DE10156282B4

DE10156282B4 - Distance image sensor

Info

Publication number: DE10156282B4
Application number: DE10156282A
Authority: DE
Inventors: Martin Spies; Johann Spies
Original assignee: Spies Martin Dipl-Ing (fh)
Current assignee: Spies Martin Dipl-Ing (fh)
Priority date: 2001-11-19
Filing date: 2001-11-19
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2021-11-20
Also published as: DE10156282A1

Abstract

Entfernungsbildsensor bei dem die Laufzeit von Lichtimpulsen ausgewertet wird, die vom Sensor erzeugt und ausgesendet werden und von der zu vermessenden Szene zurückgestreut werden, mit einer Matrix von Lasern, deren Einzelelemente auf die zu vermessende Szene abgebildet werden, und mit einem oder mehreren Empfängern, einer Zwischenoptik, einer Blende mit schlitzförmigen Öffnungen und einer Empfangsoptik, wobei die von der Szene rückgestreuten Lichtimpulse über die Empfangsoptik auf die Blende abgebildet werden, durch die diese Lichtimpulse über die Zwischenoptik auf den einen oder die mehreren Empfänger abgebildet werden.Distance image sensor in which the transit time is evaluated by light pulses that are generated and emitted by the sensor and are scattered back by the scene to be measured, with a matrix of lasers, the individual elements of which are imaged on the scene to be measured, and with one or more receivers, one Intermediate optics, a diaphragm with slot-shaped openings and a receiving optic, the light pulses backscattered from the scene being imaged onto the diaphragm via the receiving optics, by means of which these light pulses are imaged onto the one or more receivers via the intermediate optics.

Description

Für den mittleren Entfernungsbereich sind folgende aktive Entfernungsbildsensoren bekannt.For The following range image sensors are active in the middle range known.

US 5210586 A Bei diesem Vorschlag werden mehrere jeweils lichtleitergekoppelte Senderelemente und Empfangselemente über einen Strahlteiler auf ein mechanisch bewegtes Spiegelsystem abgebildet und mit diesem sowohl in Elevation als auch in Azimuth die Umgebung abgetastet. US 5210586 A In this proposal, several transmitter elements and receiver elements, each coupled to a light guide, are imaged via a beam splitter onto a mechanically moved mirror system and the surroundings are scanned with this, both in elevation and in azimuth.

CH 676042 A5 Diese Schrift offenbart die Anwendung einer Blende vor einem von der Herstellung her rechteckigen Fotodetektor mit Entfernungsmesser. CH 676042 A5 This document discloses the use of an aperture in front of a rectangular photodetector with a range finder.

US 5552893 A In dieser Schrift wird eine Scan-Einrichtung beschrieben bei der mehrere lichtleitergekoppelte Lasersender über einen Spiegel, der mechanisch bewegt wird gescannt wurde. US 5552893 A In this document, a scanning device is described in which a plurality of optical fiber-coupled laser transmitters was scanned using a mirror that is moved mechanically.

US 5953110 A Diese Schrift offenbart eine Anordnung von jeweils lichtleitergekoppelten Empfänger und Lasersender, deren Lichtleiter jeweils zu einer Matrix geformt sind und über eine Optik abgebildet wurden und über die Pulslaufzeit ein Bild der jeweils aufgetretenen Zeitabstände liefert. US 5953110 A This document discloses an arrangement of fiber-optically coupled receivers and laser transmitters, the light guides of which are each formed into a matrix and imaged via an optical system and provides an image of the time intervals that occurred in each case via the pulse transit time.

Alle diese Systeme haben den Nachteil, dass sie entweder sehr aufwendig und teuer sind oder nicht mit mehreren beleuchteten Objektflächen, die in der Tiefe gestuft sind, zurecht kommen. Sie sind nur in einem relativ großen Volumen unterbringbar. Außerdem sind sie nur sehr schwer unter Beachtung der Vorschriften für die Augensicherheit zu realisieren.All of these systems have the disadvantage that they are either very complex and expensive or not with several illuminated object areas, that are stepped in depth, can cope. You are only in one relatively large Volume can be accommodated. Moreover they are very difficult in compliance with the regulations for eye safety to realize.

Vorliegende Erfindung löst die Aufgabe einen Entfernungsbildsensor mit hoher Langzeitstabilität und unkritischer Justage darzustellen. Außerdem enthält das erfindungsgemäße System keine bewegten Teile und erreicht ein sehr gute Signal-Rausch-Verhältnis. Der Aufbau wird sehr klein und in der Serienproduktion ist das System preisgünstig herstellbar. The present invention achieves the object a distance image sensor with high long-term stability and less critical To represent adjustment. The system according to the invention also contains no moving parts and achieves a very good signal-to-noise ratio. The Structure becomes very small and the system is in series production inexpensive produced.

Die Erfindung wird anhand der 1 bis 7 beschrieben.The invention is based on the 1 to 7 described.

Die Erfindung arbeitet im optischen Bereich nach dem Pulslaufzeitverfahren.The invention works in the optical Area according to the pulse transit time method.

Entsprechend 1 wird auf die, in einem Entfernungsbild darzustellende Szene über eine Sendeoptik 102 eine Matrix aus z. B. Vertikal-Halbleiterlasern abgebildet. Die Einzelelemente sind dabei auf parallelen Linien angeordnet. Die Laser werden einzeln nacheinander angesteuert und senden sehr kurze Lichtimpulse aus. Die von der Szene jeweils rückgestreute Lichtenergie wird über die Empfangsoptik 103 auf die Blendenmatrix 104 abgebildet. Diese Blendenmatrix enthält dort wo die einzelnen Reihen der Laserdiodenmatrixpunkte als Abbildung zu erwarten sind kleine schlitzförmige Öffnungen 104a bis 104c. Damit wird nur die Lichtmenge, die durch die Rückstreuung der Laser erzeugt wird auf die Zwischenoptik durchgelassen sowie nur ein kleiner Anteil des Umgebungslichtes. Die Zwischenoptik 105 dient als Sammellinse und bringt die gesamte Lichtmenge auf die Sammellinse 106 die das gesamte divergente Lichtbündel zu einem fast parallelen Strahlenbündel formt. Dieses Strahlenbündel wird durch ein z. B. Interferenzfilter 107 geleitet, das nur für die Wellenlänge der Laser der Matrix durchlässig ist und trifft auf den Fotodetektor 108. Durch die Blendenmatrix 104 und das Filter 107 wird der Detektor 108 nur mit extrem wenig Fremdlicht beaufschlagt. Damit ist es möglich ein Entfernungsbild mit einem einzigen oder wenigen Detektoren aufzunehmen ohne dass das Signal-Rauschverhältnis unvertretbar niedrig wird. Die Auswertung der Entfernungen und das Zusammenfügen in ein Entfernungsbild werden entsprechend 2 beschrieben. Die einzelnen Laser der Lasermatrix 101 werden über einem Multiplexer 203 in ihren z. B. Zeilen ausgewählt, während ein weiterer Multiplexer und Pulsgenerator 202 einerseits die Spalten ausgewählt, andererseits die Stromimpulse von ca. 2–15 ns Halbwertsbreite für die Ansteuerung der ausgewählten Laserdioden abgibt. Die zeitliche Triggerung der Stromimpulse geschieht über die Signalauswertung und Zeitsteuerung 204. Hier werden die Differenzzeiten zwischen dem Aussenden der Lichtimpulse und Auftreffen der rückgestreuten Lichtenergie auf den Fotodetektor 108 ermittelt. Die Signale des Fotodetektors werden in einem Verstärker 201 in ihrer Amplitude angehoben. Die gesamte Ablaufsteuerung, die Analog-Digital-Wandlung der Ausgangsdaten der Signalauswertung 204, die Auswertung und das Verfolgen von Objekten im Entfernungsbild, wird von Prozessor 205 übernommen. Die Stromversorgung und die Schnittstellen für die Datenübertragung an einen Bus z. B. CAN oder MOST 207 wird von der Einheit 206 übernommen. Die Gesamtversorgung 208 erfolgt über diese Baueinheit z. B. aus dem KFz Netz mit z. B. 12 bis 42 Volt.Corresponding 1 is on the scene to be displayed in a distance image via a transmission optics 102 a matrix of e.g. B. Vertical semiconductor lasers mapped. The individual elements are arranged on parallel lines. The lasers are controlled individually one after the other and emit very short light pulses. The light energy backscattered by the scene is transmitted via the receiving optics 103 on the aperture matrix 104 displayed. This aperture matrix contains small slit-shaped openings where the individual rows of the laser diode matrix points are to be expected as an image 104a to 104c , This means that only the amount of light that is generated by the backscattering of the laser is transmitted to the intermediate optics and only a small proportion of the ambient light. The intermediate optics 105 serves as a converging lens and brings the entire amount of light onto the converging lens 106 which forms the entire divergent light beam into an almost parallel beam. This bundle of rays is through a z. B. interference filter 107 passed, which is only permeable to the wavelength of the laser of the matrix and hits the photodetector 108 , Through the aperture matrix 104 and the filter 107 becomes the detector 108 only exposed to extremely little extraneous light. This makes it possible to record a distance image with a single or a few detectors without the signal-to-noise ratio becoming unacceptably low. The evaluation of the distances and the merging into a distance image are made accordingly 2 described. The individual lasers of the laser matrix 101 are over a multiplexer 203 in their z. B. lines selected while another multiplexer and pulse generator 202 on the one hand, the columns selected, on the other hand, the current pulses of approx. 2-15 ns half-width for the control of the selected laser diodes are emitted. The temporal triggering of the current pulses takes place via the signal evaluation and time control 204 , Here are the difference times between the emission of the light pulses and the impact of the backscattered light energy on the photodetector 108 determined. The signals from the photodetector are in an amplifier 201 increased in amplitude. The entire process control, the analog-digital conversion of the output data of the signal evaluation 204 , the evaluation and tracking of objects in the distance image is performed by the processor 205 accepted. The power supply and the interfaces for data transmission on a bus z. B. CAN or MOST 207 is from unity 206 accepted. The total supply 208 takes place via this unit z. B. from the automotive network with z. B. 12 to 42 volts.

Die Signalverarbeitung und Zeitsteuerung 204 ist im einzelnen in 3 beschrieben. Der Oszillator in der Baugruppe 301 läuft z. B. mit einer Taktfrequenz von 500 MHz und steuert ein Schieberegister an, das sequentiell in einem Abstand von z. B. 2 ns die Transistoren 302a bis 302x der Samplingmatrix 311 aufsteuert. Das vom Empfänger 108 kommende Signal wird im Verstärker in seinem Pegel angehoben und mit einer niedrigen Impedanz auf die Leitung 315 gegeben, die mit dem Widerstand 308 der dem Wellenwiderstand der Leitung 315 entspricht abgeschlossen ist. Entsprechend der Amplitude des Signals auf der Leitung 315 werden die Kondensatoren 303a bis 303x auf einem Pegel, der dem Integral des Signals während der 2 ns langen Aufsteuerung der jeweils zugehörigen Transistoren 302a bis 302x entspricht, aufgeladen. Dadurch, dass die Transistoren 302a bis 302x sofort nach der z. B. 2 ns Aufsteuerung abgeschaltet werden, bleibt die Spannung auf den Kondensatoren 303a bis 303x stehen. Durch die Auslesesteuerung 314, die ihrerseits vom Mikroprozessor über die Leitung 314 getriggert wird, werden die Auslesetransistoren 304a bis 304x in der Auslesematrix 312 so nacheinander angesteuert, dass die Spannungen and den Kondensatoren 303a bis 303x nacheinander auf die Leitung 316 gegeben werden.Signal processing and timing 204 is in detail in 3 described. The oscillator in the assembly 301 runs z. B. with a clock frequency of 500 MHz and controls a shift register that is sequentially at a distance of z. B. 2 ns the transistors 302a to 302x the sampling matrix 311 aufsteuert. That from the recipient 108 incoming signal is raised in level in the amplifier and with a low impedance on the line 315 given that with the resistance 308 the wave impedance of the line 315 corresponds to is completed. According to the amplitude of the signal on the line 315 become the capacitors 303a to 303x at a level equal to the integral of the signal during the 2 ns opening of the associated transistors 302a to 302x corresponds, charged. In that the transistors 302a to 302x immediately after the z. B. 2 ns control can be switched off, the voltage on the capacitors remains 303a to 303x stand. Through the readout control 314 which in turn from the microprocessor via the line 314 the readout transistors are triggered 304a to 304x in the readout matrix 312 controlled so that the voltages across the capacitors 303a to 303x one after the other on the line 316 are given.

Die durch die Umladung und das Schalten entstandenen Spannungsverluste werden durch den Ausleseverstärker 307 mindestens ausgeglichen. Die Spannung am Ausgang 313 des Ausleseverstärkers wird dem A/D-Wandler des Mikroprozessors zugeführt. Nach diesem Vorgang werden durch Einschalten aller Transistoren 302a bis 302x, 304a bis 304x und dem Transistor 305 alle Kondensatoren 303a bis 303x in der Samplingmatrix 311 wieder auf Nullpotential oder auf einen Ausgangswert ohne Signal entladen. Die Triggerung des Torgenerators in der Baugruppe 301 erfolgt vom Mikroprozessor über die Leitung 310. Die Baugruppe 301 steuert auch jeweils die Lasermatrix 101 entsprechend 2 an.The voltage losses resulting from the recharging and switching are amplified by the readout amplifier 307 at least balanced. The voltage at the output 313 of the read-out amplifier is fed to the A / D converter of the microprocessor. After this, all transistors are turned on 302a to 302x . 304a to 304x and the transistor 305 all capacitors 303a to 303x in the sampling matrix 311 discharged back to zero potential or to an output value without signal. The triggering of the gate generator in the assembly 301 done by the microprocessor over the line 310 , The assembly 301 also controls the laser matrix in each case 101 corresponding 2 on.

Durch das sequentielle Aufsteuern aller Laser in der Lasermatrix 101 und Auswertung der Entfernungen über die Signalverarbeitung entsprechend 3 entsteht mit wenig Aufwand im Mikroprozessor ein Entfernungsbild mit so vielen einzelnen Entfernungspunkten wie die Lasermatrix 101 2 Einzellaser enthält.By sequentially driving all lasers in the laser matrix 101 and evaluation of the distances accordingly via the signal processing 3 With little effort, the microprocessor creates a distance image with as many individual distance points as the laser matrix 101 2 Contains individual lasers.

Soll die gesamte Anordnung z. B. bei Nutzung als Precrash-Sensor in Nebel und Gischt gut funktionieren, dann müssen entsprechend 4, um die Rückstreuungen aus der unmittelbaren Nähe abzuschwächen die optische Achsen der Sendeeinheit 101, 102 und der Empfangseinheit 103, 104 in einem Abstand z. B. wie in 402 dargestellt angebracht werden.If the entire arrangement z. B. work well when used as a pre-crash sensor in fog and spray, then must accordingly 4 to attenuate the backscatter from close proximity the optical axes of the transmitter 101 . 102 and the receiving unit 103 . 104 at a distance z. B. as in 402 shown attached.

Muss dabei das Gesamtsystem in einem sehr großen Entfernungsbereich z. B. bis sehr nah an den Sensor selbst heran funktionieren, so werden sich durch die Abbildungsgeometrie die von den Lasern 101 beleuchteten Flächen z. B. auf der Blende 104 von der Position 403 im Fernbereich auf die Position 404 im Nahbereich verschieben. Diese Verschiebung von der Position 403 auf die Position 404 wird in der Gestaltung der Blende 104 dadurch berücksichtigt, dass die Blendenöffnungen über die ganze zu erwartende Verlagerungsstrecke reichen wie in 4 durch 104a, 104b und 104c gezeigt. Da die am Empfänger eintreffende Lichtleistung einerseits möglichst wenig Fremdlicht, das bedeutet Licht, das nicht durch die Rückstreuung der Laser 101 vom System selbst erzeugt wird, enthalten soll, andererseits die eigene rückgestreute Lichtleistung bei kürzerem Abstand zunimmt, kann die Blende 104 erfindungsgemäß entsprechend 4a ausgeführt werden.The entire system must be in a very large range, e.g. B. function up to very close to the sensor itself, so by the imaging geometry of the lasers 101 illuminated areas z. B. on the bezel 104 from the position 403 in the far range to the position 404 move in close range. This shift from position 403 to the position 404 is in the design of the bezel 104 taking into account that the aperture openings extend over the entire expected displacement distance as in 4 by 104a . 104b and 104c shown. Since the light output arriving at the receiver has as little extraneous light as possible on the one hand, this means light that is not caused by the backscattering of the laser 101 is generated by the system itself, on the other hand, the own backscattered light output increases with a shorter distance, the aperture 104 according to the invention accordingly 4a be carried out.

In der Blende 104 sind die Schlitze für den Fernbereich 405a, 405b und 405c bis zur Linie 406 so breit wie die Abbildungen der Flächen auf die Blende 104, die von den Lasern 101 beleuchtet werden. Für den Nahbereich sind ab der Linie 406 die Schlitze wesentlich kleiner und entsprechend 407a, 407b und 407c geformt. Das Breitenverhältnis von der Breite der Öffnung 405a zur Breite der Öffnung 407a kann dabei bis zu 1:20 sein. Damit wirkt möglichst wenig Fremdlicht auf den Fotodetektor 108 gemäß 1. ein.In the aperture 104 are the slots for long-distance use 405a . 405b and 405c to the line 406 as wide as the images of the areas on the panel 104 by the lasers 101 be illuminated. For the close range are off the line 406 the slots much smaller and corresponding 407a . 407b and 407c shaped. The width ratio of the width of the opening 405a to the width of the opening 407a can be up to 1:20. This means that as little extraneous light as possible affects the photo detector 108 according to 1 , on.

Um das Verhältnis Nutzlichtleistung zu Fremdlichtleistung noch günstiger zu gestalten wird entsprechend 5 nicht ein einziger Fotodetektor verwendet, sondern pro Reihe jeweils einer. Betrachtet man den Schnitt 500 durch die Blendenmatrix 104 so werden nach den Blendenöffnungen jeweils für jede Öffnung eine eigene Zwischenoptik 501, 502 und 503 angebracht, die damit gesammelte Lichtleistung wird jeweils auf die Sammellinsen 504, 505 und 506 abgebildet. Durch diese Sammellinsen wird jeweils ein nahezu paralleles Lichtbündel geformt, das je durch die Bandpassfilter 507, 508 und 509 auf je einem Fotodetektor 510, 511 und 512 geleitet wird. Die in den 1 bis 5 gezeichneten Lasermatrixen und Blendenmatrixen sind mit je 6 Lasern und 3 Blendenöffnungen gezeichnet, diese Zahl ist nur beispielhaft und kann erfindungsgemäß erniedrigt oder fast beliebig erhöht werden.In order to make the ratio of useful light output to external light output even more favorable, the corresponding 5 not a single photo detector, but one per row. If you look at the cut 500 through the aperture matrix 104 after the aperture openings, there is a separate intermediate optic for each opening 501 . 502 and 503 attached, the light output thus collected is in each case on the converging lenses 504 . 505 and 506 displayed. These converging lenses form an almost parallel light beam, each through the bandpass filter 507 . 508 and 509 on one photo detector each 510 . 511 and 512 is directed. The in the 1 to 5 Drawn laser matrices and aperture matrices are drawn with 6 lasers and 3 aperture openings each, this number is only an example and can be reduced or increased almost arbitrarily according to the invention.

Die Blendenmatrix 104 kann erfindungsgemäß auch so gestaltet werden, dass sie als ganzes oder in Teilflächen in ihrer Durchlässigkeit für Licht elektrisch gesteuert werden kann. Entsprechend 6 ist auf der Zwischenoptik 601 eine solche steuerbare Blendenmatrix 602 aufgebracht, sie ist als Ganzes in kleinen Teilflächen steuerbar oder wie gezeigt in Flächenbereichen 603, 604 und 605. Wird nun z. B. der Laser 101a angesteuert, so wird im normalen Betrieb durch Ermittlung des besten Signal-Rauschabstandes die ganze Blendenmatrix auf undurchlässig geschaltet bis auf den kleinen Flächenbereich 606 der seinerseits durchlässig ist. Damit wird erreicht, dass selektiv nur die Flächen aus der zu nutzenden Szene über die Empfangsoptik 103 auf den Fotodetektor 108 abgebildet werden, die vom Laser 101a beleuchtet werden. Wird eine andere Laserdiode angesteuert z. B. die Laserdiode 101x, so ist auf der ganzen Blendenfläche 602 nur der kleine Flächenbereich 607 durchlässig.The aperture matrix 104 can also be designed according to the invention in such a way that its permeability to light can be controlled electrically as a whole or in part. Corresponding 6 is on the intermediate optics 601 such a controllable aperture matrix 602 applied, it can be controlled as a whole in small areas or, as shown, in areas 603 . 604 and 605 , Now z. B. the laser 101 controlled, the entire aperture matrix is switched to opaque except for the small area in normal operation by determining the best signal-to-noise ratio 606 which in turn is permeable. This ensures that only the surfaces from the scene to be used are selected via the receiving optics 103 on the photo detector 108 are mapped by the laser 101 be illuminated. If another laser diode is driven z. B. the laser diode 101x , is on the entire aperture area 602 only the small area 607 permeable.

Die Kontraststeuerung der ganzen oder partiellen Blendenmatrix kann mit bekannten Methoden wie z. B. Flüssigkristallstrukturen, wegklappbaren Mikroflächen oder Mikrospiegeln oder schaltbaren Filterstrukturen erfolgen.Contrast control of the whole or partial aperture matrix can with known methods such. B. liquid crystal structures, foldable micro surfaces or micromirrors or switchable filter structures.

Die in 4a beschriebene Änderung der Öffnungsbreite als Funktion des Abstandes der Szene vom Sensor selbst kann mit dieser Weitertührung der Erfindung gemäß 6 dynamisch angepasst werden. Der Flächenbereich 606 z. B. gemäß 6 der transparent geschaltet werden muss z. B. bei Aufsteuerung der Laserdiode 101a wird beim Endtest des Systems in der Produktion festgelegt und im Mikroprozessor gespeichert. Ändert sich die Justage durch Alterung oder mechanische Belastung, sucht das System automatisch um diesen Flächenbereich herum das beste Signal-Rauschverhältnis im praktischen Betrieb für jeden Laser und speichert diese Daten neu im System ein. Das dazugehörige Blockschaltbild ist in 7 gezeigt. Der Prozessor 705 besteht aus dem Teil für die Signal-Akquisition, A/D-Wandler, Auswertung und Tracking 206 und dem Teil 703 für die Blendensteuerung und Speicherung der Flächenbereiche. Die Kombination Laserarry 101, Multiplexer 203 und Pulsgenerator, Multiplexer 202 ist in der Einheit 701 zusammengefasst. Hier werden die Lichtimpulse über die Sendeoptik 102 auf die Szene abgegeben. Über die Empfangsoptik 103, die steuerbare Blendenmatrix 602, die Zwischenoptik 105, die Sammellinse 106 und das Filter 107 gelangt der von der Szene reflektierte Lichtimpuls auf den Fotodetektor 108. Über die Signalauswertung 206 wird bei der Endprüfung das beste Signal-Rauschverhältnis festgestellt während die Blendensteuereinheit 703 über den Bus 704 in konstuktiv vor bestimmten Flächeneinheiten verschiedene Flächenbereiche pro Laser transparent schaltet. Die Flächenbereiche mit den besten Ergebnissen werden in der Einheit 703 gespeichert. Im praktischen Betrieb können diese Werte jeweils beim Einschalten des Systems oder zyklisch überprüft und korrigiert werden.In the 4a The described change in the opening width as a function of the distance of the scene from the sensor itself can be carried out according to the invention with this continuation 6 be dynamically adjusted. The area area 606 z. B. according 6 which must be switched transparent e.g. B. when driving the laser diode 101 is determined during the final test of the system in production and saved in the microprocessor. If the adjustment changes due to aging or mechanical stress, the system automatically searches for the best signal-to-noise ratio in practical operation for each laser around this area and stores this data again in the system. The associated block diagram is in 7 shown. The processor 705 consists of the part for signal acquisition, A / D converter, evaluation and tracking 206 and the part 703 for iris control and storage of surface areas. The combination Laserarry 101 , Multiplexer 203 and pulse generator, multiplexer 202 is in unity 701 summarized. Here the light impulses are transmitted through the optics 102 given up on the scene. About the receiving optics 103 , the controllable aperture matrix 602 who have favourited Intermediate optics 105 who have favourited Lenses 106 and the filter 107 the light pulse reflected by the scene reaches the photo detector 108 , About the signal evaluation 206 the best signal-to-noise ratio is determined during the final test while the aperture control unit 703 over the bus 704 switches various surface areas per laser transparently in front of certain surface units. The areas with the best results are in the unit 703 saved. In practical operation, these values can be checked and corrected each time the system is switched on or cyclically.

Sowohl eine feste Blendenmatrix nach 1 als auch eine elektrisch schaltbare Blendenmatrix nach 6 können direkt auf die, zur Empfangsoptik 103 zeigende, Fläche der Zwischenoptik 105 aufgebracht werden.Both a fixed aperture matrix after 1 as well as an electrically switchable aperture matrix 6 can go directly to the receiver optics 103 pointing, surface of the intermediate optics 105 be applied.

Claims

Distance image sensor in which the runtime of Light pulses are evaluated, which are generated and emitted by the sensor and are scattered back from the scene to be measured, with a matrix of lasers, whose individual elements are mapped onto the scene to be measured and with one or more receivers, intermediate optics, an aperture with slit-shaped openings and a receiving optics, the backscattered from the scene Light pulses over the receiving optics are imaged on the aperture, through which these light pulses over the Intermediate optics mapped to the one or more receivers become.

Distance image sensor according to claim 1 with a first Arrangement of switches for evaluating the backscattered light pulses, corresponding to the instantaneous voltage of an amplified signal sequentially this voltage in a defined time window each integrate a capacitor and these switches one after the other can be controlled, and with a second arrangement of switches, which successively apply the voltage across the capacitors to an analog-to-digital converter lay.

Distance image sensor according to one of the preceding claims, which the aperture openings are designed so that for Images from close range the aperture openings are narrower, see above that is due to the parallax between the transmission optics and reception optics less light enters the overall system at close range.

Distance image sensor according to one of the preceding claims, which the individual elements of the matrix are controlled by lasers one after the other and only one receiver for the entire image scanning and a single receive channel is used.

Distance image sensor according to one of claims 1 to 3, with one receiver and one for each row of individual laser elements Receive channel is used and thus each row is controlled separately or in parallel and can be evaluated.

Distance image sensor according to one of the preceding claims, laser with surface emission (vertical cavity, VCSEL).

A distance image sensor according to claim 6, wherein the Lasers with surface emission (vertical cavity, VCSEL) monolithic on a single substrate are integrated.

Distance image sensor according to one of the preceding claims, which the panel consists of an element that has an electrical control in whole or in part in its permeability can be controlled.

A distance image sensor according to claim 8, wherein the electrical control of the partial areas of the aperture in their permeability so that the best signal-to-noise ratio when turned on or cyclically in operation for every laser is reached.

Distance image sensor according to one of the preceding claims, which the aperture is applied directly to the intermediate optics.

A distance image sensor according to claim 10, in which the aperture is vapor-deposited directly onto the intermediate optics.

Distance image sensor according to one of the previous ones Expectations, in which the individual elements of the matrix are arranged by lasers on lines are.