DE102018222415A1 - Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung für einen optoelektronischen Sensor, Verfahren zur Signalmodulation in einem optoelektronischen Sensor und laserbasierter Entfernungs- und/oder Geschwindigkeitssensor - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung (10) für einen optoelektronischen Sensor umfassend: eine Analog-Digital-Wandlereinheit (1); und eine Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen, wobei die Signalverarbeitungskanäle (8a-8d) der Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen jeweils: eine Detektionsantenne (12a-12d), welche eingerichtet ist, optische Signale, welche von einem Bildpunkt eines Objektes reflektiert werden, zu empfangen, eine Kombiniereinheit (11a-11d), welche eingerichtet ist, die detektieren optischen Signale mit einem modulierten Referenzsignal zu kombinieren, einen Modulator (3a-3d), welcher eingerichtet ist, eine individuelle Signalkodierung zu erzeugen, und einen Photodetektor (9a-9d), aufweisen, wobei Signale mit individueller Signalkodierung der Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen gemeinsam an die Analog-Digital-Wandlereinheit (1) übertragbar sind.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung für einen optoelektronischen Sensor, ein Verfahren zur Signalmodulation in einem optoelektronischen Sensor und einen laserbasierten-Entfernungs- und/oder Geschwindigkeitssensor.
  • Für die Analyse der Umgebung durch LiDAR-Sensoren (LiDAR: Light Detection and Ranging) gibt es unterschiedliche Konzepte.
  • Ein häufig genutzter Ansatz ist der so genannte „Makroscanner“, bei dem ein rotierender Makrospiegel mit einem Durchmesser im Zentimeterbereich den Strahl über das Sichtfeld (auch „Field of View“ genannt) lenkt. Der relativ große Strahldurchmesser hat Vorteile in Bezug auf die Einhaltung der Augensicherheit, da in den Normen (IEC 608125-1) angenommene Pupillendurchmesser von 7 mm folglich nur einen Bruchteil der im Strahl enthaltenen optischen Leistung einfangen. Außerdem ist ein größerer Strahldurchmesser robuster gegenüber Streueinflüssen, wie z.B. Regen oder Staub.
  • Ein anderes Systemkonzept besteht darin, Mikroscanner zu verwenden. Hierbei handelt es sich um kleine Spiegel mit einem Durchmesser im Millimeter-Bereich (typischerweise 1-3 mm), die in der MEMS-Technologie gefertigt werden und in einer oder zwei Achsen schwingen können, um eine Strahlablenkung zu realisieren.
  • Weiterhin sind aus dem Stand der Technik LiDAR-Sensoren bekannt, die tonnenförmig, schuhkartonförmig oder dosenförmig ausgeführt sind. Des Weiteren werden derzeit „Solid State LiDAR“-Systeme (SSL) entwickelt, welche ohne mechanische Bewegung zur Strahlablenkung, d. h. ohne einen beweglichen Spiegel, auskommen. Neben reduzierten Kosten können diese Systeme ebenfalls Vorteile in Bezug auf Vibrationseinflüsse haben, die unter anderem im Automotive-Bereich eine Rolle spielen. Ein Ansatz eines SSL basiert auf einer Strahlablenkung durch so genannte „Optical Phased Arrays“ (OPAs). Hier wird die Phase einzelner Antennenelemente eines Antennen-Arrays auf einem photonischen Chip so angepasst, dass die Superposition der Teile aller Antennenelemente ein Intensitätsmaximum in der bevorzugten Richtung besitzt. Große Herausforderungen bei diesem Ansatz sind sowohl unter anderem die präzise Einstellung der Phase für jedes Einzelelement als auch in andere Richtungen abgestrahlte Nebenordnungen des Interferenzmusters. Ferner ist beispielsweise aus der US 2017/0090031 A1 ein Scanning-System auf Basis zweier Gitter ohne ein scannendes Element zur zweidimensionalen Strahlablenkung bekannt.
  • LiDAR-Systeme messen den Abstand eines Objektes zum Beispiel durch eine direkte Laufzeitmessung (auch „direct time of flight“ (dToF) genannt) des ausgestrahlten Lichtimpulses. Eine Laserquelle sendet einen Lichtimpuls aus, der über eine geeignete Einheit auf ein Objekt abgelenkt wird. Das Objekt reflektiert den Lichtimpuls, wobei der reflektierte Lichtimpuls von einem Detektor gemessen und ausgewertet wird. Bei der Nutzung der Laufzeitmessung kann das System anhand der Zeitpunkte des ausgesendeten und des empfangenen Lichtpulses die Laufzeit und über die Lichtgeschwindigkeit den Abstand des Objekts zum Sender/Detektor ermitteln. Andere Verfahren basieren auf einer indirekten Laufzeitmessung durch Modulation der Lichtintensität bzw. der Lichtfrequenz selbst. Ein Ansatz ist hierbei die Kombination aus Frequenzmodulation und kohärenter Detektion (auch „coherent frequency modulated continuous wave“ (FMCW) genannt). Als Fachwissen hierzu ist insbesondere die WO 2018/067158 A1 einschlägig.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung für einen optoelektronischen Sensor. Unter einer „Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung“ kann vorliegend ein Analog-Digitalwandler zur Anordnung innerhalb eines optoelektronischen Sensors, z.B. innerhalb eines LiDAR-Sensors, verstanden werden, wobei mehrere Signalverarbeitungskanäle, über welche optische Signale geführt werden können, eingerichtet sein können, optische Signale in einen einzigen Analog-Digital-Wandler zu führen. Unter einem „optoelektronischen Sensor“ können insbesondere LiDAR- und/oder sonstige laserbasierte Sensoren zur Abtastung von Objektbereichen verstanden werden. Beispielsweise sind erfindungsgemäß unter „optoelektronischen Sensoren“ LiDAR-Sensoren, welche mit einer Kombination aus Frequenzmodulation und kohärenter Detektion (FMCW, siehe obige Erläuterung) und/oder mittels einer direkten Laufzeitmessung (dToF, siehe obige Erläuterung) betreibbar sind, zu verstehen. Die erfindungsgemäße Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung umfasst eine Analog-Digital-Wandlereinheit, welche eingerichtet sein kann, elektronische Signale abzutasten und in digitale Signale umzuwandeln, d.h. die elektronischen Signale zu digitalisieren. Ein nachfolgender Signalprozessor, z.B. eine CPU, führt Signalverarbeitungsschritte aus, welche, die üblichen aus dem Stand der Technik bekannten FMCW-Signalverarbeitungsschritte umfassen können, außer, dass eine zusätzliche Trennung der vorher kombinierten optischen Kanäle erfolgt. Dies kann z.B. ein Transformationsverfahren, wie etwa ein Fourier-Transformationsverfahren (z.B. ein Fast-Fourier-Transformationsverfahren), umfassen. Die erfindungsgemäße Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung umfasst insbesondere eine parallele Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen, wobei jeder Signalverarbeitungskanal der Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen jeweils eine Detektionsantenne umfassen kann, welche eingerichtet ist, optische Signale, welche z.B. einem Bildpunkt eines Sensor-Sichtfeldes zugeordnet sind, zu empfangen. Insbesondere werden diese Signale von einem bestimmten Segment eines Objektes in den Bildpunkt reflektiert. Vorliegend werden die Begriffe „Bildpunkt“ und „Pixel“ äquivalent verwendet. Eine Detektionsantenne kann beispielsweise unterschiedliche räumliche Ausrichtungen aufweisen, wobei die räumliche Ausrichtung insbesondere jeweils einem bestimmten Bildpunkt zugewiesen ist. Sollte beispielsweise ein über eine Sendeeinheit ausgesendetes Signal an einem entsprechenden Segment eines Objektes reflektiert werden, so ist die Detektionsantenne eingerichtet, dieses reflektierte Signal zu empfangen und auf den jeweiligen Signalverarbeitungskanal zu übertragen. Zur Umsetzung einer Detektionsantenne können beispielsweise ein Gitterkoppler in einem Chip und/oder ein Kollimator mit einem Linsensystem zum Einkoppeln optischer Signale verwendet werden. Ferner umfasst jeder Signalverarbeitungskanal der Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen insbesondere jeweils eine Kombiniereinheit, z.B. einen optischen Koppler, welche eingerichtet ist, die detektierten optischen Signale mit einem modulierten Referenzsignal zu kombinieren. Hierbei kann beispielsweise innerhalb eines Verfahrens zum Betreiben eines optoelektronischen Sensors, wie etwa dem FMCW-Verfahren zum Betreiben eines LiDAR-Sensors, das modulierte Referenzsignal aus einem modulierten Sendesignal abgezweigt sein. Hierbei kann jede Kombiniereinheit eines jeden Signalverarbeitungskanals über einen Referenzkanal mit dem Sendekanal einer Sendeeinheit, welche das modulierte Signal aussendet, verbunden sein. Insbesondere wird die FMCW-spezifische Modulation der Sendeeinheit zur Entfernungs- und Geschwindigkeitsbestimmung verwendet. Die erfindungsgemäßen Modulatoren werden verwendet, um Pixel voneinander zu unterscheiden. Innerhalb der Kombiniereinheit findet also insbesondere eine Interferenz zwischen dem ausgesendeten und dem empfangenen optischen Signal statt. Dies kann vorteilhaft sein, um die entsprechenden Signale, welche Bildpunkten bzw. Pixeln eines Sichtfeldes zugewiesen sind, zuzuordnen, da man beispielsweise eine optische Phase auch an einem abgezweigten, in die Kombiniereinheit mündenden Referenzkanal modulieren kann, was bei einer dToF-Messung nicht möglich ist. Ferner umfasst jeder der Signalverarbeitungskanäle der Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen jeweils einen Modulator, welcher eingerichtet ist, eine individuelle Signalkodierung innerhalb des Signalverarbeitungskanals zu erzeugen. Insbesondere sind die individuellen Signalkodierungen, welche innerhalb eines Signalverarbeitungskanals durch den Modulator erzeugt werden können, von den modulierten individuellen Signalkodierungen anderer Signalverarbeitungskanäle unterscheidbar. Somit können verschiedene Detektionsantennen räumlich auf verschiedene Bildpunkte des Sensor-Sichtfeldes orientiert sein. Durch den Modulator werden empfangene Signale der beispielsweise unterschiedlich räumlich ausgerichteten Antennen der Signalverarbeitungskanäle der Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen mit anderen Worten individualisiert. Ferner umfasst insbesondere jeder Signalverarbeitungskanal der Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen jeweils einen Photodetektor. Der Photodetektor kann insbesondere eine Photodiode und/oder einen Balanced-Detektor umfassen. Durch den Balanced-Detektor kann insbesondere die Signalauflösung verbessert werden. Gleichzeitig kann der Gleichanteil des überlagerten Lichts unterdrückt werden. Ein Balanced-Detektor erlaubt zusätzlich eine weitere Möglichkeit der Anordnung des Modulators, nämlich in einen und/oder beiden Kanälen des Balanced-Detektors. Der Photodetektor ist insbesondere eingerichtet, optische Signale in elektronische Signale umzuwandeln. Innerhalb der erfindungsgemäßen Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung sind die jeweiligen Signale der Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen mit individueller Signalkodierung gemeinsam an die Analog-Digital-Wandlereinheit übertragbar. Mit anderen Worten werden die individualisiert kodierten Signale der jeweiligen Signalverarbeitungskanäle der Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen voneinander unterscheidbar in eine Analog-Digital-Wandlereinheit übertragen. Nach erfolgter Digitalisierung in der Analog-Digital-Wandlereinheit wird das digitalisierte Signal einem Signalprozessor zugeführt. Hierbei kann insbesondere über die Fourier-Transformation oder ein anderes Korrelationsverfahren, wie die Kreuzkorrelation mit bekannten Codes, aufgrund der eingangs individualisierten Kodierung der jeweiligen Signale das entsprechende Signal einem spezifischen Bildpunkt zugeordnet werden. Mit anderen Worten können die Signale nach der Digitalisierung wieder voneinander unterschieden werden und einem spezifischen Bildpunkt bzw. Pixel des Sichtfeldes zugeordnet werden. Auf diese Art und Weise kann die Anzahl von notwendigen Analog-Digital-Wandlereinheiten drastisch gegenüber vorstehend beschriebenen Anordnungen aus dem Stand der Technik reduziert werden. Gemäß dem Stand der Technik wird eine Auswertung der Signale, welche von den jeweiligen Bildpunkten eines Objektes reflektiert werden, über Einzelkanal-Analog-Digitalwandler digitalisiert. Dies bedeutet allerdings, dass für jeden Einzelkanal ein einzelner Analog-Digitalwandler notwendig ist. Hingegen kann erfindungsgemäß die Anzahl der Analog-Digitalwandler durch die erfindungsgemäße Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung und individuelle Kodierung der detektierten Signale erheblich verringert werden. Hierdurch können insbesondere Produktionskosten gespart werden. Durch die Parallelisierung der Signalverarbeitungskanäle sowie individualisierte Kodierungen der einzelnen Signale kann zudem die Messzeit pro Bildpunkt bzw. Pixel erhöht werden. Durch eine erhöhte Messzeit pro Bildpunkt verbessert sich zudem das Signal-zu-Rausch-Verhältnis des optoelektronischen Sensors. Weiterhin kann für eine gleichbleibende Detektionswahrscheinlichkeit (bzw. konstantes Signal-zu-Rausch-Verhältnis) die Messzeit reduziert werden, was wiederum Kosten einspart.
  • Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung weisen die Signalverarbeitungskanäle, insbesondere sämtliche Signalverarbeitungskanäle, der Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen jeweils einen Photodetektor und/oder eine Kombiniereinheit auf, wobei die Kombiniereinheit eingerichtet ist, die durch die Detektionsantennen empfangenen optischen Signale mit einem vormodulierten Referenzsignal zu kombinieren. Beispielsweise kann eine Sendeeinheit vorgesehen sein, welche ausgelegt ist, ein vormoduliertes Referenzsignal zu erzeugen. Das vormodulierte Referenzsignal kann über einen Referenzkanal an die jeweiligen Kombiniereinheiten übertragen werden. Auf diese Weise kann erfindungsgemäß ein FMCW-Verfahren mithilfe der Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung realisiert werden. Hier kann beispielsweise für einen Freistrahlaufbau ein optischer Beam-Splitter als Kombiniereinheit vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ kann, falls die erfindungsgemäße Multikanal-Digital-Analog-Wandlervorrichtung in einem LiDAR-Sensor angeordnet ist, der als faserbasiertes System aufgebaut ist, ein faserbasierter Koppler als Kombiniereinheit infrage kommen. Zusätzlich oder alternativ kann die Kombiniereinheit einen photonischen Schaltkreis umfassen. Als weitere vorteilhafte Ausgestaltung können alle optoelektronischen Funktionen (z.B. Empfangen, Kombinieren, Modulieren, Zusammenführen und/oder ein optoelektronisches Wandeln) auf einem PIC (photonic integrated circuit) erfolgen und die Signalverarbeitung kann auf einem direkt angebundenen ASIC erfolgen.
  • Gemäß einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Weiterbildung kann der Modulator jeweils zwischen der Detektionsantenne und der Kombiniereinheit und/oder zwischen dem Eingang des Referenzkanals an der Kombiniereinheit und der Kombiniereinheit und/oder zwischen der Kombiniereinheit und dem Photodetektor und/oder zwischen dem Photodetektor und der Analog-Digital-Wandlereinheit in einem Signalverarbeitungskanal der Mehrzahl der Signalverarbeitungskanäle angeordnet sein. Dies hat insbesondere zum Vorteil, dass der Modulator sowohl das optische Signal, d. h. zwischen der Detektionsantenne und der Kombiniereinheit und/oder zwischen der Kombiniereinheit und dem abgezweigten, in die Kombiniereinheit mündenden Referenzkanal und/oder zwischen der Kombiniereinheit und dem Photodetektor als auch das elektronische Material bzw. die elektronischen Signale, d. h. zwischen dem Photodetektor und der Analog-Digital-Wandlereinheit, mit einer individuellen Kodierung beaufschlagen kann. Somit ist der Einsatzbereich des Modulators variabel. Auf diese Weise ist eine variantenreiche Anordnung des Modulators möglich. Ferner kann der Modulator auch in unterschiedlichen Kanälen an unterschiedlichen Positionen angeordnet sein. Hierbei ist es lediglich wichtig, dass der Modulator individualisiert kodierte Signale erzeugt, die von den individuellen Kodierungen anderer Signale anderer Signalverarbeitungskanäle unterschieden werden können. Beispielsweise kann ein Modulator, je nachdem, ob er eingerichtet ist, elektronische Signale oder optische Signale zu modulieren, ein einstellbares Dämpfungs- und/oder Verstärkungsglied und/oder einen thermischen Phasenschieber und/oder einen elektrooptischen Phasenschieber aufweisen.
    Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung können mehrere Detektionsantennen, insbesondere jede Detektionsantenne, der Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen eine andere räumliche Ausrichtung aufweisen. Mit anderen Worten ist jede Detektionsantenne auf einen anderen Bildpunkt des Sichtfeldes bezüglich eines zu detektierenden Objektes gerichtet. Auf diese Art und Weise kann ein optoelektronischer Sensor auf eine kompakte und kostengünstige Art und Weise realisiert werden, da durch die parallele Auswertung von Bildpunkten große Reichweiten (> 100 m) wie auch größere Sichtfelder (> 100 °) und auch große Messraten (> 1 Megasamples pro Sekunde) erreichbar sind. Beispielsweise kann die Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen 2 bis 1000, bevorzugt 4 bis 100, insbesondere 4 bis 16 Signalverarbeitungskanäle aufweisen. Auf diese Weise kann eine optimale Anzahl von Bildpunkten bzw. Pixeln adressiert werden. Insbesondere kann in dem optoelektronischen Sensor, welcher die erfindungsgemäße Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung aufweist, eine frequenzmodulierte Sendeeinheit mit einem Beam-Splitter vorhanden sein, wobei die Anzahl an ausgestrahlten Sendesignalen der Anzahl der Detektionsantennen entspricht. Durch die gezielte Strahlführung seitens der Sendeeinheit auf verschiedene Bildpunkte, beispielsweise in vertikaler Richtung, können die Detektionsantennen der Mehrzahl von Verarbeitungskanälen durch entsprechende Ausrichtung, die an den jeweiligen zu den Bildpunkten assoziierten Segmenten des Objekts orientiert ist, die optischen Signale empfangen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die erfindungsgemäße Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung eine Signalüberlagerungseinheit, welche eingerichtet ist, die Signale mit individueller Kodierung vor deren Übertragung in die Analog-Digital-Wandlereinheit zu überlagern. Als Signalüberlagerungseinheit kommt beispielsweise ein Addierer in Frage. Auf diese Art und Weise können die kodierten Signale gemeinsam an die Analog-Digital-Wandlereinheit übertragen werden. Ausgehend von diesem Datenpaket kann eine vollständige Transformation der analogen Signale in digitale Signale erfolgen. Somit kann der Aufbau der erfindungsgemäßen Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung vereinfacht werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung ist die Analog-Digital-Wandlereinheit eingerichtet, über ein Abtastverfahren und eine Umwandlung Signale zu digitalisieren. Mittels dem nachgeschalteten Signalprozessor können mittels eines Transformationsverfahrens Spektren bezüglich der individuellen Signalkodierungen generiert werden, welche zu den Signalen mit individueller Signalkodierung korrelieren, welche durch den Modulator erzeugt werden. Mit anderen Worten werden die analogen Signale durch den Modulator mit einer Kodierung beaufschlagt, wobei die kodierten Signale miteinander überlagert werden und and die Analog-Digital-Wandlereinheit übertragen werden. In der Analog-Digital-Wandlereinheit werden diese Signale digitalisiert. Durch die eingangs mittels des Modulators erzeugten individuellen Signalkodierungen können die Signale nach einer Transformation mittels eines dem Analog-DigitalWandler nachgeschalteten Signalprozessor wieder den ursprünglich detektierten Signalen zugeordnet werden. Mit anderen Worten kann durch die Fourier-Transformation genau bestimmt werden, welche Signale zu den jeweiligen Bildpunkten gehören. Somit kann mittels nur einer Analog-Digital-Wandlereinheit eine Vielzahl von Signalen, welche eine unterschiedliche Kodierung aufweisen, parallel digitalisiert werden. Insbesondere umfasst das Transformationsverfahren, welches mittels des Signalprozessors durchgeführt wird, ein Fourier-Transformationsverfahren, insbesondere ein Fast-Fourier-Transformationsverfahren. Hierbei kann eine erste Fourier-Transformation durchgeführt werden, bei der beispielsweise die maximale Anzahl der kodierten Signale erzeugt wird. Mit einer weiteren Fourier-Transformation kann durch Kenntnis der jeweils eingangs durch den Modulator verwendeten individuellen Signalkodierung der jeweiligen Signale eine Filterung und/oder eine weitere Fourier-Transformation mit reduzierter Punkteanzahl durchgeführt werden. Hierdurch kann eindeutig festgestellt werden, welche Spektren der maximalen Anzahl von Spektren zu welchen Bildpunkten gehören. Zur besseren Detektion können insbesondere die Spektren vor der Suche der Maxima nicht-kohärent integriert werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Variante der erfindungsgemäßen Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung ist der Modulator eingerichtet, ein jeweiliges empfangenes Signal eines Signalverarbeitungskanals individuell, d.h. unterscheidbar, gegenüber Signalen anderer Signalverarbeitungskanäle der Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen zu kodieren. Hierbei wird die Anzahl der Messungen insbesondere derart gewählt, dass eine nachträgliche Trennung der kodierten Signale für denselben Bildpunkt möglich ist, da jede der Messungen, bei der alle adressierten Bildpunkte parallel betrachtet werden, mit einer anderen Kodierung moduliert wird. Ist die Anzahl der Messungen allerdings ausreichend groß (z. B.: 10 Messungen) so kann eine deutlich größere Anzahl von Bildpunkten innerhalb derselben Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung verarbeitet werden, da bei 10 Kodierwerten deutlich mehr als 10 orthogonale Kodes erzeugt werden können. Beispielsweise kann die Messungsanzahl 2 bis 10 000, insbesondere 3 bis 100, bevorzugt 2 bis 18 betragen. Um eine unterscheidbare Signalkodierung zu generieren, insbesondere, wenn beispielsweise 16 Pixel adressiert werden, welche 16 Signalverarbeitungskanälen zugeordnet sind, muss eine Anzahl von mindestens vier Messungen durchgeführt werden, wenn die Pixel über binäre Werte (z. B.: -1 und 1 und/oder 0 und 1) moduliert werden. Mit anderen Worten werden viermal alle Signalverabeitungskanäle parallel gemessen und anschließend prozessiert, um die Pixelzuordnung zu erreichen und die Entfernung und Geschwindigkeit der Objekte in einem Pixel zu bestimmen. Im klassischen Verfahren wären 16 Messungen nötig, um die 16 Pixel/Kanäle zu messen.
  • Auf diese Art und Weise können Signale mittels Signalkodierungen hinreichend individualisiert werden. Damit kann pro Analog-Digital-Wandlereinheit eine hohe Anzahl von Pixeln parallel adressiert werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung ist der Modulator ferner eingerichtet, optische und/oder elektronische Signale der Signalverarbeitungskanäle mittels einer Amplitudenmodulation und/oder einer Phasenmodulation zu modulieren. Beispielsweise können Signale für eine Amplitudenkodierung binär, d.h. mit 0 oder 1, multipliziert werden. Weiterhin können die Signale für eine Amplitudenmodulation ebenfalls mit -1 und 1 multipliziert werden. Hierbei werden bei vier parallelen Signalverarbeitungskanälen vier orthogonale Kodierungen verwendet. Weiterhin kann die Phasenmodulation über die Multiplikation von Signalen mit einem weiteren Signal, zum Beispiel einem Sinus mit sehr geringer Frequenz, erfolgen. Hierbei muss die Frequenz allerdings so gering sein, dass über die Zeit einer Rampe der Wert, mit dem das Signal multipliziert wird, konstant ist. Durch Korrelation bzw. Fourier-Analyse mit vier Punkten über die jeweils zusammengehörigen Peaks des Spektrums kann das digitalisierte Signal wieder dem ursprünglich modulierten Signal zugeordnet werden. Die Kodierung bei einer Phasenmodulation kann insbesondere ein Drehen des Signals um 0 ° oder 180 ° umfassen. Insbesondere können Phasenschieber verwendet werden, um einen Sinus aufzumodulieren. Hierbei modulieren Phasenschieber insbesondere eine lineare Phase über mehrere Rampen, sodass eine Vier-Punkte-Fourier-Analyse über die detektierten Peaks in der Analog-Digital-Wandlereinheit durchgeführt werden muss, um zu erkennen, welcher Peak welche Frequenz beinhaltet, um damit festzustellen zu welchem Bildpunkt die Frequenz gehört.
  • Als „Rampe“ wird hierbei insbesondere das gesendete bzw. empfangene Zeitsignal einer einzelnen Messung eines FMCW-Verfahrens bezeichnet. Dies leitet sich daraus ab, dass das ursprüngliche Sendesignal z.B. eine linear ansteigende Frequenz aufweist, also in der Zeit-Frequenz-Ebene einer linearen Rampe entspricht. Wie aus dem Stand der Technik bekannt, können über z.B. eine ansteigende und eine zusätzliche abfallende Rampe die Entfernung und Geschwindigkeit eines Objekts bestimmt werden. Der Einfachheit halber wird im diesem Text eine ansteigende und eine abfallende Rampe formal zusammengefasst und nur von einer Rampe bzw. Messung für eine Entfernungs- und Geschwindigkeitsbestimmung gesprochen. Werden mehrere Messungen pro Pixel hintereinander durchgeführt, wird in diesem Zusammenhang also von mehreren Rampen gesprochen.
  • Insbesondere werden Amplituden- und/oder Phasenmodulationen über die vorstehend beschriebenen Mittel (zum Beispiel über Dämpfungs- und/oder Verstärkerglieder und/oder thermische Phasenschieber und/oder elektrooptische Phasenschieber) erzeugt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Variante umfasst die erfindungsgemäße Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung eine Sendeeinheit, wobei das vormodulierte Referenzsignal einem gesendeten Signal der Sendeeinheit entspricht. Insbesondere kann ein Referenzkanal vorgesehen sein, welcher eingerichtet ist, ein abgezweigtes vormoduliertes Signal der Sendeeinheit in eine jeweilige Kombiniereinheit der Signalverarbeitungskanäle zu übertragen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ein FMCW-Verfahren mit verringerter Anzahl an erforderlichen Analog-Digital-Wandlern sowie einer erhöhten Messzeit pro Bildpunkt und daher mit vergrößertem Signal-zu-Rausch-Abstand durchführen. Insbesondere kann eine Abzweigeeinheit, beispielsweise ein optischer Splitter, vorgesehen sein, um ein vormoduliertes optisches Referenzsignal auf den Referenzkanal zu übertragen.
  • Die in der Folge aufgeführten erfindungsgemäßen Aspekte umfassen die technischen Merkmale, die vorteilhaften Effekte sowie die Varianten gemäß dem ersten Erfindungsaspekt entsprechend. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird somit auf eine erneute Ausführung verzichtet.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Signalmodulation in einem optoelektronischen Sensor. Das Verfahren kann als FMCW- und/oder dToF-Verfahren ausführbar sein. Das Verfahren umfasst den Schritt eines Sendens eines, insbesondere modulierten, optischen Signals auf mehrere Bildpunkte eines Sichtfeldes. In einem zweiten Schritt umfasst das Verfahren ein Empfangen reflektierter optischer Signale bezüglich mehrerer Bildpunkte über eine Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung gemäß dem ersten Erfindungsaspekt über jeweils einen Signalverarbeitungskanal der Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen. In einem weiteren Schritt wird insbesondere ein vormoduliertes Referenzsignal des gesendeten modulierten optischen Signals mit dem empfangenen Signal (im Falle eines FMCW-Verfahrens) kombiniert. Dies kann beispielsweise in der Kombiniereinheit stattfinden. In einem weiteren Schritt werden insbesondere die empfangenen Signale moduliert, um ein individuell kodiertes analoges Signal zu erzeugen. Dies kann insbesondere durch die bereits oben beschriebenen Maßnahmen erfolgen. In einem weiteren Schritt werden die individuell kodierten analogen Signale miteinander überlagert. Dies kann beispielsweise durch eine Überlagerungseinheit erfolgen. Anschließend werden insbesondere die überlagerten und kodierten Signale gemeinsam in eine Analog-Digital-Wandlereinheit übertragen, wo sie digitalisiert werden. Die digitalisierten Signale werden mit einem Transformationsverfahren, insbesondere mehrfach, beispielsweise mittels eines Fast-Fourier-Transformations-Verfahrens, durch einen Signalprozessor transformiert, damit die digitalen Signale voneinander unterschieden werden können. Anschließend erfolgt ein Auswerten der transformierten überlagerten Signale, um diese dem jeweiligen Bildpunkt zuzuordnen. Auf diese Art und Weise kann innerhalb dieses Schrittes durch bekannte technische Verfahren der Abstand bzw. die Geschwindigkeit eines Objektes in jedem Pixel zugeordnet werden. Hierbei kann die Ermittlung von Entfernung und Geschwindigkeit weitgehend auf dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen. Insbesondere wird von den überlagerten digitalen Signalen mittels eines Signalprozessors ein Spektrum ermittelt, wobei die Frequenzmaxima gesucht werden. Bei einer Parallelisierung von z.B. vier Signalverarbeitungskanälen befinden sich insbesondere vier Peaks in einem Spektrum. Die Frequenz der Maxima dieser Peaks entspricht einer linearen Kombination aus einer „Range-Frequenz“ und einer Doppler-Frequenz. Die Zuteilung der jeweiligen Maxima zu den Signalverarbeitungskanälen erfolgt anschließend erfindungsgemäß über die individuelle Signalkodierung.
  • Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen laserbasierten Entfernungs- und/oder Geschwindigkeitssensor umfassend eine Analog-Digital-Wandlervorrichtung gemäß dem ersten Erfindungsaspekt. Insbesondere umfasst der laserbasierte Entfernungs- und/oder Geschwindigkeitssensor einen LiDAR-Sensor, welcher insbesondere mit einem FMCW-Verfahren betrieben wird. Insbesondere können zwei erfindungsgemäße Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtungen mit je 50 Signalverarbeitungskanälen pro LiDAR-Sensor vorgesehen sein. Weiterhin kommen 10 Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtungen mit jeweils 10 Signalverarbeitungskanälen je LiDAR-Sensor infrage. Außerdem sind vier Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtungen mit je 25 Signalverarbeitungskanälen pro LiDAR-Sensor denkbar. Weiterhin kommen 10 Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtungen mit jeweils 16 Signalverarbeitungskanälen je LiDAR-Sensor infrage.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
    • 1 eine Variante der erfindungsgemäßen Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung;
    • 2 eine Variante eines erfindungsgemäßen LiDAR-Sensors;
    • 3 ein Flussdiagramm einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
    • 4 eine Illustration einer erfindungsgemäßen Signalzuordnung mittels eines Signalprozessors.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt eine Illustration einer Variante der erfindungsgemäßen Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung 10. Die erfindungsgemäße Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung 10 weist eine Sendeeinheit 20 auf. Die Sendeeinheit 20 umfasst mindestens eine Laserquelle 4 und eine Abzweigeeinheit 6, wobei Letztere eingerichtet ist, optische vormodulierte Signale der Laserquelle 4 zu einer ersten bis vierten Sendeantenne 5a bis 5d zu übertragen und ein abgezweigtes Signal in den Referenzkanal 7 abzuzweigen. Insbesondere wird die Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung 10 gemäß der Erfindung mit einem FMCW-Verfahren betrieben. Hierbei erzeugt die Laserquelle 4 ein moduliertes optisches Signal, das über eine der ersten bis vierten Sendeantennen 5a bis 5b auf einen Pixel bzw. Bildpunkt eines Sichtfeldes ausgesendet wird. Zur Zuordnung des ausgesendeten Referenzsignals bezüglich eines der über die erste bis vierte Detektionsantenne 12a bis 12d empfangenen reflektierten Signale wird ein vormoduliertes Referenzsignal über den Referenzkanal 7 in einer der ersten bis vierten Kombiniereinheiten 11a bis 11d mit dem über die ersten bis vierten Detektionsantennen empfangenen reflektierten Signalen kombiniert, um die empfangenen Signale dem gesendeten Signal zuzuordnen. Hierbei sind insbesondere vier abgezweigte Referenzkanäle 7a bis 7d vorhanden, in denen ebenfalls ein Modulator 3a bis 3d angeordnet sein kann. Insbesondere sind die ersten bis vierten Sendeantennen 5a bis 5d unterschiedlichen Bildpunkten bzw. Pixeln zugeordnet. Die ersten bis vierten Detektionsantennen 12a bis 12d empfangen die von den jeweiligen Segmenten eines Objektes reflektierten Signale korrespondierend zur jeweiligen Sendeantenne 5a bis 5d. Beispielsweise empfängt die erste Detektionsantenne 12a das vom Objekt reflektierte Signal, welches ursprünglich von der ersten Sendeantenne 5a ausgesandt wurde. Weiterhin empfängt die zweite Detektionsantenne 12b das Signal, welches ursprünglich durch die zweite Sendeantenne 5b auf ein anderes Segments des Objektes gesendet wurde usw. Jedes detektierte Signal wird auf einen der ersten bis vierten Signalverarbeitungskanäle 8a bis 8d über die Detektionsantennen 12a bis 12d übertragen. In den ersten bis vierten Detektoren 9a bis 9d, insbesondere Balanced-Detektoren, werden die analogen optischen Signale in elektronische Signale umgewandelt. Durch den ersten bis vierten Modulator 3a bis 3d werden die Signale, welche über die jeweiligen ersten bis vierten Signalverarbeitungskanäle 8a bis 8d geführt werden, individualisiert kodiert, sodass alle Signalkodierungen individuell voneinander unterscheidbar sind. Wenn im vorliegenden Fall durch die ersten bis vierten Modulatoren 3a bis 3d beispielsweise eine binäre Kodierung verwendet wird und die Modulation beispielsweise eine Amplitudenmodulation ist, können die Amplituden der jeweiligen Signale innerhalb der ersten bis vierten Modulatoren beispielsweise mit -1 oder 1 je Messung multipliziert werden. Bei vier unterschiedlich adressierten Bildpunkten werden demnach je Analog-Digital-Wandlereinheit 1 zwei Messungen je Signalverarbeitungskanal 8a bis 8d benötigt, um eine unterscheidbare Kodierung je Signal zu erzeugen. Pro Messung wird ein Signal hierbei mit einer Binärzahl multipliziert. Bei vier über die erste bis vierte Detektionsantenne 12a bis 12d empfangenen Signale werden insbesondere das erste Signal, welches über die erste Detektionsantenne 12a empfangen wird, mit der Binärfolge „-1, -1“ innerhalb des ersten Modulators 3a moduliert, das zweite Signal, welches über die zweite Empfangsantenne 12b empfangen wird, mit der Binärfolge „-1, 1“ innerhalb des zweiten Modulators 3b moduliert und das dritte Signal, welches über die dritte Detektionsantenne 12c empfangen wird, mit der Binärfolge „1, -1“ innerhalb des dritten Modulators 3c moduliert sowie das vierte Signal, welches über die Detektionsantenne 12d empfangen wird, mit der Binärfolge „1, 1“ innerhalb des vierten Modulators 3d moduliert. Somit könne alle Signale mit einer individualisierten Kodierung moduliert werden. Um vier verschiedene Pixel, welche zu den ersten bis vierten Detektionsantennen 12a bis 12 d der ersten bis vierten Signalverarbeitungskanäle 8a bis 8d gehören voneinander unterscheiden zu können, müssen mit anderen Worten bei einer vorbestehend beschriebenen binären Kodierung je Pixel bzw. je Antenne mindestens zwei Messungen durchgeführt werden. In einer Signalüberlagerungseinheit 2 werden dann alle kodierten Signale miteinander überlagert. Anschließend werden die Signale auf die Analog-Digital-Wandlereinheit 1 übertragen, um diese zu digitalisieren. In einem nachgeschalteten Signalprozessor werden diese einer Fourier-Transformation unterzogen und können aufgrund der eingangs individualisierten Kodierung voneinander nach einer Fourier-Transformation unterschieden werden.
  • 2 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LiDAR-Sensors 30. Dieser LiDAR-Sensor 30 enthält insbesondere die erfindungsgemäße Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung 10 sowie eine vorstehend beschriebene Sendeeinheit 20.
  • 3 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem ersten Schritt 100 wird hierbei ein moduliertes optisches Signal bezüglich mehrerer Bildpunkte eines Sichtfeldes ausgesendet. In einem zweiten Schritt 200 werden die zu mehreren Bildpunkten gehörigen reflektierten modulierten optischen Signale über eine Multikanal-Digital-Analog-Wandlervorrichtung 10 gemäß dem ersten Erfindungsaspekt über eine Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen 8a bis 8d empfangen. In einem dritten Schritt 300 werden die abgezweigten modulierten Referenzsignale des modulierten gesendeten Signals mit dem empfangenen reflektierten optischen modulierten Signal kombiniert. In einem vierten Schritt 400 werden die kombinierten Signale moduliert, um ein individuell kodiertes analoges Signal zu erzeugen, wobei die Schritte 300 und 400 entsprechend obiger Erläuterung auch in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden können. In einem fünften Schritt 500 werden die individuell kodierten analogen Signale miteinander überlagert und in einem sechsten Schritt 600 in eine Analog-Digital-Wandlereinheit 1 übertragen und digitalisiert. In einem siebten Schritt 700 werden, wie bereits vorstehend beschrieben, die Messungen je nach Anzahl der Bildpunkte und Anzahl der Signalverarbeitungskanäle 8a bis 8d wiederholt. In einem achten Schritt 800 wird eine Transformation, z.B. eine Fast-Fourier-Transformation, jeder Messung durchgeführt, wobei sich M Spektren (wobei M für die Anzahl der Messungen steht) mit bis zu N Peaks (wobei die Anzahl der Peaks für die Anzahl der Bildpunkte bzw. Pixel steht, unter der Annahme, dass pro Pixel bzw. Bildpunkt nicht mehr als ein Ziel zu detektieren ist) ergeben. Die Transformation erfolgt insbesondere über einen Signalprozessor 13. In einem neunten Schritt 900 werden die Spektren gemittelt und die Lage der N Maxima detektiert. In einem zehnten Schritt 1000 werden die komplexen Werte der N Spektren an deren Positionen gespeichert. Daraus ergeben sich M × N Werte. In einem elften Schritt 1100 werden diese M x N Werte mit der ursprünglichen analogen individuellen Kodierfolge korreliert. In einem zwölften Schritt 1200 werden die Kodierungen mit der größten Korrelation einem jeweiligen Peak zugeordnet. Auf diese Weise kann durch die größte Korrelation mit einem Peak auf den Bildpunkt bzw. Pixel geschlossen werden.
  • 4 illustriert eine erfindungsgemäße Signalzuordnung mittels eines Signalprozessors 13. Die Signalzuordnung ist für ein vereinfachtes Beispiel einer erfindungsgemäßen Multikanal-Analog-Digital-Wanldervorrichtung 10 mit zwei Signalverarbeitungskanälen 8a, 8b umfassend zwei Modulatoren 3a, 3b gezeigt. Den Signalverarbeitungskanälen 8a, 8b sind eine Signalüberlagerungseinheit 2, eine Analog-Digital-Wandlereinrichtung 1 sowie ein Signalprozessor 13 seriell nachgeschaltet. Während einer ersten Messung wird je Signalverarbeitungskanal 8a, 8b ein Signal S11(t) bzw. S12(t) empfangen. Durch die jeweiligen Modulatoren 3a, 3b werden die Signale S11(t) sowie S12(t) entsprechend mit Phasenkodierwerten P11 , P12 moduliert, wobei sich die modulierten Singale S11m(t) und S12m(t) mathematisch wie folgt darstellen lassen: S 11 m ( t ) = S 11 ( t )   ⋅  e j ⋅ P11
    Figure DE102018222415A1_0001
     S 12 m ( t ) = S 12 ( t )   ⋅  e j ⋅ P12
    Figure DE102018222415A1_0002
  • Hierbei ist „j“ der Imaginäranteil der Exponentialfunktion. Aus den modulierten Signalen wird ein summiertes Signal S1(t) = S11m(t) + S12m(t) mithilfe der Signalüberlagerungseinheit 2 erstellt. Dieses summierte Signal S1(t) wird mittels der Analog-Digital-Wandlereinheit 1 digitalisiert und anschließend mittels des Signalprozessors 13 einer Fast-Fourier-Transformation unterzogen, um das Spektrum S1(f) zu erhalten, wobei das Spektrum S1(f), welches aus der Fast-Fourier-Transformation resultiert, beispielhaft auf der oberen rechten Seite der 4 gezeigt ist. Auf dieselbe Weise wird eine zweite Messung durchgeführt, wobei der Verlauf der zweiten Messung durch die Gleichungen: S 21 m ( t ) = S 11 ( t )   ⋅  e j ⋅ P21
    Figure DE102018222415A1_0003
     S 22 m ( t ) = S 12 ( t )   ⋅  e j ⋅ P22
    Figure DE102018222415A1_0004
    sowie S2(t) = S21m(t) + S22m(t) beschrieben wird. Das entsprechende Spektrum S2(f), welches aus der anschließenden Fast-Fourier-Transformation resultiert, ist auf der rechten unteren Seite der 4 gezeigt. In den entsprechenden Spektren S1(f), S2(f), welche aus der Fast-Fourier-Transformation resultieren, werden anschließend die Maxima identifiziert. Die Anzahl der Maxima entspricht der Anzahl parallelisierter Signalverarbeitungskanäle 8a, 8b, d.h. im vorliegenden Fall zwei. Die komplexen Amplituden dieser Maxima beinhalten die ursprünglichen Phasenkodierungen und können z.B. über eine Vektormultiplikation und Betragsbildung, wie es in 4 unterhalb des nach unten gerichteten Pfeils gezeigt ist, identifiziert werden. Sollten die Maxima rauschbehaftet sein, können mehr als zwei Messungen durchgeführt werden. Beispielsweise kommt es in Frage, dass für 16 Signalverarbeitungskanäle zehn aufeinanderfolgende Messungen durchgeführt werden, wodurch nach wie vor Messzeit gegenüber sechzehn Einzelmessungen ohne Parallelisierung eingespart werden kann. Sind die Phasenwerte P linear ansteigend, wobei jeder Signalverarbeitungskanal 8a, 8b eine andere Steigung dieser zugrunde liegenden Geraden hat, so kann die Berechnung vereinfachend durch die Fast-Fourier-Transformation ersetzt werden, da die obige Berechnung für alle Signalverarbeitungskanäle und Phasenwerte mathematisch zu einer Fast-Fourier-Transformation führt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2017/0090031 A1 [0005]
    • WO 2018/067158 A1 [0006]

Claims (11)

  1. Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung (10) für einen optoelektronischen Sensor umfassend: • eine Analog-Digital-Wandlereinheit (1); und • eine Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen, wobei die Signalverarbeitungskanäle (8a-8d) der Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen jeweils: • eine Detektionsantenne (12a-12d), welche eingerichtet ist, optische Signale zu empfangen, und • einen Modulator (3a-3d), welcher eingerichtet ist, eine individuelle Signalkodierung zu erzeugen, aufweisen, wobei Signale mit individueller Signalkodierung der Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen gemeinsam an die Analog-Digital-Wandlereinheit (1) übertragbar sind.
  2. Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Signalverarbeitungskanäle (8a-8d) der Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen jeweils einen Photodetektor (9a-9d) und/oder eine Kombiniereinheit (11a-11d) aufweisen, wobei die Kombiniereinheit (11a-11d) eingerichtet ist, die durch die Detektionsantennen (12a-12d) empfangenen optischen Signale mit einem modulierten Referenzsignal, welches von einem abgezweigten Referenzkanal (7a-7d) empfangbar ist, zu kombinieren.
  3. Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung (10) nach Anspruch 2, wobei der Modulator (3a-3d) jeweils zwischen der Detektionsantenne (12a-12d) und der Kombiniereinheit (11a-11d) und/oder zwischen dem abgezweigten Referenzkanal (7a-7d) und der Kombiniereinheit (11a-11d) und/oder zwischen der Kombiniereinheit (11a-11d) und dem Photodetektor (9a-9d) und/oder zwischen dem Photodetektor (9a-9d) und der Analog-Digital-Wandlereinheit (1) in jeweils mindestens einem Signalverarbeitungskanal (8a-8d) der Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen angeordnet ist.
  4. Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei mindestens ein Modulator (3a-3d) der Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen eingerichtet ist, eine Amplitude und/oder eine Phase des empfangenen optischen Signals und/oder des in der Kombiniereinheit (11a-11d) kombinierten Signals und/oder des in dem Photodetektor (9a-9d) detektierten Signals zu modulieren.
  5. Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl von Detektionsantennen der Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen jeweils verschiedene räumliche Ausrichtungen aufweisen.
  6. Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche ferner umfassend eine Signalüberlagerungseinheit (2), welche eingerichtet ist, die Signale mit individueller Signalkodierung vor deren Übertragung in die Analog-Digital-Wandlereinheit (1) zu überlagern.
  7. Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Analog-Digital-Wandlereinheit (1) eingerichtet ist, über eine Digitalisierung digitalisierte Signale zu generieren, welche zu den Signalen mit individueller Kodierung korrelieren, welche durch den Modulator (3a-3d) erzeugbar sind.
  8. Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung (10) nach Anspruch 7 ferner umfassend einen Signalprozessor (13), welcher der Analog-Digital-Wandlereinheit (1) nachgeschaltet ist, wobei der Signalprozessor (13) eingerichtet ist, die digitalisierten Signale zu transformieren, um diese den Signalen mit individueller Kodierung der jeweiligen Signalverarbeitungskanäle (8a-8d) zuzuordnen.
  9. Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung (10) nach Anspruch 2 ferner umfassend eine Sendeeinheit (20), wobei das modulierte Referenzsignal einem gesendeten Signal der Sendeeinheit (20) entspricht.
  10. Verfahren zur Signalmodulation in einem optoelektronischen Sensor umfassend die Schritte: • Senden (100) eines optischen Signals bezüglich mehrerer Bildpunkte eines Sichtfeldes, • Empfangen (200) reflektierter optischer Signale bezüglich mehrerer Bildpunkte des Sichtfeldes über eine Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 über jeweils einen Signalverarbeitungskanal (8a-8d) einer Mehrzahl von Signalverarbeitungskanälen, • Modulieren (400) der empfangenen optischen Signale, um jeweils ein individuell kodiertes analoges Signal zu erzeugen, • Überlagern (500) mehrerer individuell kodierter analoger Signale, • Digitalisieren (600) der überlagerten individuell kodierten analogen Signale; • Transformieren (800) der digitalisierten Signale; und • Auswerten (1200) der transformierten und digitalisierten überlagerten Signale, um diese einem jeweiligen Bildpunkt der Mehrzahl von Bildpunkten zuzuordnen.
  11. Laserbasierter Entfernungs- und/oder Geschwindigkeitssensor umfassend eine Multikanal-Analog-Digital-Wandlervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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