JP2020509389A - 柔軟なスキャンパラメータを有するlidarシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】柔軟なスキャンパラメータを有するLIDARシステム。【解決手段】本発明は、少なくとも1つのレーザー光源(111)を備えたレーザースキャナ(101)を含むライダー(LIDAR)システム(100)に関する。レーザースキャナ(101)は、レーザーパルス(191)を複数の角度領域に放射するように設計されている。コントローラは、少なくとも1つの第1のレーザーパルス(191)を特定の角度領域に放射するため、そして少なくとも1つの第1のレーザーパルス(191)の反射(192)に基づいてLIDAR測定を実行するために、少なくとも1つのレーザー光源(111)を作動させるように設計されている。コントローラ(102)は、さらに、LIDAR測定に基づいて、レーザースキャナ(101)の少なくとも1つのスキャンパラメータを変更し、そして次に、少なくとも1つの第2のレーザーパルス(191)を特定の角度領域に放射するように、少なくとも1つのレーザー光源(111)を選択的に作動させるように設計されている。【選択図】図2
Description
本発明の様々な例は、レーザーパルスを複数の角度領域に放射するように設計されているレーザースキャナを有するLIDAR(ライダー)システムに関する。LIDARシステムには、LIDAR測定に基づいてレーザースキャナの少なくとも1つのスキャンパラメータを変更するように設計されているコントローラも含まれる。
対象物の距離測定は、さまざまな技術分野で望まれている。例えば、自動運転、車両の環境における対象物を検出、および、特に、対象物までの距離を決定する場合のアプリケーションに関連して望ましいことがある。
対象物の距離測定のための1つの技術は、いわゆるLIDARテクノロジー(光検出と測距、または、英語ではLADARとも呼ばれる)である。このプロセスでは、パルスレーザー光がエミッターから放射される。環境内の対象物は、レーザー光を反射する。これらの反射は、測定できる。レーザー光のトラベル時間を決定することにより、対象物までの距離を決定できる。
環境内の対象物を、空間解像度で検出するために、レーザー光をスキャンすることが可能であり得る。レーザー光の放射角度に依存して、環境内の異なる対象物を、これにより、検出することができる。スキャンには、レーザースキャナを使用できる。レーザースキャナは、例えば、機械的に操作できる。例えば、US5006721AまたはUS8446571B2を参照のこと。光の建設的または破壊的干渉に基づく半導体ベースのレーザースキャナが、また、知られている。例えば、US20160049765A1を参照のこと。
いくつかのアプリケーションの場合、LIDARテクノロジーは、個人用自動車などの車両で使用される。したがって、例えば、自動運転の技術を実装することができる。一般に、距離および/または深度情報を持つLIDARデータに基づいて、さまざまな運転支援機能が考えられる。例えば、LIDARイメージに対応する対象物を検出できる。
このような所定の技術には、特定の制限と欠点がある。しばしば、目の安全に関する、特定の要件をチェックする必要があり得る。これは、周辺環境にいる人々を危険にさらさないために必要である。加えて、使用するレーザー光源の特定の物理的制限を考慮することが時々必要になり得る。例えば、熱によるレーザー光源の損傷を防ぐために、特定の繰り返しレートを維持する必要がある場合がある。
既知の技術を用いて、繰り返しレートと目の安全性に関してトレードオフを考慮することがしばしばあり得る。多くの例では、これにより、例えば、解像度や範囲に関連して、LIDARシステムのパフォーマンスが制限される可能性がある。
したがって、距離測定に関して、LIDARシステムの手段による改善された技術が必要である。特に、上記した欠点や制限の少なくとも一部を排除するような技術が必要である。
この目的は、本願の独立請求項の特徴によって達成される。独立請求項の特徴は、実施形態を定義する。
LIDARシステムは、少なくとも1つのレーザー光源を備えたレーザースキャナを備えている。レーザースキャナは、レーザーパルスを複数の角度領域に放射するように設計されている。LIDARシステムはコントローラも備えている。コントローラは、複数の角度領域から少なくとも1つの第1のレーザーパルスを特定の角度領域に放射するように、少なくとも1つのレーザー光源を作動させるように設計されている。コントローラは、少なくとも1つの第1のレーザーパルスの反射に基づいてLIDAR測定を実装するようにさらに設計されている。コントローラは、LIDAR測定に基づいてレーザースキャナの少なくとも1つのスキャンパラメータの少なくとも1つの第1のレーザーパルスを変更し、そして次に、少なくとも1つの第2レーザーパルスを特定の角度領域に放射するために、少なくとも1つのレーザー光源を選択的に作動させるようにさらに設計されている。
したがって、少なくとも1つの第1のレーザーパルスの反射から取得した情報に基づいて、レーザースキャナの1つ以上のスキャンパラメータを変更および/またはそれに適応することが可能であり得るため、少なくとも1つの第1のレーザーパルスは、プローブパルスとして特徴付けられ得る。
環境のスキャンの柔軟な適応を、そのような技術を使用して可能にすることができる。特に、例えば、少なくとも1つのレーザー光源の技術的な制限、例えば、繰り返しレート、デューティサイクル、パルス電力、動作温度への参照、目の安全性と範囲など異なるターゲット変数間のバランスを、柔軟に調整できる。
本願明細書に記載された技術により、LIDAR測定自体の手段によって特定の角度領域に関して、先験的な知識を収集することが特に可能である。特に、この方法で、特に迅速に、例えば、他の種類のセンサーとのセンサー融合に基づいているより複雑な技術と比較して、少なくとも1つのスキャンパラメータの変更を行うことができる。
そうすることで、ここに記載されているさまざまな例において、さまざまなスキャンパラメータを変更できる。例には、レーザースキャナが、複数の角度領域の異なる角度にレーザーパルスを放射するときのレーザーパルスの強度、レーザーパルスの繰り返しレート、および、角速度が含まれる。例えば、レーザーパルスの振幅または出力の手段によって、レーザーパルスの強度を調整できる。レーザーパルスの強度を、パルスの持続時間によって調整することも可能である。角速度は、スキャン速度と相関させることができる。繰り返しレートは、スキャン速度を介して角速度と相関する。しかしながら、他のスキャンパラメータも考えられる。例えば、第1および第2のスキャン軸へのスキャンの重畳フレームのジオメトリである。
さらに、ここに記載されているさまざまな例では、少なくとも1つのスキャンパラメータの変更と相関するさまざまなタイプのLIDAR測定を検討することが可能である。簡単な実装では、LIDAR測定は、少なくとも1つの第1のレーザーパルスの反射の強度またはトラベル時間に関連する場合がある。次に、環境内の対象物の距離を推定できる。例えば、少なくとも1つのレーザーパルスの反射の強度および/またはトラベル時間に基づいて決定された、環境内の対象物の距離が大きい(小さい)場合、少なくとも1つの第2のレーザーパルスに、より大きい(より小さい)強度を選択することが可能である。そのような技術は、近距離にある環境内の対象物と、目の安全を確保するために少なくとも1つの第2のレーザーパルスの強度を制限することが、望ましいことであり得る知識に基づくことができる。それに応じて、立体角あたりのレーザーパルスが少なくなるように角速度も増加させることができる。一方、環境内の対象物がより遠くにある場合、遠く離れた環境の対象物も正確に測定するために、少なくとも1つの第2レーザーパルスの強度を選択することが望ましいことであり得る。例えば、1桁以上の範囲において、少なくとも1つの第2レーザーパルスの強度を増加させるために、コントローラを設計することは可能であろう。
例えば、その環境において対応する対象物に関する十分な情報が、少なくとも1つの第1のレーザーパルスの反射のLIDAR測定に基づいて、すでに収集されている場合、第2のレーザーパルスを放射する必要はまったくないことがあり得る。少なくとも1つの第2のレーザーパルスの強度は、したがって、少なくとも1つの第1のレーザーパルスの強度の0%に等しくなるように選択できる。
本願方法は、複数の角度領域から少なくとも1つの第1のレーザーパルスを特定の角度領域に放射するためのレーザースキャナの少なくとも1つのレーザー光源の作動を含む。この方法はまた、少なくとも1つの第1のレーザーパルスの反射に基づくLIDAR測定の実装を含む。この方法は、LIDAR測定に基づくレーザースキャナの少なくとも1つのスキャンパラメータの修正も含む。この方法は、少なくとも1つの第2レーザーパルスを特定の角度領域に放射するための、少なくとも1つのレーザー光源の選択的作動も含む。
前述の例と技術とは、他の例では互いに組み合わせることができる。
前述の本発明の特性、特徴、および利点は、達成方法に関するタイプと方法と同様に、例示的な実施形態の以下の説明の文脈において、より明確かつ顕著に理解可能になる。これらは図面に関連して詳細に説明されている。
以下では、本発明を、図面を参照し、好適な実施形態によって、より詳細に説明する。同じ参照番号は、図中の同等または類似の要素を指す。図は、本発明の様々な実施形態の概略図である。図に示されている要素は、必ずしも縮尺どおりではない。むしろ、それらの機能および一般的な目的が、当業者に理解可能であるように図に示されているさまざまな要素が反映されている。図に示されている機能ユニットと要素間の接続と結合は、直接接続または結合として実装することもできる。接続または結合は、有線または無線で実装できる。機能ユニットは、ハードウェア、ソフトウェア、または、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせとして実装できる。
レーザー光をスキャンするためのさまざまな手法を以下に説明する。以下に説明する手法により、例えば、レーザー光の1次元または2次元のスキャンを可能にすることができる。スキャンは、レーザーパルスの異なる角度または角度領域への放射を特徴付けることができる。そうすることで、角度領域は繰り返しスキャンされる。特定の角度領域のスキャンを繰り返す実装は、スキャンの繰り返しレートを決定する。角度領域の量は、スキャン領域および/または画像領域を定義できる。スキャンは、レーザーパルスによる環境内のさまざまなスキャンポイントの繰り返しスキャンを特徴づけることができる。測定信号は、各スキャンポイントで決定できる。そうすることで、環境内の対象物での対応するレーザーパルスの反射を、考慮することが出来る。測定信号に基づいて、LIDAR測定を実装することができる。例えば、コヒーレントまたはインコヒーレントなレーザー光を使用できる。偏光または非偏光のレーザー光を使用することも可能である。例えば、レーザー光をパルス化することが可能である。例えば、フェムト秒またはピコ秒またはナノ秒の範囲のパルス長の短いレーザーパルスを、使用することができる。個々のパルスの最大出力は、特に、ナノ秒範囲のパルス長の場合、50W−150Wの範囲であり得る。レーザーパルスの強度は、このような値を変更することで、修正できる。例えば、パルス幅は、0.5−3nsの範囲にすることができる。レーザー光は、700−1800nmの範囲の波長を有することができる。例えば、固体レーザーダイオードをレーザー光源として使用することができる。例えば、ドイツ(Leibnizstrase 4、D−93055 Regensburg)のOSRAM Opto Semiconductors社のSPL PL90_3ダイオード、または、同等の固体レーザーダイオードを、使用することができる。
スキャン領域は、さまざまな例で、一次元的に定義されている。これは、例えば、レーザースキャナは、デフレクターユニットの手段によって1つの単一のスキャン軸に沿ってのみレーザー光をスキャンする。スキャン領域は、他の例では、二次元的に定義される。これは、例えば、レーザースキャナが、デフレクターユニットの手段によって、第1スキャニング軸および第2スキャニング軸に沿ってレーザー光をスキャンすることを意味する。第1スキャン軸と第2スキャン軸は、この場合、互いに異なる。例えば、第1および第2のスキャニング軸は、互いに関して直交方向に向けることができる。
いくつかの例では、二次元のスキャン領域は、移動の自由度が2つ以上ある単一のデフレクターユニットによって実装可能である。これは、例えば、アクチュエータを使用して、第1のスキャニング軸にしたがってデフレクターユニットの第1の動きが生じ、第2のスキャニング軸にしたがってデフレクターユニットの第2の動きが生じることを意味する。ここで、第1の動きおよび第2の動きは、時間と空間に重ね合わされる。
他の例では、二次元スキャニング領域は、複数の単一の偏向器ユニットによって実装することができる。その場合、例えば、2つのデフレクタユニットに対して1つの単一自由度の運動を誘発することが可能である。レーザー光は、最初に第1の偏向器ユニットによって偏向され、次に、第2の偏向器ユニットによって偏向されることができる。したがって、2つの偏向器ユニットは、ビーム経路に次々と配置することができる。これは、2つのデフレクターユニットの動きが空間で重ならないことを意味する。例えば、対応するレーザースキャナは、互いに離れて配置され、個別に調整できる2つのミラーまたはプリズムを有することができる。
さまざまな例で、レーザースキャナは、レーザー光をスキャンするために、異なる動きの共振自由度を実装することができる。そのようなレーザースキャナは、共振レーザースキャナとして特徴付けられることがある。特に、共振スキャナは、増分(ステップ)で少なくとも1自由度の動きの自由度を実装するレーザースキャナとは異なるものであり得る。いくつかの例では、例えば、第1の動きに対して、−第1のスキャン軸に対応するもの、−第2の動きに対して、−第1のスキャン軸とは異なる第2のスキャン軸に対応するもの、それぞれに共振的に影響することが可能である。
他の例では、固体ベースのレーザースキャナも、複数の光源の位相コヒーレントな重ね合わせによって使用できる。
さまざまな例で、LIDARテクニックを使用できる。空間解像度のある環境において、LIDAR手法を使用して、対象物の距離測定を実装できる。さまざまな例で、自動車の運転者支援機能に関連して、LIDARテクニックを実装できる。したがって、レーザースキャナを含むデバイスを。自動車に配置することができる。例えば、LIDARイメージは深度解像度で作成でき、自動車の運転者支援システムに提供される。したがって、例えば、アシスト運転または自動運転の技術を、実装することができる。さまざまな例が、レーザースキャナのスキャンパラメータの積極的な適応が、例えば、目の安全、1つ以上のレーザー光源への暴露、および、LIDARイメージの品質など異なるターゲット基準間での最適なバランスをとることを可能にすることができる知識に基づいている。したがって、LIDARシステムのコントローラは、LIDAR測定に基づいて、レーザースキャナの少なくとも1つのスキャンパラメータを変更するように設計されている。
図1は、LIDARシステム100に関する態様を示している。LIDARシステム100は、レーザースキャナ101を備えている。レーザースキャナ101は、デバイス100の環境内の1つ以上のレーザー光源からレーザー光を発するように設計されている。そうすることで、レーザスキャナ101は、少なくとも1つのスキャニング軸に沿ってレーザ光をスキャニングするように設計されている。いくつかの例では、レーザースキャナ101は、第1および第2のスキャニング軸に沿ってレーザー光をスキャニングする設計されている。例えば、レーザースキャナ101は、デフレクタユニットを、運動の2つの反転点の間で共振的に動かすことができる。そうすることで、例えば、MEMSベースのマイクロミラーは、偏向器ユニットを実装できる。他の例では、デフレクターユニットは、例えば、回転プリズムなどとして連続的に移動できる。
デバイス100はまた、コントローラ102を含む。コントローラ102の例は、アナログ回路、デジタル回路、マイクロプロセッサ、FPGA、および/または、ASICを含む。コントローラ102は、1つ以上のスキャンパラメータを有するレーザースキャナ101の動作を確保するために、ロジックを実装することができる。
例えば、コントローラ102は、レーザースキャナ101を作動させることができる。コントローラ102は、例えば、レーザスキャナ101の1つ以上のスキャンパラメータを調整することができる。スキャンパラメータの例は、放射されるレーザーパルスの強度、レーザーパルスの繰り返しレート、そして、角速度を含む。例えば、より速い(遅い)角速度は、回転プリズムの回転運動のより速い(遅い)速度特徴付けることができる。例えば、より速い(遅い)角速度は、共振的に動作する偏向器ユニットのより大きな(より小さな)共振周波数を特徴付けることができる。
例えば、そのようなスキャンパラメータおよび他のスキャンパラメータは、環境内の1つ以上の対象物に関する先験的知識の関数として変更することができる。例えば、先験的な知識は、1つ以上の先行するLIDAR測定から取得できる。例えば、コントローラは、LIDAR測定に基づいて、レーザースキャナの少なくとも1つのスキャンパラメータを変更するように設計できる。
そうすることで、異なるLIDAR測定を考慮することができる。コントローラ102は、例えば、距離測定をLIDAR測定として実装するために設計することができる。この目的を達成するために、コントローラ102は、レーザスキャナ101から測定信号を受信することができる。これらの測定信号および/または生データは、送信と受信との間で、レーザー光のパルスのトラベル時間を示すことができる。したがって、それらはレーザーパルスの反射に関連している可能性がある。これらの測定信号は、さらに、レーザー光の関連する角度領域を示すことがある。これに基づいて、コントローラ102はLIDAR画像を生成できる。これは、例えば、深度情報を含む散布図(scatter plot)に対応する。必要に応じて、コントローラ102は、例えば、LIDAR測定としてのLIDAR画像20に基づく対象物検出を実装することが可能である。例えば、歩行者、自転車、車両、建物、植生、交通標識などの対象物を、検出できた。
図2は、レーザスキャナ101に関する態様を示している。具体的には、図2は、図1よりも詳細に、様々な例によるレーザスキャナ101を示している。
図2の例では、レーザスキャナ101は、レーザ光源111を備えている。例えば、レーザー光源111は、ダイオードレーザーであってもよい。いくつかの例では、レーザ光源111は、垂直キャビティ面発光レーザ(VCSEL)であり得る。レーザー光源111は、レーザーパルス191を放射する。これらは、偏向器ユニット112によって特定の偏向角で偏向される。
図2からの例において、レーザ光源111は、2つのドライバ116、117によって作動される。例えば、ドライバー116、117は、それぞれ、例えば、インダクタンスまたは容量の電気エネルギー貯蔵装置を有することができる。電気エネルギー貯蔵装置を放電することにより、電流電圧パルスは、ドライバー信号としてレーザー光源111に転送できる。それは、その後、レーザーパルス191に変換される。2つのドライバー116、117の提供により、すなわち、異なるドライバー116、117から、数十ナノ秒または100ナノ秒以内など、時間的に互いに非常に近いそのようなドライバー信号を、提供することが可能であり得る。特に、連続するレーザーパルス間の時間間隔191は、これにより、単一のドライバー116、117の電気エネルギー貯蔵装置を充電するために必要な期間よりも短くなる場合がある。ただし、他の例では、個別のドライバーが1つだけ、または、2つ以上のドライバーが存在する場合がある。
偏向器ユニット112は、例えば、ミラーまたはプリズムを備えることができる。例えば、偏向器ユニット112は、回転多面プリズムを備えることができる。偏向器ユニットは、MEMSベースのマイクロミラーとして形成することができる。
レーザスキャナ101は、1つ以上のスキャニング軸を実装することができる(図2では、1つのスキャニング軸のみが、すなわち図面平面に示されている)。二次元のスキャン領域は、複数のスキャン軸を提供することで実装できる。レーザー光191をスキャンするために、デフレクターユニット112は、少なくとも1つの運動の自由度を有する。移動の各自由度は、対応するスキャン軸を定義できる。対応する動きは、アクチュエータ114によって作動および/または誘発することができる。
複数のスキャン軸を実装するには、いくつかの例では、複数のデフレクタユニットが存在する可能性がある(図2には示されていない)。次いで、レーザーパルス191は、様々な偏向器ユニットを順次通過することができる。各デフレクタユニットには、対応する割り当てられた移動の自由度がある。これは、対応するスキャン軸に対応している。時には、そのような配置はスキャナシステムとして特徴付けられる。
複数のスキャン軸を実装するために、個々のデフレクタユニット112のさらなる例では、移動の自由度が1つ以上あることが、可能である。例えば、デフレクターユニット112は、少なくとも2つの運動の自由度を有し得る。対応する動きは、アクチュエータ114によって誘発され得る。例えば、アクチュエータ114は、対応する動きを個別に、しかし、同時に、または、結合して誘発できる、その後、時間と空間において重ねられた動きをもたらすことにより、2つ以上のスキャン軸を実装することが可能になる。空間と時間で第1の動きと第2の動きを重ね合わせることで、レーザースキャナ101の特に高い統合を達成することができる。それにより、レーザスキャナ101をコンパクトな設計で実施することができる。これにより、自動車内でのレーザースキャナ101の柔軟な位置決めが可能になる。加えて、レーザースキャナ101のコンポーネントが比較的少ない可能性がある。したがって、堅牢かつ経済的に生産される。第1の動きと第2の動きの両方が、周期的かつ継続的に、影響を受ける場合、いわゆる重ね合わせ図、時には、リサージュ図を、第1のスキャニング軸および第2のスキャニング軸に沿ってスキャニングするために得ることができる。重ねられた図の形状と形状は、レーザースキャナ101のスキャン10パラメータを特徴付ける。
他の例では、複数のレーザー光源111が存在することも可能である。次いで、異なるレーザー光源100を、互いに、そして、デフレクタユニット112に関して反対に配置することができる。それにより、スキャニング軸に沿った解像度も達成できる。
いくつかの例では、1つのスキャン軸に対して、少なくともその動きが共振的に影響する可能性がある。少なくとも1つのスキャニング軸の動きが、共振的に影響を受けず、むしろ離散的および/または段階的であることも可能である。アクチュエータ114は、典型的には電気的に作動させることができる。
アクチュエータ114は、磁気部品および/または圧電部品を含むことができる。例えば、アクチュエータは、回転磁場源を有することができる。これは、機能として現在回転している磁場を生成するように設計されている。アクチュエータ114は、例えば、圧電撓み部品(piezo flexure)を含むことができる。
いくつかの例では、シリコンなどの基板上に統合された複数のエミッター構造、例えば、光波導体、で構成されるアレイは、偏向器ユニット112の代わりに使用できる。ここで、複数のエミッタ構造は、特定の位相関係でレーザー光を放射する。さまざまなエミッター構造によって放射されるレーザー光の位相関係を変えることにより、建設的および破壊的干渉に基づいて特定の放射角度を設定できる。そのような配置はまた時々、位相関係のある光学アレイ(光学フェーズドアレイ、OPA)として特徴付けられる。M.J.R.Heck、「高集積光学フェーズドアレイ:光ビーム成形およびビームステアリング用のフォトニック集積回路(Highly integrated optical phased arrays: photonic integrated circuits for optical beam shaping 12 and beam steering)」、ナノフォトニクス(Nanophotonics)(2016)を参照のこと。
レーザスキャナ101は、検出器113も備えている。例えば、検出器113は、フォトダイオードを使用して実装することができる。例えば、フォトダイオードアレイを使用して検出器113は実装することができる。このため、複数の検出器要素を有している。例えば、検出器113は、1つ以上の単一光子アバランシェダイオード(SPAD)を有することができる。
検出器113は、環境100内の対象物(図2には示されていない)から生成される、レーザーパルス192の反射192を検出するように設計されている。レーザー光源111の手段による、191の発行間のトラベル時間の測定、および、検出器113による反射レーザーパルス192の検出に基づいて、その後、対象物の距離測定を実行できる。このような手法は、例えば、レーザー光191のパルスの代わりに連続レーザー光を使用することができる構造化された照明と組み合わせたり、置き換えたりすることもできる。
図3の例では、図2に示すように、検出器113は、それ自体の開口部113Aを有する。他の例では、検出器113が、一次レーザー光191を放射するために使用されている同じ開口を使用することも可能である。これにより、特に高レベルの感度を実現できる。
図3は、例示的な方法のフローチャートである。最初に、レーザースキャナの少なくとも1つのレーザー光源が、1001において、角度領域に少なくとも1つの第1のレーザーパルスを放射するように作動される。少なくとも1つのレーザーパルスは、プローブパルスとして特徴付けることができる。プローブパルスは、角度領域の対象物に関するアプリオリ情報を収集する。
1001からの少なくとも1つのレーザーパルスの反射に基づく、LIDAR測定は、その後、1002で実装できる。この目的のために、例えば、検出器からの測定データを読み取ることができる。
例えば、LIDAR測定は、1001からの少なくとも1つの第1のレーザーパルスの反射の強度およびトラベル時間のうちの少なくとも1つに関連することができる。距離測定は、例えばトラベル時間に基づいて実装できる。例えば、対象物検出などより複雑な測定を実装することも可能である。
1002のLIDAR測定に基づいて、1003において、レーザースキャナの少なくとも1つのスキャンパラメータが変更される。例えば、後続のレーザーパルスの強度を変更できる。あるいは、または、さらに、角速度またはレーザースキャナのスキャン速度を使用できる。あるいは、または、さらに、連続する5つのレーザーパルスが放射される繰り返しレートを変更できる。あるいは、または、さらに、重ねられた図のジオメトリを、2つのスキャン軸を持つレーザースキャナに対して、変更できる。
少なくとも1つのレーザー光源は、少なくとも1つの第2レーザーパルスを、1001において少なくとも1つのレーザーパルスが放射された同じ角度領域に放射するために、1004で選択的に作動される。いくつかの例では、少なくとも1つの第2レーザーパルスの放射の抑制は、少なくとも1つのレーザー光源が1004では作動しないように行うことができる。少なくとも1つの第2レーザーパルスの放射の抑制は、少なくとも1つの第1のレーザーパルスの強度の0%において、少なくとも1つの第2レーザーパルスの強度の設定に対応できる。
いくつかの例では、対応するドライバー信号を提供するための異なるレーザードライバーは、1001において少なくとも1つの第1のレーザーパルスを放射するため、および、1004における少なくとも1つの第2のレーザーパルスの放射のために使用できる。これは、少なくとも1つの第1のレーザーパルス間の時間間隔、および、少なくとも1つの第2のレーザーパルス、すなわち1001および1004は、例えば、500ns以下、オプションで200ns以下、さらにオプションで150ns以下のように、特に、最小限のディメンジョンを設定できることを意味する。
図4は、異なる角度領域251−256に関する態様を示している。図4の例では、角度領域251−256は重複して配置されている。他の例では、角度領域251−256は、重複することなく配置されることができる。角度領域251−256の量は、二次元スキャニングが示されている図4の例において、スキャニング領域190−1、190−2を規定する。
角度領域251−256を考慮することにより、特定の角度領域251−256のアプリオリ知識で、この特定のスキャン領域251ー256において、その後に放射されるパルスについて考慮することが可能である。これにより、複雑な測定タブロー(tableaus)用のさまざまな角度の領域251−256に対して、同様に、例えば、多くの異なる対象物やさまざまな距離にある対象物を使用する例に対して、最適なスキャンパラメータを選択することが可能である。
図4は、角度領域251に対するスキャンポイント261の例をさらに示している(簡単にするために、残りの角度領域252−256ではスキャンポイントが省略されている)。この場合の各スキャンポイント261は、レーザーパルス291に対応する。これは、スキャンポイント261に割り当てられた角度で放射されている。スキャンポイント261は、対応するレーザーパルスの繰り返しレートおよびレーザースキャナの角速度によって定義される距離で互いに離間して配置されている。より高い密度のスキャンポイント261は、対応するLIDAR画像の解像度を高めることができる。一方、立体角あたりのレーザーエネルギーが増加する可能性があり、これは、目の安全性に影響を与える可能性がある。加えて、より大きな繰り返しレートは、レーザー光源111の加熱につながり得る。
図5は、スキャンポイント261、262の配置において変更に関する態様を示している。図5の例では、スキャンポイント262は、スキャンポイント261に対してオフセットして配置されることが明らかである。これは、例えば、オドメトリー情報に基づくことができる。これは、LIDARシステム100の位置変化を示している。この位置の変化を補うために、スキャンポイント261、162のオフセットを提供することができる。
ここに記載されているさまざまな例では、レーザスキャナ101の1つ以上のスキャンパラメータが適合される。レーザーパルス191が正しい角度領域で、および/または、適応後の正しい角度で、放射されるようにするため、LIDARシステムの自発的な動きに基づく、対応する補償は、役に立つことができる。
図6は、スキャンポイント261、262の配置における変化に関連する態様を示している。そうすることで、図5の例は、本質的には図1の例に対応する。図6の例では、しかしながら、スキャンポイント261、262の相対的な配置が、それぞれのスキャニング領域251に関連して、保持されるように、スキャン領域251はシフトする。
図7は、レーザスキャナ101のスキャンパラメータの変更関連する態様を図示している。次に、図7は、スキャンポイント261、262を示している。そうすることで、スキャンポイント261に対するレーザーパルス191の放射が、スキャンパラメータの第1のセットで行われ、そして、スキャンポイント262に対するレーザーパルス191の放射が、スキャンパラメータの第2のセットで行われる。これは、スキャンパラメータの第1のセットと少なくとも部分的に異なる。
図7は、スキャンポイント261、162の配置が保持されることを示している。いくつかの例では、取り決めの変更が、例えば、走行距離計の読み取り情報に基づいて行われる可能性もある(図7には示されていない)。
図7において、例えば、レーザースキャナ101が、スキャンポイント261、262に対応するレーザーパルス191を異なる角度に入れると、角速度は、変更することができる。これは、スキャンポイント261の測定データの記録の間の時間と、スキャンポイント262の測定データの記録の間の時間とは異なることを意味する。しかし同時に、対応するLIDARイメージの解像度は保持される。単位時間あたりのレーザー光源111の加熱は、それにより、減少する可能性がある。このようなシナリオは、例えば、建物、植生、交通標識など比較的静的な対象物の場合、望ましい場合がある。これらは、例えば対象物検出によって分類されている。
代わりに、または追加で変更できるさらなるスキャンパラメータは、さまざまなレーザーパルス191の強度である。
図8は、レーザーパルス191の強度の変化に関係する態様を図示する。そうすることで、スキャンポイント261のレーザーパルスの強度は、図2の例におけるスキャンポイント262の場合レーザーパルスの強度よりも大幅に小さい。例えば、スキャンポイント262のレーザーパルス191の強度は、ポイント261を5倍以上、オプションで10倍以上、さらにオプションで100倍以上でスキャンする場合、レーザーパルス191の強度よりも大きくなる可能性がある。例えば、スキャンポイント261のレーザーパルスは、スキャンポイント262のレーザーパルスとして、同じ振幅を持つことができる。例えば、50W以上、オプションで70W以上さらにオプションで90W以上の振幅である。ただし、これを行うには、スキャンポイント262のレーザーパルスの持続時間は、スキャンポイント261用のレーザーパルスの持続時間よりも大幅に長いことがあり得る。例えば、LIDARシステム100を参照して、近い環境範囲内で、対象物がない、および/または、強く反射する対象物がないスキャンポイント261の反射192に基づいて決定されるとき、そのような技術が望ましい場合がある。スキャンポイント262の場合、レーザーパルス191には、より大きな強度を選択できる。なぜなら、より高い強度で目の安全性も確保できるからである。
図9は、レーザパルス191の強度の変化に関する態様を示している。そうすることで、スキャンポイント261のレーザーパルスの強度は、図2の例におけるスキャンポイント262の場合レーザーパルスの強度よりも大幅に大きい。例えば、スキャンポイントのレーザーパルスの強度262は、ゼロに等しいことがあり得る。つまりスキャンポイント262に対してレーザーパルス191が放射されない可能性がある。これは、例えば、スキャンポイント262のためにレーザーパルス191を再度放射する必要がないように、スキャンポイント261に基づいて十分な情報が利用可能な場合、望ましいことであり得る。
一般に、コントローラ102は、スキャンポイント262のレーザーパルス191の強度をスキャンポイント261用のレーザーパルス191の強度の0%から500%の範囲で、変更するように設計することができる。
この場合のレーザースキャナ101は、レーザースキャナの少なくとも1つのレーザードライバー116、117用の電気駆動信号によって、および/またはレーザーパルスのビーム経路にある光減衰器によってレーザーパルス191の強度を調整する。例えば、部分反射フィルターを、ビーム経路に配置でき、電気的または機械的に作動させることが可能である。
図10は、レーザスキャナ101が、いくつかの角度領域の異なる角度にレーザパルス191を放射する、スキャン解像度の変更に関する態様を示している。図10の例では、連続して記録され、隣接するスキャンポイント261の間の距離は、連続して記録され、隣接するスキャンポイント262の間の距離よりも大きい。これは、例えば、スキャンポイント261に対応するレーザーパルス191は、スキャンポイント262に対応するレーザーパルス191よりも、より大きな角速度で異なる角度に放射される。繰り返しレートは、代替または追加として、変更できる。これにより、LIDARイメージの解像度を制御できる。さらに、角速度が特に大きい場合に目の安全性を確保できる。
ここに記載されているさまざまな例では、少なくとも1つのスキャンパラメータの変更は、異なる時間スケールで発生する。いくつかの例では、少なくとも1つのスキャンパラメータの変更は、ミリ秒または秒のタイムスケールで実行できる。他の例では、少なくとも1つのスキャンパラメータの変更は、ナノ秒またはマイクロ秒の時間スケールで発生することができる。
図11は、少なくとも1つのスキャンパラメータの変更のタイムスケールに関係する態様を図示する。特に、図11は、スキャンパラメータの第1のセットで記録されたスキャンポイント261とスキャンパラメータの第2セットで記録されたスキャンポイント262との間の時間間隔360を示している。両方のスキャンポイント261、262は、角度領域255に配置されている。図11の例では、さまざまな角度領域251ー256に対応するデフレクターユニットの位置は、時間の関数として表示される。図11は、デフレクタユニットが周期的かつ連続的に移動することを示している。したがって、共振レーザースキャナ101を実施することができる。図11の例では、時間間隔360は、偏向器ユニットのトラベルの期間に等しい。より長い時間間隔360、10個の例に対して、2倍以上の期間、または10倍を超える期間、を実装することもできる。通常のスキャン周波数は、100Hzまたは1kHzの範囲である。したがって、図11の例の典型的な時間間隔360は、例えば、1ー10ミリ秒の範囲であり得る。5kHzから10kHzへの範囲のスキャン周波数は、また、100psを超える範囲の時間間隔360が考えられるように思われる。
さらなるスキャンポイントのLIDAR測定は、この例では、スキャンポイント261、262の間に、実装できる。
図12は、少なくとも1つのスキャンパラメータの変化の時間スケールに関する態様を示す。図12の例は、本質的に図11の例に対応する。図12の例では、しかしながら、スキャンポイント261、262間の時間間隔360は、本質的に、特に、デフレクターユニットの動きの期間の1/100未満である。一般に、時間間隔360が、デフレクターユニットの移動時間の1/1000以下、任意選択的に、1/10,000以下、さらにオプションで1/100,000以下であることが可能である。例えば、スキャンポイント261、262のLIDAR測定は、直接連続して、つまり、中間にさらにスキャンポイントがなく、実装できる。
変更されたスキャンパラメータで出力される、レーザーパルス191間のこのような特に短い時間間隔については、例えば、強度やトラベル時間に基づき、特に簡単なLIDAR測定を実行することが望ましいことがあり得る。反射の強度が、同じトラベル時間で、対象物の反射について情報を提供する場合がある。加えて、レーザー18のパルス191が、時間内に特に互いに近接して放射され得るように、複数のレーザードライバー116、117を提供することが望ましいことがあり得る。
ある場合には、スキャンされたパラメータ、例えば、異なる強度、が変更された対応する第2のレーザーパルスが、1つ以上のLIDARイメージで少なくとも約10%、オプションで少なくとも50%、さらにオプションで、すべての第1のレーザーパルスに対して使用できることもまた可能である。例えば、第1のレーザーパルスと第2のレーザーパルスが、1つ以上のLIDARイメージに対して、常に交互に放射されることは可能である。対応する第1のレーザーパルスは、この方法で、他のすべてのレーザーパルスに対してプローブパルスとして使用できる。そのような実装は、図13および14に示されている。このように、例えば、第1のレーザーパルスで、対象物が10の範囲内にあるかどうかを判断ために、最小強度をテストできる(1011、1012)。このテストの結果に応じて、後続の第2のレーザーパルスが、大きな強度(1013)または最小強度(1014)で放射される。そうすることで、1013における第2のレーザーパルスは、1011における1番目のレーザーパルスよりも強い場合がある。いくつかの例では、最小限の強度での第2のレーザーパルスの放射は、例えば、15個の対応する第1のレーザーパルスに基づいて、LIDAR測定から、すでに十分な情報が利用可能な場合、1014においては省略可能である。したがって、コントローラ102が、対象物が、対応するLIDAR測定による、各第1のレーザーパルス191および/または各スキャンポイント261に対して、対応する角度領域251−256においてLIDARシステム100の近距離にあるかどうかをチェックするように設計されていることは可能である。次に、コントローラ102は、さらに、対応する第2レーザーパルス191を放射するため、および/または、対応するスキャンポイント262を記録するため、テスト20に基づいて、少なくとも1つのレーザー光源101を選択的に作動させるように設計することができる。例えば、近距離を、80m未満の距離として、または、50m未満の距離、または20m未満の距離として。定義できる。
要約すると、特に、次の例は以前に説明されている。
例1.
少なくとも1つのレーザー光源(111)を備え、レーザーパルス(191)を複数の角度領域(251−256)に放射するように設計されたレーザースキャナ(101)と、前記複数の角度領域(251−256)から特定の角度領域(251−256)に少なくとも1つの第1レーザーパルス(191)を放射するために前記少なくとも1つのレーザー光源(111)を作動させ、前記少なくとも1つの第1のレーザーパルス(191)の反射に基づいてLIDAR測定を実行するように設計されたコントローラ(102)とを備えるLIDARシステム(100)であって、前記コントローラ(102)は、さらに、LIDAR測定に基づいて、前記レーザースキャナ(101)の少なくとも1つのスキャンパラメータを変更し、次に、少なくとも1つの第2レーザーパルス(191)を前記特定の角度領域(251−256)に放射するために少なくとも1つのレーザー光源(111)を選択的に作動させるように設計される、LIDARシステム(100)。
例2.
前記少なくとも1つのスキャンパラメータは、レーザーパルス(191)の強度と、レーザーパルス(191)の繰り返しレートと、第1のスキャニング軸でのスキャニングおよび第2のスキャニング軸でのスキャニングを重ね合わせた図形のジオメトリと、前記レーザースキャナ(101)が、前記複数の角度領域(251−256)の異なる角度にレーザーパルス(191)を放射する角速度と、のグループから選択される、例1に記載のLIDARシステム(100)。
例3.
前記コントローラ(102)は、前記LIDAR測定に基づいて、前記少なくとも1つの第1のレーザーパルス(191)の強度と比較して、少なくとも1つの第2レーザーパルス(191)の強度を変更するように設計されている、例1または2に記載のLIDARシステム(100)であって、ここで、前記少なくとも1つの第2レーザーパルスの強度(191)が、前記少なくとも1つの第1のレーザーパルス(191)の強度よりも、5倍以上、任意選択的に10倍以上、さらに、任意選択的に100倍以上大きく、ここで、前記コントローラ(102)は、前記少なくとも1つの第2レーザーパルス(191)の強度を、前記少なくとも1つの第1レーザーパルス(191)の強度の0%−500%の範囲内で、変更するように設計されている、LIDARシステム(100)。
例4.
前記LIDAR測定は、強度、および、前記少なくとも1つの第1のレーザーパルスの反射のトラベル時間(191)のうちの少なくとも1つを決定し、ここで、前記コントローラ(102)は、前記少なくとも1つの第1のレーザーパルス(191)の、反射の強度とトラベル時間のうちの少なくとも1つに基づいて、前記少なくとも1つの第2レーザーパルス(191)の強度を決定するように設計されている、例3に記載のLIDARシステム(100)。
例5.
前記LIDAR測定は、対象物検出により、前記特定の角度領域(251−256)の対象物のタイプを決定し、ここで前記コントローラ(102)は、対象物のタイプに基づいて、スキャンパラメータを変更するように設計されている、例1ないし4のいずれか1例に記載のLIDARシステム(100)。
例6.
前記レーザースキャナ(101)は、連続的かつ周期的に移動する偏向器ユニットを備えおり、ここで、前記少なくとも1つの第1のレーザーパルスの最後のレーザーパルス(191)および前記少なくとも1つの第2のレーザーパルスの最初のレーザーパルス(191)の間の時間間隔は、前記デフレクタユニットの移動時間の1/1000以下、任意選択的に1/10,000以下、さらに任意選択的に1/100,000以下である、例1ないし5のいずれか1例に記載のLIDARシステム(100)。
例7.
前記レーザースキャナ(101)は、連続的かつ周期的に移動する偏向器ユニットを備えおり、ここで、前記少なくとも1つの第1のレーザーパルスの最後のレーザーパルス(191)および前記少なくとも1つの第2のレーザーパルスの最初のレーザーパルス(191)の間の時間間隔(360)は、デフレクタユニットの移動時間の半分よりも大きい、任意選択的に、移動時間の1倍よりも大きい、さらに任意選択的に、移動時間の10倍よりも大きい、例1ないし5のいずれか1例に記載のLIDARシステム(100)。
例8.
前記レーザースキャナ(101)は、電気エネルギー用の第1貯蔵装置を備えた第1レーザードライバー(116、117)と、電気エネルギー用の第2のストレージデバイスを備えた第2のレーザードライバー(116、117)とを備え、ここで、前記コントローラ(102)は、前記少なくとも1つの第1のレーザーパルス(191)を放射するために前記第1のレーザードライバー(116、117)を作動させ、そして、前記少なくとも1つの第2のレーザーパルス(191)を放射するために前記第2のレーザードライバー(116、117)を作動させる、ように設計されている、例1ないし7のいずれか1例に記載のLIDARシステム(100)。
例9.
前記少なくとも1つの第1のレーザーパルスが放射される前記特定の角度領域(251−256)の少なくとも1つの第1角度は、前記少なくとも1つの第2レーザーパルスが放射される前記特定の角度領域(251−256)の少なくとも1つの第2の角度と少なくとも部分的に異なり、ここで、前記コントローラ(102)は、前記LIDARシステム(100)の走行距離計情報に基づいて、前記少なくとも1つの第1角度に関して、前記少なくとも1つの第2角度の配置を決定する、例1ないし8のいずれか1つに記載のLIDARシステム(100)。
例10.
前記コントローラ(102)は、対応するLIDAR測定により、前記少なくとも1つの第1レーザーパルス(191)の各第1レーザーパルス(191)について前記対応する角度領域(251−256)において、対象物が前記LIDARシステム(100)の近距離にあるかどうかをチェックするように設計されており、ここで、前記コントローラ(102)は、さらに、前記少なくとも1つの第2のレーザーパルス(191)の対応する第2のレーザー光パルスを放射するために、対応する角度領域(251−256)において、対象物が前記LIDARシステム(100)の近距離にあるかどうかのチェックに基づいて前記少なくとも1つのレーザー光源(101)を選択的に作動させるように設計されている、例1ないし9のいずれか1例に記載のLIDARシステム(100)。
例11.
複数の角度領域(251−256)から、少なくとも1つの第1レーザーパルス(191)を特定の角度領域(251−256)に放射するためのレーザースキャナ(101)の少なくとも1つのレーザー光源(111)を作動するステップと、前記少なくとも1つの第1のレーザーパルス(191)の反射に基づいて、LIDAR測定を実装するステップと、前記LIDAR測定に基づいて、前記レーザースキャナ(101)の少なくとも1つのスキャンパラメータを変更するステップと、少なくとも1つの第2レーザーパルス(191)を前記特定の角度領域(251−256)に放射するために、前記少なくとも1つのレーザー光源(111)の選択的作動を行うステップと、を含む方法。
明らかに、前述の本発明の実施形態および態様の特長を、互いに組み合わせることができる。特に、その特長は、記載された組み合わせでのみ使用することができるだけでなく、他の組み合わせでも、または、本発明の範囲を超えることなく単独でも使用することができる。
例1.
少なくとも1つのレーザー光源(111)を備え、レーザーパルス(191)を複数の角度領域(251−256)に放射するように設計されたレーザースキャナ(101)と、前記複数の角度領域(251−256)から特定の角度領域(251−256)に少なくとも1つの第1レーザーパルス(191)を放射するために前記少なくとも1つのレーザー光源(111)を作動させ、前記少なくとも1つの第1のレーザーパルス(191)の反射に基づいてLIDAR測定を実行するように設計されたコントローラ(102)とを備えるLIDARシステム(100)であって、前記コントローラ(102)は、さらに、LIDAR測定に基づいて、前記レーザースキャナ(101)の少なくとも1つのスキャンパラメータを変更し、次に、少なくとも1つの第2レーザーパルス(191)を前記特定の角度領域(251−256)に放射するために少なくとも1つのレーザー光源(111)を選択的に作動させるように設計される、LIDARシステム(100)。
例2.
前記少なくとも1つのスキャンパラメータは、レーザーパルス(191)の強度と、レーザーパルス(191)の繰り返しレートと、第1のスキャニング軸でのスキャニングおよび第2のスキャニング軸でのスキャニングを重ね合わせた図形のジオメトリと、前記レーザースキャナ(101)が、前記複数の角度領域(251−256)の異なる角度にレーザーパルス(191)を放射する角速度と、のグループから選択される、例1に記載のLIDARシステム(100)。
例3.
前記コントローラ(102)は、前記LIDAR測定に基づいて、前記少なくとも1つの第1のレーザーパルス(191)の強度と比較して、少なくとも1つの第2レーザーパルス(191)の強度を変更するように設計されている、例1または2に記載のLIDARシステム(100)であって、ここで、前記少なくとも1つの第2レーザーパルスの強度(191)が、前記少なくとも1つの第1のレーザーパルス(191)の強度よりも、5倍以上、任意選択的に10倍以上、さらに、任意選択的に100倍以上大きく、ここで、前記コントローラ(102)は、前記少なくとも1つの第2レーザーパルス(191)の強度を、前記少なくとも1つの第1レーザーパルス(191)の強度の0%−500%の範囲内で、変更するように設計されている、LIDARシステム(100)。
例4.
前記LIDAR測定は、強度、および、前記少なくとも1つの第1のレーザーパルスの反射のトラベル時間(191)のうちの少なくとも1つを決定し、ここで、前記コントローラ(102)は、前記少なくとも1つの第1のレーザーパルス(191)の、反射の強度とトラベル時間のうちの少なくとも1つに基づいて、前記少なくとも1つの第2レーザーパルス(191)の強度を決定するように設計されている、例3に記載のLIDARシステム(100)。
例5.
前記LIDAR測定は、対象物検出により、前記特定の角度領域(251−256)の対象物のタイプを決定し、ここで前記コントローラ(102)は、対象物のタイプに基づいて、スキャンパラメータを変更するように設計されている、例1ないし4のいずれか1例に記載のLIDARシステム(100)。
例6.
前記レーザースキャナ(101)は、連続的かつ周期的に移動する偏向器ユニットを備えおり、ここで、前記少なくとも1つの第1のレーザーパルスの最後のレーザーパルス(191)および前記少なくとも1つの第2のレーザーパルスの最初のレーザーパルス(191)の間の時間間隔は、前記デフレクタユニットの移動時間の1/1000以下、任意選択的に1/10,000以下、さらに任意選択的に1/100,000以下である、例1ないし5のいずれか1例に記載のLIDARシステム(100)。
例7.
前記レーザースキャナ(101)は、連続的かつ周期的に移動する偏向器ユニットを備えおり、ここで、前記少なくとも1つの第1のレーザーパルスの最後のレーザーパルス(191)および前記少なくとも1つの第2のレーザーパルスの最初のレーザーパルス(191)の間の時間間隔(360)は、デフレクタユニットの移動時間の半分よりも大きい、任意選択的に、移動時間の1倍よりも大きい、さらに任意選択的に、移動時間の10倍よりも大きい、例1ないし5のいずれか1例に記載のLIDARシステム(100)。
例8.
前記レーザースキャナ(101)は、電気エネルギー用の第1貯蔵装置を備えた第1レーザードライバー(116、117)と、電気エネルギー用の第2のストレージデバイスを備えた第2のレーザードライバー(116、117)とを備え、ここで、前記コントローラ(102)は、前記少なくとも1つの第1のレーザーパルス(191)を放射するために前記第1のレーザードライバー(116、117)を作動させ、そして、前記少なくとも1つの第2のレーザーパルス(191)を放射するために前記第2のレーザードライバー(116、117)を作動させる、ように設計されている、例1ないし7のいずれか1例に記載のLIDARシステム(100)。
例9.
前記少なくとも1つの第1のレーザーパルスが放射される前記特定の角度領域(251−256)の少なくとも1つの第1角度は、前記少なくとも1つの第2レーザーパルスが放射される前記特定の角度領域(251−256)の少なくとも1つの第2の角度と少なくとも部分的に異なり、ここで、前記コントローラ(102)は、前記LIDARシステム(100)の走行距離計情報に基づいて、前記少なくとも1つの第1角度に関して、前記少なくとも1つの第2角度の配置を決定する、例1ないし8のいずれか1つに記載のLIDARシステム(100)。
例10.
前記コントローラ(102)は、対応するLIDAR測定により、前記少なくとも1つの第1レーザーパルス(191)の各第1レーザーパルス(191)について前記対応する角度領域(251−256)において、対象物が前記LIDARシステム(100)の近距離にあるかどうかをチェックするように設計されており、ここで、前記コントローラ(102)は、さらに、前記少なくとも1つの第2のレーザーパルス(191)の対応する第2のレーザー光パルスを放射するために、対応する角度領域(251−256)において、対象物が前記LIDARシステム(100)の近距離にあるかどうかのチェックに基づいて前記少なくとも1つのレーザー光源(101)を選択的に作動させるように設計されている、例1ないし9のいずれか1例に記載のLIDARシステム(100)。
例11.
複数の角度領域(251−256)から、少なくとも1つの第1レーザーパルス(191)を特定の角度領域(251−256)に放射するためのレーザースキャナ(101)の少なくとも1つのレーザー光源(111)を作動するステップと、前記少なくとも1つの第1のレーザーパルス(191)の反射に基づいて、LIDAR測定を実装するステップと、前記LIDAR測定に基づいて、前記レーザースキャナ(101)の少なくとも1つのスキャンパラメータを変更するステップと、少なくとも1つの第2レーザーパルス(191)を前記特定の角度領域(251−256)に放射するために、前記少なくとも1つのレーザー光源(111)の選択的作動を行うステップと、を含む方法。
明らかに、前述の本発明の実施形態および態様の特長を、互いに組み合わせることができる。特に、その特長は、記載された組み合わせでのみ使用することができるだけでなく、他の組み合わせでも、または、本発明の範囲を超えることなく単独でも使用することができる。
Claims (13)
- 少なくとも1つのレーザー光源(111)を備え、レーザーパルス(191)を複数の角度領域(251−256)に放射するように設計されたレーザースキャナ(101)と、
前記複数の角度領域(251−256)から特定の角度領域(251−256)に少なくとも1つの第1レーザーパルス(191)を放射するために前記少なくとも1つのレーザー光源(111)を作動させ、前記少なくとも1つの第1のレーザーパルス(191)の反射に基づいてLIDAR測定を実行するように設計されたコントローラ(102)と
を備えるLIDARシステム(100)であって、
前記コントローラ(102)は、さらに、前記LIDAR測定に基づいて前記レーザースキャナ(101)の少なくとも1つのスキャンパラメータを変更し、
そして次に、少なくとも1つの第2レーザーパルス(191)を前記特定の角度領域(251−256)に放射するために前記少なくとも1つのレーザー光源(111)を選択的に作動させる
ように設計され、
前記少なくとも1つのスキャンパラメータは、前記レーザーパルス(191)の強度を含み、
前記レーザースキャナ(101)は、連続的かつ周期的に移動する偏向器ユニットを備えており、
前記少なくとも1つの第1のレーザーパルスの最後のレーザーパルス(191)と前記少なくとも1つの第2のレーザーパルスの最初のレーザーパルス(191)との間の時間間隔は、デフレクタユニットの移動時間の1/1000以下、任意選択的に、1/10,000以下、さらに任意選択的に、1/100,000以下、であり、
前記コントローラ(102)は、前記LIDAR測定に基づいて、前記少なくとも1つの第1のレーザーパルス(191)の強度と比較して、前記少なくとも1つの第2レーザーパルス(191)の強度を変更するように設計されており、
前記少なくとも1つの第2レーザーパルス(191)の強度は、前記少なくとも1つの第1のレーザーパルス(191)の強度よりも、5倍以上、任意選択的に10倍以上、さらに、任意選択的に100倍以上大きい、
LIDARシステム(100)。 - 前記LIDAR測定は、前記少なくとも1つの第1レーザーパルス(191)の反射の、強度およびトラベル時間のうちの少なくとも1つを決定し、
前記コントローラ(102)は、前記強度のうちの少なくとも1つおよび前記少なくとも1つの前記第1のレーザーパルス(191)の反射のトラベル時間に基づいて、前記少なくとも1つの第2レーザーパルスの強度(191)を決定する、
請求項1に記載のLIDARシステム(100)。 - 前記コントローラ(102)は、対象物が、前記少なくとも1つの第1レーザーパルス(191)の各第1レーザーパルス(191)について、対応するLIDAR測定の手段により、対応する角度領域(251−256)において前記LIDARシステム(100)の近距離にあるかどうかをチェックするように設計されており、
前記コントローラ(102)は、前記少なくとも1つの第2のレーザーパルス(191)の対応する第2のレーザーパルスを放射するために、前記対応する角度領域(251−256)において、対象物が前記LIDARシステム(100)の近距離にあるかどうかの前記チェックに基づいて前記少なくとも1つのレーザー光源(101)を選択的に作動させるようにさらに設計されている、
請求項1または2に記載のLIDARシステム(100)。 - 前記コントローラ(102)は、前記少なくとも1つのレーザー光源(101)を作動させ、次に、前記LIDARシステム(100)の近距離に対象物がない場合のみ、前記少なくとも1つの第2のレーザーパルスの前記対応する第2のレーザーパルスを放射するようにさらに設計されている、
請求項3に記載のLIDARシステム(100)。 - 前記レーザースキャナ(101)は、
電気エネルギー用の第1の格納デバイスを有する第1のレーザードライバー(116、117)と、
電気エネルギー用の第2の格納デバイスを有する第2のレーザードライバー(116、117)と
を備え、
前記コントローラ(102)は、
前記少なくとも1つの第1のレーザーパルス(191)を放射するために前記第1のレーザードライバー(116、117)20を作動させ、
前記少なくとも1つの第2のレーザーパルス(191)を放射するために前記第2のレーザードライバー(116、117)を作動させる
ように設計されている、
請求項1ないし4のいずれか1項に記載のLIDARシステム(100)。 - 前記少なくとも1つの第1のレーザーパルスの最後のレーザーパルス(191)と前記少なくとも1つの第2のレーザーパルスの最初のレーザーパルス(191)と間の時間間隔は、第1のレーザドライバ(116、117)の電気エネルギー格納デバイスを充電するのに必要な時間よりも小さい、
請求項5に記載のLIDARシステム(100)。 - 前記少なくとも1つのスキャンパラメータには、さらに、前記レーザーパルス(191)の繰り返しレートを含む、請求項1ないし6のいずれか1項に記載のLIDARシステム(100)。
- 前記少なくとも1つのスキャンパラメータは、さらに、第1のスキャニング軸でのスキャニングおよび第2のスキャニング軸での前記スキャニングを重ね合わせた図形のジオメトリを含む、請求項1ないし7のいずれか1項に記載のLIDARシステム(100)。
- 前記少なくとも1つのスキャンパラメータは、さらに、前記レーザースキャナ(101)が、前記複数の角度領域(251−256)の異なる角度にレーザーパルス(191)を放射する角速度を含む、請求項1ないし8のいずれか1項に記載のLIDARシステム(100)。
- 前記LIDAR測定は、前記特定の角度領域(251−256)の対象物のタイプを、対称物の検出の手段により、決定し、前記コントローラ(102)は、対象物のタイプに基づいて前記スキャンパラメータを変更するように設計されている、請求項1ないし9のいずれか1項に記載のLIDARシステム(100)。
- 前記少なくとも1つの第1のレーザーパルスが放射される前記特定の角度領域の少なくとも1つの第1角度(251−256)は、
前記少なくとも1つの第2レーザーパルスが放射される前記特定の角度領域(251−256)の少なくとも1つの第2の角度とは、少なくとも部分的に異なり、
前記LIDARシステム(100)の走行距離計情報に基づいて、前記少なくとも1つの第1角度に関して、前記コントローラ(102)は、少なくとも20秒の角度の配置を決定する
ように設計されている、請求項1ないし10のいずれか1項に記載のLIDARシステム(100)。 - 前記レーザースキャナ(101)は、レーザー光をスキャンするための、程度の異なる動きの自由度について共振的に動作するように設計されている、請求項1ないし11のいずれか1項に記載のLIDARシステム(100)。
- 複数の角度領域(251−256)から、少なくとも1つの第1レーザーパルス(191)を特定の角度領域(251−256)に放射するためのレーザースキャナ(101)の少なくとも1つのレーザー光源(111)を作動するステップと、
前記少なくとも1つの第1のレーザーパルス(191)の反射に基づいて、LIDAR測定を実装するステップと、
前記LIDAR測定に基づいて、前記レーザースキャナ(101)の少なくとも1つのスキャンパラメータを変更するステップと、
少なくとも1つの第2レーザーパルス(191)を前記特定の角度領域(251−256)に放射するために、前記少なくとも1つのレーザー光源(111)の選択的作動を行うステップと、
を含む方法。
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