DE102019214211A1 - Sensor unit for a LiDAR system - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung 1 für ein LiDAR-System, umfassend einen Sensorarray 2, welcher eine Vielzahl von optischen Sensoreinheiten 3a, 3b, 3c, 3d umfasst, die auf einer Sensoroberfläche nebeneinander angeordnet sind, um bei einem Betrieb des LiDAR-Systems jeweils einen Bildpunkt zu erfassen, wobei jede der Sensoreinheiten 3a, 3b, 3c, 3d einen ersten optischen Sensor 4 und einen zweiten optischen Sensor 5 umfasst, wobei der erste optischen Sensor 4 eine erste aktive Sensoroberfläche 6 umfasst, welche ein empfangenes optisches Signal in ein erstes Messsignal umsetzt, und wobei der zweite optischen Sensor 5, welcher eine zweite aktive Sensoroberfläche 7 umfasst, welche ein empfangenes optisches Signal in ein zweites Messsignal umsetzt, wobei die erste aktive Sensoroberfläche 6 eine größere Fläche ist als die zweite aktive Sensoroberfläche 7.The present invention relates to a sensor device 1 for a LiDAR system, comprising a sensor array 2, which comprises a plurality of optical sensor units 3a, 3b, 3c, 3d, which are arranged next to one another on a sensor surface in order to be able to use the LiDAR system in each case to detect an image point, wherein each of the sensor units 3a, 3b, 3c, 3d comprises a first optical sensor 4 and a second optical sensor 5, wherein the first optical sensor 4 comprises a first active sensor surface 6, which converts a received optical signal into a first Converts measurement signal, and wherein the second optical sensor 5, which comprises a second active sensor surface 7, which converts a received optical signal into a second measurement signal, wherein the first active sensor surface 6 is a larger area than the second active sensor surface 7.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoreinheit für ein LiDAR-System.The present invention relates to a sensor unit for a LiDAR system.
LiDAR-Systeme gelten neben Video-, Ultraschall- und Radar-basierten Systemen als eine Schlüsseltechnologie für das hochautomatisierte Fahren. Derzeit sind verschiedene Ausprägungen von LiDAR-Systemen bekannt. Dazu gehören insbesondere Makroscanner, Galvo-Spiegel, MEMS-Spiegel oder Solid-state basierte Systeme. Jede dieser Varianten weist verschiedene Vor- und Nachteile bezüglich Integration, Komplexität, Baugröße und Sichtfeld auf. Als Messprinzip wird bei LiDAR-Systemen typischerweise auf das Time-Of-Flight (ToF) Verfahren zurückgegriffen. Dabei wird ein Laserpuls von einem Sender emittiert, an einem Objekt reflektiert und die Zeit bis zur Detektion an einer Sensoreinheit gemessen.In addition to video, ultrasound and radar-based systems, LiDAR systems are a key technology for highly automated driving. Various versions of LiDAR systems are currently known. This includes in particular macro scanners, galvo mirrors, MEMS mirrors or solid-state-based systems. Each of these variants has different advantages and disadvantages in terms of integration, complexity, size and field of view. The time-of-flight (ToF) method is typically used as the measuring principle in LiDAR systems. A laser pulse is emitted by a transmitter, reflected on an object and the time until detection is measured on a sensor unit.
Als Detektor und somit als Sensoreinheit bieten sich hier neben APDs (avalanche photo detectors) und SPADs (single-photon avalanche detectors) auch CCDs (charged-coupled devices) an. Insbesondere SPAD- und CCDbasierte Systeme zeigen sich jedoch anfällig gegenüber einer Sättigung der einzelnen Pixel, so dass keine Aussage über die Detektion eines nahen und hochreflektiven Objektes getroffen werden kann. Beispielsweise können in Kombination mit CCD-Chips sogenannte Linienflashs verwendet werden. Dabei wird eine vertikale Laserlinie ausgesendet und die reflektierten Photonen werden auf dem CCD-Chip in einem Pixelarray zunächst vertikal aufgelöst. Die zeitliche Auflösung, durch welche eine Entfernung zum Objekt beschrieben wird, wird durch schnelles Schieben entlang nicht aktiver Pixel erzielt. Durch Rotation des Systems kann auch eine horizontale Erfassung der Umgebung erzielt werden.In addition to APDs (avalanche photo detectors) and SPADs (single-photon avalanche detectors), CCDs (charged-coupled devices) can also be used as a detector and thus as a sensor unit. However, SPAD- and CCD-based systems in particular are susceptible to saturation of the individual pixels, so that no statement can be made about the detection of a nearby and highly reflective object. For example, so-called line flashes can be used in combination with CCD chips. A vertical laser line is emitted and the reflected photons are first resolved vertically in a pixel array on the CCD chip. The temporal resolution, by which a distance to the object is described, is achieved by quickly sliding along inactive pixels. By rotating the system, a horizontal coverage of the environment can also be achieved.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung für ein LiDAR-System umfasst einen Sensorarray, welcher eine Vielzahl von optischen Sensoreinheiten umfasst, die auf einer Sensoroberfläche nebeneinander angeordnet sind, um bei einem Betrieb des LiDAR-Systems jeweils einen Bildpunkt zu erfassen. Dabei umfasst jeder der Sensoreinheiten einen ersten optischen Sensor und einen zweiten optischen Sensor, wobei der erste optische Sensor eine erste aktive Sensoroberfläche umfasst und der zweite optische Sensor eine zweite aktive Sensoroberfläche umfasst, wobei die erste aktive Sensoroberfläche eine größere Fläche ist als die zweite aktive Sensoroberfläche.The sensor device according to the invention for a LiDAR system comprises a sensor array which comprises a multiplicity of optical sensor units which are arranged next to one another on a sensor surface in order to capture one pixel in each case when the LiDAR system is operated. Each of the sensor units comprises a first optical sensor and a second optical sensor, the first optical sensor comprising a first active sensor surface and the second optical sensor comprising a second active sensor surface, the first active sensor surface being a larger area than the second active sensor surface .
Es wird somit durch jeweils eine einzelne optische Sensoreinheit ein einzelner Bildpunkt erfasst. Durch einen Bildpunkt wird ein Abstand zu einem Punkt in der Umgebung des LiDAR-Systems beschrieben. Der Abstand wird dabei bevorzugt aus einer Laufzeit eines optischen Signals ermittelt, die sich aus einer Zeitdifferenz zwischen einem Aussenden des optischen Signals und einem Empfangen des optischen Signals durch die optische Sensoreinheit ergibt. Als Bildpunkt ist also ein Abtastpunkt zu verstehen. Das bedeutet mit anderen Worten, dass jede der optischen Sensoreinheiten dazu eingerichtet ist, ein reflektiertes optisches Signal aus der Umgebung des LiDAR-Systems zu empfangen, um Laufzeitinformationen für das zuvor ausgesandte optische Signal bereitzustellen. Dies schließt jedoch nicht aus, dass durch eine Sensoreinheit zu unterschiedlichen Zeitpunkten unterschiedliche Punkte in der Umgebung des LiDAR-Systems abgetastet werden.A single image point is thus recorded by a single optical sensor unit in each case. A pixel describes a distance to a point in the vicinity of the LiDAR system. The distance is preferably determined from a transit time of an optical signal, which results from a time difference between the transmission of the optical signal and the reception of the optical signal by the optical sensor unit. A scanning point is therefore to be understood as an image point. In other words, this means that each of the optical sensor units is set up to receive a reflected optical signal from the surroundings of the LiDAR system in order to provide transit time information for the previously transmitted optical signal. However, this does not exclude that different points in the vicinity of the LiDAR system are scanned by a sensor unit at different times.
Jede der optischen Sensoreinheiten umfasst einen ersten optischen Sensor und einen zweiten optischen Sensor. Da jede der optischen Sensoreinheiten dazu eingerichtet ist, jeweils einen Bildpunkt zu erfassen bedeutet dies, dass sowohl der erste optische Sensor als auch der zweite optische Sensor dazu verwendet werden, um einen einzelnen Bildpunkt zu erfassen. Der erste optische Sensor und der zweite optische Sensor sind daher insbesondere derart auf der Sensoroberfläche angeordnet, dass durch diese ein gemeinsamer Raumwinkel erfasst werden kann, also ein optisches Signal empfangen werden kann, dass aus einer gemeinsamen Richtung auf die Sensoreinheit einstrahlt. Die Vielzahl der optischen Sensoreinheiten ist insbesondere dazu eingerichtet, einfallendes Licht aus unterschiedlichen Richtungen zu detektierten, wobei bevorzugt jede der optischen Sensoreinheiten einer bestimmten Richtung der unterschiedlichen Richtungen zugeordnet ist.Each of the optical sensor units includes a first optical sensor and a second optical sensor. Since each of the optical sensor units is set up to detect a respective pixel, this means that both the first optical sensor and the second optical sensor are used to detect an individual pixel. The first optical sensor and the second optical sensor are therefore arranged in particular on the sensor surface in such a way that a common solid angle can be detected by them, that is, an optical signal can be received that radiates onto the sensor unit from a common direction. The plurality of optical sensor units is set up in particular to detect incident light from different directions, each of the optical sensor units preferably being assigned to a specific one of the different directions.
Eine aktive Sensoroberfläche ist die Oberfläche des jeweiligen optischen Sensors, welche auf den Einfall von Licht reagiert. Die erste aktive Sensoroberfläche ist größer als die zweite aktive Sensoroberfläche. Das bedeutet, dass der erste optische Sensor empfindlicher auf den Einfall von Licht reagiert als der zweite optische Sensor. Das bedeutet zugleich, dass der erste optische Sensor typischerweise eher in Sättigung geht als der zweite optische Sensor. Es wird somit ermöglicht, dass durch den ersten optischen Sensor insbesondere reflektiertes Licht mit geringer Intensität erfasst werden kann und dass durch den zweiten optischen Sensor insbesondere reflektiertes Licht mit hoher Intensität empfangen werden kann. Durch die Kombination des ersten optischen Sensors mit dem zweiten optischen Sensor in einer einzelnen optischen Sensoreinheit wird die optische Sensoreinheit somit dazu angepasst, dass diese sowohl Licht mit hoher Intensität detektieren kann ohne in Sättigung zu gehen, dies erfolgt mittels des zweiten optischen Sensors, als auch Licht mit geringer Intensität detektieren zu können, da eine hinreichend große aktive Sensoroberfläche zur Verfügung steht, was durch den ersten optischen Sensor erreicht wird.An active sensor surface is the surface of the respective optical sensor that reacts to the incidence of light. The first active sensor surface is larger than the second active sensor surface. This means that the first optical sensor reacts more sensitively to the incidence of light than the second optical sensor. At the same time, this means that the first optical sensor typically goes into saturation sooner than the second optical sensor. It is thus made possible that in particular reflected light with low intensity can be detected by the first optical sensor and that in particular reflected light with high intensity can be received by the second optical sensor. By combining the first optical sensor with the second optical sensor in a single optical sensor unit, the optical sensor unit is thus adapted so that it can both detect light with high intensity without going into saturation, this is done to be able to detect light with low intensity by means of the second optical sensor, since a sufficiently large active sensor surface is available, which is achieved by the first optical sensor.
Ein Sensorarray ist insbesondere eine Anordnung mehrerer optischer Sensoreinheiten, die in beliebiger Weise nebeneinander angeordnet sein können. Die Sensoroberfläche ist dabei entweder eine ebene Fläche, kann jedoch auch eine Krümmung aufweisen. Die optischen Sensoreinheiten sind insbesondere dazu eingerichtet zeitgleich oder in zeitlicher Abfolge ein optisches Signal aus der Umgebung des LiDAR-Systems zu detektieren. Bevorzugt ist die Sensorvorrichtung dazu eingerichtet, dass der erste optische Sensor und der zweite optische Sensor einer optischen Sensoreinheit zeitgleich aktiv sind, insbesondere über einen beschränkten gleichen Zeitraum hinweg.A sensor array is in particular an arrangement of several optical sensor units which can be arranged next to one another in any desired manner. The sensor surface is either a flat surface, but it can also have a curvature. The optical sensor units are set up in particular to detect an optical signal from the environment of the LiDAR system at the same time or in chronological order. The sensor device is preferably set up so that the first optical sensor and the second optical sensor of an optical sensor unit are active at the same time, in particular over a limited period of time.
Insbesondere wird durch den erfindungsgemäßen Sensorarray ermöglicht, dass sowohl für niederreflektive auch für hochreflektive Objekte eine zuverlässige Detektion ermöglicht wird. Niederreflektive Objekte führen zu einem Einfall von Licht geringer Intensität auf den Sensorarray und hochreflektive Objekte führen zu einem Einfall von Licht mit hoher Intensität auf den Sensorarray. In beiden Fällen kann das reflektierte Licht erfolgreich detektiert werden, wobei verhindert wird, dass die optische Sensoreinheit keine zuverlässige Detektion ermöglicht, da diese in Sättigung geht, oder dass das reflektierte optische Signal von der optischen Sensoreinheit nicht erfasst werden kann, da eine aktive Sensoroberfläche zu gering ist.In particular, the sensor array according to the invention enables reliable detection to be made possible for both low-reflective and high-reflective objects. Low-reflective objects lead to an incidence of light of low intensity on the sensor array and highly reflective objects lead to an incidence of light with high intensity on the sensor array. In both cases, the reflected light can be detected successfully, preventing the optical sensor unit from failing to enable reliable detection because it saturates or the reflected optical signal cannot be detected by the optical sensor unit because an active sensor surface is closed is low.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims show preferred developments of the invention.
Bevorzugt ist der Sensorarray ein CCD-Chip. Alternativ ist der Sensorarray ein SPAD-Chip. Gerade solche Sensoren sind besonders anfällig gegenüber einer Sättigung einzelner Sensoreinheiten. Daher ist es gerade bei solchen Sensoren vorteilhaft, wenn durch den zweiten optischen Sensor eine aktive Sensoroberfläche bereitgestellt wird, durch die eine Sättigung des zweiten optischen Sensors und somit der optischen Sensoreinheit vermieden werden kann.The sensor array is preferably a CCD chip. Alternatively, the sensor array is a SPAD chip. Such sensors are particularly susceptible to saturation of individual sensor units. It is therefore particularly advantageous in the case of such sensors if the second optical sensor provides an active sensor surface through which saturation of the second optical sensor and thus of the optical sensor unit can be avoided.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die erste aktive Sensoroberfläche unmittelbar angrenzend zu der zweiten aktiven Sensoroberfläche angeordnet ist. Dadurch wird es ermöglicht, dass für jeden Bildpunkt weitere optische Mittel bereitgestellt werden können, die sowohl von dem ersten optischen Sensor als auch von dem zweiten optischen Sensor genutzt werden könnten. So kann beispielsweise eine Linse von dem ersten optischen Sensor und dem zweiten optischen Sensor gemeinsam genutzt werden.It is also advantageous if the first active sensor surface is arranged directly adjacent to the second active sensor surface. This makes it possible for further optical means to be provided for each image point, which could be used both by the first optical sensor and by the second optical sensor. For example, a lens can be used jointly by the first optical sensor and the second optical sensor.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die optischen Sensoreinheiten in einer Reihe angeordnet sind, wobei in der Reihe abwechselnd ein erster optischer Sensor auf einen zweiten optischen Sensor folgt. Eine solche Anordnung ist besonders vorteilhaft, da von dem ersten optischen Sensor und dem zweiten optischen Sensor bereitgestellte Messwerte besonders einfach abgegriffen werden können, da Zuleitungen nicht den jeweils anderen der optischen Sensoren kreuzen müssen. Es kann somit eine besonders kompakte Sensorvorrichtung geschaffen werden. Bevorzugt weisen der erste optische Sensor und der zweite optische Sensor, insbesondere deren aktive Sensoroberflächen, dabei eine gleiche Breite auf, erstrecken sich also mit gleicher Weite in einer Richtung auf der Sensoroberfläche, die senkrecht zu der Richtung liegt, entlang derer sich die Reihe erstreckt.Furthermore, it is advantageous if the optical sensor units are arranged in a row, with a first optical sensor following a second optical sensor alternately in the row. Such an arrangement is particularly advantageous because measured values provided by the first optical sensor and the second optical sensor can be tapped particularly easily, since supply lines do not have to cross the other of the optical sensors. A particularly compact sensor device can thus be created. The first optical sensor and the second optical sensor, in particular their active sensor surfaces, preferably have the same width, that is, they extend with the same width in a direction on the sensor surface that is perpendicular to the direction along which the row extends.
Ferner ist es ebenso vorteilhaft, wenn die Sensoreinheiten in einer Reihe angeordnet sind, wobei die ersten optischen Sensoren in einer ersten Reihe angeordnet sind und die zweiten optischen Sensoren in einer zweiten Reihe angeordnet sind, wobei die erste Reihe parallel zu der zweiten Reihe ist. Auf diese Weise kann ein Abstand zwischen ersten optischen Sensoren und zweiten optischen Sensoren minimiert werden und somit eine besonders hohe Winkelauflösung erreicht werden, da die optischen Sensoreinheiten besonders dicht aneinander angeordnet werden können, um eine Ausdehnung der Reihe in Richtung der ersten Reihe oder der zweiten Reihe minimiert werden kann. Bevorzugt weisen der erste optische Sensor und der zweite optische Sensor, insbesondere deren aktive Sensoroberflächen, dabei eine gleiche Höhe auf, erstrecken sich also mit gleicher Weite in einer Richtung auf der Sensoroberfläche, entlang derer sich die Reihe erstreckt.Furthermore, it is also advantageous if the sensor units are arranged in a row, the first optical sensors being arranged in a first row and the second optical sensors being arranged in a second row, the first row being parallel to the second row. In this way, a distance between first optical sensors and second optical sensors can be minimized and thus a particularly high angular resolution can be achieved, since the optical sensor units can be arranged particularly close to one another to allow the row to extend in the direction of the first row or the second row can be minimized. The first optical sensor and the second optical sensor, in particular their active sensor surfaces, preferably have the same height, that is, they extend with the same width in a direction on the sensor surface along which the row extends.
Auch ist es vorteilhaft, wenn jede der optischen Sensoreinheiten ein erstes Speicherelement umfasst, welches dem ersten optischen Sensor zugehörig ist, wobei das erste Speicherelement dazu eingerichtet ist, eine von dem ersten optischen Sensor ausgegebene erste Ladung oder einen diese erste Ladung repräsentierenden Wert zu speichern, und ein zweites Speicherelement umfasst, welches dem zweiten optischen Sensor zugehörig ist, wobei das zweite Speicherelement dazu eingerichtet ist, eine von dem zweiten optischen Sensor ausgegebene zweite Ladung oder einen dieser zweiten Ladung repräsentierenden Wert zu speichern. Das erste Speicherelement und das zweite Speicherelement sind insbesondere jeweils ein Kondensator oder ein Register. So wird in dem Kondensator beispielsweise die von dem jeweiligen optischen Sensor abgegebene Ladung gespeichert oder der Kondensator wird durch den optischen Sensor entladen, wenn durch diesen ein optisches Signal empfangen wird. Alternativ wird das von den optischen Sensoren empfangenes optische Signal in einen digitalen Wert gewandelt und in dem Register gespeichert. Die Speicherelemente sind dabei bevorzugt ebenfalls auf der Sensoroberfläche angeordnet. Auf diese Weise können die durch die optischen Sensoreinheiten und somit die von den ersten und den zweiten optischen Sensoren erfassten Helligkeitswerte durch die nahegelegenen Speicherelemente schnell gespeichert werden, wodurch und eine hohe Abtastfrequenz des Sensorarrays erreicht werden kann.It is also advantageous if each of the optical sensor units comprises a first storage element which is associated with the first optical sensor, the first storage element being set up to store a first charge output by the first optical sensor or a value representing this first charge, and comprises a second storage element which is associated with the second optical sensor, the second storage element being configured to store a second charge output by the second optical sensor or a value representing this second charge. The first storage element and the second storage element are in particular each a capacitor or a register. For example, the charge emitted by the respective optical sensor is stored in the capacitor or the capacitor is discharged by the optical sensor when an optical signal is received by the latter. Alternatively, the optical signal received by the optical sensors is converted into a digital value and stored in the register. The storage elements are preferably also arranged on the sensor surface. In this way, the brightness values detected by the optical sensor units and thus by the first and the second optical sensors can be quickly stored by the nearby storage elements, as a result of which a high scanning frequency of the sensor array can be achieved.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn jede der optischen Sensoreinheiten dazu eingerichtet ist, einen in dem ersten Speicherelement gespeicherten Wert in ein erstes benachbartes Speicherelement zu übertragen, und einen in dem zweiten Speicherelement gespeicherten Wert in ein zweites benachbartes Speicherelement zu übertragen. Somit können durch jede der Sensoreinheiten in besonders schneller zeitlicher Folge Messwerte erfasst werden. Es kann somit eine besonders hohe Abtastfrequenz der Sensoreinheiten und somit des Sensorarrays erreicht werden. Das erste benachbarte Speicherelement und das zweite benachbartes Speicherelement sind dabei bevorzugt die Speicherelemente einer benachbarten optischen Sensoreinheit. Somit können die optischen Sensoreinheiten ihre Messwerte über die Speicherelemente benachbarter Sensoreinheiten weitergeben, wodurch ein Auslesen der einzelnen Sensoreinheiten vereinfacht wird, da keine gesonderte Kontaktierung für jede der optischen Sensoreinheiten benötigt wird.It is also advantageous if each of the optical sensor units is set up to transfer a value stored in the first memory element to a first adjacent memory element and to transfer a value stored in the second memory element to a second adjacent memory element. Thus, measured values can be recorded by each of the sensor units in a particularly rapid time sequence. A particularly high sampling frequency of the sensor units and thus of the sensor array can thus be achieved. The first adjacent memory element and the second adjacent memory element are preferably the memory elements of an adjacent optical sensor unit. The optical sensor units can thus pass on their measured values via the storage elements of adjacent sensor units, which simplifies reading out the individual sensor units, since no separate contact is required for each of the optical sensor units.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Sensorvorrichtung eine Auswertungseinheit umfasst, welche dazu eingerichtet ist, für jede der optischen Sensoreinheiten basierend auf einem von dem ersten optischen Sensor bereitgestellten ersten Messwert und basierend auf einem von dem zweiten optischen Sensor bereitgestellten zweiten Messwert zu ermitteln, ob ein reflektiertes optisches Signal empfangen wurde. Das reflektierte optische Signal ist dabei insbesondere ein Signal, welches von einem zugehörigen LiDAR-System zuvor ausgesandt wurde und in einem Umfeld des LiDAR-Systems reflektiert wurde. Es werden somit Signale des ersten optischen Sensors und Signale des zweiten optischen Sensors in Kombination herangezogen, um zu ermitteln, ob ein reflektiertes optisches Signal empfangen wurde. Auf diese Weise kann durch jede der Sensoreinheiten in Kombination mit der Auswertungseinheit ermittelt werden, ob ein optisches Signal, welches entweder an einem niederreflektiven oder an einem hochreflektiven Objekt reflektiert wurde, zurück zu dem Sensorarray geworfen wurde.It is also advantageous if the sensor device comprises an evaluation unit which is set up to determine for each of the optical sensor units based on a first measured value provided by the first optical sensor and based on a second measured value provided by the second optical sensor whether a reflected optical signal was received. The reflected optical signal is in particular a signal that was previously sent by an associated LiDAR system and was reflected in an environment of the LiDAR system. Signals from the first optical sensor and signals from the second optical sensor are thus used in combination in order to determine whether a reflected optical signal has been received. In this way, each of the sensor units in combination with the evaluation unit can determine whether an optical signal, which was reflected either on a low-reflective or a high-reflective object, was thrown back to the sensor array.
Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Auswertungseinheit erkennt, dass ein reflektiertes optisches Signal empfangen wurde, wenn der erste Messwert und/oder der zweite Messwert in einem jeweils zugehörigen vorgegebenen Wertintervall liegt. Die Wertintervalle können dabei variabel sein, beispielsweise von einer Umgebungshelligkeit abhängig sein, oder können abhängig von dem ersten Messwert oder dem zweiten Messwert sein. Es kann insbesondere auf den zweiten Messwert zurückgegriffen werden, wenn der erste Messwert eine Sättigung des ersten optischen Sensors anzeigt. Alternativ oder zusätzlich kann auf den ersten Messwert zurückgegriffen werden, wenn der zweite Messwert anzeigt, dass von dem zweiten optischen Sensor kein optisches Signal empfangen wurde.It is particularly advantageous if the evaluation unit detects that a reflected optical signal has been received when the first measured value and / or the second measured value lies in a respectively associated predetermined value interval. The value intervals can be variable, for example dependent on ambient brightness, or can be dependent on the first measured value or the second measured value. In particular, the second measured value can be used if the first measured value indicates saturation of the first optical sensor. Alternatively or additionally, the first measured value can be used if the second measured value indicates that no optical signal was received by the second optical sensor.
Ein LiDAR-System, welches die erfindungsgemäße Sensoreinheit umfasst, weist alle Vorteile der erfindungsgemäßen Sensoreinheit auf.A LiDAR system which comprises the sensor unit according to the invention has all the advantages of the sensor unit according to the invention.
FigurenlisteFigure list
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
-
1 eine Sensorvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, -
2 eine Sensorvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, -
3 eine schematische Darstellung einer Sensorvorrichtung, welche ein erstes und ein zweites Speicherelement umfasst, und -
4 eine Sensoreinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
-
1 a sensor device according to a first embodiment of the invention, -
2 a sensor device according to a second embodiment of the invention, -
3 a schematic representation of a sensor device comprising a first and a second memory element, and -
4th a sensor unit according to a third embodiment of the invention.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die Sensoroberfläche erstreckt sich über die in
Der in
Die erste optische Sensoreinheit
Die zweite Sensoreinheit
Die optischen Sensoreinheiten
Aus
In bevorzugten Ausführungsformen, welche insbesondere entsprechend der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform ausgestaltet sind, weist jede der Sensoreinheiten
Bevorzugt ist das erste Speicherelement
Das erste Speicherelement
Das zweite Speicherelement
Bevorzugt ist dabei in dieser Ausführungsform jede der optischen Sensoreinheiten
Jeder der optischen Sensoreinheiten
Ist ein Empfangszeitraum verstrichen, so wird der erste Messwert aus dem ersten Speicherelement
So wird der in dem ersten Speicherelement
In entsprechender Weise wird der zweite Messewert, welcher in dem zweiten Speicherelement
Durch den ersten Analog-Digital-Wandler
Es ist aus
Der Auswertungseinheit
Dabei wird insbesondere dann erkannt, dass ein reflektiertes optisches Signal empfangen wurde, wenn der erste Messwert und/oder der zweite Messwert in einem jeweils zugehörigen vorgegebenen Wertintervall liegt. So wird insbesondere dann erkannt, dass ein reflektiertes optisches Signal empfangen wurde, wenn der erste Messwert eine Sättigung des ersten optischen Sensors
Es wird somit insbesondere ein CCD-Chip so gestaltet, dass dieser insbesondere für LiDAR-Anwendungen im Bereich des automatisierten Fahrens sowohl für niederreflektive als auch für hochreflektive Objekte eine zuverlässige Detektion ermöglicht.In particular, a CCD chip is thus designed in such a way that it enables reliable detection, in particular for LiDAR applications in the field of automated driving, for both low-reflective and high-reflective objects.
Dies wird durch die Kombination eines großen Pixelarrays (hohe Sensitivität) und eines kleinen Pixelarrays (niedrige Sensitivität) jeweils bestehend aus Photodioden auf einem Silizium Chip, um sowohl für nieder- als auch hochreflektive Objekte eine zuverlässige Auswertung ermöglicht. Der große Pixelarray wird dabei durch die ersten optischen Sensoren
Durch die Auswertung der beiden unabhängigen Pixelarrays und eine Plausibilisierung kann im System erkannt werden, ob sich (teilweise) hochreflektive Objekte im Sichtfeld befinden. Die Robustheit des Systems wird erhöht, da direkt im ersten Scan eine zuverlässige Aussage getroffen werden kann.By evaluating the two independent pixel arrays and performing a plausibility check, it can be recognized in the system whether there are (partially) highly reflective objects in the field of view. The robustness of the system is increased because a reliable statement can be made directly in the first scan.
Neben der obigen schriftlichen Offenbarung wird explizit auf die Offenbarung der
Claims (10)
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2020
- 2020-09-10 WO PCT/EP2020/075345 patent/WO2021052859A1/en active Application Filing
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Publication number | Publication date |
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WO2021052859A1 (en) | 2021-03-25 |
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