▶ ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツングの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-07-29
(45)【発行日】2022-08-08
(54)【発明の名称】物体を多次元捕捉するためのマルチパルスＬＩＤＡＲシステム
(51)【国際特許分類】
G01S 17/42 20060101AFI20220801BHJP
G01S 17/894 20200101ALI20220801BHJP
【ＦＩ】
G01S17/42
G01S17/894
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2020552130
(86)(22)【出願日】2018-12-17
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-02-22
(86)【国際出願番号】 EP2018085099
(87)【国際公開番号】W WO2019121437
(87)【国際公開日】2019-06-27
【審査請求日】2020-08-06
(31)【優先権主張番号】102017223102.5
(32)【優先日】2017-12-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】591245473
【氏名又は名称】ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100120112
【氏名又は名称】中西 基晴
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100161908
【弁理士】
【氏名又は名称】藤木 依子
(72)【発明者】
【氏名】シュニッツァー，ライナー
(72)【発明者】
【氏名】ヒップ，トビアス
【審査官】仲野 一秀
(56)【参考文献】
【文献】特開２００４－１５７０４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－７８９５３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｓ ７／４８－７／５１
１７／００－１７／９５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
観測領域（３００）内の物体（４００）を捕捉するためのマルチパルスＬＩＤＡＲシステム（１００）であって、－ 単一レーザパルスを連続して出力することにより送信レーザビーム（１１２）を生成する少なくとも１つのレーザ源（１１１）を備えた送信装置（１１０）であって、前記単一レーザパルスのそれぞれが、前記観測領域（３００）の一部に限定された捕捉領域（３１０ｎ）内の少なくとも１つの走査点（３２０ｎ）を照射する、送信装置（１１０）と、
－ 前記マルチパルスＬＩＤＡＲシステム（１００）の前記観測領域（３００）内の物体（４００）で反射および／または散乱する、受信レーザビーム（２２０）の形態の前記送信レーザビーム（１１２）を受信する、第１の延長方向（１４４）に互いに隣接して配置された複数のサブ検出器（１４２ｉ，ｊ）からなる線状または行列状のサブ検出器配置構成（１５２）を含む検出面（１４１）を備えた受信装置（１４０）において、
前記受信装置（１４０）は、前記送信レーザビーム（２１０）によって照射された走査点（３２０ｎ）が画素（２３０ｎ）の形態で前記検出面（１４１）上に結像されるように構成されている、受信装置（１４０）と、
－ スキャン方向（１２３）に互いに連続して続く複数の走査点（３２０ｎ）に沿って前記観測領域（３００）全体を連続的に走査するために、前記スキャン方向（１２３）に前記送信レーザビーム（１１２）のスキャン運動（１２２）を生成するスキャン装置（１２０）において、
前記送信レーザビーム（２１０）の前記スキャン運動（１２２）は、連続して出力される単一レーザパルスにおいて、画素（２３０ｎ）が前記検出面（１４１）上で結像されるように構成されており、線状または行列状の前記サブ検出器配置構成（１４３）に沿って変位しながら前記単一レーザパルスが照射されるスキャン装置（１２０）と、
－ それぞれの前記単一レーザパルスの照射継続時間に基づいて前記走査点（３２０ｎ）の距離情報を決定するための制御装置（１３０）において、
前記制御装置（１３０）は、前記画素（２３０ ｎ ）の全体が１つの前記マクロピクセル（１６０ ｎ ）に結像されている場合には、前記検出面（１４１）上に現在結像されている画素（２３０ｎ）によって捕捉される前記複数のサブ検出器（１４２ｉ，ｊ）をグループ化して、当該１つのマクロピクセル（１６０ｎ）を形成するように構成され、前記マクロピクセル（１６０ｎ）は前記画素（２３０ｎ）に対応付けられており、前記画素（２３０ ｎ ）が少なくとも部分的に互いに隣接する２つの前記マクロピクセル（１６０ ｎ 、１６０ ｎ+1 ）に結像されている場合には、前記検出面（１４１）上に現在結像されている画素（２３０ ｎ ）によって捕捉される前記複数のサブ検出器（１４２ ｉ，ｊ ）を当該２つのマクロピクセルマクロピクセル（１６０ ｎ 、１６０ ｎ+1 ）に割り当て、前記複数のサブ検出器（１４２ｉ，ｊ）をともに評価することにより前記画素（２３０ｎ）のヒストグラムを生成する、制御装置（１３０）と、
を含む、マルチパルスＬＩＤＡＲシステム（１００）。
【請求項2】
前記制御装置（１３０）が、複数の対応するサブ検出器（１４２ｉ，ｊ）を再グループ化することにより、前記検出面（１４１）上のマクロピクセル（１６０ｎ）の位置を、前記スキャン運動（１２２）によって引き起こされる、前記検出面（１４１）上の前記マクロピクセル（１６０ｎ）に対応付けられた前記画素（２３０ｎ）の変位に追従して適合するように構成されている、請求項１に記載のマルチパルスＬＩＤＡＲシステム（１００）。
【請求項3】
前記送信装置（１１０）が、送信レーザビーム（２１０）を生成するように構成され、その単一レーザパルスがそれぞれ、少なくとも２つの走査点（３２０ｎ）によって立体角（３１０ｎ）を照射し、前記受信装置（１４０）が、前記送信レーザビーム（２１０）によって現在照射されている走査領域（３１０）内の２つの前記走査点（３２０ｎ）を、前記検出面（１４１）上に互いに隣接して配置され、前記スキャン運動（１２２）の結果として線状または行列状の前記サブ検出器配置構成（１４３）に沿って変位する２つの画素（２３０ｎ，２３０ｎ＋１）の形態で表すように構成されており、
前記制御装置（１３０）が、前記２つの画素（２３０ｎ，２３０ｎ＋１）の第１の画素（２３０ｎ）によって現在捕捉される複数のサブ検出器（１４２ｉ，ｊ）をグループ化して、共同で前記第１の画素（２３０ｎ）に対応付けられた第１のマクロピクセル（１６０ｎ）を形成し、かつ、前記２つの画素（２３０ｎ，２３０ｎ＋１）の第２の画素（２３０ｎ＋１）によって現在捕捉される複数のサブ検出器（１４２ｉ，ｊ）をグループ化して、共同で前記第２の画素（２３０ｎ＋１）に対応付けられた第２のマクロピクセル（１６０ｎ＋１）を形成するように構成されている、請求項１または２に記載のマルチパルスＬＩＤＡＲシステム（１００）。
【請求項4】
前記制御装置（１３０）が、第１の単一レーザパルスによって行う第１の個別測定では前記第１の画素（２３０ｎ）によって、かつ、時間的に前記第１の単一レーザパルス直後に続く第２の単一レーザパルスによって行う第２の個別測定では前記第２の画素（２３０ｎ＋１）によって捕捉される複数のサブ検出器（１４２ｉ，ｊ）が、前記第１の個別測定では前記第１のマクロピクセル（１６０ｎ）に対応付けられ、続く前記第２の個別測定では前記第２のマクロピクセル（１６０ｎ＋１）に対応付けられるように構成されている、請求項３に記載のマルチパルスＬＩＤＡＲシステム（１００）。
【請求項5】
前記送信装置（１１０）が複数のレーザ源（１１１）を含み、それらの捕捉領域（３１０）が前記スキャン方向（１２３）に直交して互いに上下に配置されており、各レーザ源（１１１）に対する前記検出面（１４１）が、それぞれの前記レーザ源（１１１）に個々に対応付けられたサブ検出器配置構成（１４３）を含み、前記サブ検出器配置構成（１４３）が、前記スキャン方向（１２３）に直交して互いに上下に配置されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のマルチパルスＬＩＤＡＲシステム（１００）。
【請求項6】
マルチパルスＬＩＤＡＲシステム（１００）を用いた、観測領域（３００）内の物体（４００）を多次元捕捉するための方法であって、－ 単一レーザパルスを連続して出力することにより送信レーザビーム（２１０）を生成するステップにおいて、前記送信レーザビーム（２１０）が、各単一レーザパルスによって、前記観測領域（３００）の一部に限定された捕捉領域（３１０）を照射し、この時少なくとも１つの走査点（３２０ｎ）を照射する、ステップと、
－ スキャン方向（１２３）における前記送信レーザビーム（１１２）のスキャン運動（１２２）を生成するステップにおいて、これにより、前記スキャン方向（１２３）に互いに連続する複数の走査点（３２０ｎ）において、前記観測領域（３００）全体が連続的に走査される、ステップと、
－ 前記観測領域（３００）内の物体（４００）での前記送信レーザビーム（２１０）の反射および／または散乱によって生成された受信レーザビーム（２２０）を、第１の延長方向（１４４）に互いに隣接して配置された複数のサブ検出器（１４２ｉ，ｊ）からなる線状または行列状のサブ検出器配置構成（１４３）を備えた検出面（１４１）上で受信するステップにおいて、前記送信レーザビーム（２１０）によって現在捕捉される前記捕捉領域（３１０）内の走査点（３２０ｎ）が、前記検出面（１４１）上で、前記送信レーザビーム（２１０）の前記スキャン運動（１２２）により線状または行列状の前記サブ検出器配置構成（１４３）に沿って連続的に変位する画素（２３０ｎ）の形態で結像される、ステップと、
－ 前記複数のサブ検出器（１４２ｉ，ｊ）をグループ化するステップであって、当該複数のサブ検出器（１４２ｉ，ｊ）の位置が前記画素（２３０ｎ）の現在の位置に対応し、前記画素（２３０ ｎ ）の全体が１つの前記マクロピクセル（１６０ ｎ ）に結像されている場合には、前記画素（２３０ｎ）にそれぞれ対応付けられたマクロピクセル（１６０ｎ）を形成し、前記画素（２３０ ｎ ）が少なくとも部分的に互いに隣接する２つの前記マクロピクセル（１６０ ｎ 、１６０ ｎ+1 ）に結像されている場合には、前記複数のサブ検出器（１４２ ｉ，ｊ ）を当該２つのマクロピクセルマクロピクセル（１６０ ｎ 、１６０ ｎ+1 ）に割り当てる、ステップと、
－ 前記１つのマクロピクセル（１６０ｎ）、又は前記２つのマクロピクセル（１６０ ｎ ）に対応付けられた前記複数のサブ検出器（１４２ｉ，ｊ）をともに評価することにより前記画素（２３０ｎ）のヒストグラムを生成するステップと、を含む方法。
【請求項7】
個別測定においてそれぞれの前記マクロピクセル（１６０ｎ）に対応付けられた前記サブ検出器（１４２ｉ，ｊ）の特定のマクロピクセル（１６０ｎ）に対する複数の前記個別測定で測定された信号が、それぞれの前記マクロピクセル（１６０ｎ）に対応付けられたヒストグラム（１７０ｎ）に共同で対応付けられる、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
対応するサブ検出器（１４２ｉ，ｊ）を再グループ化することにより、前記検出面（１４１）上のマクロピクセル（１６０ｎ）の位置が、前記スキャン運動（１２２）によって引き起こされる、前記検出面（１４１）上のそれぞれの前記マクロピクセル（１６０ｎ）に対応付けられた前記画素（２３０ｎ）の変位に追従して連続して適合される、請求項６または７に記載の方法。
【請求項9】
個別測定中に複数の走査点（３２０ｎ，３２０ｎ＋１）が同時に捕捉され、ここで第１の走査点（３２０ｎ）、前記検出面（１４１）上に形成される第１の画素（２３０ｎ）によって捕捉されるサブ検出器（１４２ｉ，ｊ）は、前記第１の走査点（３２０ｎ）に個々に対応付けられる第１のマクロピクセル（１６０ｎ）に対応付けられ、
ここで第２の走査点（３２０ｎ＋１）、前記検出面（１４１）上に形成される第２の画素（２３０ｎ＋１）によって捕捉されるサブ検出器（１４２ｉ，ｊ）は、前記第２の走査点（３２０ｎ＋１）に個々に対応付けられる第２のマクロピクセル（１６０ｎ＋１）に対応付けられる、請求項６から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
第１の個別測定中は前記第１の画素（２３０ｎ）によって、かつ、時間的に前記第１の単一レーザパルス直後に続く第２の単一レーザパルスによって行う第２の個別測定では前記第２の画素（２３０ｎ＋１）によって捕捉されるサブ検出器（１４２ｉ，ｊ）が、前記第１の個別測定では前記第１のマクロピクセル（１６０ｎ）に対応付けられ、後続の前記第２の個別測定では前記第２のマクロピクセル（１６０ｎ＋１）に対応付けられる、請求項６から９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マルチパルスＬＩＤＡＲシステムの観測領域内の物体を多次元捕捉するためのマルチパルスＬＩＤＡＲシステムに関する。また、本発明は、対応するマルチパルスＬＩＤＡＲシステムを用いた、観測領域内の物体を多次元捕捉するための方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ＬＩＤＡＲシステムは、とりわけ、車両周辺にある物体を捕捉するために使用される。そのようなＬＩＤＡＲシステムは、パルスまたは時間変調されたレーザビームを用いてその周辺をスキャンし、ＬＩＤＡＲシステムのレーザ源によって放射された光ビームは、周辺の物体で反射または散乱され、ＬＩＤＡＲシステム内の検出器によって再び受信される。ここで、スキャンの際、レーザビームはスキャン方向に沿って連続的に移動し、該当する観測領域内にある物体が捕捉される。この時、車両に対する捕捉された物体の相対位置は、レーザビームの対応する角度と、単一レーザパルスの継続時間測定によって算出された距離情報とによって算出される。ここで、ＬＩＤＡＲシステムは、単一パルスＬＩＤＡＲシステムまたはマルチパルスＬＩＤＡＲシステムの形式で構成できる。単一パルスＬＩＤＡＲシステムは、それぞれ単一レーザパルスによって各走査点を走査する。これにより、特に高い横方向の解像度を達成できる。しかしながら、このシステムは比較的高いレーザ出力を有する単一レーザパルスを必要とするため、対応して強力なレーザ源が必要となる。これに対し、マルチパルスＬＩＤＡＲシステムは、著しくより低いレーザ出力でよく、走査点は、短く交互に続く複数のより低出力の単一レーザパルスによって走査される。個別測定値を合計することで、十分な信号対ノイズ比を有する適切な検出器信号が得られる。しかし、この方法での欠点は、横方向の解像度が低下することであり、これは、比較的大きな角度範囲にわたる個別測定値の合計と、それに伴う検出器信号のぼやけに起因する。
【発明の概要】
【0003】
したがって、本発明の課題は、マルチパルスＬＩＤＡＲシステムの原理に基づいて機能し、したがって比較的低いレーザ出力でよく、同時に比較的高い横方向の解像度を可能にする、物体のためのレーザベースの検出方法を提供することである。この課題は、請求項１に記載のマルチパルスＬＩＤＡＲシステムによって解決される。また、この課題は、請求項６に記載の方法によって解決される。さらなる有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。
【0004】
本発明によれば、観測領域内の物体を捕捉するためのマルチパルスＬＩＤＡＲシステムが設けられている。ここで、ＬＩＤＡＲシステムは、それぞれが観測領域の一部に限定された捕捉領域を照射し、少なくとも１つの走査点において走査する単一レーザパルスの時間シーケンスから、送信レーザビームを生成するための少なくとも１つのレーザ源を備えた送信装置を含む。また、ＬＩＤＡＲシステムは、マルチパルスＬＩＤＡＲシステムの観測領域内の物体で反射および／または散乱する、受信レーザビームの形態の送信レーザビームを受信するための、第１の延長方向に互いに隣接して配置された複数のサブ検出器からなる線状または行列状のサブ検出器配置構成を含む検出面を備えた受信装置を含む。ここで、受信装置は、送信レーザビームによって捕捉された走査点が画素の形態で検出面上に結像されるように構成されている。また、ＬＩＤＡＲシステムは、スキャン方向に互いに連続して続く複数の走査点に沿って観測領域全体を連続的に走査するために、スキャン方向に送信レーザビームのスキャン運動を生成するためのスキャン装置を含む。ここで、送信レーザビームのスキャン運動は、それぞれ線状または行列状のサブ検出器配置構成に沿って時間的に交互に続く単一レーザパルスにおいて、画素が検出面上で変位して結像されるように構成されている。最後に、ＬＩＤＡＲシステムは、それぞれの単一レーザパルスの継続時間に基づいて走査点の距離情報を決定するための制御装置を含み、制御装置は、検出面上に現在結像されている画素によって捕捉されるサブ検出器を、それぞれの画素に個々に対応付けられたマクロピクセルの形態で、共同で評価するように構成されている。サブ検出器を個々にマクロピクセルに対応付けできることにより、それぞれのマクロピクセルの位置を、検出面上のそれぞれの走査点の画像を表す画素の位置に最適に適合できる。したがって、それぞれの走査点の測定エネルギーを最適に利用することができる。
【0005】
ここで、本発明の一実施形態では、制御装置はまた、対応するサブ検出器を再グループ化することにより、検出面上のマクロピクセルの位置を、スキャン運動によって引き起こされる、検出面上のそれぞれのマクロピクセルに対応付けられた画素の変位に追従して適合するように構成されている。これにより、それぞれの走査点の測定エネルギーおよび測定時間を、複数の個別測定にわたって最適に利用できる。
【0006】
さらなる一実施形態では、送信装置は、送信レーザビームを生成するように構成され、その単一レーザパルスはそれぞれ、少なくとも２つの走査点によって立体角を照射する。ここで、受信装置は、送信レーザビームによって現在照射されている走査領域内の２つの走査点を、検出面上に互いに隣接して配置され、スキャン運動の結果として線状または行列状のサブ検出器配置構成に沿って変位する２つの画素の形態で表すように構成されている。また、制御装置は、２つの画素の第１の画素によって現在捕捉されるサブ検出器をグループ化して、共同で第１の画素に対応付けられた第１のマクロピクセルを形成し、かつ、２つの画素の第２の画素によって現在捕捉されるサブ検出器をグループ化して、共同で第２の画素に対応付けられる第２のマクロピクセルを形成するように構成されている。複数の走査点を共同で走査することにより、２つの走査点のそれぞれのための測定時間が増加する。したがって、各走査に対してより多くの測定エネルギーを使用でき、これにより信号対ノイズ比が向上する。
【0007】
さらなる一実施形態によれば、制御装置（１３０）は、第１の単一レーザパルスによって行う第１の個別測定では第１の画素によって、かつ、時間的に第１の単一レーザパルス直後に続く第２の単一レーザパルスによって行う第２の個別測定では第２の画素によって捕捉されるサブ検出器が、第１の個別測定では第１のマクロピクセルに対応付けられ、後続の第２の個別測定では第２のマクロピクセルに対応付けられるように構成されている。これにより、検出面が最適に利用される。
【0008】
さらなる一実施形態では、送信装置が複数のレーザ源を含み、それらの捕捉領域がスキャン方向に直交して互いに上下に配置されている。ここで、各レーザ源に対する検出面は、それぞれのレーザ源に個々に対応付けられたサブ検出器配置構成を含み、サブ検出器配置構成は、スキャン方向に直交して互いに上下に配置されている。これにより、ＬＩＤＡＲシステムの垂直解像度を向上できる。
【0009】
本発明によれば、また、マルチパルスＬＩＤＡＲシステムを用いた、観測領域内の物体を多次元捕捉するための方法も設けられている。ここで、第１の方法ステップでは、送信レーザビームは、単一レーザパルスの時間シーケンスの形態で生成され、送信レーザビームは、各単一レーザパルスによって、観測領域の一部に限定された捕捉領域を照射し、この時少なくとも１つの走査点において走査する。続いて、スキャン方向における送信レーザビームのスキャン運動が生成され、これにより、スキャン方向に互いに連続する複数の走査点において、観測領域全体が連続的に走査される。続いて、観測領域内の物体での送信レーザビームの反射および／または散乱によって生成された受信レーザビームは、第１の延長方向に互いに隣接して配置された複数のサブ検出器からなる線状または行列状のサブ検出器配置構成を備えた検出面上で受信され、送信レーザビームによって現在捕捉される走査点が、検出面上で、送信レーザビームのスキャン運動の結果として線状または行列状のサブ検出器配置構成に沿って連続的に変位する画素の形態で結像される。続いて、それらの位置が画素の現在の位置に対応するサブ検出器は、それぞれの画素に個々に対応付けられたマクロピクセルにグループ化される。最後に、それぞれのマクロピクセルに対応付けられたサブ検出器が共同で評価される。サブ検出器を個々にマクロピクセルにグループ化できることにより、それぞれのマクロピクセルの位置を、検出面上のそれぞれの走査点の結像を表す画素の位置に最適に適合できる。したがって、それぞれの走査点の測定エネルギーを最適に利用することができる。
【0010】
一実施形態では、これらの個別測定においてそれぞれのマクロピクセルに対応付けられたサブ検出器の特定のマクロピクセルに対する複数の個別測定で測定された信号が、それぞれのマクロピクセルに対応付けられたヒストグラムに共同で対応付けられる。これにより、個別測定からの測定時間が共同で評価され、これは特に信号対ノイズ比の向上につながる。
【0011】
さらなる一実施形態では、対応するサブ検出器を再グループ化することにより、検出面上のマクロピクセルの位置を、スキャン運動によって引き起こされる、検出面上のそれぞれのマクロピクセルに対応付けられた画素の変位に追従して連続して適合する。これにより、それぞれの走査点の測定エネルギーおよび測定時間を、複数の個別測定にわたって最適に利用できる。
【0012】
さらなる一実施形態では、個別測定中に複数の走査点が同時に捕捉され、ここで、第１の走査点、検出面上に生成される第１の画素によって捕捉されるサブ検出器は、第１の走査点に個々に対応付けられる第１のマクロピクセルに対応付けられる。また、ここで、第２の走査点、検出面上に形成される第２の画素によって捕捉されるサブ検出器は、第２の走査点に個々に対応付けられる第２のマクロピクセルに対応付けられる。複数の走査点を共同で走査することにより、２つの走査点のそれぞれのための測定時間が増加する。したがって、各走査に対してより多くの測定エネルギーを使用でき、これにより信号対ノイズ比が向上する。
【0013】
最後に、さらなる一実施形態では、第１の個別測定中は第１の画素によって、かつ、時間的に第１の単一レーザパルス直後に続く第２の単一レーザパルスによって行う第２の個別測定では第２の画素によって捕捉されるサブ検出器が、第１の個別測定では第１のマクロピクセルに対応付けられ、後続の第２の個別測定では第２のマクロピクセルに対応付けられる。これにより、検出面の特に最適な利用が可能になり、それによりさらには特に柔軟な測定が可能になる。
【0014】
以下に、図を参照して本発明をより詳述する。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】観測領域をスキャンするための回転運動を説明するためのマルチパルスＬＩＤＡＲシステムの斜視図を概略的に示す図である。
【図2】その観測領域に配置された車両をスキャンする際の回転するＬＩＤＡＲシステムの斜視図である。
【図3】３つの互いに連続する単一レーザパルスによる物体の走査プロセスを説明するための、本発明にかかるＬＩＤＡＲシステムの斜視図である。
【図4】３つの互いに連続する単一レーザパルスによる物体の走査プロセスを説明するための、本発明にかかるＬＩＤＡＲシステムの斜視図である。
【図5】３つの互いに連続する単一レーザパルスによる物体の走査プロセスを説明するための、本発明にかかるＬＩＤＡＲシステムの斜視図である。
【図6】検出面上に結像された画素のスキャン運動に応じた変位を説明するための図である。
【図7】サブ検出器の単一マクロピクセルへの対応付けを説明するための物体の走査プロセスの斜視図である。
【図8】サブ検出器の単一マクロピクセルへの対応付けを説明するための物体の走査プロセスの斜視図である。
【図9】サブ検出器の単一マクロピクセルへの対応付けを説明するための物体の走査プロセスの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明の本質は、測定に複数のパルスを使用しても、単一パルスＬＩＤＡＲシステムと同じ横方向解像度を達成するマルチパルスＬＩＤＡＲシステムまたはマクロスキャナシステムを可能にすることである。マルチパルスＬＩＤＡＲシステムでは、測定精度を向上させるため、または特別な検出器もしくは測定原理（ＳＰＡＤ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｄｉｏｄｅ）／ＴＣＳＰＣ（Ｔｉｍｅ－Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ｃｏｕｎｔｉｎｇ））を投入することにより制限され、測定は複数の単一パルスから構成されているため、システムの解像度は、測定のための第１の単一パルスおよび最後の単一パルスの放出間の角度差を適切に補償することなく限定されている。
【0017】
この限定を回避するために、単一検出器の代わりに、複数の小さい検出器またはサブ検出器からなる線または配列を使用して、測定パルスを受信する。その際、サブ検出器を適切に組み合わせて、またはグループ化してマクロピクセルを形成することで回転運動またはスキャン運動が補償できる。サブ検出器を再グループ化する速度は、センサの回転速度に直接起因する。この場合、そのような構造の横方向解像度は、単一パルス解の解像度に対応する。また、単一レーザパルスを隣接するマクロピクセルに並列に対応付けることで、測定エネルギーおよび測定時間が失われない。
【0018】
本発明にかかるＬＩＤＡＲシステムでは、単一検出器の代わりに、線状または行列状に配置された複数の小さな検出器からなる配置構成が、個別測定パルスを受信するために使用される。センサヘッドの回転運動は、これらのサブ検出器を適切に組み合わせて、または再グループ化して、より大きなマクロピクセルを形成することで補償できる。このサブ検出器の再グループ化の速度は、センサの回転速度に直接起因する。その際、このような構造の横方向の解像度は、単一パルス解に対応する。同様に、パルスを隣接するマクロピクセルに並列に対応付けることで、測定エネルギーおよび測定時間が失われない。例えばＳＰＡＤ（単一光子アバランシェフォトダイオード）またはＴＣＳＰＣ（時間相関単一光子計数）など様々な測定原理に従って機能する検出器は、サブ検出器として使用できる。
【0019】
図１は、異なる角度で配置された複数の送受信ユニットを有する回転センサヘッド１０１を備えたマクロＬＩＤＡＲシステム１００を示し、本例では送信装置１１０のみが示されている。ここで、センサヘッド１０１は回転スキャン運動１２２を実施し、本例では、回転軸１０２は、Ｚ軸に平行に走る。この配置構成では、ＬＩＤＡＲシステムの水平方向の画像解像度は、回転運動および測定速度によって決定される。これに対し、垂直画像解像度は、受信ユニットの数およびそれぞれの角度間隔によって規定される。本実施例では、センサヘッド１０１は３６０°の完全回転を実施する。しかしながら、各実施形態はスキャン運動をまた、規定された角度範囲に制限してもよい。
【0020】
図２は、ＬＩＤＡＲシステム１００の観測領域３００内に配置された物体４００（この場合は車両）が、レーザビーム２００によって走査されるスキャンプロセス中の図１からのマクロＬＩＤＡＲシステム１００の斜視図を示す。ＬＩＤＡＲシステム１００は、少なくとも１つのレーザ源（１１１）を備えた送信装置１１０と、検出面１４１を備えた受信装置１４０とを含む回転センサヘッド１０１を有する。レーザ源ごとに、検出面１４１は、第１の延伸方向１４４に互いに隣接して配置された複数のサブ検出器１４２ｎからなる線状または行列状のサブ検出器配置構成１４３を含む。見易くするために、図２には、３つのサブ検出器１４２ｎのみを有する線状のサブ検出器配置構成１４３のみが示されている。
【0021】
本実施例では、センサヘッド１０１は、光学結像装置１５０をさらに含む。ここでは、例えば、レーザビーム２１０、２２０を所望の方法で成形する、１つまたは複数の光学レンズ要素とすることができる。また、本実施例におけるように、センサヘッド１０１は、送信および受信レーザビーム２１０、２２０を重畳または分離するためのビームスプリッタ１２１を有することができる。このような光ビームスプリッタ１２１は、例えば部分的に透明なミラーの形態で構成することができる。
【0022】
また、図２が示すように、ＬＩＤＡＲシステム１００は、典型的には、送信および受信装置１１０、１４０を制御するための制御装置１３０も含む。本例では、制御装置１３０は、また、放出および再受信される単一レーザパルスの継続時間を算出するための測定装置と、測定された継続時間に基づいて走査点の距離情報を算出するための評価装置とを含む。実施形態に応じて、制御装置１３０またはその個々の構成要素は、センサヘッド１０１の外部に配置され、対応する信号およびデータ線によってセンサヘッド１０１内のそれぞれの装置に接続することができる。これに対し代替的に、制御装置１３０またはその個々の構成要素も、センサヘッド１０１内部に収容することができる。
【0023】
ＬＩＤＡＲシステム１００の動作において、送信装置１１０の各レーザ源は、短い単一レーザパルスの時間シーケンスの形態で、それ自体の送信レーザビーム２１０を生成する。ここで、送信レーザビーム２１０は、各単一レーザパルスによって、それぞれの単一レーザパルスの捕捉領域３１０を規定する立体角を照射し、立体角は、典型的にはＬＩＤＡＲシステム１００の観測領域３００全体の比較的小さな部分のみを表す。回転スキャン運動１２２、およびそれに伴う、互いに連続する単一レーザパルスの捕捉領域３１０の連続変位によって初めて、観測領域３００全体の走査が達成される。図２には、例示的に、時間的に交互に放射される３つの単一レーザパルス、およびそれらのそれぞれの捕捉領域３１０を伴う測定シーケンスを示す。ここで、捕捉領域３１０は、破線によって描かれている。本実施例では、送信レーザビーム２１０の現在の捕捉領域３１０は円形で示されている。しかしながら、用途に応じて、捕捉領域３１０の形状を規定する送信レーザビーム２１０の断面は、例えば楕円形または略正方形など、他の形状としてもよい。センサヘッド１０１のスキャン運動１２２により、個別の単一レーザパルスは異なる角度で放出され、これにより、それぞれ現在の捕捉領域３１０を有する送信レーザビーム２１０は、所定の角度ステップにおいてそれぞれ走査された物体４００上を進む。マルチパルスＬＩＤＡＲシステムでは、単一レーザパルスの繰り返し率とスキャン運動１２３とは、その際、送信レーザビーム２１０によって捕捉された領域、ひいてはそれぞれの領域にある走査点（ここでは図示せず）が、スキャン１回中に直接互いに連続する複数の単一レーザパルスによって走査されるように、それぞれ互いに調整される。
【0024】
図２に示すように、物体４００で反射された、または物体４００によって後方散乱された送信レーザビーム２１０は、センサヘッド１０１において受信レーザビーム２２０の形態で受け取られ、検出面１４１に結像される。スキャン運動１２２の結果として、例えば、車両４００の詳細であり得る現在の捕捉領域３１０にある走査点は、互いに連続するレーザパルスでそれぞれ規定の距離だけ変位されて、検出面１４１上に結像される。
【0025】
以下に、検出面上のマクロピクセルの変位、ひいては回転するスキャン運動の補償が達成される、サブ検出器の再グループ化についてより詳述する。このために、図３から図５は、３つの単一レーザパルスによって車両４００を走査することを含む、図２にすでに示された短いスキャンシーケンスを示す。ここで、図３は、車両４００が第１の単一レーザパルスによって照射される第１の個別測定を示す。ここで、現在の捕捉領域３１０は、対応する画素２３０ｎの形態で検出面１４１上に結像される、少なくとも１つの第１の走査点３２０ｎを捕捉する。ここで、破線の円によって示される画素２３０ｎは、図３に陰影を付けて示されている、行列状のサブ検出器配置構成１４３の合計９つのサブ検出器１４２ｉ，ｊを照射する。したがって、該当するサブ検出器１４２ｉ，ｊはグループ化されて、第１の走査点３２０ｎを表す第１のマクロピクセル１６０ｎを形成する。ここで、グループ化されたサブ検出器１４２ｉ，ｊの信号は、第１のマクロピクセル１６０ｎに対応付けられたヒストグラム１７０ｎに共同で対応付けられる。このヒストグラム１７０ｎでは、測定全体の間にマクロピクセル１６０ｎに対応付けられたすべてのサブ検出器１４２ｉ，ｊの信号が合計される。これにより、信号対ノイズ比を向上できる。
【0026】
図２とは異なり、本実施例における検出面１４１は、第１の延在方向１４４に互いに隣接して配置された合計１４個のサブ検出器１４２ｉ，ｊと、第２の延伸方向１４５に交互に配置された合計５個のサブ検出器１４２ｉ，ｊとを含む、行列状のサブ検出器配置構成１４３を有する。
【0027】
図４に示される方法状況の場合、送信レーザビーム２１０は、スキャン運動１２２の結果としてスキャン方向１２３にさらに移動した。したがって、現在の放出されている第２の単一レーザパルスは、スキャン方向１２３に特定の角度値の分だけ変位された捕捉領域３１０を有する。これにより、第１の走査点３２０ｎの投影、ひいては検出面１４１上の第１の画素２３０ｎの位置も、規定された値だけ変位する。ここで、画素２３０ｎの変位は、光学コンポーネントの結像特性および個別測定間のそれぞれの角度差に、ひいては走査速度１２２および測定速度に直接依存する。本実施例では、検出面上の後続の個別測定における走査点３２０ｎが、サブ検出器１４２ｉ，ｊの横幅に可能な限り正確に対応する距離だけそれぞれ変位されて結像されるように、これらのパラメータが互いに調整されている。この方法により、サブ検出器１４２ｉ，ｊが常にマクロピクセル１６０ｎの１つに一意的に対応付けられ得ることが保証される。これは、後続の個別測定において画素が検出面上で変位して結像されるステップが、サブ検出器１４２ｉ，ｊの横幅の整数倍である実施形態にも当てはまる。ただし、それぞれの適応に応じて、ＬＩＤＡＲシステムの対応するパラメータは、後続の個別測定において画素が検出面上で変位して結合されるステップが、それぞれサブ検出器の横幅の数分の１になるようになってもよい。さらに、検出面上の画素の変位がサブ検出器１４２ｉ，ｊの横幅に合理的に関連しないＬＩＤＡＲシステムを実現することもできる。これは特に、直接隣接する走査点が、少なくともサブ検出器の幅に対応する距離で検出面上に結像される場合に可能である。
【0028】
図４に示すように、スキャン運動１２２によって生じる検出面１４１上の第１の画素２３０ｎの変位は、第１の画素２３０ｎに対応付けられる第１のマクロピクセル１６０ｎの対応する変位によって補償された。ここで、第１のマクロピクセル１６０ｎは、該当するサブ検出器１４２ｉ，ｊを再グループ化することによって変位される。このために、今度は３つの新しいサブ検出器１４２ｉ，ｊが、その右側で第１のマクロピクセル１６０ｎに対応付けられた。一方、図４で薄く網掛けされた３つのサブ検出器１４２ｉ，ｊは、先行する個別測定では未だ第１のマクロピクセル１６０ｎに対応付けられていたが、今度は、ほとんど左側からサブ検出器配置構成１４３のアクティブ部分内へ移動する、後続の第２のマクロピクセル１６０ｎ＋１に対応付けられている。それらそれぞれの対応付けに応じて、濃く網掛けされたサブ検出器１４２ｉ，ｊの信号は、第１のマクロピクセル１６０ｎのヒストグラム１７０ｎに対応付けられ、薄く網掛けされたサブ検出器１４２ｉ，ｊの信号は、第２のマクロピクセル１６０ｎ＋１のヒストグラム１７０ｎ＋１に対応付けられる。
【0029】
図５は、図４に示した第２の個別測定直後に続く第３の個別測定中の方法状況を示している。ここで、スキャン運動の結果として、送信レーザビームがさらなる角度値の分だけ右側に移動したため、付随する捕捉領域３１０は、今度は図３に示す第１の個別測定と比べてさらなる値の分だけ移動した。それにより現在の捕捉領域３１０に対する第１の走査点３２０ｎの相対位置が変化したため、第１の走査点３２０ｎは、今度は対応する値の分だけずれて検出面１４１上に結像される。図５から分かるように、第１の画素２３０ｎの変位は、図３からの状況と比較して、今度は全体でサブ検出器１４２ｉ，ｊの横幅の２倍である。したがって、付随する第１のマクロピクセル１６０ｎの位置も、対応するサブ検出器１４２ｉ，ｊを再グループ化することによって、第１の画素２３０ｎの位置に続いて変更された。図４からの配置構成と比較して、第１のマクロピクセル１６０ｎには、その右側に新たに３つの新しいサブ検出器１４２ｉ，ｊが対応付けられた。これに対応して、先行する個別測定では未だ第１のマクロピクセル１６０ｎに対応付けられていた、図５で薄く網掛けされた３つのサブ検出器１４２ｉ，ｊは、今度は後続の第２のマクロピクセル１６０ｎ＋１に対応付けられている。結果として、現在の個別測定の範囲では、マクロピクセル１６０ｎ、１６０ｎ＋１の１つに対応付けられているすべてのサブ検出器１４２ｉ，ｊの信号は、該当するマクロピクセル１６０ｎ、１６０ｎ＋１のヒストグラム１７０ｎ、１７０ｎ＋１にそれぞれ対応付けられる。
【0030】
図６は時間図を示し、これは検出面１４１のサブ検出器１４２ｉ，ｊが、スキャンプロセスの過程において個々に異なるマクロピクセル１６０ｎにどのように対応付けられるかを説明している。ここで、楕円形の光点２３１が示されており、これは、受信レーザビーム２２０を検出面１４１上に結像することによって生成される。ここで、光点２３１は、検出面１４１のアクティブ部分全体にわたって延在し、アクティブ部分は、この場合、見易くするため５つのサブ検出器１４２ｉ，ｊのみを含む。スキャン運動の結果として送信レーザビーム２１０が互いに連続する走査点上を連続的に案内されるスキャンプロセスでは、対応する走査点は、検出面１４１上に画素の形態で時間的に交互に結像される。したがって、スキャン運動によって、画素、ひいてはそれらにそれぞれ対応付けられたマクロピクセルが検出面１４１上を移動するという印象が生じる。これに対し、マクロピクセルの観点から見ると、検出面１４１上で、合計５つのサブ検出器１４２ｉ，ｊの前述のグループ上を延在する光点２３１が、互いに隣接して配置されたマクロピクセル１６０ｎの行にわたって連続的に移動する印象が生じる。合計３つの互いに連続するマクロピクセルのグループ上での、光点２３１のこの外見上の移動は、図６の時間図に示されている。この時、時点ｔ６で、観測されているグループのすべてのサブ検出器１４２ｉ，ｊが中央のマクロピクセル（ピクセルｎ）に対応付けられることが分かる。時点ｔ７での後続の単一レーザパルス（ピクセルｎ＋１）では、観測されているグループのうち今度は４つのサブ検出器１４２ｉ，ｊのみが、中央のマクロピクセル（ピクセルｎ）に対応付けられているが、グループのサブ検出器１４２ｉ，ｊのすでに１つは３つの示されているマクロピクセル（ピクセルｎ＋１）の右側に対応付けられる。時点ｔ８におけるさらなる単一レーザパルス（パルスｉ＋２）の場合、観測されているグループのすでに２つのサブ検出器１４２ｉ，ｊが、右側のマクロピクセル（ピクセルｎ＋２）に対応付けられる。このようにして、光点２３１は、単一レーザパルスごとに、ここでは３つの示されているマクロピクセル（ピクセルｎ－１、ピクセルｎ、ピクセルｎ＋１）にわたってそれぞれ１つのサブ検出器分を移動する。したがって、図から、第１の単一レーザパルス中に第１のマクロピクセルに対応付けられているサブ検出器１４２ｉ，ｊが、遅くとも５つのさらなる単一レーザパルス後に第１のマクロピクセルに続く第２のマクロピクセルに対応付けられることが分かる。
【0031】
以下に、回転スキャン運動と、検出面上の画素の変位との関係を説明する。このために、図７から図９は、３つの個別測定を含む一連のスキャンプロセスを示す。それぞれ、センサヘッド１０１の簡略化された一実施形態が示されており、レーザビーム２３５は、ビームスプリッタによって偏向することなく、光学結像装置１５０によって検出面１４１上に直接結像される。図７に示すように、放出された送信レーザビームは、その円錐形の捕捉領域３１０により、現在センサヘッド１０１の視野内にある物体４００を捕捉する。この時、捕捉された物体４００は、特定の走査点３２０ｎにおいて走査される。ここで走査点３２０ｎは、特定の立体角によって規定され、これは、本実施例では、捕捉領域１１０を規定する立体角よりも著しく小さい。送信レーザビームは、物体４００で反射して戻り、ＬＩＤＡＲシステム１００のセンサヘッド１０１によって受信レーザビームの形態で再び受信される。ここで、物体４００に対応付けられた走査点３２０ｎは、画素２３０ｎの形態で検出面１４１上に結像される。より見易くするために、本実施例では１２×８マトリックスの形態の２次元サブ検出器配置構成１４３である検出面１４１は、側面図および平面図の両方において示されている。
【0032】
図７から分かるように、本例で現在の画素２３０ｎによって捕捉された合計１６個のサブ検出器１４２ｉ，ｊは、図７において濃く網掛けされており、それぞれの画素に対応付けられたマクロピクセル１６０ｎにグループ化される。この時グループ化は、サブ検出器を共に接続することによって行われ、個々のサブ検出器１４２ｉ，ｊによって検出された信号は、共通のヒストグラムにおいて加算される。
【0033】
図８は、続く第２の個別測定での図７からの配置構成を示す。ここで、送信レーザビーム２１０は、スキャン運動１２２の結果としてスキャン方向１２３にさらに移動した。したがって、現在の単一レーザパルスの捕捉領域３１０は、特定の角度値の分だけスキャン方向１２３に変位されている。走査点３２０ｎは現在捕捉領域３１０の中心にあるため、第１の走査点３２０ｎの投影を表す第１の画素２３０ｎもまた、検出面１４１上で中心に結像される。先行する個別測定と比べて、検出面１４１上の第１の画素２３０ｎは、この場合はサブ検出器の横幅の２倍に対応する規定された距離だけ、第１の延長方向１４４への変位を有する。センサヘッド１０１のスキャン運動１２２によって引き起こされる検出面１４１上の画素２３０ｎの変位を補償するために、ＬＩＤＡＲシステム１００の制御装置は、対応するサブ検出器をアクティブ化、および非アクティブ化することによって、それぞれの距離だけ画素２３０ｎに対応付けられたマクロピクセル１６０ｎの位置も変位させる。
【0034】
図９は、続く第３の個別測定での図７および図８からの配置構成を示す。センサヘッド１０１のスキャン運動１２２により、送信レーザビーム２１０、ひいてはその捕捉領域３１０も、すでに以前と同じ角度値の分だけスキャン方向１２３へさらに移動した。したがって、走査点３２０ｎは、対応する角度値の分だけ、センサヘッド１０１の視点からさらに左側に変位されている。結果として、検出面上の第１の画素２３０ｎは、サブ検出器１４２ｉ，ｊの横幅の２倍だけ、第１の延長方向１４４に右側に移動している。付随する第１のマクロピクセル１６０ｎも、対応するサブ検出器１４２ｉ，ｊを再グループ化することにより、第１の画素２３０ｎに続いて、２つのサブ検出器ｉ，ｊの分だけ右側に変位した。
【0035】
図１０および図１１は、横方向に互いに隣接して配置された複数の走査点が各単一レーザパルスによって同時に走査されるさらなる一実施形態を示す。その際、測定配置構成は、略図７から図９からの配置構成に対応する。図１０から分かるように、送信レーザビーム２１０の捕捉領域３１０は、スキャン方向１２３に互いに隣接して配置された合計３つの走査点３２０ｎ－１、３２０ｎ、３２０ｎ＋１を含む。ここでは、中央の走査点３２０ｎのみが完全に捕捉され、一方で２つの外側の走査点３２０ｎ－１、３２０ｎ＋１は完全には現在の捕捉範囲３１０にない。ここで、３つの走査点３２０ｎ－１、３２０ｎ、３２０ｎ＋１は、検出面１４１の異なる領域に結像される。対応するサブ検出器ｉ，ｊをアクティブ化およびグループ化することにより、それぞれ１６個のサブ検出器１４２ｉ，ｊを含み、それぞれがサブ検出器の列によって互いに分離されている、それぞれの走査点３２０ｎ－１、３２０ｎ、３２０ｎ＋１に対応付けられた同時に３つのマクロピクセル１６０ｎ－１、１６０ｎ、１６０ｎ＋１が検出面１４１上に生成される。図１１は、それに続く第２の個別測定での図１０からの配置構成を示す。ここで分かるように、送信レーザビーム２１０、ひいてはその現在の捕捉領域３１０も、スキャン運動１２２の結果、規定の角度値の分だけスキャン方向１２３にさらに移動した。センサヘッド１０１の視点から、３つの走査点３２０ｎ－１、３２０ｎ、３２０ｎ＋１は、その際、スキャン方向１２３の反対方向に、同じ角度値の分だけ左側に変位されており、この時左側の走査点３２０ｎ－１は、ほぼ完全に捕捉範囲１１０から外れ、一方で右側の走査点３２０ｎ＋１は、今度は完全に捕捉領域３１０に入った。検出面１４１では、走査点の投影２３５ｎ－１、２３５ｎ、２３５ｎ＋１によって生成された画素２３０ｎ－１、２３０ｎ、２３０ｎ＋１は、サブ検出器の横幅の２倍に対応する距離だけ対応して変位した。この変位を補償するために、それぞれの画素２３０ｎ－１、２３０ｎ、２３０ｎ＋１に対応付けられたマクロピクセル１６０ｎ－１、１６０ｎ、１６０ｎ＋１も、サブ検出器の横幅の２倍だけ対応するサブ検出器１４２ｉ，ｊを再グループ化することによって変位した。２つの図１０と図１１の比較から分かるように、検出面１４１上の中央のマクロピクセル１６０ｎを変位させるために、そのサブ検出器が以前は中央のマクロピクセル１６０ｎの右側に配置され、非アクティブ化されていた、４つのサブ検出器の第１の垂直行と、そのサブ検出器が以前は右側のマクロピクセル１６０ｎ－１に対応付けられていた、４つのサブ検出器の第２の垂直行との両方が、アクティブ化され、中央のマクロピクセル１６０ｎに対応付けられた。また、中央のマクロピクセル１６０ｎの左側では、それらのサブ検出器が以前は第１のマクロピクセル１６０ｎに対応付けられていた、それぞれ４つのサブ検出器の２つの垂直行が非アクティブ化された。
【0036】
横方向に互いに隣接して配置された走査点が互いに直接隣接する図３から図５における測定配置とは異なり、本実施例における走査点は、互いの距離が小さい。この距離により、個々の走査点または付随するマクロピクセルを互いにより明確に分離できる。ここで、実施形態に応じて、この距離はより小さくてもより大きくてもよい。スキャン速度、測定速度、および光学コンポーネントの結像特性が互いに調整されていて、互いに直後に続く個別測定での走査点の変位が、検出面上のサブ検出器間の距離またはこの距離の整数倍に可能な限り正確に対応する限り、そのような距離がなくても、または互いの距離が限界的に小さくても、走査点を実現することができる。これにより、特に高い横方向の画像解像度を達成できる。
【0037】
各受信の前にサブ検出器をまずアクティブ化する必要がある場合、該当するサブ検出器のグループ化およびアクティブ化は、反射または後方散乱された単一レーザパルスが検出面上に当たるそれぞれ直前に適切に行われる。大幅な遅延なしに検出でき、ひいてはほとんど連続的に操作できるサブ検出器では、該当するサブ検出器は、必要に応じて、それぞれの個別測定中またはそれどころか各個別測定の直後でも、マクロピクセルにグループ化できる。
【0038】
本発明の基本構造は、従来のマクロＬＩＤＡＲスキャナと一致する。しかしながら、従来のスキャナは垂直面ごとにそれぞれ単一の検出器を使用するが、本発明にかかるスキャナでは、回転面に延在するサブ検出器の配置構成、例えばサブ検出器の線またはサブ検出器の配列（サブ検出器の行列状の配置構成）を使用する。ここで、サブ検出器配置構成の個別のサブ検出器は、マクロ検出器に個々に対応付けられ得る。図３から図５においては、単一レーザパルスの数「Ｎ」からなる測定の経過を例示的に示した。第１のパルス放出時点で、図３において濃く網掛けされたサブ検出器が第１のマクロピクセル１６０ｎに対応付けられる。受信された単一レーザパルスの結像は、第１のマクロピクセル１６０ｎに中心があると仮定されている。センサヘッド１０１の回転速度に応じて、単一レーザパルスの結像は、２次元サブ検出器配置構成上を規定された速度で移動するであろう。図４では、正確に１つのサブ検出器の変位後の第１のマクロピクセル１６０ｎが濃い網掛けで示され、一方で第１のマクロピクセル１６０ｎの元の位置は点線で描かれた円で示唆されている。ここでマクロピクセルが示唆されているように分割される場合、第１のマクロピクセル１６０ｎについての空間解像度は保持されたままである一方、薄く網掛けされたサブ検出器から受信されたパルスエネルギーと、ひいてはまた測定時間とは、すでに後続の第２のマクロピクセル１６０ｎ＋１のために利用されている。したがって、このアプローチによって、連続的な回転運動にもかかわらず、単一パルスシステムと同じ横方向解像度を有するマルチパルス測定原理が可能になる。特に、パルスエネルギーまたは測定時間の無駄がない。この原理は、基本的に、２軸および同軸マクロスキャナの両方に適用できる。
【0039】
本発明を具体的な実施例に基づいておおむね記載したが、本発明は決してそれに限定されない。したがって、当業者は、本発明の本質から逸脱することなく、記載された特徴を適切に変更し、それらを互いに組み合わせることができるであろう。特に、ここでそれぞれ別々に記載された補正層の磁気特性を局所的に変更するための方法は、また任意に互いに組み合わせることができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】