung einer Distanz wird die Laserstrahlung den Winkelbereich α derart periodisch überstreichend ausgesendet, dass auf dem entfernten Objekt eine projizierte Laserlinie dargestellt wird.

Vorzugsweise wird die Laserstrahlung mittels eines Laserstrahllenkmittels kontinuierlich über einen insbesondere konstanten, bevorzugt vorgebbaren, Winkelbereich a, ausgesendet. Die periodische Überstreichung des Winkelbereichs α erfolgt insbesondere mit einer Frequenz größer als 20 Hz, vorzugsweise größer als 40 Hz, besonders bevorzugt größer als 60 Hz. Bei einer hohen periodischen Wiederholrate der Auslenkung des Laserstrahls wird der mittels Laserstrahl auf das Zielobjekt projizierte Laserpunkt derart zügig über das Zielobjekt bewegt, dass ein Betrachter, insbesondere der Bediener des Laserentfernungsmessgeräts, auf dem entfernten Objekt eine projizierte, insbesondere durchgezogene, bevorzugt kontinuierlich leuchtende Projektionslinie oder Laserlinie wahrnimmt, die insbesondere der zu vermessenden Strecke entspricht.

In einer Ausführungsform des Verfahrens zur Bestimmung einer Distanz wird eine Länge einer Strecke auf dem entfernten Objekt, die periodisch von der Laserstrahlung überstrichen wird, insbesondere die Länge der projizierten Laserlinie ermittelt. Insbesondere wird die Länge der Strecke unter Verwendung trigonometrischer Funktionen aus zumindest zwei in unterschiedliche Relativrichtungen ermittelten Entfernungen sowie dem zwischen diesen zumindest zwei Relativrichtungen eingeschlossenen Wnkel berechnet.

In einer Ausführungsform des Verfahrens zur Bestimmung einer Distanz wird die Projektionsvorrichtung in einem Betriebszustand des

Laserentfernungsmessgeräts derart gesteuert und/oder geregelt, dass die Strecke auf dem entfernten Objekt, die periodisch von der Laserstrahlung überstrichen wird, insbesondere die projizierte Laserlinie, eine vorgebbare Länge einnimmt.

Auf diese Weise kann ein Bediener des Laserentfernungsmessgeräts besonders komfortabel Strecken auf einem entfernten Gegenstand darstellen und insbesondere hinsichtlich einer Länge überprüfen. Beispielsweise kann der Bediener sehr schnell überprüfen, ob ein Schrank mit einer gegebenen Breite in eine vorhandene Nische passt. Unter einem„Betriebszustand" soll hier ein von einem Bediener beeinflussbarer Zustand, zumindest der Steuervorrichtung des Laserentfernungsmessgeräts, verstanden werden, in dem die Steuervorrichtung von einem Bediener wählbare Regelroutinen, Steuerroutinen und/oder Berechnungsroutinen ausführt.

Die Steuervorrichtung regelt die Länge der projizierten Linie, indem die Entfernung der Endpunkte, zwischen denen der ausgesendete Laserstrahl periodisch hin- und herbewegt wird, zunächst ermittelt und mit dem, insbesondere von dem Bediener, vorgegebenen Längenwert verglichen wird. Anschließend verändert die Steuervorrichtung den Winkel zwischen den zwei Relativrichtungen, die die Länge der projizierten Linie definieren bzw. begrenzen, derart, dass die Endpunkte in der vorgegebenen Entfernung voneinander beabstandet angeordnet sind.

Zur benutzerfreundlichen Eingabe eines Längenwerts und/oder eines Winkels zwischen den zwei Relativrichtungen, die den Winkelbereich α definieren und begrenzen, kann das Laserentfernungsmessgerät eine Eingabeeinheit aufweisen, mittels der ein Winkel und/oder ein Längenwert einstellbar und/oder eingebbar ist.

Zeichnungen

Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche Elemente.

Figur 1 Perspektivische Ansicht einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Laserentfernungsmessgeräts in Form eines handgehaltenen 1 D-Linien-Laserentfernungsmessgeräts Figur 2 Schematische Schnittansicht des handgehaltenen 1 D-Linien-

Laser-entfernungsmessgeräts aus Figur 1

Figur 3 Schematische Aufsicht auf das handgehaltene 1 D-Linien-

Laserentfernungsmessgerät aus Figur 1 , das sich in einem exemplarischen, zu vermessenden Umfeld befindet

Figur 4 Schematische Darstellung von Strahlengängen in einer

Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Laserentfernungsmessgeräts (a) in Seiten-Aufsicht und (b) in Front-Aufsicht

Figur 5 Darstellung von Koordinaten (a) des projizierten Lichtpunkts auf dem Detektorelement und (b) des Laserpunkts auf der Oberfläche des Zielobjekts aufgetragen über dem Aussendewinkel des emittierten Laserstrahls

Figur 6a, b Schematische Darstellung von Strahlengängen in einer

Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Laserentfernungsmessgeräts mit einem Verschluss in Seiten-Aufsicht Figur 7 Perspektivische Ansicht einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Laserentfernungsmessgeräts in Form eines handgehaltenen Laserentfernungsmessgeräts

Figur 8 Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur

Bestimmung einer Distanz auf einer Oberfläche eines entfernten Objekts.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Laserentfernungsmessgeräts 10 in Form eines handgehaltenen 1 D-Linien- Laserentfernungsmessgeräts 10', wie es beispielsweise bei Tätigkeiten im handwerklichen Bereich, beispielsweise bei der Vermessung von Gegenständen oder Innenräumen, einsetzbar ist. Ein derartiger Einsatz im Rahmen einer exemplarischen Messkonstellation ist in schematischer Aufsicht in Figur 3 dargestellt, in der das handgehaltene Laserentfernungsmessgerät 10 in einem zu vermessenden Umfeld eingesetzt wird. Die zum Betrieb wesentlichen Komponenten des Laserentfernungsmessgeräts 10 sind in einer Schnittdarstellung des Laserentfernungsmessgeräts 10 in Figur 2 schematisch dargestellt.

Die im Folgenden anhand der Figuren beschriebenen Grundsätze des handgehaltenen 1 D-Linien-Laserentfernungsmessgeräts 10' sind im Rahmen anderer Ausführungsbeispiele auch auf andere Ausführungen eines erfindungsgemäßen Laserentfernungsmessgeräts 10 übertragbar, die ähnliche oder andere Aufgabe erfüllen können. Insbesondere sind die Grundsätze auch auf stationäre und integrierbare Laserentfernungsmessgeräte 10 übertragbar, beispielsweise auf in Kraftfahrzeuge integrierte Laserentfernungsmessgeräte 10, die der Vermessung von Abständen während einer Navigation des Kraftfahrzeugs und/oder im Zusammenhang mit einer Sicherheitseinrichtung des Kraftfahrzeugs verwendet werden. Das Laserentfernungsmessgerät 10 weist wie in Figur 1 dargestellt ein Gehäuse 12, ein Display 14 sowie Betätigungselemente 16, 16' zum Ein- und Ausschalten des Laserentfernungsmessgeräts 10 und zum Starten bzw. Konfigurieren eines Messvorgangs auf. Ferner weist das Laserentfernungsmessgerät 10 zu dessen Energieversorgung eine nicht näher dargestellte Energieversorgungsvorrichtung, insbesondere eine Batterie oder einen Akkumulator, bevorzugt einen Lithium- Ionen-Akkumulator, auf. Das Gehäuse 12 nimmt die für den Betrieb des Laserentfernungsmessgeräts 10 relevanten und/oder sinnvollen Komponenten des Laserentfernungsmessgeräts 10 auf. Bevorzugt umschließt das Gehäuse 12 diese Komponenten und schützt sie somit gegen Eindringen von

Verunreinigungen, Feuchtigkeit sowie vor mechanischer Einwirkung in Folge von Stößen oder dergleichen.

Das Laserentfernungsmessgerät 10 wird unter Verwendung einer Steuervorrichtung 18 zur Ansteuerung der funktionalen Komponenten des

Laserentfernungsmessgeräts 10 betrieben. Die Steuervorrichtung 18 ist dazu mit diesen Komponenten signaltechnisch verbunden. Unter der Steuervorrichtung 18 soll insbesondere eine Vorrichtung mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden werden, die Mittel zur Kommunikation mit den anderen Komponenten des Laserentfernungsmessgeräts 10, beispielsweise Mittel zur Steuerung und/oder Regelung einer Projektionsvorrichtung 20 und/oder Mittel zur Datenverarbeitung und/oder weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Mittel aufweist. Die Steuervorrichtung 18 stellt Betriebsfunktionsparameter des Laserentfernungsmessgeräts 10 in Abhängigkeit von zumindest einer Bedienerereingabe und/oder einem Auswerteergebnis einer Messung ein. Unter der Steuerelektronik der Steuervorrichtung 18 ist beispielsweise eine Prozessoreinheit in Verbindung mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm zu verstehen, das während des Steuervorgangs ausgeführt wird. Insbesondere sind die elektronischen Bauteile der Steuervorrichtung 18 auf einer Platine (Leiterplatte) angeordnet und bevorzugt in Form eines Mikrokontrollers ausgeführt. Die Steuervorrichtung 18 erlaubt, das Laserentfernungsmessgerät 10 zu steuern und dessen Betrieb zu ermöglichen. Die Steuervorrichtung 18 kommuniziert dazu mit den anderen funktionalen Komponenten des Laserentfernungsmessgeräts 10, insbesondere zumindest einer Projektionsvorrichtung 20, einer Detektorvorrichtung 22, einer Datenschnittstelle 24, insbesondere dem Display 14 und den Betätigungselementen 16, 16', sowie einer Shutter-Steuerung 26' und weiteren, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Komponenten. Das handgehaltene Laserentfernungsmessgerät 10 ist dazu vorgesehen, lediglich mit den Händen, bevorzugt mit einer Hand, von einem Bediener geführt zu werden. Dazu beträgt dessen Gesamtmasse weniger als 500 g und die Abmessung dessen längster Seite beträgt weniger als 15 cm. Das Laserentfernungsmessgerät 10 weist eine in Figur 2 näher dargestellte

Sendevorrichtung 28 zur Erzeugung und Aussendung zeitlich modulierter Laserstrahlung 30 auf. Die Sendevorrichtung 28 umfasst dabei eine Laserdiode 32 zur Erzeugung zeitlich modulierter, insbesondere kontinuierlich und/oder periodisch modulierter, Laserstrahlung 30 im sichtbaren Spektral bereich (beispielsweise 630 nm). Zur Messung des Abstands des

Laserentfernungsmessgeräts 10 zu einem Zielobjekt 34 (vgl. insbesondere Figur 3) wird im Betrieb des Laserentfernungsmessgeräts 10 im Wesentlichen kollimierte Laserstrahlung 30 über eine Sendeoptik 36 der Sendevorrichtung 28 in Richtung des Zielobjekts 34 gesendet. Die Sendeoptik 36 besteht in der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform des handgehaltenen

Laserentfernungsmessgeräts 10 aus Linsen 36b, 36c, einem Strahlkollimator 36d sowie einem in das Gehäuse 12 des Laserentfernungsmessgeräts 10 integrierten Austrittsfenster 36a. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Sendeoptik 36 auch anderweitige strahlformende und/oder strahllenkende und/oder die Eigenschaften der Laserstrahlung 30 beeinflussende optische

Elemente, beispielsweise Linsen, Filter, diffraktive Elemente, Spiegel, Reflektoren, optisch transparente Scheiben oder dergleichen, aufweisen.

Die Sendevorrichtung 28 des Laserentfernungsmessgeräts 10 weist eine Projektionsvorrichtung 20 auf, mittels der Laserstrahlung 30 unter Verwendung eines Laserstrahllenkmittels 38 in unterschiedliche Richtungen - synonym dazu im Folgenden: in unterschiedliche Relativrichtungen 84a, 84b, 84c - mit verschiedenen Aussendewinkeln 40 bezogen auf das Laserentfernungsmessgerät 10 oder eine Referenzrichtung 42, von dem Laserentfernungsmessgerät 10 emittiert werden kann (vgl. insbesondere auch Figur 3). Das Laserstrahllenkmittel 38 ist in dem in der Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel als ein Mikrospiegel 38' realisiert. Der Mikrospiegel 38' weist eine Spiegelfläche von ca. 1 mm² auf und ist in eindimensionaler Richtung auslenkbar gelagert, wie in der Figur 2, 4a, 6a und 6b jeweils durch einen kleinen bidirektionalen Pfeil neben dem Mikrospiegel 38' angedeutet ist.

Der Mikrospiegel 38' ist mit einem Aktor 44 verbunden, hier einem elektrostatischen Aktor, der unter Verwendung einer Steuereinheit 20' der Projektionsvorrichtung 20 angesteuert wird, sodass der Mikrospiegel 38' in eindimensionaler Richtung definiert und insbesondere kontinuierlich über einen Winkelbereich von zumindest 30° geschwenkt bzw. ausgelenkt werden kann. Unter kontinuierlich schwenken ist insbesondere ein Schwenken mit Schritten von weniger als 0.005 Grad zu verstehen. Derart kann mittels der Steuereinheit 20' der Projektionsvorrichtung 20 der Aussendewinkel 40, unter dem die Laserstrahlung 30 aus dem Gehäuse 12 des Laserentfernungsmessgeräts 10 emittiert wird, in insbesondere eindimensionaler Richtung vorgegeben und eingestellt, insbesondere gesteuert und/oder geregelt werden. Da der Mikrospiegel 38' in eindimensionaler Richtung verschwenkbar ist, spannt die in verschiedenen Relativrichtungen 84a, 84b, 84c emittierte Laserstrahlung 30 eine Projektionsebene („Laser-Fächer") auf.

Die Steuereinheit 20' der Projektionsvorrichtung 20 erlaubt, den Winkel, unter dem die Laserstrahlung 30 bezogen auf das Laserentfernungsmessgerät 10 oder eine Referenzrichtung 42 emittiert wird, einzustellen. Dazu weist die Steuereinheit 20' einen Informationseingang, eine Informationsverarbeitung, eine

Informationsausgabe, einen Prozessor sowie in einem Speicher der Steuereinheit 20' gespeicherte Betriebsprogramme und/oder Regelroutinen und/oder Steuerroutinen und/oder Berechnungsroutinen auf. Insbesondere soll unter dem Begriff „einstellen" verstanden werden, dass die Steuereinheit 20' zumindest eine Kenngröße ausgibt, die dazu vorgesehen ist, den Aktor 44 des

Laserstrahllenkmittels 38 zur Verstellung der Relativrichtung 84a, 84b, 84c zu steuern und/oder zu regeln.

Mittels der in Figur 2, 4, 6a und 6b dargestellten Projektionsvorrichtung 20 wird in zumindest einem Betriebsmodus des Laserentfernungsmessgeräts 10 in Folge geeigneter Ansteuerung des Aktors 44 durch die Steuereinheit 20' der Mikrospiegel 38' derart kontinuierlich, insbesondere periodisch geschwenkt, dass die Laserstrahlung 30 zwischen zwei Relativrichtungen 84a, 84b, 84c, die einen Winkelbereich α (vgl. Figur 4a, Bezugszeichen 46) definieren und begrenzen, kontinuierlich hin- und hergeschwenkt wird. Wie in der Figur 3 dargestellt ist, kann durch kontinuierliches, periodisches Schwenken des Mikrospiegels 38' in einem Auslenkungsbereich des Spiegels von bis zu ±15 Grad die emittierte Laserstrahlung 30 - ebenfalls kontinuierlich - über einen Wnkelbereich α (Bezugszeichen 46) von bis zu 60 Grad geschwenkt werden, insbesondere periodisch geschwenkt werden. Die emittierte Laserstrahlung 30 liegt dabei in der sogenannten Projektionsebene. Insbesondere wird die Projektionsebene durch diejenigen beiden Laserstrahlen (in Relativrichtungen 84a, 84b in Figur 3) der Laserstrahlung 30 definiert, die unter positiver und negativer Vollauslenkung des Mikrospiegels 38' emittiert werden.

Wird die Laserstrahlung 30, wie in Figur 3 dargestellt, auf ein Zielobjekt 34 projiziert, wandert in Folge des kontinuierlichen Schwenkens des Mikrospiegels 38' ein mittels der Laserstrahlung 30 auf das Zielobjekt 34 projizierter Laserpunkt 48 kontinuierlich über die Oberfläche des Zielobjekts 34. Dies ist in der Figur 3 mit einem bidirektionalen Pfeil 50 repräsentiert, der das periodische Hin- und Herschwenken des Laserpunktes 48 symbolisiert. Somit überstreicht die emittierte Laserstrahlung 30 den Winkelbereich α (46) periodisch, insbesondere in einer periodischen und/oder zyklischen Hin- und Herbewegung. Die periodische Überstreichung des Wnkelbereichs α (46) erfolgt mit einer Frequenz größer als 20 Hz. Dabei wird der mittels Laserstrahlung 30 auf das Zielobjekt 34 projizierte Laserpunkt 48 derart zügig über das Zielobjekt 34 bewegt, dass ein Betrachter auf dem Zielobjekt 34 eine projizierte, durchgezogene und kontinuierlich leuchtende Projektionslinie oder Laserlinie 52 wahrnimmt. Mit anderen Worten wird die Laserstrahlung 30 in zumindest einem Betriebsmodus des Laserentfernungsmessgeräts 10 zeitlich scannend auf ein Zielobjekt 34 hin emittiert, sodass auf dem Zielobjekt 34 eine eindimensionale Laserlinie 52 projiziert und somit für einen Bediener des Laserentfernungsmessgeräts 10 sichtbar wird. Ferner ist die Steuereinheit 20' der Projektionsvorrichtung 20 dazu vorgesehen, das Laserstrahllenkmittel 38, insbesondere den Aktor 44, in einem Betriebsmodus des Laserentfernungsmessgeräts 10 derart zu regeln, dass die projizierte Laserlinie 52 eine vorgegebene Länge einnimmt. Auf diese Weise kann ein Bediener des Laserentfernungsmessgeräts 10 besonders komfortabel Strecken auf dem Zielobjekt 34 darstellen und überprüfen. Beispielsweise kann der Bediener sehr schnell überprüfen, ob ein Schrank mit einer gegebenen Breite in eine vorhandene Nische passt. Insbesondere sind ein Aufspannwinkel und/oder eine Länge der Laserlinie 52 mittels der Betätigungselemente 16, insbesondere mittels einer für die Eingabe von Winkeln vorgesehenen Eingabeeinheit 16', durch den Bediener vorgebbar.

Unter einem Betriebsmodus soll ein von einem Bediener beeinflussbarer Betriebszustand, zumindest ein Betriebszustand der Steuervorrichtung 18, verstanden werden, in dem die Steuervorrichtung 18 von einem Bediener wählbare Regelroutinen, Steuerroutinen und/oder Berechnungsroutinen ausführt. Die Steuervorrichtung 18 ist dazu vorgesehen, verschiedene Betriebsmodi auszuführen.

Unter Regeln soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Steuervorrichtung 18 eine Entfernung der beiden Endpunkte 54a, 54b der Laserlinie 52 zueinander bestimmt, die ermittelte Entfernung mit der von dem Bediener vorgegebenen Entfernung vergleicht (in Figur 3: 2.00 m) und dann den Winkel zwischen den die Endpunkte 54a, 54b der Laserlinie 52 definierenden Relativrichtungen 84a, 84b derart verändert, dass die Endpunkte 54a, 54b in der vorgegebenen Entfernung voneinander beabstandet angeordnet sind. Eine Bestimmung der Entfernung der beiden Endpunkte 54a, 54b der Laserlinie 52, und damit der Länge der Laserlinie 52, wird bevorzugt indirekt unter Anwendung trigonometrischer Funktionen aus mehreren Entfernungsmessungen in verschiedenen Relativrichtungen 84a, 84b, 84c zwischen dem Laserentfernungsmessgerät 10 und dem Zielobjekt 34 sowie den zwischen den Relativrichtungen 84a, 84b, 84c eingeschlossenen Wnkeln ermittelt (vgl. insbesondere Figur 3). Die von einer Oberfläche des Zielobjekts 34 reflektierte und/oder zurückgestreute Laserstrahlung 30' (an dieser Stelle nicht näher dargestellt; vgl. Figur 5c) wird über eine Empfangsoptik 56 des Laserentfernungsmessgeräts 10 auf ein Detektorelement 22' einer Detektorvorrichtung 22 abgebildet und dort detektiert. Die Detektorvorrichtung 22 samt Detektorelement 22' ist in Figur 2 dargestellt.

Die Detektorvorrichtung 22 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel - und insbesondere auch in den in den Figuren 4, 6a, 6b dargestellten Ausführungsbeispielen - ein SPAD-Array 58 als Detektorelement 22' (vgl. insbesondere Figur 5c). Das SPAD-Array 58 weist eine in Richtung der Projektionsebene längliche (elongierte) Gestalt auf. Beispielsweise betragen die

Maße des SPAD-Arrays 58 in der Projektionsebene 10 mm und senkrecht zu dieser 1 mm. Das SPAD-Array 58 liefert abhängig von einer auftreffenden Lichtintensität, insbesondere Laserstrahlungsintensität, ein ortsaufgelöstes Detektionssignal. Dazu besteht das SPAD-Array 58 aus einer Vielzahl ungekoppelter oder gekoppelter, insbesondere koppelbarer, SPADs 58'. In einem

Ausführungsbeispiel weist das SPAD-Array 58 500 ^χ 50 lichtempfindliche SPADs 58' auf. Die Detektorvorrichtung 22 ist signaltechnisch mit der Steuervorrichtung 18 des Laserentfernungsmessgeräts 10 zur Weiterleitung von Detektionssignalen verbunden.

Aus einem zwischen der ausgesendeten Laserstrahlung 30 und der von der Oberfläche des Zielobjekts 34 rücklaufenden, d.h. reflektierten und/oder zurückgestreuten Laserstrahlung 30' durchgeführten Phasenvergleich kann mittels der Steuervorrichtung 18 des Laserentfernungsmessgeräts 10, insbesondere einer Auswerteeinheit der Steuervorrichtung 18, eine Lichtlaufzeit ermittelt und über die Lichtgeschwindigkeit der Abstand zwischen dem Laserentfernungsmessgerät 10 und dem Auftreffpunkt auf dem Zielobjekt 34 bestimmt werden. Der bestimmte Abstand entspricht dabei dem Abstand des Laserentfernungsmessgeräts 10 vom Zielobjekt 34 in Richtung der zu diesem Zeitpunkt auf das Zielobjekt 34 emittierten Laserstrahlung 30. Aus den

Detektionssignalen von der Steuervorrichtung 18 ermittelte Entfernungsmesswerte in Richtung der emittierten Laserstrahlung 30 werden anschließend von der Steuervorrichtung 18 des Laserentfernungsmessgeräts 10 weiterverarbeitet und/oder mittels einer Datenschnittstelle 24 des Laserentfernungsmessgeräts 10 an einen Bediener des Laserentfernungsmessgeräts 10 ausgegeben. Insbesondere kann eine Ausgabe unter Verwendung des Displays 14 erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann der Entfernungsmesswert auch zur weiteren Verarbeitung unter Verwendung der Datenschnittstelle 24 an ein weiteres Gerät, beispielsweise ein mobiles Datenverarbeitungsgerät wie ein Smartphone, ein Tablet, ein PC, ein Computer oder dergleichen, übermittelt werden.

Wie in den Figuren 1-3 bereits angedeutet und in den Figuren 4, 6a und 6b näher dargestellt ist, weist das Laserentfernungsmessgerät 10 erfindungsgemäß eine Empfangsoptik 56 auf, die zumindest eine Laserstrahlung 30' aus einem

Winkelbereich γ (60) zur Detektion auf die Detektorvorrichtung 22 projizierende Facettenoptik 62 umfasst. Dabei umfasst der Winkelbereich γ (60) der Empfangsoptik 56 den Wnkelbereich α (46), in den Laserstrahlung 30 mittels der Projektionsvorrichtung 20 emittiert wird oder emittiert werden kann. Mit anderen Worten, der Wnkelbereich γ (60) umfasst den Winkelbereich c (selbst nicht näher dargestellt), der den technisch maximal mit Laserstrahlung 30 überstreichbaren Wnkelbereich α (46) von hier 60 Grad darstellt. Wie im Zusammenhang mit Figur 5a noch erläutert wird, weist die Facettenoptik 62 in beispielhafter Ausführungsform einen Winkelbereich γ (60) von 60 Grad auf, aus dem rücklaufende Laserstrahlung 30' auf die Detektorvorrichtung 22 projiziert werden kann. Die Facettenoptik 62 besteht dazu aus fünf Facetten 64a,64b,64c,64d,64e (im Folgenden auch: 64a-e) in Form von fokussierenden, insbesondere sphärischen oder asphärischen, optischen Linsen. Jede Facette 64a-e bildet einen Wnkelteilbereich σ (Bezugszeichen 66a-e) von 12° auf die Detektorvorrichtung 22 ab. Die Facettenoptik 62 ist wirtschaftlich einfach und kostengünstig als ein einstückiges Spritzgussbauteil in einem Spritzgießverfahren hergestellt. Als Material der Facettenoptik 62 wird bevorzugt ein transparentes Glas oder Kunststoffmaterial, beispielsweise Polymethylmethacrylat, verwendet. Die Facettenoptik 62 stellt ein einzelnes Bauteil dar, dessen Facetten 64a-e nicht voneinander gelöst werden können, ohne die Facettenoptik 62 zu zerstören.

Es sei angemerkt, dass die genannten Zahlenwerte betreffend die Facettenoptik 62 wie 60 Grad, 12 Grad und dergleichen in diesem Ausführungsbeispiel lediglich exemplarisch gewählte, bevorzugte Werte dieses Ausführungsbeispiels darstellen. Abweichende, einem Fachmann sinnvoll erscheinende Werte für den Winkelbereich γ (60) und den maximal überstreichbaren Winkelbereich c sind denkbar. Ferner sei angemerkt, dass die Sende- und die Empfangsoptik des in den Figuren 1-3 dargestellten Ausführungsbeispiels des Laserentfernungsmessgeräts 10 in der Projektionsebene nebeneinander liegen, während bei dem in den Figuren 4 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel die Sende- und Empfangsoptik senkrecht zu der Projektionsebene nebeneinanderliegend angeordnet sind. Die Facettenoptik 62 weist zwischen benachbarten Facetten 64a-e jeweils erste

Mittel 68 in Form eines Absorbers 68' und/oder Filters 68" auf, die einem optischen Übersprechen von Licht zwischen den Facetten 64a-e entgegenwirken. Die Absorber 68' und/oder Filter 68" sind jeweils als eine sich vollständig zwischen je benachbarten Facetten 64a-e der Empfangsoptik 56 erstreckende Trennschicht ausgeführt (vgl. insbesondere Figur 4a und 4b).

Ferner weist die Facettenoptik 62 auf deren Oberfläche nicht näher dargestellte dritte Mittel 70 in Form eines Spektralfarbfilters 70' auf, die erlauben, aus dem Winkelbereich γ (60) einfallende elektromagnetische Strahlung hinsichtlich ihrer Wellenlänge zumindest teilweise zu filtern. Unter Verwendung der ersten und dritten Mittel wird störende Hintergrundstrahlung, die nachteilige Auswirkung auf die Genauigkeit von Messergebnissen hat, vorteilhaft reduziert.

In Figur 4a und Figur 4b sind die wesentlichen optischen Komponenten des Laserentfernungsmessgeräts 10 - Projektionsvorrichtung 20 mit Mikrospiegel 38', Detektorelement 22' und Facettenoptik 62 - schematisch in einer

Seitenansicht (die betrachtete xz-Ebene entspricht der Projektionsebene) bzw. einer Front-Ansicht (xy-Ebene) dargestellt. Laserstrahlung 30 wird zunächst mithilfe von Linsen 36b, 36c und einem Kollimator 36d zu einem fokussierten Laserstrahlungsbündel oder Laserstrahl geformt. Diese derart geformte Laserstrahlung 30 wird durch den Mikrospiegel 38' ausgelenkt und zu einem gegebenen Zeitpunkt unter einem definierten Winkel bezogen auf eine Referenzrichtung 42 aus dem Laserentfernungsmessgerät 10 emittiert. Die von einer jeden Facette 64a-e der Facettenoptik 62 auf das Detektorelement 22' abgebildeten Wnkelteilbereiche σ (66a-e) sind im Rahmen geometrischer Optik durch gestrichelte Linien dargestellt, die die jeweiligen Winkelteilbereiche σ (66a- e) definieren. Die Summe der Winkelteilbereiche σ (66a-e) spannt den Winkelbereich γ (60) auf.

Wie in Figur 4b in der Front-Ansicht dargestellt, sind die optischen Komponenten des Laserentfernungsmessgeräts 10, insbesondere der Sende- und der

Empfangspfad, in y-Richtung um eine Versatzdistanz 74 beabstandet. Derart sind Sende- und Empfangspfad unabhängig voneinander, sodass die emittierte Laserstrahlung 30 optisch von der empfangenen Laserstrahlung 30' entkoppelt ist. Ferner lassen sich derart Parallaxeneffekte vermeiden, die eine Auswertung der empfangenen Messsignale erschweren können.

In dem Betriebsmodus, in dem das Laserentfernungsmessgerät 10 scannend arbeitet, d.h. die Laserstrahlung 30 mittels der Projektionsvorrichtung 20 der Sendevorrichtung 28 den Wnkelbereich α (Bezugszeichen 46) periodisch überstreichend ausgesendet wird (vgl. Figur 3), wird zu jedem Zeitpunkt stets nur ein Laserpunkt 48 des Gesichtsfeldes der Empfangsoptik 56 aus dem Winkelbereich γ (60) beleuchtet. Dabei befindet sich der Laserpunkt 48 typischerweise im Winkelteilbereich σ (66a-e) einer, insbesondere einer einzigen, Facette 64a-e. In der in Figur 4a dargestellten Konstellation befindet sich der Laserpunkt 48 (sofern auf ein Zielobjekt 34 projiziert) in dem Winkelteilbereich σ der vierten Facette von links (Facette 64d) und wird von dieser auf das Detektorelement 22' abgebildet.

Die grafische Darstellung der Figur 5b stellt die Abhängigkeit der Position 76 des auf das Zielobjekt 34 projizierten Laserpunkts 48 der emittierten Laserstrahlung

30 vom Aussendewinkel 40 des emittierten Laserstrahls 30 (optischer Aussendewinkel) in Projektionsebene - und somit indirekt vom Schwenkwinkel des Mikrospiegels 38' (mechanischer Auslenkwinkel) - dar. Der mechanische Schwenkwinkel ist dabei durch den halben Wert des optischen Aussendewinkels 40 gegeben. Die Ordinate der Grafik in Figur 5b ist in beliebigen Einheiten gegeben.

Figur 5a zeigt in analoger Weise die Position 78a-e der jeweils mittels der fünf Facetten 64a-e auf das Detektorelement 22' abgebildeten Lichtpunkte 80 in Abhängigkeit vom Aussendewinkel 40 des emittierten Laserstrahls 30 (optischer Aussendewinkel) in Projektionsebene - und somit auch wieder indirekt vom Schwenkwinkel des Mikrospiegels 38' (mechanischer Auslenkwinkel) - dar. Dabei bildet jede Facette 64a-e den auf das Zielobjekt 34 projizierten Laserpunkt 48 über einen Winkelteilbereich σ (66a-e) von zumindest 12 Grad auf das Detektorelement 22' ab. Der gesamte, auf das Detektorelement 22' abgebildete

Winkelbereich γ (60) ist als Summe der Wnkelteilbereiche σ (66a-e) mit 60 Grad gegeben. Jedem optischen Aussendewinkel 40 der Laserstrahlung 30 kann eine Position 78a-e des abgebildeten Lichtpunkts 80 auf dem Detektorelement 22' eindeutig zugeordnet werden.

Vorteilhaft kann eine eindeutige Zuordnung zwischen Abbild auf der Detektorvorrichtung 22 und Laserpunkt 48 auf dem Zielobjekt 34 - d.h. zwischen Lichtpunkt 80 auf der Detektorvorrichtung 22 und dem optischen Aussendewinkel 40 der emittierten Laserstrahlung 30 - ermöglicht werden.

Die Facettenoptik 62 des Laserentfernungsmessgeräts 10 ist hinsichtlich ihrer Brennweite derart konzipiert, dass die fokussierenden optischen Facetten 64a-e empfangene Laserstrahlung 30' derart auf das SPAD-Array 58 der Detektorvorrichtung 22 projizieren, dass zumindest 2x2 SPADs 58' des SPAD- Arrays 58 beleuchtet werden. Dies ist schematisch in Figur 5c anhand eines

Ausschnitts des SPAD-Arrays 58 mit einer Mehrzahl von SPADs 58' dargestellt, wobei zumindest 2x2 SPADs 58' des SPAD-Arrays 58 von dem Lichtpunkt 80 einfallender Laserstrahlung 30' beleuchtet werden. Die Anordnung der vier beleuchteten SPADs 58' in 2x2-Anordnung ist in Figur 5c mit Bezugszeichen 88 gekennzeichnet.

Unter Verwendung des Laserentfernungsmessgeräts 10 ist es dem Bediener möglich, Distanzen zu mehreren verschiedenen Messpunkten, d.h. in verschiedenen Relativrichtungen 84a, 84b, 84c der Laserstrahlung 30, zeitnah zu bestimmen. In diesem Ausführungsbeispiel erlaubt das

Laserentfernungsmessgerät 10, innerhalb von einer Sekunde eine Vielzahl von Entfernungsmessungen in dem periodisch überstrichenen Winkelbereich α (46) durchzuführen. Die Anzahl der durchzuführenden Entfernungsmessungen kann über ein Menü unter Verwendung der Betätigungselemente 16 durch einen Bediener eingestellt werden. Zusätzlich kann die Anzahl der durchzuführenden Entfernungsmessungen sowie deren Relativrichtungen 84a, 84b, 84c, d.h. deren zugehöriger Winkel, unter dem die Messung durchgeführt wird, automatisch durch die Steuervorrichtung 18 des Laserentfernungsmessgeräts 10 ermittelt und somit geräteintern vorgegeben werden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Laserentfernungsmessgeräts 10 ist eine komfortable, indirekte Vermessung einer Strecke zwischen zwei nur mit Laserstrahlen erreichbaren, unzugänglichen Punkten auf dem Zielobjekt 34 möglich, ohne dass das Laserentfernungsmessgerät 10 an einem der Punkte angelegt werden muss. Die indirekt zu bestimmende Strecke wird unter Anwendung trigonometrischer Funktionen aus mehreren Entfernungsmessungen in verschiedenen Relativrichtungen 84a, 84b, 84c zwischen dem Laserentfernungsmessgerät 10 und dem Zielobjekt 34 sowie den zwischen den Relativrichtungen 84a, 84b, 84c eingeschlossenen Winkeln von der Steuervorrichtung 18 des Laserentfernungsmessgeräts 10 ermittelt. Die Vermessung und/oder Projektion einer solchen Strecke wird dabei mit einem Knopfdruck innerhalb von einem kurzen Zeitraum, insbesondere weniger als einer Sekunde, gemessen. Der Bediener kann sich während des Messvorgangs vorteilhaft an einer von der Strecke beabstandeten Position aufhalten. Gleichzeitig ist eine Markierung der zu messenden Strecke in Form der projizierten Laserlinie 52 möglich.

Wie in Figur 6a und 6b dargestellt ist, weist die Empfangsoptik 56 in diesem Ausführungsbeispiel auch zweite Mittel 82 in Form eines Shutters 26 auf, der ein lichtdichtes, mechanisch bewegliches Element bildet und sich im Empfangspfad des Laserentfernungsmessgeräts 10 zwischen der Facettenoptik 62 und der Detektorvorrichtung 22 befindet (in Figur 2 schematisch als Kasten dargestellt). Der Shutter 26 ist als ein mittels einer Shutter-Steuerung 26' elektrisch stellbarer Schlitzverschluss realisiert und dazu vorgesehen, jeweils eine einzelne, wählbare Facette 64a-e nicht abzudecken, während alle weiteren Facetten 64a-e der Facettenoptik 62 lichtdicht abgedeckt werden. Das Sichtfenster ist in Figur 6a und 6b mit Bezugszeichen 86 dargestellt. Auf diese Weise wird lediglich Laserstrahlung 30' aus wählbaren Winkelteilbereichen Ω, die in diesem Ausführungsbeispiel identisch sind mit wählbaren Wnkelteilbereichen σ (66a-e) einer Facette 64a-e (in Figur 6a Facette 64d; in Figur 6b Facette 64c), einzeln auf die Detektorvorrichtung 22 abgebildet. Elektromagnetische Strahlung, die durch die weiteren Facetten 64a-e in den Empfangspfad eintreten würde, wird durch den Shutter 26 blockiert.

Die Wahl einer lichtdurchlässigen Facette 64a-e erfolgt in einer besonders einfachen Ausführungsform des zweiten Mittels 82 durch Veränderung der

Position des Shutters 26, insbesondere relativ zur Empfangsoptik 56. Die Verschiebung erfolgt dabei in diskreten Schritten, die jeweils einem Winkelteilbereich σ (66a-e) entsprechen. Dies wird durch einen Vergleich der Figur 6b mit der Figur 6a deutlich. Wird die Öffnung des Shutters 26 bewegt, so lassen sich die Wnkelteilbereiche σ (66a-e) (im Allgemeinen die

Winkelteilbereiche Ω) mittels der n Facetten 64a-e sequentiell auf die Detektorvorrichtung 22 projizieren (hier in der Reihenfolge von rechts nach links: Winkelteilbereich 66d, dann Winkelteilbereich 66c). Die Wahl der abbildenden Facette 64a-e, d.h. des zugehörigen

Winkelteilbereichs σ (66a-e), ist mit der Richtung, unter der Laserstrahlung 30 mittels der Projektionsvorrichtung 20 ausgesendet wird, gekoppelt. Somit wird Lichttransmission aus Winkelteilbereichen σ (66a-e), aus denen keine rücklaufende Laserstrahlung 30' empfangen wird, während einer Messung ausgeblendet. In Figur 6a sind beispielsweise die Winkelteilbereiche 66a, b,c und

66e ausgeblendet, während Winkelteilbereich 66d lichtdurchlässig ist. Folglich wird der Anteil von Hintergrundlicht, das bei einem Messvorgang zusammen mit zurückgestreuter oder reflektierter Laserstrahlung 30' auf die Detektorvorrichtung 22 projiziert wird, signifikant reduziert und somit die Dauer einer durchgeführten Messung reduziert und deren Qualität erhöht.

Figur 7 zeigt abschließend in perspektivischer Ansicht eine alternative Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Laserentfernungsmessgeräts 10 in Form eines handgehaltenen 2D-Laserentfernungsmessgeräts 10", das eine zweidimensionale Facettenoptik 90 aufweist, die Laserstrahlung 30' aus zwei

Dimensionen abbilden kann. Die erfindungswesentlichen Komponenten unterscheiden sich lediglich dahingehend, dass die Projektionsvorrichtung und die Empfangsoptik 56 dazu vorgesehen sind, Laserstrahlung 30 in hinsichtlich zwei Dimensionen unterschiedliche Relativrichtungen auszusenden bzw. rücklaufende Laserstrahlung 30' aus zwei Dimensionen zu empfangen. Die Laserstrahlung 30 wird mittels einer alternativ ausgestalteten Projektionsvorrichtung der Sendevorrichtung einen Raumwinkelbereich A periodisch überstreichend ausgesendet. Mittels der zweidimensional ausgestalteten Facettenoptik 90 wird aus einem Raumwinkelbereich Γ rücklaufendes Laserlicht zur Detektion auf eine Detektorvorrichtung abgebildet.

Die einzelnen Facetten unterteilen den Raumwinkelbereich Γ dabei in Raumwinkelteilbereiche Σ.

In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform des Laserentfernungsmessgeräts 10 weist dieses eine nicht näher dargestellte

Lageerfassungseinheit auf, die dazu vorgesehen ist, eine Ausrichtung des Laserentfernungsmessgeräts 10 und/oder der Projektionsvorrichtung 20 im Raum zu erfassen. Unter Verwendung der von der Lageerfassungseinheit ermittelten Daten in Verbindung mit einer feinmotorigen Stellvorrichtung kann das Laserentfernungsmessgerät 10 und/oder die Projektionsvorrichtung 20 während eines Messvorgangs besonders präzise und stabil ausgerichtet werden, sodass vorteilhaft ein Zittern der Hand des Bedieners gedämpft und/oder weitere Informationen zur Streckenbestimmung und/oder Ausrichtung bestimmt werden können. Unter einer Lageerfassungseinheit soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die zumindest dazu vorgesehen ist, eine Aussichtung wenigstens des Laserentfernungsmessgeräts 10 und/oder der Projektionsvorrichtung 20 zumindest relativ zu der Schwerkraft zu erfassen. Vorzugsweise ist die Lageerfassungseinheit auch dazu vorgesehen, eine Beschleunigung in eine Raumrichtung und/oder eine Drehung um eine Achse zu ermitteln, die beispielsweise zur Ermittlung einer horizontalen Strecke parallel zu der Richtung der Schwerkraft ausgerichtet ist. Beispielsweise könnte dem Bediener eine senkrechte und/oder eine waagrechte Anordnung einer Messebene der Projektionsvorrichtung 20 ausgegeben werden. In Figur 8 ist ein Verfahrensdiagramm dargestellt, das eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung einer Distanz auf einer Oberfläche des Zielobjekts 34 mittels des Laserentfernungsmessgeräts 10 veranschaulicht. Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt 100 Laserstrahlung 30 mittels der Projektionsvorrichtung 20 der Sendevorrichtung 28 einen Winkelbereich α (46) periodisch überstreichend auf das Zielobjekt 34 hin ausgesendet. Insbesondere sendet das Laserentfernungsmessgerät 10 bei Ausführung des Verfahrensschritts 100 die Laserstrahlung 30 den Winkelbereich α (46) derart schnell periodisch überstreichend aus, dass auf dem entfernten Objekt 34 eine projizierte Laserlinie 52 dargestellt wird.

Von dem Zielobjekt 34 rücklaufende Laserstrahlung 30' wird in einem zweiten Verfahrensschritt 102 mittels der Facettenoptik 62 auf die Detektorvorrichtung 22 projiziert.

In einem dritten Verfahrensschritt 104 wird eine Entfernung in diejenige Relativrichtung 84a, 84b, 84c ermittelt, in die zu diesem Zeitpunkt Laserstrahlung 30 von dem Laserentfernungsmessgerät 10 ausgesendet wird. Ebenfalls wird in diesem Verfahrensschritt 104 der zugehörige Aussendewinkel 40 der Relativrichtung 84a, 84b, 84c, beispielsweise über den Auslenkwinkel der Projektionsvorrichtung 20, ermittelt.

In einem Verfahrensschritt 106 wird die Länge der Strecke auf dem entfernten Objekt 34, die periodisch von der Laserstrahlung 30 überstrichen wird, insbesondere die Länge der projizierten Laserlinie 52, unter Verwendung trigonometrischer Funktionen aus zumindest zwei in unterschiedliche Relativrichtungen 84a, 84b, 84c ermittelten Entfernungen sowie dem zwischen diesen zumindest zwei Relativrichtungen 84a, 84b, 84c eingeschlossenen Winkel (beispielsweise ermittelbar als Differenz der Aussendewinkel 40) ermittelt.

Ferner kann in einem weiteren optionalen Verfahrensschritt 108 die Strecke auf dem Zielobjekt 34, die periodisch von der Laserstrahlung 30 überstrichen wird, insbesondere die projizierte Laserlinie 52, auf eine vorgebbare Länge geregelt oder gesteuert werden.

Der Ablauf des Verfahrens wiederholt sich, wie in Figur 8 durch einen Pfeil dargestellt ist.

Claims

Ansprüche

1. Laserentfernungsmessgerät (10, 10', 10"), insbesondere handgehaltenes Laserentfernungsmessgerät (10', 10"), mit zumindest einer Sendevorrichtung (28) zum Aussenden von Laserstrahlung (30), einer Empfangsoptik (56) zum Empfangen von von einem entfernten Objekt (34) rücklaufender Laserstrahlung (30') sowie mit zumindest einer Detektorvorrichtung (22) zum Detektieren von empfangener Laserstrahlung (30'), wobei die Laserstrahlung (30) mittels einer Projektionsvorrichtung (20) der Sendevorrichtung (28) einen Winkelbereich α (46) periodisch überstreichend ausgesendet wird, sodass eine projizierte Laserlinie (52) auf dem entfernten Objekt (34) darstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsoptik (56) eine Laserstrahlung (30') aus einem Winkelbereich γ (60) zur Detektion auf die Detektorvorrichtung (22) projizierende Facettenoptik (62) aufweist.

2. Laserentfernungsmessgerät (10, 10', 10") nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Facettenoptik (62) aus einer Mehrzahl von n Facetten (64a, 64b, 64c, 64d, 64e) in Form von fokussierenden optischen Linsen besteht, wobei die n Facetten (64a, 64b, 64c, 64d, 64e) den Winkelbereich γ (60) in der Anzahl n der Facetten (64a, 64b, 64c, 64d, 64e) entsprechende Wnkelteilbereiche σ (66a-e) aufteilt und jede der n Facetten (64a, 64b, 64c, 64d, 64e) den zugehörigen Winkelteilbereich σ (66a-e) auf die Detektorvorrichtung (22) projiziert.

3. Laserentfernungsmessgerät (10, 10', 10") nach einem der Ansprüche 1 -2, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Facettenoptik (62) aus einer Mehrzahl sphärischer oder asphärischer optischer Linsen besteht.

4. Laserentfernungsmessgerät (10, 10', 10") nach einem der Ansprüche 1 -3, dadurch gekennzeichnet, dass die Facettenoptik (62) zwischen benachbarten Facetten (64a, 64b, 64c, 64d, 64e) erste Mittel (68, 68', 68") aufweist, die einem optischen Übersprechen von Licht zwischen Facetten (64a, 64b, 64c, 64d, 64e) entgegenwirken.

5. Laserentfernungsmessgerät (10, 10', 10") nach einem der Ansprüche 1 -4, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsoptik (56) zweite Mittel (82, 26) aufweist, die erlauben, die Winkelteilbereiche σ (66a-e) über die n Facetten (64a, 64b, 64c, 64d, 64e) sequentiell auf die Detektorvorrichtung (22) zu projizieren.

6. Laserentfernungsmessgerät (10, 10', 10") nach einem der Ansprüche 1 -5, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsoptik (56) dritte Mittel (70) aufweist, insbesondere einen Spektralfilter (70') aufweist, die erlauben, aus dem Winkelbereich γ (60) einfallende elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise zu filtern.

7. Laserentfernungsmessgerät (10, 10', 10") nach einem der Ansprüche 1 -6, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximaler Winkelbereich c (48'), in dem die Laserstrahlung (30) mittels der Projektionsvorrichtung (20) der Sendevorrichtung (28) den Winkelbereich α (46) periodisch überstreichend aussendbar ist, zumindest 30 Grad beträgt, bevorzugt zumindest 60 Grad beträgt, besonders bevorzugt zumindest 90 Grad beträgt.

8. Laserentfernungsmessgerät (10, 10', 10") nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelbereich γ (60) größer oder gleich dem Winkelbereich c (48') ist.

9. Laserentfernungsmessgerät (10, 10', 10") nach einem der Ansprüche 1 -8, dadurch gekennzeichnet, dass die Facettenoptik (62) einstückig realisiert ist, insbesondere als ein einstückiges Spritzgussbauteil oder Spritzprägebauteil realisiert ist.

10. Laserentfernungsmessgerät (10, 10', 10") nach einem der Ansprüche 1 -9, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektorvorrichtung (22) zumindest eine SPAD (58') aufweist, insbesondere ein SPAD-Array (58) aufweist.

1 1. Laserentfernungsmessgerät (10, 10', 10") nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die fokussierenden optischen Linsen der Facettenoptik (62) Laserstrahlung (30') derart auf ein SPAD-Array (58) der Detektorvorrichtung (22) projiziert, dass zumindest 2x2 SPADs (58') des SPAD-Arrays (58) beleuchtet werden.

12. Laserentfernungsmessgerät (10, 10', 10") nach einem der Ansprüche 1 -11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsvorrichtung (20) der Sendevorrichtung (28) zumindest einen zumindest eindimensional auslenkbar gelagerten Spiegel (38') aufweist, unter dessen Verwendung Laserstrahlung (30) unter periodisch veränderbaren Relativrichtungen (84a, 84b, 84c) in dem Winkelbereich α (46) ausgesendet wird.

13. Laserentfernungsmessgerät (10, 10', 10") nach einem der Ansprüche 1 -12, insbesondere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativrichtung (84a, 84b, 84c), unter der Laserstrahlung (30) mittels der Projektionsvorrichtung (20) ausgesendet wird, mit dem Winkelteilbereich σ (66a-e), aus dem einfallende elektromagnetische Strahlung auf die Detektorvorrichtung (22) projiziert wird, gekoppelt ist.

14. Laserentfernungsmessgerät (10, 10', 10") nach zumindest einem vorhergehenden Ansprüche zur Verwendung in einem Fahrzeug, insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug.

15. Verfahren zur Bestimmung einer Distanz auf einer Oberfläche eines entfernten Objekts (34) mittels eines Laserentfernungsmessgeräts (10, 10', 10"), insbesondere eines Laserentfernungsmessgeräts (10, 10', 10") nach einem der Ansprüche 1-14, bei dem

• Laserstrahlung (30) mittels einer Projektionsvorrichtung (20) einer Sendevorrichtung (28) einen Winkelbereich α (46) periodisch überstreichend auf das entfernte Objekt (34) hin ausgesendet wird,

• von dem entfernten Objekt (34) rücklaufende Laserstrahlung (30') mittels einer Facettenoptik auf zumindest eine Detektorvorrichtung (22) projiziert wird,

• wobei Entfernungen in verschiedene Relativrichtungen (84a, 84b, 84c) zwischen dem Laserentfernungsmessgerät (10) und dem entfernten Objekt (34) sowie Winkel zwischen den Relativrichtungen (84a, 84b, 84c) ermittelt werden und unter Verwendung trigonometrischer Funktionen aus zumindest zwei in unterschiedliche Relativrichtungen (84a, 84b, 84c) ermittelten Entfernungen sowie dem zwischen diesen zumindest zwei Relativrichtungen (84a, 84b, 84c) eingeschlossenen Winkel die Distanz auf der Oberfläche des entfernten Objekts (34) berechnet wird.

16. Verfahren zur Bestimmung einer Distanz nach Anspruch 15, wobei die Laserstrahlung (30) den Winkelbereich α (46) derart periodisch überstreichend ausgesendet wird, dass auf dem entfernten Objekt (34) eine projizierte Laserlinie (52) dargestellt wird.

17. Verfahren zur Bestimmung einer Distanz nach einem der Ansprüche 15-16, wobei eine Länge einer Strecke auf dem entfernten Objekt (34), die periodisch von der Laserstrahlung (30) überstrichen wird, insbesondere die Länge der projizierten Laserlinie (52), ermittelt wird.

18. Verfahren zur Bestimmung einer Distanz nach einem der Ansprüche 15-17, wobei die Projektionsvorrichtung (20) in einem Betriebszustand des

Laserentfernungsmessgeräts (10, 10', 10") derart gesteuert und/oder geregelt wird, dass eine Strecke auf dem entfernten Objekt (34), die periodisch von der Laserstrahlung (30) überstrichen wird, insbesondere die projizierte Laserlinie (52), eine vorgebbare Länge einnimmt.