DE102019133135B4

DE102019133135B4 - Lidar-sensor

Info

Publication number: DE102019133135B4
Application number: DE102019133135.8A
Authority: DE
Inventors: Boris KIRILLOV
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2019-12-05
Filing date: 2019-12-05
Publication date: 2022-09-22
Anticipated expiration: 2039-12-06
Also published as: DE102019133135A1; US20210173059A1

Abstract

Ein LIDAR-Sensor (100), umfassend:ein lineares Array von Lichtquellen (110-1, ..., 110-8), die jeweils ausgebildet sind, einen jeweiligen Lichtstrahl (111-1, ..., 111-8) zum Abtasten einer Umgebung (190) in einem Sichtfeld (105) steuerbar zu emittieren;ein Ablenksystem (120), das ausgebildet ist, die Lichtstrahlen (111-1, ..., 111-8) gemäß einem zweidimensionalen Abtastmuster in das Sichtfeld (105) abzulenken;eine Steuerschaltung (140), die ausgebildet ist, die Emissionszeiten der Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) selektiv zu steuern, wobei die Steuerschaltung (140) ausgebildet ist, die Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) immer so zu steuern, dass sie ihren jeweiligen Lichtstrahl (111-1, ..., 111-8) gleichzeitig oder sequenziell emittieren,wobei die Lichtstrahlen (111-1, ..., 111-8) einen streifenförmigen Teilabschnitt (106) des Sichtfeldes (105) beleuchten, wenn alle der Lichtquellen so gesteuert werden, dass sie ihren jeweiligen Lichtstrahl (111-1, ..., 111-8) gleichzeitig oder sequenziell emittieren, wobei sich der streifenförmige Teilabschnitt (106) länglich entlang einer Raumachse erstreckt, und wobei eine Erstreckung des streifenförmigen Teilabschnitts (106) entlang der Raumachse kleiner ist als eine Erstreckung des Sichtfeldes (105) entlang der Raumachse; undeinen Photodetektor (170), der in der Lage ist, Reflexionen der Lichtstrahlen (111-1, ..., 111-8) aus der Umgebung (190) zu empfangen, wobei der Photodetektor (170) ein eindimensionales oder zweidimensionales Array von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) ist,wobei die Steuerschaltung (140) ausgebildet ist, die Emissionszeiten der Lichtquellen derart zu steuern, dass:während eines ersten Abtastzyklus nur eine erste Teilmenge von Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) ihren jeweiligen Lichtstrahl (111-1, ..., 111-8) zum Beleuchten erster Teilabschnitte des streifenförmigen Teilabschnitts (106) des Sichtfeldes (105) gleichzeitig emittiert; undwährend eines zweiten Abtastzyklus nur eine zweite Teilmenge von Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) ihren jeweiligen Lichtstrahl (111-1, ..., 111-8) zum Beleuchten zweiter Teilabschnitte des streifenförmigen Teilabschnitts (106) des Sichtfeldes (105) gleichzeitig emittiert,wobei eine vordefinierte Anzahl N von Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) zwischen jedem Paar von aufeinanderfolgenden Lichtquellen der ersten Teilmenge von Lichtquellen und jedem Paar von aufeinanderfolgenden Lichtquellen der zweiten Teilmenge von Lichtquellen angeordnet ist,wobei die Lichtquellen der ersten Teilmenge von Lichtquellen sich von den Lichtquellen der zweiten Teilmenge von Lichtquellen unterscheiden,wobei die Anzahl von Lichtquellen in dem linearen Array von Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) gleich oder größer als die Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen ist, die in der Lage sind, Reflexionen von dem streifenförmigen Teilabschnitt (106) des Sichtfeldes (105) zu empfangen,wobei der LIDAR-Sensor (100) K Ausleseschaltungen für die lichtempfindlichen Sensorelemente (171-1, ..., 171-32) umfasst,wobei die lichtempfindlichen Sensorelemente (171-1, ..., 171-32) in K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) gruppiert werden,wobei jedes lichtempfindliche Sensorelement in einer Gruppe der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) mit einer jeweiligen Ausleseschaltung der K Ausleseschaltungen, die der jeweiligen Gruppe der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) zugeordnet ist, selektiv koppelbar ist,wobei nur ein jeweiliges erstes lichtempfindliches Sensorelement in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) in der Lage ist, Reflexionen von einem oder mehreren jeweiligen Teilabschnitten der ersten Teilabschnitte zu empfangen,wobei nur ein jeweiliges zweites lichtempfindliches Sensorelement in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) in der Lage ist, Reflexionen von einem oder mehreren jeweiligen Teilabschnitten der zweiten Teilabschnitte zu empfangen,wobei nur das jeweilige erste lichtempfindliche Sensorelement in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) während des ersten Abtastzyklus mit der jeweiligen Ausleseschaltung gekoppelt ist, die der jeweiligen Gruppe zugeordnet ist, undwobei nur das jeweilige zweite lichtempfindliche Sensorelement in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) während des zweiten Abtastzyklus mit der jeweiligen Ausleseschaltung gekoppelt ist, die derjeweiligen Gruppe zugeordnet ist.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Lichtdetektion und Abstandsmessung (LIDAR; LIght Detection And Ranging). Insbesondere beziehen sich Beispiele auf einen LIDAR-Sensor.
Hintergrund
Bei einer abtastenden LIDAR-Architektur wird eine Umgebung unter Verwendung von Laserlicht abgetastet. Das Laserlicht wird durch Objekte in der Umgebung reflektiert. Die Zeit vom Emittieren des Laserlichts von dem LIDAR-System zum Empfangen des Lichts, das von einem Objekt reflektiert wird, wird verwendet, um ein 3D-Bild zu erzeugen.
Beispielhafte LIDAR-Systeme sind in den Druckschriften WO 2019/165294 A1 , WO 2018/044394 A1 , WO 2018/134678 A1 , US 2017/0131615 A1 , DE 10 2018 203 352 A1 , DE 10 2018 213 819 B3 und US 2015/0286048 A1 angegeben.
Bei herkömmlicher zweidimensionaler LIDAR-Abtastung wird Licht eines einzelnen Lasers zweidimensional abgelenkt, um anschließend kleine Punkte in der Umgebung zu beleuchten. Herkömmliche zweidimensionale LIDAR-Abtastung stellt nur begrenzte Bildraten bereit.
Zusammenfassung
Somit besteht ein Bedarf für eine verbesserte LIDAR-Erfassung.
Der Bedarf kann durch LIDAR-Sensoren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gedeckt werden. Vorteilhafte Weiterbildungen der LIDAR-Sensoren sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Figurenliste
Nachfolgend werden einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren ausschließlich beispielhaft und Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen gilt:

1 zeigt ein Beispiel eines LIDAR-Sensors;
2 zeigt ein Beispiel eines zweidimensionalen Abtastmusters;
3 zeigt ein Beispiel eines Lissajous-Musters;
4 zeigt ein Beispiel eines vollständig abgetasteten Sichtfelds (FoV; Field of View);
5 zeigt ein Beispiel eines zweiten Abtastschemas;
6 zeigt ein Beispiel eines dritten Abtastschemas;
7 zeigt ein Beispiel eines vierten Abtastschemas;
8 zeigt ein Beispiel eines fünften Abtastschemas; und
9 zeigt ein Beispiel eines sechsten Abtastschemas.

Detaillierte Beschreibung
Verschiedene Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Beispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Stärken von Linien, Schichten und/oder Regionen der Klarheit halber übertrieben sein.
Entsprechend sind, obgleich weitere Beispiele zu verschiedenen Modifikationen und alternativen Formen in der Lage sind, manche bestimmten Beispiele davon 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 Schutzbereich 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 Funktionalität bereitstellen.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, die Elemente direkt verbunden oder über ein oder mehrere Zwischenelemente 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 hierin zu dem Zweck des Beschreibens 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 Funktionalität 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 ferner, dass die Ausdrücke „umfasst“, „umfassend“, „weist auf und/oder „aufweisend“ bei Verwendung die Anwesenheit der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Handlungen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, aber nicht die Anwesenheit oder Hinzufügung eines/einer oder mehrerer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Handlungen, Elemente, Komponenten und/oder irgendeiner Gruppe davon ausschließen.
Sofern nicht anderweitig definiert, werden alle Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) hierin in ihrer üblichen Bedeutung auf dem Gebiet verwendet, zu dem die Beispiele gehören.
1 stellt einen LIDAR-Sensor 100 als ein Beispiel eines Laufzeit- (ToF; Time-of-Flight) Entfernungsmessers zum Erfassen einer Umgebung 190 dar. Der LIDAR-Sensor 100 weist ein FoV 105 auf, das das Ausmaß der Umgebung 190 definiert, die durch den LIDAR-Sensor 100 zu einem gegebenen Zeitpunkt beobachtbar ist. Ein optischer Senderabschnitt 180 des LIDAR-Sensors 100 ist im linken Teil von 1 dargestellt, während ein optischer Empfängerabschnitt 185 des LIDAR-Sensors 100 im rechten Teil von 1 dargestellt ist. Um den LIDAR-Erfassungprozess darzustellen, wird das FoV 105 zwischen dem optischen Senderabschnitt 180 und dem optischen Empfängerabschnitt 185 dargestellt. Es ist zu beachten, dass die verteilte Darstellung des LIDAR-Sensors 100 in 1 lediglich zum besseren Verständnis gewählt wurde, um den LIDAR-Erfassungsprozess darzustellen, und dass die Anordnungen des optischen Senderabschnitts 180 und des optischen Empfängerabschnitts 185 im Hinblick aufeinander sich von dem in 1 Gezeigten unterscheiden können.
Der LIDAR-Sensor 100 umfasst ein lineares Array von Lichtquellen 110-1, ..., 110-8, die jeweils ausgebildet sind, einen jeweiligen Lichtstrahl 111-1, ..., 111-8 zum Abtasten der Umgebung in dem FoV 105 steuerbar zu emittieren. Zum Beispiel können die Lichtstrahlen 111-1, ..., 111-8 Laserlichtstrahlen sein. Die Laserlichtstrahlen 111-1, ..., 111-8 können gepulst sein. Beispielsweise kann eine Pulswiederholungsfrequenz zwischen 10 und 200 kHz sein. Bei einigen Beispielen können die Lichtstrahlen 111-1, ..., 111-8 Infrarotlichtstrahlen sein. Das lineare Array von Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 kann z. B. ein Mehrkanal-Kantenemitter-(edge emitter) Laser sein, umfassend eine Mehrzahl von Laserkanälen, die die einzelnen Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 bilden. Bei dem Beispiel aus 1 ist ein lineares Array von acht Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 dargestellt. Es ist jedoch zu beachten, dass die vorgeschlagene Technik nicht auf ein lineares Array von acht Lichtquellen beschränkt ist. Im Allgemeinen kann irgendein lineares Array, umfassend L ≥ 2 Lichtquellen, verwendet werden.
Ferner umfasst der LIDAR-Sensor 100 ein Ablenksystem 120, das ausgebildet ist, die Lichtstrahlen 111-1, ..., 111-8 gemäß einem zweidimensionalen Abtastmuster in das FoV 105 abzulenken. Anders ausgedrückt werden die Lichtstrahlen 111-1, ..., 111-8 durch das Ablenksystem 120 derart abgelenkt, dass sie das FoV 105 gemäß dem zweidimensionalen Abtastmuster beleuchten.
Bei dem Beispiel aus 1 umfasst das Ablenksystem 120 zwei reflektierende Oberflächen zum Ablenken der Lichtstrahlen 111-1, ..., 111-8. Eine erste reflektierende Oberfläche 121 ist ausgebildet, um eine erste Rotationsachse zu oszillieren. Das heißt, die erste reflektierende Oberfläche 121 dreht sich um die erste Rotationsachse entlang einer ersten Rotationsrichtung von einer ersten Endposition zu einer zweiten Endposition und umgekehrt (d. h. entlang einer umgekehrten zweiten Rotationsrichtung von der zweiten Endposition zu der ersten Endposition). Zum Beispiel kann die Oszillationsbewegung der ersten reflektierenden Oberfläche 121 Rotationen entlang beider Rotationsrichtungen zwischen 2° und 45° aufweisen. Zum Beispiel kann die erste reflektierende Oberfläche 121 um die erste Rotationsachse bei Frequenzen zwischen 10 Hz und 100 kHz (z. B. bei 2,5 kHz) oszillieren. Die erste reflektierende Oberfläche 121 kann auf verschiedene Weisen implementiert sein. Bei einigen Beispielen kann die erste reflektierende Oberfläche 121 ein MEMS- (MicroElectroMechanical System; mikroelektromechanisches System) Spiegel sein. Ähnlich ist eine zweite reflektierende Oberfläche 122 ausgebildet, um eine zweite Rotationsachse (z. B. senkrecht zu der ersten Rotationsachse) zu oszillieren. Die erste reflektierende Oberfläche 121 lenkt die Lichtstrahlen 111-1, ..., 111-8 auf die zweite reflektierende Oberfläche 122 ab, und die zweite reflektierende Oberfläche 122 lenkt die Lichtstrahlen 111-1, ..., 111-8 in die Umgebung 190 ab.
Wie in 1 angezeigt ist, kann das Ablenksystem 120 optional weitere Elemente umfassen, wie z. B. ein zusätzliches optisches System 123 (z. B. ein Linsensystem, umfassend eine oder mehrere optische Linsen) zum Weiterleiten der Lichtstrahlen 111-1, ..., 111-8 von der ersten reflektierenden Oberfläche 121 zu der zweiten reflektierenden Oberfläche 122.
Bei alternativen Beispielen kann das Ablenksystem 120 eine einzelne reflektierende Oberfläche umfassen, die ausgebildet ist, um eine erste Rotationsachse und eine zweite Rotationsachse (z. B. senkrecht zu der ersten Rotationsachse) zu oszillieren, um die Lichtstrahlen 111-1, ..., 111-8 in die Umgebung 190 abzulenken. Beispielsweise kann die einzelne reflektierende Oberfläche durch eine kardanische Aufhängung (gimbal) unterstützt sein, um es der reflektierenden Oberfläche zu ermöglichen, um die erste Rotationsachse und die zweite Rotationsachse zu oszillieren.
Der LIDAR-Sensor 100 kann optional ferner ein optisches System 130 (z. B. ein Linsensystem umfassend eine oder mehrere optische Linsen) umfassen, das zwischen dem Array von Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 und dem Ablenksystem 120 angeordnet ist. Das optische System 130 ist ausgebildet, die Lichtstrahlen 111-1, ..., 111-8 zu kollimieren und zu fokussieren.
Der LIDAR-Sensor 100 umfasst zusätzlich eine Steuerschaltung 140 zum Steuern des Betriebs der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 (und optional des Ablenksystems 120). Genauer gesagt ist die Steuerschaltung 140 ausgebildet, die Emissionszeiten der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 selektiv zu steuern. Die Steuerschaltung 140 kann z. B. ein einzelner dedizierter Prozessor, ein einzelner gemeinschaftlich verwendeter Prozessor oder eine Mehrzahl einzelner Prozessoren, von denen einige oder alle gemeinschaftlich verwendet werden können, eine Digitalsignalprozessor- (DSP-; digital signal processor) Hardware, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC; application specific integrated circuit) oder ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA; field programmable gate array) sein. Die Steuerschaltung 140 kann optional gekoppelt werden, mit z. B. einem Nurlesespeicher (ROM; read only memory) zur Speicherung von Software, einem Direktzugriffsspeicher (RAM; random access memory) und/oder einem nichtflüchtigen Speicher.
Wie in 1 angegeben, beleuchten die Lichtstrahlen 111-1, ..., 111-8 einen streifenförmigen Teilabschnitt 106 des FoV 105, wenn alle der Lichtquellen 111-1, ..., 111-8 so gesteuert werden, dass sie ihren jeweiligen Lichtstrahl gleichzeitig emittieren. Der streifenförmige Teilabschnitt 106 erstreckt sich länglich entlang einer Raumachse y. Anders ausgedrückt ist die Erstreckung des beleuchteten streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 entlang der Raumachse y viel (z. B. zumindest 2-, 5-, 10-, 20- oder 50-mal) größer als die Erstreckung des beleuchteten streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 entlang einer anderen Raumachse x, die senkrecht zu der Raumachse y ist. Die Erstreckung des beleuchteten streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 entlang der Raumachse y ist kleiner als eine Erstreckung des FoV 105 entlang der Raumachse y. Anders ausgedrückt deckt der streifenförmige Teilabschnitt 106 des FoV 105 das FoV entlang der Raumachse y nicht vollständig ab. Ferner ist die Erstreckung des beleuchteten streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 entlang der anderen Raumachse x viel kleiner (z. B. zumindest, 5-, 10-, 20- oder 50-mal) als die Erstreckung des FoV 105 entlang der Raumachse x.
Die Steuerschaltung 140 ist ausgebildet, die (z. B. zumindest eine der oder zumindest zwei der) Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 immer so zu steuern, dass sie ihren jeweiligen Lichtstrahl 111-1, ..., 111-8 gleichzeitig oder sequenziell derart emittieren, dass zumindest ein Teilabschnitt des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 durch den LIDAR-Sensor 100 zum Abtasten der Umgebung in dem FoV 105 beleuchtet wird. Daher werden bei einigen Beispielen zwei oder mehr der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 immer zusammen gefeuert.
Aufgrund der oszillierenden Bewegung der reflektierenden Oberflächen 121 und 122 können die Lichtstrahlen 111-1, ..., 111-8 in verschiedenen Transmissionswinkeln an die Umgebung 190 emittiert werden. Durch Steuern der Emissionszeiten der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 können die Transmissionswinkel der Lichtstrahlen 111-1, ... 111-8 gesteuert werden, um das vollständige FoV 105 abzutasten. Anders ausgedrückt kann im Laufe der Zeit der streifenförmige Teilabschnitt 106 des FoV 105, der zumindest teilweise beleuchtet wird, zweidimensional über das FoV 105 bewegt werden, um das vollständige FoV 105 abzutasten. Im Vergleich zu herkömmlichen zweidimensionalen LIDAR-Abtast-Ansätzen, bei denen nur ein einzelner kleiner Punkt des FoV 105 beleuchtet wird, kann das FoV 105 durch den LIDAR-Sensor 100 mit einer höheren Bildrate abgetastet werden, da der zumindest teilweise beleuchtete streifenförmige Teilabschnitt 106 des FoV 105 im Vergleich zu den herkömmlichen Abtastansätzen jeweils einen größeren Teil des FoV 105 abtastet.
Die Lichtstrahlen 111-1, ..., 111-8 werden durch Objekte in dem FoV 105 wie beispielsweise das beispielhafte Objekt 191 reflektiert. Die Reflexionen von dem FoV 105 werden durch den optischen Empfängerabschnitt 185 des LIDAR-Sensors 100 empfangen und detektiert.
Der optische Empfängerabschnitt 185 umfasst einen Photodetektor 170, der in der Lage ist, Reflexionen der Lichtstrahlen 111-1, ..., 111-8 aus der Umgebung 190 zu empfangen. Der Photodetektor 170 ist entweder ein eindimensionales Array von lichtempfindlichen Sensorelementen 171-1, ..., 171-32, wie in 1 dargestellt, oder ein zweidimensionales Array von lichtempfindlichen Sensorelementen. Anders ausgedrückt können die lichtempfindlichen Sensorelemente entweder entlang einer einzelnen Raumrichtung, wie in 1 dargestellt (z. B. entlang der Raumachse y), oder entlang zweier unterschiedlicher (z. B. orthogonaler) Raumrichtungen (z. B. Raumachsen x und y) angeordnet sein. Beispielsweise kann ein lichtempfindliches Sensorelement eine Photodiode, eine Lawinen-Photodiode (APD; Avalanche Photo Diode), eine Einzelnes-Photon-Lawinendiode (SPAD; Single Photon Avalanche Diode) oder ein Array von SPADs als Silizium-Photomultipliers (SiPM; Silicon PhotoMultiplier) sein. Bei dem Beispiel aus 1 umfasst der Photodetektor 170 32 lichtempfindliche Sensorelemente 171-1, ..., 171-32. Es ist jedoch zu beachten, dass die vorgeschlagene Technik nicht auf einen Photodetektor umfassend 32 lichtempfindliche Sensorelemente beschränkt ist. Im Allgemeinen kann irgendeine Anzahl M ≥ 2 von lichtempfindlichen Sensorelementen für den Photodetektor 170 verwendet werden.
Wie in 1 angezeigt ist, kann der optische Empfängerabschnitt 185 optional weitere Elemente, wie z. B. ein weiteres optisches System 172 (z. B. ein Linsensystem, umfassend eine oder mehrere optische Linsen) zum Fokussieren der Reflexionen der Lichtstrahlen 111-1, ..., 111-8 aus der Umgebung 190 auf den Photodetektor 170 umfassen.
Der LIDAR-Sensor 100 kann ferner andere Hardware umfassen - herkömmliche und/oder kundenspezifische.
Bei einigen Beispielen ist die Steuerschaltung 140 ausgebildet, die Emissionszeiten der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 derart zu steuern, dass alle der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 ihren jeweiligen Lichtstrahl zum Beleuchten des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 gleichzeitig emittieren.
Ein beispielhaftes zweidimensionales Muster zum Abasten des FoV 105 unter Verwendung des vollständig beleuchteten streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 ist in 2 dargestellt. Wie in 2 durch die Positionen 201, ..., 205 und die Bewegungslinie 206 angezeigt ist, bewegt sich der streifenförmige Teilabschnitt 106 des FoV 105, der durch die Lichtstrahlen 111-1, ..., 111-8 gebildet wird, zweidimensional über das FoV 105, um das vollständige FoV 105 abzutasten.
Wie durch die Bewegungslinie 206 und die Positionen 201 bis 203 angezeigt, beleuchten die Lichtstrahlen 111-1, ..., 111-8 das FoV 105 zunächst an einer konstanten ersten Position entlang der Raumachse y und an variierenden Positionen entlang der anderen Raumachse x. Anschließend, wie durch die Bewegungslinie 206 und die Positionen 204 und 205 angezeigt, beleuchten die Lichtstrahlen 111-1, ..., 111-8 das FoV 105 an einer konstanten zweiten Position entlang der Raumachse y und an variierenden Positionen entlang der anderen Raumachse x, wobei die zweite Position im Hinblick auf die erste Position entlang der Raumachse y verschoben ist. Anders ausgedrückt tasten die Lichtstrahlen 111-1, ..., 111-8 das FoV 105 horizontal Zeile für Zeile ab, bis das gesamte FoV 105 abgetastet ist.
Die Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen, die zum Empfangen von Reflexionen von dem streifenförmigen Teilabschnitt 106 des FoV 105 in der Lage (zum Empfangen ausgebildet) sind, kann kleiner sein als die Anzahl von Lichtquellen 110-1, ..., 110-8. Zum Beispiel kann die Anzahl von Lichtquellen 110-1,..., 110-8 in dem linearen Array von Lichtquellen 110-1,..., 110-8 ein ganzzahliges Mehrfaches der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen sein, die in der Lage sind, Reflexionen von dem streifenförmigen Teilabschnitt 106 des FoV 105 zu empfangen. Dies ist in 1 angezeigt. Die durch die acht Lichtquellen 110-1, ..., 111-8 emittierten Lichtstrahlen 111-1, ..., 111-8 werden durch das Objekt 191 in dem FoV 105 reflektiert. Nur die vier lichtempfindlichen Sensorelemente 171-15, 171-16, 171-17 und 171-18 sind in der Lage, Reflexionen aus dem Raumwinkel, in dem das Objekt 191 positioniert ist, zu empfangen. Anders ausgedrückt feuern acht Lichtquellen die Lichtstrahlen in nur vier lichtempfindliche Sensorelemente. Dementsprechend empfängt jedes der vier lichtempfindlichen Sensorelemente 171-15, 171-16, 171-17 und 171-18 reflektierte Lichtstrahlen von zwei der acht Lichtquellen 110-1, ..., 110-8. Das heißt, die acht Lichtquellen schießen/feuern in einer verschachtelten Weise.
Das optische System 130 zusammen mit dem Ablenksystem 120 kann es erlauben, die Lichtstrahlen 111-1, ..., 111-8 der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 derart zu kollimieren und zu fokussieren, dass der resultierende kollimierte und fokussierte Strahl einen gewünschten Strahlwinkel aufweist. Zum Beispiel kann der resultierende Strahl für die acht Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 einen Strahlwinkel von 0,2 ° × 4 ° oder 0,5 ° × 4 ° (entlang der Raumachsen z und y, wobei die Raumachse z senkrecht zu den Raumachsen x und y ist) aufweisen. Dementsprechend kann die Leistung der Lichtstrahlen 111-1, ..., 111-8 in einem gewünschten Strahlwinkel kollimiert und konzentriert werden.
3 und 4 stellen ein anderes beispielhaftes zweidimensionales Abtastmuster dar. Bei dem Beispiel aus 3 und 4 ist das zweidimensionale Abtastmuster ein Lissajous-Muster.
3 stellt wieder das FoV 105 dar. Bei dem Beispiel aus 3 ist eine horizontale Abdeckung des FoV 105 60 ° und eine vertikale Abdeckung des FoV 105 ist 30 °. Es ist jedoch zu beachten, dass die vorgeschlagene Technik im Allgemeinen für irgendeine FoV-Abdeckung verwendet werden kann.
Wie aus 3 ersichtlich ist, bewegt sich der streifenförmige Teilabschnitt 106 des FoV 105, gebildet durch die Lichtstrahlen 111-1, ..., 111-8, entlang einer Lissajous-Kurve über das FoV 105.
4 stellt das FoV 105 nach einer vollständigen Abtastung unter Verwendung des Lissajous-Musters dar.
Ein Kombinieren der Lichtstrahlen 111-1, ..., 111-8 der acht Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 zu einem streifenförmigen/rechteckigen Laserstrahl und ein Verwenden des schwach besetzten Lissajous-Musters, wie in 3 und 4 dargestellt, kann es erlauben, im Vergleich zu herkömmlichen zweidimensionalen LIDAR-Abtastansätzen deutlich höhere Bildraten zu erzielen.
Die Bildrate α ist durch den folgenden mathematischen Ausdruck gegeben: $a = \frac{2 \cdot f}{π} \cdot \frac{b}{c - b}$
f bezeichnet die Oszillationsfrequenz der reflektierenden Oberflächen 121 und 122, b bezeichnet die Strahlgröße des kombinierten Strahls der acht Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 entlang der Raumachse y (d. h. die vertikale Größe des kombinierten Strahls) und c bezeichnet die Erstreckung des FoV 105 entlang der Raumachse y (d. h. die vertikale Größe des FoV 105).
Nimmt man beispielsweise eine Oszillationsfrequenz f = 2000 Hz, eine vertikale Strahlgröße b = 5 ° und eine vertikale Größe des FoV 105 von c = 30 ° an, ist die Bildrate α = 255 Hz.
Ein anderer Abtastansatz ist in 5 dargestellt und wird im Folgenden in Verbindung mit dem LIDAR-Sensor 100, wie in 1 dargestellt, beschrieben. 5 stellt den Photodetektor 170 und die empfangenen Reflexionen aus der Umgebung 190 in dem FoV 105 für zwei aufeinanderfolgende Abtastzyklen dar.
Die Steuerschaltung 140 ist ausgebildet, die Emissionszeiten der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 derart zu steuern, dass während des ersten Abtastzyklus nur die Lichtquellen an ungeraden Positionen des linearen Arrays von Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 ihren jeweiligen Lichtstrahl zum Beleuchten von Teilabschnitten des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 gleichzeitig emittieren. Anders ausgedrückt steuert die Steuerschaltung 140 nur die Lichtquellen 110-1, 110-3, 110-5 und 110-7 so, dass sie ihren jeweiligen Lichtstrahl 111-1, 111-3, 111-5, 111-7 während des ersten Abtastzyklus gleichzeitig emittieren. Dementsprechend werden die ersten Teilabschnitte des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 während des ersten Abtastzyklus beleuchtet.
Während des zweiten Abtastzyklus steuert die Steuerschaltung 140 die Emissionszeiten der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 derart, dass nur die Lichtquellen an geraden Positionen des linearen Arrays von Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 ihren jeweiligen Lichtstrahl zum Beleuchten von Teilabschnitten des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV gleichzeitig emittieren. Anders ausgedrückt steuert die Steuerschaltung 140 nur die Lichtquellen 110-2, 110-4, 110-6 und 110-8 so, dass sie ihren jeweiligen Lichtstrahl 111-2, 111-4, 111-6, 111-8 während des zweiten Abtastzyklus gleichzeitig emittieren. Dementsprechend werden die zweiten Teilabschnitte des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 während des zweiten Abtastzyklus beleuchtet.
Nur die vier lichtempfindlichen Sensorelemente 171-15, 171-16, 171-17 und 171-18 sind zum Empfangen von Reflexionen aus dem Raumwinkel, in dem das Objekt 191 positioniert ist, das die Lichtstrahlen der einzelnen während der zwei Abtastzyklen gefeuerten Lichtquellen reflektiert, in der Lage (zum Empfangen ausgebildet).
Jedes der vier lichtempfindlichen Sensorelemente 171-15, 171-16, 171-17 und 171-18 empfängt eine Reflexion von einem jeweiligen der ersten Teilabschnitte des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 während des ersten Abtastzyklus. Insbesondere empfängt jedes der vier lichtempfindlichen Sensorelemente 171-15, 171-16, 171-17 und 171-18 eine Reflexion eines der Lichtstrahlen 111-1, 111-3, 111-5, 111-7 von dem Objekt 191 während des ersten Abtastzyklus.
Ähnlich empfängt jedes der vier lichtempfindlichen Sensorelemente 171-15, 171-16, 171-17 und 171-18 eine Reflexion von einem jeweiligen der zweiten Teilabschnitte des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 während des zweiten Abtastzyklus. Insbesondere empfängt jedes der vier lichtempfindlichen Sensorelemente 171-15, 171-16, 171-17 und 171-18 eine Reflexion eines der Lichtstrahlen 111-2, 111-4, 111-6, 111-8 von dem Objekt 191 während des zweiten Abtastzyklus.
Die lichtempfindlichen Sensorelemente 171-1, ..., 171-32 sind mit einer Ausleseschaltung 150 gekoppelt, die ausgebildet ist, die lichtempfindlichen Sensorelemente 171-15, 171-16, 171-17 und 171-18, die in der Lage sind, die Reflexionen von dem streifenförmigen Abschnitt 106 des FoV 105 zu empfangen, parallel auszulesen. Anders gesagt werden die vier lichtempfindlichen Sensorelemente 171-15, 171-16, 171-17 und 171-18 parallel ausgelesen.
Wie aus 5 ersichtlich ist, wird jedes der lichtempfindlichen Sensorelemente 171-15, 171-16, 171-17 und 171-18 zweimal zum Auslesen von Schüssen von zwei unterschiedlichen Lichtquellen verwendet. Unter der Annahme, dass jedes der lichtempfindlichen Sensorelemente 171-1, ..., 171-32 einen Winkel von 1 ° entlang der Raumachse y abdeckt (z. B. einen vertikalen Winkel von 1 °), ist die Gesamtauflösung des Photodetektors 170 entlang der Raumachse y 32 °. Dajedes der lichtempfindlichen Sensorelemente 171-15, 171-16, 171-17 und 171-18 zweimal verwendet wird, ist die effektive Auflösung des Photodetektors 170 entlang der Raumachse y 32°/(32/2) = 0,5°. Anders ausgedrückt wird die Auflösung des Photodetektors 170 entlang der Raumachse y zweimal verstärkt.
Die Lichtleistung pro lichtempfindlichem Sensorelement wird durch Kollimieren und Fokussieren des Lichtstrahls auf einen gewünschten Strahlwinkel verstärkt (z. B. 0,5 ° x 4 ° für die acht in 1 dargestellten Lichtquellen 110-1, ..., 110-8).
Durch das parallele Auslesen der vier lichtempfindlichen Sensorelemente 171-15, 171-16, 171-17 und 171-18 während jedes Abtastzyklus ist das Budget für die Mittelwertbildung im Vergleich zu herkömmlichen zweidimensionalen Einzelpunkt-Abtastmustern viermal höher. Ferner gibt es genügend Parallelität in dem System, um für eine verbesserte Bereichs-Performance jeden Punkt mehrmals zu adressieren.
Bei dem Beispiel aus 5 „sieht“ jedes der vier lichtempfindlichen Sensorelemente 171-15, 171-16, 171-17 und 171-18 die Lichtstrahlen von zwei der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 in zwei aufeinanderfolgenden Abtastzyklen. Die vorgeschlagene Technik ist jedoch nicht darauf beschränkt. Bei einigen Beispielen kann eine unterschiedliche Anzahl von Lichtquellen und/oder lichtempfindlichen Sensorelementen verwendet werden. Ferner kann jedes der lichtempfindlichen Elemente die Lichtstrahlen von mehr als zwei der Lichtquellen in aufeinanderfolgenden Abtastzyklen „sehen“.
Zum Beispiel kann ein lineares Array von neun Lichtquellen verwendet werden, wobei die Lichtquellen an den Positionen 1, 4 und 7 des linearen Arrays während eines ersten Abtastzyklus gefeuert werden, die Lichtquellen an den Positionen 2, 5 und 8 des linearen Arrays während eines zweiten Abtastzyklus gefeuert werden und die Lichtquellen an den Positionen 3, 6 und 9 des linearen Arrays während eines dritten Abtastzyklus gefeuert werden. Drei lichtempfindliche Sensorelemente können z. B. in der Lage sein, Reflexionen der durch die neun Lichtquellen emittierten Lichtstrahlen zu empfangen. Beispielsweise kann das erste der drei lichtempfindlichen Sensorelemente den reflektierten Lichtstrahl der Lichtquellen an der Position 1 während des ersten Abtastzyklus, den reflektierten Lichtstrahl der Lichtquellen an der Position 2 während des zweiten Abtastzyklus und den reflektierten Lichtstrahl der Lichtquellen an der Position 3 während des dritten Abtastzyklus empfangen. Ähnlich kann das zweite der drei lichtempfindlichen Sensorelemente die reflektierten Lichtstrahlen der Lichtquellen an den Positionen 4, 5 und 6 während der drei Abtastzyklen aufeinanderfolgend empfangen, und das dritte der drei lichtempfindlichen Sensorelemente kann die reflektierten Lichtstrahlen der Lichtquellen an den Positionen 7, 8 und 9 während der drei Abtastzyklen aufeinanderfolgend empfangen.
Allgemeiner gesagt kann die Steuerschaltung 140 ausgebildet sein, die Emissionszeiten der Lichtquellen derart zu steuern, dass während eines ersten Abtastzyklus nur eine erste Teilmenge von Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen ihren jeweiligen Lichtstrahl zum Beleuchten erster Teilabschnitte des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 gleichzeitig emittiert, dass während eines zweiten Abtastzyklus nur eine zweite Teilmenge von Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen ihren jeweiligen Lichtstrahl zum Beleuchten zweiter Teilabschnitte des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 gleichzeitig emittiert, usw. Eine vordefinierte Anzahl N von Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen ist zwischen jedem Paar von aufeinanderfolgenden Lichtquellen der ersten Teilmenge von Lichtquellen, jedem Paar von aufeinanderfolgenden Lichtquellen der zweiten Teilmenge von Lichtquellen usw. angeordnet (z. B. können eine, zwei oder mehr Lichtquellen zwischen jedem Paar von aufeinanderfolgenden Lichtern der Teilmengen angeordnet sein). Die Lichtquellen der ersten Teilmenge von Lichtquellen unterscheiden sich von den Lichtquellen der zweiten Teilmenge von Lichtquellen. Anders ausgedrückt umfasst die erste Teilmenge von Lichtquellen keine Lichtquelle der zweiten Teilmenge von Lichtquellen und umgekehrt. Ähnlich unterscheiden sich die Lichtquellen von potenziellen weiteren Teilmengen von Lichtquellen voneinander und von denen der ersten und der zweiten Teilmenge von Lichtquellen.
Dementsprechend ist die Anzahl von Lichtquellen in dem linearen Array von Lichtquellen größer als (z. B. N+ 1 mal) die Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen, die jeweils zum Empfangen von Reflexionen von dem streifenförmigen Teilabschnitt 106 des FoV 105 in der Lage (zum Empfangen ausgebildet) sind. Dementsprechend ist jedes der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen ausgebildet, Reflexionen von einem jeweiligen der ersten Teilabschnitte des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 während des ersten Abtastzyklus und von einem jeweiligen der zweiten Teilabschnitte des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 während des zweiten Abtastzyklus zu empfangen.
6 stellt einen anderen Abtastansatz dar, der im Folgenden in Verbindung mit dem LIDAR-Sensor 100, wie in 1 dargestellt, beschrieben wird. 6 stellt den Photodetektor 170 und die empfangenen Reflexionen aus der Umgebung 190 in dem FoV 105 für vier aufeinanderfolgende Abtastzyklen dar.
Bei dem Beispiel aus 6 ist die Steuerschaltung 140 ausgebildet, die Emissionszeiten 140 der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 derart zu steuern, dass während eines ersten Abtastzyklus nur ein erstes Paar von benachbarten Lichtquellen 110-1 und 110-2 des linearen Arrays von Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 seinen jeweiligen Lichtstrahl 111-1, 111-2 zum Beleuchten eines ersten Teilabschnitts des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 gleichzeitig emittiert. Anders ausgedrückt steuert die Steuerschaltung 140 nur die Lichtquellen 110-1 und 110-2 so, dass sie ihren jeweiligen Lichtstrahl 111-1, 111-2 während des ersten Abtastzyklus gleichzeitig emittieren. Dementsprechend wird der erste Teilabschnitt des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 während des ersten Abtastzyklus beleuchtet.
Ähnlich ist die Steuerschaltung 140 ausgebildet, die Emissionszeiten 140 der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 derart zu steuern, dass während eines zweiten Abtastzyklus nur ein zweites Paar von benachbarten Lichtquellen 110-3 und 110-4 des linearen Arrays von Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 seinen jeweiligen Lichtstrahl 111-3, 111-4 zum Beleuchten eines zweiten Teilabschnitts des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 gleichzeitig emittiert. Anders ausgedrückt steuert die Steuerschaltung 140 nur die Lichtquellen 110-3 und 110-4 so, dass sie ihren jeweiligen Lichtstrahl 111-3, 111-4 während des zweiten Abtastzyklus gleichzeitig emittieren. Dementsprechend wird der zweite Teilabschnitt des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 während des zweiten Abtastzyklus beleuchtet.
Ferner ist die Steuerschaltung 140 ausgebildet, die Emissionszeiten 140 der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 derart zu steuern, dass während eines dritten Abtastzyklus nur ein drittes Paar von benachbarten Lichtquellen 110-5 und 110-6 des linearen Arrays von Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 seinen jeweiligen Lichtstrahl 111-5, 111-6 zum Beleuchten eines dritten Teilabschnitts des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 gleichzeitig emittiert. Anders ausgedrückt steuert die Steuerschaltung 140 nur die Lichtquellen 110-5 und 110-6 so, dass sie ihren jeweiligen Lichtstrahl 111-5, 111-6 während des dritten Abtastzyklus gleichzeitig emittieren. Dementsprechend wird der dritte Teilabschnitt des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 während des dritten Abtastzyklus beleuchtet.
Die Steuerschaltung 140 ist zusätzlich ausgebildet, die Emissionszeiten 140 der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 derart zu steuern, dass während eines vierten Abtastzyklus nur ein viertes Paar von benachbarten Lichtquellen 110-7 und 110-8 des linearen Arrays von Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 seinen jeweiligen Lichtstrahl 111-7, 111-8 zum Beleuchten eines vierten Teilabschnitts des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 gleichzeitig emittiert. Anders ausgedrückt steuert die Steuerschaltung 140 nur die Lichtquellen 110-7 und 110-8 so, dass sie ihren jeweiligen Lichtstrahl 111-7, 111-8 während des vierten Abtastzyklus gleichzeitig emittieren. Dementsprechend wird der dritte Teilabschnitt des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 während des vierten Abtastzyklus beleuchtet.
Nur die vier lichtempfindlichen Sensorelemente 171-15, 171-16, 171-17 und 171-18 sind zum Empfangen von Reflexionen aus dem Raumwinkel, in dem das Objekt 191 positioniert ist, das die Lichtstrahlen der einzelnen während der vier Abtastzyklen gefeuerten Lichtquellen reflektiert, in der Lage (zum Empfangen ausgebildet). Das heißt, die Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen, die zum Empfangen von Reflexionen von dem streifenförmigen Teilabschnitt 106 des FoV 105 in der Lage (zum Empfangen ausgebildet) sind, ist die Hälfte der (Gesamt-)Anzahl von Lichtquellen, die in den vier Abtastzyklen gefeuert werden.
Jedes der lichtempfindlichen Sensorelemente 171-15, 171-16, 171-17 und 171-18 ist über einen Schaltkreis 155 selektiv und individuell koppelbar mit einer Ausleseschaltung 150.
Wie in 6 angezeigt ist, ist nur das lichtempfindliche Sensorelement 171-15 der lichtempfindlichen Sensorelemente 171-15, 171-16, 171-17 und 171-18 zum Empfangen von Reflexionen von dem ersten Teilabschnitt des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 in der Lage (zum Empfangen ausgebildet). Das heißt, nur das lichtempfindliche Sensorelement 171-15 empfängt Reflexionen der Lichtstrahlen 111-1 und 111-2 von dem Objekt 191 während des ersten Abtastzyklus.
Ähnlich ist nur das lichtempfindliche Sensorelement 171-16 der lichtempfindlichen Sensorelemente 171-15, 171-16, 171-17 und 171-18 zum Empfangen von Reflexionen von dem zweiten Teilabschnitt des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 in der Lage (zum Empfangen ausgebildet). Das heißt, nur das lichtempfindliche Sensorelement 171-16 empfängt Reflexionen der Lichtstrahlen 111-3 und 111-4 von dem Objekt 191 während des zweiten Abtastzyklus.
Ferner ist nur das lichtempfindliche Sensorelement 171-17 der lichtempfindlichen Sensorelemente 171-15, 171-16, 171-17 und 171-18 zum Empfangen von Reflexionen von dem dritten Teilabschnitt des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 in der Lage (zum Empfangen ausgebildet). Das heißt, nur das lichtempfindliche Sensorelement 171-17 empfängt Reflexionen der Lichtstrahlen 111-5 und 111-6 von dem Objekt 191 während des dritten Abtastzyklus.
Nur das lichtempfindliche Sensorelement 171-18 der lichtempfindlichen Sensorelemente 171-15, 171-16, 171-17 und 171-18 ist zum Empfangen von Reflexionen von dem vierten Teilabschnitt des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 in der Lage (zum Empfangen ausgebildet). Das heißt, nur das lichtempfindliche Sensorelement 171-18 empfängt Reflexionen der Lichtstrahlen 111-7 und 111-8 von dem Objekt 191 während des vierten Abtastzyklus.
Daher ist nur das lichtempfindliche Sensorelement 171-15 während des ersten Abtastzyklus mit der Ausleseschaltung 150 gekoppelt, nur das lichtempfindliche Sensorelement 171-16 ist während des zweiten Abtastzyklus mit der Ausleseschaltung 150 gekoppelt, nur das lichtempfindliche Sensorelement 171-17 ist während des dritten Abtastzyklus mit der Ausleseschaltung 150 gekoppelt, und nur das lichtempfindliche Sensorelement 171-18 ist während des vierten Abtastzyklus mit der Ausleseschaltung 150 gekoppelt.
Die in 6 dargestellte Ausleseoption ermöglicht ein verschachteltes Reihen-Multiplexen (interleaved row-multiplexing) mit zwei Lichtquellen pro lichtempfindlichem Sensorelement.
Bei dem Beispiel aus 6 „sieht“ jedes der vier lichtempfindlichen Sensorelemente 171-15, 171-16, 171-17 und 171-18 die Lichtstrahlen von zwei der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 in einem jeweiligen der vier Abtastzyklen. Die vorgeschlagene Technik ist jedoch nicht darauf beschränkt. Bei einigen Beispielen kann eine unterschiedliche Anzahl von Lichtquellen verwendet werden. Ferner kann eine unterschiedliche Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen mit einer Ausleseschaltung gekoppelt sein. Jedes der lichtempfindlichen Elemente kann auch die Lichtstrahlen von mehr als zwei der Lichtquellen in einem Abtastzyklus „sehen“. Beispielsweise können drei, vier oder mehr Lichtstrahlen auf jedes lichtempfindliche Sensorelement gefeuert werden.
Allgemeiner gesagt kann die Steuerschaltung 140 ausgebildet sein, die Emissionszeiten der Lichtquellen derart zu steuern, dass während eines ersten Abtastzyklus nur eine erste Teilmenge von aufeinanderfolgenden Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen ihren jeweiligen Lichtstrahl zum Beleuchten eines ersten Teilabschnitts des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 gleichzeitig emittiert, und dass während eines zweiten Abtastzyklus nur eine zweite Teilmenge von aufeinanderfolgenden Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen ihren jeweiligen Lichtstrahl zum Beleuchten eines zweiten Teilabschnitts des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 gleichzeitig emittiert. Die Lichtquellen der ersten Teilmenge von benachbarten Lichtquellen unterscheiden sich von den Lichtquellen der zweiten Teilmenge von benachbarten Lichtquellen. Ähnlich kann die Steuerschaltung 140 ausgebildet sein, die Emissionszeiten der Lichtquellen derart zu steuern, dass während eines dritten, vierten usw. Abtastzyklus nur eine dritte, vierte usw. Teilmenge von aufeinanderfolgenden Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen ihren jeweiligen Lichtstrahl zum Beleuchten eines dritten, vierten usw. Teilabschnitts des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV gleichzeitig emittiert.
Wie vorangehend angezeigt, umfasst jede der ersten Teilmenge, der zweiten Teilmenge usw. der aufeinanderfolgenden Lichtquellen N Lichtquellen. Dementsprechend ist die Anzahl von Lichtquellen in dem linearen Array von Lichtquellen N-mal die Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen, die jeweils zum Empfangen von Reflexionen von dem streifenförmigen Teilabschnitt 106 des FoV 105 in der Lage (zum Empfangen ausgebildet) sind. Jedes der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen ist selektiv koppelbar mit einer Ausleseschaltung, wie vorangehend angezeigt. Nur ein erstes lichtempfindliches Sensorelement der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen ist ausgebildet, Reflexionen von dem ersten Teilabschnitt des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 zu empfangen, nur ein zweites lichtempfindliches Sensorelement der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen ist ausgebildet, Reflexionen von dem zweiten Teilabschnitt des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 zu empfangen usw. Daher ist nur das erste lichtempfindliche Sensorelement während des ersten Abtastzyklus mit der Ausleseschaltung gekoppelt, nur das zweite lichtempfindliche Sensorelement ist während des zweiten Abtastzyklus mit der Ausleseschaltung gekoppelt usw.
Wie im Folgenden in Verbindung mit 7 beschrieben wird, können mehrere Ausleseschaltungen zum Auslesen der Mehrzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen verwendet werden. 7 stellt den Photodetektor 170 und die empfangenen Reflexionen aus der Umgebung 190 in dem FoV 105 für zwei von vier aufeinanderfolgenden Abtastzyklen dar.
Bei dem Beispiel aus 7 ist die Steuerschaltung 140 ausgebildet, die Emissionszeiten der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 derart zu steuern, dass während eines ersten Abtastzyklus nur eine erste Lichtquelle 110-1 und eine zweite Lichtquelle 110-5 des linearen Arrays von Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 ihren jeweiligen Lichtstrahl zum Beleuchten eines ersten Paares von Teilabschnitten des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 gleichzeitig emittieren.
Ähnlich ist die Steuerschaltung 140 ausgebildet, die Emissionszeiten der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 derart zu steuern, dass während eines zweiten Abtastzyklus nur eine dritte Lichtquelle 110-2 und eine vierte Lichtquelle 110-6 des linearen Arrays von Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 ihren jeweiligen Lichtstrahl zum Beleuchten eines zweiten Paares von Teilabschnitten des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 gleichzeitig emittieren.
Analog steuert die Steuerschaltung 140 die Emissionszeiten der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 derart, dass nur die Lichtquellen 110-3 und 110-7 während eines dritten Abtastzyklus feuern und dass nur die Lichtquellen 110-4 und 110-8 während eines vierten Abtastzyklus feuern.
Wie aus den vorangehenden Erläuterungen ersichtlich ist, sind drei Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 zwischen den in dem jeweiligen Abtastzyklus gefeuerten Lichtquellen angeordnet. Zum Beispiel sind die drei Lichtquellen 110-2, 110-3 und 110-4 des linearen Arrays von Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 zwischen der ersten Lichtquelle 110-1 und der zweiten Lichtquelle 110-5, gefeuert in dem ersten Abtastzyklus, angeordnet. Die Anzahl von Lichtquellen, die zwischen den gefeuerten Lichtquellen angeordnet sind, kann jedoch abhängig von der Implementierung variieren. Im Allgemeinen ist zumindest eine Lichtquelle des linearen Arrays von Lichtquellen (die nicht gefeuert wird) zwischen den in dem jeweiligen Abtastzyklus gefeuerten Lichtquellen angeordnet.
Alle lichtempfindlichen Sensorelemente 171-1, ..., 171-8 sind in der Lage, Reflexionen aus dem Raumwinkel zu empfangen, in dem das Objekt 191 positioniert ist, das die Lichtstrahlen der einzelnen während der vier Abtastzyklen gefeuerten Lichtquellen reflektiert. Das heißt, die Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen, die zum Empfangen von Reflexionen von dem streifenförmigen Teilabschnitt 106 des FoV 105 in der Lage (zum Empfangen ausgebildet) sind, ist gleich der (Gesamt-)Anzahl von gefeuerten Lichtquellen.
Jedes der lichtempfindlichen Sensorelemente 171-1, ..., 171-4 ist über einen ersten Schaltkreis 156 selektiv und individuell koppelbar mit einer ersten Ausleseschaltung 151. Jedes der lichtempfindlichen Sensorelemente 171-5, ..., 171-8 ist über einen zweiten Schaltkreis 157 selektiv und individuell koppelbar mit einer zweiten Ausleseschaltung 152. Anders gesagt ist jedes lichtempfindliche Sensorelement eines ersten Abschnitts der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen, die in der Lage sind, Reflexionen von den Lichtstrahlen des linearen Arrays von Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 zu empfangen, selektiv koppelbar mit der ersten Ausleseschaltung 151, und jedes lichtempfindliche Sensorelement eines zweiten Abschnitts der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen, die in der Lage sind, Reflexionen von den Lichtstrahlen des linearen Arrays von Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 zu empfangen, ist selektiv koppelbar mit der zweiten Ausleseschaltung 152.
Wie in 7 angezeigt ist, sind nur die lichtempfindliche Sensorelemente 171-1 und 171-5 der lichtempfindlichen Sensorelemente 171-1, ..., 171-8 zum Empfangen von Reflexionen von dem ersten Paar von Teilabschnitten des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 in der Lage (zum Empfangen ausgebildet). Das heißt, nur die lichtempfindlichen Sensorelemente 171-1 und 171-5 empfangen während des ersten Abtastzyklus Reflexionen der Lichtstrahlen 111-1 und 111-5 von dem Objekt 191.
Ähnlich sind nur die lichtempfindlichen Sensorelemente 171-2 und 171-6 der lichtempfindlichen Sensorelemente 171-1, ..., 171-8 zum Empfangen von Reflexionen von dem zweiten Paar von Teilabschnitten des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 in der Lage (zum Empfangen ausgebildet). Das heißt, nur die lichtempfindlichen Sensorelemente 171-2 und 171-6 empfangen während des zweiten Abtastzyklus Reflexionen der Lichtstrahlen 111-2 und 111-6 von dem Objekt 191.
Anders ausgedrückt ist nur ein erstes lichtempfindliches Sensorelement des ersten Abschnitts der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen ausgebildet, Reflexionen von einem von dem ersten Paar von Teilabschnitten zu empfangen, und nur ein erstes lichtempfindliches Sensorelement des zweiten Abschnitts der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen ist ausgebildet, Reflexionen von dem anderen von dem ersten Paar von Teilabschnitten zu empfangen. Ferner ist nur ein unterschiedliches zweites lichtempfindliches Sensorelement des ersten Abschnitts der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen ausgebildet, Reflexionen von einem von dem zweiten Paar von Teilabschnitten zu empfangen, und nur ein unterschiedliches zweites lichtempfindliches Sensorelement des zweiten Abschnitts der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen ist ausgebildet, Reflexionen von dem anderen von dem zweiten Paar von Teilabschnitten zu empfangen.
Analog empfangen nur die lichtempfindlichen Sensorelemente 171-3 und 171-7 während des dritten Abtastzyklus Reflexionen der Lichtstrahlen 111-3 und 111-7 von dem Objekt 191, und nur die lichtempfindlichen Sensorelemente 171-4 und 171-8 empfangen während des vierten Abtastzyklus Reflexionen der Lichtstrahlen 111-4 und 111-8 von dem Objekt 191.
Daher ist während des ersten Abtastzyklus nur das lichtempfindliche Sensorelement 171-1 mit der ersten Ausleseschaltung 151 gekoppelt und nur das lichtempfindliche Sensorelement 171-5 ist mit der zweiten Ausleseschaltung 152 gekoppelt. Ähnlich ist während des zweiten Abtastzyklus nur das lichtempfindliche Sensorelement 171-2 mit der ersten Ausleseschaltung 151 gekoppelt und nur das lichtempfindliche Sensorelement 171-6 ist mit der zweiten Ausleseschaltung 152 gekoppelt, während des dritten Abtastzyklus ist nur das lichtempfindliche Sensorelement 171-3 mit der ersten Ausleseschaltung 151 gekoppelt und nur das lichtempfindliche Sensorelement 171-7 ist mit der zweiten Ausleseschaltung 152 gekoppelt, und während des vierten Abtastzyklus ist nur das lichtempfindliche Sensorelement 171-4 mit der ersten Ausleseschaltung 151 gekoppelt und nur das lichtempfindliche Sensorelement 171-8 ist mit der zweiten Ausleseschaltung 152 gekoppelt.
Anders ausgedrückt ist während des ersten Abtastzyklus nur das erste lichtempfindliche Sensorelement des ersten Abschnitts der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen mit der ersten Ausleseschaltung 151 gekoppelt, ist während des ersten Abtastzyklus nur das erste lichtempfindliche Sensorelement des zweiten Abschnitts der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen mit der zweiten Ausleseschaltung 152 gekoppelt, ist während des zweiten Abtastzyklus nur das zweite lichtempfindliche Sensorelement des ersten Abschnitts der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen mit der ersten Ausleseschaltung 151 gekoppelt und ist während des zweiten Abtastzyklus nur das zweite lichtempfindliche Sensorelement des zweiten Abschnitts der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen mit der zweiten Ausleseschaltung 152 gekoppelt usw.
Die in 7 dargestellte Ausleseoption ermöglicht ein verschachteltes Reihen-Multiplexen mit einer Lichtquelle pro lichtempfindlichem Sensorelement.
Bei dem Beispiel aus 7 „sieht“ jedes der acht lichtempfindlichen Sensorelemente 171-1, ..., 171-8 die Lichtstrahlen einer einzelnen der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 in einem jeweiligen der vier Abtastzyklen. Die vorgeschlagene Technik ist jedoch nicht darauf beschränkt. Bei einigen Beispielen kann eine unterschiedliche Anzahl von Lichtquellen und/oder eine unterschiedliche Anzahl von Ausleseschaltungen verwendet werden. Ferner kann eine unterschiedliche Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen mit einer jeweiligen der Ausleseschaltungen gekoppelt sein. Jedes der lichtempfindlichen Elemente kann auch die Lichtstrahlen von mehr als einer der Lichtquellen in einem Abtastzyklus „sehen“. Beispielsweise können zwei, drei, vier oder mehr Lichtstrahlen auf ein einzelnes lichtempfindliches Sensorelement gefeuert werden, ähnlich zu dem, was in 6 dargestellt ist.
Allgemeiner gesagt kann die Steuerschaltung 140 ausgebildet sein, die Emissionszeiten der Lichtquellen derart zu steuern, dass während eines ersten Abtastzyklus nur eine erste Teilmenge von Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen ihren jeweiligen Lichtstrahl zum Beleuchten erster Teilabschnitte des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 gleichzeitig emittiert, und dass während eines zweiten Abtastzyklus nur eine zweite Teilmenge von Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen ihren jeweiligen Lichtstrahl zum Beleuchten zweiter Teilabschnitte des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 gleichzeitig emittiert. Eine vordefinierte Anzahl N (≥1) von Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen ist zwischen jedem Paar von aufeinanderfolgenden Lichtquellen der ersten Teilmenge von Lichtquellen und jedem Paar von aufeinanderfolgenden Lichtquellen der zweiten Teilmenge von Lichtquellen angeordnet. Ferner unterscheiden sich die Lichtquellen der ersten Teilmenge von Lichtquellen von den Lichtquellen der zweiten Teilmenge von Lichtquellen. Die Steuerschaltung 140 kann ausgebildet sein, die Emissionszeiten der Lichtquellen derart zu steuern, dass während eines dritten, vierten usw. Abtastzyklus nur eine dritte, vierte usw. Teilmenge von Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen ihren jeweiligen Lichtstrahl zum Beleuchten eines dritten, vierten usw. Teilabschnitts des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 auf analoge Weise gleichzeitig emittiert.
Wie oben angezeigt ist, kann die Anzahl von Lichtquellen in dem linearen Array von Lichtquellen gleich oder größer sein als die Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen, die jeweils zum Empfangen von Reflexionen von dem streifenförmigen Teilabschnitt 106 des FoV 105 in der Lage sind. Ferner kann der LIDAR-Sensor im Allgemeinen K (≥ 2) Ausleseschaltungen für die lichtempfindlichen Sensorelemente umfassen. Dementsprechend können die lichtempfindlichen Sensorelement in K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen derart gruppiert werden, dass jedes lichtempfindliche Sensorelement in einer Gruppe der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen mit einer jeweiligen Ausleseschaltung der K Ausleseschaltungen selektiv koppelbar ist, die der jeweiligen Gruppe der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen zugeordnet ist.
Wie vorangehend beschrieben wurde, ist nur ein jeweiliges erstes lichtempfindliches Sensorelement in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen zum Empfangen von Reflexionen von einem oder mehreren jeweiligen Teilabschnitten der ersten Teilabschnitte in der Lage (zum Empfangen ausgebildet), nur ein jeweiliges zweites lichtempfindliches Sensorelement in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen ist zum Empfangen von Reflexionen von einem oder mehreren jeweiligen Teilabschnitten der zweiten Teilabschnitte in der Lage (zum Empfangen ausgebildet), usw. Daher ist während des ersten Abtastzyklus nur das jeweilige erste lichtempfindliche Sensorelement in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen mit der jeweiligen Ausleseschaltung, die der jeweiligen Gruppe zugeordnet ist, gekoppelt, während des zweiten Abtastzyklus ist nur das jeweilige zweite lichtempfindliche Sensorelement in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen mit der jeweiligen Ausleseschaltung, die der jeweiligen Gruppe zugeordnet ist, gekoppelt, usw.
Eine andere Ausleseoption für verschachteltes Reihen-Clustern (interleaved row clustering) ist in 8 dargestellt. 6 stellt den Photodetektor 170 und die empfangenen Reflexionen aus der Umgebung 190 in dem FoV 105 für zwei verschiedene Reihen-Cluster dar. Der linke Teil von 8 stellt ein Beispiel dar, bei dem zwei lichtempfindliche Sensorelemente geclustert sind, und der rechte Teil von 8 stellt ein Beispiel dar, bei dem drei lichtempfindliche Sensorelemente geclustert sind. 8 stellt nur einen Abtastzyklus für die zwei Arten von Clustern dar. Wie jedoch aus der folgenden Beschreibung ersichtlich ist, können die für den einen in 8 dargestellten Abtastzyklus beschriebenen Prinzipien auch in weiteren Abtastzyklen verwendet werden.
Bei dem im linken Teil von 8 dargestellten Beispiel ist die Steuerschaltung 140 ausgebildet, die Emissionszeiten der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 derart zu steuern, dass zwei aufeinanderfolgende Lichtquellen 110-1 und 110-2 des linearen Arrays von Lichtquellen ihren jeweiligen Lichtstrahl 111-1, 111-2 zum Beleuchten eines ersten Teilabschnitts des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 gleichzeitig emittieren, und dass zwei andere aufeinanderfolgende Lichtquellen 110-5 und 110-6 des linearen Arrays von Lichtquellen ihren jeweiligen Lichtstrahl 111-5, 111-6 zum Beleuchten eines zweiten Teilabschnitts des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 gleichzeitig emittieren. Die zwei Lichtquellen 110-3 und 110-4 des linearen Arrays von Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 werden nicht gefeuert und sind zwischen den zwei aufeinanderfolgenden Lichtquellen 110-1, 110-2 und den zwei anderen aufeinanderfolgenden Lichtquellen 110-5, 110-6 angeordnet. Die vorgeschlagene Technik ist jedoch nicht darauf beschränkt. Im Allgemeinen ist zumindest eine Lichtquelle des linearen Arrays von Lichtquellen (die nicht gefeuert wird) zwischen zwei Paaren von gefeuerten Lichtquellen angeordnet.
Ähnlich kann in einem aufeinanderfolgenden Abtastzyklus die Steuerschaltung 140 die Emissionszeiten der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 derart steuern, dass zwei aufeinanderfolgende Lichtquellen 110-3 und 110-4 des linearen Arrays von Lichtquellen ihren jeweiligen Lichtstrahl 111-3, 111-4 zum Beleuchten eines dritten Teilabschnitts des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 gleichzeitig emittieren, und dass zwei andere aufeinanderfolgende Lichtquellen 110-7 und 110-8 des linearen Arrays von Lichtquellen ihren jeweiligen Lichtstrahl 111-7, 111-8 zum Beleuchten eines vierten Teilabschnitts des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 gleichzeitig emittieren.
Bei dem Beispiel im rechten Teil von 8 ist die Steuerschaltung ausgebildet, die Emissionszeiten der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 derart zu steuern, dass drei aufeinanderfolgende Lichtquellen 110-1, 110-2 und 110-3 des linearen Arrays von Lichtquellen ihren jeweiligen Lichtstrahl 111-1, 111-2, 111-3 zum Beleuchten eines ersten Teilabschnitts des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 gleichzeitig emittieren, und dass drei andere aufeinanderfolgende Lichtquellen 110-5, 110-6 und 110-7 des linearen Arrays von Lichtquellen ihren jeweiligen Lichtstrahl 111-5, 111-6, 111-7 zum Beleuchten eines zweiten Teilabschnitts des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 gleichzeitig emittieren. Die Lichtquelle 110-4 des linearen Arrays von Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 wird nicht gefeuert und ist zwischen den drei aufeinanderfolgenden Lichtquellen 110-1, 110-2, 110-3 und den drei anderen aufeinanderfolgenden Lichtquellen 110-5, 110-6, 110-7 angeordnet.
Alle lichtempfindlichen Sensorelemente 171-1, ..., 171-8 sind in der Lage, Reflexionen aus dem Raumwinkel zu empfangen, in dem das Objekt 191, das die Lichtstrahlen der einzelnen Lichtquellen reflektiert, positioniert ist. Das heißt, die Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen, die zum Empfangen von Reflexionen von dem streifenförmigen Teilabschnitt 106 des FoV 105 in der Lage sind, ist gleich der Anzahl von Lichtquellen in dem linearen Array von Lichtquellen 110-1, ..., 110-8.
Jedes der lichtempfindlichen Sensorelemente 171-1, ..., 171-4 ist über einen ersten Schaltkreis 156 selektiv und individuell koppelbar mit einer ersten Ausleseschaltung 151. Jedes der lichtempfindlichen Sensorelemente 171-5, ..., 171-8 ist über einen zweiten Schaltkreis 157 selektiv und individuell koppelbar mit einer zweiten Ausleseschaltung 152. Anders gesagt ist jedes lichtempfindliche Sensorelement eines ersten Abschnitts der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen, die in der Lage sind, Reflexionen von den Lichtstrahlen des linearen Arrays von Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 zu empfangen, selektiv koppelbar mit der ersten Ausleseschaltung 151, und jedes lichtempfindliche Sensorelement eines zweiten Abschnitts der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen, die in der Lage sind, Reflexionen von den Lichtstrahlen des linearen Arrays von Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 zu empfangen, ist selektiv koppelbar mit der zweiten Ausleseschaltung 152.
Bei dem im linken Teil von 8 dargestellten Beispiel sind nur die lichtempfindlichen Sensorelemente 171-1, 171-2, 171-5 und 171-6 der lichtempfindlichen Sensorelemente 171-1, ..., 171-8 zum Empfangen von Reflexionen von dem ersten Teilabschnitt und dem zweiten Teilabschnitt des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 in der Lage. Das heißt, nur die lichtempfindlichen Sensorelemente 171-1, 171-2, 171-5 und 171-6 empfangen Reflexionen der Lichtstrahlen 111-1, 111-2, 111-5 und 111-6 von dem Objekt 191 während des Abtastzyklus.
Analog sind nur die lichtempfindlichen Sensorelemente 171-3, 171-4, 171-7 und 171-8 der lichtempfindlichen Sensorelemente 171-1, ..., 171-8 zum Empfangen von Reflexionen von dem dritten Teilabschnitt und dem vierten Teilabschnitt des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 in der Lage. Das heißt, nur die lichtempfindlichen Sensorelemente 171-3, 171-4, 171-7 und 171-8 empfangen Reflexionen der Lichtstrahlen 111-3, 111-4, 111-7 und 111-8 von dem Objekt 191 während des folgenden Abtastzyklus.
Bei dem im rechten Teil von 8 dargestellten Beispiel sind nur die lichtempfindlichen Sensorelemente 171- 1, 171-2, 171- 3 171-5, 171-6 und 171-7 der lichtempfindlichen Sensorelemente 171-1, ..., 171-8 zum Empfangen von Reflexionen von dem ersten Teilabschnitt und dem zweiten Teilabschnitt des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 in der Lage. Das heißt, nur die lichtempfindlichen Sensorelemente 171-1, 171-2, 171-3 171-5, 171-6 und 171-7 empfangen Reflexionen der Lichtstrahlen 111-1, 111-2, 111-3 111-5, 111-6 und 111-7 von dem Objekt 191 während des ersten Abtastzyklus.
Daher sind bei dem im linken Teil von 8 dargestellten Beispiel während des Abtastzyklus nur die lichtempfindlichen Sensorelemente 171-1 und 171-2 mit der ersten Ausleseschaltung 151 gekoppelt und nur die lichtempfindlichen Sensorelemente 171-5 und 171-6 sind mit der zweiten Ausleseschaltung 152 gekoppelt. Ähnlich sind bei dem im rechten Teil von 8 dargestellten Beispiel während des Abtastzyklus nur die lichtempfindlichen Sensorelemente 171-1, 171-2 und 171-3 mit der ersten Ausleseschaltung 151 gekoppelt und nur die lichtempfindlichen Sensorelemente 171-5, 171-6 und 171-7 sind mit der zweiten Ausleseschaltung 152 gekoppelt. Anders ausgedrückt sind nur lichtempfindliche Sensorelemente des ersten Abschnitts der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen, die zum Empfangen von Licht von dem ersten Teilabschnitt des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 in der Lage (zum Empfangen ausgebildet) sind, mit der ersten Ausleseschaltung 151 gekoppelt, und nur lichtempfindliche Sensorelemente des zweiten Abschnitts der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen, die zum Empfangen von Licht von dem sechsten Teilabschnitt des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 in der Lage (zum Empfangen ausgebildet) sind, sind mit der zweiten Ausleseschaltung 152 gekoppelt.
Bei dem Beispiel aus 8 „sieht“ jedes der acht lichtempfindlichen Sensorelemente 171-1, ..., 171-8 den Lichtstrahl einer einzelnen der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 während eines jeweiligen Abtastzyklus. Die vorgeschlagene Technik ist jedoch nicht darauf beschränkt. Bei einigen Beispielen kann eine unterschiedliche Anzahl von Lichtquellen und/oder eine unterschiedliche Anzahl von Ausleseschaltungen verwendet werden. Ferner kann eine unterschiedliche Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen mit einer jeweiligen der Ausleseschaltungen gekoppelt sein. Jedes der lichtempfindlichen Elemente kann auch die Lichtstrahlen von mehr als einer der Lichtquellen „sehen“. Beispielsweise können zwei, drei, vier oder mehr Lichtstrahlen auf ein einzelnes lichtempfindliches Sensorelement gefeuert werden, ähnlich zu dem, was in 6 dargestellt ist.
Allgemeiner gesagt kann die Steuerschaltung 140 ausgebildet sein, die Emissionszeiten der Lichtquellen derart zu steuern, dass N (≥ 2) Teilmengen von aufeinanderfolgenden Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen ihre jeweiligen Lichtstrahlen zum Beleuchten von N Teilabschnitten des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 gleichzeitig emittieren. Wie oben angezeigt ist, kann die Anzahl von Lichtquellen in dem linearen Array von Lichtquellen gleich oder größer sein als die Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen, die jeweils zum Empfangen von Reflexionen von dem streifenförmigen Teilabschnitt 106 des FoV 105 in der Lage sind. Ferner kann der LIDAR-Sensor im Allgemeinen K (≥ 2) Ausleseschaltungen für die lichtempfindlichen Sensorelemente umfassen. Dementsprechend können die lichtempfindlichen Sensorelemente in K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen derart gruppiert werden, dass jedes lichtempfindliche Sensorelement in einer Gruppe der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen mit einer jeweiligen Ausleseschaltung der K Ausleseschaltungen selektiv koppelbar ist, die der jeweiligen Gruppe der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen zugeordnet ist.
Wie vorangehend beschrieben wurde, ist (nur) eine vordefinierte Teilmenge der lichtempfindlichen Sensorelemente in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen zum Empfangen von Reflexionen von jeweiligen Teilabschnitten der N Teilabschnitte von aufeinanderfolgenden Lichtquellen in der Lage (zum Empfangen ausgebildet). Daher ist nur die vordefinierte Teilmenge der lichtempfindlichen Sensorelemente in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen mit der jeweiligen Ausleseschaltung, die der jeweiligen Gruppe zugeordnet ist, gekoppelt.
Ferner kann die Steuerschaltung 140 ausgebildet sein, die Emissionszeiten der Lichtquellen derart zu steuern, dass N unterschiedliche Teilmengen von aufeinanderfolgenden Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen ihre jeweiligen Lichtstrahlen zum Beleuchten von N unterschiedlichen Teilabschnitten des streifenförmigen Teilabschnitts 106 des FoV 105 während eines anderen (z. B. aufeinanderfolgenden zweiten) Abtastzyklus gleichzeitig emittieren. Dementsprechend ist eine unterschiedliche vordefinierte Teilmenge der lichtempfindlichen Sensorelemente in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen zum Empfangen von Reflexionen von jeweiligen Teilabschnitten der N unterschiedlichen Teilabschnitte in der Lage (zum Empfangen ausgebildet). Daher ist nur die vordefinierte Teilmenge der lichtempfindlichen Sensorelemente in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen mit der jeweiligen Ausleseschaltung, die der jeweiligen Gruppe zugeordnet ist, während des anderen Abtastzyklus gekoppelt.
Es ist zu beachten, dass, obwohl eindimensionale Arrays von lichtempfindlichen Sensorelementen in 1 bis 8 dargestellt sind, die vorgeschlagene Technologie analog mit zweidimensionalen Arrays von lichtempfindlichen Sensorelementen verwendet werden kann.
Ein anderes Abtastmuster für den LIDAR-Sensor 100 ist in 9 dargestellt. 9 stellt den Photodetektor 170 und die empfangenen Reflexionen aus der Umgebung 190 in dem FoV 105 für drei aufeinanderfolgende Abtastzyklen dar.
Bei dem Beispiel aus 9 ist die Steuerschaltung 140 ausgebildet, die Emissionszeiten der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 derart zu steuern, dass nur eine Teilmenge von Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 ihren jeweiligen Lichtstrahl 111-1, ..., 111-8 gleichzeitig emittiert. Eine vordefinierte Anzahl N von Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen 110-1,..., 110-8 ist zwischen jedem Paar von aufeinanderfolgenden Lichtquellen der Teilmenge von Lichtquellen angeordnet. Anders ausgedrückt wird der streifenförmige Teilabschnitt 106 des FoV 105 nur teilweise durch den LIDAR-Sensor 100 beleuchtet.
Dies ist in 9 für drei aufeinanderfolgende Abtastzyklen dargestellt. Das Bezugszeichen 106-1 bezeichnet den streifenförmigen Teilabschnitt 106 des FoV 105 während des ersten Abtastzyklus, das Bezugszeichen 106-2 bezeichnet den streifenförmigen Teilabschnitt 106 des FoV 105 während des zweiten Abtastzyklus und das Bezugszeichen 106-3 bezeichnet den streifenförmigen Teilabschnitt 106 des FoV 105 während des dritten Abtastzyklus. Wie aus 9 ersichtlich ist, wird der streifenförmige Teilabschnitt 106 des FoV 105 nicht vollständig beleuchtet. Nur vier Teilabschnitte der streifenförmigen Teilabschnitte 106-1, 106-2, 106-3 des FoV 105 werden während der drei Abtastzyklen beleuchtet.
Um das dargestellte Beleuchtungsmuster zu erreichen, steuert die Steuerschaltung 140 die Emissionszeiten der Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 derart, dass die Lichtquellen 110-1, 110-3, 110-5 und 110-7 des linearen Arrays von Lichtquellen 110-1, ..., 110-8 ihren jeweiligen Lichtstrahl 111-1, 111-3, 111-5, 111-7 gleichzeitig emittieren. Das heißt, eine Lichtquelle des linearen Arrays von Lichtquellen 110-1, ..., 110-8, die nicht gefeuert wird, ist zwischen jedem Paar von aufeinanderfolgenden Lichtquellen der gefeuerten Lichtquellen 110-1, 110-3, 110-5 und 110-7 angeordnet.
Das Ablenksystem 120 ist ausgebildet, die Lichtstrahlen 111-1, 111-3, 111-5, 111-7 derart in das FoV 105 abzulenken, dass während des ersten Abtastzyklus die Lichtstrahlen 111-1, 111-3, 111-5, 111-7 das FoV 105 an konstanten ersten Positionen entlang der Raumachse y und an variierenden Positionen entlang der anderen Raumachse x (die senkrecht zu der Raumachse y ist) beleuchten, dass während des zweiten Abtastzyklus die Lichtstrahlen 111-1, 111-3, 111-5, 111-7 das FoV 105 an konstanten zweiten Positionen entlang der Raumachse y und an variierenden Positionen entlang der anderen Raumachse y beleuchten, dass während des dritten Abtastzyklus die Lichtstrahlen 111-1, 111-3, 111-5, 111-7 das FoV 105 an konstanten dritten Positionen entlang der Raumachse y und an variierenden Positionen entlang der anderen Raumachse y beleuchten usw. Die zweiten Positionen sind entlang der Raumachse y im Hinblick auf die ersten Positionen verschoben, die dritten Positionen sind entlang der Raumachse y im Hinblick auf die zweiten Positionen verschoben usw.
Die Bewegung der Lichtstrahlen 111-1, 111-3, 111-5, 111-7 entlang der Raumachsen x und y ist in 9 durch die variierenden Positionen der Lichtstrahlen 111-1, 111-3, 111-5, 111-7 auf dem Photodetektor 170 angezeigt.
Da die Lichtstrahlen 111-1, 111-3, 111-5, 111-7 das FoV 105 an den konstanten ersten Positionen entlang der Raumachse y während des ersten Abtastzyklus beleuchten, sind die Positionen der Lichtstrahlen 111-1, 111-3, 111-5, 111-7 auf dem Photodetektor 170 entlang der Raumachse y während des ersten Abtastzyklus konstant. Da die Lichtstrahlen 111-1, 111-3, 111-5, 111-7 das FoV 105 an variierenden Positionen entlang der anderen Raumachse x während des ersten Abtastzyklus beleuchten, variieren die Positionen der Lichtstrahlen 111-1, 111-3, 111-5, 111-7 auf dem Photodetektor 170 entlang der Raumachse x während des ersten Abtastzyklus. Anders ausgedrückt bewegen sich die Lichtstrahlen 111-1, 111-3, 111-5, 111-7 auf dem Photodetektor 170 entlang der Raumachse x (z. B. von links nach rechts oder umgekehrt), bleiben aber an konstanten Positionen entlang der Raumachse y.
Ähnlich bewegen sich während des zweiten und dritten Abtastzyklus die Lichtstrahlen 111-1, 111-3, 111-5, 111-7 auf dem Photodetektor 170 entlang der Raumachse x (z. B. von links nach rechts oder umgekehrt), bleiben aber an konstanten verschobenen Positionen entlang der Raumachse y. Anders ausgedrückt sind die Positionen der Lichtstrahlen 111-1, 111-3, 111-5, 111-7 für jeden Abtastzyklus entlang der Raumachse y verschoben. Das heißt, die Lichtstrahlen 111-1, 111-3, 111-5, 111-7 tasten das FoV 105 horizontal Zeile für Zeile ab, um das gesamte FoV 105 abzutasten.
Es wird wieder darauf hingewiesen, dass die Anzahl von Lichtquellen und die Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen, die für die Beschreibung von 9 dargestellt/verwendet werden, lediglich beispielhaft sind. Im Allgemeinen kann irgendeine Anzahl von Lichtquellen und irgendeine Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen verwendet werden. Ferner kann, obwohl ein zweidimensionales Array von lichtempfindlichen Sensorelementen in 9 dargestellt ist, die vorgeschlagene Technologie analog mit einem eindimensionalen Array von lichtempfindlichen Sensorelementen verwendet werden. Die resultierende Musterabtastdichte (Auflösung) des LIDAR-Systems in y-Richtung kann in diesem Fall höher sein als die Anzahl von Detektorpixeln N. Sie kann wie folgt berechnet werden: N*(PixelHöhe / SegmentStrahlHöhe)
Die Beispiele, wie sie hierin beschrieben sind, können wie folgt zusammengefasst werden:

Einige Beispiele beziehen sich auf einen LIDAR-Sensor. Der LIDAR-Sensor umfasst ein lineares Array von Lichtquellen, die jeweils ausgebildet sind, einen jeweiligen Lichtstrahl zum Abtasten einer Umgebung in einem FoV steuerbar zu emittieren. Ferner umfasst der LIDAR-Sensor ein Ablenksystem, das ausgebildet ist, die Lichtstrahlen gemäß einem zweidimensionalen Abtastmuster in das FoV abzulenken. Der LIDAR-Sensor umfasst zusätzlich eine Steuerschaltung, die ausgebildet ist, die Emissionszeiten der Lichtquellen selektiv zu steuern. Die Steuerschaltung ist ausgebildet, die Lichtquellen immer so zu steuern, dass sie ihren jeweiligen Lichtstrahl gleichzeitig oder sequenziell emittieren. Die Lichtstrahlen beleuchten einen streifenförmigen Teilabschnitt des FoV, wenn alle der Lichtquellen so gesteuert werden, dass sie ihren jeweiligen Lichtstrahl gleichzeitig oder sequenziell emittieren. Der streifenförmige Teilabschnitt erstreckt sich länglich entlang einer Raumachse, wobei eine Erstreckung des streifenförmigen Teilabschnitts entlang der Raumachse kleiner ist als eine Erstreckung des FoV entlang der Raumachse.

Bei einigen Beispielen umfasst der LIDAR-Sensor ferner einen Photodetektor, der in der Lage ist, Reflexionen der Lichtstrahlen aus der Umgebung zu empfangen, wobei der Photodetektor ein eindimensionales oder zweidimensionales Array von lichtempfindlichen Sensorelementen ist.
Gemäß einigen Beispielen ist die Steuerschaltung ausgebildet, die Emissionszeiten der Lichtquellen derart zu steuern, dass alle der Lichtquellen ihren jeweiligen Lichtstrahl zum Beleuchten des streifenförmigen Teilabschnitts des FoV gleichzeitig oder sequenziell emittieren, wobei die Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen, die in der Lage sind, Reflexionen von dem streifenförmigen Teilabschnitt des FoV zu empfangen, kleiner ist als die Anzahl der Lichtquellen.
Bei einigen Beispielen ist die Anzahl von Lichtquellen in dem linearen Array von Lichtquellen ein ganzzahliges Mehrfaches der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen, die in der Lage sind, Reflexionen von dem streifenförmigen Teilabschnitt des FoV zu empfangen.
Gemäß einigen Beispielen, wobei die Steuerschaltung ausgebildet ist, die Emissionszeiten der Lichtquellen derart zu steuern, dass: während eines ersten Abtastzyklus nur eine erste Teilmenge von Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen ihren jeweiligen Lichtstrahl zum Beleuchten erster Teilabschnitte des streifenförmigen Teilabschnitts des FoV gleichzeitig emittiert; und während eines zweiten Abtastzyklus nur eine zweite Teilmenge von Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen ihren jeweiligen Lichtstrahl zum Beleuchten zweiter Teilabschnitte des streifenförmigen Teilabschnitts des FoV gleichzeitig emittiert, wobei eine vordefinierte Anzahl N von Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen zwischen jedem Paar von aufeinanderfolgenden Lichtquellen der ersten Teilmenge von Lichtquellen und jedem Paar von aufeinanderfolgenden Lichtquellen der zweiten Teilmenge von Lichtquellen angeordnet ist, und wobei die Lichtquellen der ersten Teilmenge von Lichtquellen sich von den Lichtquellen der zweiten Teilmenge von Lichtquellen unterscheiden.
Bei einigen Beispielen ist die Anzahl von Lichtquellen in dem linearen Array von Lichtquellen größer als die Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen, die in der Lage sind, Reflexionen von dem streifenförmigen Teilabschnitt des FoV zu empfangen, und wobei jedes der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen ausgebildet ist zum Empfangen von Reflexionen von: einem jeweiligen der ersten Teilabschnitte des streifenförmigen Teilabschnitts des FoV während des ersten Abtastzyklus; und einem jeweiligen der zweiten Teilabschnitte des streifenförmigen Teilabschnitts des FoV während des zweiten Abtastzyklus.
Gemäß einigen Beispielen umfasst der LIDAR-Sensor ferner eine Ausleseschaltung, die ausgebildet ist, die Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen parallel auszulesen.
Bei einigen Beispielen ist die Anzahl von Lichtquellen in dem linearen Array von Lichtquellen gleich oder größer als die Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen, die in der Lage sind, Reflexionen von dem streifenförmigen Teilabschnitt des FoV zu empfangen; wobei der LIDAR-Sensor K Ausleseschaltungen für die lichtempfindlichen Sensorelemente umfasst; wobei die lichtempfindlichen Sensorelemente in K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen gruppiert werden; wobei jedes lichtempfindliche Sensorelement in einer Gruppe der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen mit einer jeweiligen Ausleseschaltung der K Ausleseschaltungen, die der jeweiligen Gruppe der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen zugeordnet ist, selektiv koppelbar ist; wobei nur ein j eweiliges erstes lichtempfindliches Sensorelement in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen zum Empfangen von Reflexionen von einem oder mehreren j eweiligen Teilabschnitten der ersten Teilabschnitte in der Lage (zum Empfangen ausgebildet) ist; wobei nur ein jeweiliges zweites lichtempfindliches Sensorelement in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen zum Empfangen von Reflexionen von einem oder mehreren jeweiligen Teilabschnitten der zweiten Teilabschnitte in der Lage (zum Empfangen ausgebildet) ist; und wobei nur das jeweilige erste lichtempfindliche Sensorelement in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen während des ersten Abtastzyklus mit der jeweiligen Ausleseschaltung gekoppelt ist, die der jeweiligen Gruppe zugeordnet ist; und wobei nur das jeweilige zweite lichtempfindliche Sensorelement in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen während des zweiten Abtastzyklus mit der jeweiligen Ausleseschaltung gekoppelt ist, die der jeweiligen Gruppe zugeordnet ist.
Gemäß einigen Beispielen ist die Steuerschaltung ausgebildet, die Emissionszeiten der Lichtquellen derart zu steuern, dass: während eines ersten Abtastzyklus nur eine erste Teilmenge von benachbarten Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen ihren jeweiligen Lichtstrahl zum Beleuchten eines ersten Teilabschnitts des streifenförmigen Teilabschnitts des FoV gleichzeitig emittiert; und während eines zweiten Abtastzyklus nur eine zweite Teilmenge von benachbarten Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen ihren jeweiligen Lichtstrahl zum Beleuchten eines zweiten Teilabschnitts des streifenförmigen Teilabschnitts des FoV gleichzeitig emittiert, wobei die Lichtquellen der ersten Teilmenge von benachbarten Lichtquellen sich von den Lichtquellen der zweiten Teilmenge von benachbarten Lichtquellen unterscheiden.
Bei einigen Beispielen umfasst jede von der ersten Teilmenge und der zweiten Teilmenge der benachbarten Lichtquellen N Lichtquellen, und wobei die Anzahl von Lichtquellen in dem linearen Array von Lichtquellen das N-fache der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen ist, die in der Lage sind, Reflexionen von dem streifenförmigen Teilabschnitt des FoV zu empfangen, wobei jedes der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen mit einer Ausleseschaltung selektiv koppelbar ist, wobei nur ein erstes lichtempfindliches Sensorelement der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen ausgebildet ist, Reflexionen von dem ersten Teilabschnitt des streifenförmigen Teilabschnitts des FoV zu empfangen, wobei nur ein zweites lichtempfindliches Sensorelement der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen ausgebildet ist, Reflexionen von dem zweiten Teilabschnitt des streifenförmigen Teilabschnitts des FoV zu empfangen, wobei nur das erste lichtempfindliche Sensorelement während des ersten Abtastzyklus mit der Ausleseschaltung gekoppelt ist und wobei nur das zweite lichtempfindliche Sensorelement während des zweiten Abtastzyklus mit der Ausleseschaltung gekoppelt ist.
Gemäß einigen Beispielen ist die Steuerschaltung ausgebildet, die Emissionszeiten der Lichtquellen derart zu steuern, dass N Teilmengen von aufeinanderfolgenden Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen ihre jeweiligen Lichtstrahlen zum Beleuchten von N Teilabschnitten des streifenförmigen Teilabschnitts des FoV gleichzeitig emittieren.
Bei einigen Beispielen ist die Anzahl von Lichtquellen in dem linearen Array von Lichtquellen gleich oder größer als die Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen, die in der Lage sind, Reflexionen von dem streifenförmigen Teilabschnitt des FoV zu empfangen; wobei der LIDAR-Sensor K Ausleseschaltungen für die lichtempfindlichen Sensorelemente umfasst; wobei die lichtempfindlichen Sensorelemente in K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen gruppiert werden; wobei jedes lichtempfindliche Sensorelement in einer Gruppe der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen mit einer jeweiligen Ausleseschaltung der K Ausleseschaltungen, die der jeweiligen Gruppe der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen zugeordnet ist, selektiv koppelbar ist; wobei eine vordefinierte Anzahl der lichtempfindlichen Sensorelemente in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen zum Empfangen von Reflexionen von jeweiligen Teilabschnitten der N Teilabschnitte in der Lage ist; nur die vordefinierte Anzahl der lichtempfindlichen Sensorelemente in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelemente mit der j eweiligen Ausleseschaltung gekoppelt ist, die der jeweiligen Gruppe zugeordnet ist.
Bei einigen Beispielen ist die Steuerschaltung ausgebildet, die Emissionszeiten der Lichtquellen derart zu steuern, dass N verschiedene Teilmengen von aufeinanderfolgenden Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen ihre jeweiligen Lichtstrahlen zum Beleuchten von N verschiedenen Teilabschnitten des streifenförmigen Teilabschnitts des FoV während eines anderen Abtastzyklus gleichzeitig emittieren, wobei eine unterschiedliche vordefinierte Teilmenge der lichtempfindlichen Sensorelemente in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen ausgebildet ist, Reflexionen von jeweiligen Teilabschnitten der N unterschiedlichen Teilabschnitte zu empfangen, und wobei nur die vordefinierte Teilmenge der lichtempfindlichen Sensorelemente in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen während des anderen Abtastzyklus mit der jeweiligen Ausleseschaltung gekoppelt ist, die der jeweiligen Gruppe zugeordnet ist.
Gemäß einigen Beispielen ist das zweidimensionale Abtastmuster ein Lissajous-Muster.
Bei einigen Beispielen ist die Steuerschaltung ausgebildet, die Emissionszeiten der Lichtquellen derart zu steuern, dass nur eine Teilmenge von Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen ihren jeweiligen Lichtstrahl gleichzeitig emittiert, wobei eine vordefinierte Anzahl N von Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen zwischen jedem Paar von aufeinanderfolgenden Lichtquellen der Teilmenge von Lichtquellen angeordnet ist, und wobei das Ablenksystem ausgebildet ist, die Lichtstrahlen derart in das FoV abzulenken, dass: während eines ersten Abtastzyklus die Lichtstrahlen das FoV an konstanten ersten Positionen entlang der Raumachse und an variierenden Positionen entlang einer anderen Raumachse, die senkrecht zu der Raumachse ist, beleuchten; und
während eines ersten Abtastzyklus die Lichtstrahlen das FoV an konstanten zweiten Positionen entlang der Raumachse und an variierenden Positionen entlang der anderen Raumachse beleuchten.
Gemäß einigen Beispielen sind die zweiten Positionen entlang der Raumachse im Hinblick auf die ersten Positionen verschoben.
Bei einigen Beispielen umfasst der LIDAR-Sensor ferner ein optisches System, das zwischen den Lichtquellen und dem Ablenksystem angeordnet ist, wobei das optische System ausgebildet ist, die Lichtstrahlen zu kollimieren.
Gemäß einigen Beispielen umfasst das Ablenksystem: eine erste reflektierende Oberfläche, die ausgebildet ist, um eine erste Rotationsachse zu oszillieren; und eine zweite reflektierende Oberfläche, die ausgebildet ist, um eine zweite Rotationsachse zu oszillieren, wobei die erste reflektierende Oberfläche ausgebildet ist, die Lichtstrahlen auf die zweite reflektierende Oberfläche abzulenken, und wobei die zweite reflektierende Oberfläche ausgebildet ist, die Lichtstrahlen in die Umgebung abzulenken.
Bei alternativen Beispielen umfasst das Ablenksystem eine reflektierende Oberfläche, die ausgebildet ist, um eine erste Rotationsachse und eine zweite Rotationsachse zu oszillieren, um die Lichtstrahlen in die Umgebung abzulenken.
Gemäß einigen Beispielen ist das lineare Array von Lichtquellen ein Mehrkanal-Kantenemitter-Laser, umfassend eine Mehrzahl von Laserkanälen, die die Lichtquellen bilden.
Beispiele gemäß dem vorgeschlagenen Konzept beziehen sich auf Verfahren zur zweidimensionalen Abtastung in einem ToF-Entfernungsmesser (z. B. mit einem Mehrkanal-Kantenemitter-Laser).
Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorher detaillierten Beispiele und Figuren erwähnt und 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 darstellenden Zwecken dienen, um den Leser bei dem Verständnis der Grundsätze der Offenbarung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen. Alle Aussagen hierin über Grundsätze, Aspekte und Beispiele der Offenbarung sowie konkrete Beispiele derselben sollen deren Entsprechungen umfassen.
Es versteht sich, dass die Offenbarung mehrerer Handlungen, Prozesse, Operationen, Schritte oder Funktionen, die in der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbart sind, nicht als innerhalb der speziellen Reihenfolge vorliegend aufzufassen ist, außer anderes ist explizit oder implizit, beispielsweise aus technischen Gründen, angegeben. 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 eine einzelne Handlung, Funktion, Prozess, Operation oder Schritt jeweils mehrere Teilhandlungen, -funktionen, -prozesse, -operationen oder -schritte 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. Obwohl 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 irgendeinen anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.

Claims

Ein LIDAR-Sensor (100), umfassend: ein lineares Array von Lichtquellen (110-1, ..., 110-8), die jeweils ausgebildet sind, einen jeweiligen Lichtstrahl (111-1, ..., 111-8) zum Abtasten einer Umgebung (190) in einem Sichtfeld (105) steuerbar zu emittieren; ein Ablenksystem (120), das ausgebildet ist, die Lichtstrahlen (111-1, ..., 111-8) gemäß einem zweidimensionalen Abtastmuster in das Sichtfeld (105) abzulenken; eine Steuerschaltung (140), die ausgebildet ist, die Emissionszeiten der Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) selektiv zu steuern, wobei die Steuerschaltung (140) ausgebildet ist, die Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) immer so zu steuern, dass sie ihren jeweiligen Lichtstrahl (111-1, ..., 111-8) gleichzeitig oder sequenziell emittieren, wobei die Lichtstrahlen (111-1, ..., 111-8) einen streifenförmigen Teilabschnitt (106) des Sichtfeldes (105) beleuchten, wenn alle der Lichtquellen so gesteuert werden, dass sie ihren jeweiligen Lichtstrahl (111-1, ..., 111-8) gleichzeitig oder sequenziell emittieren, wobei sich der streifenförmige Teilabschnitt (106) länglich entlang einer Raumachse erstreckt, und wobei eine Erstreckung des streifenförmigen Teilabschnitts (106) entlang der Raumachse kleiner ist als eine Erstreckung des Sichtfeldes (105) entlang der Raumachse; und einen Photodetektor (170), der in der Lage ist, Reflexionen der Lichtstrahlen (111-1, ..., 111-8) aus der Umgebung (190) zu empfangen, wobei der Photodetektor (170) ein eindimensionales oder zweidimensionales Array von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) ist, wobei die Steuerschaltung (140) ausgebildet ist, die Emissionszeiten der Lichtquellen derart zu steuern, dass: während eines ersten Abtastzyklus nur eine erste Teilmenge von Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) ihren jeweiligen Lichtstrahl (111-1, ..., 111-8) zum Beleuchten erster Teilabschnitte des streifenförmigen Teilabschnitts (106) des Sichtfeldes (105) gleichzeitig emittiert; und während eines zweiten Abtastzyklus nur eine zweite Teilmenge von Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) ihren jeweiligen Lichtstrahl (111-1, ..., 111-8) zum Beleuchten zweiter Teilabschnitte des streifenförmigen Teilabschnitts (106) des Sichtfeldes (105) gleichzeitig emittiert, wobei eine vordefinierte Anzahl N von Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) zwischen jedem Paar von aufeinanderfolgenden Lichtquellen der ersten Teilmenge von Lichtquellen und jedem Paar von aufeinanderfolgenden Lichtquellen der zweiten Teilmenge von Lichtquellen angeordnet ist, wobei die Lichtquellen der ersten Teilmenge von Lichtquellen sich von den Lichtquellen der zweiten Teilmenge von Lichtquellen unterscheiden, wobei die Anzahl von Lichtquellen in dem linearen Array von Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) gleich oder größer als die Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen ist, die in der Lage sind, Reflexionen von dem streifenförmigen Teilabschnitt (106) des Sichtfeldes (105) zu empfangen, wobei der LIDAR-Sensor (100) K Ausleseschaltungen für die lichtempfindlichen Sensorelemente (171-1, ..., 171-32) umfasst, wobei die lichtempfindlichen Sensorelemente (171-1, ..., 171-32) in K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) gruppiert werden, wobei jedes lichtempfindliche Sensorelement in einer Gruppe der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) mit einer jeweiligen Ausleseschaltung der K Ausleseschaltungen, die der jeweiligen Gruppe der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) zugeordnet ist, selektiv koppelbar ist, wobei nur ein jeweiliges erstes lichtempfindliches Sensorelement in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) in der Lage ist, Reflexionen von einem oder mehreren jeweiligen Teilabschnitten der ersten Teilabschnitte zu empfangen, wobei nur ein jeweiliges zweites lichtempfindliches Sensorelement in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) in der Lage ist, Reflexionen von einem oder mehreren jeweiligen Teilabschnitten der zweiten Teilabschnitte zu empfangen, wobei nur das jeweilige erste lichtempfindliche Sensorelement in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) während des ersten Abtastzyklus mit der jeweiligen Ausleseschaltung gekoppelt ist, die der jeweiligen Gruppe zugeordnet ist, und wobei nur das jeweilige zweite lichtempfindliche Sensorelement in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) während des zweiten Abtastzyklus mit der jeweiligen Ausleseschaltung gekoppelt ist, die derjeweiligen Gruppe zugeordnet ist.
Ein LIDAR-Sensor (100), umfassend: ein lineares Array von Lichtquellen (110-1, ..., 110-8), die jeweils ausgebildet sind, einen jeweiligen Lichtstrahl (111-1, ..., 111-8) zum Abtasten einer Umgebung (190) in einem Sichtfeld (105) steuerbar zu emittieren; ein Ablenksystem (120), das ausgebildet ist, die Lichtstrahlen (111-1, ..., 111-8) gemäß einem zweidimensionalen Abtastmuster in das Sichtfeld (105) abzulenken; eine Steuerschaltung (140), die ausgebildet ist, die Emissionszeiten der Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) selektiv zu steuern, wobei die Steuerschaltung (140) ausgebildet ist, die Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) immer so zu steuern, dass sie ihren jeweiligen Lichtstrahl (111-1, ..., 111-8) gleichzeitig oder sequenziell emittieren, wobei die Lichtstrahlen (111-1, ..., 111-8) einen streifenförmigen Teilabschnitt (106) des Sichtfeldes (105) beleuchten, wenn alle der Lichtquellen so gesteuert werden, dass sie ihren jeweiligen Lichtstrahl (111-1, ..., 111-8) gleichzeitig oder sequenziell emittieren, wobei sich der streifenförmige Teilabschnitt (106) länglich entlang einer Raumachse erstreckt, und wobei eine Erstreckung des streifenförmigen Teilabschnitts (106) entlang der Raumachse kleiner ist als eine Erstreckung des Sichtfeldes (105) entlang der Raumachse; und einen Photodetektor (170), der in der Lage ist, Reflexionen der Lichtstrahlen (111-1, ..., 111-8) aus der Umgebung (190) zu empfangen, wobei der Photodetektor (170) ein eindimensionales oder zweidimensionales Array von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) ist, wobei die Steuerschaltung (140) ausgebildet ist, die Emissionszeiten der Lichtquellen derart zu steuern, dass: während eines ersten Abtastzyklus nur eine erste Teilmenge von aufeinanderfolgenden Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) ihren jeweiligen Lichtstrahl (111-1, ..., 111-8) zum Beleuchten eines ersten Teilabschnitts des streifenförmigen Teilabschnitts (106) des Sichtfeldes (105) gleichzeitig emittiert; und während eines zweiten Abtastzyklus nur eine zweite Teilmenge von aufeinanderfolgenden Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) ihren jeweiligen Lichtstrahl (111-1, ..., 111-8) zum Beleuchten eines zweiten Teilabschnitts des streifenförmigen Teilabschnitts (106) des Sichtfeldes (105) gleichzeitig emittiert, wobei die Lichtquellen der ersten Teilmenge von benachbarten Lichtquellen sich von den Lichtquellen der zweiten Teilmenge von benachbarten Lichtquellen unterscheiden, wobei jede der ersten Teilmenge und der zweiten Teilmenge von aufeinanderfolgenden Lichtquellen N Lichtquellen umfasst, und wobei die Anzahl von Lichtquellen in dem linearen Array von Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) das N-fache der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen ist, die in der Lage sind, Reflexionen von dem streifenförmigen Teilabschnitt (106) des Sichtfeldes (105) zu empfangen, wobei jedes der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen mit einer Ausleseschaltung selektiv koppelbar ist, wobei nur ein erstes lichtempfindliches Sensorelement der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen ausgebildet ist, Reflexionen von dem ersten Teilabschnitt des streifenförmigen Teilabschnitts (106) des Sichtfeldes (105) zu empfangen, wobei nur ein zweites lichtempfindliches Sensorelement der Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen ausgebildet ist, Reflexionen von dem zweiten Teilabschnitt des streifenförmigen Teilabschnitts (106) des Sichtfeldes (105) zu empfangen, wobei nur das erste lichtempfindliche Sensorelement während des ersten Abtastzyklus mit der Ausleseschaltung gekoppelt ist und wobei nur das zweite lichtempfindliche Sensorelement während des zweiten Abtastzyklus mit der Ausleseschaltung gekoppelt ist.
Ein LIDAR-Sensor (100), umfassend: ein lineares Array von Lichtquellen (110-1, ..., 110-8), die jeweils ausgebildet sind, einen jeweiligen Lichtstrahl (111-1, ..., 111-8) zum Abtasten einer Umgebung (190) in einem Sichtfeld (105) steuerbar zu emittieren; ein Ablenksystem (120), das ausgebildet ist, die Lichtstrahlen (111-1, ..., 111-8) gemäß einem zweidimensionalen Abtastmuster in das Sichtfeld (105) abzulenken; eine Steuerschaltung (140), die ausgebildet ist, die Emissionszeiten der Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) selektiv zu steuern, wobei die Steuerschaltung (140) ausgebildet ist, die Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) immer so zu steuern, dass sie ihren jeweiligen Lichtstrahl (111-1, ..., 111-8) gleichzeitig oder sequenziell emittieren, wobei die Lichtstrahlen (111-1, ..., 111-8) einen streifenförmigen Teilabschnitt (106) des Sichtfeldes (105) beleuchten, wenn alle der Lichtquellen so gesteuert werden, dass sie ihren jeweiligen Lichtstrahl (111-1, ..., 111-8) gleichzeitig oder sequenziell emittieren, wobei sich der streifenförmige Teilabschnitt (106) länglich entlang einer Raumachse erstreckt, und wobei eine Erstreckung des streifenförmigen Teilabschnitts (106) entlang der Raumachse kleiner ist als eine Erstreckung des Sichtfeldes (105) entlang der Raumachse; und einen Photodetektor (170), der in der Lage ist, Reflexionen der Lichtstrahlen (111-1, ..., 111-8) aus der Umgebung (190) zu empfangen, wobei der Photodetektor (170) ein eindimensionales oder zweidimensionales Array von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) ist, wobei die Steuerschaltung (140) ausgebildet ist, die Emissionszeiten der Lichtquellen derart zu steuern, dass N Teilmengen von aufeinanderfolgenden Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) ihre jeweiligen Lichtstrahlen (111-1, ..., 111-8) zum Beleuchten von N Teilabschnitten des streifenförmigen Teilabschnitts (106) des Sichtfeldes (105) gleichzeitig emittieren, wobei die Anzahl von Lichtquellen in dem linearen Array von Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) gleich oder größer als die Anzahl von lichtempfindlichen Sensorelementen ist, die in der Lage sind, Reflexionen von dem streifenförmigen Teilabschnitt (106) des Sichtfeldes (105) zu empfangen, wobei der LIDAR-Sensor (100) K Ausleseschaltungen für die lichtempfindlichen Sensorelemente (171-1, ..., 171-32) umfasst, wobei die lichtempfindlichen Sensorelemente (171-1, ..., 171-32) in K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) gruppiert werden, wobei jedes lichtempfindliche Sensorelement in einer Gruppe der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) mit einer jeweiligen Ausleseschaltung der K Ausleseschaltungen, die der jeweiligen Gruppe der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) zugeordnet ist, selektiv koppelbar ist, wobei eine vordefinierte Teilmenge der lichtempfindlichen Sensorelemente in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) ausgebildet ist, Reflexionen von jeweiligen Teilabschnitten der N Teilabschnitte zu empfangen, und wobei nur die vordefinierte Teilmenge der lichtempfindlichen Sensorelemente in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) mit der jeweiligen Ausleseschaltung, die der jeweiligen Gruppe zugeordnet ist, gekoppelt ist.
Der LIDAR-Sensor (100) gemäß Anspruch 3, wobei die Steuerschaltung (140) ausgebildet ist, die Emissionszeiten der Lichtquellen derart zu steuern, dass N verschiedene Teilmengen von aufeinanderfolgenden Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) ihre jeweiligen Lichtstrahlen (111-1, ..., 110-8) zum Beleuchten von N verschiedenen Teilabschnitten des streifenförmigen Teilabschnitts (106) des Sichtfeldes (105) während eines anderen Abtastzyklus gleichzeitig emittieren, wobei eine unterschiedliche vordefinierte Teilmenge der lichtempfindlichen Sensorelemente in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) ausgebildet ist, Reflexionen von jeweiligen Teilabschnitten der N unterschiedlichen Teilabschnitte zu empfangen, und wobei nur die vordefinierte Teilmenge der lichtempfindlichen Sensorelemente in jeder der K Gruppen von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) während des anderen Abtastzyklus mit der jeweiligen Ausleseschaltung gekoppelt ist, die der jeweiligen Gruppe zugeordnet ist.
Der LIDAR-Sensor (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das zweidimensionale Abtastmuster ein Lissajous-Muster ist.
Ein LIDAR-Sensor (100), umfassend: ein lineares Array von Lichtquellen (110-1, ..., 110-8), die jeweils ausgebildet sind, einen jeweiligen Lichtstrahl (111-1, ..., 111-8) zum Abtasten einer Umgebung (190) in einem Sichtfeld (105) steuerbar zu emittieren; ein Ablenksystem (120), das ausgebildet ist, die Lichtstrahlen (111-1, ..., 111-8) gemäß einem zweidimensionalen Abtastmuster in das Sichtfeld (105) abzulenken; und eine Steuerschaltung (140), die ausgebildet ist, die Emissionszeiten der Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) selektiv zu steuern, wobei die Steuerschaltung (140) ausgebildet ist, die Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) immer so zu steuern, dass sie ihren jeweiligen Lichtstrahl (111-1, ..., 111-8) gleichzeitig oder sequenziell emittieren, wobei die Lichtstrahlen (111-1, ..., 111-8) einen streifenförmigen Teilabschnitt (106) des Sichtfeldes (105) beleuchten, wenn alle der Lichtquellen so gesteuert werden, dass sie ihren jeweiligen Lichtstrahl (111-1, ..., 111-8) gleichzeitig oder sequenziell emittieren, wobei sich der streifenförmige Teilabschnitt (106) länglich entlang einer ersten Raumachse erstreckt, und wobei eine Erstreckung des streifenförmigen Teilabschnitts (106) entlang der ersten Raumachse kleiner ist als eine Erstreckung des Sichtfeldes (105) entlang der ersten Raumachse, wobei die Steuerschaltung (140) ausgebildet ist, die Emissionszeiten der Lichtquellen derart zu steuern, dass nur eine Teilmenge von Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) ihren jeweiligen Lichtstrahl (111-1, ..., 110-8) gleichzeitig emittiert, wobei eine vordefinierte Anzahl N von Lichtquellen des linearen Arrays von Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) zwischen jedem Paar von aufeinanderfolgenden Lichtquellen der Teilmenge von Lichtquellen angeordnet ist, und wobei das Ablenksystem (120) ausgebildet ist, die Lichtstrahlen derart in das Sichtfeld (105) abzulenken, dass: während eines ersten Abtastzyklus die Lichtstrahlen das Sichtfeld (105) an konstanten ersten Positionen entlang der ersten Raumachse und an variierenden Positionen entlang einer zweiten Raumachse, die senkrecht zu der ersten Raumachse ist, beleuchten; und während eines zweiten Abtastzyklus die Lichtstrahlen das Sichtfeld (105) an konstanten zweiten Positionen entlang der ersten Raumachse und an variierenden Positionen entlang der zweiten Raumachse beleuchten.
Der LIDAR-Sensor (100) gemäß Anspruch 6, wobei die zweiten Positionen entlang der ersten Raumachse im Hinblick auf die ersten Positionen verschoben sind.
Der LIDAR-Sensor (100) gemäß Anspruch 6 oder Anspruch 7, ferner umfassend einen Photodetektor (170), der in der Lage ist, Reflexionen der Lichtstrahlen (111-1, ..., 111-8) aus der Umgebung (190) zu empfangen, wobei der Photodetektor (170) ein eindimensionales oder zweidimensionales Array von lichtempfindlichen Sensorelementen (171-1, ..., 171-32) ist.
Der LIDAR-Sensor (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend ein optisches System (130), das zwischen den Lichtquellen und dem Ablenksystem (120) angeordnet ist, wobei das optische System (130) ausgebildet ist, die Lichtstrahlen (111-1, ..., 111-8) zu kollimieren.
Der LIDAR-Sensor (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, das Ablenksystem (120) umfassend: eine erste reflektierende Oberfläche (121), die ausgebildet ist, um eine erste Rotationsachse zu oszillieren; und eine zweite reflektierende Oberfläche (122), die ausgebildet ist, um eine zweite Rotationsachse zu oszillieren, wobei die erste reflektierende Oberfläche (121) ausgebildet ist, die Lichtstrahlen (111-1, ..., 111-8) auf die zweite reflektierende Oberfläche (122) abzulenken, und wobei die zweite reflektierende Oberfläche (122) ausgebildet ist, die Lichtstrahlen (111-1, ..., 111-8) in die Umgebung (190) abzulenken.
Der LIDAR-Sensor (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Ablenksystem (120) eine reflektierende Oberfläche umfasst, die ausgebildet ist, zum Ablenken der Lichtstrahlen (111-1, ..., 111-8) in die Umgebung (190) um eine erste Rotationsachse und eine zweite Rotationsachse zu oszillieren.
Der LIDAR-Sensor (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das lineare Array von Lichtquellen (110-1, ..., 110-8) ein Mehrkanal-Kantenemitter-Laser ist, umfassend eine Mehrzahl von Laserkanälen, die die Lichtquellen bilden.