DE69627488T2

DE69627488T2 - Lichtstrahlentfernungsmesser

Info

Publication number: DE69627488T2
Application number: DE69627488T
Authority: DE
Inventors: E. Mcewan
Original assignee: University of California; University of California Berkeley
Current assignee: University of California; University of California Berkeley
Priority date: 1995-06-06
Filing date: 1996-05-22
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2016-05-23
Also published as: JPH11506825A; EP0830566A4; AU6249396A; CA2223756C; JP3897803B2; JP2006047322A; CA2223756A1; EP0830566A1; WO1996039612A1; DE69627488D1; EP0830566B1; US5767953A

Description

STAND DER TECHNIK

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft den Einsatz von Lichtstrahlen, wie etwa von Laserstrahlen, in der Technologie der Entfernungsmessung; und im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung den Einsatz eines Laserstrahls zur Entfernungsmessung zu einem Ziel mit sehr feiner Auflösung.

Beschreibung des Stands der Technik

Die Laserentfernungsmessung geht auf die 60er-Jahre zurück und wurde in den 70er-Jahren verhältnismäßig weit entwickelt. Zum Beispiel hinterließen Apollo-Astronauten auf dem Mond Laser- Retro-Reflektoren, die unter Verwendung von Synchronisierungsvorrichtungen, die von dem Erfinder der vorliegenden Anmeldung entwickelt wurden, Entfernungsmessungen von Teleskop-Observatorien auf der Erde mit einer Genauigkeit von etwa sechs Zoll. Ferner wurden in den 70er-Jahren Laser- Zielbezeichner mit ähnlicher Genauigkeit zur Verwendung im Kampfeinsatz entwickelt. Die Lasersysteme basierten auf gütegeschalteten Lasern mit gepumptem Blinklicht, die im nahen Infrarotbereich von 100 Kilowatt oder höheren Leistungen und Impulsbreiten von etwa 10 Nanosekunden betrieben werden. Diese Laser waren weder sicher für die Augen, noch preisgünstig oder kompakt.
Während der 70er-Jahre wiesen die Laserdioden ausreichend Leistung für kurze Entfernungen (unter 100 Fuß) im Infrarotbereich auf und die Voraussetzungen für den Antrieb wurden von etwa 10 Ampere auf unter 0,1 Ampere weiter verbessert. In den 80er-Jahren wurden Laserdioden mit sichtbarem Rotlicht und niedrigem Antriebsstrom in Strichcode- Lesegeräten und Laserzeigern eingesetzt. Die Preise fielen deutlich um einen Faktor von zehn von mehreren hundert Dollar und darüber hinaus in Verbindung mit zunehmender Nutzungsakzeptanz. Kommerzielle Laserentfernungsmesser weisen jetzt Einheiten mit einem Auflösungsbereich von etwa einem Zentimeter auf und befinden sich in einer pistolenförmigen Einfassung, die den Pistolen ähnlich sind, die von der Polizei für Radarmessungen eingesetzt werden. Eine solche Vorrichtung kostet im Bereich von etwa 5.000 US-Dollar. Vor kurzem hat Leica, Inc., Norcross, Georgia, einen als "Disto" bekannten Entfernungsmesser angekündigt. Diese Entfernungsrnesser verwenden mit hoher Wahrscheinlichkeit die Dauerstrichmodulation (CW), wobei Phasenvergleichstechniken eingesetzt werden, um präzise Entfernungsinformationen zu erhalten. Zu den Problemen des Dauerstrichbetriebs zählen ein hoher durchschnittlicher Stromverbrauch, der eine kurze Laserlebensdauer und eine kurze Batterielebensdauer zur Folge hat. Für die von Leica, Inc. vorgesehene Vorrichtung gilt eine offiziell angegebene Begrenzung von 400 Ablesungen zwischen Ladevorgängen der Akkus. Zu weiteren Problemen in Verbindung mit dem Dauerstrichbetrieb zählen hohe Laserleistungswerte, welche die für das Auge sicheren Bedingungen überschreiten könnten. Somit können diese Vorrichtungen zwar für professionelle Anwendungen geeignet sein, während sie für den weitverbreiteten Einsatz in der Öffentlichkeit ungeeignet sind.
Noch wesentlicher ist es, dass Laserflecken einen Störeffekt erzeugen, der nicht durch Mittelwertbildung ausgeglichen werden kann, und wobei die Auflösung dem Stand der Technik entsprechender Laserentfernungsmesssysteme beschränkt ist. Laserflecken treten durch Unreinheiten des Laserlichts selbst auf und sind für die in einem Laserstrahl sichtbare Lichtflut bzw. Blendwirkung verantwortlich.
Demgemäß ist es wünschenswert, einen Entfernungsmesser mit einem sichtbaren Strahl vorzusehen, der präzise ist, wenig Strom verbraucht und kostengünstig ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Laser- Bandmaßvorrichtung mit hoher Auflösung, die sowohl Stoff- als auch Metall-Bandmessungen durch einem sichtbaren Strahl ersetzen kann, der die Entfernung zu einem Ziel mit einer Auflösung von weniger als einem Millimeter misst. Ein heller Punkt, der auf das Ziel projiziert wird, zeigt den gemessenen Punkt deutlich an, und der Benutzer kann die Entfernung bis zu diesem Punkt mit einer Präzision von über 0,1% der Entfernung ablesen.
Die vorliegende Erfindung kann somit als eine Vorrichtung zur Entfernungsmessung gekennzeichnet werden, die einen Sender aufweist, der eine Folge sichtbarer elektromagnetischer Impulse als Reaktion auf ein Sendetaktsignal aufweist. Ein Empfänger tastet Reflexionen von Objekten in dem Feld der Folge von elektromagnetischen Impulsen mit gesteuerter Taktung als Reaktion auf ein Empfangstaktsignal ab. Der Empfänger erzeugt ein Abtastsignal als Reaktion auf die Abtastwerte, das die Entfernung zu dem die Reflexionen verursachenden Objekt anzeigt. Die Zeitgeberschaltung sieht das Sendetaktsignal an den Sender vor und das Empfangstaktsignal an den Empfänger. Das Empfangstaktsignal bewirkt, dass der Empfänger die Reflexionen abtastet, so dass die Zeit zwischen der Übertragung der Impulse in der Folge und dem Abtasten durch den Empfänger einen Verzögerungsbereich abtastet. Das Sendetaktsignal bewirkt, dass der Sender die Folge sichtbarer elektromagnetischer Impulse mit einer Impulsfolgefrequenz übermittelt, und wobei das Empfangstaktsignal den Verzögerungsbereich in einem Abtastzyklus abtastet, so dass Reflexionen mit einer Impulsfolgefrequenz abgetastet werden und mit verschiedenen Verzögerungen in dem Verzögerungsbereich, so dass das abgetastete Signal empfangene Reflexionen in äquivalenter Zeit darstellt. Eine alternative Vorrichtung zum Vorsehen von Reflexionen in äquivalenter Zeit ist aus US-A-5,517,198.
Der Empfänger gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Lawinen-Fotodiode und ein Abtastglied auf, das mit der Fotodiode gekoppelt ist und auf das Empfangstaktsignal anspricht. Der Sender weist eine Laserdiode oder eine Lumineszenzdiode auf, welche eine Folge sichtbarer elektromagnetischer Impulse vorsieht.
Gemäß einem Beispiel entspricht die Impulsfolgefrequenz etwa 1 MHz, und ein Abtastzyklus für den Verzögerungsbereich wird mit einer Abtastrate von unter 16 KHz, wie zum Beispiel 40 Hz wiederholt. Der Verzögerungsbereich, über den der Abtastzyklus abtastet, kann unter 100 Nanonsekunden liegen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Laserdiode zur Erzeugung des Strahls aus elektromagnetischen Impulsen verwendet. Die Laserdiode benötigt nach dem Einschalten etwa 1 Nanosekunde, um eine Leistung mit hoher Reinheit zu erreichen, so dass die erfindungsgemäße Impulsmodulation eine hohe Multimode-Lichtleistung erzeugt, die ein breiteres Lichtspektrum für die führende Nanosekunde des Impulses aufweist und deutlich weniger Flecken als andere dem Stand der Technik entsprechende Lasersysteme während dem ersten Intervall. Durch das Abtasten nur der Vorderflankeninformation kurzer Impulse kann der Fleckeneffekt des Dauerstrichverfahrens verhindert werden. Eine höhere Impulsbreite von bis zu etwa 5 Nanosekunden oder mehr wird in dem bevorzugten System für die Laserdiodenleistung verwendet. Dies erhöht die Sichtbarkeit des Punktes, leistet jedoch keinen Beitrag zu der Messgenauigkeit bzw. beeinträchtigt diese nicht, da die Messungen an der Vorderflanke der reflektierten Impulse vorgenommen werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in Verbindung mit der Vorrichtung eine Optik vorgesehen, die dafür sorgt, dass die gesendeten und empfangenen Strahlen im Wesentlichen parallel sind, so dass Parallaxenprobleme vermieden werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Taktschaltung eine erste, besonders stabile Uhr auf, wie etwa eine Quarzuhr oder eine Atomuhr, zur Erzeugung des Sendetaktsignals mit einer Frequenz f1. Die Zeitgeberschaltung weist ferner eine zweite, besonders stabile Uhr auf, wie etwa eine Quarzuhr oder eine Atomuhr, die mit einer Frequenz f2 oszilliert, die der Frequenz f1 abzüglich der Abtastrate fscan entspricht. Jeder Abtastzyklus wird bei einer Koinzidenz einer Anstiegsflanke der Ausgänge der Uhren bzw. Taktgeber bei f1 und f2 eingeleitet. Die Takte falle mit der Abtastfrequenz zusammen. Die Taktausgabe f2 bewirkt, dass das Abtastglied die empfangenen Echos über den Verzögerungsbereich mit der Abtastrate abtastet. Ferner sorgt der Einsatz der besonders stabilen Quarz- oder Atomuhr für eine außerordentlich präzise Systemleistung. Alternative Systeme können Verzögerungsgeneratoren auf analoger Basis oder auf Basis einer Digital-Analog-Umsetzung verwenden, welche eine hohe Genauigkeit sowie eine sehr hohe Auflösung vorsehen.
Die vorliegende Erfindung kann auch als ein Verfahren zum der Entfernung von einer ersten Position zu einer zweiten Position gekennzeichnet werden, wobei das Verfahren folgendes umfasst: 1) Senden eines sichtbaren Lichtstrahls aus Impulsen mit geregelter Taktung von der ersten Position an die zweite Position; 2) Abtasten der Reflexionen des sichtbaren Strahls an der ersten Position, die vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu dem gesendeten Strahl sind, so dass die Zeitverzögerung zwischen der Übermittlung der Impulse in dem Strahl in dem Sendeschritt und die Abtastung der Reflexionen einen Verzögerungsbereich abtastet; 3) Verarbeiten der resultierenden Abtastungen, um die Umlauf-Flugzeit der Impulse in dem Strahl zu bestimmen. Ferner weist der erfindungsgemäße Sendeschritt das Erzeugen von Impulsen auf, so dass zumindest die Vorderflanken der Impulse in hohem Maße Multimode sind, wie etwa während der ersten Nanosekunde der Erzeugung eines Impulses durch eine Laserdiode.
Die vorliegende Erfindung löst die Probleme zahlreicher dem Stan der Technik entsprechender Laserentfernungsmesser unter anderem wie folgt:
1) die Abtastung der Impulsvorderflanke im Subnanosekundenbereich beseitigt Laserdioden-Störflecken, welche die Genauigkeit gemäß dem Stand der Technik einschränken;
2) die Impulsabtastung im Subnanosekundenbereich sieht direkt eine hohe Auflösung vor, während Phasenmehrdeutigkeiten vermieden werden, die in Dauerstrichsystemen auftreten;
3) der niedrige Betriebsgrad reduziert die durchschnittliche Laserausgangsleistung, wodurch die Vorrichtung für das Auge sicher ist und sich die Lebensdauer der Laserdiode und der Batterie verlängern; und
4) die verwendeten Mikroleistungs- Radarentfernungsmessschaltungen sind außerordentlich kostengünstig.
Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die Betrachtung der Abbildungen, der genauen Beschreibung und der folgenden Ansprüche deutlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm eines Laserentfernungssensors gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Laserentfernungssensors gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ein funktionales Blockdiagramm des Laserentfernungssensors gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine Prinzipskizze einer optischen Anordnung mit parallelem Strahl zur Verwendung mit dem Laserentfernungssensors gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine elektrische Prinzipskizze der Sender- und Empfängerschaltungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 eine Prinzipskizze einer Signalverarbeitungs- Schaltkreisanordnung, die zur Erzeugung eines Entfernungsdaten-Ablesewertes für den Laserentfernungssensors gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wir; und
Fig. 7 eine alternative Abtasttechnik gemäß der vorliegenden Erfindung auf der Basis besonders stabiler Quarz- oder Atomuhren.

GENAUE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Eine genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erfolgt in Bezug auf die Abbildungen der Fig. 1 bis 7, wobei die Abbildung aus Fig. 1 einen Kontext für den Einsatz der erfindungsgemäßen Laserentfernungsmessvorrichtung veranschaulicht. Wie dies aus der Abbildung aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist ein Laserentfernungssensor 10 an einer ersten Position angeordnet, die allgemein mit der Bezugsziffer 11 bezeichnet ist, wobei ein Punkt, der allgemein mit der Bezugsziffer 12 bezeichnet ist, an einer zweiten Position beleuchtet wird. Ein allgemein mit der Bezugsziffer 13 bezeichneter Strahl elektromagnetischer Impulse beleuchtet den Punkt 12, der entlang dem Pfad 14, der im Wesentlichen parallel zu dem Strahl 13 ist, die Impulse reflektiert. Der erfindungsgemäße Laserentfernungsmesser misst die Umlauf-Flugzeit des Impulsstroms.
Hiermit wird festgestellt, dass die Abbildung aus Fig. 1 veranschaulicht, dass die Position des Punktes 12 sich nicht an der Stelle befinden muss, die senkrecht zu dem Strahl 13 ausgerichtet ist, solange ausreichend Licht entlang dem Pfad 14 zurückgestrahlt wird, so dass eine Erfassung durch den Sensor 10 möglich ist.
Die Abbildung aus Fig. 2 veranschaulicht die Grundbestandteile des Laserentfernungssensors 10. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Laserentfernungssensor 10 eine Laserdiode 20 und einen Fotodetektor 21 auf. Die Laserdiode 20 emittiert einen Strom elektromagnetischer Impulse in einem sichtbaren Bereich entlang dem Pfad 22, geführt durch eine Optik, die allgemein mit der Bezugsziffer 23 bezeichnet ist. Die reflektierten Impulse von dem Strahl auf dem Pfad 22 werden entlang dem Pfad 24 durch die Optik in einen Fotodetektor 21 empfangen. Eine Impuls- und Abtast- Zeitgeberschaltkreisanordnung 28, die allgemein mit der Bezugsziffer 28 bezeichnet ist, die eine Batterie 25 zur Stromversorgung der Vorrichtung aufweist, ist mit der Laserdiode 20 und dem Fotodetektor 21 gekoppelt. Die Impuls- und Abtast-Zeitgeberschaltkreisanordnung 28 sieht ein Abtastsignal an einen Signalprozessor 26 vor, der eine Entfernungsanzeige 27 steuert.
Die Abbildung aus Fig. 3 veranschaulicht ein vereinfachtes Blockdiagramm der Impuls- und Abtast- Zeitgeberschaltkreisanordnung 28, der Laserdiode 20 und des Fotodetektors 21 zur Verwendung in Verbindung mit dem System aus Fig. 2. Wie dies ersichtlich ist, weist das System einen mit der allgemeinen Bezugsziffer 40 bezeichneten Grundfrequenzoszillator auf, der mit einer Frequenz zwischen beispielsweise 1 und 4 MHz oszilliert. Der Oszillator steuert einen Impulsgenerator 41, der einen Hochgeschwindigkeitstransistor 42 steuert. Der Transistor steuert eine Laserdiode 43 über das parallele Widerstands- Kondensator-Netzwerk, das allgemein mit der Bezugsziffer 44 bezeichnet ist. Die Laserdiode 43 ist mit der 5-Volt- Stromversorgung gekoppelt.
Als Folge der Impuls erzeugenden Schaltkteisanordnung 41 und des schnellen Transistors 42 wird entlang des allgemein mit der Bezugsziffer 45 bezeichneten Pfads eine Folge sichtbarer Impulse elektromagnetischer Strahlung erzeugt. Die Laserdiode 20 wird direkt durch ein Paar geschalteter bipolarer Transistoren mit einer größeren Impulsbreite als 5 Nanosekunden gesteuert. Dies führt zu einem Auslastungsgrad von etwas mehr als 1%. Eine Erhöhung der Impulsbreite macht den Lichtpunkt besser sichtbar, wirkt sich aber nicht auf die Messgenauigkeit aus bzw. verändert diese nicht. Ein niedrigerer Auslastungsgrad spart Batteriestrom. Andere Lichtquellen, wie etwa eine Lumineszenzdiode, können neben der Laserdiode verwendet werden, solange ein erfassbarer Lichtimpulsstrom erzeugt und auf die Zielposition fokussiert werden kann. Das Ziel 70 reflektiert die übermittelten Impulse entlang dem Pfad 71 zu einer Linse 72 in dem Empfänger, der im Wesentlichen parallel zu dem Pfad 45 ist.
Das System weist ferner einen Bereichsabtastoszillator 46 auf, der zum Beispiel im Bereich von 10 Hz bis etwa 16 KHz oszilliert. Der Bereichsabtastoszillator 46 steuert einen Bereichsverzögerungsgenerator 47. Der Bereichsverzögerungsgenerator 47 empfängt die Ausgabe des Grundfrequenzoszillators 40 und erzeugt ein Empfangstaktsignal auf der Leitung 48 zum Vorsehen an einen Impulsgenerator 49. Der Impulsgenerator 49 erzeugt ein Auftastsignal für ein Abtastglied bzw. Abtastgatter 50.
Das Abtastglied 50 ist mit einer an dem Brennpunkt der Linse 72 angebrachten Lawinen-Fotodiode 51 gekoppelt. Die Anode der Lawinen-Fotodiode 51 ist mit dem Abtastglied 50 gekoppelt, während die Kathode mit dem Knoten 52 gekoppelt ist. Der Knoten 52 weist einen Ableitkondensator 53 auf, der mit der Erde gekoppelt ist, sowie eine konstante Stromquelle oder einen Widerstand 54 mit einem hohen Wert zwischen der Kathode des Kondensators und einer hohen Spannung. Dies sorgt für eine Stromvormagnetisierung für die Lawinen-Fotodiode 51.
In dem beschriebenen System wird eine Lawinen-Fotodiode verwendet, da es sich um einen schwachen empfangenen Lichtimpuls handelt. Alternative Systeme können zum Beispiel PIN-Fotodioden verwenden. Lawinen-Fotodioden sehen im Vergleich zu einer Standardkombination aus Fotodiode/Verstärker eine um mindestens 10 dB höhere Empfindlichkeit vor. Bei dieser Anwendung sieht die Lawinen- Fotodiode etwa eine 1000fache Stromverstärkung mit einer Bandbreite von über 1 GHz vor, wobei ein teurer Hochstrom- Drain-Verstärker ersetzt und eine deutlich bessere Störgeräuschleistung und Immunität gegen elektromagnetische Beeinflussung vorgesehen werden. Ein Merkmal der Lawinen- Fotodiode ist es, dass diese in einem optischen Modus mit automatischer Gittervorspannung betrieben werden kann. Die Vorspannung der Lawinen-Fotodiode mit einem konstanten Strom bewirkt, dass die Lawinen-Fotodiode ihre Verstärkung für optische Eingangswerte selbst regelt, die es ermöglichen, dass es sich bei dem gesamten Vormagnetisierungsstrom um Signalstrom handelt. Unabhängig von der Stärke bzw. der Schwäche des Signals wird eine Änderung der Verstärkung (d. h. der Änderung der Überschlagsspannung) zur Aufrechterhaltung eines konstanten Stroms erzwungen. Diese automatische Regelungsmechanismus kann Signalamplituden über eine 100fache Änderung des optischen Signalwerts konstant auf 0,1% halten und sieht eine konstante Signalleistungsamplitude über einen hohen Temperaturbereich (-55ºC bis +85ºC) vor. Bei sehr schwachen optischen Eingangswerten entspricht der Vormagnetisierungsstrom der Lawinen-Fotodiode dem lawinenmultiplizierten Dunkelstrom, und der Signalstrom kann nur einen kleinen Bruchteil des Stroms insgesamt darstellen. Somit wird die Wirkung der automatischen Verstärkungsregelung kompromittiert. Um diese Einschränkung zu überwinden, weist der Empfänger eine selbstregelnde Schaltung 57 auf, um einen präzisen Impulserfassungs-Grenzwert aufrechtzuerhalten.
Der Ausgang des Abtastglieds 50 ist mit einem die Ladung haltenden Kondensator 55 verbunden. Der die Ladung haltende Kondensator 55 ist mit dem Eingang eines Verstärkers 56 verbunden. Eine automatische Verstärkungsregelungsschaltung bzw. selbstregelnde Schaltung 57 ist zwischen den Ausgang des Verstärkers 56 und dessen Verstärkungsregelungseingang verbunden.
Ferner wird die Ausgabe des Verstärkers 56 einem Komparator 58 zugeführt, der die Ausgabe des Verstärkers 56 mit einer Bezugsspannung VREF vergleicht. Die Ausgabe des Komparators 58 wird dem Rücksetzeingang eines RS-Flip-Flops 59 zugeführt. Der Setzeingang für das Flip-Flop 59 wird durch den Bereichsabtastoszillator 46 vorgesehen. Somit wird auf der Leitung 60 ein Signal erzeugt, das am Anfang jeder Bereichsabtastung ansteigt, wie dies durch die Anstiegsflanke des Bereichsabtastoszillators angezeigt wird. Das Signal fällt bis zu dem Punkt in äquivalenter Zeit, wenn die Abtasteinrichtung einen reflektierten Impuls erfasst. Somit wird ein Bereichstorsteuersignal in äquivalenter Zeit erzeugt, das weiteren Signalverarbeitungsressourcen zur Erzeugung einer Bereichsanzeige oder aus anderen Gründen zugeführt werden kann.
In einem bevorzugten Beispiel entspricht die Impulsfolgefrequenz etwa 4 MHz und der Bereichsabtastoszillator 46 arbeitet mit etwa 40 Hz. Dies führt zu einem Signal in äquivalenter Zeit am Ausgang des Verstärkers 56, wodurch ein Impuls von 1 Nanosekunde auf eine Schwankung von 1 Millisekunde erweitert.
Die Abbildung aus Fig. 5 veranschaulicht schematisch eine Optik, die verwendet wird, um eine parallele Strahlausrichtung zu gewährleisten. Die Laserdiode 43 aus Fig. 3 ist somit so angebracht, dass ihr Strahl auf einer Seite eines Paars von 90º-Spiegeln oder einem Silberprisma auftrifft, was allgemein mit der Bezugsziffer 100 bezeichnet ist. Der Strahl wird entlang dem Pfad 101 zurück zu dem Ziel 102 reflektiert. Elemente des Strahls, die entlang dem Pfad 101 von dem Ziel 102 reflektiert worden sind, treffen auf der entgegengesetzten Seite der 90º-Spiegel oder Silberprismen auf. Der Strahl wird in die Lawinen-Fotodiode 51 der Schaltung aus Fig. 3 reflektiert. Ferner können, wie dies im Fach bekannt ist, auch andere Optiken verwendet werden, um sicherzustellen, dass die übermittelten und empfangenen Strahlen im Wesentlichen parallel sind.
Die Abbildung aus Fig. 5 zeigt eine elektrische Prinzipskizze eines Laser-Bandmaßsystems, wie dies etwa vorstehend in Bezug auf die Abbildung aus Fig. 3 beschrieben worden ist. Das System weist einen 4 MHZ Frequenzgenerator auf, der auf dem Inverter 200 und dem Inverter 201 basiert. Der Ausgang des Inverters 200 ist mit dem Knoten 202 und über den Widerstand 203 mit dem Eingang des Inverters 200 verbunden. Der Eingang des Inverters 201 ist mit dem Knoten 202 verbunden. Der Ausgang des Inverters 201 ist über den Kondensator 204 mit dem Eingang des Inverters 200 verbunden. Die Ausgabe des Oszillators wird auf der Leitung 205 über den Stellwiderstand 206 dem Eingang des Inverters 207 zugeführt. Der Stellwiderstand 206 und der Kondensator 208 sehen einen Bereichs- bzw. Entfernungs-Nullstellmechanismus für die Vorrichtung vor.
Die Ausgabe des Inverters 207 wird dem Eingang des Inverters 209 zugeführt. Der Inverter 209 weist einen großen Kondensator 210 auf, der zwischen die Stromversorgung und die Erde an dem Inverter gekoppelt ist. Der Ausgang des Inverters 209 ist über den Kondensator 210 mit der Basis des Transistors 211 verbunden. Ferner ist ein Widerstand 211 von der Basis des Transistors 211 mit der Erde verbunden. Der Emitter des Transistors 211 ist mit der Erde verbunden. Der Kollektor des Transistors 211 ist über den Widerstand 213 mit der Laserdiode 214 verbunden. Die Anode der Laserdiode 214 ist mit der Speisespannung gekoppelt. Somit erzeugt die Laserdiode 214 eine Impulsfolge entlang des Sendepfads 215. Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Laserdiode wird in einer Entfernung von etwa 15 Fuß ein Punkt mit einem Durchmesser von einem viertel Zoll erzeugt. Ferner weisen die unter Verwendung der Schaltkreisanordnung erzeugten Impulse eine Verweildauer von etwa 5 Nanosekunden auf und werden mit der Impulsfolgefrequenz von 4 MHz wiederholt.
Der Ausgang des Impulsfolgefrequenzoszillators 205 ist über einen Stellwiderstand 220 mit dem Eingang des Inverters 221 verbunden. Der Stellwiderstand 220 wird zur Bereichsabtastungskalibrierung verwendet. Der Eingang des Inverters 221 wird ferner durch die Bereichsverzögerungs- Schaltkreisanordnung und den Bereichsabtastoszillator gesteuert. Der Bereichsabtastoszillator weist die in Reihe geschalteten Inverter 222 und 223 auf. Der Widerstand 224 ist von dem Ausgang des Inverters 222 mit dessen Eingang verbunden. Ein Kondensator 225 ist von dem Ausgang des Inverters 223 mit dem Eingang des Inverters 222 verbunden. Der Ausgang des Inverters 223 ist über den Kondensator 226 mit dem Eingang des Inverters 227 verbunden. Der Eingang des Inverters 227 ist ferner über den Widerstand 228 mit der Erde verbunden. Der Ausgang des Inverters 227 ist übe den Widerstand 229 mit dem Eingang des Inverters 230 verbunden. Der Inverter 230 arbeitet im linearen Modus. Ferner ist die Anode der Diode 235 mit dem Eingang des Inverters 230 verbunden, während die Kathode mit dem Ausgang des Inverters 227 verbunden ist.
Der Ausgang des Inverters 230 ist über den Kondensator 231 mit seinem Eingang und der Anode der Diode 232 verbunden. Die Kathode der Diode 232 ist mit dem Eingang des Inverters 230 verbunden. Der Ausgang des Inverters 230 ist ferner über den Widerstand 233 mit dem Eingang des Inverters 221 verbunden. Ferner ist ein Kondensator 234 von dem Eingang des Inverters 221 mit der Erde verbunden. Diese Schaltkreisanordnung erzeugt einen Spannungsrampe, wie dies allgemein unter 235 dargestellt ist, die einen Abtastzyklus von etwa 30 Millisekunden aufweist.
Bei dem Ausgang des Inverters 221 handelt es sich um ein Empfangstaktsignal mit abgetasteter Verzögerung, das dem Eingang des Inverters 240 zugeführt wird. Der Ausgang des Inverters 240 wird über den Kondensator 241 der Basis des Transistors 242 zugeführt. Der Emitter des Transistors 242 ist mit der Erde verbunden. Der Kollektor ist über den Widerstand 244 mit einer 5-Volt-Stromversorgung verbunden. Der Kollektor des Transistors 242 ist ferner über den Widerstand 245 mit der Kathode einer Schottky-Diode 246 verbunden. Ferner ist der Widerstand 247 von der Kathode der Schottky-Diode 246 mit der Erde verbunden. Die Anode der Schottky-Diode 246 ist mit dem Knoten 248 verbunden. Der Knoten 248 ist über den Knoten 249 mit dem Knoten 250 verbunden. Ein Widerstand 251 ist von dem Knoten 250 mit der Erde verbunden. Die Anode einer Lawinen- Fotodiode 256 ist ferner mit dem Knoten 250 verbunden. Die Kathode ist über den Widerstand 252 mit einer hohen Speisespannung verbunden, wie etwa von 750 Volt. Ein Kondensator 254 ist von der Spannungsquelle mit der Erde verbunden. Ferner ist der Kondensator 255 von der Kathode der Lawinen-Fotodiode 256 mit der Erde verbunden. Eine Linse 257 mit einem Durchmesser von einem Zentimeter und einer Brennweite von zwei Zentimetern ist so angebracht, dass sie den empfangenen Strahl auf die Lawinen-Fotodiode 256 fokussiert, die in dem oder nahe an ihrem Brennpunkt angebracht ist.
Der Knoten 248 ist über den Widerstand 260 ferner mit dem Knoten 261 gekoppelt. Der Knoten 261 ist über den Widerstand 262 mit der 5-Volt-Stromversorgung verbunden. Ferner ist der Kondensator 263 von dem Knoten 261 mit der Erde verbunden. Der Knoten 261 ist über den Kondensator 264 mit dem Eingang des Inverters 265 gekoppelt. Ein Widerstand 266 ist in Rückkopplung über den Inverter 265 verbunden, wobei ein Betrieb im linearen Modus bewirkt wird. Bei der Ausgabe des Inverters 265 handelt es sich um ein Videosignal auf der Leitung 267, das den Signalverarbeitungsressourcen zugeführt wird.
Die Inverter 200, 201, 207, 209, 221 und 240 werden unter Verwendung von 74 HC04 Vorrichtungen implementiert. Die Inverter 222, 223, 227, 230, 265 und 270 werden unter Verwendung von MC14069 implementiert. Bei den Transistoren 211 und 244 handelt es sich um 2N5836 bipolare Transistoren. Die Laserdiode 214 umfasst gemäß einem bevorzugten System Digi-key Teilenummer P459-ND. Die Lawinen-Fotodiode 256 umfasst gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel RCA Silizium APD Typ 6489.
Der Inverter 270, der dem Inverter 265 entspricht, erzeugt eine Bezugsspannung VREF, wobei sich die Inverter auf dem gleichen Chip befinden können, wie dies in der Abbildung durch gestrichelte Linien dargestellt ist, wobei der Eingang mit dem Ausgang gekoppelt ist. Das am Ausgang des Inverters 270 vorgesehene Signal wird als präzise Spannungsreferenz für einen Komparator verwendet, der zur Erfassung eines empfangenen Impulses eingesetzt wird.
Die Abbildung aus Fig. 6 zeigt eine Signalverarbeitungs- Schaltkreisanordnung zur Erzeugung eines Bereichs- bzw. Entfernungsdatenwertes 300 zur Verwendung von einer Entfernungsanzeige an der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Somit wird das abgetastete Signal auf der Leitung 267 von dem System aus Fig. 5 dem Komparator 301 zugeführt. Der Komparator 301 vergleicht das Signal auf der Leitung 267 mit einem Spannungsgrenzwert 302. Ein Flip-Flop 303 wird zu Beginn jeder Bereichsabtastung als Reaktion auf den Takt von 40 Hz von der Leitung 226 aus Fig. 5 eingeschaltet.
Das Flip-Flop 303 wird an der Anstiegsflanke des Takts von 40 Hz von der Leitung 226 hoch getaktet und zurückgesetzt, wenn der Ausgang des Komparators 301 einen hohen Wert annimmt. Die Ausgabe des Flip-Flop 303 wird als erste Eingabe dem UND- Gatter 304 zugeführt. Bei der zweiten Eingabe des UND-Gatters 304 handelt es sich in diesem Beispiel um die Ausgabe eines Takts 305 von 10 MHz. Der Ausgang des UND-Gatters 304 steuert einen Entfernungs- bzw. Bereichszähler 306. Somit erhöht sich der Entfernungszähler, solange das Flip-Flop 303 hoch getaktet wird, und wobei die Erhöhung angehalten wird, sobald das Abtastsignal den durch die Spannung auf der Leitung 302 angezeigten. Grenzwert überschreitet.
Die allgemein mit der Bezugsziffer 307 bezeichnete Steuerschaltkreisanordnung spricht auf den Takt von 40 Hz auf der Leitung 226 an, um den Entfernungszähler durch ein Steuersignal auf der Leitung 308 am Anfang jeder Abtastung zurückzusetzen. In dem vorliegenden System wird bei einem Takt von 10 MHz auf der Leitung 305, der eine Bereichsabtastung von 40 Hz zählt, eine sehr hohe Auflösung vorgesehen. Die Bereichsabtastungs-Schaltkreisanordnung in dem System aus Fig. 5 basiert auf analogen Spannungs-Zeit-Umsetzschaltungen, welche die Entfernungsgenauigkeit auf 1% begrenzen, wobei die Auflösung im Gegensatz zur Genauigkeit im Submillimeterbereich liegt.
Die absolute Genauigkeit des Systems ist durch Abweichungen in den Gatterverzögerungen und in den Bestandteilen eingeschränkt, die zur Implementierung des Senders und des Empfängers verwendet werden. Eine Quelle für derartige Abweichungen ist der zur Erzeugung der Verzögerungsabtastung verwendete Rampengenerator. Ein alternatives System zur Bewirkung der Abtastverzögerung basiert auf eingestellten Quarzoszillatoren, wie dies in der Abbildung aus Fig. 7 dargestellt ist. Der für den Impulsfolgefrequenzgenerator verwendete erste Quarzoszillator wird auf die gewünschte Frequenz eingestellt, wie etwa auf 2 MHz bis 4 MHz. Der zweite abgestimmte Quarzoszillator kann auf eine Impulsfolgefrequenz unterhalb der Abtastfrequenz von 40 Hz (2 MHz bis 40 Hz) eingestellt werden. Aufgrund der in Verbindung mit Quarzoszillatoren (oder alternativ Atomuhren) möglichen Stabilität kann die Abweichung in den Empfangs- und Sendetaktsignalen präziser geregelt werden.
Das System aus der Abbildung aus Fig. 7 weist einen ersten stabilen Oszillator 400 auf, der mit einer Frequenz von f1 oszilliert. Der Oszillator 400 kann unter Verwendung einer Quarzkristall- oder Atomuhr auf der Basis im Fach bekannter Techniken implementiert werden. Dieses Signal sieht das Sendetaktsignal auf der Leitung 401 vor. Das Sendetaktsignal auf der Leitung 401 steuert einen Impulsgenerator 402, wie dieser vorstehend beschrieben worden ist, der wiederum den Sender 403 steuert. Vorgesehen ist ferner ein zweiter Oszillator 404, der mit einer Frequenz von f1 - fscan oszilliert. Somit kann der Oszillator 404 so eingestellt werden, dass er mit einer Frequenz oszilliert, die 40 Hz niedriger ist als das Sendetaktsignal auf der Leitung 401. Dieser Takt kann wiederum unter Verwendung eines Quarzkristalloszillators, eines Frequenzsynthetisators oder einer Atomuhr unter Verwendung im Fach bekannter Techniken implementiert werden. Dieser Oszillator erzeugt ein Empfangstaktsignal auf der Leitung 405, das einen Impulsgenerator 406 und einen Empfänger 407 steuert. Die zum Zählen des Entfernungsgatters verwendeten Signalverarbeitungsressourcen werden durch das UND-Gatter 408 gesteuert. Die Eingänge des UND-Gatters 408 sind mit den Signalen auf den Leitungen 401 und 405 verbunden. Somit erzeugt das Gatter bei einer Koinzidenz der Impulse des Sendetaktsignals und des Empfangstaktsignals einen Impuls auf der Leitung 409. Dadurch wird der Anfang einer Bereichsabtastung bzw. einer Entfernungsabtastung markiert und das Flip-Flop 410 gesetzt. Das Flip-Flop 410 wird als Reaktion auf das Abtastsignal auf der Leitung 411 von dem Empfänger 407 zurückgesetzt. Somit ist das Abtastsignal auf der Leitung 411 mit dem Komparator 412 verbunden, der das Signal mit einer Bezugsspannung 413 verbindet. Der Ausgang des Komparators auf der Leitung 414 setzt das Flip-Flop 410 zurück, wodurch die Entfernung des Objekts angezeigt wird, das die empfangenen Reflexionen verursacht.
Somit kann ein "Laserbandmaß" im Submillimeterbereich vorgesehen werden, das Stoff- und Metallbandmessungen mit einem sichtbaren Laserstrahl ersetzt, der eine Entfernung zu einem Ziel mit einer Auflösung von weniger als 1 Millimeter misst. Die Vorrichtung ist sicher für das Auge, verbraucht wenig Energie, was sich in einer langen Lebensdauer der Laserdiode und der Batterie bezahlt macht, und die Vorrichtung ist ferner besonders preisgünstig.
Die vorstehende Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung dient den Zwecken der Veranschaulichung und der Beschreibung. Sie stellt nicht den vollständigen Umfang der Erfindung dar und schränkt diese darüber hinaus nicht auf genau die offenbarten Ausführungen ein. Natürlich sind zahlreiche Modifikationen und Abänderungen für den Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist durch die folgenden Ansprüche und deren Äquivalente definiert.

Claims

1. Vorrichtung (10) zur Entfernungsmessung, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst:

einen Sender (403), der eine Folge sichtbarer elektromagnetischer Impulse (13) als Reaktion auf ein Sendetaktsignal übermittelt, wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch:

einen Empfänger (407), der Reflexionen von Objekten der Folge sichtbarer elektromagnetischer Impulse (13) mit gesteuerter Taktung als Reaktion auf ein Empfangstaktsignal abtastet, und wobei der Empfänger so angeordnet ist, dass er ein Abtastsignal als Reaktion auf die Abtastungen erzeugt, wobei das Abtastsignal empfangene Reflexionen in äquivalenter Zeit darstellt, um die Entfernung zu einem Objekt anzuzeigen, wobei die Vorrichtung ferner eine Zeitgeberschaltung (28) umfasst, die so angeordnet ist, dass sie das Sendetaktsignal dem Sender (403) zuführt und dass sie dem Empfänger (407) das Empfangstaktsignal zuführt, wobei die Vorrichtung so angeordnet ist, dass das Empfangstaktsignal bewirkt, dass der Empfänger (407) die Reflexionen abtastet, so dass der Zeitraum zwischen den Übermittlungen der Impulse in der Folge und die Abtastung durch den Empfänger (407) einen Verzögerungsbereich abtastet.

2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei das Sendetaktsignal bewirkt, dass der Sender (403) die Folge der sichtbaren elektromagnetischen Impulse mit einer konstanten Impulsfolgefrequenz übermittelt, so dass ein Zeitraum zwischen den Impulsen definiert wird, und wobei der Zeitraum zwischen den Impulsen größer ist als die Differenz zwischen der Verzögerungen am Anfang und am Ende des Verzögerungsbereichs.

3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei das Sendetaktsignal bewirkt, dass der Sender (403) die Folge sichtbarer elektromagnetischer Impulse (13) mit einer Impulsfolgefrequenz übermittelt, und wobei das Empfangstaktsignal in einem Abtastzyklus den Verzögerungsbereich abtastet, so dass die Reflexionen mit der Impulsfolgefrequenz und mit unterschiedlichen Verzögerungen in dem Verzögerungsbereich abgetastet werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Empfänger (407) eine Lawinen-Fotodiode (51, 256), ein Abtastglied (50) mit einem mit der Lawinen-Fotodiode (51, 256) gekoppelten Ausgang und einem Eingang und einen mit dem Ausgang des Abtastglieds (50) gekoppelten Verstärker (56) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei der Sender (403) eine Laserdiode (20) aufweist, welche die Folge sichtbarer elektromagnetischer Impulse (13) liefert.

6. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei:

der Sender (403) eine Lichtquelle aufweist, wobei der genannte Sender (403) einen Strahl sendet, der eine Folge von Impulsen von der Lichtquelle in ein Feld als Reaktion auf das Sendetaktsignal umfasst;

und

der Empfänger (407) einen Lichtdetektor aufweist, wobei der genannte Empfänger (407) die Reflexionen von Objekten in dem Feld des Strahls mit gesteuerter Taktung als Reaktion auf das Empfangstaktsignal abtastet, und wobei der Empfänger das Abtastsignal als Reaktion auf die Abtastungen erzeugt, wobei die Vorrichtung (10) ferner einen Signalprozessor (26) umfasst, der mit dem Empfänger (407) gekoppelt ist, um die Entfernung zu einem Objekt als Reaktion auf das Abtastsignal anzuzeigen, wobei die Vorrichtung (10) die Entfernung zu Objekten in dem Feld erfasst.

7. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, wobei der Signalprozessor (26) einen Zähler (306) umfasst, der mit einer Zählfrequenz ab dem Anfang der Abtastung zählt, bis das Abtastsignal einen Grenzwert erreicht, und wobei der Zähler eine Zählerausgabe erzeugt, die eine Position einer Reflexionsquelle in dem Feld anzeigt.

8. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Zeitgeberschaltung (28) eine spannungsgeregelte Verzögerungsschaltung mit einem Regeleingang aufweist sowie einen Spannungsrampengenerator, der mit dem Regeleingang der spannungsgeregelten Verzögerungsschaltung gekoppelt ist, um das Empfangstaktsignal abzutasten.

9. Vorrichtung (10) nach Anspruch 8, wobei der Spannungsrampengenerator einen Digital-Analog-Umsetzer umfasst.

10. Vorrichtung (10) nach Anspruch 8, wobei der Spannungsrampengenerator einen analogen Exponentialrampengenerator umfasst, und wobei die spannungsgeregelte Verzögerungsschaltung eine Verzögerung erzeugt, die eine Exponentialfunktion der Spannung an dem Regeleingang erzeugt.

11. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei das Sendetaktsignal bewirkt, dass der Sender (403) eine Folge von Lichtimpulsen mit einer Impulsfolgefrequenz erzeugt, und wobei das Empfangstaktsignal einen Verzögerungsbereich in einem Abtastzyklus abtastet, so dass Reflexionen mit einer Impulsfolgefrequenz und mit verschiedenen Verzögerungen in dem Verzögerungsbereich abgetastet werden.

12. Vorrichtung (10) nach Anspruch 3 oder 11, wobei der Abtastzyklus mit einer Abtastfrequenz von weniger als etwa 16 Kilohertz oder 100 Hertz wiederholt wird.

13. Vorrichtung (10) nach Anspruch 3 oder 12, wobei die Impulsfolgefrequenz größer ist als etwa 1 Megahertz.

14. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 13, wobei der Empfänger (407) ein Abtastglied (50) aufweist, das mit dem Lichtdetektor gekoppelt ist, und mit einem Verstärker (56) mit einem mit dem Abtastglied (50) gekoppelten Eingang.

15. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 14, wobei die Lichtquelle einen Laser, eine Laserdiode (20) oder eine Lumineszenzdiode umfasst.

16. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 15, mit einer Optik (23), die dafür sorgt, dass der gesendete Strahl und die empfangenen Reflexionen im Wesentlichen parallele Strahlen umfassen.

17. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 16, wobei der Lichtdetektor eine Lawinen-Fotodiode (51, 256), eine PIN- Fotodiode oder eine Lawinen-Fotodiode mit einer konstanten Stromvorspannungsschaltung umfasst.

18. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 17, wobei der Strahl sichtbares Licht umfasst.

19. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 18, wobei der Signalprozessor (26) eine Schaltkreisanordnung aufweist, welche die ansteigenden Flanken der Reflexionen erfasst.

20. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 19, wobei die Lichtquelle eine Laserdiode (20) umfasst, die Impulse erzeugt, die durch ein Intervall an einer ansteigenden Flanke eines Impulses gekennzeichnet sind, während dem er Strahl keine hohe Reinheit aufweist, und wobei der Signalprozessor eine Schaltkreisanordnung aufweist, die ansteigende Flanken der Reflexionen in dem genannten Intervall erfasst.

21. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei:

der Sender (403) eine Laserdiode (20) aufweist, wobei der genannte Sender (403) einen Lichtstrahl sendet, der die Folge von Impulsen als Reaktion auf das Sendetaktsignal umfasst, wobei die Impulse in dem Strahl durch ein Intervall an einer ansteigenden Flanke gekennzeichnet sind, während dem der Strahl keine hohe Reinheit aufweist; und

der Empfänger (407), der eine Lawinen-Fotodiode (51, 256) aufweist, mit einem Abtastglied (50) gekoppelt ist, wobei der genannte Empfänger (407) als Reaktion auf das Empfangstaktsignal Reflexionen von Objekten abtastet, die durch den Strahl mit geregelter Taktung beleuchtet werden, und wobei der Empfänger das Abtastsignal als Reaktion auf die Abtastwerte erzeug, wobei die Vorrichtung (10) ferner einen Signalprozessor (26) umfasst, der mit dem Empfänger (407) gekoppelt ist, der eine Ausgabe erzeugt, die eine Umlauf- Flugzeit der ansteigenden Flanken der Reflexionen in dem genannten Intervall anzeigt, wobei die Vorrichtung (10) eine Entfernung zu Objekten in dem Feld anzeigt.

22. Vorrichtung (10) nach Anspruch 21, mit einer konstanten Stromvorspannungsschaltung, die mit der Lawinen-Fotodiode (51, 256) gekoppelt ist.

23. Vorrichtung (10) nach Anspruch 21 oder 22, wobei der Empfänger (407) ein mit dem Lichtdetektor gekoppeltes Abtastglied (50) aufweist sowie einen Verstärker (56) mit einem Eingang, der mit dem Abtastglied (50) gekoppelt ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 21, 22 oder 23, wobei die Vorrichtung eine Optik (23) umfasst, die dazu dient, dafür zu sorgen, dass der gesendete Strahl und die empfangenen Reflexionen im Wesentlichen parallele Strahlen umfassen.

25. Verfahren zum Messen der Entfernung von einer ersten Position zu einer zweiten Position, wobei das Verfahren folgendes umfasst:

Senden eines Lichtstrahls aus Impulsen mit geregelter Taktung von der ersten Position an die zweite Position; und

Abtasten der Reflexionen des sichtbaren Strahls an der ersten Position, so dass der Zeitraum zwischen der Übermittlung der Impulse in dem Strahl in dem Sendeschritt und die Abtastung periodisch einen Verzögerungsbereich abtasten, so dass die Abtastsignale die empfangenen Reflexionen in äquivalenter Zeit anzeigen; und

Verarbeiten der resultierenden Abtastungen, um eine Umlauf-Flugzeit der Impulse in dem Strahl zu bestimmen.

26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei der Sendeschritt das Erzeugen der Impulse umfasst, so dass mindestens die ansteigenden Flanken der Impulse in hohem Maße einem Multimode entsprechen.

27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, wobei die genannten Impulse unter Verwendung einer Laserdiode (20) oder einer Lumineszenzdiode erzeugt werden.

28. Verfahren nach Anspruch 25, 26 oder 27, wobei die genannten Reflexionen unter Verwendung einer Lawinen-Fotodiode (51, 256) oder einer PIN-Fotodiode abgetastet werden.

29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei die Lawinen-Fotodiode (51, 256) mit einem konstanten Strom vorgespannt wird.