DE102022115374A1

DE102022115374A1 - System und Verfahren zum Erzeugen von Laufzeitmessungspulsen

Info

Publication number: DE102022115374A1
Application number: DE102022115374.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Botzner
Original assignee: Blickfeld GmbH
Current assignee: Blickfeld GmbH
Priority date: 2022-06-21
Filing date: 2022-06-21
Publication date: 2023-12-21

Abstract

Die Anmeldung betrifft ein System zum Erzeugen von Laufzeitpulsen für Lichterkennungs- und Laufzeitmessung - light detection and ranging -LIDAR. Das System umfasst eine Logikschaltung, die eingerichtet ist, einen mittels eines Lasers abzustrahlenden Laufzeitmessungspuls zu bestimmen, wobei der abzustrahlende Laufzeitmessungspuls mindestens einer ist aus einer Laufzeitmessungspulsmenge, wobei die Laufzeitmessungspulsmenge mindestens einen Nahlaufzeitmessungspuls und einen Weitlaufzeitmessungspuls beinhaltet, wobei, wenn sowohl der Nahlaufzeitmessungspuls als auch der Weitlaufzeitmessungspuls abzustrahlen sind, zuerst das Nahenergiespeicherelement ausgewählt und geladen wird, eine Laufzeitmessungspulserzeugungsschaltung, die eingerichtet ist zum Abstrahlen von Laufzeitpulsen, umfassend eine Energiespeicherauswahlschaltung, umfassend ein Nahenergiespeicherelement und ein Weitenergiespeicherelement, wobei die Energiespeicherauswahlschaltung eingerichtet ist, ein dem abzustrahlenden Laufzeitmessungspuls entsprechendes Energiespeicherelement auszuwählen, wobei dem Nahlaufzeitmessungspuls das Nahenergiespeicherelement entspricht und dem Weitlaufzeitmessungspuls das Weitenergiespeicherelement entspricht, eine Ladeschaltung, die eingerichtet ist, das ausgewählte Energiespeicherelement zu laden und eine Laufzeitpulsabgabeschaltung, die einen Laser umfasst und eingerichtet ist, den Laser mit der in dem ausgewählten Energiespeicherelement gespeicherten Energie zu aktivieren, um den abzustrahlenden Laufzeitmessungspuls abzustrahlen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Anmeldung bezieht sich im Allgemeinen auf die Erzeugung von Laufzeitmessungspulsen für Lichterkennung- und Laufzeitmessung (light detection and ranging; LIDAR).
HINTERGRUND
LIDAR-Systeme, wie sie z.B. in Fahrzeugen oder Industriesystemen, wie z.B. Lagerhallensystemen verwendet werden, verwenden häufig Laserpulse, um über die Messung der Laufzeit dieser Pulse (englisch: time of flight (ToF) measurements), d.h. die Zeitdauer von Abstrahlung des Laserpulses bis zur Detektion des reflektierten Laserpulses, die Entfernung von Objekten zum LIDAR-System zu bestimmen. Für eine zentimetergenaue Bestimmung dieser Entfernung sind Laserpulse mit sehr kurzen Zeitdauern, d.h. typischerweise im Nano- oder Pikosekundenbereich, und hohen Energien, typischerweise im Nanojoulebereich notwendig. Sowohl im Kontext von Fahrzeugen als auch im Kontext von Industriesystemen ist bei Laserpulsen mit hohen Energien allerdings immer die Gefahr von Schädigungen von Augen umstehender Menschen zu beachten. Daraus ergeben sich hohe Anforderungen sowohl an die Erzeugung dieser Pulse selbst sowie an die Sicherheit ihrer Erzeugung.
LIDAR-Systeme verwenden oft koaxiale optische Systeme, d.h., dass LIDAR-Systeme ein optisches System verwenden, über das die Laserpulse sowohl abgestrahlt als auch die reflektierten Laserpulse detektiert werden. Für die Dauer der Abstrahlung des Laserpulses ist solch ein koaxiales LIDAR-System blind, d.h. dass das LIDAR-System für die Laserpulsdauer keinen reflektierten Laserpuls detektieren kann. Dementsprechend muss die Erzeugung und Abstrahlung der Laserpulse so erfolgen, dass das LIDAR-System trotz dieser temporären Blindheit zuverlässig die Entfernung zu Objekten abschätzt.
Vor diesem Hintergrund ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren zum Erzeugen von Laufzeitmessungspulsen bereitzustellen, dass kurze Laserpulse mit hoher Energie bereitstellt, einen zuverlässigen Betrieb koaxialer LIDAR-Systeme ermöglicht und dabei die Sicherheit von Augen gewährleistet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um dieses Ziel zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung ein System zum Erzeugen von Laufzeitmessungspulsen für LIDAR bereit. Das System umfasst eine Logikschaltung, die eingerichtet ist, einen mittels eines Lasers abzustrahlenden Laufzeitmessungspuls zu bestimmen, wobei der abzustrahlende Laufzeitmessungspuls mindestens einer ist aus einer Laufzeitmessungspulsmenge, wobei die Laufzeitmessungspulsmenge mindestens einen Nahlaufzeitmessungspuls und einen Weitlaufzeitmessungspuls beinhaltet, wobei, wenn sowohl der Nahlaufzeitmessungspuls als auch der Weitlaufzeitmessungspuls abzustrahlen sind, zuerst das Nahenergiespeicherelement ausgewählt und geladen wird. Das System umfasst weiter eine Laufzeitmessungspulserzeugungsschaltung, die eingerichtet ist zum Abstrahlen von Laufzeitmessungspulsen, wobei die Laufzeitmessungspulserzeugungsschaltung eine Energiespeicherauswahlschaltung, umfassend ein Nahenergiespeicherelement und ein Weitenergiespeicherelement, wobei die Energiespeicherauswahlschaltung eingerichtet ist, ein dem abzustrahlenden Laufzeitmessungspuls entsprechendes Energiespeicherelement auszuwählen, wobei dem Nahlaufzeitmessungspuls das Nahenergiespeicherelement entspricht und dem Weitlaufzeitmessungspuls das Weitenergiespeicherelement entspricht, eine Ladeschaltung, die eingerichtet ist, das ausgewählte Energiespeicherelement zu laden und eine Laufzeitmessungspulsabgabeschaltung umfasst, die einen Laser umfasst und eingerichtet ist, den Laser mit der in dem ausgewählten Energiespeicherelement gespeicherten Energie zu aktivieren, um den abzustrahlenden Laufzeitmessungspuls abzustrahlen.
Weiter stellt die Erfindung zur Erfüllung dieses Ziels Ein LIDAR-Verfahren bereit. Das LIDAR-Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Bestimmen eines mittels eines Lasers abzustrahlenden Laufzeitmessungspulses, wobei der abzustrahlende Laufzeitmessungspuls mindestens einer ist aus einer Laufzeitmessungspulsmenge, wobei die Laufzeitmessungspulsmenge mindestens einen Nahlaufzeitmessungspuls und einen Weitlaufzeitmessungspuls beinhaltet, Auswählen eines dem abzustrahlenden Laufzeitmessungspuls entsprechenden Energiespeicherelements, wobei dem Nahlaufzeitmessungspuls ein Nahenergiespeicherelement entspricht und dem Weitlaufzeitmessungspuls ein Weitenergiespeicherelement entspricht, Laden des ausgewählten Energiespeicherelements und Aktivieren des Lasers mit der in dem ausgewählten Energiespeicherelement gespeicherten Energie, um den abzustrahlenden Laufzeitmessungspuls abzustrahlen, wobei, wenn sowohl der Nahlaufzeitmessungspuls als auch der Weitlaufzeitmessungspuls abzustrahlen sind, zuerst das Nahenergiespeicherelement ausgewählt und geladen wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug zu den angehängten Figuren beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Elemente beziehen.

1 zeigt ein Blockschaltbild eines LIDAR Systems gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Blockschaltbild einer Logikschaltung und einer Laufzeitmessungspulserzeugungsschaltung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine Implementierung der Laufzeitmessungspulserzeugungsschaltung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine Implementierung der Laufzeitmessungspulserzeugungsschaltung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt beispielhafte Verläufe von Steuersignalen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt ein LIDAR-Verfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Es sollte verstanden werden, dass das Bereitstellen dieser Zeichnungen nicht beabsichtigt, die Offenbarung der vorliegenden Erfindung auf die in den Figuren gezeigten Aspekte zu beschränken. Vielmehr werden diese Zeichnungen bereitgestellt, um beim Verständnis der vorliegenden Erfindung zu helfen. Der Fachmann wird sogleich verstehen, dass Aspekte der vorliegenden Erfindung, die in einer Zeichnung gezeigt werden, mit Aspekten aus einer anderen Zeichnung kombiniert werden können oder dass in einer Figur gezeigte Aspekte weggelassen werden können, ohne sich vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung zu entfernen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung stellt ein System und Verfahren zum Erzeugen von Laufzeitmessungspulsen bereit. Die Laufzeitmessungspulse werden von einem Laser abgestrahlt. Die Laufzeitmessungspulse werden jeweils aus einer Pulsmenge ausgewählt, die mindestens einen Nahlaufzeitmessungspuls und einen Weitlaufzeitmessungspuls beinhaltet. Der Laser erhält seine Energie von einem Energiespeicherelement, dass dem jeweils aus der Pulsmenge ausgewählten Laufzeitmessungspuls entspricht. Diese Energiespeicherelemente werden erst aufgeladen, wenn eine Logikschaltung die Entscheidung trifft, dass ein Laufzeitmessungspuls aus der Pulsmenge abzustrahlen ist. Dies erhöht die Augensicherheit, da eine Energie für den Laser überhaupt erst bereitsteht, wenn ein Laufzeitmessungspuls abgestrahlt werden soll. Zudem ermöglicht die Pulsmenge, dass wahlweise ein Nahlaufzeitmessungspuls zum Detektieren der Entfernung naher Objekte oder ein Weitlaufzeitmessungspuls zum Detektieren der Entfernung weiter Objekte oder beide Laufzeitmessungspulse aufeinander folgend abgestrahlt werden können. Diese Auswahl ermöglicht es, die Zeiträume anzupassen, in denen ein koaxiales LIDAR-System blind ist. Ein Nahlaufzeitmessungspuls kann beispielsweise eine Pulsbreite von weniger als 1 ns und ein Weitlaufzeitmessungspuls eine Pulsbreite von 1 ns bis 10 ns aufweisen. Dadurch ist das LIDAR-System wahlweise entweder weniger als 1 ns oder 1 ns bis 10 ns blind. Die Dauer der Blindheit von weniger als 1 ns ist bei dem Detektieren der Entfernung naher Objekte unkritisch. Allerdings ist eine Pulsbreite von 10 ns bei dem Detektieren der Entfernung naher Objekte kritisch, da bei Entfernungen bis beispielsweise 3 m aufgrund der Pulsbreite und Reflexionen sich eine Laufzeitmessungspulsdetektionsschaltung in Sättigung befindet. Folgt allerdings ein Weitlaufzeitmessungspuls schnell auf einen Nahlaufzeitmessungspuls, liegen aktuell detektierte Entfernungen zu nahen Objekten vor und eine Dauer der Blindheit von 1 ns bis 10 ns kann deswegen unkritisch sein. Dementsprechend ermöglicht die Auswahl von Laufzeitmessungspulsen aus der Pulsmenge, den Dynamikumfang der Laufzeitmessung sowie das Einsatzgebiet des LIDAR-Systems zu erhöhen. Unter Dynamikumfang ist in diesem Kontext der Distanzmessbereich gemeint, der durch die Auswahl aus der Pulsmenge ermöglicht wird. Mit dem Nahlaufzeitmessungspuls und dem Weitlaufzeitmessungspuls kann so beispielsweise die Blindheit des Systems beim Abstrahlen der Laufzeitmessungspulse kompensiert werden, dass ein Distanzmessbereich von beispielsweise 0,5 bis 250 m ermöglicht wird. Die Pulsmenge kann zur Erhöhung des Dynamikumfangs auch weitere Laufzeitmesspulse beinhalten, wie nachfolgend besprochen werden wird.
Dieses generelle Konzept des Systems und des Verfahrens zum Erzeugen von Laufzeitmessungspulsen wird nun im Detail mit Bezug zu den Figuren besprochen werden.
1 zeigt ein beispielhaftes LIDAR-System, das eine Laufzeitmessungspulserzeugungsschaltung 100, eine Logikschaltung 200, eine Laufzeitmessungspulsdetektionsschaltung 300, ein koaxiales optisches System 400, zwei feststehende Spiegel FM_TX und zwei mikroelektromechanische Spiegel (microelectromechanical mirror, MEMS) M_TX beinhaltet. Die Laufzeitmessungspulserzeugungsschaltung 100, die Logikschaltung 200, die Laufzeitmessungspulsdetektionsschaltung 300, die zwei feststehende Spiegel FM_TX und das koaxiale optische System 400 bilden zusammen eine Laufzeitmessungseinheit 1. Die zwei MEMS-Spiegeln M_TX sind Teil einer Umlenkeinheit.
Laufzeitmessungspulserzeugungsschaltung 100 ist eine Schaltung, die eingerichtet ist, Laser- bzw. Laufzeitmessungspulse mittels eines Lasers zu erzeugen und abzustrahlen. Basierend auf der Laufzeit des Laserpulses kann das LIDAR-System die Entfernung eines Objekts O zu dem LIDAR-System bestimmen. Laufzeit bezeichnet hier die Zeit von dem Abstrahlen des Laufzeitmessungspulses durch Laufzeitmessungspulserzeugungsschaltung 100 bis zum Detektieren des reflektierten Laufzeitmessungspulses durch die Laufzeitmessungspulsdetektionsschaltung 300. Der abgestrahlte Laufzeitmessungspuls wird dabei durch einen optischen Sendepfad L_TX in das koaxiale optische System 400 eingekoppelt, durch das der abgestrahlte Laufzeitmessungspuls aus dem LIDAR-System tritt. Vier beispielhafte abgestrahlte Laufzeitmessungspulse, die in den nachfolgenden Figuren noch genauer besprochen werden, sind in 1 am Beginn des optischen Sendepfads L_TX gezeigt.
In 1 wird der optische Sendepfad L_TX durch zwei beispielhafte feststehende Spiegel FM_TX eingestellt, die den abgestrahlten Puls so reflektieren, dass er in das koaxiale optische System 400 eingekoppelt wird. Nach dem Austritt aus dem optischen System 400 wird der optische Pfad durch zwei beispielhafte MEMS-Spiegel M_TX eingestellt, um den weiteren Verlauf des optischen Sendepfads L_TX einzustellen. Die Anzahl an feststehenden Spiegeln FM_TX und an MEMS-Spiegeln M_TX ist dabei beispielhaft zu sehen. Tatsächlich kann jede für das LIDAR-System sinnvolle Anzahl an feststehenden Spiegeln und an MEMS-Spiegeln verwendet werden, um den optischen Pfad L_TX einzustellen.
Im Kontext dieser Anmeldung ist unter MEMS-Spiegel jeder Spiegel zu verstehen, der durch ein elektrisches Signal so einstellbar ist, dass der Reflexionswinkel sowie die Reflexionsrichtung eines auf den MEMS-Spiegel treffenden Laufzeitmessungspulses durch elektromagnetische, elektrostatische, thermoelektrische, piezoelektrische Effekte oder jeden anderen Effekt, der auf einem elektrischen Signal beruht, geändert werden. Dieses elektrische Signal kann beispielsweise durch die Logikschaltung 200 bestimmt und an die MEMS-Spiegel M_TX bereitgestellt werden. Die Einstellbarkeit der MEMS-Spiegeln M_TX ist in 1 durch die Pfeile an den MEMS-Spiegeln M_TX angedeutet. Durch diese Einstellbarkeit können die beiden MEMS-Spiegel M_TX das ganze von dem LIDAR-System betrachtbare Blickfeld durch kontinuierliches Verstellen ihrer Reflexionswinkel sowie ihrer Reflexionsrichtung durch aufeinanderfolgende abgestrahlte Laufzeitmessungspulse abtasten. Zudem können beiden MEMS-Spiegel M_TX sich auf einen bestimmten Teil des Blickfeldes des LIDAR-Systems konzentrieren, wenn dies z.B. für die aktuelle Funktionalität des LIDAR-Systems notwendig ist.
Zusätzlich zur signalbasierten Einstellbarkeit des Reflexionswinkels und der Reflexionsrichtung können die MEMS-Spiegel eingerichtet sein, um nur Licht mit der Wellenlänge des abgestrahlten Pulses bzw. in einem schmalen Wellenlängenbereich um die Wellenlänge des abgestrahlten Pulses zu reflektieren. Dies kann die Reflexion anderer Lichtpulse unterdrücken.
Feststehende Spiegel im Kontext dieser Anmeldung können jede Art von Spiegel sein, die eingerichtet sind, in einem voreingestellten Reflexionswinkel den aus der Laufzeitmessungspulserzeugungsschaltung 100 austretenden Laufzeitmessungspuls zu reflektieren und in das optische System 400 einzukoppeln. Die feststehenden Spiegel können ebenfalls eingerichtet sein, um nur Licht mit der Wellenlänge des abgestrahlten Pulses bzw. in einem schmalen Wellenlängenbereich um die Wellenlänge des abgestrahlten Pulses zu reflektieren.
Das koaxiale optische System 400 leitet sowohl den abgestrahlten Laufzeitmessungspuls über den optischen Sendepfad L_TX aus dem LIDAR-System heraus als auch den aus der Reflexion des abgestrahlten Laufzeitmessungspulses auf einem Objekt O resultierenden reflektierten Laufzeitmessungspuls über einen optischen Empfangspfad L_RX in das LIDAR-System hinein. Dementsprechend kann das koaxiale optische System 400 jedes optische Systems ein, das fähig ist, Licht ein- bzw. auszukoppeln. Beispielsweise kann das optische System 400 ein Linsensystem, ein Strahlleiter oder eine segmentierte Optik sein.
Der abgestrahlte Laufzeitmessungspuls wird durch das Objekt O reflektiert, wodurch ein reflektierter abgestrahlter Laufzeitmessungspuls entsteht. Der reflektierte Laufzeitmessungspuls gelangt über einen optischen Empfangspfad L_RX durch das koaxiale optische System 400 zu der Laufzeitmessungspulsdetektionsschaltung 300. Der optische Empfangspad wird, wie ebenfalls, wie in 1 gezeigt, durch die MEMS-Spiegel M_TX eingestellt, damit er durch das optische System 400 tritt.
Die Laufzeitmessungspulsdetektionsschaltung 300 detektiert den reflektierten Laufzeitmessungspuls und meldet dies der Logikschaltung 200. Die Laufzeitmessungspulsdetektionsschaltung 300 kann dementsprechend jede Schaltung sein, die fähig ist, Licht, wie z.B. den reflektierten Laufzeitmessungspuls, zu detektieren. Beispielsweise kann die Laufzeitmessungspulsdetektionsschaltung 300 ein halbleiterbasierter Photodetektor mit einem pn-Übergang sein, der auf die Wellenlänge bzw. einen Wellenlängenbereich des reflektierten Laufzeitmessungspulses eingestellt ist. Mit einem solchen Photodetektor kann verhindert werden, dass andere Lichtpulse als der reflektierte Laufzeitmessungspuls von der Laufzeitmessungspulsdetektionsschaltung 300 detektiert werden. Zusätzlich zum reinen Detektieren des reflektierten Laufzeitmessungspulses kann die Laufzeitmessungspulsdetektionsschaltung 300 eingerichtet sein, die Energie des reflektierten Laufzeitmessungspulses zu bestimmen. Diese Energie ist aufgrund der Reflexion und der Laufzeit des reflektierten Laufzeitmessungspulses niedriger als die Energie des entsprechenden abgestrahlten Laufzeitmessungspulses, wie durch die vier beispielhaften reflektierten Laufzeitmessungspulse gezeigt. Weiter kann die Laufzeitmessungspulsdetektionsschaltung 300 eingerichtet sein, zusätzliche Parameter des reflektierten Laufzeitmessungspulses zu bestimmen, wie z.B. einen Winkel, mit dem der reflektierte Laufzeitmessungspuls auf die Laufzeitmessungspulsdetektionsschaltung 300 trifft.
Die Logikschaltung 200 erzeugt Signale zur Steuerung der Laufzeitmessungspulserzeugungsschaltung 100, und empfängt Signale von der Laufzeitmessungspulsdetektionsschaltung 300, die die Detektion eines reflektierten Laufzeitmessungspuls und ggf. weitere Parameter des reflektierten Laufzeitmessungspuls hinweisen, wie z.B. eine detektierte Energie oder ein detektierter Einfallswinkel. Die Logikschaltung 200 kann weiterhin mit einem Kommunikationsbus 201 gekoppelt sein, um mit weiteren Komponenten zu kommunizieren, wie zum Beispiel einer Rechenvorrichtung für autonomes oder zumindest assistiertes Fahren oder einer Lagerhallensteuerung. Die Logikschaltung 200 kann demnach jede Art von Steuerschaltung beinhalten, die zur Implementierung dieser Funktionalitäten geeignet ist. Beispielsweise kann die Logikschaltung 200 einen Mikrokontroller, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (application spcific ingetrated circuit, ASIC) oder eine feldprogrammierbare Gatteranordnung (field programmabale gate array, FPGA) beinhalten. Weiter kann die Logikschaltung eine Allgemeinverarbeitungseinheit (general processing unit, GPU) beinhalten, wie z.B. einen Prozessor basierend auf dem x86-64- dem ARM- oder dem RISC-V-Befehlssatz, z.B. wenn die Logikschaltung 200 auch weitergehende Funktionalitäten steuert, wie z.B. autonomes Fahren oder eine Lagerhallensteuerung.
Der Fachmann wird verstehen, dass das in 1 gezeigte LIDAR-System beispielhaft gezeigt wird und weitere Komponenten umfassen kann oder gezeigte Komponenten weggelassen werden können. Das LIDAR-System der Fig .1 dient dem generellen Verständnis der nun mit Bezug zu 2 im Allgemeinen und mit Bezug zu den 3 und 4 mit mehr Detail gezeigten Einzelheiten der Laufzeitmessungspulserzeugungsschaltung 100 und der Logikschaltung 200.
2 zeigt ein genaueres Blockschaltbild der Logikschaltung 200 und der Pulserzeugungsschaltung 100 der 1.
Die Logikschaltung 200 kann eine Steuerschaltung 210, einen Spannungswandler 220 und drei Gatetreiberschaltungen 230a bis 230c beinhalten. Die Steuerschaltung 210 kann, wie bereits allgemein zur Logikschaltung 200 ausgeführt, ein Mikrokontroller, ein ASIC, ein FPGA, eine GPU oder jede andere Schaltung sein, die geeignet ist, einen mittels eines Lasers abzustrahlenden Laufzeitmessungspuls zu bestimmen. Der abzustrahlende Laufzeitmessungspuls ist dabei mindestens einer aus einer Laufzeitmessungspulsmenge, die mindestens einen Nahlaufzeitmessungspuls und einen Weitlaufzeitmessungspuls beinhaltet.
Unter einem Nahlaufzeitmessungspuls ist im Kontext dieser Anmeldung ein Laufzeitmessungspuls zu verstehen, der von dem LIDAR-System für eine Entfernungsbestimmung zu einem Objekt, wie z.B. dem Objekt O, im Nahbereich verwendet wird. Der Nahbereich kann sich z.B. bis 10 m oder bis 5 m von dem LIDAR-System erstrecken. Analog ist unter einem Weitlaufzeitmessungspuls im Kontext dieser Anmeldung ein Laufzeitmessungspuls zu verstehen, der von dem LIDAR-System für eine Entfernungsbestimmung zu einem Objekt, wie z.B. dem Objekt O, im Weitbereich verwendet wird. Der Weitbereich kann sich z.B. bis 500 m oder bis 250 m von dem LIDAR-System erstrecken. Wie man an den Wertebereichen für den Nahbereich und den Weitbereich erkennt, überlappen sich diese. Dementsprechend kann der Weitlaufzeitmessungspuls auch für Entfernungsbestimmungen im Nahbereich verwendet werden. Dies hat, wenn beide Pulse hintereinander abgestrahlt werden, den Vorteil, dass die Entfernungen zu Objekten im Nahbereich zweimal hintereinander bestimmt wird. Objekte, die sich näher an dem LDIAR-System befinden, können für die Sicherheit des LIDAR-Systems relevanter sein. Damit erhöht eine häufigere Entfernungsbestimmung im Nahbereich die Sicherheit für das LIDAR-System.
Die Steuerschaltung 210 bestimmt, welcher Puls der Pulsmenge abzustrahlen ist, basierend auf den jeweiligen Anforderungen, die an das LIDAR-System gestellt werden. Befindet sich das LIDAR-System z.B. in einem Fahrzeug, kann es z.B. notwendig sein, immer einen Nahlaufzeitmessungspuls gefolgt von einem Weitlaufzeitmessungspuls in kurzer Zeit abzustrahlen. Das abwechselnde Abstrahlen von Nahlaufzeitmessungspulsen und Weitlaufzeitmessungspulsen kann von der Steuerschaltung 210 auch abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt werden. Z.B. kann die Logikschaltung bei niedrigeren Geschwindigkeiten bestimmen, dass ein Signalmuster von zwei Nahlaufzeitmessungspulsen gefolgt von einem Weitlaufzeitmessungspuls ausreichend ist. Die Steuerschaltung 210 kann auch basierend auf einer mittels eines Nahlaufzeitmessungspuls bestimmten Entfernung zu einem Objekt O bestimmen, ob ein Weitlaufzeitmessungspuls abgestrahlt werden soll. Stellt die Steuerschaltung 210 z.B. anhand des Nahlaufzeitmessungspulses fest, dass sich ein Objekt sehr nahe, z.B. weniger als 1 m oder 0,5 m, an dem LDIAR-System befindet, kann die Steuerschaltung 210 bestimmen, dass ein Weitlaufzeitmessungspuls nicht abzustrahlen ist. Sollte es sich bei dem sehr nahen Objekt in diesem Fall um einen Menschen handeln, könnte ein Weitlaufzeitmessungspuls aufgrund seiner hohen Energie eine zu große Gefahr für das Auge des nahen Menschen bedeuten. Befindet sich das LIDAR-System in einem Lagerhallenroboter, der im Wesentlichen in engem Abstand zu Objekten in der Lagerhalle und/oder in Kooperation mit Menschen betrieben wird, kann die Steuerschaltung bestimmen, dass im Regelfall nur Nahlaufzeitmessungspulse abzustrahlen sind. Wie man diesen Beispielen entnehmen kann, bestimmt die Steuerschaltung 210, welcher oder welche Laufzeitmessungspulse aus der Laufzeitmessungspulsmenge abzustrahlen sind, anhand der Funktion, in die das LIDAR-System eingebettet ist, sowie anhand sich daraus ergebender Aspekte der Augensicherheit.
Neben dem Nahlaufzeitmessungspuls und dem Weitlaufzeitmessungspuls kann die Laufzeitmessungspulsmenge weitere Laufzeitmessungspulse beinhalten. Beispielsweise kann die Laufzeitmessungspulsmenge weiter einen Mittellaufzeitmessungspuls beinhalten. Unter einem Mittellaufzeitmessungspuls ist im Kontext dieser Anmeldung ein Laufzeitmessungspuls zu verstehen, der von dem LIDAR-System für eine Entfernungsbestimmung zu einem Objekt, wie z.B. dem Objekt O, im Mittelbereich verwendet wird. Der Mittelbereich kann sich z.B. bis 100 m oder bis 50 m von dem LIDAR-System erstrecken. Mit einem Mittellaufzeitmessungspuls zusätzlich zu den bereits beschriebenen Laufzeitmessungspulsen kann beispielsweise ermöglicht werden, die Entfernung zu Objekten zu bestimmen, die nicht mehr im Nahbereich sind, ohne einen Weitlaufzeitmessungspuls abstrahlen zu müssen, der ggf. aufgrund von Objekten sehr nahe an dem LIDAR-System von der Steuerschaltung 210 als zu risikobehaftet vor dem Hintergrund der Augensicherheit eingestuft wird. Der Fachmann wird dementsprechend erkennen, dass die Laufzeitmessungspulsmenge jede Anzahl an Laufzeitmessungspulsen beinhalten kann, wie sie für den konkreten Einsatz des LIDAR-Systems benötigt werden.
Basierend auf der Bestimmung, welcher oder welche Laufzeitmessungspulse aus der Laufzeitmessungspulsmenge abzustrahlen ist, ist die Steuerschaltung 210 eingerichtet, die Laufzeitpulserzeugungsschaltung 100 zu steuern. Dazu kann die Steuerschaltung 210 Steuersignale V_Charge, V_SEL und V_TRIG erzeugen. Die Steuerschaltung 210 kann die Steuersignale V_Charge, V_SEL und V_TRIG dazu entweder direkt oder durch Ansteuerung der Gatetreiberschaltungen 230a bis 230c erzeugen.
Die Gatetreiberschaltungen 230a bis 230c können jede Art von Schaltung sein, die geeignet ist, um einen Transistor leitend und nichtleitend zu schalten. Hinsichtlich der kurzen Schaltzeiten, die sich aus den mit Bezug zu 5 besprochenen kurzen Pulsdauern und zeitlichen Abständen ergeben, sind die Gatetreiberschaltungen 230a bis 230c eingerichtet, die Steuersignale V_Charge, V_SEL und V_TRIG schnell, d.h. mit hoher Flankensteilheit, beispielsweise im ns-Bereich, unter Berücksichtigung elektromagnetischer Interferenz zu erzeugen.
Bestimmt die Steuerschaltung 210, dass sowohl der Nahlaufzeitmessungspuls als auch der Weitlaufzeitmessungspuls abzustrahlen sind, erzeugt die Steuerschaltung 210 die Steuersignale V_Charge, V_SEL und V_TRIG so, dass zuerst ein nachfolgend besprochenes Nahenergiespeicherelement der Laufzeitpulserzeugungsschaltung 100 ausgewählt und geladen wird.
Die Funktion der Steuersignale V_Charge, V_SEL und V_TRIG wird nachfolgend mit Bezug zu der Laufzeitpulserzeugungsschaltung 100 beschrieben.
Weiter kann die Steuerschaltung 210 der Laufzeitpulserzeugungsschaltung 100 eine Betriebsspannung V_LSR bereitstellen. Die Steuerschaltung 210 kann zu diesem Zweck den Spannungswandler 220 ansteuern, um die Betriebsspannung V_LSR zu erzeugen. Die Betriebsspannung V_LSR kann z.B. 40V, 25V oder 15V Volt betragen. Der Spannungswandler 220 kann dementsprechend jede Schaltung sein, die ein Spannungssignal vom Spannungsbereich der Steuerschaltung 210, z.B. 3,5 oder 5V, auf das Spannungsniveau der Betriebsspannung V_LSR transformieren kann. Der Spannungswandler 220 kann z.B. ein Boost-Converter sein. Die Steuerschaltung 210 kann auch selbst in der Lage sein, Die Betriebsspannung V_LSR zu erzeugen. In diesem Fall kann der Spannungswandler 220 weggelassen werden.
In einigen Ausführungsformen kann die oben beschriebene Bestimmung, welcher oder welche Laufzeitmessungspulse aus der Laufzeitmessungspulsmenge abzustrahlen sind, auch von einer anderen Einheit bestimmt werden, die in 2 nicht gezeigt ist. Beispielsweise kann eine zentrale Steuereinheit mit Steuerschaltung 210 über den Kommunikationsbus 201 gekoppelt sein und eingerichtet sein, die oben beschriebene Bestimmung, welcher Laufzeitmessungspuls aus der Laufzeitmessungspulsmenge abzustrahlen ist, vorzunehmen. In solchen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung 210 dazu eingerichtet sein, basierend auf Anweisungen, die über den Kommunikationsbus 201 empfangen werden, die Steuersignale V_Charge, V_SEL und V_TRIG zu erzeugen.
Die Laufzeitmessungspulserzeugungsschaltung 100 beinhaltet eine Ladeschaltung 110, eine Energiespeicherauswahlschaltung 120 und eine Laufzeitmessungspulsabgabeschaltung 130.
Die Energiespeicherauswahlschaltung 120 umfasst ein Nahenergiespeicherelement und ein Weitenergiespeicherelement (in 2 nicht gezeigt). Das Nahenergiespeicherelement und das Weitenergiespeicherelement sind jeweils eingerichtet, eine Energie zu speichern, die die Laufzeitpulsabgabeschaltung benötigt, um einen Nahlaufzeitmessungspuls bzw. einem Weitlaufzeitmessungspuls abzustrahlen. Die Energiespeicherauswahlschaltung 120 stellt diese Energie der Laufzeitmessungspulsabgabeschaltung 130 bereit, wie durch die Verbindung zwischen Energiespeicherauswahlschaltung 120 und Laufzeitmessungspulsabgabeschaltung 130 veranschaulicht.
Die Energiespeicherauswahlschaltung 120 ist eingerichtet, das dem abzustrahlenden Laufzeitmessungspuls entsprechende Energiespeicherelement auszuwählen. Zu diesem Zweck kann die Energiespeicherauswahlschaltung 120 das Steuersignal V_SEL empfangen, das die Energiespeicherauswahlschaltung 120 anweist, welches Energiespeicherelement auszuwählen ist. Das Steuersignal V_SEL ist demnach ein Signal, das angibt, welches Energiespeicherelement auszuwählen ist.
Die Energiespeicherauswahlschaltung 120 kann neben dem Nahenergiespeicherelement und dem Weitenergiespeicherelement weiter noch ein Mittelenergiespeicherelement beinhalten. Das Mittelenergiespeicherelement ist eingerichtet, eine Energie zu speichern, die die Laufzeitpulsabgabeschaltung benötigt, um einen Mittellaufzeitmessungspuls abzustrahlen. Entsprechend zu der Diskussion zu den in der Laufzeitmessungspulsmenge enthaltenen Laufzeitmessungspulsen wird der Fachmann verstehen, dass die Anzahl an Energiespeicherelementen der Energiespeicherauswahlschaltung 120 der Anzahl an Laufzeitmessungspulsen der Laufzeitmessungspulsmenge entspricht.
Die Ladeschaltung 110 ist eingerichtet, das von der Energiespeicherauswahlschaltung 120 ausgewählte Energiespeicherelement zu laden. Soll ein Energiespeicherelement geladen werden, erhält die Ladeschaltung 110 das Steuersignal V_Charge, das die Ladeschaltung anweist, das ausgewählte Energiespeicherelement zu laden. Hierfür stellt die Ladeschaltung 110 der Energiespeicherauswahlschaltung 120 in Abhängigkeit von dem Steuersignal V_Charge einen Ladestrom zur Verfügung, wie durch die Verbindung zwischen Ladeschaltung 110 und Energiespeicherauswahlschaltung 120 angedeutet. Folglich ist das Steuersignal V_Charge ein Signal, das ein Laden eines Energiespeicherelement der Energiespeicherauswahlschaltung steuert.
Die Laufzeitpulsabgabeschaltung 130 beinhaltet einen Laser und ist eingerichtet, den Laser LSR mit der in dem ausgewählten Energiespeicherelement gespeicherten Energie zu aktivieren. Mit dieser Energie aktiviert, strahlt der Laser den Laufzeitmessungspuls ab, den die Logikschaltung 200 bzw. die Steuerschaltung 210 bestimmt. Das Abstrahlen des Laufzeitmessungspuls ist in 2 mit dem Beginn des optischen Sendepfades L_TX veranschaulicht. Die Aktivierung des Lasers erfolgt durch das Steuersignal V_TRIG. Das Steuersignal V_TRIG ist demnach ein Signal, mit dem der Laser aktiviert und somit der abzustrahlende Laufzeitmessungspuls abgestrahlt wird.
Der Laser der Laufzeitpulsabgabeschaltung kann jede Art von Laser sein, die für ein LIDAR-System geeignet ist. Beispielsweise kann der Laser ein Diodenlaser, wie z.B. ein Kantenemitter oder ein Oberflächenemitter, oder ein Faserlaser sein.
3 zeigt eine Implementierung der Ladeschaltung 110, der Energiespeicherauswahlschaltung 120 und der Laufzeitmessungspulsabgabeschaltung 130 der Pulserzeugungsschaltung 100.
Wie in 3 gezeigt, kann die Ladeschaltung 110 einen Entkopplungskondensator C_dec, einen Transistor T_Charge, eine Induktivität L_Charge und einen Widerstand R_Charge beinhalten. Der Entkopplungskondensator C_dec ist dazu eingerichtet, die Pulserzeugungsschaltung 100 von Schwankungen der Betriebsspannung V_LSR zu entkoppeln. Die Induktivitität L_Charge und der Widerstand R_Charge sind eingerichtet, den Ladestrom zu begrenzen, der von der Ladeschaltung 110 bereitgestellt wird. In anderen Worten bestimmen die Induktivitität L_Charge und der Widerstand R_Charge den zeitlichen Verlauf des Ladestroms.Der Widerstand R_Charge ist eingerichtet, um einen Ladestrom für die Energiespeicherelemente der Energiespeicherauswahlschaltung 120 bereitzustellen. Der Transistor T_Charge kann jede Art von Transistor sein, die geeignet ist, schnell im Sinne dieser Erfindung, d.h. im Nanosekundenbereich, zu schalten. Beispielsweise kann der Transistor T_Charge ein high electron mobility transistor (HEMT), ein Siliziumkarbid- (silicon carbide, SiC) MOSFET, ein Galliumnitrid-GaN-FET, ein insulated gate bipolar transistor (IGBT) oder jede andere andere Art von Transistor sein, die die Anforderungen an die Schaltgeschwindigkeit erfüllt.
Die Ladeschaltung 110 der 3 sollte nur als Beispiel verstanden werden. Grundsätzlich kann die Ladeschaltung 110 in jeder Form implementiert werden, die eingerichtet ist, basierend auf dem Steuersignal V_Charge einen Ladestrom bereitzustellen. Dementsprechend kann man die Ladeschaltung 110 auch als steuerbare Ladeschaltung bezeichnen, die selektiv einen Ladestrom bereitstellt. Das Steuersignal kann dabei, wie in 3 impliziert, ein Spannungssignal oder ein Stromsignal sein.
Die Energiespeicherauswahlschaltung 120 der 3 umfasst ein Nahenergiespeicherelement C_near, ein Weitenergiespeicherelement C_wide und einen Transistor T_SEL.
Das Nahenergiespeicherelement C_near und das Weitenergiespeicherelement C_wide können, wie in 3 dargestellt, jeweils als Kondensator implementiert sein, um die Energie zu speichern, die jeweils für einen Nahlaufzeitmessungspuls und einen Weitlaufzeitmessungspuls benötigt werden. Beispielsweise kann das Nahenergiespeicherelement C_near eine Kapazität im Bereich von 50 pF bis 200 pF aufweisen und das Weitenergiespeicherelement C_wide eine Kapazität im Bereich von 1 nF bis 10 nF. Diese Werte sind lediglich als Beispiel zu verstehen. Die beiden Energiespeicherelemente können jeweils die Kapazität aufweisen, die für einen Laufzeitmessungspuls in dem betrachteten Entfernungsbereich von dem LIDAR-System notwendig ist. In 3 sind das Nahenergiespeicherelement C_near und das Weitenergiespeicherelement C_wide jeweils als ein Kondensator gezeigt. Je nach tatsächlicher Implementierung können das Nahenergiespeicherelement C_near und das Weitenergiespeicherelement C_wide als eine Gruppe paralleler Kondensatoren implementiert sein, um die jeweils notwendige Kapazität bereitzustellen.
Der Transistor T_SEL kann, wie der Transistor T_Charge, ein HEMT, ein SiC-MOSFET, ein IGBT oder jede andere Art schnell schaltender Transistor sein. Der Transistor T_SEL kann parallel zum Nahenergiespeicherelement C_near angeordnet sein. Durch diese Anordnung kann das Nahenergiespeicherelement C_near in Abhängigkeit des Steuersignals V_SEL kurzgeschlossen werden. Wird das Nahenergiespeicherelement C_near durch den Transistor T_SEL kurzgeschlossen, beträgt die effektive Kapazität der Energiespeicherauswahlschaltung 120 in etwa die Kapazität des Weitenergiespeicherelements C_wide. Dies liegt daran, dass die Kapazität von C_wide wegen der höheren benötigten Energie für den Weitlaufzeitmessungspuls wesentlich größer ist als die Kapazität Nahenergiespeicherelement C_near. Ausgehend von dem oben genannten Beispiel ist die Kapazität des Weitenergiespeicherelements C_wide beispielsweise um fast einen Faktor 100 größer als die Kapazität des Nahenergiespeicherelements C_near. Wird das Nahenergiespeicherelement C_near nicht durch den Transistor T_SEL kurzgeschlossen, beträgt die effektive Kapazität der Energiespeicherauswahlschaltung in etwa $\frac{1}{\frac{1}{C_{n e a r}} + \frac{1}{C_{w i d e}}} .$
Aufgrund des Größenunterschieds der beiden Kapazitäten des Nahener-giespeicherelements C_near und des Weitenergiespeicherelements C_wide ergibt sich damit im nicht kurzgeschlossenen Fall eine effektive Kapazität der Energiespeicherauswahlschaltung von in etwa der Kapazität des Nahenergiespeicherelements C_near. In anderen Worten ausgedrückt wird die Kapazität der Energiespeicherauswahlschaltung 120 durch das Steuersignal V_SEL variiert, indem das Nahenergiespeicherelement C_near und des Weitenergiespeicherelement C_wide wahlweise durch das Steuersignal V_SEL in Reihe geschaltet werden. Das Steuersignal V_SEL kann ein Spannungssignal sein, wie in 3 impliziert, oder ein Stromsignal.
Wie bereits mit Bezug zu 2 besprochen, kann die Energiespeicherauswahlschaltung 120 weitere Energiespeicherelemente in Abhängigkeit zu der Anzahl an Laufzeitmessungspulsen in der Laufzeitmessungspulsmenge beinhalten. Beispielsweise kann die Energiespeicherauswahlschaltung ein Mittelenergiespeicherlement beinhalten (in 3 nicht gezeigt). Das Mittelenergiespeicherelement sowie jedes weitere Energiespeicherelement kann gemäß dem oben beschriebenen Konzept parallel zu einem Transistor angeordnet sein, um wahlweise die effektive Kapazität der Energiespeicherauswahlschaltung zu variieren. Dementsprechend kann die Steuerschaltung 210 bzw. die Logikschaltung 200 eingerichtet sein, weitere Steuersignale analog zu dem Steuersignal V_SEL zu erzeugen, um diese Transistoren zu steuern.
Transistor T_SEL kann ein normal nichtleitender (engl.: normally-off) Transistor sein. Das bedeutet, dass, wenn das Steuersignal V_SEL in etwa 0 V beträgt, die effektive Kapazität der Energiespeicherauswahlschaltung in etwa der Kapazität des Nahenergiespeicherelements C_near entspricht. In anderen Worten bedeutet dies, dass, solange die Steuerschaltung 210 bzw. die Logikschaltung 200 nicht aktiv bestimmt, das Weitenergiespeicherelement C_wide auszuwählen ist, das Nahenergiespeicherelement C_near ausgewählt ist. Wenn also der Transistor T_SEL ein normal nichtleitender Transistor ist, ist standardmäßig das Nahenergiespeicherelement C_near ausgewählt. Ist der Transistor T_SEL also ein normal nichtleitender Transistor, kann man das Steuersignal VSEL auch als ein Weitenergiespeicherauswahlsignal betrachten. Dies führt dazu, dass ohne aktive Auswahl des Weitenergiespeicherelements der Laufzeitmessungspulsabgabeschaltung 130 nur die Energie für einen Nahlaufzeitmessungspuls bereitgestellt wird, was die Augensicherheit erhöht.
Die Laufzeitpulserzeugungsschaltung 130 der 3 beinhaltet einen Laser LSR und einen Transistor T_TRIG. Der Laser LSR kann, wie oben besprochen, ein Diodenlaser, wie z.B. ein Kantenemitter oder ein Oberflächenemitter, oder ein Faserlaser sein. Der Transistor T_TRIG kann, wie der Transistor T_Charge und der Transistor T_SEL ein HEMT, ein SiC-MOSFET, ein GaN-FET, ein IGBT oder jede andere Art von schnell-schaltendem Transistor sein. Abhängig von dem Steuersignal V_TRIG wird der Transistor T_TRIG aktiviert, um den Laser LSR mit der Energie zu aktivieren, die die Laufzeitpulserzeugungsschaltung 130 von der Energiespeicherauswahlschaltung 120 erhält. Das Steuersignal V_TRIG kann ein Spannungssignal sein, wie in 3 impliziert, oder ein Stromsignal.
Wie in 3 gezeigt, kann die Laufzeitmessungspulserzeugungsschaltung 100 Kondensatoren, Induktivitäten und Widerstände beinhalten. Folglich ist es, je nach Ansteuerung und Schwankungen der Betriebsspannung V_LSR möglich, dass es zu Oszillationen in der Laufzeitmessungspulserzeugungsschaltung 100 kommt. Dies kann zu ungewollter Aktivierung des Lasers LSR und damit zu ungewollter Abstrahlung eines Laufzeitmessungspulses führen. Die kann zu einem Problem hinsichtlich der Augensicherheit führen. Um Oszillationen zu vermeiden, können der Widerstand R_Charge und die Induktivität L_Charge so dimensioniert sein, dass sie in etwa die Formel $1 = \frac{R}{2} * \sqrt{\frac{C}{L}}$
erfüllen. Die Kapazität C in dieser Formel bezieht sich mindestens auf die Kapazität des Weitenergiespeicherelements C_wide, da diese die größte Kapazität der Laufzeitmessungspulserzeugungsschaltung 100 darstellt. Natürlich kann sich C auch auf die Gesamtkapazität der Laufzeitmessungspulserzeugungsschaltung 100 beziehen. Wie angegeben, können die Werte des Widerstands R_Charge und der Induktivität L_Charge in etwa diese Formel erfüllen. Erfüllen der Widerstand R_Charge und die Induktivität L_Charge genau die obige Formel, ermöglicht dies das schnellstmögliche Laden ohne, dass es zu Oszillationen kommt. Überschreiten der Widerstand R_Charge und die Induktivität L_Charge in Kombination mit dem durch die Energieanforderungen des Weitlaufzeitmessungspuls bestimmten Weitenergiespeicherelements C_wide den Wert 1 aufgrund der obigen Formel, kann es zu Oszillationen kommen. Je nach genauer Implementierung und weiteren Gesichtspunkten, wie beispielsweise elektromagnetischer Interferenz, kann es zudem wünschenswert sein, die Laufzeitmessungspulserzeugungsschaltung 100 nicht auf das schnellstmögliche Laden im Sinne der obigen Formel auszulegen. Beispielsweise können die Bauelemente auf einen Wert von 0,9 oder 0,8, d.h. eine Abweichung von 10% oder von 20% von der obigen Formel ausgelegt sein. Demenstprechend ist die hinsichtlich Ladegeschwindigkeit optimierte obige Formel als aperiodischer Grenzfall, d.h. schnellstes Laden ohne Oszillation, zu verstehen. Demenstprechend kann die Formel beispielsweise auch als $1 \geq \frac{R}{2} * \sqrt{\frac{C}{L}}$
formuliert werden.
4 zeigt eine Implementierung der Laufzeitmessungspulserzeugungsschaltung 100. Diese Implementierung ergänzt die Ladeschaltung 100 um einen Spannungsteiler bestehend aus den Widerständen R_div1 und R_div2 und ersetzt den Transistor T_Charge mit den Transistoren T_Charge1 und T_Charge2.
Der Spannungsteiler bestehend aus den Widerständen R_div1 und R_div2 ist mit der Betriebsspannung V_LSR gekoppelt und stellt dem Transistor T_Charge1 eine von der Betriebsspannung V_LSR abgeleitete Spannung bereit. Wie in 3 gezeigt, ist T_Charge1 ein normal leitender (engl.: normally on) Transistor. Dies bedeutet, dass, solange die Betriebsspannung V_LSR von der Steuerschaltung 210 bzw. der Logikschaltung 200 bereitgestellt wird, der Transistor T_Charge1 nicht leitet, da an Transistor T_Charge1 eine positive Spannung anliegt. Sobald allerdings durch das Steuersignal der Transistor T_Charge2 leitend geschaltet wird, wird der Spannungsteiler auch mit Masse gekoppelt. Dies führt zu einem Abfall der dem Transistor T_Charge1 bereitgestellten Spannung unter die Schwellspannung des Transistors T_Charge1, womit der Transistor T_Charge1 leitend wird und die Ladeschaltung 110 damit beginnt, der Energiespeicherauswahlschaltung 120 einen Ladestrom bereitzustellen. In dieser Implementierung wird somit, sobald die Logikschaltung die Betriebsspannung V_LSR bereitstellt, ein Laden der Energiespeicherelemente der Energiespeicherauswahlschaltung verhindert, solange nicht das Steuersignal V_Charge aktiv ein Laden der Energiespeicherelemente auslöst. Damit wird wiederum ein ungewolltes Laden der Energiespeicherelemente verhindert, was die Augensicherheit erhöht.
5 zeigt beispielhafte Verläufe der Steuersignale V_Charge, V_SEL und V_TRIG. Weiter zeigt 5 beispielhafte Laufzeitmessungspulse, die von dem Laser LSR abgestrahlt werden, sowie Verläufe der Energie, die in der effektiven Kapazität der Energiespeicherauswahlschaltung 120 gespeichert ist.
Das erste Diagramm der 5 zeigt die Leistung beispielhafter Laufzeitmessungspulse im Zeitverlauf. Die Laufzeitmessungspulse mit geringerer Energie stellen Nahlaufzeitmessungspulse dar, die Laufzeitmessungspulse mit höherer Energie stellen Weitlaufzeitmessungspulse dar. Die Energie eines Nahlaufzeitmessungspulses kann beispielsweise weniger als 10 nJ oder weniger als 5nJ betragen. Die Energie eines Weitlaufzeitmessungspulses kann weniger als 500 nJ oder weniger als 250 nJ betragen. In 5 folgt beispielhaft auf jeden Nahlaufzeitmessungspuls ein Weitlaufzeitmessungspuls mit einem zeitliche Abstand t_dist. Der zeitliche Abstand t_dist kann größer sein als eine Ladezeitkonstante des Nahenergiespeicherelements C_near und eine Ladezeitkonstante des Weitenergiespeicherelements C_wide. In anderen Worten kann die jeweilige Ladezeitkonstante, die sich aus R_Charge und C_near bzw. C_wide ergibt, so bestimmt sein, dass der minimal notwendige zeitliche Abstand t_dist, der für die Funktionalität des LIDAR-Systems erforderlich ist, eingehalten wird. Dieser zeitliche Abstand t_dist kann beispielsweise weniger als 700 ns, weniger als 500 ns oder weniger als 250 ns betragen.
Die Pulsdauer eines Nahlaufzeitmessungspulses kann beispielsweise weniger als 1 ns, z.B. 5 ps, betragen. Die Pulsdauer eines Weitlaufzeitmessungspulses kann zwischen 1 ns und 10 ns betragen. Grundsätzlich kann die Pulsdauer des Weitlaufzeitmessungspulses länger sein als die des Nahlaufzeitmessungspulses, wie in dem ersten Diagramm der 5 gezeigt. Allgemeiner beschrieben kann die Pulsdauer des Nahlaufzeitmessungspulses so gewählt sein, dass die Blindheit des koaxialen LIDAR-Systems 1 nur so lange dauert, dass eine Bestimmung von Entfernungen zu Objekten im Nahbereich ermöglicht wird. Beispielsweise kann die Pulsdauer des Nahlaufzeitmessungspulses so gewählt sein, dass sie in etwa der Zeit entspricht, die der Laufzeitmessungspuls bis zu dem zweiten in 1 gezeigten MEMS-Spiegel M_TX braucht. Dimensioniert man also bei einer beispielhaften Pulsbreite von 5 ps das LDIAR-System 1 so, dass die Länge des optischen Sendepfad L_TX bis zu dem zweiten MEMS-Spiegel M_TX in etwa 15 cm beträgt, ist selbst eine Bestimmung der Entfernung von Objekten direkt vor dem MEMS-Spiegel M_TX möglich. Wird ein solch kurzer Nahlaufzeitmessungspuls vor einem Weitlaufzeitmessungspuls abgestrahlt, wie in dem ersten Diagramm der 5 gezeigt, ist die vergleichsweise lange Blindheit während der Pulsdauer des Weitlaufzeitmessungspulses unkritisch, da die Entfernung zu Objekten im Nahbereich bereits bestimmt ist und von der Logikschaltung 200 verarbeitet werden kann, während die Bestimmung der Entfernung zu Objekten im Weitbereich läuft. Solche Pulsbreiten und solche Abfolgen von Pulsen können damit den Dynamikumfang des LIDAR-Systems erweitern.
Das zweite Diagramm der 5 zeigt die in der effektiven Kapazität der Energiespeicherauswahlschaltung 120 gespeicherten Energie im Zeitverlauf. Zusammenhängend damit zeigt das dritte Diagramm der 5 Pulse des Steuersignals V_Charge im Zeitverlauf. Beginnend mit einem der in dem dritten Diagramm gezeigten Pulse des Steuersignals V_Charge beginnt die in der effektiven Kapazität der Energiespeicherauswahlschaltung 120 gespeicherte Energie anzusteigen, bis die jeweilig speicherbare Maximalenergie erreicht wird. Die gespeicherte Energie wird dann mit dem Abstrahlen der Laufzeitpulse vollständig abgegeben. In anderen Worten wird die Energie, die in der effektiven Kapazität der Energiespeicherauswahlschaltung 120 gespeichert ist, vollständig bei dem Abstrahlen eines Laufzeitmessungspulses abgegeben. Dies erhöht die Augensicherheit.
Das vierte Diagramm der 5 zeigt Pulse des Steuersignals V_TRIG im Zeitverlauf. Diese Pulse lösen, wie aus der 5 ersichtlich, jeweils das Abstrahlen eines Laufzeitmessungspulses aus.
Das fünfte Diagramm der 5 zeigt Pulse des Steuersignals V_SEL im Zeitverlauf. Diese Pulse lösen die Auswahl des Weitenergiespeicherelements C_wide aus und erhöhen somit die effektive Kapazität der Energiespeicherauswahlschaltung 120. Dementsprechend wird die Energie der effektiven Kapazität der Energiespeicherauswahlschaltung 120 im zweiten Diagramm höher geladen, wenn ein Puls des Steuersignals V_SEL vorliegt.
Die in 5 gezeigten Pulse der Steuersignale sowie die Energien der Laufzeitmessungspulse und der Energiespeicherelemente werden nur zur Veranschaulichung der zeitlichen Zusammenhänge gezeigt. Sowohl die jeweiligen Zeitdauern als auch die Signalhöhen der Steuersignale sind lediglich beispielhaft und können anderweitig definiert werden. Auch kann der Unterschied zwischen der Energie des Nahlaufzeitmessungspulses und des Weitlaufzeitmessungspulses höher oder niedriger ausfallen als in 5 dargestellt. Auch kann der zeitliche Abstand zwischen Pulsen enger gewählt werden, eine andere Abfolge von Laufzeitmessungspulsen abgestrahlt werden oder weitere Laufzeitmessungspulse, wie ein Mittellaufzeitmessungspuls, abgestrahlt werden.
6 zeigt ein LIDAR-Verfahren 600, wie es beispielsweise von der Logikschaltung 200 bzw. der Steuerschaltung 210 ausgeführt werden kann. Da das LIDAR-Verfahren 600 beispielsweise mittels der bereits diskutierten Steuersignale V_SEL, V_Charge, und V_TRIG implementiert wird, bezieht sich die Beschreibung der 6 zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibung dieser Steuersignale, soweit angemessen.
In Schritt 610 bestimmt das LIDAR-Verfahren 600, einen mittels eines Lasers, z.B. des Lasers LSR, abzustrahlenden Laufzeitmessungspuls. Der abzustrahlende Laufzeitmessungspuls ist mindestens einer aus einer Laufzeitmessungspulsmenge, die mindestens einen Nahlaufzeitmessungspuls und einen Weitlaufzeitmessungspuls beinhaltet. Wie bereits besprochen, kann die Laufzeitmessungspulsmenge natürlich auch weitere Pulse beinhalten, wie z.B. einen Mittellaufzeitmessungspuls.
Sollte in Schritt 610 das LIDAR-Verfahren 600 bestimmten, dass sowohl der Nahlaufzeitmessungspuls als auch der Weitlaufzeitmessungspuls abzustrahlen sind, wird zuerst das Nahenergiespeicherelement ausgewählt und geladen. Dies hat den Vorteil, dass die Entfernung von Objekten, die sich nahe an dem LIDAR-System befinden, schnell bestimmt wird und die Bestimmung dieser Entfernungen sich nicht aufgrund der Blindheit des LIDAR-Systems während des Sendens der Laufzeitmessungspulse verzögert. Dies erhöht den Dynamikumfang des LDIAR-Systems und kann die Augensicherheit erhöhen, wenn aufgrund der Detektion von Objekten im Nahbereich beispielsweise vom Abstrahlen des Weitlaufzeitmessungspulses abgesehen wird.
In Schritt 610 kann das LIDAR-Verfahren 600 weiter bestimmen, ob eine Nahlaufzeitmessung, eine Weitlaufzeitmessung oder eine Nahlaufzeitmessung und eine Weitlaufzeitmessung durchzuführen ist.
In Schritt 620 wählt das LIDAR-Verfahren 600 ein Energiespeicherelement aus, das dem abzustrahlenden Laufzeitmessungspuls entspricht. Dabei entspricht das Nahenergiespeicherelement C_near dem Nahlaufzeitmessungspuls und das Weitenergiespeicherelement C_wide dem Weitlaufzeitmessungspuls. Die Erzeugung des Steuersignals V_SEL entspricht dem Schritt 620.
In Schritt 620 kann das LIDAR-Verfahren, wie bereits im Kontext der Energiespeicherauswahlschaltung 120 der 3 besprochen, das Nahenergiespeicherelement und das Weitenergiespeicherelement in Reihe schalten, wenn das LIDAR-Verfahren 600 in Schritt 620 das Nahenergiespeicherelement als das entsprechende Energiespeicherelement auswählt.
In Schritt 630 lädt das LDIAR-Verfahren 600 das in Schritt 620 ausgewählte Energiespeicherelement aus. Schritt 630 entspricht der Erzeugung des Steuersignals V_Charge.
In Schritt 640 aktiviert das LDIAR-Verfahren 600 den Laser mit der in dem ausgewählten Energiespeicherelement gespeicherten Energie, um den abzustrahlenden Laufzeitmessungspuls abzustrahlen. Schritt 640 entspricht der Erzeugung des Steuersignals V_TRIG.
Die Erfindung kann weiter durch die nachfolgenden Beispiele veranschaulicht werden.
In einem Beispiel umfasst ein System zum Erzeugen von Laufzeitpulsen für Lichterkennungs- und Laufzeitmessung - light detection and ranging, LIDAR- eine Logikschaltung, die eingerichtet ist, einen mittels eines Lasers abzustrahlenden Laufzeitmessungspuls zu bestimmen, wobei der abzustrahlende Laufzeitmessungspuls mindestens einer ist aus einer Laufzeitmessungspulsmenge, wobei die Laufzeitmessungspulsmenge mindestens einen Nahlaufzeitmessungspuls und einen Weitlaufzeitmessungspuls beinhaltet, wobei, wenn sowohl der Nahlaufzeitmessungspuls als auch der Weitlaufzeitmessungspuls abzustrahlen sind, zuerst das Nahenergiespeicherelement ausgewählt und geladen wird und eine Laufzeitmessungspulserzeugungsschaltung, die eingerichtet ist zum Abstrahlen von Laufzeitpulsen, umfassend eine Energiespeicherauswahlschaltung, umfassend ein Nahenergiespeicherelement und ein Weitenergiespeicherelement, wobei die Energiespeicherauswahlschaltung eingerichtet ist, ein dem abzustrahlenden Laufzeitmessungspuls entsprechendes Energiespeicherelement auszuwählen, wobei dem Nahlaufzeitmessungspuls das Nahenergiespeicherelement entspricht und dem Weitlaufzeitmessungspuls das Weitenergiespeicherelement entspricht, eine Ladeschaltung, die eingerichtet ist, das ausgewählte Energiespeicherelement zu laden und eine Laufzeitpulsabgabeschaltung, die einen Laser umfasst und eingerichtet ist, den Laser mit der in dem ausgewählten Energiespeicherelement gespeicherten Energie zu aktivieren, um den abzustrahlenden Laufzeitmessungspuls abzustrahlen.
In einem Beispiel ist die Logikschaltung weiter eingerichtet zu bestimmen, ob eine Nahlaufzeitmessung, eine Weitlaufzeitmessung oder eine Nahlaufzeitmessung und eine Weitlaufzeitmessung durchzuführen ist.
In einem Beispiel ist die Energiespeicherauswahlschaltung weiter eingerichtet, das Nahenergiespeicherelement und das Weitenergiespeicherelement in Reihe zu schalten.
In einem Beispiel ist eine Ladezeitkonstante des Nahenergiespeicherelements und eine Ladezeitkonstante des Weitenergiespeicherelements kürzer als ein zeitlicher Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Nahlaufzeitmessungspulsen und Weitlaufzeitmessungspulsen.
In einem Beispiel beträgt der zeitliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Nahlaufzeitmessungspulsen und Weitlaufzeitmessungspulsen weniger als 700 ns.
In einem Beispiel weist der Nahlaufzeitmessungspuls eine Pulsbreite von weniger als 1 ns auf und der Weitlaufzeitmessungspuls weist eine Pulsbreite von 1 ns bis 10 ns auf.
In einem Beispiel umfasst die Ladeschaltung einen Widerstand und eine Induktivität, wobei der Widerstand und die Induktivität so dimensioniert ist, dass die Ladeschaltung in etwa die Formel $1 = \frac{R}{2} * \sqrt{\frac{C}{L}}$
erfüllt, wobei C mindestens eine Kapazität des Weitenergiespeicherelements bezeichnet.
In einem Beispiel ist das Nahenergiespeicherelement so dimensioniert, dass es dem Laser eine Energiemenge für eine Laufzeitmessung bis 10 m Entfernung von dem Laser bereitstellt und das Weitenergiespeicherelement ist so dimensioniert, dass es dem Laser eine Energiemenge für eine Laufzeitmessung bis 500 m Entfernung bereitstellt.
In einem Beispiel beinhaltet die Laufzeitmessungspulsmenge weiter einen Mittellaufzeitmessungspuls, die Energiespeicherauswahlschaltung beinhaltet weiter ein Mittelenergiespeicherelement, wobei, wenn sowohl der Nahlaufzeitmessungspuls als auch der Mittellaufzeitmessungspuls abzustrahlen sind, zuerst das Nahenergiespeicherelement ausgewählt und geladen wird, wobei, wenn sowohl der Mittellaufzeitmessungspuls als auch der Weitlaufzeitmessungspuls abzustrahlen sind, zuerst das Mittelenergiespeicherelement ausgewählt und geladen wird, und wobei, wenn der Nahlaufzeitmessungspuls, der Mittellaufzeitmessungspuls und der Weitlaufzeitmessungspuls abzustrahlen sind, zuerst das Nahenergiespeicherelement, dann das Mittelenergiespeicherelement und dann das Nahenergiespeicherelement ausgewählt und geladen wird.
In einem Beispiel sind das Nahenergiespeicherelement und das Weitenergiespeicherelement respektive ein Nahenergiespeicherkondensator und ein Weitenergiespeicherkondensator, wobei der Nahenergiespeicherkondensator eine Kapazität zwischen 50 pF und 200 pF aufweist und wobei der Weitenergiespeicherkondensator eine Kapazität von 1 nF bis 10 nF aufweist.
In einem Beispiel umfasst ein Lichterkennungs- und Laufzeitmessungs- light detection and ranging -LIDAR- Verfahren die Schritte: Bestimmen eines mittels eines Lasers abzustrahlenden Laufzeitmessungspulses, wobei der abzustrahlende Laufzeitmessungspuls mindestens einer ist aus einer Laufzeitmessungspulsmenge, wobei die Laufzeitmessungspulsmenge mindestens einen Nahlaufzeitmessungspuls und einen Weitlaufzeitmessungspuls beinhaltet, Auswählen eines dem abzustrahlenden Laufzeitmessungspuls entsprechenden Energiespeicherelements, wobei dem Nahlaufzeitmessungspuls ein Nahenergiespeicherelement entspricht und dem Weitlaufzeitmessungspuls ein Weitenergiespeicherelement entspricht, Laden des ausgewählten Energiespeicherelements und Aktivieren des Lasers mit der in dem ausgewählten Energiespeicherelement gespeicherten Energie, um den abzustrahlenden Laufzeitmessungspuls abzustrahlen, wobei, wenn sowohl der Nahlaufzeitmessungspuls als auch der Weitlaufzeitmessungspuls abzustrahlen sind, zuerst das Nahenergiespeicherelement ausgewählt und geladen wird.
In einem Beispiel beinhaltet das Bestimmen des abzustrahlenden Laufzeitmessungspulses ein Bestimmen, ob eine Nahlaufzeitmessung, eine Weitlaufzeitmessung oder eine Nahlaufzeitmessung und eine Weitlaufzeitmessung durchzuführen ist.
In einem Beispiel beinhaltet das Auswählen des Nahenergiespeicherelements als das entsprechende Energiespeicherelement ein Schalten des Nahenergiespeicherelements und des Weitenergiespeicherelements in Reihe.
In einem Beispiel ist eine Ladezeitkonstante des Nahenergiespeicherelements und eine Ladezeitkonstante des Weitenergiespeicherelements kürzer als ein zeitlicher Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Nahlaufzeitmessungspulsen und Weitlaufzeitmessungspulsen.
In einem Beispiel beträgt der zeitliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Nahlaufzeitmessungspulsen und Weitlaufzeitmessungspulsen weniger als 700 ns.
In einem Beispiel weist der Nahlaufzeitmessungspuls eine Pulsbreite von weniger als 1 ns auf und der Weitlaufzeitmessungspuls weist eine Pulsbreite von 1 ns bis 10 ns au.
Die vorangegangene Beschreibung wurde bereitgestellt, um ein System und Verfahren zum Erzeugen von Laufzeitmessungspulsen zu veranschaulichen. Es sollte verstanden werden, dass die Beschreibung in keiner Form beabsichtigt ist, den Umfang der Erfindung auf die genauen Ausführungsformen zu beschränken, die in dieser Beschreibung besprochen worden sind. Vielmehr wird der Fachmann erkennen, dass Ausführungsformen kombiniert, modifiziert oder vereinfacht werden können ohne sich vom Umfang der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche definiert ist, zu entfernen.

Claims

Ein System zum Erzeugen von Laufzeitpulsen für Lichterkennungs- und Laufzeitmessung - light detection and ranging -LIDAR, umfassend: eine Logikschaltung, die eingerichtet ist, einen mittels eines Lasers abzustrahlenden Laufzeitmessungspuls zu bestimmen, wobei der abzustrahlende Laufzeitmessungspuls mindestens einer ist aus einer Laufzeitmessungspulsmenge, wobei die Laufzeitmessungspulsmenge mindestens einen Nahlaufzeitmessungspuls und einen Weitlaufzeitmessungspuls beinhaltet, wobei, wenn sowohl der Nahlaufzeitmessungspuls als auch der Weitlaufzeitmessungspuls abzustrahlen sind, zuerst das Nahenergiespeicherelement ausgewählt und geladen wird; eine Laufzeitmessungspulserzeugungsschaltung, die eingerichtet ist zum Abstrahlen von Laufzeitpulsen, umfassend: eine Energiespeicherauswahlschaltung, umfassend ein Nahenergiespeicherelement und ein Weitenergiespeicherelement, wobei die Energiespeicherauswahlschaltung eingerichtet ist, ein dem abzustrahlenden Laufzeitmessungspuls entsprechendes Energiespeicherelement auszuwählen, wobei dem Nahlaufzeitmessungspuls das Nahenergiespeicherelement entspricht und dem Weitlaufzeitmessungspuls das Weitenergiespeicherelement entspricht; eine Ladeschaltung, die eingerichtet ist, das ausgewählte Energiespeicherelement zu laden; und eine Laufzeitpulsabgabeschaltung, die einen Laser umfasst und eingerichtet ist, den Laser mit der in dem ausgewählten Energiespeicherelement gespeicherten Energie zu aktivieren, um den abzustrahlenden Laufzeitmessungspuls abzustrahlen.
System nach Anspruch 1, wobei die Logikschaltung weiter eingerichtet ist zu bestimmen, ob eine Nahlaufzeitmessung, eine Weitlaufzeitmessung oder eine Nahlaufzeitmessung und eine Weitlaufzeitmessung durchzuführen ist.
System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Energiespeicherauswahlschaltung weiter eingerichtet ist, das Nahenergiespeicherelement und das Weitenergiespeicherelement in Reihe zu schalten.
System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine Ladezeitkonstante des Nahenergiespeicherelements und eine Ladezeitkonstante des Weitenergiespeicherelements kürzer ist als ein zeitlicher Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Nahlaufzeitmessungspulsen und Weitlaufzeitmessungspulsen.
System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der zeitliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Nahlaufzeitmessungspulsen und Weitlaufzeitmessungspulsen weniger als 700 ns beträgt.
System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Nahlaufzeitmessungspuls eine Pulsbreite von weniger als 1 ns aufweist und wobei der Weitlaufzeitmessungspuls eine Pulsbreite von 1 ns bis 10 ns aufweist.
System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Ladeschaltung einen Widerstand und eine Induktivität umfasst und wobei der Widerstand und die Induktivität so dimensioniert ist, dass die Ladeschaltung in etwa die Formel $1 = \frac{R}{2} * \sqrt{\frac{C}{L}}$
erfüllt, wobei C mindestens eine Kapazität des Weitenergiespeicherelements bezeichnet.
System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Nahenergiespeicherelement so dimensioniert ist, dass es dem Laser eine Energiemenge für eine Laufzeitmessung bis 10 m Entfernung von dem Laser bereitstellt und wobei das Weitenergiespeicherelement so dimensioniert ist, dass es dem Laser eine Energiemenge für eine Laufzeitmessung bis 500 m Entfernung bereitstellt.
System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Laufzeitmessungspulsmenge weiter einen Mittellaufzeitmessungspuls beinhaltet, wobei die Energiespeicherauswahlschaltung ein Mittelenergiespeicherelement beinhaltet, wobei, wenn sowohl der Nahlaufzeitmessungspuls als auch der Mittellaufzeitmessungspuls abzustrahlen sind, zuerst das Nahenergiespeicherelement ausgewählt und geladen wird, wobei, wenn sowohl der Mittellaufzeitmessungspuls als auch der Weitlaufzeitmessungspuls abzustrahlen sind, zuerst das Mittelenergiespeicherelement ausgewählt und geladen wird, und wobei, wenn der Nahlaufzeitmessungspuls, der Mittellaufzeitmessungspuls und der Weitlaufzeitmessungspuls abzustrahlen sind, zuerst das Nahenergiespeicherelement, dann das Mittelenergiespeicherelement und dann das Nahenergiespeicherelement ausgewählt und geladen wird.
Ein Lichterkennungs- und Laufzeitmessungs- light detection and ranging -Ll-DAR- Verfahren, wobei das LIDAR-Verfahren die Schritte umfasst: Bestimmen eines mittels eines Lasers abzustrahlenden Laufzeitmessungspulses, wobei der abzustrahlende Laufzeitmessungspuls mindestens einer ist aus einer Laufzeitmessungspulsmenge, wobei die Laufzeitmessungspulsmenge mindestens einen Nahlaufzeitmessungspuls und einen Weitlaufzeitmessungspuls beinhaltet; Auswählen eines dem abzustrahlenden Laufzeitmessungspuls entsprechenden Energiespeicherelements, wobei dem Nahlaufzeitmessungspuls ein Nahenergiespeicherelement entspricht und dem Weitlaufzeitmessungspuls ein Weitenergiespeicherelement entspricht; Laden des ausgewählten Energiespeicherelements; und Aktivieren des Lasers mit der in dem ausgewählten Energiespeicherelement gespeicherten Energie, um den abzustrahlenden Laufzeitmessungspuls abzustrahlen; wobei, wenn sowohl der Nahlaufzeitmessungspuls als auch der Weitlaufzeitmessungspuls abzustrahlen sind, zuerst das Nahenergiespeicherelement ausgewählt und geladen wird.
LIDAR-Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Bestimmen des abzustrahlenden Laufzeitmessungspulses ein Bestimmen beinhaltet, ob eine Nahlaufzeitmessung, eine Weitlaufzeitmessung oder eine Nahlaufzeitmessung und eine Weitlaufzeitmessung durchzuführen ist.
LIDAR-Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11, wobei das Auswählen des Nahenergiespeicherelements als das entsprechende Energiespeicherelement ein Schalten des Nahenergiespeicherelements und des Weitenergiespeicherelements in Reihe beinhaltet.
LIDAR-Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine Ladezeitkonstante des Nahenergiespeicherelements und eine Ladezeitkonstante des Weitenergiespeicherelements kürzer ist als ein zeitlicher Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Nahlaufzeitmessungspulsen und Weitlaufzeitmessungspulsen.
LIDAR-Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der zeitliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Nahlaufzeitmessungspulsen und Weitlaufzeitmessungspulsen weniger als 700 ns beträgt.
LIDAR-Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei Nahlaufzeitmessungspuls eine Pulsbreite von weniger als 1 ns aufweist und wobei der Weitlaufzeitmessungspuls eine Pulsbreite von 1 ns bis 10 ns aufweist.