具有闭环曝光控制的光学距离传感器和相应的方法与流程

具有闭环曝光控制的光学距离传感器和相应的方法
1.本发明涉及具有闭环曝光控制的光学距离传感器，并且涉及一种用于光学距离传感器的闭环控制的方法。
2.光学距离传感器已经在测量技术中确立为稳健且广泛可用的传感器。在这种情况下，借助于光源生成照明光束，并将其引导至被测物体。在许多情况下，照明光束通过在被测物体的表面上的反射照明光束而在被测物体处或被测物体中产生测量光束。测量光束由检测器检测，并且从检测器的测量值推导出传感器和被测物体之间的距离。作为这种光学传感器的示例性实施例，参考三角测量传感器、共焦色度测距传感器和干涉测距传感器。
3.在三角测量传感器的情况下，传感器、照明光束和测量光束形成三角形。在这种情况下，检测器通常由线或面检测器构成。测得的距离由检测器上的照明点和传感器几何形状产生。
4.在共焦色度测距传感器的情况下，在多色照明光束中故意引起色差，通常是纵向色差。其焦点被布置成靠近被测物体的反射表面的光谱部分在测量光束的光谱中生成峰值，该峰值可被用于推断表面的距离。在这种情况下，检测器是分光计。
5.在干涉传感器中，照明光束和测量光束被叠加，并从而生成干涉。传感器和被测物体之间的距离变化导致干涉图案中的变化，对干涉图案的评估允许得出关于距离变化的结论。
6.为了始终如一的高测量精度，重要的是每单位时间随测量光束到达检测器的光子数量在相对窄的容差范围内，例如在检测器的饱和限制的75％和85％之间，或者在饱和限制的60％和80％之间，或者在饱和限制的85％和95％之间。如果每单位时间的光子计数太高，则检测器元件可能变得饱和，使得检测器上的照射点不再能够被清晰地界定。在每单位时间的光子计数过低的情况下，所生成的测量信号可能接近检测阈值，并且可能消失在噪声中。因此，相对窄的容差范围确保了传感器动态特性的有效利用和良好的信噪比(snr)。
7.问题是到达检测器的光子数量取决于许多边界条件。除了照明光束的强度及其脉冲历时之外，特别是被测物体的反射率对入射光子的数量也有重要影响。例如，反射率取决于被测物体的表面特性、表面相对于照明光束的定向及其颜色。与光滑表面相比，粗糙表面或物体边缘产生明显更加分散的测量光束。暗表面吸收部分照明光束，并因此生成比亮表面强度低的测量光束。这些示例表明，即使是恒定的照明光束，测量光束也可能变化很大。这意味着需要闭环曝光控制。
8.一个特殊的挑战是测量移动的被测物体，例如装配带上的物体，因为在此的反射率会快速变化。这需要特别快速的闭环曝光控制。在稳定控制状态恢复之前的时间内，测量值的方差-以及由此相关联的误差-在此期间非常高，并且随后呈指数下降。在实时测量的情况下，由此生成并输出大量具有高测量误差的测量值。
9.检测器的快门时间的自适应在实践中是已知的，以实现检测器的最理想的曝光。在快门时间期间，检测器收集从测量光束和其他光(例如背景光)到达检测器的光子。取决于所收集的光子的数量，检测器的属性发生变化，例如存储在检测器元件中的电荷量。在快门时间结束时，检测器被读出并复位。快门时间和读出历时的总和定义了最大可能的帧速
率。帧速率定义了每个时间段生成的个体帧的数量。
10.在调节快门时间的已知变型中，设置固定的帧速率，并且作为被测物体的反射率的函数来在该帧速率内调节快门时间。这样做的优点是，下游系统被同步提供测量值。
11.在另一个已知的变型中，应用了灵活的帧速率，该帧速率由作为被测物体的反射率的函数的灵活的快门时间和恒定的读出历时组成。这里的优点是非常高的帧速率，缺点是下游系统异步地接收测量值，并且因此是无规律的，特别是在移动物体的情况下，空间测量参考仅仅可能很困难。
12.这两种变型的缺点是，闭环控制需要很长时间才能稳定下来。这是因为闭环控制只有在时间延迟的情况下才变得有效。在第一时间窗口中，由检测器记录测量值，并且在第二时间窗口中根据读出的测量值计算新的快门时间。这意味着新的快门时间仅用于第三时间窗口。因此，闭环曝光控制总是导致至少两个时间窗口的理想快门时间，这尤其在反射率强烈变化的情况下具有负面影响。由于在检测器元件曝光不足或曝光过度的情况下会导致较差的snr，这导致大的散射宽度，并从而导致测量系统的测量不确定性。
13.从ep 3 165 874 a1中已知另一种办法。为了避免检测器饱和，引入了几个饱和阶段。以预定的检测序列照射检测器，其中检测序列被分成多个子序列。在每个子序列中，定义了比前一个子序列更高的饱和限制。在这种情况下，定义照明历时和饱和限制，使得检测序列结束时的电荷低于每个像素中的饱和。这样做的缺点是需要特殊的检测器。
14.本发明的目的是以这样的方式设计和开发一种光学距离传感器和一种在开头提到的类型的方法：使得在对所生成的距离测量值的质量具有最低的可能影响的情况下，可以实现对检测器的曝光的快速闭环控制。
15.根据本发明，前述目的通过权利要求1的特征来实现。因此，所讨论的距离传感器包括：
16.光源，用于生成照明光束并将照明光束引导至被测物体，
17.检测器，用于检测已经由照明光束在被测物体上的反射引起的测量光束，
18.测量控制器，用于在检测到测量光束和读出测量值时控制检测器，
19.评估单元，其被设计成在测量操作的阶段中评估检测器的测量值，以用于确定距离传感器和被测物体之间的距离的目的，以及
20.闭环控制器，其驱动光源、检测器和/或测量控制器，使得在曝光历时期间由检测器或检测器的一部分检测的接收的光量位于目标区域中或接近所述目标区域，
21.其中距离传感器被设计成在测量操作的阶段中和在测量操作的各阶段之间形成的测量间歇两者中都发射照明光束和检测测量光束，并且借助于闭环控制器评估后者。
22.关于该方法，上述目的通过并列权利要求7的特征来实现。此后，该方法使用距离传感器，该距离传感器包括光源和检测器，并且借助于该距离传感器在测量操作的阶段中确定距被测物体的距离。该方法包括以下步骤：
23.从光源生成照明光束并将照明光束引导到被测物体上，
24.借助于检测器检测由照明光束在被测物体上的反射引起的测量光束，
25.读出检测器的测量值，其中该读出由测量控制器控制，
26.确定在曝光历时期间由检测器或检测器的一部分检测到的接收的光量，
27.其中，在测量操作的阶段中和在测量操作的阶段之间形成的测量间歇中，生成照
明光束并将其引导至被测物体，并且借助于闭环控制器检测和评估测量光束，
28.其中以这样的方式借助于闭环控制器驱动光源、检测器和/或测量控制器：使得接收的光量位于目标区域中或者接近目标区域。
29.根据本发明，首先认识到在实践中很少需要和/或使用距离传感器的最大可能采样率。相反，在实践中，距离传感器经常以降低的采样率操作，从而在每种情况下，在测量操作的各阶段之间出现或多或少明显的测量间歇。为了加速闭环控制，可以考虑提高采样率，并从而减少测量间歇。然而，这导致了不必要的工作，浪费了宝贵的资源，并且负面地影响了能量消耗。如果距离值没有被立即再次拒绝，它们将不得不被存储，这将显著加载通常非常有限的存储空间。然而，已经认识到使用测量间歇是加速闭环控制的有效手段。
30.根据本发明，照明光束不仅在测量操作的一个阶段中发射，而且在测量操作的连续阶段之间形成的测量间歇期间的一个或多个中间测量的情况下发射。在中间测量的情况下，发射照明光束，检测测量光束，并且读出检测器，如在测量操作的阶段的情况下也会发生的那样。然而，检测器的读出测量值仅被评估用于闭环控制，而不用于确定距离。这借助于测量值的距离相关评估避免了不必要的计算工作。作为附加测量的附加功能的结果，可以获得用于控制的附加测量值，这也允许在测量间歇时跟踪闭环控制，并且仍然可以避免资源浪费。尽管在生成和利用测量值之间仍然存在时间延迟，但是闭环控制更快地实现稳定的闭环控制状态，因为闭环控制的调整以更高的速率进行，而不需要计算不必要的距离值。
31.根据本发明的实现这一基本概念的距离传感器包括光源、检测器、测量控制器、评估单元和闭环控制器。光源生成照明光束并将其引导至被测物体。检测器检测由照明光束在被测物体表面处的反射引起的测量光束。当检测到测量光束时，检测器生成可以从检测器读出的测量值。测量值通常代表在快门时间期间到达检测器的光子数量。因此，测量值代表在快门时间期间已经由检测器或检测器的一部分检测到的接收的光量。测量值可以是标量或一维或多维变量。
32.评估单元被设计成通过在测量操作的阶段中评估检测器的测量值来确定距离。这可以包括，例如在三角测量传感器的情况下，确定最大光量并将最大光量分配给距离。
33.测量控制器控制检测器，特别是在检测测量光束期间和在读出测量值期间。这可以包括，例如，激活用于检测光束的检测器，并触发从检测器读出测量值。
34.闭环控制器以这样的方式控制距离传感器的组件：使得在快门时间期间由检测器或检测器的一部分检测到的接收的光量在目标范围内，或者如果不在目标范围内，则接近目标范围，并且优选地达到目标范围。这些受控组件可以包括光源、检测器和/或测量控制器。
35.本发明可以与多种光学距离测量方法结合使用。重要的是，在光学距离测量方法中，发射照明光束并接收和评估测量光束。这一要求可以在许多光学距离测量方法中得到满足。在一个实施例中，根据本发明的距离传感器根据三角测量传感器的原理工作，其中可以使用被测物体的点状或线状照明。在另一实施例中，根据本发明的距离传感器根据共焦色度测距传感器的原理工作。在又一实施例中，根据本发明的距离传感器根据干涉距离传感器的原理工作。
36.距离传感器的光源也可以以各种各样的方式形成。作为示例性实施例，参考led
(发光二极管)、sled(超发光led)、激光器，特别是半导体激光器、超连续谱激光器或扫频光源，仅举几个可想到的光源。取决于距离传感器的实施例，由光源生成的照明光束可以是单色的或多色的。除了实际的光生成器之外，光源还可以包括光学装置，利用该光学装置以某种其他方式形成、引导和/或影响照明光束。举例来说，参考透镜、分束器、反射镜和棱镜。
37.评估单元、测量控制器和/或闭环控制器可以以各种各样的方式实现。在一个实施例中，这些单元由硬件实现。在另一实施例中，这些单元通过软件和硬件的组合来实现。在这种情况下，硬件可以由例如微处理器、微控制器、dsp(数字信号处理器)和/或fpga(现场可编程门阵列)形成，在其上处理软件程序。为此，可以使用ram(随机存取存储器)、rom(只读存储器)、输入和输出接口、模数转换器或其他外围设备。
38.闭环控制器和/或测量控制器可以被设计成向评估单元发信号通知测量操作的阶段或中间测量。以这种方式，可以用信号通知评估单元是否要执行相对于距离的测量值的评估。该信息可以借助于触发输入传输到评估单元。也可以设想在寄存器中设置一位，借助于该位，评估单元发信号通知对现有测量值的处理。
39.接收到的光量位于其中的“目标范围”可以以各种方式定义。定义目标范围的目标通常是检测器或检测器的一部分不会变得饱和。具体实现的方式在很大程度上是不相关的。将目标范围归一化到饱和限制可能是有利的。目标范围可以被指定为百分比范围，例如在检测器的饱和限制的75％和85％之间，或者在饱和限制的60％和80％之间，或者在饱和限制的85％和95％之间，这里仅举几个可以想到的例子。然而，目标范围也可以用目标值和散射带宽来定义，例如80％
±
5％，或70％
±
10％，或90％
±
5％。目标范围的具体定义可能取决于检测器的具体实施例及其行为。
40.还可以考虑的是，检测器可能不专门检测测量光束。因此，可以想象，在单独的测量情况下，背景光将进入检测器，该检测器存在于由于使用距离传感器而被照亮的空间中，并且不能被足够好地遮蔽。
41.对于本发明来说，测量间歇有多重要并不重要。应该仅仅能够在测量操作的各阶段之间实现至少一个中间测量。由于普通检测器通常具有最大帧速率，这意味着实际使用的帧速率低于最大可能帧速率。最大可能的帧速率可以由快门时间和读出历时的总和来确定。实际使用的帧速率定义了每单位时间确定距离的频率。在一个实施例中，实际使用的帧速率相对于最大可能帧速率为50％或更低。例如，在10khz的最大可能帧速率下，这将意味着实际使用的帧速率是5khz或更低。在另一个实施例中，实际使用的帧速率是相对于最大可能帧速率的10％或更低。在10khz的最大可能帧速率下，这意味着实际使用的帧速率为1khz或更低。
42.在一个开发中，测量控制器被设计成异步读出检测器的测量值。这导致距离传感器的组件的控制的更高的自由度。
43.在另一个开发中，测量控制器被设计成同步读出检测器的测量值。在这种情况下，可以以恒定的时间间隔从检测器中读出测量值。
44.在另一个开发中，可以组合同步和异步读出。在一个实施例中，这可以意味着由评估单元评估的用于距离确定的测量值以恒定的时间间隔同步，而中间测量在测量间歇中异步发生。这提供了这样的优点，即距离值彼此之间具有限定的时间间隔，特别是在使用所获得的距离值的下游系统中使用，并且对于借助于中间测量的闭环控制存在高度的自由度。
45.在一个实施例中，测量控制器被设计成根据快门时间来定义开始检测测量光束的曝光起始。这可能意味着选择曝光起始，使得快门时间的序列以及测量值的读出在定义的读出时间发生。这种定义的读出时间可以例如由定义测量值的同步读出的时间光栅来定义。通过曝光起始的这种定义，也可以利用可变的快门时间来实现定义的读出时间。
46.在一个实施例中，闭环控制器被设计成影响照明光束的强度，以便提供接收光量的闭环控制。照明光束的强度可以是瞬时值。在脉冲式照明光束的情况下，该值可以定义在激活照明光束期间的光束的强度。在这种情况下，照明光束可以在该强度值和零强度之间变化。
47.在一个实施例中，闭环控制器被设计成影响照明光束的脉冲历时，以便提供接收光量的闭环控制。脉冲历时定义了照明光束打开的时长。脉冲历时越长，由照明光束引起的测量光束就越长。以这种方式，可以通过简单的手段来影响接收的光量。
48.在一个实施例中，闭环控制器被设计成影响检测器的曝光起始，以便提供接收光量的闭环控制。影响曝光起始可以优化接收到的光子的累积。例如，在脉冲照明光束的情况下，曝光起始可以与脉冲同步。以这种方式，可以确保光子以限定的方式被收集。
49.在一个实施例中，闭环控制器被设计成影响检测器的曝光起始，以便提供接收光量的闭环控制。假设测量光束在整个快门时间上到达，可以通过增加快门时间来增加接收的光量，或者可以通过减少快门时间来减少接收的光量。以这种方式，接收的光量很容易受到影响。
50.前述用于接收光量的闭环控制的实施例可以根据需要进行组合。还可以安装误差检测装置，如果完全没有测量光束以增加接收的光量，该装置就终止测试。在这种情况下，可能存在距离传感器和/或被测物体的错误放置，使得照明光束不产生可接收的测量光束。
51.在一个实施例中，距离传感器包括读出存储器，该读出存储器被设计成存储检测器的读出测量值。在这种情况下，可以在检测器和读出存储器之间设置模数转换器，该模数转换器将检测器的模拟测量值转换成数字值。读出存储器可以作为测量值的临时存储器。结果，检测器已经可以执行下一次测量，而其他组件，例如闭环控制器或评估单元，读出和/或处理先前测量的临时存储的测量值。在这种情况下，如果读出存储器足够大，以便可以存储至少一组测量值，这是有利的。然而，根据评估的类型，如果可以在读出存储器中存储多组测量值，也可能是有利的。这将使得临时存储几次测量的测量值成为可能。
52.在一个实施例中，检测器包括多个检测器元件。多个检测器元件可以以多种方式形成。这些检测器元件应该允许一定的局部分辨率。这可以通过例如彼此分离并且可以彼此独立地检测入射光的检测器元件来实现。多个检测器元件可以不同地布置。优选地，检测器元件被布置成一行或一区域中。在具有多个检测器元件的检测器的情况下，检测器的测量值可以是一维或多维的，也就是说可以由例如向量或矩阵形成。
53.在这种情况下，为其确定光接收量的部分可以由检测器元件形成。当评估该部分时，闭环控制器可以确定在检测器元件的所有测量值上提供最大测量值的检测器元件。在具有最大测量值的检测器元件处接收的光量可以由闭环控制器以闭环方式控制在目标范围内。
54.在一个实施例中，在测量操作的两个连续阶段之间执行至少一个中间测量，其中在中间测量期间生成照明光束，并且在不确定距离值的情况下检测测量光束。
55.如果在测量间歇中可能有几个中间测量，则可以根据对进一步闭环控制的预期需求来执行下一个可能的中间测量。如果由闭环控制器确定的控制差高于第一阈值，则进一步的中间测量和进一步的适配可能是必要的或者至少是有帮助的。如果由闭环控制器确定的闭环控制差低于第二阈值，则进一步的中间测量可能是不必要的，因此可以被跳过。第一阈值可以大于或等于第二阈值。以这种方式，中间测量的次数可以保持较低。
56.在一个开发中，可以限制跳过的中间测量的数量。如果达到或超过跳过的中间测量的最大数量，则可以强制实施中间测量。例如，可以设想将这个最大数量设置为5或10个跳过的中间测量。以这种方式，即使当反射率改变时，也可以实现及时的重新调整。
57.在一个开发中，至少当接近测量操作的下一阶段时，可以执行中间测量并且不能跳过。术语“接近”的具体含义取决于特定的应用。如果提供了非常多的中间测量和/或反射率频繁地突然变化，则在紧接测量操作的一个阶段之前有多个时间窗口可用于执行进一步的中间测量。在一种开发中，在紧接测量操作的一个阶段之前执行定时窗口中的测量间歇的至少一个最后中间测量，并且不跳过该测量。以这种方式，可以校正接收的光量与目标范围的可能偏差。
58.在一个开发中，测量间歇不仅可以用于曝光的闭环控制，还可以用于适应测量值的改进。因此，可以在测量操作的两个连续阶段之间检测到用于测量值改进的信息。在这种情况下，实际用于中间测量的定时窗口可以用于确定用于测量值改进的信息。通过跳过中间测量，该定时窗口也可以在足够低的闭环控制差异下变得空闲。因此，测量间歇仍然可以用于改进测量值。
59.在这种情况下，测量值改进可以包括用于校正背景光影响的背景遮蔽。在这种情况下，背景光被理解为不是源自测量光束的光。这种光可以例如通过照射距离传感器在其中工作的空间来形成。除了测量光束之外，用于背景遮蔽的信息的检测将包括检测照亮检测器的背景光。为了获取这一信息，可以关闭照明光束，从而确保检测器仅由背景光照明。在这种情况下，最初可以闭环方式控制曝光，并且然后可以确定背景光。
60.有各种可能性来有利地配置和开发本发明的教导。在这方面，借助于附图，一方面参考从属于独立权利要求的权利要求，而另一方面参考本发明的优选示例性实施例的以下解释。结合参照附图对本发明的优选示例性实施例的解释，还解释了一般优选实施例和教导的开发。附图中显示了以下内容：
61.图1示出了在测量操作阶段期间检测器的曝光曲线的时间图，
62.图2示出了具有测量操作的两个阶段和在测量操作的两个阶段之间的测量间歇中执行的几个中间测量的检测器的曝光曲线的时间图，
63.图3示出了根据本发明的距离传感器的示例性实施例的功能单元的框图，
64.图4示出了根据本发明的方法的实施例的时间图，
65.图5示出了具有背景光和没有测量光束的检测器的检测器元件中的强度的曲线图，
66.图6示出了具有背景光和测量光束的检测器的各检测器元件的强度的曲线图，以及
67.图7示出了具有测量光束并由背景光校正的检测器的各检测器元件的强度的曲线图。
68.关于在实践中很少需要并也使用距离传感器的最大可能采样率(fmax)的事实，在本发明中，测量操作的两个阶段之间的测量间歇被明确地用于检测器信号的调整。
69.图1将测量操作的各个阶段显示为“f
i”、“f
i 1”和“f
i 2”，其中i是指数，且通常是整数或自然数。为了提供同步距离测量的技术优势，在该实施例中，检测器的曝光和距离值的计算以公共模式实现。对于每个下降沿，读出检测器，使得每个下降沿处于时间间隔tf处，其中由此实现的采样率ff显著小于最大采样率f
max
。对应于确定的照明历时(上升沿和下降沿之间的距离)，选择曝光起始(即上升沿的时间)。对于匀速运动的物体，这种选择相当于等距测量的优点。
70.在测量操作的各阶段之间的测量间歇中，通过几个理想的异步中间测量(子帧)来确定和重新调整最佳快门时间。在图2中，在“f
i”和“f
i 1”之间示出了多个中间测量1(即总共16个中间测量)，其中为了清楚起见，只有一些测量具有附图标记。如果被测物体的反射属性发生强烈变化，例如由于硬边缘对比度，快门时间的重新调整最初不会影响距离传感器的输出距离测量结果，因为闭环控制具有多个(中间)测量时间要调整。
71.在所示的情况下，可以看出，在仅仅几次中间测量之后，快门时间假定为恒定值。这意味着可以从第四次中间测量开始跳过更多的中间测量。在这种情况下，至少在跳过五次中间测量之后，可以强制执行中间测量。此外，可以想到的是，在任何情况下都执行第16次或第15次和第16次中间测量。结果，即使是在实际测量之前的硬对比也只会导致单个错误的距离测量值。
72.这导致优于已知的仅具有降低的测量频率的静态测量方法和具有异步测量的方法的优点，即用于确定距离值的曝光具有近乎理想的信噪比(snr)。这有利地显著收窄了输出测量值的置信区间，因为由于曝光过度或曝光不足的检测器的输出距离测量值中的统计异常值可以显著减少。
73.图3示出了根据本发明的距离传感器2的示例性实施例的框图，其根据三角测量原理操作。距离传感器2包括光源3、检测器4、测量控制器5、评估单元6和闭环控制器7。光源3生成照明光束8，照明光束8被引导到被测物体10的表面9。测量光束11由照明光束8在表面9上的反射引起。测量光束11照射检测器4的一个或多个检测器元件(未示出)。检测器4检测测量光束11并生成测量值，其中测量值是几个值的矢量(在线性检测器的情况下)/矩阵(在区域检测器的情况下)，并且矢量/矩阵的每个条目对应于检测器元件的测量值。在这种情况下，检测器由测量控制器5控制，特别是关于曝光起始和快门时间。理想地，测量控制器接管检测器4的整个测量定时。
74.如果检测器4已经生成了测量值，则它被存储在读出存储器12中。评估单元6和闭环控制器7可以访问存储在读出存储器12中的测量值。评估单元6在测量操作的一个阶段中使用这些测量值来确定距离传感器2和被测物体10之间的距离a。闭环控制器7确定在快门时间期间已经由检测器4检测到的接收的光量。闭环控制器7以这样的方式影响光源3和测量控制器5：使得接收的光量在该目标范围内或接近该目标范围。为此，闭环控制器7可以通过光源3影响照明光束8的强度和脉冲历时，并且可以通过测量控制器5影响曝光起始和快门时间。
75.图4示出了根据本发明的方法的实施例的细节的时序图。示出了两个中间测量1、1'，用于测量值改进的信息的测量13，以及测量操作的阶段14。在子图4a中示出了检测器4
的曝光，在子图4b中示出了检测器4的读出，在子图4c中示出了读出存储器12的使用，在子图4d中示出了光源3的活动，而在子图4e中示出了确定的距离值a的输出。
76.在中间测量1，1’中，发射照明光束(子图4d)，并且曝光检测器(子图4a)。在快门时间结束时，照明光束被停用，并且检测器的曝光结束。检测器被读出(子图4b)。在读出之后，读出存储器12的内容被更新。结果，在中间测量1的情况下，存储器内容从“t1”更新为“t2”，而在中间测量1’的情况下，存储器内容从“t2”更新为“t3”。在中间测量1，1’期间以及在用于曝光的闭环控制的测量操作14的阶段期间，使用特定的存储器内容，这由从子图4c到子图4a的箭头指示。
77.在图4所示的示例性实施例中，在紧接测量操作14的阶段之前插入用于测量值校正的测量13。在该测量13期间，照明光束被停止，并且在没有测量光束的情况下检测到达检测器的光量。这意味着检测器只检测背景光。以这种方式检测的背景光可以用于校正测量值，如结合图5至7更详细解释的。检测到的测量值不会被传送到读出存储器中，而是被直接馈送到亮度校准。
78.在用于测量值校正的测量13之后，在测量操作14的阶段中执行实际距离测量。为此，再次发射照明光束，并且用测量光束照明检测器。从检测器读出测量值后，读出存储器的内容从“t3”更新为“t4”。评估单元6使用该测量值来计算距离值a。该计算的距离值a最后从距离传感器输出(子图4e)。同时，新的中间测量1”开始。
79.图5至7表示亮度校准的示例性曲线。所有的图都显示了在像素指数上绘制的强度值。这里假设检测器是一个线性检测器，在所示的例子中有500个检测器元件(像素)。
80.图5示出了没有测量光束的背景光的强度曲线15。图6显示了背景光和测量光束的强度曲线16。在两个图中，还示出了阈值17，其有助于检测检测器上的测量光束的入射点。可以看出，背景光中出现高于该阈值17的峰值18，测量光束中出现峰值19。因此，测量值校正是有帮助的。
81.在用于获得测量值校正信息的测量13期间，可以获得强度分布15。因为照明光束在测量13期间被停止，所以收集的光必须源自背景光。因此，可以通过减去强度曲线15来校正已经用激活的照明光束检测的强度分布16。这导致如图7所示的强度曲线20。在经校正的强度分布20的情况下，只有峰值19超过阈值17，并且因此可以清楚地标识出在检测器上的测量光束的入射点。因此实现了亮度校准。
82.关于其他有利的实施例，为了避免重复，参考说明书的概述部分以及所附权利要求。
83.最后，应明确指出的是，上述示例性实施例仅用于解释所要求保护的教导，而不是将所述教导限于所述示例性实施例。
84.附图标记列表
85.1，1'，1”中间测量
[0086]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
距离传感器
[0087]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光源
[0088]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
检测器
[0089]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
测量控制器
[0090]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
评估单元
[0091]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
闭环控制器
[0092]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
照明光束
[0093]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
表面
[0094]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
被测对象
[0095]
11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
照明光束
[0096]
12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
读出存储器
[0097]
13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
用于测量值校正的测量
[0098]
14
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
测量操作的阶段
[0099]
15
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
背景光的强度曲线
[0100]
16
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
测量光束的强度曲线
[0101]
17
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
阈值
[0102]
18
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
背景光的峰值
[0103]
19
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
测量光束的峰值
[0104]
20
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
校正的强度分布