DE102018128164A1

DE102018128164A1 - Lidar-sensoren und verfahren für lidar-sensoren

Info

Publication number: DE102018128164A1
Application number: DE102018128164.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Thurner; David Brunner; Marcus Edward Hennecke; Georg Schitter; Han Woong Yoo
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2018-11-12
Filing date: 2018-11-12
Publication date: 2020-05-14
Also published as: KR20200055655A; CN111175721A; US11879996B2; US20200150246A1; CN111175721B; KR102323317B1

Abstract

Vorgeschlagen wird ein LIDAR-Sensor. Der LIDAR-Sensor beinhaltet eine erste reflektierende Oberfläche, die ausgebildet ist, um eine erste Drehachse zu oszillieren, um einen Lichtstrahl in eine Umgebung des LIDAR-Sensors abzulenken. Zudem beinhaltet der LIDAR-Sensor eine zweite reflektierende Oberfläche, die ausgebildet ist, um eine zweite Drehachse zu oszillieren, um aus der Umgebung des LIDAR-Sensors empfangenes Licht auf einen Photodetektor des LIDAR-Sensors zu lenken. Die ersten Drehachse und die zweite Drehachse verlaufen parallel zueinander. Der LIDAR-Sensor beinhaltet weiterhin eine Steuerschaltung, die eingerichtet ist, die erste reflektierende Oberfläche anzusteuern, mit einem ersten maximalen Auslenkungswinkel um die erste Drehachse zu oszillieren, und die zweite reflektierende Oberfläche anzusteuern, mit einem zweiten maximalen Auslenkungswinkel um die zweite Drehachse zu oszillieren. Der erste maximale Auslenkungswinkel ist größer als der zweite maximale Auslenkungswinkel und eine Fläche der ersten reflektierenden Oberfläche ist geringer als eine Fläche der zweiten reflektierenden Oberfläche.

Description

Technisches Gebiet
Ausführungsbeispiele befassen sich mit LIDAR (engl. LIght Detection And Ranging) -Sensoren sowie Verfahren für LIDAR-Sensoren.
Hintergrund
LIDAR-Abtastsysteme auf Basis von MEMS (MikroElektroMechanisches System, engl. MicroElectroMechanical System) -Spiegeln verwenden ein auf MEMS-Spiegeln basierendes Abtastsystem, um eine laterale Abtastung der Umgebung in einer Dimension (1D) oder in zwei Dimensionen (2D) zu ermöglichen, die erforderliche Laserbeleuchtungsleistung zu reduzieren, die Scanauflösung zu erhöhen und/oder um ID-Detektoranordnungen oder Punktdetektoren für LIDAR-Anwendungen nutzbar zu machen. Derartige auf MEMS-Spiegeln basierende Abtastsysteme haben aufgrund der begrenzten maximalen Winkelamplitude der Spiegeloszillation nur ein reduziertes Sichtfeld (engl. Field Of View, FOV). Das FOV kann durch eine Optik erweitert werden, was jedoch zu einer schlechteren Winkelauflösung für die laterale Abtastung führt.
Ein 1D-Abtastspiegel im Sendepfad in Kombination mit einem ID-Detektor-Array im Empfangspfad ermöglicht zudem kein Langestrecken-LIDAR im Bereich von 150 Metern und mehr. In einigen Anwendungsgebieten wie z.B. dem Automobilbereich wäre die Nutzung von Langestrecken-LIDAR mit Reichweiten von 150 Metern und mehr hilfreich.
Zusammenfassung
Es besteht somit ein Bedürfnis, einen verbesserten LIDAR-Sensor bereitzustellen.
Der Bedarf kann durch den Gegenstand der Patentansprüche gedeckt werden.
Ein Ausführungsbeispiel betrifft einen LIDAR-Sensor. Der LIDAR-Sensor umfasst eine erste reflektierende Oberfläche, die ausgebildet ist, um eine erste Drehachse zu oszillieren, um einen Lichtstrahl in eine Umgebung des LIDAR-Sensors abzulenken. Zudem umfasst der LIDAR-Sensor eine zweite reflektierende Oberfläche, die ausgebildet ist, um eine zweite Drehachse zu oszillieren, um aus der Umgebung des LIDAR-Sensors empfangenes Licht auf einen Photodetektor des LIDAR-Sensors zu lenken. Die erste Drehachse und die zweite Drehachse verlaufen parallel zueinander. Der LIDAR-Sensor umfasst weiterhin eine Steuerschaltung, die eingerichtet ist, die erste reflektierende Oberfläche anzusteuern, mit einem ersten maximalen Auslenkungswinkel um die erste Drehachse zu oszillieren, und die zweite reflektierende Oberfläche anzusteuern, mit einem zweiten maximalen Auslenkungswinkel um die zweite Drehachse zu oszillieren. Der erste maximale Auslenkungswinkel ist größer als der zweite maximale Auslenkungswinkel und eine Fläche der ersten reflektierenden Oberfläche ist geringer als eine Fläche der zweiten reflektierenden Oberfläche.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren für einen LIDAR-Sensor. Das Verfahren umfasst ein Ablenken eines Lichtstrahls in eine Umgebung des LIDAR-Sensors mittels einer ersten reflektierenden Oberfläche, die um eine erste Drehachse oszilliert. Ferner umfasst das Verfahren ein Lenken von aus der Umgebung des LIDAR-Sensors empfangenem Licht auf einen Photodetektor des LIDAR-Sensors mittels einer zweiten reflektierenden Oberfläche, die um eine zweite Drehachse oszilliert. Die erste Drehachse und die zweite Drehachse verlaufen parallel zueinander und eine Fläche der ersten reflektierenden Oberfläche ist geringer als eine Fläche der zweiten reflektierenden Oberfläche. Das Verfahren umfasst zudem ein Ansteuern der ersten reflektierenden Oberfläche, so dass diese mit einem ersten maximalen Auslenkungswinkel um die erste Drehachse oszillieren. Weiterhin umfasst das Verfahren ein Ansteuern der zweiten reflektierenden Oberfläche, so dass diese mit einem zweiten maximalen Auslenkungswinkel um die zweite Drehachse oszillieren. Der erste maximale Auslenkungswinkel ist größer als der zweite maximale Auslenkungswinkel.
Zudem betrifft ein Ausführungsbeispiel einen weiteren LIDAR-Sensor. Der LIDAR-Sensor umfasst eine erste reflektierende Oberfläche, die ausgebildet ist, um eine erste Drehachse zu oszillieren, um einen ersten Lichtstrahl in eine Umgebung des LIDAR-Sensors abzulenken. Ferner umfasst der LIDAR-Sensor eine zweite reflektierende Oberfläche, die ausgebildet ist, um eine zweite Drehachse zu oszillieren, um einen zweiten Lichtstrahl in die Umgebung des LIDAR-Sensors abzulenken.
Ein Ausführungsbeispiel betrifft ferner ein weiteres Verfahren für einen LIDAR-Sensor. Das Verfahren umfasst ein Ablenken eines ersten Lichtstrahls in eine Umgebung des LIDAR-Sensors mittels einer ersten reflektierenden Oberfläche, die um eine erste Drehachse oszilliert. Weiterhin umfasst das Verfahren ein Ablenken eines zweiten Lichtstrahls in eine Umgebung des LIDAR-Sensors mittels einer zweiten reflektierenden Oberfläche, die um eine zweite Drehachse oszilliert.
Figurenliste
Einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines LIDAR-Sensors;
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel von mechanisch gekoppelten MEMS-Spiegeln;
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines LIDAR-Sensors;
4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines LIDAR-Sensors;
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens für einen LIDAR-Sensor; und
6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines weiteren Verfahrens für einen LIDAR-Sensor.

Beschreibung
Verschiedene Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen einige Beispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Stärken von Linien, Schichten und/oder Bereichen zur Verdeutlichung übertrieben sein.
Während sich weitere Beispiele für verschiedene Modifikationen und alternative Formen eignen, sind dementsprechend einige bestimmte Beispiele derselben in den Figuren gezeigt und werden nachfolgend ausführlich beschrieben. Allerdings beschränkt diese detaillierte Beschreibung weitere Beispiele nicht auf die beschriebenen bestimmten Formen. Weitere Beispiele können alle Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen abdecken, die in den Rahmen der Offenbarung fallen. Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente, die bei einem Vergleich miteinander identisch oder in modifizierter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktion bereitstellen.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, die Elemente direkt, oder über ein oder mehrere Zwischenelemente, verbunden oder gekoppelt sein können. Wenn zwei Elemente A und B unter Verwendung eines „oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B sowie A und B, sofern nicht explizit oder implizit anders definiert. Eine alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen ist „zumindest eines von A und B“ oder „A und/oder B“. Das Gleiche gilt, mutatis mutandis, für Kombinationen von mehr als zwei Elementen.
Die Terminologie, die hier zum Beschreiben bestimmter Beispiele verwendet wird, soll nicht begrenzend für weitere Beispiele sein. Wenn eine Singularform, z. B. „ein, eine“ und „der, die, das“ verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch Pluralelemente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Wenn eine Funktion nachfolgend als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktion unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei Gebrauch das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben präzisieren, aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/einer Gruppe derselben ausschließen.
Sofern nicht anderweitig definiert, werden alle Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) hier in ihrer üblichen Bedeutung auf dem Gebiet verwendet, zu dem Beispiele gehören.
1 zeigt einen LIDAR-Sensor 100 zur Umgebungsabtastung. Der LIDAR-Sensor 100 umfasst einen Sendepfad 101 zum Aussenden von Licht in die Umgebung des LIDAR-Sensors 100 sowie einen Empfangspfad 102 zum Empfangen und optional Auswerten von aus der Umgebung des LIDAR-Sensors 100 empfangenem Licht.
Im Sendepfad 101 weist der LIDAR-Sensor 100 eine erste reflektierende Oberfläche 110 auf, die ausgebildet ist, um eine erste Drehachse 111 zu oszillieren, um einen Lichtstrahl 131 in die Umgebung des LIDAR-Sensors 100 abzulenken. Das heißt, die erste reflektierende Oberfläche 110 rotiert um die erste Drehachse entlang einer ersten Drehrichtung von einer ersten Endposition zu einer zweiten Endposition und umgekehrt. Abhängig von der Drehstellung der ersten reflektierenden Oberfläche 110 bezogen auf die erste Drehachse 111 wird der Lichtstrahl 131 entlang einer anderen Raumrichtung in die Umgebung des LIDAR-Sensors 100 abgelenkt.
Der Lichtstrahl 131 wird von zumindest einer Lichtquelle 130 erzeugt. In dem in 1 gezeigten Beispiel ist der Lichtstrahl 131 ein Laserlichtstrahl. Beispielsweise kann der Lichtstrahl 131 ein gepulster Laserlichtstrahl sein. Der gepulste Laserlichtstrahl kann z.B. eine Pulsfolgefrequenz (engl. pulse repetition frequency) zwischen 10 und 200 kHz aufweisen. Die Lichtquelle 130 umfasst eine von einem Treiber 132 gesteuerte Laserlichtdiode 133, um zeitlich gesteuert den Lichtstrahl 131 zu erzeugen. Ferner umfasst die Lichtquelle 130 eine Linsenanordnung 134, die eine oder mehrere Linsen umfasst, um optische Eigenschaften des Strahls (z.B. eine Strahlweite) einzustellen und/oder den Lichtstrahl 131 auf die erste reflektierende Oberfläche 110 zu lenken bzw. zu fokussieren. Die in 1 dargestellte Lichtquelle 130 ist dabei beispielhaft gewählt. Gemäß Ausführungsbeispielen kann die Lichtquelle 130 andere, mehr (z.B. einen Strahlteiler) oder weniger Elemente (z.B. keine Linsenanordnung 134) umfassen als dies in 1 dargestellt ist. Ebenso muss der Lichtstrahl 131 kein Laserlichtstrahl sein, sondern kann auch jeglicher sonstige geeignete Lichtstrahl sein. Obwohl in den Ausführungsbeispielen jeweils nur eine Lichtquelle gezeigt ist, können in Ausführungsbeispielen jeweils mehrere Lichtquellen 130 vorgesehen sein, um verschiedene Bereiche eines Sichtfelds beleuchten. Beispielsweise können in den Ausführungsbeispielen eine erste Lichtquelle um das Sichtfeld in einem ersten vertikalen Bereich zu beleuchten, eine zweite Lichtquelle 130 um das Sichtfeld in einem zweiten vertikalen Bereich zu beleuchten und eine dritte Lichtquelle 130 um das Sichtfeld in einem dritten vertikalen Bereich zu beleuchten vorgesehen sein, wobei der erste, zweite und dritte vertikale Bereich jeweils unterschiedlich sind.
Ferner weist der LIDAR-Sensor 100 im Empfangspfad 102 eine zweite reflektierende Oberfläche 120 auf, die ausgebildet ist, um bezüglich einer zweiten Drehachse 121 zu oszillieren, um aus der Umgebung des LIDAR-Sensors empfangenes Licht 103 auf einen Photodetektor 140 des LIDAR-Sensors zu lenken.
Die erste reflektierende Oberfläche 110 und die zweite reflektierende Oberfläche 120 können im Wesentlichen die gleiche Außenkontur bzw. Form oder unterschiedliche Außenkonturen bzw. Formen aufweisen (jedoch unterschiedliche Abmessungen). Beispielsweise können beide reflektierenden Oberflächen 110 und 120 eine kreisrunde Außenkontur, ein ovale Außenkontur oder eine eckige Außenkontur aufweisen. Die Fläche der ersten reflektierenden Oberfläche 110 kann in einigen Ausführungsbeispielen z.B. ungefähr so groß oder leicht größer wie eine Querschnittsfläche des Lichtstrahls 131 (d.h. die Fläche des Lichtstrahls 131 in der Ebene der reflektierenden Oberfläche) sein.
Eine Fläche der ersten reflektierenden Oberfläche 110 ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 geringer als eine Fläche der zweiten reflektierenden Oberfläche 120. Die im Vergleich zur ersten reflektierenden Oberfläche 110 größere zweite reflektierenden Oberfläche 120 kann es ermöglichen, mehr Licht aus der Umgebung des LIDAR-Sensors auf den Photodetektor 140 zu lenken. Beispielsweise kann bei gleicher Außenkontur ein maximaler senkrechter Abstand der Außenkontur der zweiten reflektierenden Oberfläche 120 zur zweiten Drehachse 121 um einen Faktor 1,5 bis 10 größer sein als ein maximaler senkrechter Abstand der Außenkontur der ersten reflektierenden Oberfläche 110 zur ersten Drehachse 111. Beispielsweise kann der maximale senkrechte Abstand der Außenkontur der zweiten reflektierenden Oberfläche 120 zur zweiten Drehachse 121 drei-, vier- oder fünfmal größer als der maximale senkrechte Abstand der Außenkontur der ersten reflektierenden Oberfläche 110 zur ersten Drehachse 111 sein. Aufgrund der größeren Abmessung weist die zweite reflektierende Oberfläche 120 bei identischer Dicke ein im Vergleich zur ersten reflektierenden Oberfläche 110 erhöhtes Trägheitsmoment auf. Eine Verringerung der Dicke zum Reduzieren des erhöhten Trägheitsmoments ist in praktischen Anwendungen aufgrund der Anforderung einer Steifheit der reflektierenden Oberfläche typischerweise nicht möglich.
Optional kann entlang des Strahlengangs des empfangenen Lichts zwischen der zweiten reflektierenden Oberfläche 120 und dem Photodetektor 140 eine Linsenanordnung 150 angeordnet sein, um das aus der Umgebung des LIDAR-Sensors 100 empfangene Licht auf den Photodetektor 140 abzubilden.
Der Photodetektor 140 ist ein lichtsensitives Element, das abhängig von einfallendem Licht ein Ausgangssignal 141 bereitstellt. Beispielsweise kann der Photodetektor 140 ein einzelnes lichtsensitives Sensorelement (d.h. ein Einzelpunkt-Sensor) oder eine eindimensionale oder zweidimensionale Anordnung von lichtsensitiven Sensorelementen sein. Bei der eindimensionalen Anordnung sind die lichtsensitiven Sensorelemente ausschließlich entlang einer Raumrichtung angeordnet, während bei der zweidimensionalen Anordnung die lichtsensitiven Sensorelemente entlang zweier verschiedener (z.B. orthogonaler) Raumrichtungen angeordnet sind. Ein lichtsensitives Sensorelement kann z.B. ein Photodiode (engl. photo diode), eine Lawinenphotodiode (engl. avalanche photo diode, APD), eine Ein-Photon-Lawinendiode (engl. single photon avalanche diode, SPAD) oder ein Array von SPADs als Silizium Photoelektronenvervielfacher (engl. silicon photomultiplier, SiPM) sein. Das Ausgangssignal 141 kann neben Informationen über einen Auftreffzeitpunkt, eine Pulsform und/oder eine Stärke des einfallenden Lichts auch Informationen über einen Auftreffort des Lichts auf den Photodetektor 140 umfassen. Das Ausgangssignal 141 kann über eine Ausleseschaltung 145 ausgelesen und einer Auswerteschaltung (nicht gezeigt) zur Verfügung gestellt werden. Beispielsweise kann die Auswerteschaltung unter Anwendung bekannter Auswerteverfahren aus dem Ausgangssignal 141 die Lichtlaufzeit eines Pulses des Lichtstrahls 131 bestimmen und so eine Entfernung eines Objekts, an dem der Lichtstrahl 131 zu dem LIDAR-Sensor 100 zurückreflektiert wurde, bestimmen. In analoger Weise kann die Auswerteschaltung auch weitere Parameter wie z.B. die Oberflächeneigenschaften (z.B. Reflektivität) oder Neigung des reflektierenden Objekts bestimmen.
Die erste Drehachse 111 und die zweite Drehachse 121 verlaufen parallel zueinander. Parallel verlaufende Drehachsen können beispielsweise derart ausgerichtet sein, dass die erste Drehachse 111 und die zweite Drehachse 121 auf einer einzigen Linie (koaxial) liegen, d.h. die erste Drehachse 111 und die zweite Drehachse 121 können ohne Versatz entlang einer gemeinsamen Raumrichtung ausgerichtet sein. Ebenso können die erste Drehachse 111 und die zweite Drehachse 121 parallel, aber versetzt zu einander liegen, d.h. die erste Drehachse 111 und die zweite Drehachse 121 können versetzt zueinander entlang paralleler Raumrichtungen ausgerichtet sein. In einigen Ausführungsbeispielen sind sowohl die erste reflektierenden Oberfläche 110 als auch die zweite reflektierenden Oberfläche 120 als mikromechanische Spiegel ausgebildet, die jeweils nur um eine Achse drehbar sind, d.h. nur einen Rotationsfreiheitsgrad aufweisen. Derartige Spiegel werden auch als eindimensionale Spiegel (1D-Spiegel) bezeichnet. Die erste Drehachse 111 und die zweite Drehachse 121 sind bei diesen Ausführungsbeispielen somit relativ zu den weiteren Komponenten des Sendepfads 101 bzw. Empfangspfads 102 starr.
Der LIDAR-Sensor 100 umfasst ferner eine Steuerschaltung 160, die eingerichtet ist, die erste reflektierende Oberfläche 110 anzusteuern, mit einem ersten maximalen Auslenkungswinkel ϑ_TX um die erste Drehachse 111 zu oszillieren, und die zweite reflektierende Oberfläche 120 anzusteuern, mit einem zweiten maximalen Auslenkungswinkel ϑ_RX um die zweite Drehachse 121 zu oszillieren. Das heißt, die erste Endposition und die zweite Endposition (Umkehrpunkte der Oszillation) der reflektierenden Oberfläche 110 entsprechen einer Auslenkung der reflektierenden Oberfläche 110 um den ersten maximalen Auslenkungswinkel ϑ_TX aus einer Ruhelage bzw. Mittenposition der reflektierenden Oberfläche 110. Während einer Oszillation von der ersten Endposition zu der zweiten Endposition verändert die reflektierende Oberfläche 110 somit ihre Ausrichtung um den Winkel 2 ϑ_TX. Entsprechend sind Endpositionen der Oszillationsbewegung der zweiten reflektierenden Oberfläche 120 durch den zweiten maximalen Auslenkungswinkel ϑ_RX bestimmt.
Der erste maximale Auslenkungswinkel ϑ_TX ist größer als der zweite maximale Auslenkungswinkel ϑ_RX. Beispielsweise kann der erste maximale Auslenkungswinkel ϑ_TX zumindest zweimal oder dreimal so groß wie der zweite maximale Auslenkungswinkel ϑ_RX sein. In einigen Ausführungsbeispielen kann der erste maximale Auslenkungswinkel ϑ_TX z.B. um einen Faktor drei bis zehn größer als der zweite maximale Auslenkungswinkel ϑ_RX sein. Beispielsweise kann der erste maximale Auslenkungswinkel ϑ_TX = ±15° sein und der zweite maximale Auslenkungswinkel ϑ_RX = ±3° sein. Mit anderen Worten: Die erste reflektierende Oberfläche 110 wird stärker ausgelenkt als die zweite reflektierende Oberfläche 120. Verglichen mit einer Oszillation, bei der erste maximale Auslenkungswinkel gleich oder sogar kleiner als der zweite maximale Auslenkungswinkel ist, ermöglicht es die beschriebene Ausführung, ein deutlich erhöhtes Sichtfeld zu erreichen.
Die zweite reflektierende Oberfläche 120 ermöglicht, Licht selektiv auf den Photodetektor 140 zu lenken, um Licht aus Bereichen der Umgebung des LIDAR-Sensors 100 zu unterdrücken, die gerade nicht von dem abgelenkten Lichtstrahl 131 abgetastet bzw. angestrahlt werden. Entsprechend kann der Anteil an Hintergrundlicht, das auf den Photodetektor 140 auftritt, reduziert werden. Mit anderen Worten: Die zweite reflektierende Oberfläche 120 kann es ermöglichen, den Anteil an reflektiertem Licht des abgelenkten Lichtstrahls 131, das auf den Photodetektor 140 auftritt, im Vergleich zum auftreffenden Hintergrundlicht zu erhöhen. Die größere Fläche der zweiten reflektierenden Oberfläche 120 erlaubt es zudem eine größere Lichtmenge auf den Photodetektor 140 zu lenken. Die geringere Winkelamplitude der zweiten reflektierenden Oberfläche 120 (z.B. Faktor fünf gegenüber der ersten reflektierenden Oberfläche 110) ermöglicht einen richtungssensitiven Empfang in einem kleinen Winkelbereich. Die Verwendung von oszillierenden reflektierenden Oberflächen in sowohl dem Sendepfad 101 als auch dem Empfangspfad 102 kann somit eine (signifikante) Erhöhung eines Signal-zu-Rausch-Verhältnisses (engl. Signal-to-Noise-Ratio, SNR) im Photodetektor 140 ermöglichen. Aufgrund des verbesserten SNR kann der LIDAR-Sensor 100 auch LIDAR-Messungen im Bereich von 100 Metern und mehr ermöglichen. Der LIDAR-Sensor 100 kann beispielsweise Langestrecken-LIDAR mit Reichweiten von 150 Metern und mehr ermöglichen.
Der LIDAR-Sensor 100 kann z.B. in einem Fahrzeug (nicht gezeigt) verwendet werden, um eine Umgebung des Fahrzeugs auch bei Tageslicht bzw. Sonnenschein im Abstand von 150 Metern und mehr zu erfassen.
Ein erster Sichtfeldbereich des LIDAR-Sensors 100, in den der Lichtstrahl 131 abgelenkt werden kann, ist von dem ersten maximalen Auslenkungswinkel ϑ_TX abhängig. In 1 ist der erste Sichtfeldbereich durch die (aufgrund der Oszillation der ersten reflektierenden Oberfläche 110) maximal möglichen Strahlengänge 103 bzw. 104 für den abgelenkten Lichtstrahl 131 angedeutet. Somit kann mittels der Oszillation der ersten reflektierenden Oberfläche 110 der Lichtstrahl 131 in einem Winkelbereich von -α_TX bis +α_TX abgelenkt werden. Mit anderen Worten: Der Öffnungswinkel des ersten Sichtfeldbereichs beträgt 2 · α_TX . In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht α_TX dem doppelten des maximalen Auslenkungswinkels ϑ_TX. Optional kann der Sendepfad 101 auch ein Linsensystem 170 aufweisen, das eingerichtet ist, den von der ersten reflektierenden Oberfläche 110 abgelenkten Lichtstrahl 131 in die Umgebung des LIDAR-Sensors 100 transmittieren zu lassen. Das Linsensystem 170 kann eine oder mehrere Linsen umfassen und z.B. genutzt werden, um der ersten Sichtfeldbereich zu vergrößern. Aufgrund der Aufweitung des ersten Sichtfeldbereichs wird auch der abgelenkte Lichtstrahl 131 geweitet, d.h. eine Divergenz δ_TX des Lichtstrahls 131 wird erhöht. Entsprechend wird eine Auflösung der LIDAR-Abtastung bei einer Aufweitung des ersten Sichtfeldbereichs mittels des Linsensystems 170 verschlechtert.
Ein zweiter Sichtfeldbereich, aus dem Licht, das während der Oszillation auf den Spiegel 120 auftrifft, auf den Photodetektor 140 gelenkt werden kann, ist durch den zweiten maximalen Auslenkungswinkel ϑ_RX bestimmt. In 1 ist der zweite Sichtfeldbereich durch die (aufgrund der Oszillation der zweiten reflektierenden Oberfläche 120) maximal möglichen Strahlengänge 105 bzw. 106 für das aus der Umgebung des LIDAR-Sensors 100 einfallende Licht angedeutet. Aufgrund des geringeren zweiten maximalen Auslenkungswinkels ϑ_RX ist der zweite Sichtfeldbereich geringer als der erste Sichtfeldbereich, d.h. ein Öffnungswinkel des zweiten Sichtfeldbereichs ist geringer als der des ersten Sichtfeldbereichs.
Um den zweite Sichtfeldbereich auf einen Empfangs-Sichtfeldbereich zu weiten, der dem ersten Sichtfeldbereich entspricht, kann der LIDAR-Sensors 100 ein optisches Empfangssystem 180 umfassen. Beispielsweise kann das optische Empfangssystem 180 ebenfalls ein Linsensystem sein, das jedoch von dem Linsensystem 170 verschieden ist (z.B. hinsichtlich der Brennweite). In 1 ist der Empfangs-Sichtfeldbereich durch die maximal möglichen Strahlengänge 105' bzw. 106' für das aus der Umgebung des LIDAR-Sensors 100 einfallende Licht angedeutet. Somit kann mittels des optischen Empfangssystems 180 in Kombination mit der Oszillation der zweiten reflektierenden Oberfläche 120 aus einem Winkelbereich von -α_RX bis +α_RX auf den Photodetektor gelenkt werden. Der Öffnungswinkel des Empfangs-Sichtfeldbereichs beträgt somit 2 · α_RX, wobei α_RX = α_TX ist. Mit anderen Worten: Das optische Empfangssystem 180 (und ggf. das Linsensystem 170) kann die Einstellung des gleichen oder annähernd gleichen Sichtfeldbereichs für den Sendepfad 101 als auch Empfangspfad 102 des LIDAR-Sensors 100 ermöglichen.
Das optische Empfangssystem 180 führt zu einer erhöhten Divergenz δ_RX im für Licht, das durch das optische Empfangssystem 180 empfangen wird. Beispielsweise kann aufgrund der durch das optische Empfangssystem 180 erhöhten Divergenz δ_RX die Auflösung im Empfangspfad 1° betragen, während die Auflösung des in die Umgebung ausgesendeten Lichtstrahls 0,1° beträgt. Dies ist in 1 beispielhaft für einen Empfangslichtstrahl 107 angedeutet. Anstelle des schmalen Empfangslichtstrahls 107 wird aufgrund der durch das optische Empfangssystem 180 erhöhten Divergenz δ_RX im Empfangspfad Licht aus einem größeren Raumwinkel bzw. Winkelbereich auf einen zum Abtastzeitpunkt aktivierten lichtsensitiven Bereich des Photodetektors 140 gelenkt. Die erhöhte Divergenz δ_RX im Empfangspfad ist jedoch hinnehmbar, da der Empfangspfad diese tolerieren kann. Mit anderen Worten: Das optische Empfangssystem 180 ist ausgebildet, Licht aus einem zweiten Raumwinkel auf die zweite reflektierende Oberfläche 120 abzubilden, wobei der zweite Raumwinkel (gleich oder) größer als ein erster Raumwinkel ist, in den die erste reflektierende Oberfläche 110 den Lichtstrahl 131 ablenkt. Mittels einer einfacheren Empfangsoptik kann somit eine hohe Empfindlichkeit ermöglicht werden.
Der LIDAR-Sensor 100 kann somit ein einfaches und kostengünstiges optisches Design mit einer großen Apertur ermöglichen. Im Betrieb unter Tageslicht kann das SNR des Photodetektors 140 dadurch (signifikant) verbessert werden.
Beispielsweise kann die erste reflektierende Oberfläche 110 einen Durchmessen von 2,5 mm aufweisen und die zweite reflektierende Oberfläche 120 einen Durchmesser von 5 mm oder mehr aufweisen (z.B. 8 mm). Bei einer Abtastauflösung von 0,1° kann der zweite Sichtfeldbereich dann z.B. einen Öffnungswinkel von 2° aufweisen. Derart kann ein hohes SNR für z.B. eine eindimensionale Anordnung lichtsensitiver Sensorelemente des Photodetektors 140 erreicht werden, so dass LIDAR-Messungen zwischen 150 und 250 Metern ermöglicht werden können, wie dies z.B. für Langstrecken-LIDAR-Anwendungen für Fahrzeuge gefordert wird.
Die Steuerschaltung 160 ist eingerichtet, die erste reflektierende Oberfläche 110 und die zweite reflektierende Oberfläche 120 derart anzusteuern, dass diese synchron um die erste Drehachse 111 bzw. die zweite Drehachse 121 zu oszillieren. Beispielsweise kann die Steuerschaltung 160 eingerichtet sein, die erste reflektierende Oberfläche 110 und die zweite reflektierende Oberfläche 120 derart anzusteuern, dass diese mit derselben Frequenz und einer vorbestimmten Phasenbeziehung zueinander um die erste Drehachse 111 bzw. die zweite Drehachse 121 oszillieren. Mit anderen Worten: Die Oszillationsfrequenz f_TX der ersten reflektierenden Oberfläche 110 kann (im Wesentlichen) identisch zur Oszillationsfrequenz f_RX der zweiten reflektierenden Oberfläche 120 sein. Die Steuerschaltung 160 kann eingereicht sein, die erste reflektierende Oberfläche 110 und die zweite reflektierende Oberfläche 120 anzusteuern, so dass diese phasengleich oder mit einem vorbestimmten Phasenversatz um die erste Drehachse 111 bzw. die zweite Drehachse 121 oszillieren. Der geringere maximale Auslenkungswinkel für die zweite reflektierenden Oberfläche 120 kann es ermöglichen, einen auf die zweite reflektierende Oberfläche 120 wirkenden mechanischen Stress zu reduzieren, so dass die zweite reflektierenden Oberfläche 120 mit derselben Frequenz wie die kleinere erste reflektierende Oberfläche 110 oszillieren kann. Mit anderen Worten: Mittels des geringeren maximalen Auslenkungswinkels kann das höhere Trägheitsmoment der zweiten reflektierenden Oberfläche 120 (zumindest teilweise) ausgeglichen werden sowie hohe Beschleunigungen am äußeren Rand der reflektierenden Oberfläche 120 (die zu Deformationen der reflektierenden Oberfläche 120 und somit zu Abbildungsfehlern führen) vermieden werden, um eine Oszillation der zweiten reflektierenden Oberfläche 120 mit derselben Frequenz wie die ersten reflektierende Oberfläche 110 zu ermöglichen.
Die erste reflektierende Oberfläche 110 als auch die zweite reflektierende Oberfläche 120 können z.B. MEMS-Spiegel sein.
Die erste reflektierende Oberfläche 110 und die zweite reflektierende Oberfläche 120 können sowohl mechanisch gekoppelt als auch mechanisch entkoppelt sein. Beispielsweise können die erste reflektierende Oberfläche 110 und die zweite reflektierende Oberfläche 120 mechanische gekoppelt auf einem (gemeinsamen) Halbleiterchip ausgebildet sein. Dies ist beispielhaft für einen Halbleiterchip 200 in 2 gezeigt. Die beiden reflektierenden Oberflächen 110 und 120 sind über eine Stegstruktur 250 an einem Rahmen 240 gehalten. Über Aktuatoren 250-1, 250-2, 250-3, die von der Steuerschaltung 160 entsprechend angesteuert werden, werden die reflektierenden Oberflächen 110 und 120 z.B. mittels elektrostatischer oder magnetischer Effekte zu Oszillationen angeregt. Die Anregung kann resonant oder alternativ quasistatisch erfolgen. Unter quasi-statischer Anregung versteht man ein System das nicht resonant arbeiten kann (d.h. statisch einen vorgegebenen Winkel halten kann) aber nicht statisch sondern gesteuert oszillierend betrieben wird. In dem in 2 gezeigten Halbleiterchip 200 sind die reflektierenden Oberflächen 110 und 120 beispielhaft als MEMS-Spiegel dargestellt.
Sind die reflektierenden Oberflächen 110 und 120 nicht mechanisch gekoppelt und z.B. auf zwei verschiedenen Halbleiterchips ausgebildet, kann die Steuerschaltung 160 wie in 1 angedeutet z.B. zwei Teilschaltungen 161 und 162 umfassen, um die reflektierenden Oberflächen 110 und 120 jeweils separat anzusteuern.
Der in 1 gezeigte LIDAR-Sensor 100 kann in einigen Ausführungsbeispielen ferner eine oder mehrere weitere reflektierende Oberflächen in sowohl dem Sendepfad 101 als auch dem Empfangspfad 102 aufweisen.
Beispielsweise kann der LIDAR-Sensor 100 ferner eine dritte reflektierende Oberfläche (nicht dargestellt) umfassen, die ausgebildet ist, synchron zu der ersten reflektierenden Oberfläche um eine dritte Drehachse zu oszillieren, um einen weiteren Lichtstrahl in die Umgebung des LIDAR-Sensors 100 abzulenken. Die dritte Drehachse ist parallel (z.B. koaxial) zur ersten Drehachse 111. Die dritte reflektierende Oberfläche kann in einigen Ausführungsbeispielen identisch zur ersten reflektierenden Oberfläche 110 ausgebildet sein. Entsprechend kann die Steuerschaltung 160 ausgebildet sein, die dritte reflektierende Oberfläche anzusteuern, mit dem ersten maximalen Auslenkungswinkel um die dritte Drehachse zu oszillieren. Alternativ kann die dritte reflektierende Oberfläche auch andere Abmessungen als die erste reflektierende Oberfläche 110 aufweisen und entsprechend von der Steuerschaltung 160 angesteuert werden, mit einem anderen Auslenkungswinkel als dem ersten maximalen Auslenkungswinkel um die dritte Drehachse zu oszillieren. Die Steuerschaltung 160 kann die dritte reflektierende Oberfläche z.B. ansteuern, phasengleich oder mit einem vorbestimmten Phasenversatz bezogen auf die erste reflektierende Oberfläche 110 zu oszillieren.
Alternativ oder ergänzend kann der LIDAR-Sensor 100 ferner eine vierte reflektierende Oberfläche umfassend, die ausgebildet ist, synchron zu der zweiten reflektierenden Oberfläche 120 um eine vierte Drehachse zu oszillieren, um aus der Umgebung des LIDAR-Sensors 100 empfangenes Licht auf den Photodetektor 140 zu lenken. Die vierte Drehachse ist parallel (z.B. koaxial) zur zweiten Drehachse 121. Die vierte reflektierende Oberfläche kann in einigen Ausführungsbeispielen identisch zur zweiten reflektierenden Oberfläche 120 ausgebildet sein. Entsprechend kann die Steuerschaltung 160 ausgebildet sein, die vierte reflektierende Oberfläche anzusteuern, mit dem zweiten maximalen Auslenkungswinkel um die vierte Drehachse zu oszillieren. Alternativ kann die vierte reflektierende Oberfläche auch andere Abmessungen als die zweite reflektierende Oberfläche 120 aufweisen und entsprechend von der Steuerschaltung 160 angesteuert werden, mit einem anderen Auslenkungswinkel als dem zweiten maximalen Auslenkungswinkel um die vierte Drehachse zu oszillieren. Die Steuerschaltung 160 kann die vierte reflektierende Oberfläche z.B. ansteuern, phasengleich oder mit einem vorbestimmten Phasenversatz bezogen auf die zweite reflektierende Oberfläche 120 zu oszillieren.
Der LIDAR-Sensor 100 verwendet oszillierende Oberflächen sowohl im Sende- als auch im Empfängerpfad. Dadurch kann eine Abtastgeschwindigkeit im Vergleich zu konventionellen LIDAR-Systemen erhöht sein, d.h. die Bildwiderholrate kann verbessert und schnellere Objekte können erfasst werden. Auch kann eine höhere Mittelung der erfassten LIDAR-Daten für jede Position ermöglicht werden, so dass das SNR weiter gesteigert werden kann.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines LIDAR-Sensors 300. Der LIDAR-Sensor 300 umfasst wiederum einen Sendepfad 301 zum Aussenden von Licht in die Umgebung des LIDAR-Sensors 300 sowie einen Empfangspfad 302 zum Empfangen und Auswerten von aus der Umgebung des LIDAR-Sensors 300 empfangenem Licht.
Der Sendepfad 301 weist eine erste reflektierende Oberfläche 310 auf, die ausgebildet ist, um eine erste Drehachse 311 zu oszillieren, um einen ersten Lichtstrahl 331 in eine Umgebung des LIDAR-Sensors 300 abzulenken. Zudem weist der Sendepfad 301 eine zweite reflektierende Oberfläche 320 auf, die ausgebildet ist, um eine zweite Drehachse 321 zu oszillieren, um einen zweiten Lichtstrahl 332 in die Umgebung des LIDAR-Sensors 300 abzulenken. Die beiden reflektierenden Oberflächen 310 und 320 lenken die Lichtstrahlen 331 und 332 innerhalb des LIDAR-Sensors 300 jeweils auf ein Element, das die Lichtstrahlen 331 und 332 in die Umgebung des LIDAR-Sensors 300 transmittieren lässt. Beispielsweise können die beiden reflektierenden Oberflächen 310 und 320 die Lichtstrahlen 331 und 332 auf eine Sendeoptik 370 (z.B. eine oder mehrere Linsen umfassend) ablenken, durch welche die Lichtstrahlen 331 und 332 in die Umgebung des LIDAR-Sensors 300 transmittieren. Somit ermöglichen die reflektierenden Oberflächen 310 und 320 jeweils eine Ablenkung des Lichtstrahls 331 bzw. 332 in die Umgebung des LIDAR-Sensors 300 mittels Einfachreflexion.
Die erste reflektierende Oberfläche 310 als auch die zweite reflektierende Oberfläche 320 können z.B. MEMS-Spiegel sein.
Die erste Drehachse 311 und die zweite Drehachse 321 verlaufen parallel zueinander. Beispielsweise können die erste Drehachse 311 und die zweite Drehachse 321 auf einer einzigen Linie liegen, d.h. die erste Drehachse 311 und die zweite Drehachse 321 können koaxial ohne Versatz entlang einer gemeinsamen Raumrichtung ausgerichtet sein. Alternativ können die erste Drehachse 311 und die zweite Drehachse 321 versetzt zu einander liegen, d.h. die erste Drehachse 311 und die zweite Drehachse 321 können versetzt zueinander entlang paralleler Raumrichtungen ausgerichtet sein.
Die Lichtstrahlen 331 und 332 werden von einer Lichtquelle 330 auf die erste reflektierende Oberfläche 310 bzw. die zweite reflektierende Oberfläche 320 gestrahlt bzw. gerichtet. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel sind die Lichtstrahlen 331 und 332 Laserlichtstrahlen. Die Lichtquelle 330 ist im Wesentlichen wie die oben beschriebene Lichtquelle 130 aufgebaut. Die Lichtquelle 330 umfasst zumindest eine von einem Treiber 332 gesteuerte Laserlichtdiode 333 sowie eine Optik 334. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Lichtquelle eine Mehrzahl von gesteuerten Laserlichtdioden. Die mehreren Laserlichtdioden können entlang einer Richtung angeordnet sein, die parallel zu den Drehachsen 311 und 321 ist. Somit kann ein Lichtstrahl erzeugt werden, dessen Lichtfleckbereich einer Richtung parallel zu den Drehachsen 311 und 321 länglich ausgeweitet ist. In einigen Ausführungsbeispielen kann die eine oder mehrere Laserlichtdioden 333 beide Lichtstrahlen 331 und 332 erzeugen und die Optik 334 anschließend die Lichtstrahlen auf die erste reflektierende Oberfläche 310 bzw. die zweite reflektieren Oberfläche 320 lenken. In alternativen Ausführungsbeispielen erzeugt die Laserlichtdiode 333 einen einzelnen Lichtstrahl, der von einem Strahlteiler der Optik 334 (z.B. ein Prisma) in die Lichtstrahlen 331 und 332 aufgeteilt wird. Die in 3 dargestellte Lichtquelle 330 ist dabei beispielhaft gewählt. Gemäß Ausführungsbeispielen kann die Lichtquelle 330 andere, mehr oder weniger Elemente umfassen als dies in 3 dargestellt ist. Ebenso muss der Lichtstrahl 331 kein Laserlichtstrahl sein, sondern kann auch jeglicher sonstige geeignete Lichtstrahl sein.
Der Empfangspfad 302 weist einen Photodetektor 340 auf, der ausgebildet ist, aus der Umgebung des LIDAR-Sensors 300 empfangenes Licht zu empfangen. Der Photodetektor 340 ist im Wesentlich identisch zum oben beschriebenen Photodetektor 140. Ein Ausgangssignal 341 des Photodetektors 340 kann über eine Ausleseschaltung 345 ausgelesen und von einer Auswerteschaltung (nicht gezeigt) gemäß den oben beschriebenen Grundsätzen ausgewertet werden.
Ferner umfasst der LIDAR-Sensor 300 eine Steuerschaltung 360, die eingerichtet ist, die erste reflektierende Oberfläche 310 und die zweite reflektierende Oberfläche 320 derart anzusteuern, dass diese synchron um die erste Drehachse 311 bzw. die zweite Drehachse 321 zu oszillieren. Beispielsweise kann die Steuerschaltung 360 eingerichtet sein, die erste reflektierende Oberfläche 310 und die zweite reflektierende Oberfläche 320 anzusteuern, mit derselben Frequenz und einer vorbestimmten Phasenbeziehung zueinander um die erste Drehachse 311 bzw. die zweite Drehachse 321 zu oszillieren. Die Oszillationsfrequenz f_TX der ersten reflektierenden Oberfläche 310 kann somit (im Wesentlichen) identisch zur Oszillationsfrequenz f_RX der zweiten reflektierenden Oberfläche 320 sein. Die Steuerschaltung 360 kann eingereicht sein, die die erste reflektierende Oberfläche 310 und die zweite reflektierende Oberfläche 320 anzusteuern phasengleich oder mit einem vorbestimmten Phasenversatz um die erste Drehachse 311 bzw. die zweite Drehachse 321 zu oszillieren.
Die erste reflektierende Oberfläche 310 und die zweite reflektierende Oberfläche 320 sind ausgebildet, den ersten Lichtstrahl 331 und den zweiten Lichtstrahl 332 in verschiedene Sichtfeldbereiche des LIDAR-Sensors 300 abzulenken.
Ein erster Sichtfeldbereich des LIDAR-Sensors 300, in den der erste Lichtstrahl 331 abgelenkt werden kann, ist durch die Oszillationsbewegung der ersten reflektierenden Oberfläche 310 bestimmt. In 3 ist der erste Sichtfeldbereich durch die (aufgrund der Oszillation der ersten reflektierenden Oberfläche 310) maximal möglichen Strahlengänge 303 bzw. 304 für den ersten Lichtstrahl 331 angedeutet. Ein zweiter Sichtfeldbereich des LIDAR-Sensors 300, in den der zweite Lichtstrahl 332 abgelenkt werden kann, ist durch die Oszillationsbewegung der zweiten reflektierenden Oberfläche 320 bestimmt. In 3 ist der zweite Sichtfeldbereich durch die (aufgrund der Oszillation der zweiten reflektierenden Oberfläche 320) maximal möglichen Strahlengänge 304 bzw. 305 für den zweiten Lichtstrahl 332 angedeutet.
Die unterschiedlichen Sichtfeldbereiche, in welche der erste Lichtstrahl 331 und der zweite Lichtstrahl 332 abgelenkt werden können, können z.B. durch unterschiedliche Drehwinkelbereiche, in denen die reflektierenden Oberflächen 310 und 320 oszillieren können, eingestellt werden. Beispielsweise kann eine Ruhelage bzw. Mittenposition der zweiten reflektierenden Oberfläche 320 verschieden von einer Ruhelage bzw. Mittenposition der ersten reflektierenden Oberfläche 310 sein (z.B. gedreht), so dass die reflektierenden Oberflächen 310 und 320 bei ansonsten identischer Oszillationsbewegung die Lichtstrahlen 331 und 332 in verschiedene Sichtfeldbereiche des LIDAR-Sensors 300 ablenken.
Die Verwendung mehrerer reflektierender Oberflächen im Sendepfad 301, die synchron oszillieren, kann eine Erweiterung des vom LIDAR-Sensor 300 abtastbaren Bereichs ermöglichen. Beispielsweise kann der LIDAR-Sensor 300 gegenüber gewöhnlichen Sensoren mit nur einem einzigen oszillierenden MEMS-Spiegel einen größeren lateralen Bereich abtasten.
Gegenüber gewöhnlichen Sensoren mit nur einem einzigen oszillierenden MEMS-Spiegel kann aufgrund der Verwendung mehrerer reflektierender Oberflächen der gesamte Sichtfeldbereich somit in mehrere Teilbereich aufgeteilt werden, die jeweils mittels einer der reflektierenden Oberflächen abgetastet werden. Bei gleicher Bild- bzw. Abtastrate kann somit eine Auflösung des LIDAR-Sensors 300 im Vergleich zu gewöhnlichen Sensoren erhöht sein. Alternativ kann bei gleicher Auflösung auch die Bild- bzw. Abtastrate des LIDAR-Sensors 300 im Vergleich zu gewöhnlichen Sensoren erhöht sein.
Die erste reflektierende Oberfläche 310 und die zweite reflektierende Oberfläche 320 können wiederum sowohl mechanisch gekoppelt als auch mechanisch entkoppelt sein. Beispielsweise können die erste reflektierende Oberfläche 310 und die zweite reflektierende Oberfläche 320 mechanische gekoppelt auf einem (gemeinsamen) Halbleiterchip ausgebildet sein oder mechanisch entkoppelt auf zwei separaten Halbleiterchips ausgebildet sein.
Der in 3 gezeigte LIDAR-Sensor 300 weist zwei reflektierende Oberflächen 310 und 320 auf, um zwei Lichtstrahlen 331 und 332 jeweils in die Umgebung des Sensors abzulenken. Gemäß Ausführungsbeispielen kann der LIDAR-Sensor 300 optional auch weitere reflektierende Oberflächen (nicht gezeigt) aufweisen, um weitere Lichtstrahlen in die Umgebung des Sensors abzulenken. Beispielsweise kann der LIDAR-Sensor 300 drei, vier, fünf oder mehr reflektierende Oberflächen aufweisen, um Lichtstrahlen in die Umgebung des Sensors abzulenken. Der LIDAR-Sensor 300 kann somit eine Aufteilung des gesamten abgetasteten Sichtfeldbereichs in n Teilbereiche ermöglichen, wobei n die Anzahl der für die Abtastung verwendeten reflektierenden Oberflächen im Sendepfad 301 angibt.
Optional kann der LIDAR-Sensor 300 auch eine oder mehrere reflektierende Oberflächen im Empfangspfad 302 aufweisen, um das aus der Umgebung des LIDAR-Sensors 300 empfangene Licht auf den Photodetektor 340 zu lenken. Beispielsweise kann der LIDAR-Sensor 300 eine dritte reflektierende Oberfläche (nicht gezeigt) aufweisen, die ausgebildet ist, synchron zu der ersten reflektierenden Oberfläche 310 um eine dritte Drehachse zu oszillieren, um das aus der Umgebung des LIDAR-Sensors 300 empfangene Licht auf den Photodetektor 340 zu lenken. Die dritte Drehachse ist parallel (z.B. koaxial) zur ersten Drehachse 321. Die dritte reflektierende Oberfläche kann identisch zur ersten reflektierenden Oberfläche ausgebildet sein oder wie oben in Zusammenhang mit 1 dargestellt größer als die erste reflektierende Oberfläche sein. Die Ansteuerung der dritten reflektierenden Oberfläche durch die Steuerschaltung 360 kann z.B. gemäß den oben Zusammenhang mit 1 dargestellten Grundsätzen erfolgen. Beispielsweise kann die Steuerschaltung 360 ausgebildet sein, die dritte reflektierende Oberfläche anzusteuern, synchron zu einer der reflektierenden Oberflächen 310 und 320 zu oszillieren.
Ferner kann der LIDAR-Sensor 300 optional auch eine Empfangsoptik 380 (z.B. ein Linsensystem) umfassen, um das aus der Umgebung einfallende Licht auf den Photodetektor 380 bzw. die dritte reflektierende Oberfläche abzubilden.
In 4 ist ein weiterer LIDAR-Sensor 400 dargestellt. Der LIDAR-Sensor 400 ist im Wesentlichen identisch zum LIDAR-Sensor 300, jedoch sind die erste reflektierende Oberfläche 310 und die zweite reflektierende Oberfläche 320 ausgebildet, den ersten Lichtstrahl 331 und den zweiten Lichtstrahl 332 in denselben Sichtfeldbereich des LIDAR-Sensors abzulenken.
Beispielsweise kann dies durch identische Drehwinkelbereiche, in denen die reflektierenden Oberflächen 310 und 320 oszillieren können, erreicht werden. Eine Ruhelage bzw. Mittenposition der zweiten reflektierenden Oberfläche 320 kann z.B. identisch zu einer Ruhelage bzw. Mittenposition der ersten reflektierenden Oberfläche 310 sein, so dass die reflektierenden Oberflächen 310 und 320 bei ansonsten identischer Oszillationsbewegung die Lichtstrahlen 331 und 332 denselben Sichtfeldbereich des LIDAR-Sensors 400 ablenken.
Durch die Ablenkung mehrerer Lichtstrahlen in denselben Sichtfeldbereich des LIDAR-Sensors 400 kann die Anzahl an Messpunkten im Vergleich zu gewöhnlichen Sensoren mit nur einem einzigen oszillierenden MEMS-Spiegel erhöht werden. Entsprechend kann eine Abtastauflösung des LIDAR-Sensors 400 verbessert sein. Aufgrund der Abtastung desselben Sichtfeldbereichs mittels mehrerer reflektierender Oberflächen kann zudem die Bild- bzw. Abtastrate des LIDAR-Sensors 400 im Vergleich zu gewöhnlichen Sensoren erhöht sein.
Um die oben beschriebenen Aspekte zum Betrieb von LIDAR-Sensoren nochmals zusammenzufassen, sind in den 5 und 6 noch zwei Ablaufdiagramme von Verfahren für LIDAR-Sensoren gezeigt.
5 zeigt ein Ablaufdiagram eines ersten Verfahrens 500 für einen LIDAR-Sensor. Verfahren 500 umfasst ein Ablenken 502 eines Lichtstrahls in eine Umgebung des LIDAR-Sensors mittels einer ersten reflektierenden Oberfläche, die um eine erste Drehachse oszilliert. Ferner umfasst Verfahren 500 ein Lenken 504 von aus der Umgebung des LIDAR-Sensors empfangenem Licht auf einen Photodetektor des LIDAR-Sensors mittels einer zweiten reflektierenden Oberfläche, die um eine zweite Drehachse oszilliert. Die ersten Drehachse und die zweite Drehachse verlaufen parallel zueinander und eine Fläche der ersten reflektierenden Oberfläche ist geringer als eine Fläche der zweiten reflektierenden Oberfläche. Verfahren 500 umfasst zudem ein Ansteuern 506 der ersten reflektierenden Oberfläche mit einem ersten maximalen Auslenkungswinkel um die erste Drehachse zu oszillieren. Weiterhin umfasst Verfahren 500 ein Ansteuern 508 der zweiten reflektierenden Oberfläche mit einem zweiten maximalen Auslenkungswinkel um die zweite Drehachse zu oszillieren. Der erste maximale Auslenkungswinkel ist größer als der zweite maximale Auslenkungswinkel.
Weitere Details und Aspekte des Verfahrens 500 sind oben in Zusammenhang mit weiteren Ausführungsbeispielen (z.B. 1 und 2) beschrieben. Verfahren 500 kann eines oder mehrere optionale Merkmale gemäß den weiteren Ausführungsbeispielen umfassen.
Ein Ablaufdiagram eines zweiten Verfahrens 600 für einen LIDAR-Sensor ist in 6 gezeigt. Verfahren 600 umfasst ein Ablenken 602 eines ersten Lichtstrahls in eine Umgebung des LIDAR-Sensors mittels einer ersten reflektierenden Oberfläche, die um eine erste Drehachse oszilliert. Weiterhin umfasst Verfahren 600 ein Ablenken 604 eines zweiten Lichtstrahls in eine Umgebung des LIDAR-Sensors mittels einer zweiten reflektierenden Oberfläche, die um eine zweite Drehachse oszilliert.
Weitere Details und Aspekte des Verfahrens 600 sind oben in Zusammenhang mit weiteren Ausführungsbeispielen (z.B. 3 und 4) beschrieben. Verfahren 600 kann eines oder mehrere optionale Merkmale gemäß den weiteren Ausführungsbeispielen umfassen.
Die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele können wie folgt zusammengefasst werden:

Einige Ausführungsbeispiele betreffen einen LIDAR-Sensor. Der LIDAR-Sensor umfasst eine erste reflektierende Oberfläche, die ausgebildet ist, um eine erste Drehachse zu oszillieren, um einen Lichtstrahl in eine Umgebung des LIDAR-Sensors abzulenken. Zudem umfasst der LIDAR-Sensor eine zweite reflektierende Oberfläche, die ausgebildet ist, um eine zweite Drehachse zu oszillieren, um aus der Umgebung des LIDAR-Sensors empfangenes Licht auf einen Photodetektor des LIDAR-Sensors zu lenken. Die ersten Drehachse und die zweite Drehachse verlaufen parallel zueinander. Der LIDAR-Sensor umfasst weiterhin eine Steuerschaltung, die eingerichtet ist, die erste reflektierende Oberfläche anzusteuern, mit einem ersten maximalen Auslenkungswinkel um die erste Drehachse zu oszillieren, und die zweite reflektierende Oberfläche anzusteuern, mit einem zweiten maximalen Auslenkungswinkel um die zweite Drehachse zu oszillieren. Der erste maximale Auslenkungswinkel ist größer als der zweite maximale Auslenkungswinkel und eine Fläche der ersten reflektierenden Oberfläche ist geringer als eine Fläche der zweiten reflektierenden Oberfläche.

In einigen Ausführungsbeispielen ist die Steuerschaltung eingerichtet, die erste reflektierende Oberfläche und die zweite reflektierende Oberfläche anzusteuern, synchron um die erste Drehachse bzw. die zweite Drehachse zu oszillieren.
Beispielsweise kann die Steuerschaltung eingerichtet sein, die erste reflektierende Oberfläche und die zweite reflektierende Oberfläche anzusteuern, mit derselben Frequenz und einer vorbestimmten Phasenbeziehung zueinander um die erste Drehachse bzw. die zweite Drehachse zu oszillieren.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen umfasst der LIDAR-Sensor ferner ein optisches Empfangssystem, das ausgebildet ist, Licht aus einem zweiten Raumwinkel auf die zweite reflektierende Oberfläche abzubilden, wobei der zweite Raumwinkel gleich oder größer als ein erster Raumwinkel ist, in den die erste reflektierende Oberfläche den Lichtstrahl ablenkt.
Beispielsweise kann das optische Empfangssystem ein erstes Linsensystem sein und der LIDAR-Sensor ferner ein von dem ersten Linsensystem verschiedenes zweites Linsensystem umfassen, das eingerichtet ist, von der ersten reflektierenden Oberfläche abgelenkte Lichtstrahlen in die Umgebung des LIDAR-Sensors transmittieren zu lassen.
In einigen Ausführungsbeispielen ist der erste maximale Auslenkungswinkel zumindest dreimal so groß wie der zweite maximale Auslenkungswinkel.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist der Photodetektor eine eindimensionale oder zweidimensionale Anordnung von lichtsensitiven Sensorelementen.
In einigen Ausführungsbeispielen sind die erste reflektierende Oberfläche und die zweite reflektierende Oberfläche mechanisch gekoppelt.
Alternativ können die erste reflektierende Oberfläche und die zweite reflektierende Oberfläche auch mechanisch entkoppelt sein.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist die erste reflektierende Oberfläche ein MEMS-Spiegel.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst der LIDAR-Sensor ferner eine dritte reflektierende Oberfläche, die ausgebildet ist, synchron zu der ersten reflektierenden Oberfläche um eine dritte Drehachse zu oszillieren, um einen weiteren Lichtstrahl in die Umgebung des LIDAR-Sensors abzulenken.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen umfasst der LIDAR-Sensor ferner eine vierte reflektierende Oberfläche, die ausgebildet ist, synchron zu der zweiten reflektierenden Oberfläche um eine vierte Drehachse zu oszillieren, um aus der Umgebung des LIDAR-Sensors empfangenes Licht auf den Photodetektor zu lenken.
Der LIDAR-Sensor umfasst in einigen Ausführungsbeispielen ferner eine Lichtquelle, die eingerichtet ist, den Lichtstrahl und optional den weiteren Lichtstrahl zu erzeugen.
Zudem betreffen Ausführungsbeispiele einen weiteren LIDAR-Sensor. Der LIDAR-Sensor umfasst eine erste reflektierende Oberfläche, die ausgebildet ist, um eine erste Drehachse zu oszillieren, um einen ersten Lichtstrahl in eine Umgebung des LIDAR-Sensors abzulenken. Ferner umfasst der LIDAR-Sensor eine zweite reflektierende Oberfläche, die ausgebildet ist, um eine zweite Drehachse zu oszillieren, um einen zweiten Lichtstrahl in die Umgebung des LIDAR-Sensors abzulenken.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst der LIDAR-Sensor ferner eine Steuerschaltung, die eingerichtet ist, die erste reflektierende Oberfläche und die zweite reflektierende Oberfläche anzusteuern, synchron um die erste Drehachse bzw. die zweite Drehachse zu oszillieren.
Beispielsweise kann die Steuerschaltung eingerichtet sein, die erste reflektierende Oberfläche und die zweite reflektierende Oberfläche anzusteuern, mit derselben Frequenz und einer vorbestimmten Phasenbeziehung zueinander um die erste Drehachse bzw. die zweite Drehachse zu oszillieren.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen sind die erste reflektierende Oberfläche und die zweite reflektierende Oberfläche ausgebildet, den ersten Lichtstrahl und den zweiten Lichtstrahl in denselben Sichtfeldbereich des LIDAR-Sensors abzulenken.
In einigen Ausführungsbeispielen sind die erste reflektierende Oberfläche und die zweite reflektierende Oberfläche ausgebildet, den ersten Lichtstrahl und den zweiten Lichtstrahl in verschiedene Sichtfeldbereiche des LIDAR-Sensors abzulenken.
Der LIDAR-Sensor umfasst gemäß einigen Ausführungsbeispielen ferner einen Photodetektor, der ausgebildet ist, aus der Umgebung des LIDAR-Sensors empfangenes Licht zu empfangen.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst der LIDAR-Sensor eine dritte reflektierende Oberfläche, die ausgebildet ist, synchron zu der ersten reflektierenden Oberfläche um eine dritte Drehachse zu oszillieren, um das aus der Umgebung des LIDAR-Sensors empfangene Licht auf den Photodetektor zu lenken.
Der LIDAR-Sensor umfasst in einigen Ausführungsbeispielen ferner eine Lichtquelle, die eingerichtet ist, den ersten Lichtstrahl und den zweiten Lichtstrahl auf die die erste reflektierende Oberfläche bzw. die zweite reflektierende Oberfläche zu strahlen.
Weitere Ausführungsbeispiele betreffen ein Verfahren für einen LIDAR-Sensor. Das Verfahren umfasst ein Ablenken eines Lichtstrahls in eine Umgebung des LIDAR-Sensors mittels einer ersten reflektierenden Oberfläche, die um eine erste Drehachse oszilliert. Ferner umfasst das Verfahren ein Lenken von aus der Umgebung des LIDAR-Sensors empfangenem Licht auf einen Photodetektor des LIDAR-Sensors mittels einer zweiten reflektierenden Oberfläche, die um eine zweite Drehachse oszilliert. Die ersten Drehachse und die zweite Drehachse verlaufen parallel zueinander und eine Fläche der ersten reflektierenden Oberfläche ist geringer als eine Fläche der zweiten reflektierenden Oberfläche. Das Verfahren umfasst zudem ein Ansteuern der ersten reflektierenden Oberfläche mit einem ersten maximalen Auslenkungswinkel um die erste Drehachse zu oszillieren. Weiterhin umfasst das Verfahren ein Ansteuern der zweiten reflektierenden Oberfläche mit einem zweiten maximalen Auslenkungswinkel um die zweite Drehachse zu oszillieren. Der erste maximale Auslenkungswinkel ist größer als der zweite maximale Auslenkungswinkel.
Ausführungsbeispiele betreffen ferner ein weiteres Verfahren für einen LIDAR-Sensor. Das Verfahren umfasst ein Ablenken eines ersten Lichtstrahls in eine Umgebung des LIDAR-Sensors mittels einer ersten reflektierenden Oberfläche, die um eine erste Drehachse oszilliert. Weiterhin umfasst das Verfahren ein Ablenken eines zweiten Lichtstrahls in eine Umgebung des LIDAR-Sensors mittels einer zweiten reflektierenden Oberfläche, die um eine zweite Drehachse oszilliert.
Die Verwendung mehrerer Spiegel im Sendepfad, die bzgl. der Schwingungsfrequenz und - phase synchronisiert sind, kann das laterale FOV erhöhen. Die Verwendung mehrerer Spiegel im Sendepfad im Sende- und Empfangspfad kann den SNR des Abtast-Empfängers durch Einstellung von dessen Öffnungswinkel verbessern (z.B. Reduzierung des Umgebungslichts) und durch diese Leistungssteigerung Langstrecken-LIDAR ermöglichen.
Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorher detaillierten Beispiele und Figuren beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein gleiches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das andere Beispiel zusätzlich einzuführen.
Durch die Beschreibung und Zeichnungen werden nur die Grundsätze der Offenbarung dargestellt. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele grundsätzlich ausdrücklich nur illustrativen Zwecken dienen, um den Leser beim Verständnis der Grundsätze der Offenbarung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen. Alle hiesigen Aussagen über Grundsätze, Aspekte und Beispiele der Offenbarung sowie konkrete Beispiele derselben umfassen deren Entsprechungen.
Ein Blockdiagramm kann zum Beispiel ein grobes Schaltdiagramm darstellen, das die Grundsätze der Offenbarung implementiert. Auf ähnliche Weise können ein Flussdiagramm, ein Ablaufdiagramm, ein Zustandsübergangsdiagramm, ein Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse, Operationen oder Schritte repräsentieren, die zum Beispiel im Wesentlichen in computerlesbarem Medium dargestellt und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden, ungeachtet dessen, ob ein solcher Computer oder Prozessor explizit gezeigt ist. In der Beschreibung oder in den Patentansprüchen offenbarte Verfahren können durch ein Bauelement implementiert werden, das ein Mittel zum Ausführen eines jeden der jeweiligen Schritte dieser Verfahren aufweist.
Es versteht sich, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden soll, sofern dies nicht explizit oder implizit anderweitig, z. B. aus technischen Gründen, angegeben ist. Daher werden diese durch die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Ferner kann bei einigen Beispielen ein einzelner Schritt, Funktion, Prozess oder Operation mehrere Teilschritte, -funktionen, -prozesse oder -operationen einschließen und/oder in dieselben aufgebrochen werden. Solche Teilschritte können eingeschlossen sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts sein, sofern sie nicht explizit ausgeschlossen sind.
Weiterhin sind die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Während jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hier explizit vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.

Claims

LIDAR-Sensor (100), umfassend: eine erste reflektierende Oberfläche (110), die ausgebildet ist, um eine erste Drehachse (111) zu oszillieren, um einen Lichtstrahl (131) in eine Umgebung des LIDAR-Sensors abzulenken; eine zweite reflektierende Oberfläche (120), die ausgebildet ist, um eine zweite Drehachse (121) zu oszillieren, um aus der Umgebung des LIDAR-Sensors empfangenes Licht auf einen Photodetektor (140) des LIDAR-Sensors zu lenken, wobei die ersten Drehachse (111) und die zweite Drehachse (121) parallel zueinander verlaufen; und eine Steuerschaltung (160), die eingerichtet ist, die erste reflektierende Oberfläche (110) anzusteuern, mit einem ersten maximalen Auslenkungswinkel um die erste Drehachse (111) zu oszillieren, und die zweite reflektierende Oberfläche (120) anzusteuern, mit einem zweiten maximalen Auslenkungswinkel um die zweite Drehachse (121) zu oszillieren, wobei der erste maximale Auslenkungswinkel größer als der zweite maximale Auslenkungswinkel ist, und wobei eine Fläche der ersten reflektierenden Oberfläche (110) geringer als eine Fläche der zweiten reflektierenden Oberfläche (120) ist.
LIDAR-Sensor nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung (160) eingerichtet ist, die erste reflektierende Oberfläche (110) und die zweite reflektierende Oberfläche (120) anzusteuern, synchron um die erste Drehachse (111) bzw. die zweite Drehachse (121) zu oszillieren.
LIDAR-Sensor nach Anspruch 2, wobei die Steuerschaltung (160) eingerichtet ist, die erste reflektierende Oberfläche (110) und die zweite reflektierende Oberfläche (120) anzusteuern, mit derselben Frequenz und einer vorbestimmten Phasenbeziehung zueinander um die erste Drehachse (111) bzw. die zweite Drehachse (121) zu oszillieren.
LIDAR-Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend ein optisches Empfangssystem (180), das ausgebildet ist, Licht aus einem zweiten Raumwinkel auf die zweite reflektierende Oberfläche (120) abzubilden, wobei der zweite Raumwinkel gleich oder größer als ein erster Raumwinkel ist, in den die erste reflektierende Oberfläche (110) den Lichtstrahl ablenkt.
LIDAR-Sensor nach Anspruch 4, wobei das optische Empfangssystem (180) ein erstes Linsensystem ist, und wobei der LIDAR-Sensor ein von dem ersten Linsensystem verschiedenes zweites Linsensystem umfasst, das eingerichtet ist, von der ersten reflektierenden Oberfläche (110) abgelenkte Lichtstrahlen in die Umgebung des LIDAR-Sensors transmittieren zu lassen.
LIDAR-Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste maximale Auslenkungswinkel zumindest dreimal so groß wie der zweite maximale Auslenkungswinkel ist.
LIDAR-Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Photodetektor (140) eine eindimensionale oder zweidimensionale Anordnung von lichtsensitiven Sensorelementen ist.
LIDAR-Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste reflektierende Oberfläche (110) und die zweite reflektierende Oberfläche (120) mechanisch gekoppelt sind.
LIDAR-Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste reflektierende Oberfläche (110) und die zweite reflektierende Oberfläche (120) mechanisch entkoppelt sind.
LIDAR-Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste reflektierende Oberfläche (110) ein MEMS-Spiegel ist.
LIDAR-Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner umfassend eine dritte reflektierende Oberfläche, die ausgebildet ist, synchron zu der ersten reflektierenden Oberfläche (110) um eine dritte Drehachse zu oszillieren, um einen weiteren Lichtstrahl in die Umgebung des LIDAR-Sensors abzulenken.
LIDAR-Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner umfassend eine vierte reflektierende Oberfläche, die ausgebildet ist, synchron zu der zweiten reflektierenden Oberfläche (120) um eine vierte Drehachse zu oszillieren, um aus der Umgebung des LIDAR-Sensors empfangenes Licht auf den Photodetektor zu lenken.
LIDAR-Sensor (300, 400), umfassend: eine erste reflektierende Oberfläche (310), die ausgebildet ist, um eine erste Drehachse (311) zu oszillieren, um einen ersten Lichtstrahl (331) in eine Umgebung des LIDAR-Sensors abzulenken; und eine zweite reflektierende Oberfläche (320), die ausgebildet ist, um eine zweite Drehachse (321) zu oszillieren, um einen zweiten Lichtstrahl (332) in die Umgebung des LIDAR-Sensors abzulenken.
LIDAR-Sensor nach Anspruch 13, ferner umfassend eine Steuerschaltung (360), die eingerichtet ist, die erste reflektierende Oberfläche (310) und die zweite reflektierende Oberfläche (320) anzusteuern, synchron um die erste Drehachse (311) bzw. die zweite Drehachse (321) zu oszillieren.
LIDAR-Sensor nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, wobei die Steuerschaltung eingerichtet ist, die erste reflektierende Oberfläche (310) und die zweite reflektierende Oberfläche (320) anzusteuern, mit derselben Frequenz und einem vorbestimmten Phasenbeziehung zueinander um die erste Drehachse (311) bzw. die zweite Drehachse (321) zu oszillieren.
LIDAR-Sensor nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die erste reflektierende Oberfläche (310) und die zweite reflektierende Oberfläche (320) ausgebildet sind, den ersten Lichtstrahl (331) und den zweiten Lichtstrahl (332) in denselben Sichtfeldbereich des LIDAR-Sensors abzulenken.
LIDAR-Sensor nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die erste reflektierende Oberfläche (310) und die zweite reflektierende Oberfläche (320) ausgebildet sind, den ersten Lichtstrahl (331) und den zweiten Lichtstrahl (332) in verschiedene Sichtfeldbereiche des LIDAR-Sensors abzulenken.
LIDAR-Sensor nach einem der Ansprüche 13 bis 17, ferner umfassend einen Photodetektor (340), der ausgebildet ist, aus der Umgebung des LIDAR-Sensors empfangenes Licht zu empfangen.
Verfahren (500) für einen LIDAR-Sensor, umfassend: Ablenken (502) eines Lichtstrahls in eine Umgebung des LIDAR-Sensors mittels einer ersten reflektierenden Oberfläche, die um eine erste Drehachse oszilliert; Lenken (504) von aus der Umgebung des LIDAR-Sensors empfangenem Licht auf einen Photodetektor des LIDAR-Sensors mittels einer zweiten reflektierenden Oberfläche, die um eine zweite Drehachse oszilliert, wobei die ersten Drehachse und die zweite Drehachse parallel zueinander verlaufen, und wobei eine Fläche der ersten reflektierenden Oberfläche geringer als eine Fläche der zweiten reflektierenden Oberfläche ist, Ansteuern (506) der ersten reflektierenden Oberfläche mit einem ersten maximalen Auslenkungswinkel um die erste Drehachse zu oszillieren; und Ansteuern (508) der zweiten reflektierenden Oberfläche mit einem zweiten maximalen Auslenkungswinkel um die zweite Drehachse zu oszillieren, wobei der erste maximale Auslenkungswinkel größer als der zweite maximale Auslenkungswinkel ist.
Verfahren (600) für einen LIDAR-Sensor, umfassend: Ablenken (602) eines ersten Lichtstrahls in eine Umgebung des LIDAR-Sensors mittels einer ersten reflektierenden Oberfläche, die um eine erste Drehachse oszilliert; und Ablenken (604) eines zweiten Lichtstrahls in eine Umgebung des LIDAR-Sensors mittels einer zweiten reflektierenden Oberfläche, die um eine zweite Drehachse oszilliert.