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1. (WO2019002484) DISPOSITIF DE TÉLÉMÉTRIE OPTIQUE ET PROCÉDÉ POUR FAIRE FONCTIONNER UN DISPOSITIF DE TÉLÉMÉTRIE OPTIQUE
Note: Texte fondé sur des processus automatiques de reconnaissance optique de caractères. Seule la version PDF a une valeur juridique

Beschreibung

OPTISCHE ABSTANDSMESSVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER OPTISCHEN ABSTANDSMESSVORRICHTUNG

Es wird eine optische Abstandsmessvorrichtung angegeben.

Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Betreiben einer optischen Abstandsmessvorrichtung angegeben.

Eine zu lösende Aufgabe besteht unter anderem darin, eine optische Abstandsmessvorrichtung anzugeben, welche besonders platzsparend und kostengünstig ist. Eine weitere zu 1ösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben einer solchen optischen Abstandsmessvorrichtung anzugeben.

Die optische Abstandsmessvorrichtung ist dazu eingerichtet, einen Abstand oder mehrere Abstände zu messen. Insbesondere handelt es sich bei dem Abstand um eine Distanz von einem definierten Punkt der Abstandsmessvorrichtung zu einem

Objekt, insbesondere zu einem dem Abstandmesser zugewandten Bereich oder Punkt an einer Außenfläche des Objekts.

Beispielsweise ist ein Bereich zwischen der

Abstandmessvorrichtung und dem Objekt, über welchen der Abstand gemessen wird, im Wesentlichen mit einem Material gebildet, welches einen homogenen Brechungsindex aufweist. Insbesondere ist der Bereich zwischen der

Abstandmessvorrichtung und dem Objekt mit einem gasförmigen Material, beispielsweise Luft, gebildet.

Die optische Abstandsmessvorrichtung kann dazu eingerichtet sein, den Abstand mittels elektromagnetischer Strahlung zu messen. Beispielsweise ist die Abstandsmessvorrichtung dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen und zu emittieren. Weiter kann die optische Abstandsmessvorrichtung dazu eingerichtet sein, elektromagnetische Strahlung zu detektieren. Insbesondere ist mittels der

Abstandsmessvorrichtung emittierte elektromagnetische

Strahlung nach einer Reflektion am Objekt mittels der

Abstandsmessvorrichtung detektierbar . Beispielsweise ist die Abstandmessvorrichtung zur Messung eines Abstandes mittels einer LaufZeitmessung, insbesondere einer sogenannten Time-Of-Flight-Messung, vorgesehen.

Weiter kann die optische Abstandsmessvorrichtung dazu

eingerichtet sein, eine Zeitspanne zu messen. Insbesondere erstreckt sich die Zeitspanne von einem Zeitpunkt, zu dem die Abstandsmessvorrichtung optoelektronische Strahlung

emittiert, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die optische

Abstandsmessvorrichtung emittierte optoelektronische

Strahlung nach einer Reflexion am Objekt detektiert. Weiter kann die optische Abstandsmessvorrichtung dazu eingerichtet sein, aus der gemessenen Zeitspanne zumindest einen Abstand der Abstandsmessvorrichtung zum Objekt zu ermitteln.

Insbesondere können mittels der Abstandmessvorrichtung

Abstände mit einer Auflösung von weniger als einem Meter, bevorzugt weniger als 0,5 Meter, gemessen werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die optische

Abstandsmessvorrichtung eine pixelierte Strahlungsquelle mit zumindest zwei Pixeln. Die pixelierte Strahlungsquelle ist dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen und zu emittieren. Die pixelierte Strahlungsquelle umfasst beispielsweise einen oder mehrere lichtemittierende

Halbleiterchips .

Bei den Pixeln der Strahlungsquelle handelt es sich um die Bereiche der Strahlungsquelle, die im Betrieb die

elektromagnetische Strahlung abstrahlen. Unterschiedliche Pixel der Strahlungsquelle können beispielsweise mit

unterschiedlichen Halbleiterchips gebildet sein. Alternativ können zumindest manche Pixel der Strahlungsquelle Teil eines gemeinsamen Halbleiterchips sein. Der Halbleiterchip ist dann in zumindest zwei Pixel unterteilt.

Bei dem oder den Halbleiterchips kann es sich insbesondere um Leuchtdioden handeln, die elektromagnetische Strahlung im Spektralbereich von Infrarotstrahlung bis UV-Strahlung erzeugen .

Beispielsweise sind die Pixel in einer lateralen Ebene nebeneinander an den Knotenpunkten eines regelmäßigen

Gitters, zum Beispiel eines Rechteckgitters, angeordnet.

Insbesondere sind die Pixel derart angeordnet, dass sie eine gemeinsame Abstrahlrichtung aufweisen, in der die Pixel im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung emittieren. Die Pixel der Strahlungsquelle können in einem gemeinsamen Herstellungsprozess hergestellt worden sein.

Beispielsweise können die Pixel dazu eingerichtet sein, elektromagnetische Strahlung eines gemeinsamen

Farbortbereichs zu erzeugen und zu emittieren. Das heißt, insbesondere im Rahmen der Herstellungstoleranz ist es möglich, dass die Pixel elektromagnetische Strahlung im selben Farbortbereich emittieren.

Beispielsweise ist der Strahlungsquelle in Abstrahlrichtung ein Objektbereich nachgeordnet. In diesem Zusammenhang ist der Objektbereich ein Bereich, in welchem zumindest ein

Objekt angeordnet sein kann. Insbesondere ist die

Abstandsmessvorrichtung dazu eingerichtet, zumindest einen Abstand der Abstandsmessvorrichtung zu einer der

Abstandsmessvorrichtung zugewandten Oberfläche des Objekts zu ermitteln. Beispielsweise steht das zumindest eine Objekt nicht in direktem Kontakt mit der Abstandsmessvorrichtung. Beispielsweise sind die Abstandsmessvorrichtung und das

Objekt relativ zueinander frei bewegbar. Der Objektbereich ist der Abstandsmessvorrichtung beispielsweise in

Abstrahlrichtung nachgeordnet. Der Objektbereich kann mittels der Strahlungsquelle beleuchtbar sein.

Ferner kann der Objektbereich in zumindest zwei Messbereiche unterteilt sein. Die Messbereiche liegen, insbesondere vollständig, innerhalb des Objektbereichs. Insbesondere ist ein Messbereich zumindest ein Teil einer der

Abstandmessvorrichtung zugewandten Außenfläche eines Objekts, wobei das Objekt innerhalb des Objektbereichs angeordnet ist. Beispielsweise ist jeder Punkt an einer der

Abstandsmessvorrichtung zugewandten Außenfläche des Objekts innerhalb des Objektbereichs zumindest einem Messbereich zugeordnet .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optischen

Abstandsmessvorrichtung umfasst die optische

Abstandsmessvorrichtung einen Strahlungsdetektor, welcher dazu eingerichtet ist, von der Strahlungsquelle emittierte und in Messbereichen reflektierte elektromagnetische

Strahlung zu detektieren. Beispielsweise handelt es sich bei dem Strahlungsdetektor um eine Fotodiode. Insbesondere kann es sich bei dem Strahlungsdetektor um einen CCD-Sensor oder einen CMOS-Sensor handeln. Der Strahlungsdetektor ist

beispielsweise dazu eingerichtet, elektromagnetische

Strahlung, die im Wellenlängenbereich der von der

Strahlungsquelle emittierten elektromagnetischen Strahlung liegt, zu detektieren.

Insbesondere ist im bestimmungsgemäßen Betrieb der

Abstandsmessvorrichtung der Strahlungsquelle zumindest ein Objekt im Objektbereich in Abstrahlrichtung nachgeordnet, zu welchem zumindest ein Abstand ermittelt werden soll. Im bestimmungsgemäßen Betrieb kann zumindest ein Teil der von der Strahlungsquelle emittierten elektromagnetischen

Strahlung im Objektbereich, insbesondere an einer der

Abstrahlmessvorrichtung zugewandten Fläche des Objekts, reflektiert werden. Zumindest ein Teil der im Objektbereich reflektierten elektromagnetischen Strahlung kann mittels des Strahlungsdetektors detektierbar sein. Insbesondere kann der Strahlungsdetektor dazu eingerichtet sein, ausschließlich elektromagnetische Strahlung zu detektieren, welche aus der Richtung des Objektbereichs auf den Strahlungsdetektor trifft. Insbesondere sind der Bereich, in dem reflektierte elektromagnetische Strahlung detektierbar ist, und der

Bereich, welcher mittels der Strahlungsquelle beleuchtbar ist, identisch.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die

Abstandsmessvorrichtung eine Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, die Strahlungsquelle zu betreiben und elektrische Signale vom Strahlungsdetektor zu empfangen. Bei der Steuereinheit handelt es sich beispielsweise um eine integrierte Schaltung. Beispielsweise ist die Steuereinheit mit einem Halbleiterchip gebildet. Insbesondere kann die Steuereinheit einen Mikrokontroller umfassen. Beispielweise ist die Steuereinheit elektrisch leitend mit der

Strahlungsquelle und dem Strahlungsdetektor verbunden.

Insbesondere ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die Pixel der Strahlungsquelle anzusteuern und zu betreiben.

Weiter ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, elektrische Signale von dem Strahlungsdetektor zu empfangen. Weiter kann die Steuereinheit beispielsweise eine Schnittstelle zur Übertragung von Daten umfassen. Insbesondere können mittels der Schnittstelle Messdaten und/oder Kalibrierdaten

übertragen werden. Ferner kann die Steuereinheit dazu

eingerichtet sein, Zeitspannen zu messen. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu vorgesehen Zeitspannen mit einer Auflösung von weniger als 0,6 ns, bevorzugt von weniger als 0,3 ns, zu messen. Vorteilhafterweise kann mittels der

Steuereinheit die Zeitspanne der Laufzeit von

elektromagnetischer Strahlung ab der Emission der

elektromagnetischen Strahlung bis zu Detektion der

elektromagnetischen Strahlung gemessen werden.

Beispielsweise umfasst die Steuereinheit einen Speicher zum Hinterlegen von Messdaten, Kalibrierdaten und/oder Programmen zum Betreiben der optischen Abstandsmessvorrichtung .

Insbesondere kann in dem Speicher die

Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht innerhalb

unterschiedlicher Materialien hinterlegt sein. Beispielsweise sind in der Steuereinheit Daten hinterlegt, die jedem

Messbereich eine Position innerhalb des Objektbereichs und ein Sendesignal und ein Empfangssignal zuordnet. Die Position des Messbereichs beschreibt die Position des Messbereichs innerhalb des Objektbereichs. Die Position wird

beispielsweise durch die Anordnung der Pixel der pixelierten Strahlungsquelle und die Projektionsoptik vorgegeben. Das Sendesignal ist beispielsweise ein Signal oder eine Vielzahl von Signalen, mit dem die Strahlungsquelle betrieben wird, um einen Messbereich zu beleuchten. Das Empfangssignal ist ein Signal, welches mittels des Strahlungsdetektors an die

Steuereinheit übertragen wird. Mittels der Steuereinheit ist beispielsweise jedem Sendesignal eindeutig ein Empfangssignal zuordenbar. Insbesondere wird anhand des Sendesignals mittels der Strahlungsquelle elektromagnetische Strahlung erzeugt und emittiert, welche anschließend im Objektbereich zumindest teilweise reflektiert und mittels dem Strahlungsdetektor zumindest teilweise detektiert wird, wobei der

Strahlungsdetektor das zum Sendesignal korrespondierende Empfangssignal ausgibt.

Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, eine

Zeitspanne von dem Senden des Sendesignals bis zum Empfangen des dem Sendesignal korrespondierenden Empfangssignals zu messen. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, aus der Zeitspanne einen Abstand der Abstandsmessvorrichtung zu einem Objekt in einem Messbereich, in welchem die

elektromagnetische Strahlung reflektiert wurde, zu ermitteln.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind unterschiedliche Messbereiche mit elektromagnetischer Strahlung mit paarweise unterschiedlichen Eigenschaften beleuchtbar. Die

Abstandmessvorrichtung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, jeden Messbereich mit elektromagnetischer Strahlung zu beleuchten, wobei elektromagnetische Strahlung, mit der unterschiedliche Messbereiche beleuchtet werden, sich in zumindest einer Eigenschaft unterscheidet. Insbesondere bedeutet „paarweise unterschiedlich", dass es keine zwei Messbereiche gibt, die mit elektromagnetischer Strahlung mit identischen Eigenschaften beleuchtet werden. Insbesondere kann sich die elektromagnetische Strahlung, mit der

unterschiedliche Messbereiche beleuchtet werden, in mehreren Eigenschaften unterscheiden. Insbesondere ist die

elektromagnetische Strahlung, mit welcher jeder Messbereich jeweils beleuchtet wird, eindeutig dem Messbereich zuordenbar .

Unterschiedliche Messbereiche können beispielsweise jeweils mit unterschiedlichen Pixeln und/oder mit unterschiedlichen Gruppen von Pixeln beleuchtbar sein. Insbesondere können die unterschiedlichen Pixel und/oder die unterschiedlichen

Gruppen von Pixeln dazu eingerichtet sein, elektromagnetische Strahlung zu emittieren, die sich in zumindest einer

Eigenschaft unterscheidet. Beispielsweise ist der

Objektbereich jeweils innerhalb eines Messbereichs mit elektromagnetischer Strahlung mit identischen Eigenschaften beleuchtbar .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die optische Abstandsmessvorrichtung eine pixelierte Strahlungsquelle mit zumindest zwei Pixeln, einen Strahlungsdetektor, welcher dazu eingerichtet ist, von der Strahlungsquelle emittierte und in Messbereichen reflektierte elektromagnetische Strahlung zu detektieren, und eine Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, die Strahlungsquelle zu betreiben und elektrische

Signale vom Strahlungsdetektor zu empfangen, wobei

unterschiedliche Messbereiche mit elektromagnetischer

Strahlung mit paarweise unterschiedlichen Eigenschaften beleuchtbar sind.

Einer hier beschriebenen optischen Abstandsmessvorrichtung liegen dabei unter anderem die folgenden Überlegungen

zugrunde. Zur Messung eines Abstands zwischen einem Messgerät und einem Objektbereich kann beispielsweise ein Laserscanner, insbesondere ein LIDAR-System, verwendet werden. Dabei wird ein Laser punktförmig fokussiert und über einen Scanner der Objektbereich seriell mit dem Laser beleuchtet. Die im

Objektbereich zurückgestreute elektromagnetische Strahlung wird mittels eines Empfängers gemessen. Die

elektromagnetische Strahlung wird mittels des Lasers

moduliert. Anhand der Modulation ist die Laufzeit messbar, welche die elektromagnetische Strahlung benötigt, um von dem Laser zu dem Objektbereich und zurück zu dem

Strahlungsdetektor zu gelangen. Über die zum Beispiel für Luft bekannte Lichtgeschwindigkeit kann der Abstand des zu einem Zeitpunkt beleuchteten Messbereichs im Objektbereich von der Messvorrichtung bestimmt werden. Mittels Scannens des Lasers über den Objektbereich ist einzelnen Messbereichen eine Abstandsinformation zuordenbar. Insbesondere erfordert eine solche Messvorrichtung bewegliche Komponenten, wie beispielsweise einen Scanner, und ist in der zeitlichen

Auflösung begrenzt, da der Objektbereich seriell mittels des Lasers bestrahlt wird.

Alternativ kann ein Objektbereich zeitgleich mittels einer einzelnen Leuchtdiode oder eines einzelnen Lasers gleichmäßig mit einem modulierten optischen Signal beleuchtet werden. Die vom Objektbereich zurückgestreute Strahlung wird mittels eines Objektivs auf einem Kamerachip abgebildet. Durch die zweidimensionale Auflösung der rückgestrahlten

elektromagnetischen Strahlung auf dem Kamerachip kann auf dem Abstand einzelner Messbereiche innerhalb des Objektbereichs zurückgeschlossen werden. Somit kann jedem Bildpunkt des Strahlungsdetektors eine Abstandsinformation zugeordnet werden. Eine solche Lösung erfordert einen besonders

lichtsensitiven Kamerachip, welcher mit hoher zeitlicher Auflösung Licht detektieren kann.

Alternativ kann mittels einer moduliert betriebenen

Leuchtdiode, welche beispielsweise elektromagnetische

Strahlung im Infrarotlichtwellenlängenbereich abstrahlt, ein Objektbereich gleichmäßig ausgeleuchtet werden. Die vom

Objektbereich zurückgestreute Strahlung wird beispielsweise mittels einer Fotodiode gemessen. Über die Laufzeit der elektromagnetischen Strahlung kann der mittlere Abstand des Messsystems zu dem Objektbereich gemessen werden. Mit diesem System ist eine laterale Auflösung einzelner Messbereiche innerhalb des Objektbereichs nicht möglich.

Die hier beschriebene Abstandsmessvorrichtung macht nun unter anderem von der Idee Gebrauch, mehrere Messbereiche

zeitgleich mit elektromagnetischer Strahlung mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften zu beleuchten. Mittels eines Strahlungsdetektors wird jeweils die in den einzelnen

Messbereichen reflektierte elektromagnetische Strahlung detektiert. Anhand der Eigenschaft oder der Kombination von

Eigenschaften der reflektierten elektromagnetischen Strahlung ist die reflektierte elektromagnetische Strahlung eindeutig einem Messbereich zuordenbar. Somit erfolgt eine

zweidimensional aufgelöste Abstandsmessung von räumlich getrennten Messbereichen mittels einer pixelierten

Strahlungsquelle und eines Strahlungsdetektors. Dabei kann ein gesamter Objektbereich zeitlich parallel vermessen werden .

Vorteilhafterweise werden keine mechanisch beweglichen

Komponenten verwendet, wodurch eine besonders kurze Messzeit, eine besonders hohe Robustheit, hohe Langlebigkeit und

Stabilität der Abstandsmessvorrichtung ermöglicht wird. Dies ist insbesondere im mobilen Einsatz, wie zum Beispiel in einem Mobiltelefon, von Bedeutung. Weiter ist die vorliegende Abstandsmessvorrichtung besonders kostengünstig, da auf komplexe Komponenten, wie beispielsweise einem Laser, einem Scanner oder eines Time of Flight-Sensor-Arrays , verzichtet werden kann. Darüber hinaus weist die Abstandsmessvorrichtung eine besonders kleine Baugröße auf. Insbesondere kann die Abstandsmessvorrichtung, welche beispielsweise einen

Leuchtdiodenchip als Strahlungsquelle, einen Fotodetektorchip als Strahlungsdetektor und einen Ansteuer- und Auswerte-IC-Chip als Steuereinheit umfasst, besonders kompakt realisiert werden. Beispielsweise kann die Abstandsmessvorrichtung als integrierte Schaltung, mit integrierter Fotodiode und auf Chiplevel integrierter Leuchtdiode umgesetzt werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Pixel mittels der Steuereinheit jeweils individuell betreibbar und die Pixel emittieren elektromagnetische Strahlung mit paarweise unterschiedlichen Eigenschaften. Insbesondere können die Pixel mittels der Steuereinheit zu unterschiedlichen und/oder zu gleichen Zeitpunkten betrieben werden. Die Pixel können mittels der Steuereinheit derart betrieben werden, dass diese elektromagnetische Strahlung mit vorgebbaren Eigenschaften emittieren. Beispielsweise sind mittels der Steuereinheit die Pulsweite, die Amplitude und/oder die Modulation der

emittierten elektromagnetischen Strahlung einstellbar.

Insbesondere können unterschiedliche Messbereiche mittels elektromagnetischer Strahlung unterschiedlicher Pixel beleuchtbar sein. Beispielsweise sind die Messbereiche jeweils mit elektromagnetischer Strahlung genau eines Pixels beleuchtbar. Insbesondere ist mittels der Eigenschaften die von einem Pixel emittierte elektromagnetische Strahlung eindeutig dem Pixel und dem Messbereich zuordenbar.

Vorteilhafterweise ermöglicht eine separate Ansteuerung einzelner Pixel eine besonders effiziente Beleuchtung

einzelner Messbereiche mit elektromagnetischer Strahlung mit singulären Eigenschaften.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die optische Abstandsmessvorrichtung eine Projektionsoptik. Die

Projektionsoptik ist der Strahlungsquelle in einer

Abstrahlrichtung nachgeordnet. Die Projektionsoptik ist insbesondere dazu eingerichtet, von der Strahlungsquelle emittierte elektromagnetische Strahlung optisch zu

beeinflussen. Die Projektionsoptik ordnet beispielsweise von der Strahlungsquelle emittierte elektromagnetische Strahlung den Messbereichen zu, wobei jedem Messbereich die

elektromagnetische Strahlung zumindest eines Pixels

zugeordnet ist. Bei der Projektionsoptik handelt es sich beispielsweise um ein Objektiv, welches zumindest eine Linse umfasst. Beispielsweise durchläuft zumindest ein Großteil der von der Strahlungsquelle emittierten elektromagnetischen Strahlung die Projektionsoptik.

Beispielsweise ist die Projektionsoptik dazu eingerichtet, zumindest einen Großteil der von der Strahlungsquelle

emittierten elektromagnetischen Strahlung in den

Objektbereich zu lenken. Insbesondere kann die

Projektionsoptik dazu eingerichtet sein, von der

Strahlungsquelle emittierte elektromagnetische Strahlung auf dem Objektbereich abzubilden. Insbesondere ordnet die

Projektionsvorrichtung jedem Messbereich die

elektromagnetische Strahlung zumindest eines Pixels zu.

Beispielsweise können die Messbereiche in lateraler Richtung, senkrecht zur Abstrahlrichtung der Strahlungsquelle,

nebeneinander angeordnet sein. Vorteilhafterweise können mittels der Projektionsoptik und mittels separaten Betreibens der Pixel der Strahlungsquelle die Messbereiche separat voneinander beleuchtet werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die von den Pixeln emittierte Strahlung pulsweitenmoduliert und umfasst

unterschiedliche Eigenschaften mit folgenden Kenngrößen:

Amplitude, Frequenz, Phase und/oder Pulsdauer. Beispielsweise unterscheidet sich die elektromagnetische Strahlung, mit der unterschiedliche Messbereiche beleuchtet werden, in zumindest einer dieser Kenngrößen.

Zum Beispiel unterscheidet sich die elektromagnetische

Strahlung, mit der unterschiedliche Messbereiche beleuchtet werden, in ihrer Amplitude. Beispielsweise weist die

elektromagnetische Strahlung, mit der jeder Messbereich beleuchtet wird, innerhalb eines Pulses eine Modulation der Amplitude auf, welche sich von der Modulation der Amplitude von elektromagnetischer Strahlung, die anderen Messbereichen zugeordnet ist, unterscheidet. Insbesondere kann die

Amplitude über den Verlauf mehrerer aufeinanderfolgender Pulse moduliert sein. Beispielsweise verläuft die Modulation der Amplitude periodisch. Insbesondere kann

elektromagnetische Strahlung, mit welcher unterschiedliche Messbereiche beleuchtet werden, eine unterschiedliche

Periodizität einer Modulation der Amplitude aufweisen.

Beispielsweise unterscheidet sich die elektromagnetische Strahlung, mit der unterschiedliche Messbereiche beleuchtet werden, in einer ersten Frequenz. Beispielsweise weist die elektromagnetische Strahlung, mit der jeder Messbereich beleuchtet wird, innerhalb eines Pulses eine Modulation der ersten Frequenz auf, welche sich von der Modulation der ersten Frequenz von elektromagnetischer Strahlung, die anderen Messbereichen zugeordnet ist, unterscheidet.

Beispielsweise beträgt die Frequenz, mit der die erste

Frequenz der elektromagnetischen Strahlung moduliert ist, maximal 10 THz, insbesondere maximal 10 GHz MHz. Insbesondere beträgt die Frequenz, mit der die erste Frequenz der

elektromagnetischen Strahlung moduliert ist, zumindest 1 kHz. Insbesondere kann die erste Frequenz über den Verlauf

mehrerer aufeinanderfolgender Pulse moduliert sein.

Beispielsweise verläuft die Modulation der ersten Frequenz periodisch. Insbesondere kann elektromagnetische Strahlung, mit welcher unterschiedliche Messbereiche beleuchtet werden, eine unterschiedliche Periodizität einer Modulation der ersten Frequenz aufweisen.

Beispielsweise unterscheidet sich die elektromagnetische Strahlung, mit der unterschiedliche Messbereiche beleuchtet werden, in ihrer Pulsdauer. Insbesondere werden

unterschiedliche Messbereiche während unterschiedlicher

Zeiträume mit elektromagnetischer Strahlung der

Strahlungsquelle beleuchtet. Weiter können unterschiedliche Messbereiche mit elektromagnetischer Strahlung beleuchtet werden, welche eine unterschiedliche Pseudonoise-Sequenz aufweist, anhand derer die elektromagnetische Strahlung eindeutig einem Messbereich zuordenbar ist. Bei einer

Pseudonoise-Sequenz handelt es sich beispielsweise um ein digitales Signal, welches statistische Eigenschaften von zufälligem Rauschen aufweist. Vorteilhafterweise kann die Eigenschaft, in der sich die elektromagnetische Strahlung, mit der unterschiedliche Messbereiche beleuchtet werden, unterscheidet, mittels der Steuereinheit einstellbar sein.

Insbesondere ist eine pixelierte Strahlungsquelle mit

baugleichen Pixeln verwendbar, wobei mit zumindest manchen Pixeln elektromagnetische Strahlung mit unterschiedlichen Eigenschaften emittierbar ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Strahlungsdetektor einen Wellenlängenfilter, wobei der

Wellenlängenfilter elektromagnetische Strahlung eines

Wellenlängenbereichs, welcher vom Wellenlängenbereich der von der Strahlungsquelle emittierten elektromagnetischen

Strahlung unterschiedlich ist, zumindest teilweise

reflektiert und/oder absorbiert. Beispielsweise ist die

Strahlungsquelle dazu eingerichtet, elektromagnetische

Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen

Infrarot- und UV-Strahlung zu emittieren. In diesem Fall kann der Wellenlängenfilter eine hohe Transmission für

elektromagnetische Strahlung im blauen Wellenlängenbereich aufweisen. Alternativ kann die Strahlungsquelle dazu

eingerichtet sein, elektromagnetische Strahlung im infraroten Wellenlängenbereich zu emittieren. In diesem Fall kann der Wellenlängenfilter eine hohe Transmission für

elektromagnetische Strahlung im infraroten

Wellenlängenbereich aufweisen. Insbesondere kann der

Wellenlängenfilter dazu eingerichtet sein, elektromagnetische Strahlung, welche eine Wellenlänge von kleiner oder gleich

550 nm aufweist, insbesondere kleiner oder gleich 400 nm, zu reflektieren und/oder zu absorbieren. Vorteilhafterweise kann mittels des Wellenlängenfilters ein besonders gutes Signal-zu-Rauschverhältnis bei der Detektion der in den

Messbereichen reflektierten elektromagnetischen Strahlung erreicht werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist

Strahlungsdetektor eine Mehrzahl von Detektionsbereichen auf, die in einer lateralen Ebene nebeneinander angeordnet sind. Insbesondere sind die Detektionsbereiche in einer lateralen Ebene an den Eckpunkten eines regelmäßigen Gitters,

insbesondere eines regelmäßigen Rechteckgitters, angeordnet.

Beispielsweise wird mittels eines Objektivs zumindest ein Messbereich auf die Detektionsbereiche abgebildet.

Insbesondere wird der gesamte Objektbereich auf die

Detektionsbereiche abgebildet. Beispielsweise handelt es sich bei dem Strahlungsdetektor um einen Bildsensor, welcher beispielsweise mit Silizium gebildet ist. Insbesondere handelt es sich bei dem Strahlungsdetektor um einen CCD-Sensor oder einen CMOS-Sensor. Vorteilhafterweise kann mittels des Strahlungsdetektors, welcher eine Vielzahl von Detektionsbereichen aufweist, eine besonders hohe Auflösung der gemessenen Abstände unterschiedlicher Messbereiche in einer lateralen Ebene gemessen werden. Insbesondere können mittels des Strahlungsdetektors Signale detektiert werden, die zusätzlich zur Aufnahme eines Bildes zumindest eines Messbereichs genutzt werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die

Strahlungsquelle dazu eingerichtet, elektromagnetische

Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich zu emittieren, und der Strahlungsdetektor ist dazu eingerichtet,

elektromagnetische Strahlung im sichtbaren

Wellenlängenbereich zu detektieren. Insbesondere kann der Strahlungsdetektor dazu eingerichtet sein, Signale zu

empfangen, die zur Aufnahme eines Bildes genutzt werden.

Beispielsweise wird mittels der Strahlungsquelle der

Objektbereich beleuchtet, so dass die im Objektbereich reflektierte elektromagnetische Strahlung die Helligkeit des aufgenommenen Bildes erhöht. Vorteilhafterweise kann die Strahlungsquelle als Blitz oder zusätzliche Lichtquelle einer Kamera genutzt werden. Weiter kann der Strahlungsdetektor als Bildsensor einer Kamera genutzt werden. Insbesondere kann die Strahlungquelle dazu eingerichtet sein elektromagnetische Strahlung in einem ersten Wellenlängenbereich zu emittieren und der Strahlungsdetektor kann dazu eingerichtet sein elektromagnetische Strahlung in einem zweiten

Wellenlängenbereich zu detektieren. Beispielsweise kann der erste Wellenlängenbereich, insbesondere vollständig,

innerhalb des zweiten Wellenlängenbereichs liegen. Weiter kann der zweite Wellenlängenbereich größer als der erste Wellenlängenbereich sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die

Strahlungsquelle dazu eingerichtet, elektromagnetische

Strahlung in mehreren Wellenlängenbereichen zu emittieren. Beispielsweise wird in der Strahlungsquelle erzeugte

elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise mittels eines Konverters in elektromagnetische Strahlung eines anderen Wellenlängenbereichs konvertiert. Insbesondere emittiert die Strahlungsquelle elektromagentisches Strahlung die teilweise mittels des Konverters in elektromagnetische Strahlung eines längeren Wellenlängebereiche umgewandelt wurde. Gemäß der Ausführungsform der optischen

Abstandsmessvorrichtung umfasst der Strahlungsdetektor einen Wellenlängenfilter, wobei der Wellenlängenfilter für

zumindest einen Teil der von der Strahlungsquelle emittierten elektromagnetischen Strahlung reflektierend und/oder

absorbierend ausgestaltet ist.

Beispielsweise ist die Strahlungsquelle dazu eingerichtet, den Objektbereich mit elektromagnetischer Strahlung, welche einen weißen Farbort aufweist, zu beleuchten. Zur Erzeugung des Lichts mit dem weißen Farbort wird beispielsweise

Primärstrahlung im blauen Wellenlängenbereich mittels eines

Konverters zumindest teilweise in Sekundärstrahlung im gelben Wellenlängenbereich konvertiert. Beispielsweise ist der Konverter der Strahlungsquelle in Abstrahlrichtung

nachgeordnet. Insbesondere durchläuft von der

Strahlungsquelle emittierte elektromagnetische Strahlung zunächst den Konverter und gegebenenfalls anschließend die Projektionsoptik. Beispielsweise durchläuft die gesamte von der Strahlungsquelle emittierte elektromagnetische Strahlung zunächst den Konverter. Der Wellenlängenfilter kann

beispielsweise auf der dem Objektbereich zugewandten Seite des Strahlungsdetektors angeordnet sein. Beispielsweise kann ausschließlich elektromagnetische Strahlung, welche den

Wellenlängenfilter durchläuft, auf den Strahlungsdetektor treffen. Insbesondere bei elektromagnetischer Strahlung, welche eine Modulation der Frequenz oder Amplitude aufweist, ist ein ausschließliches Detektieren der Primärstrahlung von Vorteil. Ein Grund hierfür ist, dass die Zeitverzögerung der Konversion des emittierten Lichts mittels des Konverters einen negativen Einfluss auf die Signalextraktion hat, da die Eigenschaft der elektromagnetischen Strahlung, anhand der die elektromagnetische Strahlung eindeutig einem Messbereich zuordenbar ist, eine zeitliche Abhängigkeit aufweisen kann. Wird durch die Konversion die Emission der

elektromagnetischen Strahlung verzögert oder die Emission elektromagnetischer Strahlung unterschiedlicher Pixel unterschiedlich verzögert, so kann dies die Zuordnung der anschließend in einzelnen Messbereichen reflektierten

elektromagnetischen Strahlung erschweren.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die pixelierte Strahlungsquelle dazu eingerichtet, elektromagnetische

Strahlung in mehreren Wellenlängenbereichen zu emittieren, wobei in der Strahlungsquelle erzeugte elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise mittels eines Konverters in elektromagnetische Strahlung eines anderen

Wellenlängenbereichs umgewandelt wird. Beispielsweise wird im bestimmungsgemäßen Betrieb in der Strahlungsquelle elektromagnetische Strahlung eines zweiten

Wellenlängenbereichs erzeugt. Insbesondere durchläuft

zumindest ein Teil der in der Strahlungsquelle erzeugten elektromagnetische Strahlung den Konverter. Beispielsweise bildet der Konverter in Abstrahlrichtung eine Außenfläche der Strahlungsquelle. Der Konverter kann beispielsweise dazu eingerichtet sein elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs umzuwandeln. Insbesondere ist der Konverter dazu eingerichtet nur ein Teil der den Konverter durchlaufenden elektromagnetischen Strahlung in

elektromagnetische Strahlung eines ersten

Wellenlängenbereichs umzuwandeln. Somit ist im

bestimmungsgemäßen Betrieb mittels der Strahlungsquelle elektromagnetische Strahlung zumindest des ersten und des zweiten Wellenlängenbereichs emittierbar.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optischen

Abstandsmessvorrichtung ist die Steuereinheit dazu

eingerichtet, den mittleren Abstand der Messbereiche zu der Abstandsmessvorrichtung zu ermitteln. Beispielsweise ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die mittels des

Strahlungsdetektors detektierten Signale den einzelnen

Messbereichen zuzuordnen. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, aus der Laufzeit, ab Emission der der einem Messbereich zugeordneten elektromagnetischen Strahlung mittels der Strahlungsquelle bis zur Detektion der dem

Messbereich zugeordneten elektromagnetischen Strahlung mittels des Strahlungsdetektors, den Abstand der

Abstandsmessvorrichtung zu dem Messbereich zu ermitteln.

Insbesondere ist die Abstandmessvorrichtung dazu

eingerichtet, einen jeweils über die Fläche eines jeden Messbereichs gemittelten Abstand zu ermitteln.

Vorteilhafterweise handelt es sich bei der optischen

Abstandsmessvorrichtung um ein besonders kompaktes und schnelles System zur Messung mehrerer Abstandswerte zu einem Objektbereich.

Es wird des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben einer optischen Abstandsmessvorrichtung angegeben. Mit dem

Verfahren kann insbesondere eine hier beschriebene optische Abstandsmessvorrichtung betrieben werden. Das heißt,

sämtliche für die optische Abstandsmessvorrichtung

offenbarten Merkmale sind auch für das Verfahren zum

Betreiben der optischen Abstandsmessvorrichtung offenbart und umgekehrt .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben einer optischen Abstandsmessvorrichtung umfasst die optische Abstandsmessvorrichtung eine pixelierte

Strahlungsquelle mit zumindest zwei Pixeln, eine

Projektionsoptik, welche der Strahlungsquelle in

Abstrahlrichtung nachgeordnet ist, einem Strahlungsdetektor, und eine Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, die Strahlungsquelle zu betreiben und elektrische Signale vom Strahlungsdetektor zu empfangen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben einer optischen Abstandsmessvorrichtung werden mittels der Strahlungsquelle Messbereiche mit

elektromagnetischer Strahlung beleuchtet, wobei

unterschiedliche Messbereiche mit elektromagnetischer

Strahlung mit paarweise unterschiedlichen Eigenschaften beleuchtet werden. Insbesondere ist die elektromagnetische Strahlung anhand dieser Eigenschaft einem Messbereich

eindeutig zuordenbar. Beispielsweise kann ein Messbereich mit elektromagnetischer Strahlung eines oder mehrerer Pixel beleuchtet werden. Beispielsweise weist die

elektromagnetische Strahlung, mit der ein Messbereich

beleuchtet wird, eine singulare Eigenschaft oder eine

singulare Kombination von Eigenschaften auf. Insbesondere weist die elektromagnetische Strahlung, mit der

unterschiedliche Messbereiche beleuchtet werden, paarweise unterschiedliche Eigenschaften auf, sodass sich jeweils die elektromagnetische Strahlung, mit der unterschiedliche

Messbereiche beleuchtet werden, in zumindest einer

Eigenschaft unterscheiden. Beispielsweise werden keine zwei Messbereiche mit elektromagnetischer Strahlung mit

identischen Eigenschaften beleuchtet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird zumindest ein Teil der elektromagnetischen Strahlung in den Messbereichen reflektiert. Die elektromagnetische Strahlung kann an einer Grenzfläche gerichtet reflektiert werden und/oder diffus gestreut werden. Beispielsweise wird die elektromagnetische Strahlung an einer Oberfläche eines Objekts reflektiert, welches einen von Luft unterschiedlichen Brechungsindex aufweist .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird zumindest ein Teil der reflektierten elektromagnetischen Strahlung mittels des Strahlungsdetektors detektiert. Insbesondere wird

elektromagnetische Strahlung, welche nicht in einem

Messbereich reflektiert wird, nicht mittels des

Strahlungsdetektors detektiert. Beispielsweise wird mittels des Strahlungsdetektors in jedem Messbereich reflektierte elektromagnetische Strahlung detektiert.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der

Steuereinheit jeweils der mittlere Abstand der Messbereiche zu der Abstandsmessvorrichtung ermittelt. Insbesondere wird mittels der Steuereinheit aus der Laufzeit, ab Emission der der einem Messbereich zugeordneten elektromagnetischen

Strahlung mittels der Strahlungsquelle bis zur Detektion der dem Messbereich zugeordneten elektromagnetischen Strahlung mittels des Strahlungsdetektors, der Abstand der

Abstandsmessvorrichtung zu dem Messbereich ermittelt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben einer Abstandsmessvorrichtung ist die in den

Messbereichen reflektierte elektromagnetische Strahlung anhand der Eigenschaften eindeutig den Messbereichen

zuordenbar. Insbesondere ist die in einem Messbereich

reflektierte elektromagnetische Strahlung eindeutig zumindest einem Pixel der Strahlungsquelle zuordenbar. Beispielsweise ist die reflektierte elektromagnetische Strahlung, welche mittels des Strahlungsdetektors detektiert wird, einem

Messbereich im Objektbereich und einem Pixel der

Strahlungsquelle zuordenbar. Vorteilhafterweise kann mittels der Steuereinheit der mittlere Abstand eines Messbereichs von der Abstandsmessvorrichtung berechnet werden, da die

Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts in dem Material, welches sich zwischen der Abstandmessvorrichtung und dem Objektbereich befindet, bekannt ist und die Laufzeit des Lichts auf der Strecke von der Strahlungsquelle zum

Messbereich und zum Strahlungsdetektor gemessen wird.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben einer Abstandsmessvorrichtung wird die

Strahlungsquelle mittels der Steuereinheit derart betrieben, dass die von den Pixeln emittierte Strahlung

pulsweitenmoduliert ist und die unterschiedlichen Eigenschaften folgende Kenngrößen umfassen: Amplitude,

Frequenz, Phase und/oder Pulsdauer. Beispielsweise weist elektromagnetische Strahlung, welche unterschiedlichen

Messbereichen zugeordnet ist, eine unterschiedliche

Amplitude, insbesondere eine unterschiedliche

Amplitudenmodulation, während eines oder mehrerer Pulse auf. Insbesondere kann elektromagnetische Strahlung, welche unterschiedlichen Messbereichen zugeordnet ist, eine

unterschiedliche erste Frequenz, insbesondere eine

unterschiedliche Modulation der ersten Frequenz, während eines Pulses und/oder während mehrerer Pulse aufweisen.

Insbesondere kann elektromagnetische Strahlung, welche unterschiedlichen Messbereichen zugeordnet ist, eine

unterschiedliche Pulsdauer aufweisen. Beispielsweise ist die reflektierte elektromagnetische Strahlung anhand zumindest einer der Eigenschaften und/oder einer Kombination von

Eigenschaften eindeutig einem Messbereich und eindeutig zumindest einem Pixel der Strahlungsquelle zuordenbar.

Vorteilhafterweise ermöglicht dies jeweils eine

Abstandsmessung von in einer lateralen Ebene nebeneinander angeordneten Messbereichen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird zur Ermittlung des Abstands mittels der Steuereinheit eine Laufzeit gemessen, wobei die Laufzeit die Zeitspanne von der Emission der elektromagnetischen Strahlung eines Pixels bis zur Detektion der dem Pixel eindeutig zuordenbaren reflektierten

elektromagnetischen Strahlung ist. Insbesondere ist die

Steuereinheit dazu eingerichtet, die Strahlungsquelle

anzusteuern und zu betreiben, so dass die Strahlungsquelle zu einem mittels der Steuereinheit vorgebbaren Zeitpunkt

elektromagnetische Strahlung emittiert. Weiter kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, die Pixel der

Strahlungsquelle mit einem vorgebbaren Signal zu betreiben, so dass die Pixel elektromagnetische Strahlung mit einer vorgebbaren Eigenschaft emittieren. Vorteilhafterweise ermöglicht eine Integration der Zeitmessung und der

Ansteuerung in der Steuereinheit eine besonders schnelle und exakte Abstandsmessung.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben einer Abstandsmessvorrichtung werden mehrere Pixel der Strahlungsquelle gleichzeitig betrieben. Insbesondere findet die Emission der elektromagnetischen Strahlung

mehrerer Pixel zeitgleich statt. Beispielsweise weist die Messung der Zeitspanne mehrerer Messbereiche, insbesondere aller Messbereiche, einen gemeinsamen StartZeitpunkt auf. Beispielsweise wird der Abstand der Messbereiche zumindest teilweise während einer gemeinsamen Zeitspanne ermittelt. Insbesondere wird die Abstandsmessung unterschiedlicher

Messbereiche zumindest teilweise zeitgleich durchgeführt. Beispielsweise wird der Abstand unterschiedlicher

Messbereiche nicht seriell ermittelt. Vorteilhafterweise ermöglicht die zeitgleiche Abstandsmessung mehrerer

Messbereiche eine besonders hohe Wiederholungsrate für die Abstandsmessung im gesamten Objektbereich. Dies ermöglicht beispielsweise eine besonders exakte Messung innerhalb kurzer Zeiträume, was bei der Vermessung von bewegten Objekten von besonderem Vorteil ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben einer Abstandsmessvorrichtung wird mittels des

Strahlungsdetektors das Umgebungslicht gemessen, bevor die Messbereiche mittels der Strahlungsquelle beleuchtet werden. Beispielsweise wird zunächst mit ausgeschalteter

Strahlungsquelle das Umgebungslicht gemessen und das mittels des Strahlungsdetektors detektierte Signal gespeichert.

Anschließend wird bei der Abstandsmessung unter Verwendung der Strahlungsquelle das Umgebungslichtsignal, welches beispielsweise in einem Speicher in der Steuereinheit

hinterlegt ist, berücksichtigt. Dies ermöglicht ein besonders hohes Signal-zu-Rauschverhältnis bei der Messung des

Abstandes .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben einer Abstandsmessvorrichtung weist der

Strahlungsdetektor eine Vielzahl von Detektionsbereichen auf und mittels eines Objektivs wird zumindest ein Messbereich auf die Detektionsbereiche abgebildet. Beispielsweise wird der gesamte Objektbereich mittels des Objektivs auf die

Detektionsbereiche abgebildet. Insbesondere kann es sich bei dem Strahlungsdetektor um einen auf Silizium basierenden Bildsensor handeln. Beispielsweise ist der Strahlungsdetektor dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich, von UV-Strahlung bis Infrarotstrahlung, zu detektieren. Beispielsweise kann die

Abstandsmessvorrichtung in eine Kamera integriert sein.

Vorteilhafterweise ermöglicht die Vielzahl von

Detektionsbereichen eine besonders hohe Auflösung der

Abstandsmesswerte in einer lateralen Ebene, so dass

unterschiedliche Messbereiche besonders exakt einer Position innerhalb des Objektbereichs zugeordnet werden können.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben einer Abstandsmessvorrichtung werden die mittels des Strahlungsdetektors detektierten Signale zur Aufnahme eines Bildes zumindest eines Messbereichs und zur Bestimmung des Abstands genutzt. Insbesondere wird mittels der

Steuereinheit der Abbildung eines Messbereichs die Abstandsinformation des Messbereichs zugeordnet.

Vorteilhafterweise wird die mittels der Strahlungsquelle emittierte elektromagnetische Strahlung zur Messung des Abstands zusätzlich zur Erhöhung der Helligkeit im

Objektbereich genutzt, so dass im sichtbaren

Wellenlängenbereich der Objektbereich ausreichend hell ausgeleuchtet ist, um mittels der detektierten Signale ein Bild aufzunehmen.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und

Weiterbildungen der Abstandsmessvorrichtung und des

Verfahrens zum Betreiben einer Abstandsmessvorrichtung ergeben sich aus dem Folgenden, in Zusammenhang mit den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen die Figuren 1A und 1B eine schematische

Schnittansicht einer hier beschriebenen

Abstandsmessvorrichtung .

Es zeigen die Figuren 2A und 2B eine schematische

Schnittansicht einer Strahlungsquelle einer hier

beschriebenen Abstandsmessvorrichtung .

Es zeigt die Figur 3 Signalamplituden von elektromagnetischer Strahlung, die unterschiedlichen Pixeln einer optischen

Abstandsmessvorrichtung zugeordnet sind.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren

dargestellten Elemente untereinander sind nicht als

maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere

Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.

Die Figur 1A zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer hier beschriebenen optischen Abstandsmessvorrichtung 1 gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels. Die optische

Abstandsmessvorrichtung 1 umfasst eine pixelierte

Strahlungsquelle 10 mit zumindest zwei Pixeln 101, 102, 103. Weiter umfasst die optische Abstandsmessvorrichtung einen Strahlungsdetektor 30, welcher dazu eingerichtet ist, von der Strahlungsquelle 10 emittierte und in Messbereichen 51, 52, 53 reflektierte elektromagnetische Strahlung L zu

detektieren. Weiter umfasst die optische

Abstandsmessvorrichtung 1 eine Steuereinheit 40, welche dazu eingerichtet ist, die Strahlungsquelle 10 zu betreiben und elektrische Signale vom Strahlungsdetektor 30 zu empfangen, wobei die Pixel 101, 102, 103 mittels der Steuereinheit 40 jeweils individuell betreibbar sind. Beispielsweise wird mittels der Strahlungsquelle jeder Messbereich 51, 52, 53 mit elektromagnetischer Strahlung beleuchtet, die sich zumindest in einer Eigenschaft unterscheidet. Insbesondere emittieren die Pixel 101, 102, 103 elektromagnetische Strahlung L mit paarweise unterschiedlichen Eigenschaften.

Der Strahlungsquelle 10 ist in einer Abstrahlrichtung R eine Projektionsoptik 20 nachgeordnet. Die Projektionsoptik 20 ist dazu eingerichtet, von der Strahlungsquelle emittierte elektromagnetische Strahlung L den Messbereichen 51, 52, 53 zuzuordnen. Dabei ist jedem Messbereich 51, 52, 53 die elektromagnetische Strahlung L zumindest eines Pixels 101,

102 ,103 zugeordnet. Insbesondere kann einem Messbereich 51, 52, 53 mittels der Projektionsoptik elektromagnetische

Strahlung L mehrerer Pixel 101, 102, 103 zugeordnet werden.

In den Messbereichen 51, 52, 53 wird die elektromagnetische Strahlung L zumindest teilweise reflektiert. Zumindest ein Teil der reflektierten elektromagnetischen Strahlung L wird mittels des Strahlungsdetektors 30 detektiert.

Elektromagnetische Strahlung L, welche unterschiedlichen

Messbereichen 51, 52, 53 zugeordnet ist, weist zumindest eine unterschiedliche Eigenschaft auf. Anhand der Eigenschaft ist die reflektierte elektromagnetische Strahlung L eindeutig einem Messbereich 51, 52, 53 im Objektbereich 5 zuordenbar.

Die von den Pixeln 101, 102, 103 emittierte Strahlung L ist pulsweitenmoduliert und die unterschiedlichen Eigenschaften umfassen folgende Kenngrößen: Amplitude, Frequenz, Phase und/oder Pulsdauer. Beispielsweise ist die Strahlungsquelle 10 dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung L im sichtbaren Wellenlängenbereich zu emittieren, und der

Strahlungsdetektor 30 ist dazu eingerichtet,

elektromagnetische Strahlung L im sichtbaren

Wellenlängenbereich zu detektieren.

Der Strahlungsdetektor umfasst eine Mehrzahl von

Detektionsbereichen 300, die in einer lateralen Ebene

nebeneinander angeordnet sind. Insbesondere handelt es sich bei dem Strahlungsdetektor um einen CMOS- oder CCD-Sensor. Weiter umfasst der Strahlungsdetektor 30 einen

Wellenlängenfilter 31, wobei der Wellenlängenfilter 31 elektromagnetische Strahlung L eines Wellenlängenbereichs, welcher vom Wellenlängenbereich der von der Strahlungsquelle 10 emittierten elektromagnetischen Strahlung L

unterschiedlich ist, zumindest teilweise reflektiert und/oder absorbiert. Die Abstandsmessvorrichtung umfasst weiter ein Objektiv 25, welches dazu eingerichtet ist, den Objektbereich 5 auf dem Strahlungsdetektor 30 abzubilden.

Die Steuereinheit 40 ist beispielsweise stoffschlüssig fest mit der Strahlungsquelle 10 und/oder dem Strahlungsdetektor 30 verbunden. Die Strahlungsquelle, der Strahlungsdetektor und die Steuereinheit können teilweise oder komplett in einem gemeinsamen Chip integriert sein. Beispielsweise handelt es sich bei dem Chip um einen Halbleiterchip, der eine Ansteuer-und Auswertungsfunktion umsetzt. Insbesondere ist in der Steuereinheit der Strahlungsdetektor integriert und auf der Steuereinheit eine pixelierte Leuchtdiode angeordnet.

Die Figur 1B zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer optischen Abstandsmessvorrichtung 1 gemäß eines zweiten

Ausführungsbeispiels. Die Abstandsmessvorrichtung 1 umfasst eine pixelierte Strahlungsquelle 10 mit zumindest zwei Pixeln

101, 102, eine Projektionsoptik 20, welche der

Strahlungsquelle 10 in Abstrahlrichtung R nachgeordnet ist, einen Strahlungsdetektor 30 und eine Steuereinheit 40. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, die Strahlungsquelle 10 zu betreiben und elektrische Signale vom Strahlungsdetektor

30 zu empfangen. Dabei werden mittels der Strahlungsquelle 10 unterschiedliche Messbereiche 51, 52, 53 mit

elektromagnetischer Strahlung L mit paarweise

unterschiedlichen Eigenschaften beleuchtet. Insbesondere können die Pixel 101, 102, 103 elektromagnetische Strahlung L mit paarweise unterschiedlichen Eigenschaften emittieren. Die Projektionsoptik 20 ordnet jedem Messbereich 51, 52, 53 elektromagnetische Strahlung L zumindest eines Pixels 101,

102, 103 zu. Zumindest ein Teil der elektromagnetischen

Strahlung L wird in den Messbereichen 51, 52, 53 reflektiert. Zumindest ein Teil der reflektierten elektromagnetischen Strahlung wird mittels des Strahlungsdetektors 30 detektiert und mittels der Steuereinheit 40 wird jeweils der mittlere Abstand AI, A2, A3 der Messbereiche 51, 52, 53 zu der

Abstandsmessvorrichtung 1 ermittelt.

Die in den Messbereichen 51, 52, 53 reflektierte

elektromagnetische Strahlung L ist anhand der Eigenschaften eindeutig den Messbereichen 51, 52, 53 zuordenbar. Im

Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel umfasst der

Strahlungsdetektor 30 nicht mehrere Detektionsbereiche 300, sondern genau einen Detektionsbereich, welcher dazu

eingerichtet ist, von der Strahlungsquelle 10 emittierte elektromagnetische Strahlung L nach der Reflexion in den Messbereichen 51, 52, 53 zu detektieren. Insbesondere umfasst der Strahlungsdetektor 30 genau eine Fotodiode, mit der zumindest ein Teil der in den Messbereichen 51, 52, 53 reflektierten elektromagnetischen Strahlung L detektiert wird .

Die Steuereinheit 40 ist dazu eingerichtet, eine Laufzeit zu messen. Die Laufzeit ist die Zeitspanne von der Emission der elektromagnetischen Strahlung L zur Beleuchtung eines

Messbereichs 51, 52, 53 bis zur Detektion der dem Messbereich 51, 52, 53 eindeutig zuordenbaren reflektierten

elektromagnetischen Strahlung L. Die Steuereinheit 40 ist dazu eingerichtet, die Pixel 101, 102, 103 der

Strahlungsquelle 10 anzusteuern und zu betreiben.

Insbesondere ist mittels der Steuereinheit die Eigenschaft vorgebbar, in der sich die elektromagnetische Strahlung, mit der unterschiedliche Messbereiche beleuchtet werden,

unterscheidet. Dabei umfasst die Eigenschaft, in der sich die elektromagnetische Strahlung unterscheidet, welche

unterschiedlichen Messbereichen 51, 52, 53 zugeordnet ist, eine der folgenden Kenngrößen: Amplitude, Frequenz, Phase und/oder Pulsdauer. Anhand der Eigenschaft kann bei der Detektion der in den Messbereichen 51, 52, 53 reflektierten elektromagnetischen Strahlung L mittels des

Strahlungsdetektors 30 zugeordnet werden, in welchem

Messbereich 51, 52, 53 die elektromagnetische Strahlung L reflektiert wurde.

Im bestimmungsgemäßen Betrieb wird beispielsweise mittels des Strahlungsdetektors 30 zunächst das Umgebungslicht gemessen, bevor die Messbereiche 51, 52, 53 mittels der

Strahlungsquelle 10 beleuchtet werden. Der Messwert für das Umgebungslicht wird in einem Speicher der Steuereinheit hinterlegt und anschließend bei der Auswertung des mittels des Strahlungsdetektors übertragenen Empfangssignals

berücksichtigt. Somit wird vorteilhafterweise das Signal-zu-Rauschverhältnis bei der Detektion der reflektierten

elektromagnetischen Strahlung erhöht.

Die Figur 2A zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer pixelierten

Strahlungsquelle 10 und einer Steuereinheit 40 einer

Abstandsmessvorrichtung 1. Die Strahlungsquelle 10 umfasst einen ersten Pixel 101, einen zweiten Pixel 102 und einen dritten Pixel 103, die separat voneinander betreibbar sind. Beispielsweise sind der erste Pixel 101, der zweite Pixel 102 und der dritte Pixel 103 Teil eines gemeinsamen

Halbleiterchips, der in einem gemeinsamen

Herstellungsverfahren, beispielsweise mittels Epitaxie, hergestellt ist. Die Pixel 101, 102, 103 umfassen einen aktiven Bereich 13, welcher beispielsweise zusammenhängend ausgebildet sein kann. Insbesondere können einzelne Pixel mittels einer selektiven lokalen Stromeinprägung in dem aktiven Bereich separat voneinander betreibbar sein.

Alternativ kann der aktive Bereich 13 unterschiedlicher Pixel 101, 102, 103 nicht zusammenhängend ausgebildet sein.

Beispielsweise kann zumindest der aktive Bereich zwischen benachbarten Pixeln 101, 102, 103 durchtrennt sein. Die

Strahlungsquelle 10 ist auf einer Steuereinheit 40

angeordnet, mittels der die Pixel 101, 102, 103 separat voneinander angesteuert und betrieben werden. Die

Steuereinheit 40 umfasst unter anderem Transistoren 401, mittels denen die Pixel 101, 102, 103 einzeln ein- und ausgeschaltet werden können. In Abstrahlrichtung R sind den Pixeln 101, 102, 103 Konverter 11 nachgeordnet, die dazu eingerichtet sind, zumindest einen Teil der innerhalb des aktiven Bereichs 13 erzeugten elektromagnetischen Strahlung L in Strahlung eines längeren Wellenlängenbereichs zu

konvertieren.

Beispielsweise ist die Strahlungsquelle 10 dazu eingerichtet, Primärstrahlung LI in einem ersten, beispielsweise blauen, Wellenlängenbereich zu erzeugen, wobei zumindest ein Teil der Primärstrahlung LI mittels des Konverters 11 in

Sekundärstrahlung L2 in einem ersten Wellenlängenbereich, insbesondere gelben Wellenlängenbereich, umgewandelt wird. Insbesondere kann eine solche Strahlungsquelle 10 in

Kombination mit einem Strahlungsdetektor 30 verwendet werden, welcher einen Wellenlängenfilter 31 umfasst, welcher für Sekundärstrahlung L2 zumindest teilweise reflektierend und/oder absorbierend ausgebildet ist. Vorteilhafterweise kann eine derartige Strahlungsquelle 10 zum Beleuchten des Objektbereichs 5 mit optoelektronischer Strahlung L eines weißen Farbortes eingerichtet sein, wobei ausschließlich reflektierte elektromagnetische Strahlung L eines vorgebbaren Wellenlängenbereichs detektiert wird.

Die Figur 2B zeigt eine Schnittansicht einer Strahlungsquelle 10 und einer Steuereinheit 40, einer optischen

Abstandsmessvorrichtung gemäß eines zweiten

Ausführungsbeispiels. Im Unterschied zu dem in Figur 2A dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die

Strahlungsquelle 10 mehrere Pixel 101, 102, 103, die nicht zusammenhängend ausgebildet sind. Insbesondere können die Pixel 101, 102, 103 mittels unterschiedlicher

Herstellungsverfahren hergestellt sein. Die Pixel 101, 102, 103 sind separat voneinander betreibbar und sind jeweils elektrisch leitend mit der Steuereinheit 40 verbunden. Die Pixel 101, 102, 103 weisen jeweils einen aktiven Bereich 13 auf, in welchem im bestimmungsgemäßen Betrieb

elektromagnetische Strahlung L erzeugt wird. Die

Strahlungsquelle 10 ist Stoffschlüssig fest mit der

Steuereinheit 40 verbunden, so dass die mechanische

Verbindung zwischen der Strahlungsquelle 10 und der

Steuereinheit 40 nur unter Zerstörung der Steuereinheit 40 oder der Strahlungsquelle 10 gelöst werden kann.

Die Figur 3 zeigt die Signalamplitude S von

elektromagnetischer Strahlung L, die von unterschiedlichen Pixeln 101, 102, 103 emittiert wird und mittels des

Strahlungsdetektors 30 nach einer Zeit T detektiert wird. Zur Ermittlung des Abstands A wird mittels der Steuereinheit 40 die Strahlungsquelle 10 derart betrieben, dass der erste Pixel 101, der zweite Pixel 102 und der dritte Pixel 103 elektromagnetische Strahlung L emittieren, die sich in zumindest einer Eigenschaft unterscheidet. Dabei wird die elektromagnetische Strahlung L des ersten Pixels 101, des zweiten Pixels 102 und des dritten Pixels 103 mittels einer Projektionsoptik 20 unterschiedlichen Messbereichen 51, 52, 53 zugeordnet. Aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften ist die elektromagnetische Strahlung L den einzelnen

Messbereichen 51, 52, 53 im Objektbereich 5 und den einzelnen Pixeln 101, 102, 103 eindeutig zuordenbar. Mittels des

Strahlungsdetektors 30 wird zumindest ein Teil der in den Messbereichen 51, 52, 53 reflektierten elektromagnetischen Strahlung L detektiert. Mittels der Steuereinheit wird die Laufzeit des Signals des ersten Pixels tlOl, die Laufzeit des Signals des zweiten Pixels tl02 und die Laufzeit des Signals des dritten Pixels tl03 gemessen. Dabei wird die Laufzeit des Signals des ersten Pixels tlOl ab der Emission der

elektromagnetischen Strahlung L mittels des ersten Pixels 101 bis zur Detektion der im Objektbereich 51 reflektierten elektromagnetischen Strahlung L mittels des

Strahlungsdetektors 30 gemessen. In gleicher Weise wird die Laufzeit der von dem zweiten Pixel 102 und der von dem dritten Pixel 103 emittierten elektromagnetischen Strahlung L gemessen .

Die emittierte elektromagnetische Strahlung L des ersten Pixels 101, des zweiten Pixels 102 und des dritten Pixels 103 unterscheiden sich in der Modulation der ersten Frequenz, der Phase, der Modulation der Amplitude A und/oder der Pulsweite P. Insbesondere ist die reflektierte elektromagnetische

Strahlung L anhand dieser Eigenschaften den einzelnen Pixeln 101, 102, 103 und den einzelnen Bereichen 51, 52, 53

eindeutig zuordenbar. Insbesondere kann es sich bei der

Modulation um eine Pseudonoise-Sequenz handeln, mittels der die einem Messbereich 51, 52, 53 zugeordnete

elektromagnetische Strahlung L dem Messbereich 51, 52, 53 eindeutig zuordenbar ist. Die detektierte elektromagnetische Strahlung L weist eine kleinere Amplitude S als die

emittierte elektromagnetische Strahlung L auf.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den

Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102017114565.6, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Bezugs zeichen

I Optische Abstandsmessvorrichtung

5 Objektbereich

10 Strahlungsquelle

II Konverter

13 aktiver Bereich

20 Projektionsoptik

25 Objektiv

30 Strahlungsdetektor

31 Wellenlängenfilter

40 Steuereinheit

51 erster Messbereich

52 zweiter Messbereich

53 dritter Messbereich

101, 102 Pixel

300 Detektionsbereich

401 Transistor

A Abstand

AI Abstand der ersten Messbereichs

A2 Abstand des zweiten Messbereichs

A3 Abstand des dritten Messbereichs

P Pulsweite

S Signalamplitude

L elektromagnetische Strahlung

LI Primärstrahlung

L2 Sekundärstrahlung

t Laufzeit

T Zeit

tlOl Laufzeit des Signals des ersten Pixels tl02 Laufzeit des Signals des zweiten Pixels tl03 Laufzeit des Signals des dritten Pixels