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Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Erzeugung von Lichtpulsen eines Lidar-Systems.
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Stand der Technik
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Lidar-Systeme beziehungsweise Lidarsensoren sind ein Baustein auf dem Weg zum hoch automatisierten Fahren. Sie dienen unter anderem der Entfernungsmessung von Objekten und zur Erzeugung einer Umgebungskarte um das Lidar-System. Hierbei können Sie sowohl eine hohe räumliche Auflösung bieten als auch einen großen Messbereich abdecken, das heißt sowohl nahe als auch ferne Objekte detektieren. Dabei spielt das von einem Objekt reflektierte Licht beziehungsweise dessen Intensität, die von dem Lidar-System empfangen und ausgewertet wird, eine wichtige Rolle. Eine zu hohe Pulsintensität kann die sinnvolle Auswertung des reflektierten Pulses stören und einen brauchbaren Messwert verhindern, beispielsweise wenn der Detektor saturiert. Eine zu niedrige Pulsintensität kann die Detektion entfernter Objekte unmöglich machen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Offenbart wird ein Verfahren zur Erzeugung von Lichtpulsen eines Lidar-Systems mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs.
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Dabei wird eine Lichtpulssequenz erzeugt, welche mindestens einen ersten Lichtpuls und einen zweiten Lichtpuls unterschiedlicher Intensität aufweist. Dies geschieht durch eine Lichtquelle, insbesondere durch einen Laser. Dabei kann die Pulsintensität beispielsweise durch die Peak-Amplitude der Pulse definiert sein und die Pulsintensität sich beispielsweise im Bereich eines Faktors von 100, insbesondere 200, bis 500 unterscheiden. Der erste und der zweite Puls können beispielsweise einen zeitlichen Abstand im Bereich von 1 ns bis 1000 ns haben, insbesondere 500 ns.
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Die so erzeugte Lichtpulssequenz wird mittels des Lidar-Systems ausgesendet und der von einem Objekt reflektierte Teil der Lichtpulssequenz wird durch das Lidar-System empfangen.
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Der empfangene Teil der Lichtpulssequenz wird ausgewertet und kann zur Entfernungsmessung des Objektes eingesetzt werden.
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Dieses Verfahren ist vorteilhaft, da für das Verfahren keine komplexe Ladeschaltung für die Lichtquelle eingesetzt werden muss und somit eine einfache Umsetzbarkeit des Verfahrens gewährleistet ist. Zwar kann hier mit Konstantstromquellen für die Laserquelle Abhilfe geschafft werden, jedoch haben Konstantstromquellen das Problem, dass bei einer Fehlfunktion erheblich mehr Laserleistung erzeugt werden kann, wodurch die Gewährleistung der Augensicherheit zu einer großen Herausforderung wird und aufwändige Sicherheitsmechanismen notwendig werden. Dies ist bei dem offenbarten Verfahren nicht erforderlich. Weiterhin ist eine einfache Auswertung der reflektierten Lichtpulssequenz ohne aufwändige lange Filter möglich, wodurch der Rechenaufwand in einem vertretbaren Rahmen bleibt.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zweckmäßigerweise wird beim Erzeugen der Lichtpulssequenz ein erster Lichtpuls mit einer vordefinierten ersten Intensität erzeugt. Weiterhin wird nach dem Erzeugen des ersten Lichtpulses ein zweiter Lichtpuls mit einer vordefinierten zweiten Intensität erzeugt. Dabei ist die vordefinierte zweite Intensität höher als die vordefinierte erste Intensität. Dies ist vorteilhaft, da durch den ersten Lichtpuls mit geringerer Intensität eine Sättigung eines Detektors des Lidar-Systems vermieden wird. Durch das Aussenden zweier Pulse mit Intensitätsunterschieden in der angegebenen Reihenfolge wird das Problem vermieden, dass Signale des starken Pulses in ein Messfenster des schwachen Pulses fallen und somit nicht mehr von diesem unterschieden werden können, was die Auswertung zur Entfernungsmessung verfälschen kann.
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Zweckmäßigerweise liegt zwischen den Lichtpulsen der Lichtpulssequenz jeweils ein vordefinierter erster zeitlicher Abstand. Dies ist vorteilhaft, da die einzelnen Lichtpulse somit getrennt auswertbar sind und eine Minimierung des Rechenaufwandes erlauben. Beispielsweise sind keine langen Filterbänke notwendig, um die einzelnen Pulse der Pulssequenz auszuwerten. Weiterhin ermöglicht ein ausreichend langer erster zeitlicher Abstand die Eindeutigkeit in der Intepretation des empfangenen Signals, da der schwache Lichtpuls nur eine geringe Reichweite aufweist. Der schwache Lichtpuls kehrt dabei zum Detektor zurück, bevor der starke Lichtpuls ausgesendet wird.
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Alternativ ist auch ein kürzerer erster zeitlicher Abstand nutzbar, wobei die Pulse in diesem Fall in der Auswertung voneinander getrennt werden.
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Zweckmäßigerweise wird beim Auswerten des empfangenen Teils der Lichtpulssequenz, das heißt des reflektierten Lichts, der empfangene erste Lichtpuls ausgewertet und der empfangene zweite Lichtpuls ausgewertet. Vorteilhafterweise geschieht dies getrennt voneinander, insbesondere nacheinander, in einer elektronischen Steuereinheit, um den Rechenaufwand und die Komplexität der elektronischen Steuereinheit zu minimieren. Anschließend werden die Auswertungen der Lichtpulse zusammengeführt, um den Entfernungsmessbereich des Lidar-Systems zu vergrößern. Dies ist möglich, da durch den Puls mit geringerer Intensität insbesondere ein naher Messbereich und durch den Puls mit höherer Intensität ein entfernterer Messbereich abgedeckt wird. Bei einem nahen Objekt wird das Licht mit einer höheren Intensität reflektiert als bei einem weiter entfernten Objekt, sodass es zu einer Sättigung des Detektors des Lidar-Systems kommen kann, wenn ein Puls hoher Intensität von einem nahen Objekt reflektiert wird. Dies macht in der Konsequenz eine zuverlässige Entfernungsmessung unmöglich. Durch das Aussenden des Lichtpulses niedriger Intensität kann eine Messung der Entfernung auch in diesem Fall zuverlässig stattfinden, sodass durch eine Zusammenführung der Auswertungen ein erweiterter Messbereich realisiert wird.
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Zweckmäßigerweise weist der erste Lichtpuls eine kleinere Pulsdauer auf als der zweite Lichtpuls. Dies ist vorteilhaft, da dadurch eine Blendung eines Detektors des Lidar-Systems durch interne Reflexe eines ausgesendeten Pulses abgeschwächt bzw. vermieden wird. Dies ist insbesondere für SPAD-Detektoren relevant. Dies ermöglicht eine zuverlässige Messung kurzer Distanzen. Weiterhin erlaubt dies ein Unterscheiden des ersten und zweiten Pulses anhand der vom Detektor gemessenen Pulsdauer.
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Zweckmäßigerweise wird beim Erzeugen der Lichtpulssequenz ein Teil des zur Erzeugung der Lichtpulssequenz erforderlichen Lichts in eine optische Verzögerungskette, insbesondere mittels eines Strahlteilers, ausgekoppelt. Weiterhin wird das ausgekoppelte Licht, welches durch die optische Verzögerungskette verzögert wurde, in einen optischen Pfad des nicht ausgekoppelten Teils des zur Erzeugung der Lichtpulssequenz erforderlichen Lichts eingekoppelt. Durch das Auskoppeln, Verzögern und wieder Einkoppeln lässt sich eine Lichtpulssequenz mit mindestens zwei Lichtpulsen unterschiedlicher Intensität erzeugen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Licht durch eine Lichtquelle bzw. Laserquelle mit konstanter Pulsenergie erzeugt wird. Dies ermöglicht eine einfache Steuerschaltung für die Licht- oder Laserquelle durch den Einbau einfacher optischer Elemente. Weiterhin kann durch den Strahlteiler die Pulsintensität des verzögerten Lichts einfach festgelegt werden. So kann auf einfache Weise vorgegeben werden, ob zuerst ein Puls hoher Intensität und dann niedrigerer Intensität kommt oder umgekehrt. Auch lässt sich über die Ausgestaltung der Verzögerungskette einfach der zeitliche Abstand zwischen den resultierenden Pulsen vorgeben, ohne dass aufwändige elektronische Schaltungen erforderlich sind.
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Zweckmäßigerweise umfasst die optische Verzögerungskette einen Lichtwellenleiter und/oder eine Freiraumausbreitung des ausgekoppelten Lichts. Dabei ist die Zeitdauer, die das ausgekoppelte Licht bis zur Einkopplung benötigt, größer als die Zeitdauer, die das nicht ausgekoppelte Licht bis zur Einkopplung des ausgekoppelten Lichts benötigt. Dies ist vorteilhaft, da somit einfach der zeitliche Abstand zwischen den Pulsen festgelegt werden kann.
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Zweckmäßigerweise wird das zur Erzeugung der Lichtpulssequenz erforderliche Licht in einen optischen Resonator eingeleitet, um die mindestens zwei Lichtpulse unterschiedlicher Intensität zu erzeugen. Dies ist vorteilhaft, da auf einfache Weise umsetzbar ohne aufwändige elektronische Schaltungen. Ein optischer Resonator ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine Vielzahl an Pulsen in der Pulssequenz gewünscht ist.
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Zweckmäßigerweise wird das zur Erzeugung der Lichtpulssequenz erforderliche Licht in einen sättigbaren Absorber eingeleitet, um die mindestens zwei Lichtpulse unterschiedlicher Intensität zu erzeugen. Dabei wird eine Lichtpulssequenz von Pulsen gleicher Intensität in den optischen Absorber eingeleitet. Ein Großteil der Intensität des ersten Pulses wird dabei durch den Absorber absorbiert, sodass der aus dem Absorber austretende erste Puls eine niedrigere Intensität aufweist als ein dem ersten Puls nachfolgender zweiter Puls, insbesondere wenn der zweite Puls dem ersten Puls innerhalb einer Zeitspanne nachfolgt, die kürzer als die Relaxationszeit des optischen Absorbers ist. Dabei tritt in dem Absorber ein Sättigungseffekt ein, welcher eine verringerte Absorption beim Auftreffen des zweiten Pulses zur Folge hat.
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Zweckmäßigerweise umfasst der sättigbare Absorber ein Halbleitermaterial und/oder ein phosphoreszierendes Material. Dies ist vorteilhaft, da diese Materialien ein sättigbares Absorptionsverhalten aufweisen, welches geeignet ist, das oben beschrieben Verhalten zu erzielen und eine entsprechende Modulation der Pulsintensität mehrere Pulse im Abstand einiger Nanosekunden zu erzielen.
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Zweckmäßigerweise werden die beschriebenen Verfahrensschritte mehrfach und/oder kontinuierlich ausgeführt, wobei zwischen den Schritten des Aussendens der jeweiligen Lichtpulssequenz ein vordefinierter zweiter zeitlicher Abstand liegt. Dabei ist der zweite zeitliche Abstand größer als der erste zeitliche Abstand, das heißt, der Abstand zwischen den jeweiligen Lichtpulssequenzen ist größer als zwischen den einzelnen Pulsen innerhalb einer Lichtpulssequenz. Das mehrfach und/oder kontinuierliche Ausführen ist vorteilhaft, da somit eine Vielzahl an Objekten und deren Entfernungen erfasst werden können und bei einer Bewegung korrigierte Entfernungsdaten erfasst werden. Es liegt somit eine Vielzahl an auswertbaren reflektierten Pulsen vor, wodurch eine gute Messstatistik erzielt werden kann und ein „Springen“ des Entfernungssignals verhindert bzw. abgeschwächt wird. Weiterhin zeigen sich dabei besonders gut die Vorteile des Verfahrens, insbesondere was ein mögliches Sättigungsverhalten eines Detektors eines Lidar-Systems betrifft, da dies durch das beschriebene Verfahren vermieden bzw. abgeschwächt wird.
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Zweckmäßigerweise erfolgt das Empfangen des reflektierten Lichts mit einem SPAD-Detektor, einem sogenannten Einzelphotonen-Avalanche-Dioden-Detektor. Dies ist vorteilhaft, da ein SPAD-Detektor aufgrund seiner Totzeiten und seines Sättigungsverhalten besonders stark von dem beschriebenen Verfahren profitiert. Da die SPAD-Technologie zusätzlich Probleme mit dem Dynamikbereich hat, da nur wenige SPAD-Zellen für eine Messung zur Verfügung stehen, ist das beschrieben Verfahren für diese Art von Detektor vorteilhaft einsetzbar.
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Weiterhin ist Gegenstand der Offenbarung ein Lidar-System, welche mindestens ein Mittel umfasst, das eingerichtet ist, das beschriebene Verfahren auszuführen. Ein solches Lidar-System umfasst beispielsweise eine Lichtquelle, eine elektronische Steuereinheit und einen Detektor zum Empfangen des reflektierten Lichts. Weiterhin kann auch ein Ablenkspiegel oder eine Sende-/Empfangsoptik vorhanden sein. Somit können die genannten Vorteile realisiert werden.
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Weiterhin ist Gegenstand der Offenbarung ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass das offenbarte Lidar-System alle Schritte des beschriebenen Verfahrens ausführt. Somit können die genannten Vorteile realisiert werden.
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Weiterhin ist Gegenstand der Offenbarung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das offenbarte Computerprogramm gespeichert ist.
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Figurenliste
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher ausgeführt.
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Es zeigen:
- 1 ein Flussdiagramm des offenbarten Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 eine schematische Darstellung von aus dem offenbarten Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform resultierenden Lichtpulsen;
- 3 ein Flussdiagramm des offenbarten Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 4 eine schematische Darstellung von aus dem offenbarten Verfahren gemäß der zweiten Ausführungsform resultierenden Lichtpulsen;
- 5 ein Flussdiagramm des offenbarten Verfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform;
- 6 eine schematische Darstellung von aus dem offenbarten Verfahren gemäß der dritten Ausführungsform resultierenden Lichtpulsen;
- 7 eine schematische Darstellung der ausgewerteten empfangenen Lichtpulssequenz zur Entfernungsmessung in einem Histogramm;
- 8 eine schematische Darstellung der ausgewerteten ersten und zweiten Lichtpulse;
- 9 eine schematische Darstellung eines Lidar-Systems mit einer optischen Verzögerungskette;
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Ausführungsformen der Erfindung
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Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in allen Figuren gleiche Vorrichtungskomponenten oder gleiche Verfahrensschritte.
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1 zeigt ein Flussdiagramm des offenbarten Verfahrens zur Erzeugung von Lichtpulsen eines Lidar-Systems gemäß einer ersten Ausführungsform. Dabei wird in einem ersten Schritt S11 eine Lichtpulssequenz durch eine Lichtquelle des Lidar-Systems erzeugt, wobei die Lichtpulssequenz mindestens einen ersten Lichtpuls und einen zweiten Lichtpuls umfasst. Die Lichtpulse weisen dabei eine unterschiedliche Intensität aus.
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In einem zweiten Schritt S12, der sich mit dem ersten Schritt S11 überlappen kann, wird die Lichtpulssequenz durch das Lidar-System in dessen Umgebung ausgesendet.
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In einem dritten Schritt S13 wird ein von einem Objekt reflektierter Teil der Lichtpulssequenz durch das Lidar-Systems empfangen. Dabei kann die ursprünglich ausgesendete Lichtpulssequenz ganz oder teilweise wieder empfangen werden, gegebenenfalls in abgeschwächter, je nach dem worauf die Lichtpulssequenz trifft und zurückgeworfen wird. Das Empfangen kann des Lichts kann durch einen entsprechenden Detektor des Lidar-Systems realisiert werden.
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In einem vierten Schritt S14 wird der empfangene Teil der Lichtpulssequenz ausgewertet, um daraus beispielsweise die Entfernung des Objektes zu ermitteln.
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2 zeigt eine schematische Darstellung von aus dem offenbarten Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform resultierenden Lichtpulsen. Auf der Hochachse Tx ist dabei die Intensität der jeweiligen Pulse abgetragen und auf der Längsachse time der zeitliche Verlauf. Die beiden Pulse der Lichtpulssequenz weisen einen vordefinierten ersten zeitlichen Abstand T1 auf und die jeweiligen Lichtpulssequenzen weisen einen vordefinierten zweiten zeitlichen Abstand T2 auf. Der vordefinierte zeitliche Abstand T2 kann beispielsweise im Bereich von 1 µs bis 10 µs liegen, insbesondere bei 2 µs.
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3 zeigt ein Flussdiagramm des offenbarten Verfahrens zur Erzeugung von Lichtpulsen eines Lidar-Systems gemäß einer zweiten Ausführungsform. Dabei wird in einem ersten Schritt S31 eine Lichtpulssequenz durch eine Lichtquelle des Lidar-Systems erzeugt, wobei die Lichtpulssequenz mindestens einen Lichtpuls umfasst. Die Lichtquelle erzeugt die Lichtpulse mit gleicher Intensität. Somit kann die Lichtquelle einfacher und kostengünstiger aufgebaut werden.
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In einem zweiten Schritt S32 wird ein Teil des zur Erzeugung der Lichtpulssequenz erforderlichen Lichts in eine optische Verzögerungskette ausgekoppelt. Dazu kann beispielsweise ein Strahlteiler eingesetzt werden. Dadurch lassen sich die Intensitäten der resultierenden Pulse festlegen.
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In einem dritten Schritt S33 wird das ausgekoppelte Licht, welches durch die optische Verzögerungskette verzögert wurde, wieder zu dem nicht ausgekoppelten Licht eingekoppelt, um die Lichtpulssequenz mit den mindestens zwei Pulsen unterschiedlicher Intensität zu erzeugen.
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In einem vierten Schritt S34, der sich mit den vorstehenden Schritten überlappen kann, wird die so erzeugte Lichtpulssequenz durch das Lidar-System in dessen Umgebung ausgesendet.
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In einem fünften Schritt S35 wird ein von einem Objekt reflektierter Teil der Lichtpulssequenz durch das Lidar-Systems empfangen. Dabei kann die ursprünglich ausgesendete Lichtpulssequenz ganz oder teilweise wieder empfangen werden, gegebenenfalls in abgeschwächter, je nach dem worauf die Lichtpulssequenz trifft und zurückgeworfen wird. Das Empfangen des Lichts kann durch einen entsprechenden Detektor des Lidar-Systems realisiert werden.
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In einem sechsten Schritt S36 wird der empfangene Teil der Lichtpulssequenz ausgewertet, um daraus beispielsweise die Entfernung des Objektes zu ermitteln.
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4 zeigt eine schematische Darstellung von aus dem offenbarten Verfahren gemäß der zweiten Ausführungsform resultierenden Lichtpulsen. Auf der Hochachse intensity ist dabei die Intensität der jeweiligen Pulse abgetragen und auf der Längsachse time der zeitliche Verlauf. In der linken Abbildung ist ein Lichtpuls dargestellt, wie er von der Lichtquelle erzeugt wird. Er weist eine vordefinierte Intensität auf. Rechts sind die resultierenden Lichtpulse nach dem Durchlaufen der optischen Verzögerungskette dargestellt. Dabei sind die zeitlichen Abstände und die dargestellten Intensitäten nur schematisch: Der Puls in der linken Abbildung resultiert in den gezeigten zwei Pulsen mit vordefinierter erster und zweiter Intensität in der rechten Abbildung.
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5 zeigt ein Flussdiagramm des offenbarten Verfahrens zur Erzeugung von Lichtpulsen eines Lidar-Systems gemäß einer dritten Ausführungsform. Dabei wird in einem ersten Schritt S51 eine Lichtpulssequenz durch eine Lichtquelle des Lidar-Systems erzeugt, wobei die Lichtpulssequenz mindestens einen ersten Lichtpuls und einen zweiten Lichtpuls umfasst. Die Lichtquelle erzeugt die Lichtpulse mit gleicher Intensität. Somit kann die Lichtquelle einfacher und kostengünstiger aufgebaut werden.
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In einem zweiten Schritt S52 wird die in dem ersten Schritt S51 erzeugte Lichtpulssequenz in einen sättigbaren Absorber eingeleitet. Durch den sättigbaren Absorber wird ein großer Teil des ersten Lichtpulses absorbiert, sodass der transmittierte erste Lichtpuls eine niedrigere Intensität aufweist. Dies resultiert auch in einem Sättigungseffekt des Absorbers bzw. des Absorbermaterials, was dessen Absorptionsfähigkeit herabsetzt für eine gewisse Zeit, bis wieder eine Relaxation in den nicht angeregten Zustand stattgefunden hat. Der dem ersten Lichtpuls nachfolgende zweite Lichtpuls, welcher innerhalb einer Zeitspanne folgt, die kürzer als die genannte Relaxationszeit des Absorbers ist, wird daher zu einem kleineren Teil als der erste Lichtpuls absorbiert, sodass der transmittierte zweite Lichtpuls eine höhere Intensität aufweist als der transmittierte erste Lichtpuls.
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In einem dritten Schritt S53, der sich mit dem ersten Schritt S51 überlappen kann, wird die so erzeugte Lichtpulssequenz durch das Lidar-System in dessen Umgebung ausgesendet.
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In einem vierten Schritt S54 wird ein von einem Objekt reflektierter Teil der Lichtpulssequenz durch das Lidar-Systems empfangen. Dabei kann die ursprünglich ausgesendete Lichtpulssequenz ganz oder teilweise wieder empfangen werden, gegebenenfalls in abgeschwächter, je nach dem worauf die Lichtpulssequenz trifft und zurückgeworfen wird. Das Empfangen des Lichts kann durch einen entsprechenden Detektor des Lidar-Systems realisiert werden.
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In einem fünften Schritt S55 wird der empfangene Teil der Lichtpulssequenz ausgewertet, um daraus beispielsweise die Entfernung des Objektes zu ermitteln.
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6 zeigt eine schematische Darstellung von aus dem offenbarten Verfahren gemäß der zweiten Ausführungsform resultierenden Lichtpulsen. Auf der Hochachse intensity ist dabei die Intensität der jeweiligen Pulse abgetragen und auf der Längsachse time der zeitliche Verlauf. In der linken Abbildung sind exemplarisch zwei Lichtpulse dargestellt, wie sie von der Lichtquelle erzeugt werden. Sie weisen eine vordefinierte Intensität auf. Rechts sind die resultierenden Lichtpulse nach dem Durchlaufen des optischen Absorbers dargestellt. Dabei sind die zeitlichen Abstände und die dargestellten Intensitäten nur schematisch: Die zwei Pulse in der linken Abbildung resultieren in den gezeigten zwei Pulsen mit vordefinierter erster und zweiter Intensität in der rechten Abbildung.
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7 zeigt eine schematische Darstellung der ausgewerteten empfangenen Lichtpulssequenz zur Entfernungsmessung in einem Histogramm. Dabei weist das Histogramm auf der Längsachse bin verschiedene Klassen auf, die verschiedene Entfernungen von Objekten zum Lidar-System darstellen. Weiterhin ist eine Grenzwertlinie thr eingezeichnet, die darstellt, ab welchem Intensitätsgrenzwert ein Objekt als vorhanden angesehen wird. Die Hochachse I repräsentiert die Intensität. Die durch die Intensitäten 71, 72, 73 repräsentierten Objekte werden somit von dem Lidar-System detektiert, wohingegen das durch die Intensität 74 repräsentierte Objekt nicht detektiert wird, da sich das Objekt außerhalb der maximalen Reichweite des schwache Pulses befindet.
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8 zeigt eine schematische Darstellung einer ausgewerteten reflektierten Lichtpulssequenz gemäß der Offenbarung. Auf der Hochachse I ist dabei die entsprechende Intensität der reflektierten Pulse abgetragen und auf der Längsachse eine Kennzahl für die Entfernung. Bis zu einer gewissen Entfernungskennzahl dl verläuft die ausgewertete Intensitätskurve für einen Puls mit hoher Intensität parallel zur Hochachse I. Im Punkt 83 erfolgt dann ein Knick. Dies bedeutet, dass bis zu dieser Entfernung, vom Nahbereich her kommend, keine zuverlässigen Entfernungs- und Intensitätsinformationen vorliegen, da der reflektierte, empfangene Puls eine zu hohe Intensität aufweist. Dies resultiert in einer Sättigung eines Empfängers des reflektierten Pulses, wobei das Sättigungsverhalten insbesondere bei SPAD-Detektoren auftritt. Ab der Entfernungskennzahl dl beziehungsweise dem Punkt 83 verläuft die Intensitätskurve in der schematischen Darstellung linear, hier mit 81 bezeichnet. Dabei ist das konkrete Aussehen der Kurve hier nicht von Belang, sondern vor allem die Tatsache, dass ein linearer oder gegebenenfalls auch nichtlinearer injektiver Zusammenhang zwischen Entfernung und Intensität besteht. Über diesen kann dann von der empfangenen Pulsintensität auf die Entfernung rückgerechnet werden. Für den Nahbereich bis zum Punkt 83 bzw. zur Entfernung d1 liegen somit noch keine zuverlässigen Entfernungsinformationen vor.
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Aus der Auswertung des Pulses mit niedriger Intensität resultiert die Intensitätskurve 82, wobei auch bei dieser ein linearer oder gegebenenfalls auch nichtlinearer injektiver Zusammenhang zwischen Entfernung und Intensität besteht. Dies gilt bis zur Entfernung d1, wodurch sich bis zur der Entfernung dl zuverlässig die Entfernung eines Objektes bestimmten lässt. Wird nun die Intensitätskurve 81 des Pulses mit hoher Intensität mit der Intensitätskurve 82 des Pulses mit niedriger Intensität zusammengeführt, kann für den gesamten Messbereich eine zuverlässige Entfernungs- und Intensitätsmessung für Objekte ermöglicht werden, ohne dass das elektrische Verhalten eines Empfängers begrenzend wirkt.
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9 zeigt eine schematische Darstellung eines Lidar-Systems 90 mit einer optischen Verzögerungskette 92. Dabei umfasst die Verzögerungskette 92 zwei Strahlteiler zum Aus- und Einkoppeln eines Teils des Lichtstrahl 93, wodurch aus einem Puls mit vordefinierter Intensität zwei Pulse mit einer vordefinierten ersten Intensität und einer vordefinierten zweiten Intensität erzeugt werden können. Der Lichtstrahl wird dabei durch eine Lichtquelle 91 erzeugt und durch geeignete Mittel - hier nicht dargestellt -, beispielsweise eine entsprechende Optik, in die Umgebung des Lidar-Systems ausgesendet.
