CN108107419B - 用于获取对象信息的光电传感器和方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于获取对象信息的光电传感器和方法。提供了一种用于从监测区域(12)获取对象信息的光电传感器(10)，其具有：光接收器(24)、分配给该光接收器(24)的用于在光接收器(24)上产生光斑的接收光学器件(22)以及用于根据光接收器(24)的接收信号产生对象信息的评估单元(26)。在此，设置了操纵单元(30)，以便改变接收光学器件(22)、光接收器(24)和/或接收光学器件(22)的元件，使得到达光接收器(24)上的光斑的分量改变。

Description

用于获取对象信息的光电传感器和方法

技术领域

本发明涉及用于获取对象信息的光电传感器和方法。

背景技术

许多光电传感器根据在其光接收器上的光斑产生接收信号，并对该接收信号进行评估。通常情况下，涉及所属光发射器的光斑。在一些诸如单路光栅(Einweglichtschranke)的传感器中，光发射器以一定的间距进行安装。在根据扫描原理(Tastprinzip)的反射式光栅或传感器中，光发射器位于光接收器旁边。光束被发射到监测区域中，并且由对象或特意放置的反射器反射的光束被再次接收。因此，通过确定光的飞行时间还可以测量距离。也可以通过三角测量法来测量距离，其中以基准距离将光发射器和光接收器偏移布置，使得光斑根据距离在光接收器上移动。先前所提到的一维传感器可以扩展到平面扫描或空间扫描，例如通过如在光栅中的多重布置或者通过如在激光扫描仪中的光束移动来实现。

许多光学传感器易受高的接收动态的影响，也就是说，光斑的强度在测量场景内波动很大。在此，特别地，改变的测量距离和相应的反射回的(remittieren)对象的减弱起着作用。在距离远的暗的对象和具有相应的入射角的距离近的反射或发亮的对象之间有几个数量级。为了进行可靠的测量，传感器应覆盖尽可能大的动态范围。实际上，该区域在下端受限于噪声，并且在上端受限于超调效应

或饱和。

已知一系列常规措施以便扩展动态区域。调节变量是光接收器的放大(增益)，灵敏度随着该调节变量而变化。然而，由此同时调节接收信号的速度或边沿陡度，并且这在许多光飞行时间法中对所测量的距离具有不期望的影响。即使在光接收器的灵敏度分别给定时的另一措施是调整曝光时间或检测的时间点(选通)。这在光飞行时间法中也是有问题的，因为由此可能会导致接收信号的速度改变。此外，特别是在高度集成的光接收器中，所提到的参数通常是不可访问的，并且重新配置传感器参数需要时间。

另外，可以设想使用机械光阑(快门)，以调节入射到光接收器上的功率。这避免了所提到的问题。然而，机械光阑，如可变光阑(Irisblende)非常缓慢，使得对光阑直径的必要调节带来了比传感器的期望测量速率大的延迟时间。此外，期望的光阑直径通常不以必要的精度来调整。

也可以在发射侧对光强度进行情境调节。为此改变光发射器的功率。对于脉冲法，不一定改变脉冲的幅度，而是改变脉冲长度或脉冲/间隙比例。而对于光飞行时间传感器，对发射功率或脉冲特性(Pulsverhaltens)的调节可以引起边沿陡度的变化并改变测量结果。脉冲/间隙比例的改变根据测量法不是轻易可行的，因为该比例在某些情况下会携带有关光飞行时间测量的信息。此外，在具有非常高的重复频率的脉冲工作模式下可能会出现，必要的重新配置导致对传感器的期望的测量速率过慢的延迟时间。对于安全技术中用于监测危险源并在识别到危险的情况下将其置于安全的状态中的传感器，特定的性能等级在EN13849中进行了标准化，或者安全完整性等级(SIL)在EN 61508中进行了标准化。即使在重新配置的情况下也遵守这些可能需要通过耗时的测试程序进行核查。

在几乎每个光学传感器中，都给发射光学器件或接收光学器件设置有如透镜的光学元件。通常，通过电机械地或光机械地调整透镜的位置并从而调整发射光学器件或接收光学器件的后焦距，借助于焦点调节将该光学器件精确地调整到一定的距离或距离范围。可替代地，为了进行焦点调节而直接改变焦距的液体透镜也是已知的。

在用于焦点调节的液体透镜的改进方案中，EP 2 071 367 A1提出通过在旋转方向上施加不同的电压也改变液体透镜的倾斜。这在相机中被用于通过获得相机的自身移动并倾斜液体透镜以抵消该自身移动这种方式来防止捕获模糊的图像。

在DE 10 2005 015 500 A1中公开了具有液体透镜的另一种光电传感器，由于不对称的框架或在透镜框架的分离的电极上的不同的电势，该光电传感器在其光束成形特性中可以不对称地改变。但该文件随后并没有解释可以将其用于什么用途。

发明内容

在这个背景下，本发明的任务在于，可以将光电传感器置于可变的测量环境中。

该任务通过用于获取对象信息的光电传感器和方法得以解决。借助于接收光学器件在光接收器上产生光斑，并对相应的接收信号进行评估。现在，本发明基于此基本思想，即为了进行动态调节通过有针对性的错位(Dejustage)来保证入射到光接收器上的光斑的分量变化。因此，接收信号的电平发生改变。为此，设置了改变接收光学器件、光接收器和/或接收光学器件的元件的操纵单元(Manipulationseinheit)。这意味着物理操纵，也就是移动或变形。优选地，移动接收光学器件和/或光接收器，以改变相对位置。在这种情况下，位置通常意味着带有方位和旋转位置的6D位置，其中对这些自由度中的至少一个进行操纵。可替代地或附加地，对接收光学器件的元件或光学有效表面进行操纵，无论是通过移位、倾斜，还是通过变形来实现。

该操纵对光斑的位置、大小和/或几何形状的变化产生影响。通过对位置进行操纵，光斑的一定的分量入射到光接收器，而剩余的分量则没有。通过对大小进行操纵确保对光接收器的表面产生或多或少明显的过辐射。通过对入射到光接收器上的光斑的分量产生影响的几何形状的改变的示例是从圆形到椭圆形的变形，该椭圆形随后即使在表面积相同的情况下也不再适合光接收器。操纵的影响可以结合起来，例如当大小的改变不是直接的缩放而是与光斑的变形同时进行这种情况就是如此。

错位能够初步只降低接收信号的电平。但本发明也可以用于提高灵敏度。为此，已在传感器的基本状态下确保光斑不完全入射到光接收器上。由此，产生了可以通过相应的操纵来使用的储备(Reserve)。

本发明所具有的优点在于，通过明确定义的错位来扩展动态范围。由于有针对性的适应性，因此在能量平衡中不再需要考虑最坏的情况。在这种情况下，保持了测量准确度，特别是在光飞行时间法中不进行边沿陡度的不利的改变，同时避免了超调或饱和。尽管光接收器的动态有限，但传感器可以情境地适应于各个主要的环境条件并理想地得以使用，而无需对光接收器或光发射器进行重新配置。当对发射的光功率或光接收器的操作参数不可能施加影响或者这些可能性已经用尽时，也可以采取根据本发明的措施。由于无法进行测量的情况较少，因此传感器的可用性也提高了，这恰恰在安全技术中尤为重要。根据本发明的解决方案可以非常紧凑地以几毫米的尺寸来实现。可以用特别是覆盖了10-500Hz的典型测量频率的高频率来进行操纵。

优选地，传感器包括光发射器，该发射器的光会产生光斑。这可以如同在单向光栅中一样在直接路径上进行或者在单次或多次反射在对象或反射器上之后进行。也可以对光发射器或其发射光学器件进行操纵，以便在其他相同的框架条件下获得光接收器上的在位置、大小和/或几何形状方面得以改变的光斑。当然，这也会影响测量。例如，较宽的发射光束照明监测区域的附加分区，并增大接收光学器件的可见范围(Sichtbereich)。由此，对象可以对在没有操纵的情况下可能不会对发射光束产生影响的测量产生影响，此外，对象分辨率还会恶化。

优选地，操纵单元被配置用于根据衰减因数来调整光斑的分量。因此，储存了模型、表格等，该模型将操纵的范围与入射到光接收器上的光斑的分量联系起来，并经由它与衰减因数联系起来。如上所述，当光斑已经在传感器的基本状态下只部分地入射到光接收器时，衰减因数也可以大于1。期望的衰减因数和为此所需的操纵之间的联系也可以在评估单元中进行。随后，相应的评估功能可以理解为操纵单元的一部分，尽管原本的操纵单元是纯粹的执行器。

优选地，评估单元被配置用于接收信号的电平测量。为此，例如确定最大幅度，或者在脉冲***中确定接收脉冲的积分。通过电平测量装置可以确定，接收信号是否太弱或者被超调，并且如有必要通过操纵单元做出反应。作用在光接收器上的光斑的分量是确定电平的多个因数之一。

优选地，评估单元包括调节装置，以便使电平保持在调控范围内。因此，借助操作单元来利用根据本发明的有针对性的错位，以便使接收信号保持在可由光接收器捕获的动态范围内。调控范围可以对应于光接收器的最大动态范围，但也可以明显较小直到目标值。特别优选地，分别调节到之前测量的电平。这例如在脉冲法中确保了同类的接收脉冲。在基本状态下，传感器通过结构方式、参数化、示教、校准等来这样设置，使得针对期望的应用，特别是距离和对象的减弱的电平位于可捕获的动态范围内。调节装置确保了即使在变换的环境条件下也是如此。从操纵单元的调整，特别是调节装置在调节状态下的预给定参数，可以推断出光斑入射到光接收器的分量以及因此整个光斑的电平可能是多大。相对于较远的对象或较弱反射回的对象，这例如作为当前可用的储备是令人关注的。

优选地，评估单元被配置用于在借助操纵单元调节的到达光接收器的光斑的分量不同的情况下进行多次测量。在此借助操纵单元代替调节装置来确保光斑的较少分量和较多分量分别到达光接收器，从而以较低的灵敏度和较高的灵敏度来进行测量。当然，也可以设想一个或多个中间阶段。随后，评估具有更多的测量信息，并且可以例如对测量结果进行平均或挑选出良好调控的测量结果。代替离散地启动操纵单元的相应调整，还可以例如通过正弦进行周期性的操纵，并随后在不同的调整中通过相应的时间偏移进行测量。

优选地，操纵单元被配置用于接收光学器件的焦点调整、横向移位和/或倾斜。这些措施单独或结合起来导致对光斑产生期望的效果。聚焦或多次散焦特别适合短焦距的***。随后，轻微的调整早已足够用于获得满意的结果。横向移位的相关效应是相对位置，使得接收光学器件、光接收器或二者都可以被移位。另外，倾斜也确保了光接收器的期望部分例如在横向移位中被错过。可以倾斜接收光学器件、其元件之一或光学有效表面或者光接收器。

优选地，操纵单元包括可动线圈或压电致动器。因此，根据实施方式，通过可动线圈或压电致动器对相应的轴线进行操纵，可以沿着光轴移位(即散焦)或横向移位。也可以设想在多个轴线上进行操纵。

优选地，操纵单元包括自适应透镜。刚刚提到的操纵单元可以改变后焦距，如有必要也可以改变多透镜***的焦距。相比而言，自适应透镜直接调整其光学有效表面的曲度，并从而调整其焦距，因此在几毫秒内非常快速。这种自适应透镜稳固、可靠、耐振且长期稳定，为不同的波长提供足够的光学质量，只需要最小的功耗并且没有移动的部件。

优选地，自适应透镜是液体透镜或凝胶透镜。这样的透镜提供了期望的调整可能性，并且与此同时还非常紧凑且成本低。更优选地，自适应透镜也是可倾斜的。这涉及让入射光束在可调方向上射出的光学效应。为此，自适应透镜例如在旋转方向上包括分段的控制元件。其可以是通过电湿润效应对液体透镜进行控制的分段电极。还可以设想分段的致动器，特别是压电致动器，该致动器局部改变液体上的压力并由此使液体上的薄膜不同地弯曲，或者使透镜的凝胶状物质直接变形。通过在旋转方向上分段来实现对透镜产生非旋转对称的、导致光学倾斜的影响。

对可动线圈、压电致动器或液体透镜的另一替代物是其他执行器，用于使元件在轴线上移位或倾斜。微型反射镜(DMD，数字微型反射镜设备)也是可能的，但其相对昂贵。

优选地，光接收器被构建成具有多个光接收元件的行，并且操纵单元被构建用于使光斑横向于该行移位或变形。当然，如果可能的话，该操纵不应导致光接收元件之间的串扰，因为这会使测量失真。然而，横向于行存在空间，以确保光斑的分量错过相应的光接收元件。除了横向于行的优选方向之外，操纵单元的结构可能性都是相同的。此外，优选方向可以通过将横向的移位或倾斜限于一个方向上以及通过圆柱形透镜的变形或散焦来实现。

优选地，光接收器被构建成光接收元件的矩阵，并且接收光学元件包括微透镜阵列。并非所有操纵都适合于此，但至少横向的移位以及通过距离改变的散焦是可能的。此外，操纵的活动空间较小。但填充因子(Füllfaktor)，即感光面积与整个像素面积之比，在矩阵光接收器中未达到100％。因此，存在死区，其中至少某些光分量可以通过错位得以偏转，而接收光不会到达其他光接收元件。

根据本发明的方法可以以类似的方式进一步改进，并因此显示出类似的优点。这种有利的特征在优选实施例中示例性地但不详尽地进行描述。

附图说明

下面将依据实施方式并参照附图来对本发明的其他特征和优点进行示例性的详细说明。附图的图形示出：

图1是具有针对性错位的可能性的传感器的示意性剖视图；

图2是用于解释借助液体透镜进行有针对性的散焦的发射-接收单元及其光束路径的示意图；

图3是对应于图2的用于解释借助改变后焦距的执行器进行有针对性的散焦的示意图；

图4是对应于图2的用于解释光斑的有针对性的横向移位的示意图；以及

图5是相对于入射光束改变出射光束的方向的可倾斜液体透镜的图示。

具体实施方式

图1示出了用于从监测区域12获取对象信息的光电传感器10的示意性剖视图。光发射器14，例如LED或激光器，通过发射光学器件16将光束18发射到监测区域12中。光束18可以如图所示是准直的，但也可以聚焦到一定的距离，或者反之可以是发散的光束。

若光束18在监测区域12中入射到对象或反射器上，则由接收光学器件22引导反射回的光束20以返回到光接收器24上。接收光学器件22作为简单的透镜示出，其可以是非球面或自由曲面。但也可以考虑由多个透镜(包括单个或多个)特别是交叉的柱面透镜组成的或者具有如光阑、棱镜、反射镜等的其他光学元件的光学***。涉及的单个或多个透镜可以是具有可变焦距的自适应透镜。总体而言，接收光学器件22也可以被构造成反射的，且特别包括移动的反射镜或微型反射镜。这同样适用于发射光学器件16。

优选地，通过内部光电效应将接收到的光子转换成电流的光学半导体二极管充当光接收器24。为此，可以考虑光电二极管(PD)、雪崩光电二极管(APD)或单光子雪崩光电二极管(SPAD)和类似的接收元件。在这种情况下，这种单个光学半导体二极管本身没有空间分辨能力，其输出信号仅提供有关接收到的光量的信息。然而，空间分辨率

可以通过由多个这种光学半导体二极管组成的行形或矩阵形光接收器来实现。

反射回的光束20在光接收器24上产生光斑，并由此产生电接收信号。评估单元26与光接收器24连接，并在对象获取单元28中对接收信号进行评估，以获得对象信息。评估单元26同时承担控制功能，并与光发射器14连接。简单的评估只能二进制地识别对象是否存在。优选地，传感器10被构造成测量距离。为此，所发射的光束18以短脉冲进行调制，确定该短脉冲从发射到在光接收器24中被捕获的飞行时间。可替代地，对振荡进行修调，并通过相位偏移测定光飞行时间。

此外，在传感器中设置用于在接收路径中进行有针对性的错位的操纵单元30，使得光斑的不同分量到达光接收器24。为此，优选地，操纵单元30对接收光学器件22产生作用，可替代地或附加地，对光接收器24产生作用，以改变全部元件或至少一个光学有效界面的位置、旋转位置或形状。以下将根据图2到图4对操纵单元30的可能的结构形式及其对光斑的影响进行更详细的解释。

对应于操纵单元30，在评估单元26中设置操纵控制装置32。因此，针对应该到达光接收器24的光斑的期望分量，生成了用于操纵单元30的必要的参数和指令。操纵单元30可以不同于图示对光发射器14或发射光学器件16产生作用。

电平测量装置34的任务在于，根据接收信号来确定入射到光接收器24上的光斑中的光强度。为此，优选地，对接收信号进行评估，例如评估接收信号的积分或极值。特别地，电平测量装置34识别到光接收器24过调或者接收信号弱到以至于它消失在噪声之中，这可以通过设定的噪声阈值或者与没有光斑时的接收信号的比较来识别。此外，还知道光斑的哪个分量总是落在光接收器24上，因为这是通过借助于操纵单元30的错位来调整的。由此，也可以推算出包括错过光接收器24的分量在内的全部光斑的总电平。

调节装置36利用电平测量装置的结果作为输入变量，以借助于操纵单元30将接收信号保持在调控范围内。光接收器24和像放大电路的接收路径中的其他电子器件可以预先处理一定的动态范围。通过调节装置36防止对电子器件的动态范围而言太强或太弱的接收信号。也有可能的是，不仅将接收信号保持在调控范围内，而且总是调节到固定的电平，特别是调节到最后评估的接收信号的电平。由此在脉冲飞行时间法时避免了由于不同的脉冲形状或脉冲高度而引起的测量误差。然后不需要对由于减弱变化(例如致使边沿陡度产生变化的减弱变化)而引起的***测量偏差进行常规校正了。

根据图1，评估单元26包括刚刚提到的对象获取单元28、操纵控制装置32、电平测量装置34和调节装置36。这纯粹是功能上的理解。例如，操纵单元30可以不仅是执行器，而且控制功能还可以从评估单元26的模块移动到那里。总的来说，实际上的实施可以在一个或多个数字模块和开关电路中实现，例如在微处理器、FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)中实现。

图1示出了被构造成一维扫描器的传感器10。这只是代表了受益于根据本发明的动态调节的许多传感器的原理图。首先，光学路径可以例如通过具有分光镜的准直结构来改变。光发射器14可以设置在自身的壳体中，并且也可以设置在一定距离处，例如在单向光栅旁，并且传感器10也可以不具有光发射器14。光接收器24可被构造成接收器行，例如以根据三角测量原理来测量距离，或者通过传感器10作为抑制背景的扫描器(HGA扫描器)只对一定距离范围内的对象做出反应。还可以考虑矩阵接收器。不止一维的监测区域也可以通过进一步改进作为光栅或激光扫描仪得以实现。所有这些传感器10也可以被构造成如已经提到的EN13849那样的安全标准意义上的安全传感器。

图2到图4解释了操纵单元30如何可以实现仅光斑的期望分量到达光接收器24并因此对通过较少的光产生的接收信号进行衰减的一些可能性。光学组件22、24在接收路径中的受控错位可以以不同的方式实现。一种可能性是在图2和图3中以两种示例性的实施方式示出的沿着光轴的(自动)散焦。另一种可能性是在根据图4的实施方式中通过横向移位接收光学器件22实现的光斑的横向移位。光斑的横向移位也可以通过倾斜接收光学器件或光学有效面积来实现。由于这取决于相对位置，因此在其他的实施方式中，附加地或唯一地移动光接收器24。

操纵单元30可以针对明确定义的错位使用不同的技术。自适应透镜，特别是液体透镜或凝胶透镜提供了第一种可能性。在这样的自适应透镜中，可以通过电控制来改变透镜轮廓，由此在几微秒内调整焦距。此外，还存在可以实现不对称的形状改变并因此有效地实现可用于光斑的横向移位的倾斜的自适应透镜。这样的自适应透镜将根据图5来进一步进行解释。

能够在至少一个轴线上快速移位的所有致动器提供了另一种可能性。快速意味着，优选地，操纵对于传感器10的测量速率(例如10-500Hz)足够快。压电致动器构成了关于此的一个示例。其中，可以通过施加由于压电效应而产生的电压，有针对性地获得压电材料的弹性膨胀或收缩。另一示例是可动线圈(音圈)。

图2示出了用于解释通过对使用自适应透镜或特别是液体透镜的接收光学器件22进行散焦来进行动态调节的光发射器14和光接收器24的光束路径的示意图，操纵单元30可以调整透镜的焦距。图1的图示的偏离仅用于更好的观察，并不暗示特别的技术特性。所示的单片式发射-接收单元也仅仅是个示例，光发射器14和光接收器24也可以分开，并且即使没有光发射器14，反射回的光束20也可以属于实际上的任何源。

发射光学器件16在此例如包括单个发射透镜，该发射透镜可以具有不同的制模作为球面的、非球面的或自由曲面的透镜。入射表面和出射表面可以是凸面的、凹面的或平面的。优选地，发射透镜最佳地适于测量任务。发射透镜可以由玻璃或塑料制成。此外，由于例如保持装置可以直接由塑料喷注而成，因此塑料允许为光机械任务提供更多创造性的活动空间。

在光功率足够的情况下，在此示例性的接收光学器件22的单个接收透镜不必具有理想适配的透镜轮廓，因为光学扩展量

最大化不是必须的。在这种情况下，可以使用液体透镜作为接收透镜，该液体透镜的透镜轮廓可以电调节。

在图2的左侧，示出了经过校准的调整，其适于接收的低等到中等的光功率。然后，这会导致其动态范围足够的光接收器24的调控。在图2的右侧是接收光学器件22通过液体透镜的焦距调节被有针对性地散焦。该调整在高到非常高的平均接收的光功率的情况下进行。由于焦点位置改变，光斑增大，更确切地说是增大到只有分量还到达光接收器24的程度。因此，可以通过散焦对作用在光接收器24上的辐射量有针对性地进行控制。由此，可以使光接收器24连同具有有限的动态范围的所属电子器件情境地适应于分别存在的环境条件，并理想地运用，而无需重新配置光发射器和/或光接收器。即使对于较高的平均接收的光功率而言，散焦也会导致光接收器24的调控。

图3示出了与图2类似的光发射器14和光接收器24的光束路径的示意图，但在此散焦不是通过自适应透镜，而是通过调整焦距来实现。

动态调节或功率调节原理是模拟的。在图3的左侧，示出了经校准的调整，该调整适于接收的低等到中等的光功率并会导致光接收器24的调控。在图3的右侧，接收光学器件22在高到非常高的平均接收功率的情况下通过沿着光轴的移动被有针对性地散焦，并且随后这也会导致光接收器24的调控。

在某些情况下，由于空间或控制方面的原因，不能使用自适应透镜。尤其是在特别具有挑战性的环境条件下，不仅是发射透镜而且还有接收透镜都应该最佳地适应于测量任务。然后，动态调节由于透镜轮廓的变形(如在液体透镜中)而不那么合适，因为在这种情况下接收透镜会失去其最佳适配性。因此，理想适配的接收光学器件22在此保持不变，并且用于散焦的操纵单元30例如是调整接收光学器件22和光接收器24之间距离的压电致动器或可动线圈。

图4示出了借助横向移位光斑的另一种可设想的操纵。除此之外，如图2和图3一样，对示意图、可能的结构形式和环境条件进行阐述。在图4中所示的示例中，接收光学器件24例如借助压电致动器或可动线圈被横向移位。以上已经提到了用于移位光斑的一些可替代的可能性。为此，可以倾斜光学元件，例如反射镜、还有微型反射镜、棱镜、透镜或者仅仅是自适应透镜的透镜轮廓。可替代地或附加地，光接收器24也可以被移位或倾斜。

通过横向的错位以及由此移动光斑，光被有针对性地部分地引导到光接收器24上，以用于在相同的焦点位置进行动态调节。焦点位置可以额外进行操纵，无论是通过自适应透镜还是通过操纵后焦距和随后可能理想适配的接收光学器件22来进行。通过部分照明，避免了光接收器24的过调。

在图4的左侧，再次示出了经过校准的调整，该调整适于接收的低等到中等的光功率并会导致光接收器24的调控。在图4的右侧，接收光学器件22在高到非常高的平均的接收功率的情况下通过横向错位来确保，只有部分光斑到达光接收器24，并且剩余部分错过该光接收器，以便进一步实现光接收器24的调控。

参照图2到图4所描述的错位的可能性，也就是通过不同方式进行散焦和横向移位，可以彼此结合。当在要求特别高的环境条件下错位仍不足以最佳地形成光接收器24的调控时，也可以考虑与其他措施结合，例如对光发射器14的调节，特别是其光功率或者是在脉冲模式下的脉冲幅度、脉冲长度和/或脉冲重复频率，或者是不涉及光学接收路径而是电子器件(例如正好在SPAD或门控窗口旁的放大、偏压)的对光接收器24的进一步调节。

优选地，调节装置36确保通过操纵单元30精确地调整相应的适合的错位。有利地，对到达光接收器上的光学辐射功率进行校准。可以调节到由一些光接收器24直接输出的作为测量值的，以及可以以其他方式通过电平测量装置34来测量的先前测量的信号水平。

最后，还将参照图5对自适应透镜的一些实施方式进行解释，其中一个或多个作为可操纵的光学组件可以布置在接收光学器件22中，或者也可以布置在发射光学器件16中。所示出的自适应透镜是经电湿润效应之后的液体透镜。也存在其他的自适应透镜，例如具有液体腔室和覆盖该液体腔室的薄膜的自适应透镜，该薄膜的凸面通过液体上的压力被改变，或者是具有凝胶状的透光材料的透镜，该材料通过执行器进行机械变形。

液体透镜包括两种透明的、具有不同折射率和相同密度的不可混合的液体38、40。两种液体38、40之间的液体边界层的形状用于光学功能。致动基于电湿润的原理，其显示表面张力或界面张力对所施加的电场的依赖性。因此，有可能通过在接口44和44b上的电控制来改变边界层42的形状并从而改变液体透镜的光学特性，由此在电极46上施加相应的电压。

根据构型甚至是凹形边界层42(也就是发散的行为)，这样的控制电压可以旋转对称地改变边界层42的轮廓，并对此来调整焦距。但液体透镜也可以在其倾斜时受到影响，这是基于非旋转对称施加的电压以及由此产生的电场。因此，边界层42不会被旋转对称地变形，这被用于倾斜。图5左侧示出了液体透镜向下的倾斜，在中间示出了没有倾斜的旋转对称的调整以作比较，以及右侧示出了向上的倾斜。在这种情况下，倾斜的方向分别与光学作用有关，也就是光斑在光接收器24上移动的方向。聚焦(散焦)可以分别通过相应地弯曲界面42来叠加到倾斜上。

Claims (14)

1.一种用于从监测区域(12)获取对象信息的光电传感器(10)，具有：光接收器(24)、分配给所述光接收器(24)的用于在所述光接收器(24)上产生光斑的接收光学器件(22)以及用于根据所述光接收器(24)的接收信号产生对象信息的评估单元(26)，

其特征在于，

设置有操纵单元(30)，以便通过在有针对性的错位中移动或变形改变接收光学器件(22)、光接收器(24)和/或所述接收光学器件(22)的元件，以进行动态调节，使得到达所述光接收器(24)上的光斑的分量改变；

其中，所述评估单元(26)包含操纵控制装置(32)，其针对应该到达所述光接收器(24)的光斑的期望分量，生成用于所述操纵单元(30)的参数和指令。

2.根据权利要求1所述的传感器(10)，所述传感器包括光发射器(14)，所述光发射器的光产生光斑。

3.根据权利要求1所述的传感器(10)，其中所述操纵单元(30)被配置用于根据衰减因数调整光斑的分量。

4.根据权利要求2所述的传感器(10)，其中所述操纵单元(30)被配置用于根据衰减因数调整光斑的分量。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器(10)，其中所述评估单元(26)被配置用于所述接收信号的电平测量装置(34)。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器(10)，其中所述评估单元(26)包括调节装置(36)，以便将电平保持在调控范围内。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器(10)，其中所述评估单元(26)被配置用于在借助所述操纵单元(30)调整的到达所述光接收器(24)上的光斑的分量不同的情况下进行多次测量。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器(10)，其中所述操纵单元(30)被配置用于所述接收光学器件(22)的焦点调整、横向移位/或倾斜。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器(10)，其中所述操纵单元(30)包括可动线圈或压电致动器。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器(10)，其中所述操纵单元(30)包括自适应透镜。

11.根据权利要求10所述的传感器(10)，其中所述自适应透镜为液体透镜。

12.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器(10)，其中所述光接收器(24)被构造成具有多个光接收元件的行，并且所述操纵单元(30)被构造用于使光斑横向于所述行移位或变形。

13.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器(10)，其中所述光接收器(24)被构造成光接收元件的矩阵，并且所述接收光学器件(22)包括微透镜阵列。

14.一种用于从监测区域(12)获取对象信息的方法，其中接收光学器件(22)在光接收器(24)上产生光斑，并且对所述光接收器(24)的接收信号进行评估，以获得所述对象信息，

其特征在于，

接收光学器件(22)、光接收器(24)和/或所述接收光学器件(22)的元件通过在有针对性的错位中移动或变形被改变，以进行动态调节，使得到达所述光接收器(24)上的光斑的分量改变；

其中，在所述评估中，针对应该到达所述光接收器(24)的光斑的期望分量，通过操纵控制装置生成用于动态调节的参数和指令。

Images