IT202100020006A1 - Apparato e procedimento di scansione laser - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell?invenzione industriale dal titolo:

?Apparato e procedimento di scansione laser?

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo tecnico

La descrizione ? relativa ai sistemi per scansionare un ambiente multidimensionale (per es., 2D o 3D) come, per esempio, laser scanner o LIDAR.

Una o pi? forme di attuazione possono essere usate, per esempio, nei sistemi di navigazione autonoma di veicoli/robot.

Sfondo Tecnologico

Un sistema elettronico configurato per misurare una distanza da ci? che lo circonda misurando il tempo di volo (TOF - ?Time Of Flight?) di un fascio laser, vale a dire il tempo impiegato affinch? un impulso di luce si propaghi da una sorgente di luce a un bersaglio e a ritroso (eco), ? noto come un sistema di rilevazione e misurazione della distanza a mezzo della luce (in breve, LIDAR, ?Light Detection and Ranging?) o laser scanner.

Al fine di ottenere una misurazione del TOF, si pu? impiegare un dispositivo convertitore da tempo a digitale (TDC - ?Time to Digital Converter?), che ? un dispositivo configurato per misurare (per es., con una accuratezza al di sotto del nanosecondo) un intervallo di tempo trascorso tra due segnali digitali come, per esempio, l?impulso di luce trasmesso e i segnali di eco di luce del LIDAR.

Una misurazione del TOF pu? essere ottenuta, per esempio, in un modo diretto o in uno indiretto.

Una misurazione diretta del tempo di volo (dTOF, ?direct Time Of Flight?) usa un dispositivo rilevatore di fase configurato per rilevare uno sfasamento tra l?impulso di luce laser trasmesso e il segnale di eco di luce, in cui la distanza del bersaglio ? determinata dallo spostamento moltiplicato per la (met? della) velocit? della luce.

Una misurazione indiretta del tempo di volo (iTOF, ?indirect Time Of Flight?) non misura direttamente lo sfasamento, ma lo ottiene dalla rilevazione del numero di fotoni (o intensit? della luce) durante il periodo di modulazione/impulso del segnale di luce.

I sistemi laser scanner possono essere usati per costruire mappe di oggetti e di paesaggi scansionando gli ambienti in 2D o in 3D ed acquisendo misurazioni di TOF multiple dell?ambiente circostante.

Laser scanner esistenti usano soluzioni tecniche alternative e divergenti per scansionare un bersaglio in 2D o in 3D.

Per esempio, alcune soluzioni comportano un orientamento controllato di fasci laser sul bersaglio e di prendere una misurazione della distanza a ogni direzione di orientamento.

Per esempio, per scansionare sequenzialmente direzioni differenti pu? essere usato un connettore elettrico rotante (per es., una sospensione cardanica), vale a dire un dispositivo elettromeccanico per facilitare la trasmissione di potenza e di segnali elettrici da una struttura stazionaria a una rotante.

Queste soluzioni possono essere scomode per molte applicazioni a causa, per es.:

della presenza di elementi voluminosi come il motore, lo specchio e/o i connettori elettrici rotanti,

del deterioramento delle prestazioni di queste parti voluminose,

del consumo di potenza relativamente elevato e della frequenza operativa limitata.

Sono anche noti sistemi a singolo laser singolo sensore (in breve, SLSS ?Single Laser Single Sensor?). Questi sistemi comprendono una sorgente laser a impulsi, un dispositivo di scansione ottica (per es., un primo e un secondo specchio configurati per ruotare lungo un primo e un secondo asse, rispettivamente, con il primo e il secondo asse ortogonali tra loro) e un sensore di luce configurato per misurare il TOF per ciascun impulso di luce.

Nei sistemi SLSS, la sorgente laser 12 ? fatta pulsare con un intervallo di tempo di impulso maggiore di una distanza massima (o di un ToF massimo) che pu? essere misurata (misurato), al fine di evitare qualsiasi ambiguit? nella misurazione del TOF. Questo ? un inconveniente del SLSS dato che limita la portata (?throughput?) e l?applicabilit? del sistema 10, in particolare per distanze relativamente elevate.

Una soluzione alternativa ? il cosiddetto dispositivo ?LIDAR flash?. Questo implica di illuminare con ?lampeggiamento? una intera scena del bersaglio accoppiando un dispositivo ottico di diffrazione (in breve, DOE) alla sorgente laser e di usare un dispositivo di rilevazione simile a una griglia, con ciascun sensore nel dispositivo a griglia dedicato a calcolare il ToF del fascio di luce rimandato come eco da una parte corrispondente dell?intera scena illuminata.

Questo dispositivo LIDAR flash pu? essere scomodo per molte applicazioni a causa, per es., del fatto che:

la risoluzione di mappatura dipende dalla risoluzione di ciascun sensore della schiera (?array?) di sensori, sono coinvolti un consumo di potenza elevato e sensori costosi per ottenere una risoluzione adeguata dell?ambiente, la potenza del laser usata per illuminare la scena aumenta in modo quadratico con la distanza e in modo lineare con il numero di punti della griglia, limitando in pratica una distanza massima di applicazione entro un campo ridotto (per es., da 5 a 10 metri).

I sensori esistenti possono comportare segnali di reset aggiuntivi e presentare una portata limitata.

Scopo e sintesi

Uno scopo di una o pi? forme di attuazione ? di contribuire a superare gli inconvenienti summenzionati.

Secondo una o pi? forme di attuazione, tale scopo pu? essere raggiunto per mezzo di un apparato avente le caratteristiche esposte nelle rivendicazioni che seguono.

Un apparato LIDAR comprendente una sorgente laser, un dispositivo di orientamento del fascio (per es., specchi o lenti MEMS o optical phase arrays ? OPAs) e un array (?schiera?) di sensori, in cui ciascun sensore dell?array ? focalizzato su una determinata regione del bersaglio o del campo visivo, pu? essere un esempio di un tale apparato.

Una o pi? forme di attuazione possono essere relative a un corrispondente procedimento.

Le rivendicazioni sono parte integrante dell?insegnamento tecnico qui fornito con riferimento alle forme di attuazione.

In una o pi? forme di attuazione, il parallelismo dei sensori fornisce migliori figure di merito (risoluzione, frequenza dei fotogrammi - ?frame-rate? - e distanza massima, per esempio).

In una o pi? forme di attuazione, la risoluzione di sensore pu? essere una frazione della risoluzione finale, facilitando la riduzione del costo e del consumo di potenza.

In una o pi? forme di attuazione, un percorso di trasmissione pu? essere semplificato, per esempio grazie a una singola sorgente laser.

Una o pi? forme di attuazione possono avere un peso e una dimensione ridotti, conducendo a risparmi di costo e a un consumo di potenza ridotto.

Una o pi? forme di attuazione possono velocizzare la frequenza degli impulsi del fascio laser grazie alla focalizzazione di ciascun sensore della schiera di sensori su una certa regione del campo visivo. Per esempio, gli impulsi laser possono essere emessi sequenzialmente senza attendere, tra impulsi laser sequenziali, che il segnale di eco sia ricevuto dal sensore.

Una o pi? forme di attuazione possono fornire una scansione duale innovativa, grazie ad apertura e velocit? ridotte di un secondo stadio (una lente, nell?esempio).

Una o pi? forme di attuazione possono facilitare la combinazione di tecnologie differenti per applicazioni differenti.

In una o pi? forme di attuazione, il fatto di sfruttare la tecnologia MEMS facilita la fornitura di un sistema piccolo, leggero e veloce.

Una o pi? forme di attuazione possono estendere una distanza di telemetria (?ranging?) rispetto a soluzioni esistenti, per esempio aumentandola da circa 10 metri a circa 100 metri.

Breve descrizione delle varie viste dei disegni

Una o pi? forme di attuazione saranno ora descritte, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento alle Figure annesse, nelle quali:

la Figura 1 ? un diagramma esemplificativo di un apparato secondo la presente descrizione,

la Figura 2 ? un diagramma esemplificativo di una porzione del diagramma della Figura 1,

le Figure 3 e 4 sono diagrammi esemplificativi di configurazioni (?pattern?) adatti all?impiego in una o pi? forme di attuazione,

la Figura 5 ? un diagramma esemplificativo di principi alla base di una o pi? forme di attuazione,

la Figura 6 ? un diagramma esemplificativo di modi di combinare frame di immagini ottenuti secondo la presente descrizione,

le Figure 7, 8, 9 e 10 sono diagrammi esemplificativi di forme di attuazione alternative di un apparato secondo la presente descrizione,

la Figura 11 ? un diagramma esemplificativo di un punto del fascio (?beam spot?) secondo la forma di attuazione della Figura 10.

Descrizione dettagliata di esempi di forme di attuazione

Nella descrizione che segue, sono illustrati uno o pi? dettagli specifici, allo scopo di fornire una comprensione approfondita di esempi di forme di attuazione di questa descrizione. Le forme di attuazione possono essere ottenute senza uno o pi? dei dettagli specifici o con altri procedimenti, componenti, materiali, ecc. In altri casi, operazioni, materiali o strutture note non sono illustrate o descritte in dettaglio in modo tale che certi aspetti delle forme di attuazione non saranno resi poco chiari.

Un riferimento a ?una forma di attuazione? nel quadro della presente descrizione intende indicare che una particolare configurazione, struttura, o caratteristica descritta con riferimento alla forma di attuazione ? compresa in almeno una forma di attuazione. Per cui, le frasi come ?in una forma di attuazione? o simili che possono essere presenti in uno o pi? punti della presente descrizione non fanno necessariamente riferimento proprio alla stessa forma di attuazione.

Inoltre, particolari conformazioni, strutture o caratteristiche possono essere combinate in un modo adeguato qualsiasi in una o pi? forme di attuazione.

I disegni sono in forma semplificata e non sono in una scala precisa.

In tutte le figure qui annesse, le parti o gli elementi simili sono indicati con riferimenti/numeri simili e una descrizione corrispondente non sar? ripetuta per brevit?.

I riferimenti usati qui sono forniti semplicemente per convenienza e quindi non definiscono l?ambito di protezione o l?ambito delle forme di attuazione.

Come esemplificato nella Figura 1, un apparato o sistema di laser scanner 10 comprende:

una sorgente di luce 12, preferibilmente una sorgente laser a impulsi, configurata per emettere un fascio di luce L,

opzionalmente, un?ottica di sagomatura di fascio 13 accoppiata alla sorgente di luce 10, per es., una lente di focalizzazione 13 configurata per focalizzare il fascio di luce L,

un dispositivo di orientamento del fascio 14 comprendente elementi ottici configurati per orientare in modo controllabile, tramite fenomeni di rifrazione e/o di riflessione, il fascio di luce L (focalizzato) proveniente dalla sorgente di luce 10, dirigendo il fascio di luce L verso una scena del bersaglio T e proiettando un pattern di punti di luce P su di essa,

una schiera (?array?) di sensori 16, la schiera di sensori 16 comprendendo una pluralit? di sensori di luce, in cui un ij-esimo sensore di luce 16ij della pluralit? di sensori di luce (o fotorilevatori) ? configurato per rilevare un fascio laser di eco R riflesso da una rispettiva porzione della superficie bersaglio T illuminata dal punto di luce P formato su di essa.

Come esemplificato nella Figura 1, opzionalmente, il sistema 10 comprende inoltre almeno un elemento ottico 15a, 15b accoppiato ad almeno una tra il dispositivo di orientamento del fascio 14 e la schiera di sensori 16.

Per esempio:

un primo elemento ottico 15a ? accoppiato al motore di scansione 14, e/o

un secondo elemento ottico 15b ? accoppiato alla schiera di sensori 16.

In una o pi? forme di attuazione, il primo 15a e/o il secondo 15b elemento ottico ? configurato/sono configurati per focalizzare correttamente la regione bersaglio in ciascun sensore 16ij e/o per compensare le distorsioni geometriche che si verificano nel processo di proiezione della luce tramite il dispositivo 14 (per es., deformazione di Keystone-Pincushion, di per s? nota).

Come esemplificato nella Figura 1, il secondo elemento ottico 15b comprende una finestra di filtraggio configurata per fornire un?apertura per la schiera di sensori 16 e/o un elemento di focalizzazione (per es., un dispositivo di lente) associati a ciascun sensore 16ij nella schiera 16 focalizzando su di loro la luce filtrata dall?apertura.

In alternativa, la distorsione geometrica nota pu? essere compensata usando un procedimento dedicato di proiezione laser che seleziona in modo appropriato i punti (nel tempo e nello spazio) in cui il laser ? fatto pulsare. Per esempio, l?unit? di controllo 20 pu? essere configurata per controllare il dispositivo di orientamento del fascio 14 e la sorgente laser 12 al fine di sincronizzare l?emissione degli impulsi di luce dalla sorgente 12 e la posizione degli specchi 140, 142, ottenendo una proiezione compensata dell?impulso di luce sulla scena del bersaglio T.

Come qui esemplificato, l?apparato comprende almeno uno tra:

un primo elemento ottico (per esempio, 15a) accoppiato al dispositivo di orientamento di fascio, il primo elemento ottico (per esempio, 15a) interposto tra il dispositivo di orientamento del fascio e il bersaglio, e

un secondo elemento ottico (per esempio, 15b) accoppiato alla schiera di sensori, il secondo elemento ottico interposto tra il bersaglio e la schiera di sensori.

Per esempio, il primo e/o il secondo elemento ottico sono configurati per contrastare una deformazione di Keystone-Pincushion durante la proiezione di almeno un punto del fascio (per esempio, P, P1, P1?) per cella della griglia (per esempio, gij) nella regione di FOV ripartita (per esempio, T).

Per semplicit?, in seguito si considera che la superficie bersaglio T corrisponda a un intero campo visivo (in breve, FOV - ?Field Of View?) del sistema laser scanner 10, vale a dire l?estensione angolare del campo che pu? essere osservata con uno strumento ottico. Nell?esempio considerato, questo FoV comprende sia l?area proiettata dal dispositivo di orientamento del fascio 14 sia l?area vista dalla schiera di sensori 16.

Come esemplificato nella Figura 1, l?apparato 10 pu? essere usato in un sistema di navigazione VS a bordo di un veicolo (come un veicolo su ruote (autonomo), noto di per s?). Per esempio, l?unit? di controllo 20 pu? fornire misurazioni di distanza tra un oggetto bersaglio P e il veicolo al sistema di navigazione VS al fine di pilotare i movimenti del veicolo (per es., controllare una velocit? delle ruote).

Si richiamer? ancora una volta che la discussione dell?apparato secondo la presente descrizione nel quadro di un sistema di navigazione per robot/veicoli VS ? puramente esemplificativa e non ? limitativa delle forme di attuazione. Un apparato e un procedimento come qui descritti possono anche essere usati in modo indipendente da una qualsiasi configurazione di sistema di navigazione, e - pi? in generale ? (almeno teoricamente) in qualsiasi settore diverso dal campo dei sistemi di navigazione come, per esempio, la realt? aumentata (?augmented reality?), il supporto visivo e gli effetti grafici.

Come esemplificato nelle Figure 1 e 2, il dispositivo di orientamento del fascio 14 comprende un insieme di componenti ottici 140, 142 atto a deflettere e/o a manipolare un fascio laser L incidente. Per esempio, il dispositivo di orientamento del fascio 14 comprende un primo 140 e un secondo 142 specchio microelettromeccanico monoassiale (in breve, MEMS) tradizionale, ciascuno configurato per ruotare lungo un singolo asse (per es., mediante rispettivi attuatori accoppiati agli specchi), con rispettivi assi rotazionali (generalmente) ortogonali tra loro (rappresentati come frecce x di ascissa e y di ordinata nella Figura 1).

Come esemplificato nella Figura 2, gli specchi 140, 142 sono mobili tramite rispettivi attuatori A1, A2 (illustrati in modo completamente schematico nella Figura 2) configurati per fare ruotare i due specchi 140, 142 - e perci? il fascio laser L deflesso da essi - lungo una rotazione mutuamente perpendicolare.

Come esemplificato nella Figura 2:

il primo specchio 140 ? configurato per ruotare lungo un primo asse x, per es., orizzontale, con una prima frequenza fx, che fa variare una direzione del fascio di luce L in un primo piano xy, per es., orizzontale, e che orienta come risultato il fascio lungo un primo angolo ? (per es., ?=?20?),

il secondo specchio 142 ? configurato per ruotare lungo un secondo asse y, per es., verticale, con una seconda frequenza fy, che fa variare una direzione del fascio laser L in un secondo piano yz, per es., verticale, e che orienta il fascio lungo un secondo angolo ? (per es., ?=?15?).

In una o pi? forme di attuazione, il dispositivo di orientamento del fascio 14 pu? anche comprendere tipi di componenti ottici multipli e/o differenti, come: prismi, lenti, reticoli di diffrazione, separatori di fascio (?beam splitter?), polarizzatori, espansori ed altri componenti noti di per s?, combinati per consentire di controllare le propriet? del fascio laser L secondo la presente descrizione.

In una o pi? forme di attuazione, il dispositivo di orientamento del fascio 14 pu? comprendere specchi MEMS biassiali, ciascuno dei quali ? adeguato a ruotare lungo due assi ortogonali. Per esempio, gli specchi MEMS biassiali come discusso nel documento IT 102020000022978 (non ancora pubblicato) possono essere adatti all?impiego in una o pi? forme di attuazione.

Come qui esemplificato, un apparato (per esempio, 10), comprende:

una sorgente di luce laser (per esempio, 12) configurata per trasmettere almeno un fascio di impulsi di luce (per esempio, L) verso un bersaglio, proiettando su di esso almeno un corrispondente punto del fascio (per esempio, P),

una schiera di sensori (per esempio, 16) con una pluralit? di sensori (per esempio, 16i, 16j, 16ij) distribuiti secondo una griglia (per esempio, G), un sensore (per esempio, 16i) nella schiera di sensori configurato per rilevare un impulso di luce incidente su di esso in risposta a una riflessione di almeno un impulso di luce (per esempio, P, P1, P1?) del fascio di impulsi di luce da una regione di campo visivo, FOV, (per esempio, T) nel bersaglio, il sensore nella schiera di sensori configurato inoltre per fornire un segnale indicativo di un tempo di incidenza su di esso di almeno un impulso di luce (per esempio, R, R?). Per esempio: la regione di FOV (per esempio, T) della schiera di sensori ? ripartita in celle di griglia (per esempio, gij) secondo la griglia,

ciascun sensore nella schiera di sensori ? configurato per rilevare almeno un impulso di luce di eco riflesso da una rispettiva cella della griglia (per esempio, g1) nella regione di FOV ripartita, e

l?apparato comprende un dispositivo di orientamento del fascio (per esempio, 14) configurato per fare variare ciclicamente una direzione di trasmissione (per esempio, ?, ?) del fascio di impulsi di luce, proiettando almeno un punto del fascio per cella della griglia (per esempio, gij) nella regione di FOV ripartita.

Come qui esemplificato, il dispositivo di orientamento del fascio comprende:

un primo specchio microelettromeccanico, MEMS, (per esempio, 140) configurato per oscillare intorno a un primo asse con un primo angolo di oscillazione (per esempio, ?), e

un secondo specchio MEMS (per esempio, 142) configurato per oscillare intorno a un secondo asse con un secondo angolo di oscillazione (per esempio, ?),

in cui ciascuno del primo specchio MEMS e del secondo specchio MEMS ? accoppiato a un rispettivo dispositivo di attuazione (per esempio, A1, A2), configurato per pilotare un movimento oscillante del rispettivo specchio.

Per esempio, il primo asse di oscillazione del primo specchio MEMS e il secondo asse di oscillazione del secondo specchio MEMS sono ortogonali tra loro.

In forme di attuazione alternative, il dispositivo di orientamento del fascio 14 pu? comprendere lenti MEMS al posto degli specchi. Per esempio, lenti MEMS come quelle discusse nel documento US 1712 4027 (non ancora pubblicato) possono essere adatte all?impiego e possono fornire una soluzione pi? compatta rispetto a quelle che usano specchi.

Come qui esemplificato, il dispositivo di orientamento del fascio comprende inoltre una lente MEMS (per esempio, 146) accoppiata ad almeno uno tra il primo e il secondo specchio MEMS (140, 142), la lente MEMS configurata per variare la direzione di trasmissione degli impulsi di luce (per esempio, P1, P1?) all?interno di ciascuna cella della griglia (per esempio, gij) nel FOV ripartito della schiera di sensori.

Come esemplificato nella Figura 1, la schiera di sensori 16 pu? comprendere una pluralit? di fotorilevatori, con ciascun fotorilevatore 16ij disposto come un elemento di una matrice (per es., 64 x 64) di fotorilevatori 16.

Per esempio, la schiera di sensori ottici 16 pu? comprendere una circuiteria di elaborazione configurata per applicare un?elaborazione di segnale al fascio laser di eco R rilevato, che fornisce una misurazione del TOF (per es., impulso per impulso).

Come esemplificato nella Figura 1, una circuiteria di pilotaggio 20 (per es., un microcontrollore o un?altra circuiteria di elaborazione) ? accoppiata al sistema laser scanner 10, per esempio al fine di pilotare gli attuatori A1, A2 per controllare il movimento degli specchi 140, 142 del dispositivo di orientamento del fascio 14 e/o per alimentare la sorgente laser 12, cos? come per ricevere la misurazione del tempo di volo dalla schiera di sensori 16.

Come esemplificato nella Figura 1, una griglia G ? sovrapposta (idealmente) sul bersaglio T, la griglia G configurata per avere un numero di celle della griglia uguale al numero di sensori della schiera di sensori 16, le celle della griglia disposte nella griglia G per riflettere la stessa disposizione spaziale dei sensori nella schiera di sensori 16.

In altre parole, il campo visivo T del sistema 10 ? trattato come una griglia G, dove ciascuna cella della griglia gij ? in una corrispondenza biunivoca con ciascun sensore 16ij della schiera di sensori 16, vale a dire una ij-esima cella della griglia gij ? rilevata da un corrispondente ij-esimo sensore 16ij della schiera di sensori 16.

Come esemplificato nelle Figure 1 e 2, gli elementi ottici 140, 142 del dispositivo di orientamento del fascio 14 possono essere controllati (per es., mediante una circuiteria di pilotaggio 20, come discusso in precedenza) per orientare ciclicamente il fascio di luce (a impulsi) L proveniente dalla sorgente 12, cos? da ?disegnare? sulla scena del bersaglio configurazioni come quelle rappresentate a titolo di esempio nelle Figure 3 e 4.

Come qui esemplificato, il dispositivo di orientamento del fascio ? configurato per variare ciclicamente la direzione di trasmissione degli impulsi di luce secondo una configurazione, selezionata preferibilmente tra una configurazione di scansione raster (?raster scan?) e una configurazione di Lissajous.

La Figura 3 rappresenta un esempio di una configurazione di scansione raster che pu? essere ottenuta variando uno tra il primo e il secondo angolo, per es., il primo angolo ?, ? variato sinusoidalmente nel tempo mentre l?altro, per es., il secondo angolo ?, ? variato linearmente (a tratti) nel tempo (per esempio secondo una forma d?onda triangolare, indicata in seguito come ?tri?) Ci? si pu? esprimere come:

dove ?_x e ?_y sono i rispettivi valori di fase o di posizione angolare iniziali.

La Figura 4 rappresenta una configurazione di Lissajous che pu? essere ottenuta variando il primo angolo ? e il secondo angolo ? sinusoidalmente nel tempo, a frequenze (di risonanza) appropriate Ci? si pu? esprimere come:

Per semplicit?, si usa un caso di esempio in cui la schiera di sensori comprende un numero di nove sensori disposti come un vettore colonna e si focalizza l?attenzione su una singola variazione di angolo per illustrare i principi alla base delle forme di attuazione. Rimane peraltro inteso che tale esempio ? puramente esemplificativo e non ? in alcun modo limitativo.

Come rappresentato nella Figura 5, se la schiera di sensori 16 comprende un vettore colonna con nove sensori, la corrispondente griglia G configurata per essere sovrapposta sul bersaglio FOV T ha nove celle di griglia g1, g2, ?, gi, ?, g8, g9 disposte come un vettore colonna.

Come esemplificato nella Figura 5, in un primo ciclo di orientamento di fascio di azionamento del dispositivo di orientamento del fascio 14:

il primo specchio 140 ? pilotato per variare sinusoidalmente il primo angolo ?, mentre il secondo specchio 142 ? pilotato per variare secondo una funzione (per es., a dente di sega) lineare (questa prima traiettoria ? rappresentata in linea tratteggiata nella Figura 5, con ? che ? orizzontale, per esempio),

il laser a impulsi L ? pilotato in modo tale che un iesimo punto di luce (per es., P1) illumini una rispettiva iesima cella della griglia (per es., g1); in modo corrispondente, un i-esimo sensore 16i della schiera di sensori 16 riceve il fascio di eco R dall?i-esimo impulso di luce; di conseguenza, l?i-esimo sensore 16i calcola la distanza del corrispondente oggetto in una rispettiva porzione (per es., g1) della scena del bersaglio T in base al ToF (diretto o indiretto) del fascio di eco R.

Come esemplificato nella Figura 5, in un secondo ciclo di orientamento di azionamento del dispositivo di orientamento del fascio 14, successivo al primo ciclo di orientamento:

gli specchi 140 e 142 sono pilotati secondo le stesse equazioni ma variando le fasi ?x e ?y (questa seconda traiettoria ? rappresentata in linea continua nella Figura 5),

il laser a impulsi L ? pilotato di nuovo in modo tale che un i-esimo punto di luce (per es., P1?) preferibilmente in una posizione differente rispetto all?i-esimo punto di luce precedente (per es., P1) per la stessa i-esima cella della griglia (per es., g1), illumini una ?nuova? rispettiva i-esima posizione di cella della griglia (per es., g1?); in modo corrispondente, l?i-esimo sensore 16i riceve un secondo eco R? dal ?nuovo? i-esimo impulso di luce (per es., P1?) che ha illuminato tale ?nuova? porzione del bersaglio T; di conseguenza, l?i-esimo sensore 16ij rileva sequenzialmente pi? punti riferiti a un oggetto in una rispettiva porzione (per es., g1) della scena del bersaglio T (con griglia G).

Per semplicit?, nel caso di esempio della Figura 5, si considera che la proiezione abbia luogo dal basso verso l?alto con il primo punto di luce P1, P1? per ciascun ciclo che cade all?interno del primo elemento della griglia G1, rimanendo peraltro inteso che l?ordine pu? essere invertito, con la scansione raster che viene effettuata dall?alto verso il basso.

In una o pi? forme di attuazione, la variazione della funzione per variare il primo angolo ? (e/o il secondo angolo ?) pu? comprendere, per esempio, di variare le equazioni di forma d?onda, la fase (?x o ?y):

per es., in modo casuale o sinusoidalmente o linearmente (a tratti), e/o

selezionando una configurazione di Lissajous in modo tale che sia ottenuta una copertura completa dell?area bersaglio T mediante sovrapposizione delle sottocurve di Lissajous.

Si noti che, anche variando la fase, una stessa area nell?i-esimo elemento della griglia gi pu? essere illuminata molteplici volte in un certo numero di cicli di orientamento di fascio 14, senza che questo influisca sostanzialmente sulla risoluzione del sistema 10.

In una o pi? forme di attuazione, i parametri di prestazioni (per es., risoluzione, frame-rate e distanza del bersaglio massima) possono essere regolati finemente variando la dimensione verticale della schiera di sensori 16 e il tempo per riposizionare il punto laser tra due traiettorie differenti.

In una o pi? forme di attuazione, orientare gli impulsi di luce in modo tale che un punto di luce P1 per cella della griglia gi sia spostato ciclicamente in un?area P1? differente all?interno della cella della griglia favorisce il miglioramento di una risoluzione globale dell?apparato. Per esempio, la risoluzione dell?apparato 10 ? funzione del numero di sensori 16i, 16ij nella schiera di sensori 16 moltiplicato per una risoluzione della variazione ciclica della posizione tra cicli di orientamento successivi (risoluzione ?secondaria?).

Per esempio, usando una risoluzione ?secondaria? di circa 30 x 17 in una schiera di sensori 16 comprendente una matrice di 64 x 64 sensori, la risoluzione del sistema totale raggiunge un valore compatibile con lo standard ITU 709 o un?alta definizione piena (in breve, FHD - ?Full High Definition?).

Come qui esemplificato, almeno un sensore (per esempio, 16i) nella schiera di sensori comprende un fotodiodo a valanga, APD, o un fotodiodo a valanga a fotone singolo, SPAD.

In una o pi? forme di attuazione, si trova che un singolo fotodiodo a valanga (in breve, APD - ?Avalanche PhotoDiode?) ? adatto all?impiego come sensore nella schiera di sensori 16.

Un APD ? un fotorilevatore basato su semiconduttore (vale a dire, un fotodiodo) ben noto, che ? fatto funzionare con una tensione inversa relativamente elevata (per es., appena sotto quella di rottura - ?breakdown?) in modo tale che i portatori eccitati dai fotoni assorbiti siano accelerati notevolmente nel forte campo elettrico interno, generando come risultato portatori secondari. Questo innesca un processo di valanga che amplifica efficacemente la fotocorrente per un fattore di amplificazione (controllabile).

In forme di attuazione alternative, schiere (?arrays?) di APD in modo Geiger (indicati anche correntemente come diodi a valanga a fotone singolo, in breve SPAD - ?Single-Photon Avalanche Diode?) possono essere adatti all?impiego nella schiera di sensori 16. Anche questi sono fotorilevatori (per es., fotodiodi) basati su semiconduttore di per s? noti, cosicch? una descrizione dettagliata del loro funzionamento non ? riprodotta per brevit?.

Per esempio, la schiera di sensori 16 pu? comprendere un vettore colonna i cui elementi comprendono schiere di (per es., 16) SPAD raggruppate insieme, al fine di fornire una singola misurazione di TOF (come discusso in seguito con riferimento alla Figura 9).

In una o pi? forme di attuazione, un dispositivo attualmente noto con il nome di dispositivo di formazione di immagini (?imager?) 256 x 256 SPAD ST-Ed prodotto da STMicroelectronics pu? essere adatto all?impiego come fotorilevatore 16ij nella schiera di sensori 16.

Per esempio, un dispositivo come discusso nel documento Istvan Gyongy et al.: ?1kFPS Time-of-Flight Imaging with a 3D-stacked CMOS SPAD Sensor? (R25), 2019 INTERNATIONAL IMAGE SENSOR WORKSHOPS proceedings, Snowbird Resort, Utah, Stati Uniti d?America, 24-27 giugno 2019, ? un esempio di un tale dispositivo.

Una o pi? forme di attuazione possono prevedere di effettuare scansioni parziali multiple del bersaglio T con un dato ciclo di scansionamento del fascio (?beam sweeping cycle?) e con un tasso di campionamento ridotto della scena del bersaglio (vale a dire, il numero di punti di luce usati per illuminarla) per ciclo di orientamento.

Come esemplificato nella Figura 6, un primo insieme di queste scansioni parziali pu? condurre a ottenere, per esempio usando un frame rate di 60 frame al secondo, un primo insieme di subframe F1, F2 e un secondo insieme di subframe F3, F4.

I punti dati ottenuti per ciascuno di questi subframe (i puntini neri rappresentano i punti dati mancanti nelle immagini della Figura 6) possono corrispondere al 51% della scena completa.

Successivamente, un procedimento di ottenimento di una immagine bersaglio usando questi subframe pu? comprendere: combinare (nel senso delle coppie) i subframe nei rispettivi primo e secondo insieme di subframe,

fornire un primo subframe combinato FA, per es., combinando i subframe F1 e F2 tra loro, e un secondo subframe combinato FB, per es., combinando tra loro i subframe F1 e F2, il subframe combinato avendo un maggiore tasso di riempimento rispetto ai subframe F1, F2, F3, F4 (per es., 76%),

fondere il primo e il secondo subframe combinati FA, FB in un frame fuso F, per esempio aggiornato a 15 fps (quindici frame al secondo) e un tasso di riempimento finale di circa il 97%.

Come esemplificato nella Figura 6, una configurazione di Lissajous completa pu? essere divisa in configurazioni parziali, ciascuna delle quali ha campionato in modo sparso ma rapidamente il campo visivo. Per esempio, una risoluzione simile a VGA pu? essere ottenuta fondendo insieme quattro immagini di minore risoluzione, per es., un quarto di VGA (QVGA, ?Quarter VGA?).

Si nota che l?esempio precedente ? esemplificativo di uno dei possibili modi per combinare frame parziali. In una o pi? forme di attuazione, possono essere impiegate altre combinazioni per ridurre la dimensione della schiera di sensori 16 aumentando il numero di sub framing di Lissajous (per es., un sensore QQVGA per sedici frame o 80 x 60 per una quantit? di 256 frame).

Come qui esemplificato, l?apparato comprende un elemento ottico diffusivo (per esempio, 160) accoppiato alla schiera di sensori e posto intermedio tra il bersaglio e la schiera di sensori,

gruppi di sensori SPAD (per esempio, 16j) nella schiera di sensori configurati per fornire un segnale di giunzione indicativo di un tempo di incidenza di almeno un impulso di luce (per esempio, R, R?) in un?area di giunzione di rispettive celle della griglia (per esempio, g11, g12, g13).

Per esempio, l?elemento ottico diffusivo ? configurato per suddividere l?impulso di luce incidente su di esso in singoli fotoni e per dirigere ciascun fotone verso rispettivi sensori SPAD nei gruppi di sensori SPAD.

La Figura 7 ? un esempio di uno schema di una forma di attuazione alternativa in cui il dispositivo di orientamento del fascio 14 comprende elementi ottici per fornire un ?Optical Phased Array? (OPA), configurato per suddividere il fascio laser proveniente dalla sorgente 12 in una schiera di emettitori mutuamente coerenti, in cui la differenza di fase tra ciascuna coppia di emettitori ? controllata (per es., tramite la circuiteria di pilotaggio 20) in modo da manipolare la direzione del fascio combinato uscente, in maniera di per s? nota.

Come esemplificato nella Figura 7, il dispositivo di orientamento del fascio 14 comprende un optical phased array, OPA, 144. Per esempio, l?OPA ? atto a orientare il fascio di luce L lungo i due assi di oscillazione.

Nell?esempio della Figura 7, un procedimento per effettuare una scansione laser con l?apparato 10 comprende:

ripartire la superficie bersaglio T secondo una griglia avente una pluralit? di celle di griglia g11, g12, g13, g21, g22, g23, la griglia rispecchiando le stesse dimensioni dell?array di sensori 16, per es., due righe e tre colonne;

proiettare un primo punto di luce (per es., P11) su una prima posizione iniziale (per es., l?angolo in alto a sinistra) di una prima cella della griglia (per es., g11), proiettare iterando nel senso delle righe un primo punto di luce (per es., P12, P13) sull?area di una i-esima cella della griglia (per es., g12, g13) finch? non viene raggiunto l?ultimo elemento della griglia; questo pu? venir realizzato aumentando un indice j indicativo della colonna della griglia, mantenendo costante nel contempo un indice i indicativo della riga della ij-esima cella della griglia; opzionalmente, dopo la proiezione del rispettivo punto di luce (per es., P13) sull?ultimo elemento della griglia della riga (per es., g13), iterando nel senso delle righe, sulle celle della griglia della seconda riga, proiettare un rispettivo punto di luce (per es., P21) sulla prima posizione (per es., angolo in alto a sinistra), ma partendo dall?ultima cella della griglia della riga dopo la prima riga (per es., g23),

al raggiungimento della fine (per es., g21) della seconda riga, variare la posizione iniziale, per esempio seguendo una curva di scansione raster (indicata in linea tratteggiata nella Figura 7), per esempio impostando una nuova posizione (per es., in basso a destra);

proiettare un successivo punto di luce (per es., P11?) sulla posizione impostata di recente (per es., angolo in basso a destra) della prima cella della griglia (per es., g11),

proiettare iterando ripetutamente nel senso delle righe un successivo punto di luce (per es., P12?, P13?) sull?area di una i-esima cella della griglia (per es., g12?, g13?) finch? non viene raggiunto l?ultimo elemento della griglia.

In una o pi? forme di attuazione, pu? essere ottenuta una migliore risoluzione selezionando un OPA 144 con un certo intervallo da impulso a impulso, per es., di circa 16 (sedici) nanosecondi (1 nanosecondo = 1 ns = 10<-9 >s), e con una schiera di sensori 16 avente una certa dimensione, per es., sedici righe e otto colonne.

Nell?esempio considerato, si pu? ottenere un FullHD (per es., 1920 x 1080) a 30 fps (frame al secondo), per esempio usando una risoluzione di scansione di sub-pixel di circa 120 x 135. Questo pu? avere come risultato una distanza rilevabile massima aumentata, per es., da meno di 3 metri a pi? di 300 metri, che favorisce l?uso della presente soluzione nelle applicazioni automotive (come, per esempio, nei sistemi di assistenza avanzata alla guida o ADAS ? Advanced Driver Assistance System). In una forma di attuazione alternativa, il dispositivo di orientamento del fascio 14 comprende un dispositivo di orientamento multistadio (per es., a doppio stadio), atto a orientare il fascio di luce L lungo assi multipli (per es., due).

Come esemplificato nella Figura 8, il dispositivo di orientamento del fascio 46 pu? comprendere:

un primo stadio di orientamento (per es., due specchi 140, 142 ortogonali) configurato per dirigere il fascio laser per proiettare uno specifico punto di luce (per es., P11, P11?) su una ij-esima cella della griglia (per es., g11), un secondo stadio di orientamento (per es., una lente MEMS 146 a doppio asse) configurato per muovere il punto di luce proiettato all?interno di una ij-esima cella della griglia.

Come esemplificato nella Figura 8, il fatto di usare questo dispositivo multistadio 140, 142, 146 pu? facilitare l?aumento della risoluzione finale del sistema 10.

Per esempio, una posizione iniziale P11 del punto di luce proiettato per ciascun elemento di cella della griglia pu? essere variata per migliorare la copertura di illuminazione.

Nell?esempio considerato nella Figura 8, il dispositivo a doppio stadio comprende due dispositivi a singolo stadio, rimanendo peraltro inteso che un tale dispositivo ? puramente a titolo di esempio e non ? in alcun modo limitativo. Per esempio, sia il primo sia il secondo stadio di orientamento di fascio possono comprendere dispositivi multiassiali e multistadio comprendenti specchi, lenti, OPA o altri dispositivi ottici adeguati.

In una forma di attuazione alternativa, gli elementi della schiera di sensori 16 possono essere (sotto)raggruppati insieme, per es., nel senso delle colonne o nel senso delle righe, in modo tale che un (sotto)gruppo sia configurato per fornire una misurazione di TOF di una cella della griglia.

Come esemplificato nella Figura 9, l?apparato 10 comprende un elemento ottico di diffusione 150 interposto tra il bersaglio T e la schiera di sensori 16. Per esempio, l?elemento ottico di diffusione 150 ? configurato per distribuire in modo casuale i fotoni corrispondenti a un fascio laser riflesso R proveniente da una ij-esima cella della griglia (per es., g12) a tutti i sensori in una j-esima colonna 16j della schiera di sensori 16. Preferibilmente, la schiera di sensori 16 comprende una matrice di SPAD (per es., di dimensione 2000 x 32), in cui gli elementi sono raggruppati insieme nel senso delle colonne (per es., trentadue elementi in una j-esima colonna) per fornire una singola misurazione di TOF e in cui il diffusore ? configurato per distribuire in modo casuale ciascun fotone corrispondente a una delle celle (per es., mille, verticale) sull?intera colonna di SPAD.

Come esemplificato nella Figura 10, un elemento ottico di diffrazione 130 (in breve, DOE - ?Diffractive Optical Element?) ? adatto all?impiego come ottica di sagomatura di fascio 13 disposta tra la sorgente laser 12 e il dispositivo di orientamento del fascio 14.

I DOE sono elementi ottici di per s? noti. Questi elementi sfruttano i fenomeni di interferenza e di diffrazione per generare una distribuzione arbitraria di (punti di) luce (proiettata). Uno sdoppiatore di fascio di diffrazione o un reticolo di diffrazione sono esempi di DOE.

Come esemplificato nella Figura 10, il DOE 130 ? configurato per risagomare il fascio laser L proveniente dalla sorgente laser 12 in una pluralit? di fasci di luce L1, ?, L6 aventi una pluralit? di dimensioni di punti trasversali che formano una matrice di punti di luce con una dimensione uguale alla dimensione della griglia proiettata sul bersaglio.

Come qui esemplificato, l?apparato comprende un elemento ottico di diffrazione, DOE, (per esempio, 130) intermedio tra la sorgente laser e il dispositivo di orientamento del fascio, l?elemento di DOE configurato per suddividere il fascio di impulsi di luce, fornendo una pluralit? di fasci di impulsi di luce (per esempio, L11, L23) al dispositivo di orientamento del fascio.

La Figura 11 ? un esempio di una dimensione di punto del fascio trasversale (per es., che pu? essere vista introducendo uno schermo nella linea a tratto e punto nella Figura 10) che pu? essere fornita in uscita dal DOE 130. Come esemplificato nella Figura 11, il DOE 130 ? configurato in modo tale che la pluralit? di fasci L11,?L23 abbia una rispettiva dimensione di punto del fascio puntiforme disposta in una matrice.

Come esemplificato nella Figura 10, il dispositivo di orientamento del fascio 14 comprende un dispositivo di orientamento multiassiale (per es., una lente MEMS 146 bilineare) configurato per orientare ciascun ij-esimo punto di luce proiettato da un ij-esimo fascio di luce nella pluralit? di fasci di luce L11,?,L23 all?interno di ciascuna rispettiva ij-esima cella della griglia (per es., L11 all?interno di g11 e L23 all?interno di g23), in posizioni differenti in essa, cos? da illuminare progressivamente (per es., con una configurazione lineare) l?area della ij-esima cella della griglia.

Come esemplificato nella Figura 10, ciascun ij-esimo sensore nella schiera di sensori 16 ? configurato per rilevare un ij-esimo fascio di luce riflesso rimandato come eco a ritroso dal bersaglio con una riflessivit? appropriata e a una distanza appropriata, che fornisce come risultato una rispettiva ij-esima misurazione di TOF.

Per esempio, la risoluzione del sistema o dell?apparato 10 esemplificato nella Figura 10 ? pari a risoluzione del sensore e del DOE (per es., 64 x 64) moltiplicato per risoluzione del dispositivo di orientamento del fascio 14 (per esempio, 30 x 17 risoluzione della lente MEMS 146, che conduce a una risoluzione totale di circa FHD 1920 x 1080).

In una o pi? forme di attuazione, il dispositivo di sagomatura del fascio 13 con il DOE 130 pu? essere configurato inoltre per compensare la distorsione geometrica della matrice di punti dovuta al percorso di proiezione ottico (principalmente specchi o lenti MEMS).

In una o pi? forme di attuazione, il fatto di sfruttare la tecnologia MEMS ha facilitato la fornitura di un apparato/sistema 10 molto piccolo, leggero e veloce. Per esempio, la lente/specchio pu? essere di pochi millimetri di larghezza con una frequenza di oscillazione nel campo da 10 Hz a 1000 Hz.

Come qui esemplificato, un procedimento di funzionamento di un apparato (per esempio, 10) secondo la presente descrizione, comprende:

pilotare (per esempio, 20) il dispositivo di orientamento del fascio (per esempio, 14) in modo da variare ciclicamente la direzione di trasmissione (per esempio, ?, ?) degli impulsi di luce (per esempio, P1, P1?) e in modo da trasmettere almeno un impulso di luce (per esempio, P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8) per ciascuna porzione di celle della griglia (per esempio, g1) del FOV ripartito (per esempio, T) della schiera di sensori.

Come qui esemplificato, il procedimento comprende di pilotare il dispositivo di orientamento del fascio per fare variare la direzione di trasmissione degli impulsi di luce all?interno di ciascuna cella della griglia (per esempio, gij) nel FOV ripartito (per esempio, T) della schiera di sensori.

Come qui esemplificato, il procedimento comprende: selezionare una configurazione tra una configurazione di scansione raster e una configurazione di Lissajous, pilotare il dispositivo di orientamento del fascio per fare variare ciclicamente la direzione di trasmissione degli impulsi di luce secondo la configurazione selezionata.

Come qui esemplificato, il procedimento comprende: raccogliere i segnali prodotti dai sensori della schiera di sensori, e

calcolare (per esempio, 20) una misurazione di una distanza del bersaglio dall?apparato in base ai segnali raccolti.

Per il resto si comprender? che l?intenzione non ? necessariamente di adottare le varie opzioni di implementazione individuali rappresentate a titolo di esempio in tutte le figure annesse a questa descrizione nelle stesse combinazioni rappresentate a titolo di esempio nelle figure. Una o pi? forme di attuazione possono cos? adottare queste opzioni (per il resto non obbligatorie) individualmente e/o in combinazioni differenti rispetto alla combinazione rappresentata a titolo di esempio nelle figure annesse.

Fermi restando i principi di fondo, i dettagli e le forme di attuazione possono variare, anche in modo apprezzabile, rispetto a quanto ? stato descritto, puramente a titolo di esempio, senza uscire dall?ambito di protezione. L?ambito di protezione ? definito dalle rivendicazioni annesse.

Claims (14)

RIVENDICAZIONI

1. Apparato (10), comprendente:

una sorgente di luce laser (12) configurata per trasmettere almeno un fascio di impulsi di luce (L) verso un bersaglio, proiettando su di esso almeno un corrispondente punto del fascio (P),

una schiera di sensori (16) con una pluralit? di sensori (16i, 16j, 16ij) distribuiti secondo una griglia (G), i sensori (16i) nella schiera di sensori (16) configurati per rilevare un impulso di luce incidente su di essi in risposta a una riflessione di almeno un impulso di luce (P, P1, P1?) del fascio di impulsi di luce (L) da una regione del campo visivo, FOV, (T) nel bersaglio, i sensori (16i) nella schiera di sensori (16) configurati inoltre per fornire un segnale indicativo di un tempo di incidenza su di loro di almeno un impulso di luce (R, R?),

in cui:

la regione di FOV (T) della schiera di sensori (16) ? ripartita in celle della griglia (gij) secondo la griglia (G),

ciascun sensore (16i) nella schiera di sensori (16) ? configurato per rilevare almeno un impulso di luce di eco (R, R?) riflesso da una rispettiva cella della griglia (g1) nella regione di FOV (T) ripartita,

l?apparato (10) comprende un dispositivo di orientamento del fascio (14) configurato in modo da variare ciclicamente una direzione di trasmissione (?, ?) del fascio di impulsi di luce (L), proiettando almeno un punto del fascio (P, P1, P1?) per cella della griglia (gij) nella regione di FOV (T) ripartita.

2. Apparato (10) secondo la rivendicazione 1, in cui il dispositivo di orientamento del fascio (14) comprende:

un primo specchio microelettromeccanico, MEMS, (140) configurato per oscillare intorno a un primo asse con un primo angolo di oscillazione (?), e

un secondo specchio MEMS (142) configurato per oscillare intorno a un secondo asse con un secondo angolo di oscillazione (?),

in cui ciascuno del primo specchio MEMS (140) e del secondo specchio MEMS (142) ? accoppiato a un rispettivo dispositivo di attuazione (A1, A2) configurato per pilotare un movimento oscillante del rispettivo specchio (140, 142).

3. Apparato (10) secondo la rivendicazione 2, in cui il primo asse di oscillazione del primo specchio MEMS (140) e il secondo asse di oscillazione del secondo specchio MEMS (142) sono ortogonali tra loro.

4. Apparato (10) secondo la rivendicazione 2 o la rivendicazione 3, in cui il dispositivo di orientamento del fascio (14) comprende una lente MEMS (146) accoppiata ad almeno uno tra il primo (140) e il secondo (142) specchio MEMS (140, 142), la lente MEMS (146) configurata in modo da variare la direzione di trasmissione (?, ?) degli impulsi di luce (P1, P1?) all?interno di ciascuna cella della griglia (gij) nel FOV (T) ripartito della schiera di sensori (16).

5. Apparato (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l?apparato (10) comprende un elemento ottico di diffrazione, DOE, (130) intermedio tra la sorgente laser (12) e il dispositivo di orientamento del fascio (14), l?elemento DOE (130) configurato per suddividere il fascio di impulsi di luce (L), producendo una pluralit? di fasci di impulsi di luce (L11, L23) per il dispositivo di orientamento del fascio (14).

6. Apparato (10) secondo la rivendicazione 1, in cui il dispositivo di orientamento del fascio (14) comprende un optical phased array (144).

7. Apparato (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui almeno un sensore (16i) nella schiera di sensori (16) comprende un fotodiodo a valanga, APD, o un fotodiodo a valanga a fotone singolo, SPAD.

8. Apparato (10) secondo la rivendicazione 1, comprendente:

un elemento ottico di diffusione (160) accoppiato alla schiera di sensori (16), l?elemento ottico di diffusione (160) essendo intermedio tra il bersaglio e la schiera di sensori (16),

gruppi di sensori SPAD (16j) nella schiera di sensori (16) configurati per fornire un segnale di giunzione indicativo di un tempo di incidenza di almeno un impulso di luce (R, R?) in un?area di giunzione di rispettive celle della griglia (g11, g12, g13),

in cui l?elemento ottico di diffusione (160) ? configurato per suddividere l?impulso di luce incidente su di esso in fotoni e per dirigere i fotoni verso rispettivi sensori SPAD nei gruppi di sensori SPAD (16j).

9. Apparato (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il dispositivo di orientamento del fascio (14) ? configurato in modo da variare ciclicamente la direzione di trasmissione (?, ?) degli impulsi di luce (P1, P1?) secondo una configurazione, selezionata preferibilmente tra una configurazione di scansione raster e una configurazione di Lissajous.

10. Apparato (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno uno tra:

un primo elemento ottico (15a) accoppiato al dispositivo di orientamento del fascio (14), il primo elemento ottico (15a) interposto tra il dispositivo di orientamento del fascio (14) e il bersaglio, e

un secondo elemento ottico (15b) accoppiato alla schiera di sensori (16), il secondo elemento ottico interposto tra il bersaglio e la schiera di sensori (16), in cui il primo e/o il secondo elemento ottico sono configurati per contrastare una deformazione di Keystone-Pincushion durante la proiezione di almeno un punto del fascio (P, P1, P1?) per cella della griglia (gij) nella regione di FOV (T) ripartita.

11. Procedimento di funzionamento di un apparato (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10, il procedimento comprendendo di pilotare (20) il dispositivo di orientamento del fascio (14) in modo da variare ciclicamente la direzione di trasmissione (?, ?) degli impulsi di luce (P1, P1?) e trasmettere almeno un impulso di luce (P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8) per ciascuna porzione di celle della griglia (g1, g2, g3, g4, g5, g6, g7, g8) del FOV (T) ripartito della schiera di sensori (16).

12. Procedimento secondo la rivendicazione 11, comprendente di pilotare (20) il dispositivo di orientamento del fascio (14) in modo da variare la direzione di trasmissione (?, ?) degli impulsi di luce (P1, P1?) all?interno di ciascuna cella della griglia (gij) nel FOV (T) ripartito della schiera di sensori (16).

13. Procedimento secondo la rivendicazione 11 o la rivendicazione 12, comprendente:

selezionare una configurazione tra una configurazione di scansione raster e una configurazione di Lissajous, pilotare (20) il dispositivo di orientamento del fascio (14) in modo da variare ciclicamente la direzione di trasmissione (?, ?) degli impulsi di luce (P1, P1?) secondo la configurazione selezionata.

14. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 13, comprendente:

raccogliere i segnali prodotti dai sensori della schiera di sensori (16), e

calcolare (20) una misurazione di una distanza del bersaglio dall?apparato (10) in base ai segnali raccolti.