DE102014109240A1

DE102014109240A1 - Laserradarsystem

Info

Publication number: DE102014109240A1
Application number: DE102014109240.6A
Authority: DE
Inventors: Bongki Mheen; MyoungSook Oh; Jae-Sik SIM; Jung-ho Song; Hong-seok Seo; minhyup SONG
Original assignee: Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Current assignee: Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2015-01-08
Also published as: US9857472B2; US20150009485A1

Abstract

Es wird ein Laserradarsystem geschaffen. Das Laserradarsystem enthält eine erste Sende- und Empfangseinheit, die aufeinanderfolgend ein erstes Laserbündel an mehrere Orte innerhalb eines ersten Blickbereichs abstrahlt und reflektiertes Licht empfängt; und eine zweite Sende- und Empfangseinheit, die aufeinanderfolgend ein zweites Laserbündel an mehrere Orte innerhalb eines zweiten Blickbereichs abstrahlt und reflektiertes Licht empfängt, wobei sowohl die erste Sende- und Empfangseinheit als auch die zweite Sende- und Empfangseinheit an einem Träger befestigt ist und unabhängig nach dem ersten Blickbereich und nach dem zweiten Blickbereich sucht.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die hier offenbarte vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Laserradar und insbesondere auf ein Laserradarsystem zum Erhalten eines 3D-Bildes.
Ein 3D-Bild-System wird verwendet, um einen Bildinhalt zu erhalten, der durch ein 3D-Anzeige-Fernsehgerät angezeigt wird. Außerdem kann das 3D-Bild-System verwendet werden, um ein weit entferntes militärisches Ziel oder eine weit entfernte natürliche Umgebung wie etwa einen Erdrutsch zu überwachen und um verschiedene 3D-Bilder um ein Fahrzeug zu erhalten, die für den Betrieb eines unbemannten Fahrzeugs notwendig sind.
In einigen Gebieten kann selbst ein 3D-Bild mit einer schlechten Qualität eine Rolle spielen, wobei aber mit der jüngsten raschen Erweiterung eines Anwendungsgebiets verschiedene Umgebungen ein 3D-Bild mit ausgezeichneter Qualität benötigen. Um ein hochwertiges 3D-Bild zu implementieren, steht in letzter Zeit ein Laserradarsystem im Mittelpunkt.
Allerdings ist es zutreffend, dass ein Laserradarsystem, das hohe Herstellungskosten verursacht, notwendig ist, um ein 3D-Bild mit einer hohen Auflösung oder Rahmenrate zu erhalten. Die vorliegende Erfindung schafft ein Laserradarsystem, das einen Suchumfang bei niedrigen Kosten ändern kann und eine gewünschte Auflösung oder Rahmenrate leicht ändern kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung schafft ein Laserradarsystem, das einen Aufwand wie etwa die Ausrichtung des optimalen Wegs zwischen einem Lichtsendeweg und einem Lichtempfangsweg, um die optimale Leistung zu erhalten, die notwendig ist, wenn ein 3D-Bild erhalten wird, minimieren kann, das die Gesamtimplementierungskosten verringern kann und das für die Massenproduktion geeignet ist.
Außerdem schafft die vorliegende Erfindung ein Laserradarsystem, das eine tote Zone, die nicht detektiert wird, wenn es in ein Fahrzeug eingebaut ist, verhältnismäßig leicht beseitigt oder verringert.
Außerdem schafft die vorliegende Erfindung ein Laserradarsystem, das an einem Ziel mit einer großen Fläche oder einem großen Winkel arbeiten kann.
Außerdem schafft die vorliegende Erfindung ein Laserradarsystem, das unterschiedliche Bilddatenauflösungen für Gebiete festlegen kann.
Außerdem liefert die vorliegende Erfindung ein 3D-Bild durch gleichzeitiges und umfassendes Analysieren von Ferndaten, wobei es eine Betriebsart mit hohem SNR für einen schmalen Winkel und Nahdaten bereitstellt, wobei es eine Betriebsart mit niedrigem SNR für einen weiten Winkel bereitstellt. Außerdem schafft die vorliegende Erfindung ein Laserradarsystem, das unter Verwendung eines Verfahrens zum wahlweisen Betreiben gleichzeitig oder in Abhängigkeit von der Situation Ferndaten über ein interessierendes Gebiet und Weitbereichsdaten über andere Gebiete erhalten kann, und ein Verfahren zum Erhalten eines Bildes eines Ziels durch das System.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schaffen Laserradarsysteme, die eine erste Sende- und Empfangseinheit, die aufeinanderfolgend ein erstes Laserbündel an mehrere Orte innerhalb eines ersten Blickbereichs abstrahlt und reflektiertes Licht empfängt; und eine zweite Sende- und Empfangseinheit, die aufeinanderfolgend ein zweites Laserbündel an mehrere Orte innerhalb eines zweiten Blickbereichs abstrahlt und reflektiertes Licht empfängt, enthalten, wobei sowohl die erste Sende- und Empfangseinheit als auch die zweite Sende- und Empfangseinheit an einem Träger befestigt ist und unabhängig nach dem ersten Blickbereich und nach dem zweiten Blickbereich sucht.
EFFEKT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
In Übereinstimmung mit einem Laserradarsystem der vorliegenden Erfindung ist es möglich, in Abhängigkeit von der Eigenschaft eines Trägers ein 3D-Bild unterschiedlicher Orte und Sichtwinkel bereitzustellen.
In Übereinstimmung mit einem Laserradarsystem der vorliegenden Erfindung ist es möglich, gleichzeitig nach einem weiten Gebiet zu suchen, da es möglich ist, durch eine Kombination einer Lichtsendeeinheit mehrere Abstrahlungsbereiche zu implementieren.
Außerdem kann ein Laserradarsystem der vorliegenden Erfindung eine tote Zone, in der wegen der Motorhaube eines Fahrzeugs oder eines Teils eines Systems keine Sicht gegeben ist, beim Implementieren des Fahrzeugs oder verschiedener Anwendungssysteme verringern oder beseitigen.
Außerdem enthält ein Laserradarsystem der vorliegenden Erfindung wenigstens eine Lichtempfangslinse, die unterschiedliche optische Winkeleigenschaften besitzt, wobei es möglich ist, für einen verhältnismäßig schmalen Winkel Langstreckendaten einer Betriebsart mit hohem SNR und für einen verhältnismäßig niedrigen Winkel ein 3D-Bild einer Betriebsart mit niedrigem SNR gleichzeitig zu erhalten.
Außerdem kann ein Laserradarsystem der vorliegenden Erfindung eine einfache Struktur schaffen, die ein über wenigstens eine Lichtempfangseinheit empfangenes Signal durch ein Signalverarbeitungsmodul verarbeiten kann. Somit ist ein Laserradarsystem der vorliegenden Erfindung sehr vorteilhaft in Bezug auf einen Implementierungskostenaspekt.
Außerdem ist es durch Schaffung eines Laserradarsystems, das eine oder mehrere Lichtsendeeinheiten verwendet, die in unterschiedlichen Zeitzonen arbeiten, möglich, ein System zu implementieren, das eine größere Fläche abtastet, eine tote Zone effizient beseitigt und nach Bedarf für jedes Gebiet unterschiedliche Auflösungen bereitstellt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Laserradarsystem in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt beispielhaft eine Sende- und Empfangseinheit, die ein Laserradarsystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung konfiguriert;
3 zeigt beispielhaft, wie eine durch die vorliegende Erfindung dargestellte Lichtsendeeinheit Licht im Zeitverlauf an unterschiedliche Orte abstrahlt und wie eine feste Lichtempfangseinheit detektiert;
4 zeigt beispielhaft einen großflächigen Photodetektor der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt ein Laserradarsystem in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 zeigt beispielhaft eine Konfiguration eines Reflektors aus 5;
7 zeigt beispielhaft eine Sende- und Empfangseinheit eines Laserradarsystems 200 in 6;
8 zeigt Sende- und Empfangsblickbereiche ROI, die durch ein Laserradarsystem in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konfiguriert sind;
9 zeigt Sende- und Empfangsblickbereiche, die durch ein Laserradarsystem in Übereinstimmung mit einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konfiguriert sind;
10 ist ein Zeitablaufplan, der beispielhaft Sende- und Empfangslichtbündel eines Laserradarsystems aus 9 in einem Zeitbereich zeigt;
11 zeigt Sende- und Empfangsblickbereiche, die durch ein Laserradarsystem in Übereinstimmung mit einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konfiguriert sind;
12 zeigt ein Laserradarsystem in Übereinstimmung mit einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13 zeigt beispielhaft eine Konfiguration einer Lichtsendeeinheit, die einen Laserimpuls in 12 in wenigstens zwei Bündel teilt;
14 zeigt ein Beispiel von durch eine Lichtempfangseinheit in 13 erfassten Sektoren;
15 ist eine Querschnittsansicht von Sektoren entlang der Linie A-A' aus 14;
16 zeigt eine andere Ausführungsform einer Lichtsendeeinheit eines Laserradarsystems;
17 ist eine Querschnittsansicht von Sektoren entlang der Linie B-B' aus 16;
18A und 18B zeigen den Mehrsitzungsbetrieb, wenn ein Laserradarsystem der vorliegenden Erfindung auf eine Anwendung für ein Fahrzeug angewendet wird;
19A und 19B zeigen den Mehrsitzungsbetrieb, wenn ein Laserradarsystem der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform auf eine Anwendung für ein Fahrzeug angewendet wird;
20 zeigt eine andere Ausführungsform, wenn ein Laserradarsystem der vorliegenden Erfindung auf eine Anwendung für ein Fahrzeug angewendet wird;
21 zeigt einfach Querschnitte der Sektoren in 20; und
22 zeigt, wie Sektoren in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform eines Laserradarsystems für ein Fahrzeug zu konfigurieren sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die obigen allgemeinen Beschreibungen und die folgenden ausführlichen Beschreibungen sind alle beispielhaft, um zusätzliche Beschreibungen der vorliegenden Erfindung zu geben. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann sie in anderen Formen implementiert werden. Vielmehr werden diese Ausführungsformen gegeben, damit die vorliegende Offenbarung gründlich und vollständig ist und den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung dem Fachmann auf dem Gebiet umfassend vermittelt.
Die hier verwendeten Begriffe sind nur zur Beschreibung spezifischer Ausführungsformen verwendet und sollen die vorliegende Erfindung nicht einschränken. Sofern nicht etwas anderes angegeben ist, enthalten die Begriffe in Singularform die Pluralform. Selbstverständlich geben die Begriffe ”enthält” oder ”weist auf” das Vorhandensein von in der vorliegenden Offenbarung dargestellten Eigenschaften, Anzahlen, Schritten, Operationen, Bauelementen, Teilen oder Kombinationen davon an, wobei sie das Vorhandensein oder die Hinzufügung einer oder mehrerer anderer Eigenschaften, Anzahlen, Schritte, Operationen, Bauelemente, Teile oder Kombinationen davon aber nicht ausschließen.
Sofern hier nicht etwas anderes definiert ist, besitzen alle hier verwendeten Begriffe einschließlich technischer oder wissenschaftlicher Begriffe dieselben Bedeutungen, wie sie der Fachmann auf dem Gebiet allgemein versteht. Begriffe, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, sind in Bedeutungen, die an die Kontextbedeutungen im verwandten Gebiet angepassten sind, zu verstehen und, sofern hier nicht etwas anderes definiert ist, nicht als ideale oder übermäßig formale Bedeutung zu verstehen.
Wenn die vorliegende Offenbarung erwähnt, dass irgendein Teil irgendein Bauelement enthält, heißt das, dass es möglicherweise ferner andere Bauelemente enthält. Außerdem enthält jede hier beschriebene und dargestellte Ausführungsform ihre komplementäre Ausführungsform. Im Folgenden sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Im Folgenden sind beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es wird angemerkt, dass im Folgenden nur Beschreibungen gegeben sind, die für das Verständnis von Operationen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erforderlich sind, und keine weiteren Beschreibungen gegeben sind, um den Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht zu verdecken.
1 zeigt ein Laserradarsystem in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Anhand von 1 enthält ein Laserradarsystem 100 der vorliegenden Erfindung eine erste Sende- und Empfangseinheit 110 und eine zweite Sende- und Empfangseinheit 120, die unterschiedliche Blickbereiche oder interessierende Gebiete ROI aufweisen.
Die erste Sende- und Empfangseinheit 110 strahlt im Zeitverlauf aufeinanderfolgend ein Laserbündel aus. Eine in der ersten Sende- und Empfangseinheit 110 enthaltene (nicht gezeigte) Lichtsendeeinheit strahlt in einer Richtung, die einem ersten Sendeblickbereich ROI1_TX entspricht, einen Laserimpuls ab. Das heißt, die erste Sende- und Empfangseinheit 110 strahlt aufeinanderfolgend einen Laserimpuls ab, um ein in dem ersten Sendeblickbereich ROI1_TX enthaltenes Ausstrahlungsgebiet horizontal oder vertikal aufeinanderfolgend abzutasten.
Die erste Sende- und Empfangseinheit 110 empfängt reflektiertes Laserlicht, das von der Lichtsendeeinheit abgestrahlt worden ist und das ein Ziel reflektiert. Die erste Sende- und Empfangseinheit 110 enthält eine Lichtempfangseinheit (nicht gezeigt), die reflektiertes Licht aus einem Gebiet, das einem ersten Empfangsblickbereich ROI1_RX entspricht, empfängt. Insbesondere kann die Lichtempfangseinheit außerdem einen großflächigen Photodetektor zum Detektieren von reflektiertem Laserlicht, das aufeinanderfolgend eintrifft, enthalten. Allerdings ist leicht zu verstehen, dass der Typ eines Photodetektors, der die Lichtempfangseinheit konfiguriert, darauf nicht beschränkt ist und einen Einzelphotodetektor, einen Photodetektor vom geteilten Typ oder einen Photodetektor vom Array-Typ enthalten kann. Die erste Sende- und Empfangseinheit 110 kann ein 3D-Bild eines Gebiets konfigurieren, das in Bezug auf die Reflexionszeit oder die Intensität des reflektierten Lichts, das von einem großflächigen Photodetektor detektiert wird, dem ersten Empfangsblickbereich ROI1_RX entspricht. In diesem Beispiel kann der erste Empfangsblickbereich ROI1_RX verhältnismäßig breiter als der erste Sendeblickbereich ROI1_TX eingestellt sein. Die Konfiguration der ersten Sende- und Empfangseinheit 110 wird im Folgenden anhand anderer Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
Die zweite Sende- und Empfangseinheit 120 tastet die Blickbereiche ROI2_TX und ROI2_RX, die von jenen der ersten Sende- und Empfangseinheit 110 verschieden sind, ab und detektiert sie. Insbesondere strahlt die zweite Sende- und Empfangseinheit 120 ein Laserbündel zu einer anderen Zeit als die erste Sende- und Empfangseinheit 110 in den zweiten Sendeblickbereich ROI2_TX ab. Außerdem empfängt und detektiert die zweite Sende- und Empfangseinheit 120 reflektiertes Laserlicht aus einem Gebiet, das dem zweiten Empfangsblickbereich ROI2_RX entspricht. Die zweite Sende- und Empfangseinheit 120 strahlt ein Laserbündel im Zeitverlauf aufeinanderfolgend in ein Gebiet ab, das dem zweiten Sendeblickbereich ROI2_TX entspricht. Die Konfiguration der zweiten Sende- und Empfangseinheit 120 kann dieselbe wie die der ersten Sende- und Empfangseinheit 110 sein.
Die erste und die zweite Sende- und Empfangseinheit 110 und 120 können in einer festen Richtung in einen Träger (loader) eingebaut sein. Zum Beispiel können sie in der Weise in den Träger eingebaut sein, dass die Differenz zwischen den zentralen Teilen der Blickbereiche der ersten und der zweiten Sende- und Empfangseinheit 110 und 120 einen festen Winkel K aufweist. Der Grund dafür ist, dass sowohl die erste als auch die zweite Sende- und Empfangseinheit 110 und 120 eine Sendeeinheit und einen großflächigen Photodetektor, der ohne Drehung ein 3D-Bild mit einer hohen Auflösung detektieren kann, enthält. Eine solche Struktur wird anhand von 2 bis 4 ausführlich beschrieben. Außerdem kann der erste Sendeblickbereich ROI1_TX oder der zweite Sendeblickbereich ROI2_TX an dem Träger in einer horizontal asymmetrischen Form gebildet sein. Außerdem kann der erste Sendeblickbereich ROI1_TX oder der zweite Sendeblickbereich ROI2_TX an dem Träger in einer Sektorform gebildet sein, aber auch nicht-kreisförmig gebildet sein. Das heißt, durch relatives Erhöhen oder Verringern der Leistung eines Impulslasers unter einem spezifischen Winkel wird die Form des ersten Sendeblickbereichs ROI1_TX oder des zweiten Sendeblickbereichs ROI2_TX an dem Träger nicht-kreisförmig.
Obgleich beschrieben worden ist, dass das Laserradarsystem 100 die erste und die zweite Sende- und Empfangseinheit 110 und 120 enthält, die ein Laserbündel in unterschiedlichen Zeitschlitzen abstrahlen, ist die vorliegende Erfindung außerdem darauf nicht beschränkt. Ferner kann eine dritte Sende- und Empfangseinheit enthalten sein, die ein Laserbündel abstrahlt und reflektiertes Licht in anderen Zeitschlitzen als die erste und die zweite Sende- und Empfangseinheit 110 und 120 detektiert. Außerdem können der Sende- und der Empfangsblickbereich der dritten Sende- und Empfangseinheit so gebildet sein, dass sie sich mit den Sende- und Empfangsblickbereichen der ersten und der zweiten Sende- und Empfangseinheit 110 und 120 überlappen oder nicht überlappen. Um eine tote Zone in der Detektion zu beseitigen, können sich der Sende- und der Empfangsblickbereich der ersten bis dritten Sende- und Empfangseinheit überlappen.
Darüber hinaus kann das Laserradarsystem 100 ferner eine Steuereinheit (nicht gezeigt) zum Bilden eines 3D-Bildes in Bezug auf das Detektionssignal sowohl der ersten als auch der zweiten Sende- und Empfangseinheit 110 und 120 enthalten. Die Steuereinheit kann 3D-Bildkoordinaten oder Informationen über das reflektierte Bild in Bezug auf die Detektionssignale reflektierter Lichtbündel, die den Empfangsblickbereichen ROI1_RX bzw. ROI2_RX entsprechen, die detektierten Reflexionszeiten oder die Intensitäten der reflektierten Lichter synthetisieren. Außerdem kann die Steuereinheit den ersten Sendeblickbereich ROI1_TX und/oder den zweiten Sendeblickbereich ROI2_TX und/oder eine Abtastgeschwindigkeit und/oder die Anzahl der abzutastenden Punkte und/oder die Laserleistung auf der Grundlage der Bewegungsrichtung, des Bewegungswinkels, der Bewegungsgeschwindigkeit des Trägers, von Bewegungsinformationen, von Informationen über das Wetter um den Träger, über Staub und über den Ort der ersten und der zweiten Sende- und Empfangseinheit 110 und 120 an dem Träger variabel steuern.
2 zeigt beispielhaft eine Sende- und Empfangseinheit, die ein Laserradarsystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung konfiguriert. Anhand von 2 kann die erste Sende- und Empfangseinheit 110 eine Lichtsendeeinheit und eine Lichtempfangseinheit enthalten. Obgleich in diesem Beispiel nur die erste Sende- und Empfangseinheit 110 allgemein beschrieben ist, kann die zweite Sende- und Empfangseinheit 120 ebenfalls gleich konfiguriert sein. Somit wird keine Beschreibung einer bestimmten Struktur der zweiten Sende- und Empfangseinheit 120 gegeben.
Eine Laserimpulsausgabe von einem Impulslasergenerator 111 wird an ein Lichtsendeoptiksystem 112 gesendet. Von dem Lichtsendeoptiksystem 112 emittiertes Licht wird über einen optischen Deflektor 113 im Zeitverlauf in ein gewünschtes Gebiet eines Ziels 114 wie etwa in unterschiedliche Gebiete abgestrahlt. In diesem Beispiel kann das Lichtsendeoptiksystem 112 je nach Anwendung weggelassen sein oder kann es unter Verwendung eines Diffusors so konfiguriert sein, dass es einen bestimmten Divergenzwinkel aufweist. Das Lichtsendeoptiksystem 112 und der optische Deflektor 113 können in einem Bauelement implementiert sein und ihre Reihenfolge kann umgekehrt sein. In ein bestimmtes Gebiet abgestrahltes Laserlicht trifft in dieser Weise auf das Ziel 114 auf und wird reflektiert.
Das von dem Ziel 114 reflektierte Laserlicht geht durch ein festes optisches Filter 115, das Rauschlicht sperrt, geht daraufhin durch eine feste Lichtempfangslinse 116, um einen Brennpunkt zu bilden, und kommt bei einem großflächigen Photodetektor 117 an. In diesem Beispiel kann die Reihenfolge des optischen Filters 115 und der Lichtempfangslinse 116 umgekehrt sein und ist das optische Filter 115 ein optionales Bauelement.
In der vorliegenden Erfindung kann die Lichtempfangseinheit die Lichtempfangslinse 116 und den Photodetektor 117 enthalten. Die feste Lichtempfangseinheit sammelt alle von dem Ziel 114 reflektierten Laserbündel oder einen Teil davon. Außerdem wird das gesammelte Licht durch einen großflächigen Einzelphotodetektor 117 vom geteilten Typ oder vom Array-Typ detektiert. Außerdem kann die Lichtempfangseinheit ferner ein Modul enthalten, das die Temperatur steuern kann, um die Leistung des Photodetektors 117, der temperaturempfindlich ist, konstant zu halten, oder das die Leistung eines Detektionsmoduls in Abhängigkeit von der Temperatur ändern kann. Ferner kann die Lichtempfangseinheit der vorliegenden Erfindung wenigstens einen Lichtverstärker und ein Modul (wie etwa einen HF-Kombinator), das die Ausgabe jedes Lichtverstärkers addiert, enthalten. Die Ausgabe des Lichtverstärkers kann über ein solches Modul als ein Signal bereitgestellt werden.
Der optische Deflektor (oder Reflektor) 113 kann zwischen dem von dem Impulslaser 111 abgestrahlten Licht und dem Ziel 114 angeordnet sein. Der optische Deflektor 113 ermöglicht, dass ein von dem Impulslaser 111 abgestrahltes Laserbündel im Zeitverlauf zu unterschiedlichen Orten des Ziels 114 emittiert wird.
Das Laserradarsystem 110 der vorliegenden Erfindung kann Laserbündel von dem optischen Deflektor 113 im Zeitverlauf zu unterschiedlichen Orten abstrahlen. Somit kann der großflächige Photodetektor 117 im Zeitverlauf von unterschiedlichen Orten reflektiertes Licht detektieren. Außerdem kann das Laserradarsystem 110 eine Signalleseeinheit (nicht gezeigt) enthalten, die ein von dem großflächigen Photodetektor 117 detektiertes Laserbündel liest.
Außerdem kann das Laserradarsystem der vorliegenden Erfindung ferner eine Bildverarbeitungseinheit enthalten, die von der Signallasereinheit gelesene Laserbündelinformationen verwendet, um eine Entfernung jedes Beobachtungspunkts relativ zu dem Ziel 114 und/oder Intensitätsinformationen über reflektiertes Licht zu berechnen, und die eine berechnete Entfernung relativ zu jedem Punkt oder/und berechnete Intensitätsinformationen über das reflektierte Licht verwendet, um ein 3D-Bild des Ziels 114 zu bestimmen.
Das Laserradarsystem der vorliegenden Erfindung verwendet beim Bestimmen eines 3D-Bildes eine Entfernung oder/und Intensitätsinformationen über reflektiertes Licht. Das heißt, von einem Flugzeug aus gesehen werden Entfernungsinformationen detektiert, dass eine Asphaltstraße und der Boden daneben dieselbe Höhe besitzen. Um ein genaues 3D-Bild zu bestimmen, können somit ebenfalls Intensitätsinformationen über das reflektierte Licht verwendet werden, um eine befestigte Straße von dem Boden mit einem anderen Reflexionsvermögen zu unterscheiden.
Außerdem kann das Laserradarsystem 110 der vorliegenden Erfindung ferner eine Kamera enthalten, die ein 2D-Bild des Ziels 114 erhält. In diesem Fall kann die Bildverarbeitungseinheit außerdem die Funktionen des Korrigierens oder Synthetisierens eines 3D-Bildes und des durch die Kamera erhaltenen 2D-Bildes ausführen.
Die Lichtempfangseinheit kann mit einer Vorrichtung (wie etwa einem TEC, Temperaturcontroller) implementiert sein, um den temperaturempfindlichen Photodetektor bei einer konstanten Temperatur zu halten, sodass der Photodetektor dieselbe Charakteristik besitzen kann. Außerdem kann das Laserradarsystem 110 ferner ein Signalverarbeitungsmodul enthalten, das die Zeitdifferenz eines reflektierten Laserbündels von einem durch die Lichtempfangseinheit erzeugten analogen Signal oder die Größe eines reflektierten Laserbündels verarbeiten kann. Daraufhin kann durch eine Analysevorrichtung, die Daten unter Verwendung verschiedener Kommunikationsprotokolle wie etwa USB und Gigabit Ethernet über ein Verbindungskabel sendet und anzeigt, schließlich ein 3D-Bild gebildet werden.
Das heißt, die Bildverarbeitungseinheit berechnet im Zeitverlauf unterschiedliche Orte, analysiert zu dieser Zeit eintretendes Laserlicht und berechnet eine Entfernung oder/und Intensitätsinformationen über das reflektierte Licht. Unter Verwendung eines Rechenergebnisses der Entfernung oder/und der Intensitätsinformationen an dem reflektierten Licht wird ein 3D-Bild erhalten. Obgleich in diesem Beispiel die Analysevorrichtung für die Anzeige beschrieben ist, werden die Operationen nur ausgeführt, bis ein auf die Verarbeitungsplatine bezogener Prozess und Folgeoperationen durch eine tatsächliche Anwendung (ein Fahrzeug und einen Roboter, das bzw. der ein 3D-Bild direkt erkennen und verarbeiten kann) ausgeführt werden können.
2 stellt dar, dass der Lichtweg der Lichtsendeeinheit von dem der Lichtempfangseinheit verschieden ist, was eine Doppelachsen- oder Zweiachsen-Struktur genannt wird. Als ein weiteres Beispiel ist leicht zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung so implementiert werden kann, dass der Lichtweg der Lichtsendeeinheit derselbe wie der der Lichtempfangseinheit sein kann (eine Einachsen- oder Uniachsenstruktur).
3 zeigt beispielhaft, wie eine durch die vorliegende Erfindung dargestellte Lichtsendeeinheit Licht im Zeitverlauf an unterschiedliche Orte abstrahlt und wie eine feste Lichtempfangseinheit detektiert. 3 repräsentiert das Laserradarsystem 110, das den Impulslaser 111, den optischen Deflektor 113, das Ziel 114, die Lichtempfangslinse 116 und den Photodetektor 117 enthält.
Obgleich das Laserradarsystem in diesem Beispiel eine 1D-Abtastung (lineare Abtastung) in der Ebene ausführt, um eine Abtastform zu zeigen, ist festzustellen, dass es tatsächlich die Vorderseite auf einer 2D-Ebene abtastet. In diesem Fall kann ein Abtastmuster anders sein wie etwa ebene 2D-Koordinaten mit demselben Intervall sowie Polarkoordinaten oder andere Koordinaten mit unterschiedlichen Intervallen. Ein solches Muster kann dadurch implementiert werden, dass ein Ansteuersignal angewendet wird, das für eine optische Abtasteinrichtung geeignet ist, und die Qualität eines 3D-Bildes bestimmt wird. Das heißt, die Abtastoperation der vorliegenden Erfindung verwendet kein Verfahren zum Verbreitern und Streuen eines Laserbündels, sondern emittiert jedes Laserbündel zu jedem Beobachtungspunkt eines Ziels, wobei irgendein Gebiet regulär abgetastet wird, wenn im Zeitverlauf zu allen Beobachtungspunkten Laserbündel emittiert werden. In diesem Beispiel wird leicht verstanden, dass eine optische Abtasteinrichtung mit einem optischen Modul wie etwa einem optischen Spiegel oder einem Strahlteiler verwendet werden kann.
Außerdem kann zwischen dem Impulslaser 111 und dem optischen Deflektor 113 in 3 ferner das Lichtsendeoptiksystem 112 (wie etwa ein Kollimator) enthalten sein und kann zwischen dem Ziel 114 und der Lichtempfangslinse 116 ferner das optische Filter 115 enthalten sein.
Außerdem kann ein Verfahren zum Emittieren von Licht zu unterschiedlichen Orten des Ziels 114 im Zeitverlauf geändert oder durch eine Entwurfsänderung angewendet werden. Zum Beispiel kann der optische Deflektor 113 einen motorgetriebenen Galvanospiegel enthalten, um einen Laserimpuls im Zeitverlauf aufeinanderfolgend an mehrere Orte des Ziels 114 auszugeben. Alternativ kann der optische Deflektor 113 einen Lichtweg durch einen motorgetriebenen mehreckigen Drehspiegel steuern. Alternativ kann der optische Deflektor 113 ebenfalls durch eine elektrooptische Abtasteinrichtung implementiert sein. Der elektrooptische Deflektor ist eine Art Lichtwellenleiter, der die Richtung des einfallenden Lichts durch ein an eine Elektrode angelegtes elektrisches Signal steuert. Alternativ kann der optische Deflektor 113 unter Verwendung einer Faserlaseranordnung implementiert sein. Die Faserlaseranordnung kann als ein Arrayed Waveguide Grating (AWG) implementiert sein. Die Faserlaseranordnung kann mit dem AWG das Licht eines einfallenden Laserbündels verzögern oder die Wellenlänge des Laserbündels ändern, um Licht über mehrere Faserspitzen, die unterschiedliche Richtungen aufweisen, zu einem Ziel abzustrahlen. Somit ist es möglich, eine optische Abtastung mit unterschiedlichen Wellenlängen oder zu unterschiedlichen Zeitpunkten auszuführen. Der als die elektrooptische Abtasteinrichtung oder als die Faserlaseranordnung implementierte optische Deflektor 113 hat den Vorteil, dass es keine physikalische Antriebseinheit gibt. Somit gibt es Vorteile, dass der optische Deflektor stoßfest ist und wenig Schwingung und Geräusch verursacht.
Der optische Deflektor 113 der vorliegenden Erfindung kann durch einen Schrittmotor und/oder durch einen bürstenlosen Gleichstrommotor (BLDC-Motor) und/oder durch einen Drehspiegel und/oder durch einen Galvanospiegel vom Elektromagnettyp und/oder durch einen akustooptischen Deflektor und/oder durch einen Zweiachsenantriebs-Abtastspiegel und/oder durch eine MEMS-Abtasteinrichtung und/oder durch einem MEMS-Reflektor implementiert sein. Außerdem kann der optische Deflektor 113 für die 2D-Abtastung durch eine Kombination homogener oder heterogener Abtasteinrichtungen implementiert sein. Außerdem kann die Lichtsendeeinheit, die das Lichtsendeoptiksystem 112 der vorliegenden Erfindung enthält, ferner ein Bauelement zum Steuern der Bündelbreite eines Lichtimpulses (im Folgenden als ein 'Lichtimpulsbündelbreiten-Controller') enthalten. Der Lichtimpulsbündelbreiten-Controller kann einen Kollimator, einen Strahlaufweiter und eine Linse enthalten oder eines von ihnen oder eine Kombination von zwei oder mehr von ihnen enthalten.
4 zeigt beispielhaft einen großflächigen Photodetektor der vorliegenden Erfindung. Anhand von 4 kann der Photodetektor 117 (siehe 2) der vorliegenden Erfindung eine einzelne Lichtempfangsdetektionsebene oder eine geteilte Lichtempfangsdetektionsebene, die wenigstens zwei Sektoren enthält, enthalten. Obgleich in diesem Beispiel ein vierseitiger Photodetektor als ein Beispiel gegeben ist, kann die vorliegende Erfindung einen Photodetektor mit verschiedenen Formen wie etwa mit einer sechseckigen Form, mit einer Kreisform und mit einer Ellipsenform implementieren.
Der großflächige Photodetektor der vorliegenden Erfindung ist kein Einzeldetektor mit einer Größe von 20 bis 50 μm, d. h. mit einem Durchmesser eines allgemeinen optischen Kommunikationsdetektors, sondern ein Detektor mit einer Lichtempfangsfläche, die ein optisches Signalgebiet enthalten kann, wobei ein durch die Lasersendeeinheit ausgesendetes Laserimpulssignal durch ein Objekt reflektiert wird und durch die feste Lichtempfangslinse eintritt. Die große Fläche bedeutet in der vorliegenden Erfindung als ein Beispiel eine Größe größer oder gleich 100 μm und kleiner als 1 mm und kann außerdem in einigen Fällen eine Größe größer oder gleich 1 mm bedeuten. Mit anderen Worten ist festzustellen, dass die große Fläche in der vorliegenden Erfindung eine Breite besitzt, die die meisten gesendeten optischen Signale detektieren kann. Der Grund dafür ist, dass der Ort eines reflektierten Signals, das in die Lichtempfangseinheit eintritt, in Abhängigkeit von unterschiedlichen Ausstrahlungsorten der Lichtsendeeinheit im Zeitverlauf variiert.
Da die Breite eines Laserimpulses mehrere ns und mehrere zehn ns beträgt, muss die Betriebsgeschwindigkeit eines Photodetektors zunehmen, um den Laserimpuls zu detektieren, wobei die Ausgabekapazität des Photodetektors zunimmt und somit eine Betriebsgeschwindigkeit abnimmt, wenn ein Lichtempfangsgebiet verbreitert wird, sodass es eine Beschränkung gibt, dass es unmöglich ist, einen kurzen Laserimpuls zu detektieren. Um eine solche Beschränkung zu überwinden, kann der großflächige Photodetektor nicht nur in Form eines Einzelphotodetektors, sondern auch in Form eines Photodetektors mit verschiedenen Strukturen konfiguriert sein. Zum Beispiel kann der großflächige Photodetektor als mehrere Einheitsphotodetektoren konfiguriert sein, um eine parasitäre Kapazität zu verringern. Das heißt, der großflächige Photodetektor in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls als zwei oder mehr geteilte Photodetektoren konfiguriert sein, wobei jedes Einheitspixel beiträgt, um einen großflächigen Photodetektor zu konfigurieren.
Da ein Lichtimpuls ebenfalls von zwei oder mehr Orten reflektiert werden kann, kann der großflächige Photodetektor zwei oder mehr optische Signale detektieren. Das heißt, dass mit einem Lichtimpuls zwei oder mehr 3D-Punktwolken auftreten können. Somit kann der großflächige Photodetektor in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung eine solche Mehrfachdetektionsfunktion verwenden, um in dem Staub in der Luft oder unter Witterungsbedingungen wie etwa Schnee oder Regen zu arbeiten. Das heißt, da Laserbündel in Übereinstimmung mit der Abtastoperation der vorliegenden Erfindung in Ansprechen auf einen Laserbündel-Impulsabstrahlungsbetrieb von zwei oder mehr Orten an einem Ziel reflektiert werden können, werden durch Detektieren zweier oder mehrerer Laserbündel zwei oder mehr Koordinateninformationseinheiten erzeugt.
Der großflächige Photodetektor 117 kann auf verschiedene Weise wie etwa als eine PN-Übergangs-Photodiode auf der Grundlage von Silicium, InP oder einem Halbleitersubstrat, als eine PIN-Photodiode und als eine Avalanche-Photodiode (APD) implementiert sein.
Obgleich die vorliegende Erfindung den großflächigen Photodetektor 117 verwendet, wird somit üblicherweise ein Photodetektor-Array verwendet. Da eine Operation üblicherweise so ausgeführt wird, dass einfallendes Licht unterschiedliche Zeitinformationen besitzt, weist jede der APDs, jeder der Photodetektoren andere Zeitdifferenzen auf. Das heißt, es ist schwierig, ein ROIC zu implementieren, in dem jedes Pixel Zeitinformationen besitzt, und das Pixel einzeln analysiert. Im Gegensatz dazu ist die Laufzeit (TOF) von Licht, das z. B. in zwei APDs eintritt, in der vorliegenden Erfindung gleich, sodass es einen Vorteil gibt, dass es nicht notwendig ist, dass das ROIC und das Signalverarbeitungsmodul komplexe Schaltungskonfigurationen aufweisen, um die TOF zu analysieren.
Das heißt, durch Verwendung des großflächigen Photodetektors 117 der vorliegenden Erfindung können die Schaltungs- und Verarbeitungstechnik eines Signalverarbeitungsmoduls, das die Ausgabe eines (Einzel-)Photodetektors verarbeitet, in derselben Weise wie die eines Signalverarbeitungsmoduls, das die Ausgaben zweier oder mehrerer geteilter Photodetektoren verarbeitet, implementiert sein. Allerdings sollte ein Prozess zum Hinzufügen der Ausgabe jedes Photodetektors (wie etwa eines HF-Kombinators) unter der Voraussetzung hinzugefügt werden, dass die Ausgabe jedes Photodetektors zeitlich gleich ist. Somit ist es nicht wichtig, ob ein Signal von einer Einzel-APD oder von mehreren Einheits-APDs kommt, und kann eine integrierte Verarbeitung ausgeführt werden. Somit muss die vorliegende Erfindung selbst dann, wenn die vorliegende Erfindung eine typische Array-APD-Struktur verwendet, ein Signalverarbeitungsmodul, das eine leicht zu implementierende Schaltung ist, wie etwa ein Verfahren zum Integrieren elektrischer Signale, die von jedem Pixel kommen, und zum Verarbeiten der Signale mit einer Einzel-APD implementieren. Mit anderen Worten, der geteilte Photodetektor der vorliegenden Erfindung ist so zu verstehen, dass er eine Einheits-APD, mehrere Einheits-APDs und eine Array-APD enthält.
5 zeigt ein Laserradarsystem in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Anhand von 5 kann ein Laserradarsystem 200 über einen Reflektor 230 (oder eine Abtasteinrichtung) Laserbündel, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten ausgegeben werden, in unterschiedliche Sendeblickbereiche ROI_TX abstrahlen.
Eine erste Lichtquelle 210 und eine zweite Lichtquelle 220 erzeugen in unterschiedlichen Zeitrahmen Laserimpulse und geben sie aus. Die durch die erste Lichtquelle 210 und durch die zweite Lichtquelle 220 erzeugten Laserimpulse können beispielhaft in einen geraden Impuls LE und in einen ungeraden Impuls LO klassifiziert werden. Der gerade Impuls LE und der ungerade Impuls LO können so konfiguriert sein, dass sie denselben Zyklus aufweisen, während ein Impulsort und/oder eine Impulsbreite und/oder eine Impulsintensität verschieden sind. Alternativ ist leicht zu verstehen, dass der gerade Impuls LE und der ungerade Impuls LO als Laserimpulse mit unterschiedlichen Zyklen konfiguriert sein können. Obgleich dies nicht gezeigt ist, kann sowohl die erste Lichtquelle 210 als auch die zweite Lichtquelle 220 einen Laserimpulsgenerator und einen optischen Deflektor enthalten. Außerdem ist es möglich, optische Module wie etwa einen optischen Spiegel und einen Strahlteiler anzuordnen.
Sowohl die erste Lichtquelle 210 als auch die zweite Lichtquelle 220 kann dafür implementiert sein, eines oder mehrere eines Master-Oszillatorleistungsverstärkers (MOPA), eines diodengepumpten Festkörperlasers (DPSSL) und eines optischen integrierten Modulators zu enthalten. Außerdem können die erste Lichtquelle 210 und die zweite Lichtquelle 220 so konfiguriert sein, dass sie eine hohe Impulswiederholfrequenz (PRF) besitzen. Sowohl die erste Lichtquelle 210 als auch die zweite Lichtquelle 220 kann die hohe PRF zum Abtasten unterschiedlicher Sektoren und zum Bereitstellen eines 3D-Bildes für einen Blickbereich (ROI) über einen weiteren Winkel verwenden. Außerdem kann der Raum im Vergleich zu anderen Räumen einen verhältnismäßig hohen Rahmenbereich sicherstellen, wenn zwei oder mehr Sektoren für ein sich wiederholendes Gebiet oder für dasselbe Gebiet konfiguriert sind.
Im Allgemeinen ist eine PRF von wenigstens 230 kHz notwendig, um ein QVGA-Bild (320 × 240-Bild) mit 30 Rahmen pro Sekunden (fps) abzutasten, was unter Verwendung des MOPA leicht implementiert werden kann. Da eine Technik zum Verbreitern von Bündeln zum Erkennen eines Raums unter typischen Techniken eine sehr hohe Laserimpulsleistung (mehrere mJ/Impuls) benötigt, beträgt ihre PRF mehrere Hz, da aber in dem Laserradarsystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung Laserimpulse in eine große Fläche gleichzeitig abgestrahlt werden, ist viel weniger Laserleistung notwendig, sodass es möglich ist, einen Hochgeschwindigkeitslaserimpuls mit hoher PRF zu erzeugen.
Der Reflektor 230 reflektiert den geraden Impuls LE und den ungeraden Impuls LO, die von der ersten Lichtquelle 210 und von der zweiten Lichtquelle 220 bereitgestellt werden, unter unterschiedlichen Sichtwinkeln. Der Reflektor 230 reflektiert den geraden Impuls LE und strahlt den Impuls an irgendeinen Ort innerhalb eines ersten Sendeblickbereichs ROI1_TX ab. Daraufhin reflektiert der Reflektor 230 den ungeraden Impuls LO und strahlt den Impuls an irgendeinen Sichtpunkt innerhalb eines zweiten Sendeblickbereichs ROI2_TX ab. Außerdem werden von einem Sichtpunkt, an dem sich der Reflektor 230 um einen spezifischen Winkel dreht, der gerade Impuls LE und der ungerade Impuls LO aufeinanderfolgend zu dem ersten Sendeblickbereich ROI1_TX und zu dem zweiten Sendeblickbereich ROI2_TX abgestrahlt. Somit können die erste Lichtquelle 210 und die zweite Lichtquelle 220, die unterschiedliche Zeitrahmen aufweisen, durch einen Reflektor 230 in unterschiedliche Sendeblickbereiche ROI abgetastet werden.
In diesem Beispiel kann ein Verfahren zum Abstrahlen sowohl des geraden Impulses LE als auch des ungeraden Impulses LO an unterschiedliche Punkte, in den ersten Sendeblickbereich ROI1_TX und in den zweiten Sendeblickbereich ROI2_TX, variieren. Zum Beispiel ist es möglich, einen zeitabhängigen Abstrahlungswinkel des geraden Impulses LE und des ungeraden Impulses LO durch die Steuerung des optischen Reflektors, den die erste Lichtquelle 210 und die zweite Lichtquelle 220 enthalten, zu ändern. Alternativ ist es möglich, den ersten Sendeblickbereich ROI1_TX und den zweiten Sendeblickbereich ROI2_TX nur durch Einstellen des Orts des Reflektors 230 ohne Einstellung der optischen Deflektoren, die die erste Lichtquelle 210 und die zweite Lichtquelle 220 enthalten, zu konfigurieren. Außerdem ist es möglich, den ersten Sendeblickbereich ROI1_TX und den zweiten Sendeblickbereich ROI2_TX durch gemeinsamen Betrieb des Reflektors 230 und der optischen Deflektoren, die die erste Lichtquelle 210 und die zweite Lichtquelle 220 enthalten, zu konfigurieren.
In diesem Beispiel kann in der ersten Lichtquelle 210 ferner ein Bündelbreitencontroller zum Einstellen der Bündelbreite BW1 eines Laserbündels, das dem geraden Impuls LE entspricht, enthalten sein. Zum Beispiel sind in der ersten Lichtquelle 210 ein Kollimator und/oder ein Bündelaufweiter und/oder eine Linse enthalten und definieren diese die Bündelbreite BW1 eines Laserbündels, das dem geraden Impuls LE entspricht. Gleichfalls kann in der zweiten Lichtquelle 220 ferner ein Bündelbreitencontroller zum Einstellen der Bündelbreite BW2 eines Laserbündels SLB, das dem ungeraden Impuls LO entspricht, enthalten sein.
Außerdem kann es zwischen dem ersten Sendeblickbereich ROI1_TX und dem zweiten Sendeblickbereich ROI2_TX ein Überlappungsgebiet SPA geben. Allerdings ist ein solches Überlappungsgebiet kein wichtiges Problem, wenn betrachtet wird, dass der gerade Impuls LE und der ungerade Impuls LO zu wesentlich verschiedenen Zeitrahmen abgestrahlt werden. Außerdem kann das Überlappungsgebiet SPA durch die Einstellung eines Einfallwinkels des geraden Impulses LE und des ungeraden Impulses LO relativ zu dem Reflektor 230 oder zu den optischen Deflektoren der ersten Lichtquelle 210 und der zweiten Lichtquelle 220 minimiert werden. In einigen Fällen ist es möglich zu konfigurieren, dass es kein Überlappungsgebiet gibt, wenn ein unsichtbarer Sektor kein wichtiges Problem ist.
Eine Lichtempfangseinheit in dem oben gezeigten Laserradarsystem 200 ist nicht ausführlich gezeigt oder beschrieben. Allerdings kann die Lichtempfangseinheit eine erste und eine zweite Lichtempfangseinheit enthalten, die jeweils die Lichtempfangslinse und den Photodetektor, die zuvor beschrieben worden sind, enthalten. Die erste Lichtempfangseinheit ist so konfiguriert, dass sie einen Empfangsblickbereich zum Empfangen des reflektierten Lichts des geraden Impulses LE aufweist. Außerdem kann die zweite Lichtempfangseinheit so eingestellt sein, dass sie einen Empfangsblickbereich ROI zum Empfangen von reflektiertem Licht des ungeraden Impulses LO aufweist. Die durch die erste Lichtempfangseinheit und durch die zweite Lichtempfangseinheit konfigurierten Empfangsblickbereiche können sich überlappen.
Außerdem ist es ebenfalls möglich, das reflektierte Licht des ersten Sendeblickbereichs ROI1_TX und des zweiten Sendeblickbereichs ROI2_TX durch eine Lichtempfangseinheit zu empfangen. Eine Lichtempfangseinheit kann tatsächlich ein Photodetektor sein. Alternativ kann eine Lichtempfangseinheit auch als eine Photodetektoreinheit, die die Ausgaben zweier oder mehrerer Photodetektoren eines geteilten Typs integriert, und Verstärker, die die Ausgabe jedes der zwei oder mehr Photodetektoren verstärken, angesehen werden.
6 zeigt beispielhaft eine Konfiguration eines Reflektors aus 5. Anhand von 6 kann der Reflektor 230 den geraden Impuls LE und den ungeraden Impuls LO, die unter unterschiedlichen Winkeln eintreten, reflektieren, um Sendeblickbereiche ROI, die einem geraden Sektor ES und einem ungeraden Sektor OS entsprechen, zu konfigurieren.
Der Reflektor 230 kann z. B. einen Spiegel 235 enthalten, der eine reflektierende Ebene aufweist. Der Spiegel 235 kann sich innerhalb eines spezifizierten Winkelbereichs um eine Drehachse drehen. Der gerade Impuls LE und der ungerade Impuls LO können durch die Drehung des Spiegels 235 im Zeitverlauf in die Bereiche des geraden Sektors ES bzw. des ungeraden Sektors OS abgestrahlt werden. Außerdem können der gerade Sektor ES und der ungerade Sektor OS das Überlappungsgebiet SPA enthalten oder nicht enthalten. Allerdings kann der gegenseitige Einfluss durch den geraden Impuls LE und durch den ungeraden Impuls LO, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten abgestrahlt werden, ignoriert werden. Der gerade Sektor ES und der ungerade Sektor OS repräsentieren Sendegebiete. Somit sind der gerade Sektor ES und der ungerade Sektor OS, die Empfangsgebiete repräsentieren, so konfiguriert, dass sie breiter als die Sendegebiete sind. Der Einfallswinkel A des geraden Impulses LE und des ungeraden Impulses LO oder der Drehwinkel des Spiegels 235 können so gesteuert werden, dass es in dem geraden Sektor ES und in dem ungeraden Sektor des Sendegebiets kein Überlappungsgebiet SPA gibt.
Die Bündel des geraden Impulses LE und des ungeraden Impulses LO treten mit einer Winkeldifferenz A in den Reflektor 230 ein. Obgleich sich der Spiegel 235, der den Reflektor 230 konfiguriert, dreht, halten die Bündel des geraden Impulses LE und des ungeraden Impulses LO, die von dem Reflektor 235 reflektiert werden, den Winkel A aufrecht, wenn der Reflektor 230 ein ebener Spiegel ist. Tatsächlich ist es möglich, als den Reflektor 230 einen gekrümmten Spiegel zu verwenden, wobei der Winkel A in diesem Fall in Abhängigkeit von einem reflektierten Punkt variieren kann. Wenn eine Struktur verwendet wird, die einen Reflektor 230 gemeinsam nutzt, ist es möglich, nur den Einfallswinkel A des geraden Impulses LE und des ungeraden Impulses LO einzustellen, um ein Abtastgebiet festzulegen. Somit ist es möglich, eine Konfiguration der Lichtsendeeinheit des Laserradarsystems 200 zu vereinfachen und ihr Volumen zu verringern. Außerdem können die Bereiche des geraden Sektors ES und des ungeraden Sektors OS durch den Krümmungsradius eines Spiegels festgelegt werden, wenn der gekrümmte Spiegel als der Reflektor 230 verwendet ist.
In diesem Fall ist die Konfiguration der Lichtempfangseinheit nicht gezeigt, wobei sie aber leicht als der wie in 2 bis 4 beschriebene großflächige Photodetektor konfiguriert sein kann. Somit wird keine ausführliche Beschreibung der Konfiguration oder Funktion der Lichtempfangseinheit gegeben.
7 zeigt beispielhaft ein Sende- und Empfangsgebiet eines Laserradarsystems 200 in 6. 7 zeigt, dass es möglich ist, zwei Laserimpulse über eine Abtasteinrichtung zeitlich getrennt in unterschiedliche Sektoren abzustrahlen und reflektiertes Licht für jeden Sektor zu empfangen.
Ein Sendesektor, der einen Bereich eines Gebiets repräsentiert, in dem ein gerader Impuls LE durch eine oder mehrere Abtasteinrichtungen (oder Reflektoren) abgestrahlt wird, kann durch einen Sektor TX_E repräsentiert werden, der auf der linken Seite von 7 mit einer Strichlinie gezeigt ist. Außerdem kann ein Sendesektor, der einen Bereich eines Gebiets repräsentiert, in dem ein ungerader Impuls LO durch eine Abtasteinrichtung abgestrahlt wird, durch einen Sektor TX_O repräsentiert werden, der auf der rechten Seite von 7 mit einer Strichlinie gezeigt ist. In diesem Beispiel sind die Sendesektoren TX_E und TX_O sich nicht überlappend gezeigt, wobei sie sich aber wie zuvor beschrieben überlappen können.
Empfangssektoren, die die Empfangsgebiete von reflektiertem Licht repräsentieren, können sich ebenfalls überlappen. Ein Empfangssektor zum Empfangen von reflektiertem Licht für einen geraden Impuls LE kann durch einen Sektor RX_E repräsentiert werden, der auf der linken Seite von 7 mit einer durchgezogenen Linie gezeigt ist. Außerdem kann ein Bereich eines Empfangsgebiets zum Empfangen von reflektiertem Licht für einen ungeraden Impuls LO durch einen Sektor RX_O repräsentiert werden, der auf der rechten Seite von 7 mit der durchgezogenen Linie gezeigt ist. In diesem Beispiel können sich die Empfangssektoren RX_E und RX_O überlappen. Der Grund dafür ist, dass reflektierte Lichtbündel, die den Empfangssektoren RX_E und RX_O entsprechen, tatsächlich zu unterschiedlichen Zeitpunkten in einen großflächigen Photodetektor eintreten.
8 zeigt Sende- und Empfangs-Blickbereiche ROI, die durch ein Laserradarsystem in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konfiguriert sind. Anhand von 8 kann das Laserradarsystem der vorliegenden Erfindung 360° abtasten. Zum Beispiel können die Blickbereiche durch das Laserradarsystem in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform Sende- und Empfangsblickbereiche T1/R1, T3/R3 und T5/R5, die durch einen geraden Schuss konfiguriert sind, und Sende- und Empfangsblickbereiche T2/R2, T4/R4 und T6/R6, die durch einen ungeraden Schuss konfiguriert sind, enthalten. Obgleich die vorliegende Ausführungsform als ein Beispiel 360° beschreibt, können der Sende- und der Empfangsblickbereich gleichfalls innerhalb eines optischen Winkels wie etwa 120°, 180° und 270° konfiguriert sein.
Jeder der Sendeblickbereiche T1, T3 und T5, die durch den geraden Schuss konfiguriert sind, kann zum Ausführen einer Abtastung konfiguriert sein, wobei ein Träger mit einer Differenz von 120° von der Mitte aufrechterhalten wird. Außerdem können die Empfangsblickbereiche R1, R3 und R5 ebenfalls zum Detektieren von reflektiertem Licht konfiguriert sein, wobei ein Träger mit einer Differenz von 120° von der Mitte aufrechterhalten wird. Allerdings können die Empfangsblickbereiche R1, R3 und R5 einen weiteren optischen Winkel als die entsprechenden Sendeblickbereiche T1, T3 und T5 aufweisen. In diesem Beispiel können die Sende- und Empfangsblickbereiche T1/R1 durch eine Lichtquelle, durch einen optischen Deflektor und durch eine Photodetektoreinheit konfiguriert sein. In diesem Fall kann jeder der Sende- und Empfangsblickbereiche T3/R3 und der Sende- und Empfangsblickbereiche T5/R5 als eine Sende- und Empfangseinheit konfiguriert sein, die eine Lichtquelle, einen optischen Deflektor und einen Photodetektor enthält. In diesem Fall wird jede Lichtquelle der Sende- und Empfangseinheiten dafür gesteuert, dieselbe Laserimpulsphase aufzuweisen. Das heißt, es wird die Synchronisation der Impulslaser, die durch jede Lichtquelle der Sende- und Empfangseinheiten erzeugt werden, die unabhängig konfiguriert sind, ausgeführt.
In einer Abwandlung kann jeder der Sendeblickbereiche T1, T3 und T5 ebenfalls durch Teilen von Laserimpulsen, die von einer Lichtquelle und von einem optischen Deflektor ausgegeben werden, in drei Richtungen durch einen optischen Teiler konfiguriert sein.
Die Sendeblickbereiche T2, T4 und T6, die durch den ungeraden Schuss konfiguriert sind, können in einem Gebiet konfiguriert sein, das in dieser Reihenfolge um 60° von den Sendeblickbereichen T1, T3 und T5 gedreht ist. Außerdem ist jeder der Empfangsblickbereiche R2, R4 und R6 als ein größeres Gebiet als jeder der Sendeblickbereiche T1, T3 und T5 konfiguriert. In diesem Beispiel kann jedes der Paare von Sende- und Empfangsblickbereichen T2/R2, T4/R4 und T6/R6 durch eine Sende-Empfangseinheit oder durch Teilen eines Laserimpulses durch einen optischen Teiler konfiguriert sein. Die Paare von Sende- und Empfangsblickbereichen T2/R2, T4/R4 und T6/R6, die derselben Phase entsprechen, können sich mit Paaren von Sende- und Empfangsblickbereichen T1/R1, T3/R3 und T5/R5, die in derselben Phase arbeiten, wie zuvor beschrieben überlappen. Allerdings ist es möglich, die Mehrdeutigkeit des Orts eines detektierten reflektierten Signals dadurch zu beseitigen, dass die Laserimpulse der Paare von Sende- und Empfangsblickbereichen T1/R1, T3/R3 und T5/R5 und der Paare von Sende- und Empfangsblickbereichen T2/R2, T4/R4 und T6/R6 in unterschiedlichen Zeitzonen zugewiesen werden.
Durch eine Konfiguration des Sende- und Empfangsblickbereichs, der durch das Laserradarsystem der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist, ist es möglich, 360° ohne tote Zone abzutasten. Außerdem können die Sendeblickbereiche T1, T3 und T5 und die Sendeblickbereiche T2, T4 und T6 so eingestellt werden, dass sie unterschiedliche Sichtwinkel aufweisen, oder so eingestellt werden, dass sie unterschiedliche Suchentfernungen aufweisen. Außerdem kann jede Phase der Sendeblickbereiche T1, T3 und T5 und jede Phase der Sendeblickbereiche T2, T4 und T6 ebenfalls auf irgendeinen Winkel, nicht 120°, eingestellt werden.
9 zeigt Sende- und Empfangsblickbereiche, die durch ein Laserradarsystem in Übereinstimmung mit einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konfiguriert sind. Anhand von 9 enthält eine Sende- und Empfangseinheit 250 wenigstens zwei Lichtsendeeinheiten, die Laserimpulse (z. B. einen geraden Impuls und einen ungeraden Impuls) zu unterschiedlichen Zeitpunkten abstrahlen, und eine Lichtempfangseinheit. Ein Blickbereich durch das Laserradarsystem enthält einen ersten Sendeblickbereich ROI_TX1 und einen zweiten Sendeblickbereich ROI_TX2, die durch einen geraden Schuss konfiguriert sind. Der erste Sendeblickbereich ROI_TX1 ist durch einen Laserimpuls, der einem geraden Schuss entspricht, konfiguriert. Der erste Sendeblickbereich ROI_TX1 kann durch eine erste Lichtsendeeinheit der Sende- und Empfangseinheit 250 so konfiguriert sein, dass er einen verhältnismäßig weiten Sichtwinkel aufweist. Der zweite Sendeblickbereich ROI_TX2 wird durch einen ungeraden Schuss konfiguriert, der durch eine zweite Lichtsendeeinheit der Sende- und Empfangseinheit 250 abgestrahlt wird. Der zweite Sendeblickbereich ROI_TX2 kann so konfiguriert sein, dass er einen verhältnismäßig schmalen Sichtwinkel aufweist. Außerdem können sich der erste Sendeblickbereich ROI_TX1 und der zweite Sendeblickbereich ROI_TX2 teilweise überlappen. Allerdings ist ein sich überlappender Blickbereich nie ein Problem, da es leicht ist, ein reflektiertes Signal durch die zu unterschiedlichen Zeitpunkten abgestrahlten Laserimpulse zu identifizieren.
Der Empfangsblickbereich ROI_RX ist so konfiguriert, dass er den ersten Sendeblickbereich ROI_TX1 und den zweiten Sendeblickbereich ROI_TX2 durch wenigstens eine Lichtempfangseinheit abdecken kann. Das heißt, eine Lichtempfangseinheit der Sende- und Empfangseinheit 250 kann reflektierte Lichtbündel sowohl von dem geraden Schuss als auch von dem ungeraden Schuss empfangen. Da die reflektierten Lichtbündel des geraden Schusses und des ungeraden Schusses in unterschiedlichen Zeitschlitzen empfangen werden, können sie leicht identifiziert werden. Somit kann jedes Detektionsergebnis des ersten Sendeblickbereichs ROI_TX1 und des zweiten Sendeblickbereichs ROI_TX2 ebenfalls leicht identifiziert werden.
10 ist ein Zeitablaufplan, der beispielhaft Sende- und Empfangslichtbündel eines Laserradarsystems aus 9 in einem Zeitbereich zeigt. Anhand von 10 sind beispielhaft ein gerader Impuls, der den ersten Sendeblickbereich ROI_TX1 konfiguriert, ein ungerader Impuls, der den zweiten Sendeblickbereich ROI_TX2 konfiguriert, und ein reflektiertes Lichtbündel jedes gesendeten Lichtbündels gezeigt.
Das Laserbündel des geraden Impulses wird zu jedem der Zeitpunkte T1, T3 usw. an irgendeinen Punkt des ersten Sendeblickbereichs ROI_TX1 abgestrahlt. Andererseits wird das Laserbündel des ungeraden Impulses zu irgendeinem der Zeitpunkte T2, T4 usw. an irgendeinen Punkt des zweiten Sendeblickbereichs ROI_TX1 abgestrahlt. Im Ergebnis werden der erste Sendeblickbereich ROI_TX1 und der zweite Sendeblickbereich ROI_TX2 durch Laserbündel, die in unterschiedlichen Zeitschlitzen abgestrahlt werden, konfiguriert.
Außerdem detektiert eine Lichtempfangseinheit reflektierte Lichtbündel, die in unterschiedlichen Zeitschlitzen eintreten. Zum Beispiel werden alle reflektierten Lichtbündel eines geraden Impulses, der zum Zeitpunkt T1 abgestrahlt wird, vor dem Zeitpunkt T2, zu dem der ungerade Impuls abgestrahlt wird, reflektiert. Das heißt, die Größe der Zeitschlitze, die dem geraden Impuls und dem ungeraden Impuls zugewiesen werden, wird in einem Zeitintervall bereitgestellt, in dem alle reflektierten Lichtbündel empfangen werden können. Eine solche Konfiguration eines Zeitschlitzes wird gleichfalls zwischen den Zeiten T2 und T3 angewendet.
11 zeigt Sende- und Empfangsblickbereiche, die durch ein Laserradarsystem in Übereinstimmung mit einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konfiguriert sind. Anhand von 11 kann das Laserradarsystem der vorliegenden Erfindung durch einen Laserimpuls, der drei Laserimpulse mit einer Phasendifferenz aufweist, 360° abtasten. Zum Beispiel können die Blickbereiche durch das Laserradarsystem in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform Sende- und Empfangsblickbereiche T1/R1 und T2/R2, die durch einen Impuls mit einer Phase von 1/3 konfiguriert sind, Sende- und Empfangsblickbereiche T3/R3 und T4/R4, die durch einen Impuls mit einer Phase von 2/3 konfiguriert sind, und Sende- und Empfangsblickbereiche T5/R5 und T6/R6, die durch einen Impuls mit einer Phase von 3/3 konfiguriert sind, enthalten.
In diesem Beispiel kann jeder der Sendeblickbereiche T1 und T2 so konfiguriert sein, dass er eine Abtastung ausführt, wobei er einen Träger mit einer Differenz von 180° von dem Zentrum aufrechterhält. Außerdem sind die Empfangsblickbereiche R1 und R2 ebenfalls in ähnlicher Form wie die entsprechenden Sendeblickbereiche T1 und T2 konfiguriert. In diesem Beispiel können die Sende- und Empfangsblickbereiche T1/R1, die durch den Impuls mit einer Phase von 1/3 konfiguriert sind, über eine Lichtquelle, einen optischen Deflektor und eine Photodetektoreinheit konfiguriert sein. Außerdem können die Sende- und Empfangsblickbereiche T2/R2, die durch den Impuls mit einer Phase von 1/3 konfiguriert sind, durch eine Lichtquelle, einen optischen Deflektor und eine Photodetektoreinheit konfiguriert sein. Alternativ kann jeder der Sendeblickbereiche T1 und T2 ebenfalls durch Teilen des Laserimpulses mit der Phasenausgabe von 1/3 von einer Lichtquelle und einem optischen Deflektor durch einen optischen Teiler in Sektoren mit zwei Richtungen konfiguriert sein. Eine solche Konfiguration der Sende- und Empfangseinheit kann ebenfalls auf die Sende- und Empfangsblickbereiche T3/R3 und T4/R4 und auf die Sende- und Empfangsblickbereiche T5/R5 und T6/R6 angewendet werden.
Allerdings können die Konfigurationen des Laserradarsystems in Übereinstimmung mit der dritten bis fünften Ausführungsform durch einen Nutzer in Abhängigkeit von der Charakteristik eines zu detektierenden Objekts oder eines Trägers und verschiedener Zwecke gewählt und geändert werden.
12 zeigt ein Laserradarsystem in Übereinstimmung mit einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Laserradarsystem 300 in 12 zeigt eine Struktur, die eine Abtasteinrichtung gemeinsam nutzt, aber eine optische Detektion an mehreren Sektoren ausführen kann.
Eine erste Laserlichtquelle 310 erzeugt einen geraden Impuls LE. Der durch die erste Lichtquelle 310 erzeugte gerade Impuls LE wird durch einen optischen Deflektor abgelenkt und tritt in einen optischen Teiler 330 ein. Einer der durch Teilung durch den optischen Teiler 330 gebildeten geraden Impulse LE wird zu einer dem Sektor 1 entsprechenden Abstrahlungsfläche abgestrahlt. Außerdem wird der andere von mehreren geraden Impulsen LE, die durch Teilung durch den optischen Teiler 330 gebildet werden, durch einen Spiegel 335 zu einem dem Sektor 3 entsprechenden Gebiet abgestrahlt. In einigen Fällen kann der gerade Impuls auch getrennt ohne Verwendung des Spiegels 335 direkt zu dem Sektor 3 abgestrahlt werden.
Zu einem Ziel des Sektors 1 abgestrahltes reflektiertes Licht des geraden Impulses LE wird durch eine erste Lichtempfangseinheit 340 detektiert. Außerdem wird zu einem Ziel des Sektors 3 abgestrahltes reflektiertes Licht des geraden Impulses LE durch eine dritte Lichtempfangseinheit 345 detektiert. In diesem Beispiel kann sowohl die erste Lichtempfangseinheit 340 als auch die dritte Lichtempfangseinheit 345 einen großflächigen Photodetektor enthalten. Außerdem kann sowohl die erste Lichtempfangseinheit 340 als auch die dritte Lichtempfangseinheit 345 ferner eine Lichtempfangslinse oder ein optisches Filter enthalten.
Eine zweite Lichtquelle 350 erzeugt einen ungeraden Impuls LO. Ein durch die zweite Lichtquelle 350 erzeugter ungerader Impuls LO wird durch einen optischen Deflektor 360 abgelenkt und trifft auf einen optischen Teiler 370 auf. Einer der durch Teilung durch den optischen Teiler 370 gebildeten ungeraden Impulse LO wird in ein dem Sektor 4 entsprechendes Gebiet abgestrahlt. Außerdem wird der andere der mehreren durch Teilung durch den optischen Teiler 370 gebildeten ungeraden Impulse LO durch einen Spiegel 375 in ein dem Sektor 2 entsprechendes Gebiet abgestrahlt. Außerdem wird der andere der durch Teilung durch den optischen Teiler 370 gebildeten ungeraden Impulse LO ebenfalls ohne Verwendung des Spiegels 375 getrennt direkt in den Sektor 2 abgestrahlt.
Das reflektierte Licht des zu einem Ziel des Sektors 2 abgestrahlten ungeraden Impulses LO wird durch eine zweite Lichtempfangseinheit 380 detektiert. Außerdem wird reflektiertes Licht des zu einem Ziel des Sektors 4 abgestrahlten ungeraden Impulses LO durch eine vierte Lichtempfangseinheit 385 detektiert. In diesem Beispiel kann sowohl die zweite Lichtempfangseinheit 380 als auch die vierte Lichtempfangseinheit 385 einen großflächigen Photodetektor enthalten. Außerdem kann sowohl die zweite Lichtempfangseinheit 380 als auch die vierte Lichtempfangseinheit 385 ferner eine Lichtempfangslinse oder ein optisches Filter enthalten.
Die durch die erste bis vierte Lichtempfangseinheit 340, 345, 380 und 385 detektierten Signale können durch eine Steuereinheit 390 verarbeitet werden, um ein 3D-Bild zu konfigurieren. Die Steuereinheit 390 kann in eine gerade Einheit zum Verarbeiten von Signalen, die durch die erste Lichtempfangseinheit 340 und durch die dritte Lichtempfangseinheit 345 detektiert werden, und in eine ungerade Einheit, die Signale verarbeitet, die durch die zweite Lichtempfangseinheit 380 und durch die vierte Lichtempfangseinheit 385 detektiert werden, geteilt sein. Empfangenes Licht jedes Sektors wird durch einen großflächigen Photodetektor detektiert. Außerdem kann das Licht durch die Steuereinheit 390 auf der Grundlage einer Abstrahlungszeit und von Ortsinformationen als integrierte 3D-Bildinformationen über jeden Sektor verarbeitet werden.
Oben ist eine Konfiguration eines Laserradarsystems beschrieben worden, das wenigstens zwei Sektoren unter Verwendung einer Abtasteinrichtung (einer Lichtquelle und eines optischen Deflektors) konfiguriert. Allerdings ist leicht zu verstehen, dass es ebenfalls möglich ist, unter Verwendung einer Abtasteinrichtung wenigstens drei Sektoren, die sich nicht überlappen, zu konfigurieren. Das heißt, es ist möglich, einen Laserimpuls durch einen optischen Teiler wenigstens unter wenigstens drei unterschiedlichen Winkeln abzustrahlen. Außerdem kann die Reihenfolge der Sektoren variieren.
13 zeigt beispielhaft eine Konfiguration einer Lichtsendeeinheit, die einen Laserimpuls in 12 in wenigstens zwei Bündel teilt; anhand von 13 enthält eine Lichtsendeeinheit, die einen geraden Impuls LE teilt und in unterschiedliche Richtungen abstrahlt, die erste Lichtquelle 310, den optischen Deflektor 320, den optischen Teiler 330 und den Spiegel 335. In diesem Beispiel können der Spiegel 335 oder der optische Teiler 330 weggelassen sein.
Die erste Lichtquelle 310 kann einen Impulslaser enthalten, der den geraden Impuls LE erzeugt. In diesem Beispiel ist beispielhaft ein Laserradarsystem, das zwei Zeitrahmen, einen geraden Impuls LE und einen ungeraden Impuls LO, aufweist, gezeigt, wobei die vorliegende Erfindung darauf aber nicht beschränkt ist. Die Lichtsendeeinheit kann ebenfalls durch zeitliche Teilung eines Laserimpulses in drei oder mehr Zeitrahmen und Abstrahlen des Laserimpulses in mehrere Sektoren implementiert werden.
Der optische Deflektor 320 strahlt den durch die erste Lichtquelle 310 erzeugten geraden Impuls LE zu dem optischen Teiler 330 ab. Um den Divergenzwinkel eines erzeugten Strahls zwischen dem optischen Deflektor 320 und der ersten Lichtquelle 310 zu steuern, kann ein Diffusor oder ein Kollimator enthalten sein. Von dem optischen Deflektor 320 ausgegebenes Licht tritt in den optischen Teiler 330 ein.
Der optische Teiler 330 teilt den durch den optischen Deflektor bereitgestellten geraden Impuls LE in zwei Lichtwege. Der durch den optischen Teiler 330 durchgelassene gerade Impuls LE wird in ein dem Sektor 1 entsprechendes Gebiet abgestrahlt. Außerdem wird der durch den optischen Teiler 330 reflektierte gerade Impuls LE durch den Spiegel 335 erneut reflektiert. Der gerade Impuls LE wird durch den Spiegel 335 in ein dem Sektor 3 entsprechendes Gebiet abgestrahlt. Somit kann ein Laserbündel wie beschrieben in zwei oder mehr Sektoren abgestrahlt werden. In diesem Beispiel ist leicht zu verstehen, dass es durch Aufnahme des optischen Teilers 330 und des Spiegels 335 möglich ist, ein Laserbündel in drei oder mehr Sektoren abzustrahlen. Wie zuvor beschrieben wurde, können der Spiegel 335 oder der optische Teiler 330 weggelassen sein.
14 zeigt ein Beispiel von Sektoren, die durch eine Lichtempfangseinheit aus 13 erfasst werden. In 14 sind beispielhaft die Formen der durch die erste bis vierte Lichtempfangseinheit 340, 345, 380 und 385 erfassten Sektoren 1 bis 4 gezeigt.
Die erste Lichtempfangseinheit 340 und die dritte Lichtempfangseinheit 345 zum Empfangen von reflektiertem Licht des durch eine Lichtsendeeinheit abgestrahlten geraden Impulses LE empfangen den Sektoren 1 und 3 entsprechende reflektierte Lichtbündel. Außerdem empfangen die zweite Lichtempfangseinheit 380 und die vierte Lichtempfangseinheit 345 zum Empfangen von reflektiertem Licht des durch die Lichtsendeeinheit abgestrahlten ungeraden Impulses LO den Sektoren 2 und 4 entsprechende reflektierte Lichtbündel.
In diesem Beispiel kann es ein Überlappungsgebiet in den Sektoren 1 und 2 geben. Allerdings ist das reflektierte Licht des Sektors 1 reflektiertes Licht des geraden Impulses LE und ist das reflektierte Licht des Sektors 2 reflektiertes Licht des ungeraden Impulses LO. Da sie reflektierte Lichtbündel von unterschiedlichen Zeitrahmen sind, kann somit der Einfluss wegen der gegenseitigen Störung ignoriert werden. Ein solches Überlappungsgebiet kann es ebenfalls zwischen den Sektoren 2 und 3 und zwischen den Sektoren 3 und 4 geben. Da angrenzende Sektoren unterschiedliche Zeitrahmen haben, gibt es allerdings mit der Empfangsleistung eines reflektierten Lichtbündels kein Problem.
15 ist eine Querschnittansicht von Sektoren entlang der Linie A-A' aus 14. Da anhand von 15 den Sektoren abwechselnd ein gerader Impuls und ein ungerader Impuls zugewiesen wird, gibt es ein räumliches Überlappungsgebiet, während es keine Überlappung hinsichtlich Zeitrahmen gibt.
Der Sektor 1 enthält einen Sendesektor TS1 und einen Empfangssektor RS1. Der Sendesektor TS1 ist durch eine Strichlinie gezeigt und der Empfangssektor RS1 ist durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Der Sendesektor TS1 ist durch den durch die in 10 gezeigte Lichtsendeeinheit abgestrahlten geraden Impuls LE konfiguriert und der Empfangssektor RS1 ist durch die Lichtempfangseinheit aus 10 konfiguriert. Der Sektor 2 enthält einen Sendesektor TS2 und einen Empfangssektor RS2. Der Sendesektor TS2 ist durch eine Strichlinie gezeigt und der Empfangssektor RS2 ist durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Obgleich die Sendesektoren TS1 und TS2 in diesem Beispiel so dargestellt sind, dass sie sich nicht überlappen, kann die Überlappung in einer tatsächlichen Anwendung ein Verfahren zum Entfernen eines Nichtdetektionssektors sein. Allerdings gibt es kein großes Problem, selbst wenn sich die Sendesektoren TS1 und TS2 überlappen, da die Bündel in unterschiedlichen Zeitrahmen abgestrahlt werden können und reflektierte Lichtbündel empfangen werden können. Außerdem variiert die Empfangszeit eines von einem Photodetektor empfangenen reflektierten Lichtbündels, da die Empfangszeit des reflektierten Lichtbündels verschieden ist, selbst wenn sich die Empfangssektoren RS1 und RS2 überlappen. Somit ist eine Identifizierung möglich, da Laserimpulse mit unterschiedlichen Zeitrahmen empfangen werden, selbst wenn sich angrenzende Empfangssektoren überlappen.
Die obige Beziehung zwischen den Sektoren 1 und 2 kann gleichfalls zwischen den Sektoren 2 und 3 und zwischen den Sektoren 3 und 4 angewendet werden. Beispielhaft ist eine Konfiguration mehrerer Abtastgebiete in einem Laserradarsystem diskutiert worden, das mit zwei Zeitrahmen arbeitet. Allerdings ist es ebenfalls möglich, die Anordnungen der Lichtsendeeinheit und der Lichtempfangseinheit 2-dimensional, nicht linear, zu konfigurieren, ist es möglich, die Anzahl der Zeitrahmen auf drei oder mehr einzustellen, und ist es möglich, die Form eines Sektors auf ein Quadrat, auf ein regelmäßiges Sechseck oder auf verschiedene Formen einzustellen.
16 zeigt eine andere Ausführungsform einer Lichtsendeeinheit eines Laserradarsystems. Anhand von 16 können ein gerader Impuls LE und ein ungerader Impuls LO, die von einem optischen Startpunkt OSP abgestrahlt werden, durch optische Teiler 410 und 420 in vier Sektoren mit zwei Zeitrahmen geteilt werden. Obgleich in diesem Beispiel kein Spiegel angeordnet ist, kann er zur weiteren Änderung eines Lichtwegs verwendet werden.
Der gerade Impuls LE und der ungerade Impuls LO, die von dem optischen Startpunkt OSP in Richtung der Mitte eines Kreises CL1 oder eines Kreises CL2 ausgegeben werden, werden von dem optischen Teiler 420 reflektiert oder durchgelassen. Der Sektor A ist durch einen von dem optischen Teiler 420 reflektierten geraden Impuls GERADE konfiguriert. Außerdem ist der Sektor B durch einen von dem optischen Teiler 420 reflektierten ungeraden Impuls UNGERADE konfiguriert. In diesem Beispiel ist leicht festzustellen, dass die Sektoren A und B ein Gebiet gegenseitiger Überlappung besitzen.
Der gerade Impuls GERADE und der ungerade Impuls UNGERADE, die von dem optischen Teiler 420 durchgelassen werden, werden durch den optischen Teller 410 reflektiert. Der Sektor A ist durch einen von dem optischen Teiler 410 reflektierten geraden Impuls GERADE konfiguriert. Außerdem ist der Sektor D durch einen von dem optischen Teiler 410 reflektierten ungeraden Impuls UNGERADE konfiguriert. In diesem Beispiel ist leicht festzustellen, dass es zwischen den Sektoren B und C und zwischen den Sektoren C und D Gebiete gegenseitiger Überlappung geben kann.
17 ist eine Querschnittsansicht von Sektoren entlang der Linie B-B' aus 16. Da anhand von 17 ein gerader Impuls GERADE und ein ungerader Impuls UNGERADE abwechselnd für Sektoren zugeordnet sind, gibt es ein räumliches Überlappungsgebiet, aber keine Überlappung in Bezug auf Zeitrahmen.
Der Sektor 1 enthält einen Sendesektor TS_A und einen Empfangssektor RS_A. Der Sendesektor TS_A ist durch eine Strichlinie gezeigt und der Empfangssektor RS_A ist durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Der Sendesektor TS_A ist durch einen durch eine Lichtsendeeinheit abgestrahlten geraden Impuls LE konfiguriert und der Empfangssektor RS_A ist durch die Einstellung einer Lichtempfangseinheit konfiguriert. Der Sektor B enthält einen Sendesektor TS_B und einen Empfangssektor RS_B. Der Sendesektor TS_B ist durch eine Strichlinie gezeigt und der Empfangssektor RS_B ist durch eine durchgezogene Linie dargestellt. In diesem Beispiel können die Sendesektoren TS_A und TS_B so eingestellt werden, dass sie sich nicht überlappen. Allerdings gibt es kein großes Problem, selbst wenn sich die Sendesektoren TS_A und TS_B überlappen, da die Bündel in unterschiedlichen Zeitrahmen abgestrahlt werden können und reflektierte Lichtbündel empfangen werden können. Außerdem variiert die Empfangszeit eines reflektierten Lichtbündels, das von einem Photodetektor empfangen wird, da die Empfangszeit des reflektierten Lichtbündels unterschiedlich ist, selbst wenn sich die Empfangssektoren RS_A und RS_B überlappen. Somit ist eine Identifizierung möglich, selbst wenn sich angrenzende Empfangssektoren überlappen, da Laserimpulse mit unterschiedlichen Zeitrahmen empfangen werden.
Um ein Detektionsgebiet vollständig zu beseitigen, kann eine Überlappung angewendet werden. Die Beziehung zwischen den Sektoren A und B kann gleichfalls auf die zwischen den Sektoren B und C und zwischen den Sektoren C und D angewendet werden. Beispielhaft ist eine Konfiguration mehrerer Abtastgebiete in einem Laserradarsystem, das mit zwei Zeitrahmen arbeitet, diskutiert worden. Allerdings ist es ebenfalls möglich, die Anordnungen der Lichtsendeeinheit und der Lichtempfangseinheit 2-dimensional, nicht linear, zu konfigurieren, ist es ebenfalls möglich, die Anzahl der Zeitrahmen auf drei oder mehr einzustellen und ist es ebenfalls möglich, die Form eines Sektors auf ein Quadrat, auf ein regelmäßiges Sechseck oder auf verschiedene Formen einzustellen.
Die 18A und 18B zeigen einen Mehrsitzungsbetrieb, bei dem ein Laserradarsystem der vorliegenden Erfindung auf eine Fahrzeuganwendung angewendet ist.
Anhand von 18A kann das Laserradarsystem gerade Impulse in fünf Gebiete abstrahlen und aus jedem Gebiet reflektiertes Licht empfangen. In diesem Beispiel kann das Laserradarsystem durch Teilen eines geraden Impulses in fünf Sektoren unter Verwendung eines optischen Tellers oder durch fünf einzelne Impulslaser mit demselben Zeitrahmen implementiert werden. Obgleich die Detektionsentfernung und der Sichtwinkel jedes Sektors in diesem Beispiel als gleich gezeigt sind, ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Jeder der Sektoren Nr. 1, Nr. 3, Nr. 5, Nr. 7 und Nr. 9 kann so eingestellt werden, dass er andere Detektionsentfernungen und Sichtwinkel besitzt. Das heißt, jeder der Sektoren Nr. 1, Nr. 3, Nr. 5, Nr. 7 und Nr. 9 kann dieselben oder andere Blickbereiche ROI besitzen.
Anhand von 18B kann das Laserradarsystem in vier Gebiete ungerade Impulse abstrahlen und aus jedem Gebiet reflektiertes Licht empfangen. In diesem Beispiel kann das Laserradarsystem durch Teilen eines ungeraden Impulses in vier Sektoren unter Verwendung eines optischen Teilers oder durch vier einzelne Impulslaser mit demselben Zeitrahmen implementiert werden. In diesem Beispiel kann jeder der Sektoren Nr. 2, Nr. 4, Nr. 6 und Nr. 8 denselben oder andere Blickbereiche ROI besitzen. Die Anzahl der in 18A und 18B gezeigten Sektoren ist fünf bzw. vier. Allerdings ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt und kann einer von diesen als einzelner Sektor oder als eine andere Anzahl von Sektoren konfiguriert sein.
19A und 19B zeigen einen Mehrsitzungsbetrieb, wenn ein Laserradarsystem der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform auf eine Fahrzeuganwendung angewendet ist.
Anhand von 19A kann das Laserradarsystem einen geraden Impuls nach vorn in den Sektor Nr. 1 abstrahlen und reflektiertes Licht von diesem Sektor empfangen. Da das Laserradarsystem in diesem Beispiel in der Fahrtrichtung vor einem Fahrzeug sucht, ist es möglich, den Sektor Nr. 1 mit einem verhältnismäßig langen, schmalen Blickbereich zu konfigurieren. Der Sektor Nr. 1, der einem geraden Impuls entspricht, kann zum Detektieren eines Ziels mit einem verhältnismäßig schmalen Sichtwinkel und einer weiten Entfernung L1 eingestellt werden.
Anhand von 19B kann das Laserradarsystem ein Gebiet, das einen ungeraden Impuls abstrahlt, als Sektoren Nr. 2 und Nr. 3 konfigurieren. Jeder der Sektoren Nr. 2 und Nr. 3 kann so konfiguriert sein, dass er im Vergleich zum Sektor Nr. 1 einen großen Bereich ROI mit einem verhältnismäßigen weiten Sichtwinkel und einer kurzen Entfernung L2 besitzt. Obgleich 19A und 19B zeigen, dass sie einen bzw. zwei Sektoren enthalten, kann die Anzahl der Sektoren in diesem Beispiel variieren.
20 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der ein Laserradarsystem der vorliegenden Erfindung auf eine Fahrzeuganwendung angewendet ist. Anhand von 20 ist das Laserradarsystem so konfiguriert, dass es einen geraden Impuls einem Sektor zuordnet und ungerade Impulse zwei Sektoren zuordnet.
Das Laserradarsystem kann einen geraden Impuls in den Sektor Nr. 1 senden und reflektiertes Licht daraus empfangen. Da der Sektor Nr. 1 eine Zone zum Abtasten der Fahrtrichtung eines Fahrzeugs ist, kann er mit einem verhältnismäßig schmalen Sichtwinkel konfiguriert sein und ein Ziel mit einer verhältnismäßig weiten Entfernung detektieren.
Das Laserradarsystem kann ungerade Impulse in die Sektoren Nr. 2 und Nr. 3 abstrahlen und aus jedem Gebiet reflektiertes Licht empfangen. In diesem Beispiel kann das Laserradarsystem einen durch einen Impulslaser erzeugten ungeraden Impuls verwenden, um den ungeraden Impuls in zwei Sektoren zu teilen. Alternativ kann das Laserradarsystem zwei einzelne Impulslaser mit demselben Zeitrahmen erzeugen, um die Impulslaser in die Sektoren Nr. 2 und Nr. 3 abzustrahlen.
In diesem Beispiel kann jeder der Sektoren Nr. 2 und Nr. 3 dieselben oder andere Blickbereiche ROI besitzen. In 20 ist gezeigt, dass der Sichtwinkel des Sektors Nr. 3 größer als der des Sektors Nr. 2 ist. Somit ist es möglich, die Sektoren Nr. 2 und Nr. 3, die einem ungeraden Impuls entsprechen, so zu konfigurieren, dass für den Sektor Nr. 3, in dem es einem Fahrer schwerfällt, ein Sichtfeld sicherzustellen, ein verhältnismäßig weiterer Blickbereich ROI bereitgestellt wird. Darüber hinaus ist leicht zu verstehen, dass die Sektoren Nr. 2 und Nr. 3 als ein Sektor konfiguriert sein können.
21 zeigt einfach Querschnitte von Sektoren in 20. In 21 entspricht der Sektor Nr. 1 einem geraden Impuls ”Gerade”, der zwischen den Sektoren Nr. 2 und Nr. 3, die ungeraden Impulsen ”Ungerade” entsprechen, angeordnet ist. Wie zuvor beschrieben wurde, gibt es keine Überlappung im Zeitrahmen, obgleich es ein räumliches Überlappungsgebiet zwischen den Sektoren Nr. 1 und Nr. 2 oder zwischen den Sektoren Nr. 1 und Nr. 3 gibt.
Der Sektor Nr. 1 enthält einen Sendesektor TS_1 und einen Empfangssektor RS_1. Der Sendesektor TS_1 ist durch eine durchgezogene Linie gezeigt und der Empfangssektor RS_1 ist durch eine Strichlinie gezeigt. Der Sendesektor TS_1 ist durch einen geraden Impuls konfiguriert, der von einer Lichtsendeeinheit abgestrahlt wird, und der Empfangssektor RS_1 ist durch eine Lichtempfangseinheit konfiguriert. Der Sektor Nr. 2 enthält einen Sendesektor TS_2 und einen Empfangssektor RS_2. Der Sendesektor TS_2 ist durch eine durchgezogene Linie gezeigt und der Empfangssektor RS_2 ist durch eine Strichlinie dargestellt. In diesem Beispiel sind die Sendesektoren TS_1 und TS_2 als mit einem Überlappungsgebiet dargestellt. Allerdings gibt es kein großes Problem, selbst wenn sich die Sendesektoren TS_1 und TS_2 überlappen, da die Bündel in unterschiedlichen Zeitrahmen abgestrahlt werden können und reflektierte Lichtbündel empfangen werden können. Außerdem variiert die Empfangszeit des von einem Photodetektor empfangenen reflektierten Lichts, da die Empfangszeit des reflektierten Lichts verschieden ist, selbst wenn sich die Empfangssektoren RS_1 und RS_2 überlappen. Somit ist eine Identifizierung möglich, da Laserimpulse mit unterschiedlichen Zeitrahmen empfangen werden, selbst wenn sich angrenzende Empfangssektoren überlappen.
Die Beziehung zwischen den Sektoren Nr. 1 und Nr. 2 kann gleichfalls zwischen den Sektoren Nr. 1 und Nr. 3 angewendet werden. Allerdings kann der Sichtwinkel des Sektors Nr. 3 im Vergleich zu dem des Sektors Nr. 2 wie zuvor beschrieben verhältnismäßig breiter konfiguriert sein. Beispielhaft ist eine Konfiguration mehrerer Abtastgebiete in einem Laserradarsystem, das mit zwei solchen Zeitrahmen arbeitet, diskutiert worden. Allerdings ist es ebenfalls möglich, die Anordnungen der Lichtsendeeinheit und der Lichtempfangseinheit 2-dimensional, nicht linear, zu konfigurieren, ist es ebenfalls möglich, die Anzahl der Zeitrahmen auf drei oder mehr einzustellen, und ist es ebenfalls möglich, die Form eines Sektors auf ein Quadrat, auf ein regelmäßiges Sechseck oder auf verschiedene Formen einzustellen.
22 zeigt, wie Sektoren in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform eines Laserradarsystems für ein Fahrzeug zu konfigurieren sind. Anhand von 22 können Sektoren, für die die Sende- und Empfangseinheiten eines Laserradarsystems verantwortlich sind, so konfiguriert sein, dass sie in Abhängigkeit von dem Ort unterschiedliche Blickbereiche ROI besitzen.
Zum Beispiel können vorn zwei Sende- und Empfangseinheiten 500a und 500b, die der Fahrtrichtung eines Fahrzeugs entsprechen, eingebaut sein. Außerdem können auf beiden Seiten des Fahrzeugs Sende- und Empfangseinheiten 500c bzw. 500d eingebaut sein. Außerdem können auf beiden Seiten hinten an dem Fahrzeug Sende- und Empfangseinheiten 500e bzw. 500f eingebaut sein.
Die zwei Sende- und Empfangseinheiten 500a und 500b, die vorn eingebaut sind, können Laserimpulse A und B mit unterschiedlichen Zeitrahmen verwenden, um ein Ziel abzutasten. Darüber hinaus können Sektoren 510 und 520, die die zwei Sende- und Empfangseinheiten 500a und 500b konfigurieren, so konfiguriert sein, dass sie unterschiedliche Blickbereiche ROI besitzen.
Die zwei auf beiden Seiten eingebauten Sende- und Empfangseinheiten 500c und 500d können zum Abtasten eines Ziels Laserimpulse C und D mit denselben oder mit unterschiedlichen Zeitrahmen verwenden. Die Blickbereiche ROI von Sektoren, die die auf beiden Seiten eingebauten Sende- und Empfangseinheiten 500c und 500d konfigurieren, können eine verhältnismäßig kürzere Entfernung und einen weiteren Sichtwinkel als die vorn besitzen.
Außerdem können die Sende- und Empfangseinheiten 500e und 500f, die für hinten oder hinten für beide Seiten verantwortlich sind, zum Abtasten eines Ziels Laserimpulse E und F mit denselben oder mit unterschiedlichen Zeitrahmen verwenden. Die Blickbereiche ROI von Sektoren, die die auf beiden Seiten eingebauten Sende- und Empfangseinheiten 500c und 500d konfigurieren, können eine verhältnismäßig kürzere Entfernung und einen weiteren Sichtwinkel als jene vorn besitzen.
Bisher sind beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung diskutiert worden. Für den Fachmann auf dem Gebiet ist selbstverständlich, dass daran verschiedene Änderungen in Bezug auf Form und Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne von dem Erfindungsgedanken und von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Somit sind die offenbarten Ausführungsformen nur als beschreibend und nicht als beschränkend anzusehen. Der Schutzumfang der Erfindung ist nicht durch die ausführliche Beschreibung der Erfindung, sondern durch die beigefügten Ansprüche definiert, wobei alle Unterschiede im Rahmen des Schutzumfangs als in der vorliegenden Erfindung enthalten angesehen werden.
Für den Fachmann auf dem Gebiet ist klar, dass die Struktur der vorliegenden Erfindung auf verschiedene Weise geändert oder verändert werden kann, ohne von dem Schutzumfang oder von dem technischen Gedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Unter Betrachtung der obigen Beschreibungen wird davon ausgegangen, dass die vorliegende Erfindung Änderungen und Abwandlungen der vorliegenden Erfindung, falls sie in den Schutzumfängen der folgenden Ansprüche und ihrer Entsprechungen liegen, enthält.
Bezugszeichenliste

110: erste Sende- und Empfangseinheit
111: Impulslasergenerator
112: Lichtsendeoptiksystem
113: optischer Deflektor
114: Ziel
115: optisches Filter
116: Lichtempfangslinse
117: Fotodetektor
120: zweite Sende- und Empfangseinheit
210: erste Lichtquelle
220: zweite Lichtquelle
230: Reflektor
235: Spiegel
250: Sende- und Empfangseinheit
310, 350: Lichtquelle
320, 360: optischer Deflektor
330, 370: optischer Teller
335, 375: Spiegel
340: erste Lichtempfangseinheit
345: dritte Lichtempfangseinheit
380: zweite Lichtempfangseinheit
385: vierte Lichtempfangseinheit
390: Steuereinheit
410, 420: optischer Teiler

Claims

Laserradarsystem, das umfasst: eine erste Sende- und Empfangseinheit, die aufeinanderfolgend ein erstes Laserbündel an mehrere Orte innerhalb eines ersten Blickbereichs abstrahlt und reflektiertes Licht empfängt; und eine zweite Sende- und Empfangseinheit, die aufeinanderfolgend ein zweites Laserbündel an mehrere Orte innerhalb eines zweiten Blickbereichs abstrahlt und reflektiertes Licht empfängt, wobei sowohl die erste Sende- und Empfangseinheit als auch die zweite Sende- und Empfangseinheit an einem Träger befestigt ist und unabhängig nach dem ersten Blickbereich und nach dem zweiten Blickbereich sucht.
Laserradarsystem nach Anspruch 1, wobei die erste Sende- und Empfangseinheit umfasst: eine erste Lichtquelle, die das erste Laserbündel erzeugt; einen ersten Reflektor, der das von der ersten Lichtquelle ausgegebene erste Laserbündel ablenkt, um das erste Laserbündel in den ersten Blickbereich abzustrahlen; und eine erste Lichtempfangseinheit, die reflektiertes Licht, das durch Reflexion des ersten Laserbündels von einem Ziel erhalten wird, empfängt, und die zweite Sende- und Empfangseinheit umfasst: eine zweite Lichtquelle, die das zweite Laserbündel erzeugt; einen ersten Reflektor, der das von der zweiten Lichtquelle ausgegebene zweite Laserbündel in den zweiten Blickbereich ablenkt, um das zweite Laserbündel in den zweiten Blickbereich abzustrahlen; und eine zweite Lichtempfangseinheit, die reflektiertes Licht, das durch Reflexion des zweiten Laserbündels von einem Ziel erhalten wird, empfängt.
Laserradarsystem nach Anspruch 2, wobei das erste Laserbündel und das zweite Laserbündel in unterschiedlichen Zeitschlitzen abgestrahlt werden.
Laserradarsystem nach Anspruch 3, wobei die unterschiedlichen Zeitschlitze, zu denen das erste Laserbündel und das zweite Laserbündel abgestrahlt werden, alternierend zugeordnet sind.
Laserradarsystem nach Anspruch 2, wobei sowohl die Lichtempfangseinheit als auch die zweite Lichtempfangseinheit einen Photodetektor umfasst, der ein Detektionssignal für empfangenes, reflektiertes Licht ausgibt, wobei der Photodetektor einen Einzelphotodetektor und/oder einen Photodetektor vom Array-Typ und/oder einen großflächigen Photodetektor und/oder einen Photodetektor vom geteilten Typ umfasst.
Laserradarsystem nach Anspruch 2, wobei der erste Reflektor zum Abstrahlen des ersten Laserbündels an mehrere Orte innerhalb des ersten Blickbereichs und der zweite Reflektor zum Abstrahlen des zweiten Laserbündels an mehrere Orte innerhalb des zweiten Blickbereichs als ein gemeinsam genutzter Reflektor gebildet sind.
Laserradarsystem nach Anspruch 6, wobei der gemeinsam genutzte Reflektor als ein gekrümmter Spiegel oder ein ebener Spiegel gebildet ist, und wobei der erste Blickbereich und der zweite Blickbereich definiert sind durch die Einfallswinkel des ersten Laserbündels und des zweiten Laserbündels oder einen Krümmungsradius des gekrümmten Spiegels.
Laserradarsystem nach Anspruch 2, wobei die erste Lichtempfangseinheit und die zweite Lichtempfangseinheit als eine gemeinsam genutzte Lichtempfangseinheit zum Empfangen des reflektierten Lichts sowohl des ersten als auch des zweiten Sendeblickbereichs gebildet sind.
Laserradarsystem nach Anspruch 1, wobei der erste Blickbereich einen ersten Sendeblickbereich umfaßt, in den das erste Laserbündel sequentiell abgestrahlt wird, und wobei der zweite Blickbereich einen zweiten Sendeblickbereich umfaßt, in den das zweite Laserbündel sequentiell abgestrahlt wird.
Laserradarsystem nach Anspruch 9, wobei der erste Blickbereich einen ersten Empfangsblickbereich umfaßt, in dem ein reflektiertes Licht des ersten Laserbündels empfangen wird, und wobei der zweite Blickbereich einen zweiten Empfangsblickbereich umfaßt, in dem ein reflektiertes Licht des zweiten Laserbündels empfangen wird.
Laserradarsystem nach Anspruch 10, wobei der erste Empfangsblickbereich gleich dem oder weiter als der erste Sendeblickbereich ist, und wobei der zweite Empfangsblickbereich gleich dem oder weiter als der zweite Sendeblickbereich ist.
Laserradarsystem nach Anspruch 1, das ferner eine Steuereinheit umfasst, die in Bezug auf ein Detektionssignal, das in Übereinstimmung mit der Detektion von reflektiertem Licht durch die erste Sende- und Empfangseinheit und durch die zweite Sende- und Empfangseinheit aufeinanderfolgend ausgegeben wird, und eine detektierte Reflexionszeit oder Reflexionsintensität 3D-Bildkoordinaten oder Reflexionsbildinformationen synthetisiert.
Laserradarsystem nach Anspruch 12, ferner umfassend eine Kamera zum Erhalten eines 2D-Bilds des ersten Blickbereichs oder des zweiten Blickbereichs, wobei die Steuereinheit das 2D-Bild und das 3D-Bild synthetisiert oder korrigiert.
Laserradarsystem nach Anspruch 12, wobei die Steuereinheit den ersten und den zweiten Blickbereich und/oder eine Abtastgeschwindigkeit und/oder eine Anzahl abzutastender Punkte und/oder eine Laserleistung auf der Grundlage der Bewegungsrichtung, des Bewegungswinkels, der Bewegungsgeschwindigkeit des Trägers, der Bewegungsinformationen, von Informationen über Wetter um den Träger, über Staub und über die Orte der ersten und der zweiten Sende- und Empfangseinheit an dem Träger variabel steuert.
Laserradarsystem nach Anspruch 14, wobei die Steuereinheit die Sendeleistung der ersten oder zweiten Sende- und Empfangseinheit erhöht, verringert oder unterbricht, um den ersten und den zweiten Blickbereich anzupassen.
Laserradarsystem nach Anspruch 1, das ferner einen ersten optischen Teiler umfasst, der das erste Laserbündel an mehrere Orte innerhalb des ersten Blickbereichs abstrahlt, wobei der erste optische Teiler das erste Laserbündel an mehrere Orte innerhalb eines dritten Blickbereichs, der sich mit dem ersten Blickbereich nicht überlappt, abstrahlt.
Laserradarsystem nach Anspruch 16, das ferner einen zweiten optischen Teller umfasst, der das zweite Laserbündel an mehrere Orte innerhalb des zweiten Blickbereichs abstrahlt, wobei der zweite optische Teiler das zweite Laserbündel an mehrere Orte innerhalb eines vierten Blickbereichs, der sich mit dem zweiten Blickbereich nicht überlappt, abstrahlt.
Laserradarsystem nach Anspruch 17, das ferner einen ersten reflektierenden Spiegel, der das durch Teilung durch den ersten optischen Teiler gebildete erste Laserbündel an mehrere Orte innerhalb des dritten Blickbereichs reflektiert, und/oder einen zweiten reflektierenden Spiegel, der das durch Teilung durch den zweiten optischen Teiler gebildete zweite Laserbündel an mehrere Orte innerhalb des vierten Blickbereichs reflektiert, umfasst.
Laserradarsystem nach Anspruch 18, wobei es zwischen dem ersten Blickbereich und dem zweiten Blickbereich, zwischen dem zweiten Blickbereich und dem dritten Blickbereich und zwischen dem dritten Blickbereich und dem vierten Blickbereich Überlappungsgebiete gibt.
Laserradarsystem nach Anspruch 1, das ferner eine dritte Sende- und Empfangseinheit umfasst, die ein drittes Laserbündel in wenigstens einen dritten Blickbereich abstrahlt und reflektiertes Licht empfängt, wobei sich der dritte Blickbereich mit dem ersten Blickbereich oder mit dem zweiten Blickbereich überlappt, wobei das dritte Laserbündel in einem anderen Zeitschlitz als das erste und das zweite Laserbündel, die in ein Gebiet abgestrahlt werden, das sich mit dem dritten Blickbereich überlappt, abgestrahlt wird.
Laserradarsystem nach Anspruch 1, wobei sowohl die erste Sende- und Empfangseinheit als auch die zweite Sende- und Empfangseinheit einen Blickbereich aufweist, der für die Vorderseite, die Seite und/oder die Rückseite des Trägers zuständig ist.
Laserradarsystem nach Anspruch 1, wobei der erste Blickbereich und der zweite Blickbereich hinsichtlich Detektionsentfernung oder Detektionswinkel unterschiedlich eingestellt sind.
Laserradarsystem nach Anspruch 1, wobei der erste Blickbereich und der zweite Blickbereich horizontal asymmetrisch oder nicht kreisförmig um den Träger sind.
Laserradarsystem nach Anspruch 1, wobei ein Blickbereich, der dem vorderen Ende des Trägers unter dem ersten Blickbereich und dem zweiten Blickbereich entspricht, im Vergleich zu einem Blickbereich, der für das hintere Ende oder für die Seite des Trägers verantwortlich ist, eine längere Detektionsentfernung oder einen schmaleren Detektionswinkel besitzt.
Laserradarsystem nach Anspruch 1, wobei aus dem ersten und dem zweiten Blickbereich wenigstens ein Blickbereich, der für die Seite des Trägers zuständig ist, verglichen mit einem Blickbereich, der für die Vorderseite des Trägers zuständig ist, kürzer in der Detektionsentfernung oder weiter im Detektionswinkel ist.
Laserradarsystem nach Anspruch 1, wobei aus dem ersten und dem zweiten Blickbereich wenigstens ein Blickbereich, der für die Rückseite des Trägers zuständig ist, verglichen mit einem Blickbereich, der für die Seite des Trägers zuständig ist, kürzer in Detektionsentfernung ist.
Laserradarsystem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit Detekionsinformation verwendet, die von der ersten und/oder der zweiten Sende- und Empfangseinheit erhalten wurde, um gleichzeitige Lokalisierung und Mapping (SLAM) durchzuführen.
Laserradarsystem nach Anspruch 1, wobei der erste Blickbereich den zweiten Blickbereich überlappt.