EP3853630A1 - Verfahren zum betreiben eines optoelektronischen sensors für ein kraftfahrzeug, computerprogrammprodukt, optoelektronischer sensor sowie kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines optoelektronischen sensors für ein kraftfahrzeug, computerprogrammprodukt, optoelektronischer sensor sowie kraftfahrzeug

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EP3853630A1
EP3853630A1 EP19778888.8A EP19778888A EP3853630A1 EP 3853630 A1 EP3853630 A1 EP 3853630A1 EP 19778888 A EP19778888 A EP 19778888A EP 3853630 A1 EP3853630 A1 EP 3853630A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
deflection
emitted
optoelectronic sensor
angle
segment
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19778888.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen Schenk
Frank SELBMANN
Frank Ehmann
Olga KASPEREK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Schalter und Sensoren GmbH filed Critical Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Publication of EP3853630A1 publication Critical patent/EP3853630A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/484—Transmitters

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating an optoelectronic sensor for a motor vehicle.
  • the optoelectronic sensor By means of the optoelectronic sensor, light pulses are emitted into a surrounding area of the motor vehicle during a measurement cycle with a transmitting device of the optoelectronic sensor for detecting objects, and the light pulses reflected on an object are emitted with a
  • Receiving device of the optoelectronic sensor received.
  • a light source of the transmission device is activated at certain transmission times and the light pulses are deflected with a deflection unit of the transmission device.
  • the deflection unit has a periodically oscillating deflection element which is deflected within a predetermined angular range.
  • the invention further relates to a computer program code, an optoelectronic sensor and a motor vehicle.
  • the focus is particularly on optoelectronic sensors for motor vehicles.
  • Such optoelectronic sensors can be designed, for example, as lidar sensors (lidar is the abbreviation for light detection and ranging), in particular as a laser scanner.
  • lidar is the abbreviation for light detection and ranging
  • Such optoelectronic sensors are installed, for example, in motor vehicles in order to detect the surroundings of the motor vehicle while driving or while the motor vehicle is in operation.
  • the optoelectronic sensor is in particular a scanning optical measuring device by means of which objects in the surroundings of the motor vehicle can be detected.
  • the optoelectronic sensor can be used to determine a distance between the motor vehicle and the object on the basis of the transit time of a light pulse (also known as the time-of-flight principle).
  • Optoelectronic sensor usually comprises a transmission device that
  • the optoelectronic sensor comprises a corresponding receiving device, which
  • the transmitting device has at least one photodiode, by means of which the light pulse reflected by the object can be received as a received signal.
  • the optoelectronic sensor With the optoelectronic sensor, the light pulses are emitted in a predetermined angular range in the vicinity of the motor vehicle.
  • the transmitting device has a deflection unit that includes a periodically oscillating deflection element that is deflected in a predetermined angular range, for example a micromirror or MEMS mirror.
  • the light pulses can be emitted at predetermined transmission times.
  • Transmitting device can be scanned a predetermined angular range in the vicinity of the motor vehicle.
  • the predetermined angular range can be defined in the horizontal and / or in the vertical direction, depending on the selection of the deflecting element
  • Deflection unit By dividing the predetermined angular range into a plurality of deflection angles, a resolution can be defined with which the surroundings can be scanned.
  • Transmitting device is usually controlled at constant time intervals.
  • a periodically oscillating deflecting element such as a micro or.
  • MEMS abbreviation for Micro-Electro-Mechanical - Systemj mirroring, ie the deflection of the deflection unit from a first maximum deflection angle to a second maximum deflection angle, however, is generally not possible to completely scan the entire surrounding area. This is particularly due to a waiting time between two
  • Deflection element continues to oscillate during this period. This means that a large number of vibrations of the deflecting element are required so that the surroundings can be scanned.
  • the object of the present invention is to provide a method for operating a
  • an optoelectronic sensor to provide an optoelectronic sensor, a computer program product, an optoelectronic sensor and a motor vehicle in order to increase the detection rate of an optoelectronic sensor for a motor vehicle or to reduce the duration of a measurement cycle.
  • This object is achieved by a method, a computer program product, an optoelectronic sensor and a motor vehicle according to the independent
  • One aspect of the invention relates to a method for operating an optoelectronic sensor for a motor vehicle.
  • a Transmitting device of the optoelectronic sensor for detecting at least one object emits light pulses into a surrounding area of the motor vehicle.
  • the light pulses reflected on an object are received by a receiving device of the optoelectronic sensor.
  • the emitted light pulses are deflected into a plurality of deflection angles by a deflection unit of the transmission device
  • the deflection unit To deflect the light pulses, the deflection unit has a periodically oscillating deflection element which is deflected within a predetermined angular range.
  • the predetermined angular range is divided into a plurality of segments.
  • the deflection element is deflected at least once in a first deflection direction and at least once in a deflection direction opposite to the first deflection direction.
  • a first deflection angle is assigned to each segment when deflecting in the first deflection direction and a second deflection angle is deflected when deflecting in the second deflection direction.
  • a light pulse is emitted in at least one segment.
  • the method according to the invention is intended for operating an optoelectronic sensor for a motor vehicle, in particular for a passenger car.
  • the optoelectronic sensor can be designed as a lidar sensor, in particular as a laser scanner. Objects in the surroundings of the motor vehicle are detected with the optoelectronic sensor. To capture the object, use the
  • Transmitted signals in the form of light pulses.
  • the light pulses are emitted into the surrounding area at a variety of deflection angles.
  • the deflection angles can include horizontal and / or vertical deflection angles. The maximum
  • Deflection angles in this case span a deflection angle range which, for example, can have a horizontal deflection angle range of 100 ° to 180 ° or 120 ° to 160 °, in particular 140 ° to 150 °.
  • a vertical deflection angle range of, for example, 5 ° to 45 ° or 15 ° to 35 °, in particular 25 °, can be spanned.
  • the receiving device can have, for example, a photodiode, in particular an APD (abbreviation for avalanche photodiode), an array of photodiodes or a matrix of photodiodes in order to receive the light pulses reflected on objects and generate corresponding electrical signals.
  • a CCD (abbreviation for charge-coupled device) sensor can be provided for this
  • optoelectronic sensor can in particular be a distance between the
  • Motor vehicle and the object and / or a position of the object relative to the vehicle can be determined.
  • the transmission device has the light source and a deflection unit.
  • one or more laser diodes can be used as the light source.
  • the light source generates light pulses which are then deflected into a predetermined deflection angle range by means of the deflection unit.
  • the deflection unit has a periodically oscillating deflection element.
  • Micro-mirrors or MEMS mirrors in particular can be used as the periodically oscillating deflection element.
  • Micromirrors or MEMS mirrors offer the advantage that they require very little installation space and can be easily applied to a printed circuit board, which allows simple integration into an optoelectronic sensor and enables a reduction in the size of the sensor.
  • the oscillation frequency of the deflection element can be, for example, a frequency in the range from 1 kHz to 5 kHz or 2 kHz to 4 kHz, in particular 3.5 kHz.
  • the maximum deflection angle of the deflection area can be, for example, ⁇ 5 ° to ⁇ 45 ° or ⁇ 15 ° to ⁇ 35 °, in particular ⁇ 25 °.
  • a waiting time can be specified. If, for example, the optoelectronic sensor is to be able to detect objects within a range of 200 m, the waiting time must correspond to at least the time it takes a light pulse to cover 400 m, namely 200 m from the sensor to the object and 200 m from the object back to the sensor. In addition, a
  • Processing time can be specified by an evaluation device, which is required to process a received signal.
  • the waiting time can be at least
  • Coverage range and processing time include. The time interval that is required to build up the energy for the next light pulse can mostly be neglected, since this time interval for most light sources for
  • optoelectronic sensors for motor vehicles is significantly less than the waiting time.
  • the periodically oscillating deflection element continues to oscillate during the waiting time. It is thus from a certain predetermined angular resolution with which the To be scanned, not possible within a range
  • Deflection angle is deflected.
  • at least one complete oscillation period is required to scan the surrounding area in order to scan the surrounding area with the corresponding resolution.
  • a deflection angle in the sense of the invention is a defined angular position of the
  • Deflection unit in which a light pulse is emitted into the surrounding area by means of the deflection unit in order to emit a light pulse into the surrounding area at a deflection angle corresponding to the angular position.
  • a deflection angle is specified with which the surrounding area is scanned.
  • a light pulse at a deflection angle of 0 ° can be emitted at a maximum deflection angle of ⁇ 35 ° at a deflection angle of 0 °, and at a deflection angle of ⁇ 10 °
  • the time required for a measuring cycle of the optoelectronic sensor can be reduced by dividing the angular range by deflecting the deflecting element into a plurality of segments and giving each segment a first deflecting angle when deflecting in the first deflecting direction and when deflecting in the first
  • Direction of deflection opposite the second deflection direction is assigned a second deflection angle.
  • a light pulse was emitted.
  • the next measurement cycle can be started during the same deflection.
  • a deflection angle for emitting the light pulse is determined for each deflection of the deflection element for the respective segments, the deflection angle for emitting the light pulse for the respective segments Differentiate segments of the successive deflections within a measurement cycle.
  • the entire surrounding area can be scanned in a period of the deflection element.
  • a first part of the surrounding area can be scanned, when deflected into the second
  • Partial scan images can result in the entire image of the surrounding area.
  • a light pulse does not have to be emitted in each segment with every deflection. This has the advantage that, for example, when the optoelectronic sensor is switched on and the required deflection of the deflection unit, at least a portion of the
  • Surrounding area can be detected.
  • it can be an advantage under certain conditions not to have a light pulse in individual segments
  • a light pulse is emitted only once for each measuring cycle at each of the deflection angles.
  • the fact that only one light pulse is emitted at each deflection angle of a segment prevents double or multiple scanning of individual scanning angles.
  • a double or multiple scan increases the duration of a measurement cycle, since each double or multiple scan receives information that has already been obtained in a previous scan. Both the detection rate and the eye safety can thus be increased, since a double or multiple scanning of individual scanning angles could lead to a potential hazard within a very short time window.
  • the deflection element is periodically between a first reversal angle of the angular range and a second reversal angle of the
  • first outer segment and the second outer segment comprise fewer deflection angles than the at least one middle segment.
  • the middle segment is arranged between the first and the second outer segment. In this way, for example, depending on the operating parameters of the deflecting mirror, for. B.
  • the number of deflection angles in the outer segments can be adjusted. This can be particularly relevant for the outer segments, since these contain the reversal angles of the periodically oscillating deflection element. Since the angular velocity, that is, the change in the deflection of the deflection element per time, initially decreases at the reversal angle and then increases again to a constant value in the opposite direction of deflection. Thus, by reducing the deflection angle in the outer
  • Segments the duration of a measurement cycle can be reduced.
  • the resolution with which a sub-area of the surrounding area is scanned with the light pulses emitted at the respective deflection angles of the outer segments can be reduced, since, depending on the application, a lower resolution may be sufficient for some sub-areas.
  • the light pulses are first emitted in the middle segment and then in the first outer segment and / or the second outer segment.
  • light pulses can thus first be emitted into the middle segment, since objects in the direction of travel of the motor vehicle are more relevant than objects that are arranged on the side, especially in ferry operation.
  • light pulses can initially only be emitted at deflection angles of the middle area.
  • Light pulses are only emitted at the deflection angles of the outer segments after light pulses have been emitted at a predetermined or predeterminable number of deflection angles of the middle segment.
  • a current deflection angle of the deflection element is determined and the light source is controlled as a function of the determined deflection angle and / or the activation of the light source with the deflection of the
  • Deflection element synchronized. In this way it can be ensured that the light pulses are emitted at the correct times, so that the light pulse is deflected accordingly by the deflection element when a certain deflection angle is reached.
  • a period of time is determined on the basis of the current deflection angle and the closest deflection angle for emitting a light pulse, after which the deflection unit will reach the closest deflection angle for emitting a light pulse, and the light pulse is emitted after the expiry of the time period.
  • Receiving the reflected light pulse be delayed. It can thus be ensured that the light pulse is emitted only at predetermined deflection angles. In particular, this can prevent multiple light pulses from being emitted at deflection angles.
  • a first and a second outer deflection angle are assigned to each segment.
  • a light pulse is emitted within a measuring cycle at the first or second outer deflection angle and during the subsequent deflections in the first or second deflection direction, a light pulse is emitted at the adjacent deflection angle, in the inside no light pulse has been emitted in the respective measuring cycle.
  • light pulses are first emitted in the individual segments at the outer deflection angles and, in the subsequent deflections of the deflection element, the deflection angles in the direction of the center of the
  • the measurement duration of a measurement cycle can be further reduced with such a scanning pattern.
  • Another aspect of the invention relates to a computer program product
  • Program code means which are stored on a computer-readable medium, for the method according to the preceding aspect or an advantageous
  • Embodiment to perform when the computer program product is processed on a processor of an electronic computing device.
  • Another aspect of the invention relates to an optoelectronic sensor for a
  • Another aspect of the invention relates to a motor vehicle with an optoelectronic sensor.
  • the motor vehicle is designed as a passenger car.
  • the optoelectronic sensor and the motor vehicle have objective ones
  • Fig. 1 shows a motor vehicle according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 3 shows a time sequence of with a transmitter of the
  • FIG. 4 shows a frequency distribution of the emitted light pulses according to FIG. 3 in
  • FIG. 5 shows a schematic flow diagram of a method for operating the optoelectronic sensor
  • Fig. 6 shows a time sequence of with a transmitter of the
  • FIG. 9 shows a frequency distribution of the transmission times according to FIG. 8 in
  • Fig. 1 1 is an enlarged view of the time sequence of emitted
  • motor vehicle 1 shows a top view of a motor vehicle 1 according to an embodiment of the present invention.
  • motor vehicle 1 is designed as a passenger car.
  • the motor vehicle 1 comprises a driver assistance system 2, which serves to support a driver of the motor vehicle 1 when driving the motor vehicle 1.
  • a driver assistance system 2 With the driver assistance system 2, for example, an object 3, which is located in an environment 4 of the motor vehicle 1, can be detected. If the object 3 is detected, which is located in a route of the motor vehicle, the driver assistance system 2 can issue a warning to the driver.
  • the driver assistance system 2 can be used to intervene in the steering, the brake system and / or the drive motor in order to avoid a collision with the object 3.
  • the driver assistance system 2 includes a for detecting the object 3
  • the optoelectronic sensor 5 can be designed as a lidar sensor.
  • the optoelectronic sensor 5 is preferably designed as a laser scanner.
  • the optoelectronic sensor 5 comprises a transmission device 6, by means of which light pulses can be transmitted as a transmission signal. This is illustrated here by arrow 8. With the transmitter 6, the light pulses can be emitted in a predetermined surrounding area W. For example, the light pulses can be emitted in a predetermined horizontal surrounding area.
  • the optoelectronic sensor 5 further comprises one
  • the optoelectronic sensor 5 comprises a computing device 10, which can be formed, for example, by a microcontroller, a digital signal processor or an FPGA.
  • the computing device 10 can be used to control the transmitting device 6 for emitting the light pulses.
  • the computing device 10 can be formed, for example, by a microcontroller, a digital signal processor or an FPGA.
  • the computing device 10 can be used to control the transmitting device 6 for emitting the light pulses.
  • the computing device 10 can be formed, for example, by a microcontroller, a digital signal processor or an FPGA.
  • the computing device 10 can be used to control the transmitting device 6 for emitting the light pulses.
  • the computing device 10 can be formed, for example, by a microcontroller, a digital signal processor or an FPGA.
  • Computing device 10 evaluate signals of the receiving device 7, which with the
  • the driver assistance system 2 comprises an electronic control unit 11, with which corresponding control signals can be output as a function of the object 3 detected with the optoelectronic sensor 5.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of the optoelectronic sensor 5.
  • the transmitting device 6 of the optoelectronic sensor 5 has a light source 12.
  • the light source 12 can be formed, for example, by one or more laser diodes.
  • the transmitting device 6 has a deflection unit 13, by means of which the light pulses emitted by the light source 12 can be deflected.
  • the deflection unit 13 has a deflection element, which with an actuator in a
  • the deflection element is deflected periodically in succession in a first and a second deflection direction.
  • the deflection element can be controlled with the actuator so that it performs a periodic oscillation with a frequency of several kHz, in particular 3.5 kHz.
  • the light source 12 can be controlled to emit the light pulses.
  • the control device 10 can transmit a control signal to the light source 12, by means of which the light source 12 is activated for a predetermined period of time.
  • the light source 12 also transmits a signal to the receiving device 7 which describes the time at which the light pulse was emitted. If the light pulse reflected by the object 3 is then received with the receiving device 7, a corresponding signal can be transmitted to the computing device 10, which describes the time of reception of the light pulse.
  • Computing device 10 determines the distance between the optoelectronic sensor 5 and the object 3 on the basis of the transit time between the emission of the light pulse and the reception of the light pulse reflected by the object 3.
  • the deflection unit 13 can be used to transmit a signal to the computing device 10, which describes the current position of the mirror element or a current deflection angle ⁇ of the mirror element at the time the light pulse is emitted.
  • the light source 12 is activated at fixed intervals.
  • the deflection element of the deflection unit 13 oscillates periodically. The fact that the deflection element has a lower angular velocity when it is deflected in the areas with maximum deflection or at the reversal points, results in
  • FIG. 3 shows a diagram which shows a chronological sequence of light pulses emitted by the transmitting device 6.
  • the time t is plotted on the abscissa and the deflection angle a of the deflection element is plotted on the ordinate.
  • the deflection element swings in an angular range between a deflection angle ⁇ of -14 ° and a deflection angle ⁇ of + 14 °.
  • Deflection element can vibrate at a frequency of 3.5 kHz.
  • a scanning resolution of 0.1 0 is to be achieved.
  • the light source 12 is driven at a frequency of 34 kHz.
  • a time period of approximately 24 ms is required to complete all discrete scanning angles in the
  • FIG. 4 shows a frequency distribution of the light pulses, which were emitted within a measurement cycle within a measurement cycle, over the deflection angle of the
  • Deflection element in which light pulses are emitted in one measurement cycle, according to FIG. 3.
  • the deflection angle ⁇ is plotted on the abscissa and the number A of light pulses is plotted on the ordinate. It can be seen here that at the edge regions or at the reversal points of the oscillating mirror element, which in the Range of -14 ° and + 14 °, multiple light pulses are emitted. In the present case, up to 23 light pulses are emitted in the range of -14 ° and in the range of + 14 °. This leads, for example, to scanning angles in the surrounding area W, which are assigned to these deflection angles a, being illuminated with a higher intensity. This can be particularly critical with regard to eye safety.
  • FIG. 5 shows a schematic flow diagram of a method for operating an optoelectronic sensor 5 according to an embodiment of the present invention.
  • the method is started in a step S1.
  • a step S2 a plurality of segments 16a to 16r are determined in a predetermined angular range 15 in which the deflection element is deflected (see FIG. 6). These segments 16a to 16r can be determined dynamically. It can also be provided that previously determined segments 16a to 16r are used.
  • the discrete scanning angles within the surrounding area W in the surrounding area 4 are determined, which are to be scanned or into which the light pulses are to be emitted. Each of these discrete scanning angles then becomes one
  • the deflection angles describe those deflection angles ⁇ of the deflection element at which a light pulse is to be emitted. Furthermore, an array can be determined in which a first value is entered for each of the determined deflection angles. The first value can be, for example, the value zero or the value "False".
  • the current deflection angle ⁇ of the deflection element is determined in a step S4.
  • a corresponding signal can be received here by the deflection unit 13.
  • the current deflection angle ⁇ can also be determined on the basis of a control signal with which the actuator of the deflection unit 13 is controlled.
  • a step S5 depending on the current segment 16a to 16r and depending on the
  • determined deflection angle determines the closest deflection angle at which a light pulse is emitted.
  • the deflection angle can be determined on the basis of the array.
  • a waiting time td is determined, after which the deflection element will reach the closest deflection angle.
  • a loop is run through until the waiting time td has elapsed.
  • the light source 12 is activated in a step S8 to emit the light pulse.
  • the light pulse reflected by the object 3 is then received and, based on the transit time, the distance between the optoelectronic sensor 5 and the object 3 are determined.
  • the deflection angle at which the light pulse was emitted is assigned a second value in the array.
  • the second value can be, for example, the value one or "True”.
  • the transmission deflection angles can already be determined for a further measurement cycle, which can be started with step S13.
  • Fig. 6 shows the chronological sequence of the transmission times 14, at which with the
  • the angular range 15 is divided into the plurality of segments 16a to 16f.
  • the angular range 15 is divided into six segments 16a, 16b, 16c, 16d, 16e and 16f.
  • reversal angles 17a, 17b are shown, at which the deflection element reverses their movement.
  • the first reversal angle 17a is approximately + 14 ° and the second reversal angle is approximately -14 °.
  • the angular range 15, in which segments 16a to 16f are defined, is predetermined by the reversal angles 17a, 17b. In the present case, all segments 16a to 16f are selected to be of the same size.
  • the light source 12 is therefore not controlled periodically. In particular, this enables a measurement cycle to be carried out over a period of approximately 13.5 ms. It takes into account that between sending two
  • FIG. 7 shows in the upper part the waiting times td between the emission of the respective light pulses.
  • the time t is plotted on the abscissa and the waiting time td on the ordinate.
  • the lower part of FIG. 7 shows how the segments 16a to 16f are processed in sequence over time.
  • the ordinates Segments 16a to 16f are plotted, segment 16a in the lower part of FIG. 7 being designated 1, segment 16b being 2, etc.
  • segment 16f contains the reversal angle 17b.
  • Reversal angle 17b the direction of deflection is reversed.
  • the actuator is excited with an excitation signal that is opposite to the current deflection direction.
  • the angular velocity of the deflecting element is first reduced until that
  • Deflection element is deflected in the opposite direction, the maximum angular velocity of the deflection element being reached only after a certain excitation time. Consequently, the deflection of the deflection element is in segment 16f for a relatively long time, so that a long waiting time between the two laser pulses is necessary.
  • segment 16a here the pairs of light pulses occur in succession with almost no waiting time td, since in particular the first light pulse is emitted at the reversing angle 17a.
  • the situation is exactly the opposite.
  • the waiting times td between the light pulses in segment 16f become shorter, while the waiting times td between the light pulses in segment 16a increase.
  • the light pulses are emitted at fixed intervals according to a method from the prior art.
  • the light pulses are emitted at a frequency of 100 kHz.
  • the deflection element oscillates at a frequency of 3.485 kHz between a deflection angle ⁇ of -41 ° and a deflection angle ⁇ of +41 °. It takes about 46.5 ms until all angular positions have been measured at least once.
  • 9 shows the associated frequency distribution. It can be seen here that at the
  • FIG. 10 shows the chronological sequence of the light pulses, the optoelectronic sensor 5 being operated according to a method according to the invention.
  • the angular range 15 extends from -37.5 ° to +37.5 °.
  • the angular range 15 is divided into 18 segments 16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g, 16h, 16i, 16j, 16k, 16I, 16m, 16n, 16o, 16p, 16q and 16r .
  • not all segments 16a to 16r have an equal number of deflection angles for emitting light pulses.
  • the first outer segment 16a and the second outer segment 16r have fewer deflection angles for emitting light pulses than the middle segments 16b to 16q of the angular range 15.
  • Segments 16a and 16r each encompass a partial angle range of 1.5 °.
  • the middle segments 16b to 16q each encompass a partial angle range of 4.5 °.
  • 30 deflection angles can then be assigned in the outer segments 16a and 16r and 90 transmission deflection angles in the middle segments 16b to 16q.
  • the size of the segments 16a to 16r is dependent on the maximum possible scanning resolution or the maximum possible number of light pulses per segment 16a to 16r. In addition, this in turn depends on the maximum possible in time
  • FIG. 10 shows a detailed view from FIG. 10 for a partial angle range 15 from -18 ° to approximately -19 °.
  • FIG. 12 shows in the upper part the waiting time td on the ordinate between the light pulses over the time t.
  • the lower part of FIG. 12 shows how light pulses are sequentially emitted in the deflection angles of the segments 16a to 16r.
  • the segments 16a to 16r are plotted on the ordinate. It can be seen in particular that light pulses are emitted first at deflection angles of the second outer segment 16r before light beams are emitted at deflection angles of the first outer segment 16a.
  • the light pulses can be emitted in time.
  • the light pulses can first be emitted in one of the middle segments 16b to 16q and then emitted in the first outer segment 16a and / or the second outer segment 16r.
  • Measurement cycle no light pulses are emitted at the deflection angle of the two outer segments 16a and 16r. As a result, a constantly successive sequence of light pulses can be implemented for the middle segments 16b to 16q.
  • FIG. 14 shows in the upper part the waiting times td between the light pulses over the time t and in the lower part as in the deflection angles of the segments 16a to 16r sequentially over the time light pulses are emitted according to the example from FIG. 13. that at deflection angles of the two outer segments 16a, 16r, light pulses are only emitted in a second third of the duration of the measuring cycle.
  • 15 shows a detailed view of FIG. 14.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines optoelektronischen Sensors (5) eines Kraftfahrzeugs (1), bei welchem während eines Messzyklus zum Erfassen eines Objekts (3) mit einer Sendeeinrichtung (6) des optoelektronischen Sensors (5) Lichtpulse ausgesendet werden und die von dem Objekt (3) reflektierten Lichtpulse mit einer Empfangseinrichtung (7) des optoelektronischen Sensors (5) empfangen werden, wobei zum Aussenden der Lichtpulse eine Lichtquelle (12) der Sendeeinrichtung (6) zu bestimmten Sendezeitpunkten angesteuert wird und die Lichtpulse mit einer Ablenkeinheit (13) der Sendeeinrichtung (6) abgelenkt werden, wobei mittels der Ablenkeinheit (13) zum Ablenken der Lichtpulse zeitlich aufeinanderfolgende Bewegungen entlang eines vorbestimmten Auslenkwinkelbereichs (15) durchgeführt werden, wobei der vorbestimmte Auslenkwinkelbereich (15) in eine Mehrzahl von Auslenkwinkelbereichssegmenten (16a bis 16r) eingeteilt wird und bei jeder Bewegung der Ablenkeinheit (13) entlang des Auslenkwinkelbereichs (15) bei vorbestimmten der Auslenkwinkelbereichssegmente (16a bis 16r) jeweils ein Lichtimpuls ausgesendet wird.

Description

Verfahren zum Betreiben eines optoelektronischen Sensors für ein Kraftfahrzeug, Computerprogrammprodukt, optoelektronischer Sensor sowie Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines optoelektronischen Sensors für ein Kraftfahrzeug. Mittels des optoelektronischen Sensors werden während eines Messzyklus mit einer Sendeeinrichtung des optoelektronischen Sensors zur Erfassung von Objekten Lichtpulse in einen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs ausgesendet und die an einem Objekt reflektierten Lichtpulse mit einer
Empfangseinrichtung des optoelektronischen Sensors empfangen. Zum Aussenden der Lichtpulse wird eine Lichtquelle der Sendeeinrichtung zu bestimmten Sendezeitpunkten angesteuert und die Lichtpulse werden mit einer Ablenkeinheit der Sendeeinrichtung abgelenkt. Die Ablenkeinheit weist ein periodisch schwingendes Ablenkelement auf, das innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereiches ausgelenkt wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammcode, einen optoelektronischen Sensor sowie ein Kraftfahrzeug.
Das Interesse richtet sich vorliegend insbesondere auf optoelektronische Sensoren für Kraftfahrzeuge. Derartige optoelektronische Sensoren können beispielsweise als Lidar- Sensoren (Lidar ist die Abkürzung für Light Detection and Ranging), insbesondere als Laserscanner, ausgebildet sein. Solche optoelektronischen Sensoren werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen verbaut, um während der Fahrt beziehungsweise im Betrieb des Kraftfahrzeugs die Umgebung des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Bei dem optoelektronischen Sensor handelt es sich dabei insbesondere um eine abtastende optische Messvorrichtung, mittels welcher Objekte in der Umgebung des Kraftfahrzeugs erfasst werden können. Beispielsweise kann mit dem optoelektronischen Sensor ein Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt auf Grundlage der Laufzeit eines Lichtpulses (auch bekannt als Time-of-Flight-Prinzip) bestimmt werden. Der
optoelektronische Sensor umfasst üblicherweise eine Sendeeinrichtung, die
beispielsweise eine Laserdiode aufweist, mittels welcher ein optisches Sendesignal in Form eines Lichtpulses ausgesendet werden kann. Darüber hinaus umfasst der optoelektronische Sensor eine entsprechende Empfangseinrichtung, welche
beispielsweise zumindest eine Fotodiode aufweist, mittels welcher der von dem Objekt reflektierte Lichtpuls als Empfangssignal empfangen werden kann. Mit dem optoelektronischen Sensor werden die Lichtpulse in einem vorbestimmten Winkelbereich in der Umgebung des Kraftfahrzeugs ausgesendet. Zum Ablenken der Lichtpulse beziehungsweise des Laserlichts innerhalb des Winkelbereichs weist die Sendeeinrichtung eine Ablenkeinheit auf, die ein periodisch schwingendes Ablenkelement umfasst, dass in einem vorbestimmten Winkelbereich ausgelenkt wird, beispielsweise einen Mikro-Spiegel beziehungsweise MEMS-Spiegel. Die Lichtpulse können zu vorbestimmten Sendezeitpunkten ausgesendet werden. Somit kann mit der
Sendeeinrichtung ein vorbestimmter Winkelbereich in der Umgebung des Kraftfahrzeugs abgetastet werden. Der vorbestimmte Winkelbereich kann in horizontaler und/oder in vertikaler Richtung definiert sein, je nach Auswahl des Ablenkelementes der
Ablenkeinheit. Durch Unterteilung des vorbestimmten Winkelbereiches in eine Vielzahl an Ablenkwinkel, kann eine Auflösung definiert werden, mit der die Umgebung abgetastet werden kann. Die Sendeeinrichtung beziehungsweise eine Lichtquelle der
Sendeeinrichtung wird hierbei üblicherweise in konstanten Zeitintervallen angesteuert. Innerhalb einer halben Periodendauer einer Schwingung eines periodisch schwingenden Ablenkelementes wie beispielsweise Mikro- beziehungsweise. MEMS (Abkürzung für Micro-Electro-Mechanical - Systemj-Spiegeln, sprich dem Auslenken der Ablenkeinheit von einem ersten maximalen Auslenkwinkel in einen zweiten maximalen Auslenkwinkel, ist allerdings im Allgemeinen nicht möglich den gesamten Umgebungsbereich vollständig abzutasten. Dies ist insbesondere bedingt durch eine Wartezeit zwischen zwei
Lichtpulsen, die benötigt wird, um die reflektierten Lichtpulse zu empfangen. Das
Ablenkelement schwingt allerdings während dieser Zeitdauer weiter. Hierdurch ergibt sich, dass eine Vielzahl an Schwingungen des Ablenkelementes benötigt werden, damit die Umgebung abgetastet werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines
optoelektronischen Sensors, ein Computerprogrammprodukt, einen optoektronischen Sensor, sowie ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, um die Detektionsrate eines optoelektronischen Sensors für ein Kraftfahrzeug zu erhöhen bzw. die Zeitdauer eines Messzyklus zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt, einen optoelektonischen Sensor sowie ein Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen
Ansprüchen gelöst.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines optoelektronischen Sensors für ein Kraftfahrzeugs. Innerhalb eines Messzyklus werden mit einer Sendeeinrichtung des optoelektronischen Sensors zur Erfassung von zumindest einem Objekt Lichtpulse in einen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs ausgesendet. Die an einem Objekt reflektierten Lichtpulse werden mit einer Empfangseinrichtung des optoelektronischen Sensors empfangen. Die ausgesendeten Lichtpulse werden mit einer Ablenkeinheit der Sendeeinrichtung in eine Vielzahl von Ablenkwinkeln des
Umgebungsbereiches abgelenkt. Die Ablenkeinheit weist zum Ablenken der Lichtpulse ein periodisch schwingendes Ablenkelement auf, welches innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs ausgelenkt wird.
Erfindungsgemäß wird der vorbestimmte Winkelbereich in eine Mehrzahl von Segmenten eingeteilt. Innerhalb eines Messzyklus wird das Ablenkelement mindestens einmal in eine erste Auslenkrichtung und mindestens einmal in eine zur ersten Auslenkrichtung entgegengesetzten Auslenkrichtung ausgelenkt. Jedem Segment wird beim Auslenken in der ersten Auslenkrichtung ein erster Auslenkwinkel zugeordnet und beim Auslenken in die zweite Auslenkrichtung ein zweiter Auslenkwinkel. Bei jeder Auslenkung in einer Auslenkrichtung wird in mindestens ein Segment ein Lichtpuls ausgesendet.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Betreiben eines optoelektronische Sensors für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, vorgesehen. Der optoelektronische Sensor kann als Lidar-Sensor, insbesondere als Laserscanner, ausgebildet sein. Mit dem optoelektronischen Sensor werden Objekte in der Umgebung des Kraftfahrzeugs erfasst. Zum Erfassen des Objekts werden mit dem
optoelektronischen Sensor zeitlich aufeinanderfolgende Messzyklen durchgeführt. In jedem Messzyklus wird mit der Sendeeinrichtung eine bestimmte Anzahl von
Sendesignalen in Form von Lichtpulsen ausgesendet. Die Lichtpulse werden in eine Vielzahl von Ablenkwinkeln in den Umgebungsbereich ausgesendet. Die Ablenkwinkel können horizontale und/oder vertikale Ablenkwinkel umfassen. Die maximalen
Ablenkwinkel spannen hierbei einen Ablenkwinkelbereich auf, der beispielsweise einen horizontalen Ablenkwinkelbereich von 100° bis 180° oder 120° bis 160°, insbesondere 140° bis 150°, aufweisen kann. Zusätzlich kann ein vertikaler Ablenkwinkelbereich von beispielsweise 5° bis 45° oder 15° bis 35°, insbesondere 25°, aufgespannt werden. Die ausgesendeten Lichtpulse, die an dem Objekt reflektiert wurden, werden mit der Empfangseinrichtung des optoelektronischen Sensors empfangen. Die
Empfangseinrichtung kann hierzu beispielsweise eine Fotodiode, insbesondere eine APD (Abkürzung für Avalanche Photodiode), ein Array von Fotodioden oder eine Matrix aus Fotodioden aufweisen, um die an Objekten reflektierten Lichtpulse zu empfangen und entsprechende elektrische Signale erzeugen. Alternativ kann hierzu beispielsweise ein CCD (Abkürzung für Charge-coupled device)-Sensor vorgesehen sein, um die
reflektierten Lichtpulse zu empfangen. Auf Grundlage der Messungen des
optoelektronischen Sensors können insbesondere ein Abstand zwischen dem
Kraftfahrzeug und dem Objekt und/oder eine Position des Objektes relativ zum Fahrzeug bestimmt werden.
Die Sendeeinrichtung weist die Lichtquelle sowie eine Ablenkeinheit auf. Als Lichtquelle können beispielsweise eine oder mehrere Laserdioden eingesetzt werden. Die Lichtquelle erzeugt Lichtpulse, die anschließend mittels der Ablenkeinheit in einen vorbestimmten Ablenkwinkelbereich abgelenkt werden. Die Ablenkeinheit weist hierfür ein periodisch schwingendes Ablenkelement auf. Als periodisch schwingendes Ablenkelement können insbesondere Mikro-Spiegel oder MEMS - Spiegel zu Anwendung kommen. Mikro- Spiegel bzw. MEMS-Spiegel bieten den Vorteil, dass diese sehr wenig Bauraum benötigen und einfach auf eine Leiterplatte aufgebracht werden können, was eine einfache Integration in einen optoelektronischen Sensor erlaubt und eine Reduzierung der Baugröße des Sensor ermöglicht. Die Schwingungsfrequenz des Ablenkelementes kann beispielsweise eine Frequenz im Bereich von 1 kHz bis 5 kHz oder 2 kHz bis 4 kHz, insbesondere 3,5kHz, betragen. Der maximale Auslenkwinkel des Ablenkbereiches kann bespielsweise ±5° bis ±45° oder ±15° bis ±35°, insbesondere ±25°, betragen.
Zwischen dem Aussenden von zwei Lichtpulsen kann in Abhängigkeit einer
Reichweitenanforderung an den optoelektronischen Sensor eine Wartezeit vorgegeben werden. Soll der optoelektronische Sensor beispielsweise Objekte in einer Reichweite von 200 m erfassen können, so muss die Wartezeit zumindest einer Zeitspanne entsprechen, die ein Lichtpuls benötigt, um 400 m zurückzulegen, nämlich 200 m vom Sensor zum Objekt und 200 m vom Objekt zurück zum Sensor. Zusätzlich kann eine
Verarbeitungszeit von einer Auswerteeinrichtung vorgegeben werden, die benötigt wird, um ein Empfangssignal zu verarbeiten. Somit kann die Wartezeit zumindest die
Zeitspanne vom Aussenden bis zum Empfangen eines Signals bei maximaler
Erfassungsreichweite sowie eine Verarbeitungszeit umfassen. Das Zeitintervall, das benötigt wird, um die Energie für den nächsten Lichtpuls aufzubauen, kann meistens vernachlässigt werden, da dieses Zeitintervall für die meisten Lichtquellen für
optoelektronische Sensoren für Kraftfahrzeug deutlich geringer ist, als die Wartezeit.
Während der Wartezeit schwingt das periodisch schwingende Ablenkelement weiter. Somit ist es ab einer bestimmten vorgegebenen Winkelauflösung, mit der der Umfassungsbereich abgetastet werden soll, nicht möglich innerhalb einer
Halbschwingung des Ablenkelementes bei jedem Auslenkwinkel, bei dem ein Lichtpuls ausgesendet werden soll, einen Lichtpuls auszusenden, da die Wartezeit größer ist, als eine Zeit, in der das Ablenkelement von einem Auslenkwinkel zum nächsten
Auslenkwinkel ausgelenkt wird. Somit wird ab einer bestimmten Auflösung zur Abtastung des Umgebungsbereiches zumindest eine vollständige Schwingungsperiode benötigt, um den Umgebungsbereich mit der entsprechenden Auflösung abzutasten.
Ein Auslenkwinkel im Sinne der Erfindung ist eine definierte Winkelstellung der
Ablenkeinheit, in der ein Lichtpuls mittels der Ablenkeinheit in den Umgebungsbereich ausgesendet wird, um in einem zu der Winkelstellung korrespondierenden Ablenkwinkel einen Lichtpuls in den Umgebungsbereiches auszusenden. Mit anderen Worten wird mit jedem Auslenkwinkel ein Ablenkwinkel vorgegeben, mit dem der Umgebungsbereich abgetastet wird. Hierbei kann beispielsweise je nach Aufbau des optoelektonischen Sensors und der Ausrichtung der Sendeeinrichtung zur Ablenkeinrichtung bei maximalen Auslenkwinkeln der Ablenkeinheit von ±35° bei einem Auslenkwinkel von 0° ein Lichtpuls bei einem Ablenkwinkel von 0° ausgesendet werden, bei einem Auslenkwinkel von ± 10° ein Lichtpuls mit einem Ablenkwinkel von ± 20°, bei Auslenkwinkel von ± 20° ein Lichtpuls mit einem Ablenkwinkel ± 40° usw.
Die benötige Zeit für einen Messzyklus des optoelektronischen Sensors kann reduziert werden, indem Winkelbereich, indem das Ablenkelement ausgelenkt wird, in eine Mehrzahl von Segmenten eingeteilt und jedem Segment beim Auslenken in die erste Auslenkrichtung ein erster Auslenkwinkel und beim Auslenken in die zur ersten
Auslenkrichtung entgegengesetzten zweiten Auslenkrichtung ein zweiter Auslenkwinkel zugeordnet wird. Durch das Aussenden eines Lichtpulses in mindestens ein Segment bei jeder Auslenkung des Ablenkelementes in einer Auslenkrichtung wird die Detektionsrate maximiert bzw. die Dauer eines Messzyklus reduziert, wobei dennoch ein oder mehrere Segmente ausgelassen werden können, beispielsweise, wenn bereits in allen
Auslenkwinkeln ein Lichtpuls ausgesendt wurde. Zusätzlich ist es möglich, dass wenn innerhalb einer Auslenkung des Ablenkelementes ein Messzyklus abgeschlossen wurde, während derselben Auslenkung der nächste Messzyklus gestartet werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird für jede Auslenkung des Ablenkelementes für die jeweiligen Segmente ein Auslenkwinkel für das Aussenden des Lichtpulses bestimmt, wobei sich die Auslenkwinkel für das Aussenden des Lichtpulses für die jeweiligen Segmente der zeitlich aufeinander folgenden Auslenkungen innerhalb eines Messzyklus voneinander unterscheiden.
Durch das Aussenden der Lichtpulse in einem Segment innerhalb zeitlich aufeinander folgender Auslenkungen bei unterschiedlichen Auslenkwinkeln kann die benötigte Zeit für einen Messzyklus weiter reduziert werden. Im einfachsten Anwendungsfall kann durch je nach vorgegebener Auflösung, Reichweitenanforderung und Wiederholrate der
Lichtquelle der gesamte Umgebungsbereich in einer Periodendauer des Ablenkelementes abgetastet werden. Bei der Auslenkung in der ersten Auslenkrichtung kann ein erster Teil des Umgebungsbereiches abgetastet werden, bei der Auslenkung in die zweite
Auslenkrichtung ein zweiter Teil des Umgebungsbereiches. Hierbei kann der gesamte Umgebungsbereich jedoch nicht sequentiell abgetastet innerhalb einer Auslenkung des Ablenkelementes abgetastet werden, sondern erst durch Überlagerung der
Teilabstastbilder kann das gesamte Bild des Umgebungsbereiches entstehen. Hierbei kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass nicht in jedem Segment bei jeder Auslenkung ein Lichtpuls ausgesendet werden muss. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise beim Einschalten des optoelektronischen Sensors und dem benötigten Einschwingen der Ablenkeinheit bereits zumindest ein Teilbereich des
Umgebungsbereiches erfasst werden kann. Zusätzlich kann es von Vorteil sein, unter bestimmten Bedingungen bei einzelnen Segmenten keinen Lichtpuls bei einer
Auslenkung der Ablenkeinheit auszusenden, beispielsweise um Augensicherheit zu gewährleisten, wenn eine Person im Nahbereich des optoelektronischen Sensors erfasst wurde.
In einer weiteren Ausführungsform wird für jedes Segment eine Mehrzahl von
Auslenkwinkel für das Aussenden des Lichtpulses bestimmt und innerhalb eines
Messzyklus bei jedem der Auslenkwinkel nur einmal ein Lichtpuls ausgesendet. Dadurch, dass bei jedem Auslenkwinkel eines Segmentes jeweils nur ein Lichtpuls ausgesendet wird, wird eine Doppel- oder Mehrfach-Abtastung einzelner Abtastwinkel verhindert. Eine Doppel- oder Mehrfach-Abtastung erhöht die Zeitdauer eines Messzyklus, da bei jeder Doppel- oder Mehrfach-Abtastung jeweils eine Information erhalten wird, die bereits in einer vorherigen Abtastung gewonnen wurde. Somit kann sowohl die Detektionsrate als auch die Augensicherheit erhöht werden, da bei einer Doppel- oder Mehrfach-Abtastung einzelner Abtastwinkel innerhalb eines sehr kurzen Zeitfensters zu einer potentiellen Gefährdung führen könnten. Gemäß einer Au sfüh rungsform wird das Ablenkelement periodisch zwischen einem ersten Umkehrwinkel des Winkelbereichs und einem zweiten Umkehrwinkel des
Winkelbereichs ausgelenkt und der Winkelbereich in zumindest ein mittleres Segment, ein erstes äußeres Segment und ein zweites äußeres Segment eingeteilt, wobei das erste äußere Segment den ersten Umkehrwinkel umfasst und das zweite äußere Segment den zweiten Umkehrwinkel umfasst.
Insbesondere ist in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass das erste äußere Segment und das zweite äußere Segment weniger Auslenkwinkel umfassen als das zumindest eine mittlere Segment. Mit anderen Worten ist das mittlere Segment zwischen dem ersten und dem zweiten äußeren Segment angeordnet. Auf diese Weise kann beispielsweise in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Umlenkspiegels, z. B.
Resonanzfrequenz oder Schwingungsamplitude, die Anzahl an Auslenkwinkeln in den äußeren Segmenten angepasst werden. Dies kann insbesondere für die äußeren Segmente relevant sein, da diese die Umkehrwinkel des periodisch schwingenden Ablenkelementes enthalten. Da die Winkelgeschwindigkeit, sprich die Änderung der Auslenkung des Ablenkelementes pro Zeit, beim Umkehrwinkel zunächst abnimmt und anschließend in die entgegengesetzte Auslenkrichtung wieder auf einen konstanten Wert ansteigt. Somit kann durch eine Reduzierung der Auslenkwinkel in den äußeren
Segmenten die Zeitdauer eines Messzyklus reduziert werden. Zusätzlich kann durch Reduzierung der Auslenkwinkeln in den äußeren Segmenten die Auflösung, mit der ein Teilgebiet des Umgebungsbereich mit den bei den jeweiligen Ablenkwinkel der äußeren Segmenten ausgesendeten Lichtpulsen abgetastet wird, reduziert werden, da je nach Anwendungsfall eine niedrigere Auflösung für einige Teilbereiche ausreichend sein kann.
In einer weiteren Ausführungsform werden die Lichtpulse zunächst in dem mittleren Segment und anschließend in dem ersten äußeren Segment und/oder dem zweiten äußeren Segment ausgesendet werden. Zu Beginn eines Messzyklus können somit zunächst Lichtpulse in das mittlere Segment ausgesendet werden, da insbesondere im Fährbetrieb Objekte in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs eine höhere Relevanz haben als Objekte, die seitlich angeordnet sind. Somit können insbesondere während der ersten Auslenkungen der Ablenkeinheit innerhalb eines Messzyklus zunächst Lichtpulse nur bei Auslenkwinkeln des mittleren Bereiches ausgesendet werden. Lichtpulse werden erst dann bei Auslenkwinkeln der äußeren Segmente ausgesendet, nachdem bei einer vorgegebenen oder vorgebbaren Anzahl an Auslenkwinkeln des mittleren Segmentes Lichtpulse ausgesendet wurden. Somit kann zusätzlich zur Reduzierung der Zeitdauer einer Messung die Sicherheit erhöht werden, da sichergestellt wird, dass Objekte mit einer wahrscheinlich höheren Priorität schneller erkannt werden können.
In einer weiteren Au sfüh rungsform wird ein aktueller Auslenkwinkel des Ablenkelementes bestimmt und die Lichtquelle in Abhängigkeit von dem bestimmten Auslenkwinkel angesteuert und/oder die Ansteuerung der Lichtquelle mit der Auslenkung des
Ablenkelementes synchronisiert. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Lichtpulse zu den richtigen Zeitpunkten ausgesendet werden, damit beim Erreichen eines bestimmten Auslenkwinkels der Lichtpuls entsprechend durch das Ablenkelement abgelenkt wird.
Zusätzlich wird in einer Ausführungsform anhand des aktuellen Auslenkwinkels und des nächstliegenden Auslenkwinkels zum Aussenden eines Lichtpulses eine Zeitdauer bestimmt, nach deren Ablauf die Ablenkeinheit den nächstliegende Auslenkwinkel zum Aussenden eines Lichtpulses erreichen wird, und der Lichtpuls nach dem Ablauf der Zeitdauer ausgesendet wird. Durch das Bestimmen des nächstliegenden Auslenkwinkels zum Aussenden eines Lichtpulses und Bestimmen einer damit verbundenen Zeitdauer, kann die nächste Messung, sprich das Aussenden eines Lichtpulses sowie das
Empfangen des reflektierten Lichtpulses, verzögert werden. Somit kann sichergestellt werden, dass nur bei vorbestimmten Auslenkwinkeln der Lichtpuls ausgesendet wird. Insbesondere kann so verhindert werden, dass bei Auslenkwinkeln mehrfach Lichtpulse ausgesendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird jedem Segment ein erster und ein zweiter äußerer Auslenkwinkel zugeordnet. Beim ersten Auslenken in die erste bzw. die zweite Auslenkrichtung wird innerhalb eines Messzyklus bei dem ersten bzw. zweiten äußeren Auslenkwinkel ein Lichtpuls ausgesendet und bei der nachfolgenden Auslenkungen in die erste bzw. zweite Auslenkrichtung jeweils bei dem benachbarten Auslenkwinkel ein Lichtpuls ausgesendet, in dem innerhalb des jeweiligen Messzyklus noch kein Lichtpuls ausgesendet wurde. Mit anderen Worten werden innerhalb eines Messzyklus in den einzelnen Segmenten zunächst Lichtpuls bei den äußeren Auslenkwinkeln ausgesendet und in den anschließenden Auslenkungen des Ablenkelementes sukzessive ausgehend von den äußeren Auslenkwinkeln die Auslenkwinkel in Richtung der Mitte des
Segmentes. Mit einem solchen Abtastmuster kann die Messdauer eines Messzyklus weiter reduziert werden. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Computerprogrammprodukt mit
Programmcodemitteln, welche auf einem computerlesbaren Medium gespeichert sind, um das Verfahren nach dem vorhergehenden Aspekt oder einer vorteilhaften
Ausgestaltungsform davon auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Prozessor einer elektronischen Recheneinrichtung abgearbeitet wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen optoelektronischer Sensor für ein
Kraftfahrzeug, welcher zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der
vorhergehenden Ansprüche ausgelegt ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem optoelektronischen Sensor. Insbesondere ist das Kraftfahrzeug als Personenkraftwagen ausgebildet.
Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sind als vorteilhafte Ausführungsformen des optoelektronischen Sensors sowie des Kraftfahrzeugs anzusehen. Der
optoelektronischen Sensor und das Kraftfahrzeug weisen dazu gegenständliche
Merkmale auf, die die Durchführung des Verfahrens beziehungsweise eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon ermöglichen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen und in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch aus separierten Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungsformen, als offenbart anzusehen, die über den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand von schematischen Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Kraftfahrzeug gemäß einer Au sfüh rungsform der vorliegenden
Erfindung, welches ein Fahrerassistenzsystem mit einem
optoelektronischen Sensor aufweist;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des optoelektronischen Sensors;
Fig. 3 eine zeitliche Abfolge von mit einer Sendeeinrichtung des
optoelektronischen Sensors ausgesendeten Lichtpulsen gemäß einer ersten Au sfüh rungsform des Standes der Technik;
Fig. 4 eine Häufigkeitsverteilung der ausgesendeten Lichtpulsen gemäß Fig. 3 in
Abhängigkeit von einem Auslenkwinkel eines Ablenkelementes des optoelektronischen Sensors;
Fig. 5 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben des optoelektronischen Sensors;
Fig. 6 eine zeitliche Abfolge von mit einer Sendeeinrichtung des
optoelektronischen Sensors ausgesendeten Lichtpulsen gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 7 eine weitere Darstellung der zeitlichen Abfolge von ausgesendeten
Lichtpulsen gemäß Fig. 6;
Fig. 8 eine zeitliche Abfolge von mit einer Sendeeinrichtung des
optoelektronischen Sensors ausgesendeten Lichtpulsen gemäß einer zweiten Ausführungsform des Standes der Technik;
Fig. 9 eine Häufigkeitsverteilung der Sendezeitpunkte gemäß Fig. 8 in
Abhängigkeit von dem Winkel der Ablenkeinheit des optoelektronischen Sensors; Fig. 10 eine zeitliche Abfolge von mit einer Sendeeinrichtung des optoelektronischen Sensors ausgesendeten Lichtpulsen gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 1 1 eine vergrößerte Darstellung der zeitlichen Abfolge von ausgesendeten
Lichtpulsen gemäß Fig. 10;
Fig. 12 eine weitere Darstellung der zeitlichen Abfolge von ausgesendeten
Lichtpulsen gemäß Fig. 10;
Fig. 13 eine zeitliche Abfolge von mit einer Sendeeinrichtung des
optoelektronischen Sensors ausgesendeten Lichtpulsen gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 14 eine weitere Darstellung der zeitlichen Abfolge von ausgesendeten
Lichtpulsen gemäß Fig. 13; und
Fig. 15 eine vergrößerte Darstellung der zeitlichen Abfolge von ausgesendeten
Lichtpulsen gemäß Fig. 14.
In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht. Das Kraftfahrzeug 1 ist vorliegend als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 2, welches dazu dient, einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 beim Führen des Kraftfahrzeugs 1 zu unterstützen. Mit dem Fahrerassistenzsystem 2 kann beispielsweise ein Objekt 3, welches sich in einer Umgebung 4 des Kraftfahrzeugs 1 befindet, erfasst werden. Falls das Objekt 3 erfasst wird, welches sich in einem Fahrweg des Kraftfahrzeus befindet, kann mit dem Fahrerassistenzsystem 2 eine Warnung an den Fahrer ausgegeben werden. Ferner kann mit dem Fahrerassistenzsystem 2 in die Lenkung, die Bremsanlage und/oder den Antriebsmotor eingegriffen werden, um eine Kollision mit dem Objekt 3 zu vermeiden. Zum Erfassen des Objekts 3 umfasst das Fahrerassistenzsystem 2 einen
optoelektronischen Sensor 5. Der optoelektronische Sensor 5 kann als Lidar-Sensor ausgebildet sein. Bevorzugt ist der optoelektronische Sensor 5 als Laserscanner ausgebildet. Der optoelektronische Sensor 5 umfasst eine Sendeeinrichtung 6, mittels welcher Lichtpulse als Sendesignal ausgesendet werden können. Dies ist vorliegend durch den Pfeil 8 veranschaulicht. Mit der Sendeeinrichtung 6 können die Lichtpulse in einem vorbestimmten Umgebungsbereich W ausgesendet werden. Beispielsweise können die Lichtpulse in einem vorbestimmten horizontalen Umgebungsbereich ausgesendet werden. Der optoelektronische Sensor 5 umfasst ferner eine
Empfangseinrichtung 7, mittels welcher die von dem Objekt 3 reflektierten Lichtpulse wieder empfangen werden können. Dies ist vorliegend durch den Pfeil 9 veranschaulicht.
Darüber hinaus umfasst der optoelektronische Sensor 5 eine Recheneinrichtung 10, die beispielsweise durch einen Mikrocontroller, einen digitalen Signalprozessor oder einen FPGA gebildet sein kann. Mit der Recheneinrichtung 10 kann die Sendeeinrichtung 6 zum Aussenden der Lichtpulse angesteuert werden. Darüber hinaus kann die
Recheneinrichtung 10 Signale der Empfangseinrichtung 7 auswerten, die mit der
Empfangseinrichtung 7 auf Grundlage der empfangenen Lichtpulse erzeugt werden. Schließlich umfasst das Fahrerassistenzsystem 2 ein elektronisches Steuergerät 1 1 , mit dem entsprechende Steuersignale in Abhängigkeit von dem mit dem optoelektronischen Sensor 5 erfassten Objekt 3 ausgegeben werden können.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des optoelektronischen Sensors 5. Die Sendeeinrichtung 6 des optoelektronischen Sensors 5 weist eine Lichtquelle 12 auf. Die Lichtquelle 12 kann beispielsweise durch eine oder mehere Laserdioden gebildet sein. Darüber hinaus weist die Sendeeinrichtung 6 eine Ablenkeinheit 13 auf, mittels welcher die mit der Lichtquelle 12 ausgesendeten Lichtpulse abgelenkt werden können. Die Ablenkeinheit 13 weist ein Ablenkelement auf, welches mit einem Aktor in eine
periodische Schwingung versetzt wird. Hierbei wird das Ablenkelement periodisch aufeinanderfolgend in eine erste und eine zweite Auslenkrichtung ausgelenkt. Dabei kann das Ablenkelement mit dem Aktor so angesteuert werden, dass dieser eine periodische Schwingung mit einer Frequenz von mehreren kHz, insbesondere 3,5 kHz, durchführt. Mit Hilfe der Recheneinrichtung 10 kann die Lichtquelle 12 zum Aussenden der Lichtpulse angesteuert werden. Hierzu kann mit der Recheneinrichtung 10 ein Steuersignal an die Lichtquelle 12 übertragen werden, durch welches die Lichtquelle 12 für eine vorbestimmte zeitliche Dauer aktiviert wird. Mit der Lichtquelle 12 wird ferner ein Signal an die Empfangseinrichtung 7 übertragen, welches den Sendezeitpunkt des Aussendens des Lichtpulses beschreibt. Wenn mit der Empfangseinrichtung 7 dann der von dem Objekt 3 reflektierte Lichtpuls empfangen wird, kann ein entsprechendes Signal an die Recheneinrichtung 10 übertragen werden, welches den Empfangszeitpunkt des Lichtpulses beschreibt. Somit kann die
Recheneinrichtung 10 auf Grundlagen der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Lichtpulses und dem Empfangen des von dem Objekt 3 reflektieren Lichtpulses den Abstand zwischen dem optoelektronischen Sensor 5 und dem Objekt 3 bestimmen.
Darüber hinaus kann mit der Ablenkeinheit 13 ein Signal an die Recheneinrichtung 10 übertragen werden, welches die aktuelle Position des Spiegelelements beziehungsweise einen aktuellen Auslenkwinkel a des Spiegelelements beim Zeitpunkt des Aussendens des Lichtpulses beschreibt.
Bei dem aus dem Stand der Technik gemäß Fig. 3 bekannten optoelektronischen Sensoren 5 wird die Lichtquelle 12 in festen Intervallen angesteuert. Das Ablenkelement der Ablenkeinheit 13 schwingt periodisch. Dadurch, dass sich das Ablenkelement bei seiner Auslenkung in den Bereichen bei maximaler Auslenkung beziehungsweise an den Umkehrpunkten eine geringere Winkelgeschwindigkeit aufweist, ergibt sich beim
Aussenden von Lichtpulsen in festen Intervallen an den Randbereichen eine höhere Dichte von Messpunkten. Hierzu zeigt Fig. 3 ein Diagramm, welches eine zeitliche Abfolge von mit der Sendeeinrichtung 6 ausgesendeten Lichtpulsen zeigt. Dabei ist auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate der Auslenkwinkel a des Ablenkelement aufgetragen. Vorliegend schwingt das Ablenkelement in einem Winkelbereich zwischen einem Auslenkwinkel a von -14° und einem Auslenkwinkel a von +14°. Das
Ablenkelement kann mit einer Frequenz von 3,5 kHz schwingen. Innerhalb des vorbestimmten Umgebungsbereiches W, welcher in der Umgebung 4 des Kraftfahrzeugs 1 abgetastet werden soll, soll eine Abtastauflösung von 0,10 erreicht werden. Hierzu wird die Lichtquelle 12 mit einer Frequenz von 34 kHz angesteuert. Vorliegend wird eine Zeitdauer von etwa 24 ms benötigt, um alle diskreten Abtastwinkel in dem
Umgebungsbereich W zu vermessen.
Fig. 4 zeigt eine Häufigkeitsverteilung der Lichtpulse, die innerhalb eines Messzyklus innerhalb eines Messzyklus ausgesendet wurden, über die Auslenkwinkel des
Ablenkelementes, in denen in einem Messzyklus Lichtpulse ausgesendet werden, gemäß Fig. 3. Dabei ist auf der Abszisse der Auslenkwinkel a und auf der Ordinate die Anzahl A der Lichtpulse aufgetragen. Hierbei ist zu erkennen, dass an den Randbereichen beziehungsweise an den Umkehrpunkten des schwingenden Spiegelelements, welche im Bereich von -14° und +14° liegen, mehrfach Lichtpulse ausgesendet werden. Vorliegend werden im Bereich von -14° und im Bereich von +14° bis zu 23 Lichtpulse ausgesendet. Dies führt beispielsweise dazu, dass Abtastwinkel in dem Umgebungsbereich W, die diesen Auslenkwinkeln a zugeordnet sind, mit einer höheren Intensität beleuchtet werden. Dies kann insbesondere im Hinblick auf die Augensicherheit kritisch sein.
Fig. 5 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines optoelektronischen Sensors 5 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren wird in einem Schritt S1 gestartet. In einem Schritt S2 wird in einem vorbestimmten Winkelbereich 15, in welchem das Ablenkelement ausgelenkt wird, eine Mehrzahl von Segmenten 16a bis 16r bestimmt (siehe Fig. 6). Diese Segmente 16a bis 16r können dynamisch bestimmt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass zuvor bestimmte Segmente 16a bis 16r genutzt werden. In einem Schritt S3 werden die diskreten Abtastwinkel innerhalb des Umgebungsbereiches W in der Umgebung 4 bestimmt, die abgetastet werden sollen beziehungsweise in welche die Lichtpulse ausgesendet werden sollen. Jedem diesem diskreten Abtastwinkel wird dann ein
Auslenkwinkel des Ablenkelementes zugeordnet. Die Auslenkwinkel beschreiben diejenigen Auslenkwinkel a des Ablenkelementes, bei denen ein Lichtpuls ausgesendet werden soll. Ferner kann ein Array bestimmt werden, in welchem zu jedem der bestimmen Auslenkwinkel ein erster Wert eingetragen wird. Der erste Wert kann beispielsweise den Wert Null oder auch der Wert„False“ sein.
In einem Schritt S4 wird der aktuelle Auslenkwinkel a des Ablenkelementes bestimmt.
Hier kann von der Ablenkeinheit 13 ein entsprechendes Signal empfangen werden. Der aktuelle Auslenkwinkel a kann auch auf Grundlage eines Ansteuersignals bestimmt werden, mit dem der Aktor der Ablenkeinheit 13 angesteuert wird. In einem Schritt S5 wird abhängig von dem aktuellen Segment 16a bis 16r und abhängig von dem
bestimmtenAuslenkwinkel der nächstliegende Auslenkwinkel bestimmt, an welchem ein Lichtpuls ausgesendet wird. Dabei kann der Auslenkwinkel auf Grundlage des Arrays bestimmt werden. In einem Schritt S6 wird eine Wartezeit td bestimmt, nach deren Verstreichen das Ablenkelement den nächstliegenden Auslenkwinkel erreichen wird. In einem Schritt S7 wird eine Schleife solange durchlaufen, bis die Wartezeit td verstrichen ist.
Sobald die Wartezeit td verstrichen ist, wird die Lichtquelle 12, in einem Schritt S8, zum Aussenden des Lichtpulses angesteuert. Anschließend wird der von dem Objekt 3 reflektierte Lichtpuls empfangen und auf Grundlage der Laufzeit der Abstand zwischen dem optoelektronischen Sensor 5 und dem Objekt 3 bestimmt. In einem Schritt S9 wird dem Auslenkwinkel, bei dem der Lichtpuls ausgesendet wurde, in dem Array ein zweiter Wert zugeordnet. Der zweite Wert kann beispielsweise der Wert Eins oder„True“ sein. In einem Schritt S10 wird dann überprüft, ob für alle bestimmten Sendeauslenkwinkel ein Lichtpuls ausgesendet wurde. Ist dies nicht der Fall, wird das Verfahren wieder mit dem Schritt S4 fortgeführt. Ist dies der Fall, wird der Messzyklus in einem Schritt S1 1 beendet. In einem weiteren Schritt S12 können die Sendeauslenkwinkel bereits für einen weiteren Messzyklus, der mit dem Schritt S13 gestartet werden kann, bestimmt werden.
Fig. 6 zeigt die zeitliche Abfolge der Sendezeitpunkte 14, an welchem mit der
Sendeeinrichtung 6 des optoelektronischen Sensors 5 die Lichtpulse ausgesendet werden. Dabei wird der optoelektronische Sensor 5 gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben. Hierbei ist zu erkennen, dass der Winkelbereich 15 in die Mehrzahl von Segmenten 16a bis 16f unterteilt ist. Vorliegend ist der Winkelbereich 15 in sechs Segmente 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f eingeteilt. Zudem sind Umkehrwinkel 17a, 17b gezeigt, bei denen das Ablenkelement ihre Bewegung umkehrt. Dabei liegt der erste Umkehrwinkel 17a bei etwa +14° und der zweite Umkehrwinkel liegt bei etwa -14°. Der Winkelbereich 15, in welchem Segmente 16a bis 16f definiert werden, wird durch dieUmkehrwinkeln 17a, 17b vorgegeben,. Vorliegend sind alle Segmente 16a bis 16f gleich groß gewählt.
In Fig. 6 ist zu sehen, dass bei jedem diskreten Auslenkwinkel des Ablenkelementes nur ein lichtpuls ausgesendet wurde. Insbesondere ist zu erkennen, dass sich die
Zeitintervalle zwischen den Sendezeitpunkten 14 unterscheiden. Die Lichtquelle 12 wird demnach nicht periodisch angesteuert. Dadurch kann insbesondere realisiert werden, dass ein Messzyklus in einer zeitlichen Dauer von etwa 13,5 ms durchgeführt werden kann. Dabei wird berücksichtigt, dass zwischen dem Aussenden von zwei
aufeinanderfolgenden Lichtpulsen eine Pause von 29,4 ms eingehalten wird. Dies entspricht der Frequenz von 34 kHz gemäß dem Beispiel von Fig. 3. Es zeigt sich, dass im Vergleich zum Betrieb gemäß dem Stand der Technik des optoelektronischen Sensors 5, welche in Fig. 3 dargestellt ist, die Dauer für einen Messzyklus beinahe halbiert werden kann.
Fig. 7 zeigt im oberen Teil, die Wartezeiten td zwischen dem Aussenden der jeweiligen Lichtpulse. Dabei sind auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate die Wartezeit td aufgetragen. In dem unteren Teil von Fig. 7 ist dargestellt, wie die Segmente 16a bis 16f der Reihe nach über die Zeit abgearbeitet werden. Hier sind auf der Ordinate die Segmente 16a bis 16f aufgetragen, wobei Segment 16a im unteren Teil von Fig. 7 mit 1 , Segment 16b mit 2 usw. bezeichnet sind. Insbesondere ist dort zu erkennen, dass beispielsweise zwischen den ersten beiden Lichtpulsen im Segment 16f zunächst eine lange Wartezeit td vorliegt, da Segment 16f den Umkehrwinkel 17b enthält. Im
Umkehrwinkel 17b wird die Auslenkrichtung umgekehrt. Hierzu wird der Aktor mit einem zur aktuellen Auslenkrichtung gegenläufigem Anregesignal angeregt. Hierdurch wird zunächst die Winkelgeschwindigkeit des Ablenkelementes reduziert, bis das
Ablenkelement in die entgegengesetzte Richtung ausgelenkt wird, wobei erst nach einer gewissen Anregezeit die maximale Winkelgeschwindigkeit des Ablenkelementes erreicht ist. Folglich befindet sich die Auslenkung des Ablenkelementes relativ lange im Segment 16f, sodass eine hohe Wartezeit zwischen den beiden Laserpulsen notwendig ist. Dies verhält sich umgekehrt zum Segment 16a, hier treten die Lichtpulspaare fast ohne Wartezeit td nacheinander auf, da insbesondere der erste Lichtpuls am Umkehrwinkel 17a ausgesendet wird. Zum Ende des Messzyklus verhält es sich genau umgekehrt. Hier werden die Wartezeiten td zwischen den Lichtpulsen im Segment 16f kürzer, während sich die Wartezeiten td zwischen den Lichtpulsen im Segment 16a verlängern.
Fig. 8 zeigt eine weitere zeitliche Abfolge von Lichtpulsen, bei welcher die Lichtpulse gemäß einem Verfahren aus dem Stand der Technik in festen Intervallen ausgesendet werden. Bei diesem Beispiel werden die Lichtpulse mit einer Frequenz 100 kHz ausgesendet. Hierbei schwingt das Ablenkelement mit einer Frequenz von 3,485 kHz zwischen einem Auslenkwinkel a von -41 ° und einem Auslenkwinkel a von +41 °. Bis alle Winkelpositionen mindestens einmal gemessen wurden, dauert es etwa 46,5 ms. Fig. 9 zeigt die dazugehörige Häufigkeitsverteilung. Hier ist zu erkennen, dass an den
Randbereichen beziehungsweise an den Umkehrpunkten bei -41 ° und +41 ° bei den Auslenkwinkeln Winkelpositionen mehrfach Lichtpulse ausgesendet wurden. In diesem Fall werden an diesen Auslenkwinkeln a bis zu 52 Lichtpulse ausgesendet.
Im Vergleich hierzu zeigt Fig. 10 die zeitliche Abfolge der Lichtpulsen, wobei der optoelektronischen Sensor 5 gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird. Hier erstreckt sich der Winkelbereich 15 von -37,5° bis +37,5 °. Auch hier wird
berücksichtigt, dass zwischen dem Aussenden von zwei aufeinanderfolgenden
Lichtpulsen eine zeitliche Dauer von etwa 10 ps eingehalten wird. Dies entspricht in etwa der Frequenz von 100 kHz gemäß dem Beispiel von Fig. 8. Hier ist zu erkennen, dass der Messzyklus innerhalb einer zeitlichen Dauer von nur 26,1 ms durchgeführt werden kann. Bei dem Beispiel von Fig. 10 ist der Winkelbereich 15 in 18 Segmente 16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g, 16h, 16i, 16j, 16k, 16I, 16m, 16n, 16o, 16p, 16q und 16r eingeteilt. Hierbei weisen nicht alle Segmente 16a bis 16r eine gleich groß Anzahl an Auslenkwinkeln zum Aussenden von Lichtpulsen auf. Vorliegend weisen das erste äußere Segment 16a und das zweite äußere Segment 16r weniger Auslenkwinkel zum Aussenden von Lichtpulsen auf als die mittleren Segmente 16b bis 16q des Winkelbereichs 15. Die äußeren
Segmente 16a und 16r umfassen jeweils einen Teilwinkelbereich von 1 ,5° ein. Die mittleren Segmente 16b bis 16q umfassen jeweils einen Teilwinkelbereich von 4,5° ein. Beispielsweise können dann in den äußeren Segmenten 16a und 16r 30 Auslenkwinkel und in den mittleren Segmenten 16b bis 16q 90 Sendeauslenkwinkel zugeordnet werden. Ferner ist die Größe der Segmente 16a bis 16r abhängig von der maximal möglichen Abtastauflösung bzw. der maximal möglichen Anzahl von Lichtpulsen pro Segment 16a bis 16r. Zudem ist dies wiederum abhängig von der zeitlich maximal möglichen
Aussendung der Lichtpulse und der maximal möglichen Laserwiederholfrequenz. In der Fig. 10 ist zu sehen, dass bei allen erforderlichen Auslenkwinkel genau ein Lichtpulse ausgesendet wurd. Dadurch wird eine deutlich kürzere Gesamtzeit benötigt, welche nun bei etwa 26,1 ms liegt. Dabei ist eine Abtastauflösung von 0,05° realisiert. Fig. 1 1 zeigt eine Detailansicht aus Fig. 10 für einen Teilwinkelbereich 15 von -18° bis etwa -19°.
Fig. 12 zeigt im oberen Teil die Wartezeit td auf der Ordinate zwischen den Lichtpulsen über die Zeit t. Im unteren Teil von Fig. 12 ist gezeigt, wie in den Auslenkwinkeln der Segmente 16a bis 16r sequentiell Lichtpulse ausgesendet werden. Auf der Ordinate sind dabei die Segmente 16a bis 16r aufgetragen. Es ist insbesondere zu erkennen, dass zuerst bei Auslenkwinkeln des zweiten äußeren Segmentes 16r Lichtpulse ausgesendet werden, bevor Lichtstrahlen bei Auslenkwinkeln des ersten äußeren Segmentes 16a ausgesendet werden. Insbesondere in einem letzten zeitlichen Teil des Messzyklus ist zu erkennen, dass Lichtstrahlen nur bei Auslenkwinkeln der mittleren Segmenre 16b bis 16q ausgedendet werden, da die beiden äußeren Segmente 16a, 16r eine geringere Anzahl von Auslenkwinkeln aufweist und bereits alle bei allen Auslenkwinkel der beiden äußeren Segmente 16a, 16r Lichtpulse ausgesendet wurden.
Fig. 13 zeigt eine weitere Möglichkeit, wie die Lichtpulse zeitlich ausgesendet werden können. Insbesondere können dazu die Lichtpulse zunächst in einem der mittleren Segmente 16b bis 16q ausgesendet werden und anschließend in dem ersten äußeren Segment 16a und/oder dem zweiten äußeren Segment 16r ausgesendet werden.
Insbesondere ist zu sehen, dass bei jedem der mittleren Segmente 16b bis 16q
Lichtstrahlen beginnend bei einem ersten und einem zweiten äußeren Auslenkwinkel in Richtung der Mitte des Segmentes ausgesendet werden und dass zu Beginn des
Messzyklus keine Lichtpulse bei Auslenkwinkel der beiden äußeren Segment 16a und 16r ausgesendet werden werden. Dadurch kann für die mittleren Segmente 16b bis 16q eine konstant aufeinanderfolgende Lichtpulsfolge realisiert werden.
Fig. 14 zeigt im oberen Teil die Wartezeiten td zwischen den Lichtpulsen über die Zeit t und im unteren Teil wie in den Auslenkwinkeln der Segmente 16a bis 16r sequentiell über der Zeit Lichtpulse ausgesendet werden gemäß dem Beispiel aus Fig. 13. Hier ist zu erkennen, dass bei Auslenkwinkeln der beiden äußeren Segmente 16a, 16r erst in einem zweiten Drittel der zeitlichen Dauer des Messzyklus Lichtpulse ausgesendet werden. Hierzu zeigt Fig. 15 eine Detailansicht der Fig. 14.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines optoelektronischen Sensors (5) für ein
Kraftfahrzeugs (1 ), bei welchem während eines Messzyklus mit einer
Sendeeinrichtung (6) des optoelektronischen Sensors (5) zur Erfassung von mindestens einem Objekt (3) Lichtpulse in einen Umgebungsbereich des
Kraftfahrzeugs ausgesendet werden und an einem Objekt (3) reflektierte Lichtpulse mit einer Empfangseinrichtung (7) des optoelektronischen Sensors (5) empfangen werden, wobei die ausgesendeten Lichtpulse mit einer Ablenkeinheit (13) der Sendeeinrichtung (6) in eine Vielzahl von Ablenkwinkeln des Umgebungsbereiches abgelenkt werden, wobei die Ablenkeinheit (13) zum Ablenken der Lichtpulse ein periodisch schwingendes Ablenkelement aufweist, das innerhalb eines
vorbestimmten Winkelbereiches (15) ausgelenkt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
der vorbestimmte Winkelbereich (15) in eine Mehrzahl von Segmenten (16a bis 16r) eingeteilt wird,
dass innerhalb eines Messzyklus das Ablenkelement mindestens einmal in eine erste Auslenkrichtung und mindestens einmal in eine zur ersten Auslenkrichtung entgegengesetzten Auslenkrichtung ausgelenkt wird,
dass jedem Segment (16a bis 16r) beim Auslenken in der ersten Auslenkrichtung ein erster Auslenkwinkel und beim Auslenken in der zweiten Auslenkrichtung ein zweiter Auslenkwinkel zugeordnet wird und
dass bei jeder Auslenkung in einer Auslenkrichtung in mindestens ein Segment (16a bis 16r) ein Lichtpuls ausgesendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
für jede Auslenkung des Ablenkelementes für die jeweiligen Segmente (16a bis 16r) ein Auslenkwinkel für das Aussenden des Lichtpulses bestimmt wird, wobei sich die Auslenkwinkel für das Aussenden des Lichtpulses für die jeweiligen Segmente (16a bis 16r) der zeitlich aufeinander-folgenden Auslenkungen innerhalb eines Messzyklus voneinander unterscheiden.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
für jedes Segment (16a bis 16r) eine Mehrzahl von Auslenkwinkel für das
Aussenden des Lichtpulses bestimmt wird und innerhalb eines Messzyklus bei jedem der Auslenkwinkel nur einmal ein Lichtpuls ausgesendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Ablenkelement periodisch zwischen einem ersten Umkehrwinkel (17a) des Winkelbereichs (15) und einem zweiten Umkehrwinkel (17b) des Winkelbereichs (15) ausgelenkt wird und der Winkelbereich (15) in zumindest ein mittleres Segment (16b bis16q), ein erstes äußeres Segment (16a) und ein zweites äußeres Segment (16q) eingeteilt wird, wobei das erste äußere Segment (16a) den ersten
Umkehrwinkel (17a) umfasst und das zweite äußere Segment (16r) den zweiten Umkehrwinkel (17b) umfasst.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste äußere Segment (16a) und das zweite äußere Segment (16r) weniger Auslenkwinkel umfassen als das zumindest eine mittlere Segment (16b bis 16q).
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lichtpulse zunächst in dem mittleren Segment (16b bis 16q) und anschließend in dem ersten äußeren Segment (16a) und/oder dem zweiten äußeren Segment (16r) ausgesendet werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein aktueller Auslenkwinkel (a) des Ablenkelementes bestimmt wird und die
Lichtquelle (12) in Abhängigkeit von dem bestimmten Auslenkwinkel (a) angesteuert wird und/oder die Ansteuerung der Lichtquelle (12) mit der Auslenkung des
Ablenkelementes synchronisiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
anhand des aktuellen Auslenkwinkels (a) und des nächstliegenden Auslenkwinkels zum Aussenden eines Lichtpulses eine Zeitdauer (td) bestimmt wird, nach deren Ablauf die Ablenkeinheit (13) den nächstliegende Auslenkwinkel zum Aussenden eines Lichtpulses erreichen wird, und der Lichtpuls nach dem Ablauf der Zeitdauer ausgesendet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
jedem Segment ein erster und ein zweiter äußerer Auslenkwinkel zugeordnet wird, beim ersten Auslenken in die erste bzw. die zweite Auslenkrichtung innerhalb eines Messzyklus bei dem ersten bzw. zweiten äußeren Auslenkwinkel ein Lichtpuls ausgesendet wird und bei der nachfolgenden Auslenkungen in die erste bzw. zweite Auslenkrichtung jeweils bei dem benachbarten Auslenkwinkel ein Lichtpuls ausgesendet wird, in dem innerhalb des jeweiligen Messzyklus noch kein Lichtpuls ausgesendet wurde.
10. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, welche auf einem
computerlesbaren Medium gespeichert sind, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Prozessor einer elektronischen Recheneinrichtung abgearbeitet wird.
1 1. Optoelektronischer Sensor (5) für ein Kraftfahrzeug (1 ), welcher zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgelegt ist.
12. Kraftfahrzeug (1 ) mit zumindest einem optoelektronischen Sensor (5) nach
Anspruch 1 1.
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