特許 7125968 距離を光学的に測定するための方法およびデバイス

(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】2022-08-17

(45)【発行日】2022-08-25

(54)【発明の名称】距離を光学的に測定するための方法およびデバイス

(51)【国際特許分類】

   G01S 17/10 20200101AFI20220818BHJP

   G01C 3/06 20060101ALI20220818BHJP

【ＦＩ】

G01S17/10

G01C3/06 120Q

【請求項の数】 13

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2020179966

(22)【出願日】2020-10-27

(65)【公開番号】P2021092543

(43)【公開日】2021-06-17

【審査請求日】2021-02-18

(31)【優先権主張番号】19205601.8

(32)【優先日】2019-10-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】520158920

【氏名又は名称】イベオ オートモーティブ システムズ ゲーエムベーハー

【氏名又は名称原語表記】Ｉｂｅｏ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100196117

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 利恵

(72)【発明者】

【氏名】ホルツヒューター ハンノ

(72)【発明者】

【氏名】ランゲ フレデリック

(72)【発明者】

【氏名】フェレンベルグ クリスチャン

【審査官】仲野 一秀

(56)【参考文献】

【文献】独国特許出願公開第１０２０１７２０８７０４（ＤＥ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２５９６４５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／４８－７／５１

１７／００－１７／９５

Ｇ０１Ｃ ３／００－３／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

距離を光学的に測定するための方法（１００）であって、
第１の複数の測定パルス（１３）が、第１の出射時間において送信ユニットの送信要素により第１の測定インターバル（１０）中に出射され（１０１）、
第２の複数の測定パルス（１３）が、第２の出射時間において前記送信ユニットの前記送信要素により第２の測定インターバル（１１）中に出射され（１０２）、
前記方法（１００）が、受信時間における、前記送信要素に割り当てられた受信ユニットの受信要素による、反射された測定パルスの受信（１０３）を含み、
前記方法（１００）が、受信された測定パルスの各々に対する第１の飛行時間長の特定（１０６）を含み、
前記第１の飛行時間長が、前記第１の出射時間を使用することにより特定され、前記方法（１００）が、受信された測定パルスの各々に対する第２の飛行時間長の特定（１０７）を含み、
前記第２の飛行時間長が、前記第２の出射時間を使用して特定され、
前記方法（１００）が、前記受信要素に対する少なくとも１つのヒストグラム（１５）の生成（１０８）と、前記ヒストグラムにおける前記第１の飛行時間長および／または前記第２の飛行時間長の入力とを含み、
第１の出射時間の各々がそれぞれの受信された前記測定パルスの前記受信時間から差し引かれる手法により前記第１の出射時間を使用することにより、前記第１の飛行時間長が特定され、第２の出射時間の各々がそれぞれの受信された前記測定パルスの前記受信時間から差し引かれる手法により前記第２の出射時間を使用することにより、前記第２の飛行時間長が特定され、
前記第１の測定インターバル（１０）および前記第２の測定インターバル（１１）が、ある長さをもち、
該長さが、測定範囲の１つ分の長さまたは２倍の長さに適応される方法（１００）。

【請求項2】

前記第１の測定インターバル（１０）と前記第２の測定インターバル（１１）とが時間的に直接的に互いに続く請求項１に記載の方法（１００）。

【請求項3】

前記ヒストグラム（１５）が、前記測定インターバルの長さを含む請求項１または２に記載の方法（１００）。

【請求項4】

ゼロより大きく、前記測定インターバルの前記長さより短い飛行時間のみが、前記ヒストグラムに入力される請求項１から３のいずれか一項に記載の方法（１００）。

【請求項5】

同数の測定パルス（１３）が、前記第１の測定インターバル（１０）において、および前記第２の測定インターバル（１１）において出射される請求項１から４のいずれか一項に記載の方法（１００）。

【請求項6】

前記第１の測定インターバル（１０）中に出射された複数の前記測定パルス（１３）のうちの近接した測定パルス（１３）、および／または、前記第２の測定インターバル（１１）中に出射された複数の前記測定パルスのうちの近接した測定パルス（１３）が、互いにランダムな距離をとる請求項１から５のいずれか一項に記載の方法（１００）。

【請求項7】

前記第１の測定インターバル（１０）中に出射された複数の前記測定パルス（１３）、および／または、前記第２の測定インターバル（１１）中に出射された複数の前記測定パルス（１３）が、符号化される請求項１から６のいずれか一項に記載の方法（１００）。

【請求項8】

前記第１の測定インターバル（１０）または前記第２の測定インターバル（１１）中に出射された少なくとも２つの測定パルスが、測定パルスのパルス形状において異なる請求項１から７のいずれか一項に記載の方法（１００）。

【請求項9】

測定範囲が、少なくとも１つの短セクション、中間セクション、および遠セクションに分割され、
前記短セクション、前記中間セクション、および前記遠セクションからの反射された測定パルスが、受信要素の異なる領域において受信され、
前記測定インターバルの短インターバルおよび前記受信要素の短領域が、前記短セクションに割り当てられ、前記測定インターバルの中間インターバルおよび前記受信要素の中間領域が、前記中間セクションに割り当てられ、前記測定インターバルの遠インターバルおよび前記受信要素の遠領域が、前記遠セクションに割り当てられる請求項２から８のいずれか一項に記載の方法（１００）。

【請求項10】

前記受信要素の前記短領域、前記中間領域、および前記遠領域が、前記第１の測定インターバルの前記短インターバル、前記中間インターバル、および前記遠インターバルに基づいて制御される請求項９に記載の方法（１００）。

【請求項11】

距離を光学的に測定するためのデバイスであって、
該デバイスが、測定パルスを出射するための幾つかの送信要素を備える送信ユニットと、反射された測定パルスを受信するための幾つかの受信要素を備える受信ユニットとを備え、
前記デバイスが、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法（１００）を実施するように形成されたデバイス。

【請求項12】

請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法（１００）をコンピュータに実行させるためのプログラム。

【請求項13】

請求項１２に記載のプログラムが記憶されたコンピュータ可読ストレージデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、距離を光学的に測定するための方法およびデバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

特に車両の運転手不要のナビゲーションにおける使用のための、光学距離測定が従来技術から知られている。それらの光学距離測定は、飛行時間（ＴｏＦ：ｔｉｍｅ－ｏｆ－ｆｌｉｇｈｔ）原理に基づいており、特に、ＬＩＤＡＲ（「光による検出および測距（ｌｉｇｈｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒａｎｇｉｎｇ）」の略語）といったスキャニングセンサーが光学距離測定により使用され、ＬＩＤＡＲは測定パルスを周期的に出射し、測定パルスは物体において反射され、反射された測定パルスが検出される。センサーから物体への、および戻る測定パルスの飛行時間の特定から、光速を使用してこれらの物体までの距離に対する結論が導出され得る。

【0003】

いわゆるエイリアシング効果を避けるために、測定パルスが互いに特定の距離を空けて出射される必要があるという点で、ＴｏＦ測定の原理は制限される。

【0004】

概して、ＴｏＦ測定の場合、以前に出射された測定パルスが反射後に、理論的に再度受信されるまで、測定範囲の終端までの飛行時間の２倍待たれる必要がある。この時間が待たれない場合、出射時間が不確かなので、受信された測定パルスの明確な割り当てが不可能である。このことは、パルスの飛行時間、すなわち測定パルスがセンサーに再度到達するまでに測定パルスが必要とする時間が早められることができないという理由から、ＴｏＦ測定の可能性を制限する。したがって、長い距離範囲をスキャンするために、測定パルスの始動後、測定パルスが再度出力され得るまで、最も遠い想定される物体までの飛行時間の２倍、待たれる必要がある。

【0005】

最大検出範囲に対して、離れた物体の反射が依然として検出され得ることを確実なものとするために、出力エネルギーもまた本質的なパラメータである。

【0006】

全体として、検出の可能性の増加は、従来技術では概して、それぞれ、より長い時間バジェット、または、より大きいエネルギーによりのみ可能である。しかし、目の安全性の点から、送信されたパルスのピークパワーはそれにより可能な限り最小であることが望ましい。小さい時間バジェットも価値があり、その理由は、その場合にのみ、測定結果がタイムリーに存在し、時間を重視する用途、例えば例として運転支援のために使用され得るからである。

【0007】

例えば、上述の曖昧さを避けるために、符号化されたパルスシーケンスの使用が説明されている（特許文献１参照）。しかし、特に長距離の場合、測定パルスが検出されず、シーケンスの認識が不可能であるので、パルスシーケンスの場合、検出範囲にも弱点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】独国特許出願公開第１０２０１６０１１２９９号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、時間バジェットを変えずに最大検出範囲が大きくされ得る、および、検出の可能性を変えずに測定パルスのピークパワーが小さくされ得る、および、内部または外部パルスによる干渉が防止され得る手法により距離を測定するための方法およびデバイスを改善するという目的に基づいている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述の目的は、距離を光学的に測定するための方法により解決され、本方法において、第１の複数の測定パルスが、第１の出射時間において送信ユニットの送信要素により第１の測定インターバル中に出射され、第２の複数の測定パルスが、第２の出射時間において送信ユニットの送信要素により第２の測定インターバル中に出射される。反射された測定パルスは、送信要素に割り当てられた、受信ユニットの受信要素により受信時間において受信される。

【0011】

本方法は、受信された測定パルスの各々に対する第１の飛行時間長の特定を含む。それにより、飛行時間が、第１の出射時間を使用することにより特定される。この手法により特定された時間が、第１の飛行時間長を形成する。この目的において、第１の出射時間の各々が、好ましくは、受信された測定パルスの各々の受信時間から差し引かれる。

【0012】

第２の飛行時間長が同じ手法により特定される。詳細には、本方法は、第２の出射時間を使用することによる受信された測定パルスの各々に対する第２の飛行時間長の特定を含み、すなわち、好ましくは、その場合において、第２の出射時間の各々がそれぞれの受信された測定パルスの受信時間から差し引かれる。

【0013】

出射時間は、好ましくは、各場合において、それぞれの測定インターバルの開始時間に関連して特定される。受信時間は、好ましくは、第１の測定インターバルの開始時間に関連して特定される。

【0014】

したがって、好ましくは、受信時間のすべての組合せが、出射時間において考慮される。したがって、出射時間は、更に、その受信時間より時間的に後の受信時間から差し引かれる。例えば（第１の測定インターバルの開始時間に関連した）受信時間が、（第２の測定インターバルの開始時間に関連した）出射時間より遅い場合にこのようにされ、出射時間が受信時間より後であってもこのようにされる。それにもかかわらず、正しい飛行時間が簡単かつ効果的に特定され得る。したがって、出射された、および受信されたパルスシーケンスの難解かつ複雑な比較がなくなり得る。

【0015】

本方法は、受信要素に対する少なくとも１つのヒストグラムの生成と、ヒストグラムにおける第１の飛行時間長および／または第２の飛行時間長の入力とを更に含む。言い換えると、少なくとも１つの、特に、ちょうど１つのヒストグラムが、各測定インターバルに対して生成され得る。測定インターバルは、更に、共通ヒストグラムに入力され得る。個々に生成されたヒストグラムが、共通ヒストグラムを形成するために更に加算され得る。

【0016】

本方法は、特に、複数の送信要素を備える送信ユニット、および、複数の受信要素を備える受信ユニットにより実施される。送信ユニットの各送信要素は、特に、測定範囲の規定のサブ範囲に割り当てられ、言い換えると、測定範囲のルーム要素に割り当てられる。同じことが受信ユニットに対して適用される。測定範囲のサブ範囲が同様に、各受信要素に割り当てられる。これは、送信ユニットの送信要素と受信ユニットの受信要素との間の曖昧さを伴わない割り当てを結果的にもたらす。したがって、どの受信要素が測定パルスを受信したかということから、測定パルスが反射された反射するオブジェクトの位置に関する結論が導出され得る。

【0017】

反射された測定パルスは以前に出射された測定パルスであるので、物体における反射に起因して測定パルスの伝播方向が変えられている。したがって、反射された測定パルスは、出射された測定パルスのエコーと理解され得る。測定パルスが反射された物体までの測定パルスの飛行時間が特に本方法により特定され、それぞれの測定パルスによりカバーされた物体までの距離が光速を使用して飛行時間から特定される。

【0018】

距離の光学測定は、光信号、本例では光学測定パルス、を使用することにより距離が特定されることを特徴とする。「距離」という用語は、範囲と理解される。測定パルスによりカバーされる距離は、測定パルスを出射した送信要素と測定パルスを反射した物体との間のルートに、物体と対応する反射された測定パルスを受信した受信要素との間のルートを加えたものと理解される。本方法は、送信要素の、および受信要素の、特に互いに対する、正確な位置の考慮を特に含む。少なくとも１つの物体は典型的には三次元オブジェクトであり、したがって、物体の幾つかの領域がより近くに配置され得るとともに、物体の他の領域がより遠くに配置され得るということに起因して、「物体までの距離」という用語は、物体の少なくとも１つの点まで、すなわち、測定パルスが衝突した、および測定パルスが反射された点までの範囲を指す。飛行時間は、測定パルスが上述の距離に対して必要とした時間と理解される。

【0019】

本方法は、好ましくは、運転手不要のナビゲーションまたは車両の運転支援における使用のために距離を測定することに役立つ。

【0020】

測定パルスは特に電磁信号であり、特に光信号である。この信号は、好ましくは、人の目により視認可能な範囲から生じない波長をもつ。安全上の理由から、好ましくは視認不能な赤外線が使用される。測定パルスが電磁信号であるということ、ひいては測定パルスの速度が知られていることに起因して測定パルスがどのルートをカバーしたかについての結論が、光速を使用して測定パルスの飛行時間から導出され得る。

【0021】

第１の飛行時間長を特定するとき、受信された測定パルスは非常に特有な手法により評価される。受信時間がすべての可能性のある出射時間と相関するという点で、複数の補償が行われ、結果的に、補償は、出射時間に基づくヒストグラムにおける受信された測定パルスの受信時間のシフトと理解される。言い換えると、各測定パルスは、それぞれ、もっともらしい、または可能性のある出射時間の各々により補償され、結果的に、すべての結果がヒストグラムに入力される。

【0022】

この手法により、受信時間が正しい出射時間により補償されたことにより、ちょうど１つの「正しいエントリー」が各測定パルスに対して決まる。しかし、測定パルスの受信時間が「正しくない出射時間」、すなわち他の測定パルスの出射時間により補償されたことにより、複数の「正しくないエントリー」も同様に決まる。しかし、測定範囲内に複数の測定パルスが出射されたことに起因して、これらの出射時間のうちのどれが正しいかは知られない。これは本方法により解決される。それがヒストグラムにおけるエントリーを増やすことにより、「正しい補償」のエントリーが１つの位置においてのみ重なる。「正しくない出射時間」による補償に起因して決まるすべての更なる飛行時間が、この正しい位置の周囲で対称に、ヒストグラムにおける干渉として更に現れる。したがって、１つの測定パルスに対する第１の飛行時間長および第２の飛行時間長はすべての可能性のある飛行時間を含み、結果的に、正しい出射時間が特定のための基礎を形成したという理由から、それらのうちの１つのみが「正しい」。

【0023】

したがって、測定パルスが反射された物体までの正しい距離が特定され得る。本方法は、特に受信要素に割り当てられ得るヒストグラムに基づく距離の特定を特に含む。これは、特に、最も多くのエントリーが存在する飛行時間の特定により行われる。これは、特に、「正しい」飛行時間に対応し、光速を考慮することによりそこから距離が簡単に特定され得る。

【0024】

複数の測定パルスが出射されるが、対応する曖昧さが曖昧さを伴わずに解決され得ることに起因して、時間バジェットを変えずに最大検出範囲が大きくされ得、および／または、同様に検出の可能性を変えずに測定パルスのピークパワーが小さくされる。特に、単位時間当たりの測定パルスの増加は、検出の可能性および信号対ノイズ比を大きくする。したがって、本発明は、（例えば、動きを伴うシーンを検出するための画像シーケンスにおける要求に基づく）時間バジェットの制限、および、（目の安全性に基づく）エネルギーの制限を解決することができる。

【0025】

測定インターバル内に出射される複数の測定パルスは、パルスシーケンスとしても理解され得る。本用語は、特に、測定パルスの数、測定パルスのパルス長、および時系列での測定パルス間のパルス距離により特定された測定パルスの時間的シーケンスを表す。しかし、本方法では、測定パルスがパルスシーケンスとして理解され得る場合でも、従来技術から知られているように、１つの飛行時間がパルスシーケンス全体に割り当てられるわけではない。代替的に、各測定パルスが個々に評価され、１つの正しい飛行時間と複数の「正しくない飛行時間」とが測定パルスに割り当てられる。

【0026】

第１の測定インターバルと第２の測定インターバルとは特に同一ではない。それらは、好ましくは、各々が開始時間と終了時間とをもち、結果的に、開始時間および／または終了時間は好ましくは一致しない。

【0027】

第１の測定インターバルおよび／または第２の測定インターバルは、好ましくは、ある長さをもち、その長さは、測定範囲の１つ分の長さ、または、２倍の長さに適応される。測定インターバルは、特に、同じ長さをもち、測定パルスが１回（すなわち測定範囲の終端まで）または２回（すなわち測定範囲の終端まで、および再び戻るまで）測定範囲を完全に通過するために必要とする時間に測定インターバルの長さが対応するような手法により、測定インターバルの長さが選択される。

【0028】

したがって、測定インターバルの長さは、測定パルスが出射される出射窓に対応する。測定パルスが受信され得る検出インターバルは、対応する測定インターバル、好ましくは第１の測定インターバルと同時に開始し得る。

【0029】

検出インターバルの長さは、更に、測定インターバルの長さの２倍または４倍に対応し得る。本方法は、特に、測定インターバルの出射時間の記憶を含むので、受信時間が出射時間と相関し得る。

【0030】

検出インターバルは、各測定インターバルに割り当てられ得る。したがって、検出範囲は特に、後の測定インターバル、特に、第２の測定インターバルと重なり、または、後の測定インターバルを完全に包含する。

【0031】

共通検出インターバルが、幾つかの測定インターバル、特に第１の測定インターバルおよび第２の測定インターバルに更に割り当てられ得る。したがって、検出インターバルは、第１の測定インターバルの開始時間から始まり、好ましくは、第２のまたは最後の測定インターバルの終了時間の後、更なる測定インターバルの期間が更に経過した後に終わる。

【0032】

その結果、第１の測定インターバルおよび第２の測定インターバルが重なり得る。したがって、第２の測定インターバルの開始点は、第１の測定インターバルの終了時間より早い。第１の測定インターバルと第２の測定インターバルとは、特に、直接的に互いに続く。

【0033】

第１の測定インターバルと第２の測定インターバルとは、更に、時間的に互いに離隔し得、したがって、直接的に互いに続かないものであり得る。したがって、第２の測定インターバルの開始点は、第１の測定インターバルの終了時間より後であり、それにもかかわらず、検出インターバルと第２の測定インターバルは少なくとも重なる。特に、検出範囲は常に第２の測定インターバルをもつ。これは、測定インターバルの測定パルスが依然として伝播しており、および、好ましくは２倍長い検出インターバルに起因して、依然として検出され得る場合であっても、新しい測定インターバルが新しい測定パルスの出射とともに既に続いているものであり得ることを意味する。したがって、近接した測定パルスのパルスシーケンスが同時に「伝播中」となる。

【0034】

本方法は、好ましくは、更なる測定インターバルにおける更なる測定を実施することを含み、近接した測定インターバルは時間的に直接的に互いに続く。

【0035】

ヒストグラムは、特に、測定インターバルの長さを含む。特に、０より大きく、測定インターバルの長さより短い飛行時間のみがヒストグラムに入力される。

【0036】

同数の、例えばＮ個の測定パルスが、特に、測定インターバル中に出射され得る。この測定インターバル中に出射された測定パルス、および、以前の測定インターバル中に出射された測定パルスが、測定インターバル中に受信され得るということに起因して、結果として、０から２Ｎ個の測定パルスが受信され得、ここで、Ｎは時間インターバル当たりの出射された測定パルスの数である。

【0037】

測定インターバル中に出射された複数の測定パルスのうちの近接した測定パルスが、更に好ましくは、互いにランダムな距離をとり得る。特に、第１の測定インターバルの、および、第２の測定インターバルの、または、近接した測定インターバルの測定パルスの出射時間は異なり得る。シーケンス中における個々の測定パルスの位置のランダムさに起因して、距離の評価、ひいては特定が、結果として、自己の近接したシーケンスの干渉に関して、および、外側からの干渉に関してシーケンス中にロバストであり、その理由は、それらがヒストグラムにわたって分散しているからである。

【0038】

ランダムな出射時間に起因して、ヒストグラムにおける正しくないエントリーもランダムに分散され、結果として、重なった正しいエントリーが明確に際立つ。

【0039】

更に好ましくは、第１の測定インターバルまたは第２の測定インターバル中に出射された複数の測定パルスが符号化され得る。その結果、第１の測定インターバル中に、または第２の測定インターバル中に出射された少なくとも２つの測定パルスが、特にそれらのパルス形状において異なる。結果として各測定パルスは、特に、任意の他の測定パルスと異なり得るが、２つの異なる符号化状態のみが同様に可能であり得る。測定パルスは、更に、それらのパルス長において異なり得る。したがって、符号化状態は、パルス形状および／またはパルス長として理解され得る。

【0040】

状態に基づいて、上述のように、符号化状態当たり１つのヒストグラムが生成され得る。この目的のために、本方法は、出射された測定パルスの符号化状態の記憶、および、受信された測定パルスの符号化状態の特定を含み得る。受信された測定パルスの各々に対する第１の飛行時間長の特定は、同じ符号化状態をもつ測定パルスの出射時間のみを考慮する。同じことが、第２の飛行時間長に適用される。したがって、相応に符号化された受信された測定パルスの飛行時間が入力される独立したヒストグラムが、各符号化状態に対して生成される。したがって、測定パルスはそれらの符号化状態に基づいて既に区別され得るので、それぞれのヒストグラムにおけるエントリーは減る。

【0041】

測定範囲は、好ましくは、少なくとも１つの短セクション、中間セクション、および遠セクションに分割され得る。短セクションは、空間的に隣のセクションであり、好ましくは、方法を実施するためのデバイスに直接隣り合っており、遠セクションは、最後のセクションを表し、言い換えると測定範囲の終端におけるセクションである。中間セクションはその間に位置する。例えば、測定範囲の最初の３分の１が短セクションを表し得、中間の３分の１が中間セクションを表し得、最後の３分の１が遠セクションを表し得る。各受信要素は、特にイメージング領域、特に光感受性エリアを含み、光感受性エリアは、特に、測定パルスが反射された測定範囲のセクションに応じて、異なる領域に分割され得る。したがって、短セクション、中間セクション、および遠セクションから反射された測定パルスは、受信要素の異なる領域において受信される。

【0042】

言い換えると、受信要素においてパルスが発生する位置に、すなわち測定パルスが反射された物体の領域に応じて、イメージング領域のシフトが現れる。シフトは視差エラーにより結果的にもたらされる。

【0043】

測定インターバルの短インターバル、および、受信要素の短領域が短セクションに割り当てられ得、測定インターバルの中間インターバル、および受信要素の中間領域が、中間セクションに割り当てられ得、測定インターバルの遠インターバル、および受信要素の遠領域が、遠セクションに割り当てられ得る。これは、範囲の異なる、測定インターバルのセクションにおいて対応する飛行時間が入る、測定インターバルの時間的なセクションに対応する。例えば、測定インターバルの最初の３分の１が短インターバルを表し得、中間の３分の１が中間インターバルを表し得、最後の３分の１が遠インターバルを表し得る。

【0044】

受信要素のイメージング領域の異なる領域が、別々に制御され得る。好ましくは、受信要素の短領域は、受信要素の中間領域および遠領域より感度が低いように形成され得る。これは、例えば高い反射性の物体が非常に近い範囲に位置していることによる、短領域の「まぶしさ」を防ぐ目的に役立つ。

【0045】

受信要素の短領域、中間領域、および遠領域は、第１の測定インターバルの短インターバル、中間インターバル、および遠インターバルに基づいて制御され得る。受信要素の異なる領域は、特に、測定結果が対応する短インターバル、中間インターバル、または遠インターバルに入った場合かつその場合に限り有効化される。詳細には、短領域は短インターバル中に有効化され、中間領域は中間インターバル中に有効化され、遠領域は遠インターバル中に有効化される。他の場合、対応する領域は無効化される。

【0046】

制御は、特に、第１の測定インターバルのみに基づいて行われ、第２の測定インターバルの測定パルスの出射は、領域の有効化に影響を与えない。しかし、まぶしさを避けるために、第２の測定インターバルの対応する短インターバル中に受信要素のすべての領域を無効化することが有益であり得る。

【0047】

特に、第２の測定インターバルの後に第３の測定インターバルが続き得、これに基づいて領域が制御される。したがって、第２の測定インターバルの各々が、好ましくは、受信要素の領域の有効化または無効化をそれぞれ制御するとともに、その間に位置する測定インターバルは、対応する短インターバル中におけるすべての領域の無効化を除いて、制御に影響を与えない。

【0048】

本方法により、上述のステップは、特に送信ユニットの幾つかの送信要素および受信ユニットの対応する受信要素、特にすべての送信要素および受信要素に対して実施される。言い換えると、幾つかの送信要素は、出射時間において測定インターバル中に、対応する測定パルスを出射し、および、各場合において、受信時間において対応する受信要素により受信され、次に、第１の飛行時間長および第２の飛行時間長が各場合において、各受信要素により受信された測定パルスに対して特定される。結果として、対応するヒストグラムが各場合においてすべての受信要素に対して生成される。

【0049】

更なる態様において、本発明は、上述の方法を実施するためのデバイスに関する。したがって、デバイスは、本発明による方法を実施するように形成される。

【0050】

デバイスは特に、送信ユニットと受信ユニットとを備える。送信ユニットは特に送信要素を備え、受信ユニットは受信要素、特にセンサーピクセルを備える。送信要素および受信要素は、好ましくは、それぞれ、送信マトリックスまたは受信マトリックスにおいて組み合わされる。マトリックスは、特に三次元の本体、特に板状の本体と理解され得、その本体の１つの表面に、対応する要素が配置されている。

【0051】

デバイスは、特にスキャニングデバイスであり、好ましくはＬＩＤＡＲセンサーである。各場合において、送信要素は、好ましくはレーザーであり、特にＶＣＳＥＬである。送信要素は、更に、レーザーダイオード、ファイバーレーザー、またはＬＥＤであり得る。送信要素は、アドレス可能な液晶を更に備え得る。送信ユニットは、更に光学フェーズドアレイであり得る。送信要素は、個々に制御され得る。

【0052】

受信要素は、特に、特にアレイ、好ましくは焦点面アレイ、特にＡＤＰアレイ、最も好ましくはＳＰＡＤアレイの形態をとる、線形または非線形ディテクターである。アレイは、量子ドットに基づく量子フィルム構造物を更に備え得る。

【0053】

受信要素は、それぞれ個々に制御され、または有効化され得る。各受信要素は特に、異なる領域、特に、測定範囲の短セクションから測定パルスを受信するための短領域、測定範囲の中間セクションから測定パルスを受信するための中間領域、および、測定範囲の遠セクションから測定パルスを受信するための遠領域を含む。異なる領域は、それぞれ個々に制御され、または有効化され得、および、評価され得る。

【0054】

更に好ましくは、本デバイスは、少なくとも１つの評価ユニットを備える。評価ユニットは、好ましくは、第１の飛行時間長および第２の飛行時間長を特定するように、およびヒストグラムを生成するように形成される。評価ユニットは更に、ヒストグラムから距離を読み取るように構成され得る。

【0055】

デバイスは送信ユニットと受信ユニットと評価ユニットとを制御するように構成された制御ユニットを更に備え得る。

【0056】

本発明は、更に、プログラムがコンピュータのメモリにロードされた後、任意選択的に上述のデバイスと一緒に、コンピュータが上述の方法を実施することを可能にするプログラムが記憶されたコンピュータ可読ストレージデバイスを備えるコンピュータプログラム製品に関する。本発明は、更に、プログラムがコンピュータのメモリにロードされた後、任意選択的に上述のデバイスと一緒にコンピュータが上述の方法を実施することを可能にするプログラムが記憶されたコンピュータ可読ストレージデバイスに関する。

【図面の簡単な説明】

【0057】

【図1】本発明による方法の工程図である。

【図2】２つの直接的に連続した測定インターバルを示す図である。

【図3】２つの測定パルスの受信後の第１の測定結果に基づくヒストグラムの生成を示す図である。

【図4】２つの測定パルスの受信後の第２の測定結果に基づくヒストグラムの生成を示す図である。

【図5】図３および図４のヒストグラム、ならびに共通ヒストグラムを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0058】

本発明による方法１００の工程図は、図１に示される。

【0059】

方法１００は、第１の出射時間における、第１の測定インターバル１０中の第１の複数の測定パルス１３の出射１０１、および、第２の出射時間における、第２の測定インターバル１１中の第２の複数の測定パルス１３の出射１０１を含む。方法１００は、受信時間における、送信要素に割り当てられた受信ユニットの受信要素による、反射された測定パルスの受信１０３を含む。

【0060】

あらかじめ、受信要素の短領域、および、対応する測定インターバルの短インターバルが、それにより測定範囲の短セクションに割り当てられ得る。更に、測定インターバルの中間インターバルおよび受信要素の中間領域が、測定範囲の中間セクションに割り当てられ得、受信要素の遠領域および測定インターバルの遠インターバルが、測定範囲の遠セクションに割り当てられ得る１０４。短領域、中間領域、および遠領域は、第１の測定インターバル１０の短インターバル、中間インターバル、および遠インターバルに基づいて制御され得る１０５。

【0061】

方法１００は、受信された測定パルスの各々に対する、第１の飛行時間長の特定１０６および第２の飛行時間長の特定１０７を含む。方法１００は、受信要素に対するヒストグラムの生成１０８、および、ヒストグラム１５における第１の飛行時間長および／または第２の飛行時間長の入力を更に含む。本方法は、ヒストグラム１５からの距離の特定１０９を更に含み得る。

【0062】

図２は、時間１２に対してプロットされた、２つの直接的に連続した測定インターバル、すなわち、第１の測定インターバル１０および第２の測定インターバル１１を概略的に示す。検出インターバル１０ａが更に示され、検出インターバル１０ａは、第１の測定インターバル１０と同時に開始するが、２倍の長さをもち、したがって、更に第２の測定インターバル１１に重なって延びている。検出インターバル１０ａは、第１の測定インターバル１０に、または、共通検出インターバル１０ａとして両方の測定インターバルに割り当てられ得る。測定インターバルの長さ３０および検出インターバル１０ａの長さ３１は、図２に明確に示される。測定パルス１３の時間インターバルがランダムに選択された３つの測定パルス１３が各測定インターバル中に出射される。

【0063】

図３に、２つの測定パルス１３の、すなわち、第１の測定パルス１３ａの、および第２の測定パルス１３ｂの受信後における、第１の測定インターバル１０の第１の測定結果のヒストグラム１５の生成が簡略化された手法により示される。２つの測定パルス１３が同じ測定インターバルから生じるので、および、以前の測定インターバル中に測定パルスが出射されていないと仮定されるので、ヒストグラム１５の生成は簡略化された手法により示される。言い換えると、これは時間に関して第１の測定インターバル１０である。

【0064】

２つの測定パルス１３の出射時間、すなわち第１の測定パルス１３ａの第１の出射時間１４ａ、および、第２の測定パルス１３ｂの第２の送信時間１４ｂが、図３のセクションａ）において明確に確認され得る。

【0065】

第１の測定インターバル１０の開始から時間１２にわたってエントリー１６をプロットしたヒストグラム１５が、図３のセクションｂ）に示される。出射時間の考慮を一切伴わずに入力されるヒストグラムにおける位置が、シェーディングにより示される。言い換えると、これらは２つの受信された測定パルスの「修正されていない」測定された受信時間、すなわち、第１の測定パルス１３ａに対する第１の受信時間１７ａ、および、第２の測定パルス１３ｂに対する第２の受信時間１７ｂである。

【0066】

ヒストグラム１５の底側における短い矢印は、第１の測定パルス１３ａの第１の出射時間１４ａによるこれらの「修正されていない」位置のシフトを示す。上方に示される、より長い矢印は、第２の測定パルス１３ｂの第２の出射時間によるそれぞれのシフト１９を示す。シフトは、異なる出射時間に関連した補償を確実なものとする。言い換えると、すべての可能性のある出射時間が受信時間から差し引かれるという点で、すべての可能性のある出射時間が考慮される。シェーディングされたエントリーが入力されないのに対し、補償により特定された他の飛行時間は入力される。したがって、全体的に、第１の飛行時間長を形成する、および、それぞれの位置において入力された、４つの飛行時間が特定される。２つのエントリー、すなわち、各場合における第１の測定パルス１３ａの受信に基づくものと第２の測定パルス１３ｂの受信に基づくものとが、１つの位置においてどのように重なるかが明確に確認され得る。これが正しい飛行時間２０をマーキングするとともに、正しくない飛行時間２１がヒストグラム１５において、正しい飛行時間２０の周囲に対称に分散される。

【0067】

第２の測定インターバル１１の第２の測定結果が図４に示される。第２の測定インターバル１１の第１の測定パルス１３ｃの第１の出射時間１４ｃ、および、第２の測定インターバル１１の第２の測定パルス１３ｄの第２の出射時間１４ｄは、セクションａ）において確認され得る。

【0068】

シェーディングにより示される受信時間、すなわち、第１の測定パルス１３ｃに対する第１の受信時間２７ａ、および第２の測定パルス１３ｄに対する第２の受信時間２７ｂ、ヒストグラムにおいてどのように補償されるかが図４のセクションｂ）に示される。対応するシフトにより、すなわち、最初に第１の測定インターバル１０の第１の出射時間１４ａによる対応するシフト１８、第１の測定インターバル１０の第２の出射時間１４ｂによるシフト１９、第２の測定インターバル１１の第１の出射時間１４ｃによるシフト２８、および、第２の測定インターバル１１の第２の出射時間１４ｄによるシフト２９により補償が行われる。補償は、各場合において、それぞれの受信時間からの対応する出射時間の推論により、行われる。

【0069】

各場合における両方の測定パルスに基づくエントリーが飛行時間の正しい位置においてどのように重なり、すべての他のエントリーがそれらの周囲にどのように対称に分散されるかが再度、明確に確認され得る。同じ測定インターバルの測定パルスの出射時間に関連した補償により、第１の飛行時間長が形成され、第２の飛行時間長が以前の測定インターバルの出射時間との比較により形成される。

【0070】

図３および図４の異なる測定結果のヒストグラム１５が図５に示され、ここで、セクションａ）は、図３の第１の測定インターバル１０の第１の測定結果のヒストグラム１５を示し、セクションｂ）は、図４の第２の測定インターバル１１の第２の測定結果のヒストグラム１５を示す。

【0071】

２つの測定結果の重ねられたヒストグラム１５がセクションｃ）に示され、セクションｃ）は、すべての受信された測定パルスのエントリーが各場合において正しい位置においてどのように重なり得るかを明確にし、正しい飛行時間２０、ひいては距離が、最大値を特定することにより単純な手法によりヒストグラムから読み取られ得る。

【符号の説明】

【0072】

１０ 第１の測定インターバル
１０ａ 検出インターバル
１１ 第２の測定インターバル
１２ 時間
１３ 測定パルス
１３ａ 第１の測定インターバルの第１の測定パルス
１３ｂ 第１の測定インターバルの第２の測定パルス
１３ｃ 第２の測定インターバルの第１の測定パルス
１３ｄ 第２の測定インターバルの第２の測定パルス
１４ａ 第１の測定インターバルの第１の出射時間
１４ｂ 第１の測定インターバルの第２の出射時間
１４ｃ 第２の測定インターバルの第１の出射時間
１４ｄ 第２の測定インターバルの第２の出射時間
１５ ヒストグラム
１６ エントリー
１７ａ 第１の測定インターバルの第１の受信時間
１７ｂ 第１の測定インターバルの第２の受信時間
１８ 第１の測定インターバルの第１の出射時間によるシフト
１９ 第１の測定インターバルの第２の出射時間によるシフト
２０ 正しい飛行時間
２１ 正しくない飛行時間
２７ａ 第２の測定インターバルの第１の受信時間
２７ｂ 第２の測定インターバルの第２の受信時間
２８ 第２の測定インターバルの第１の出射時間によるシフト
２９ 第２の測定インターバルの第２の出射時間によるシフト
３０ 測定インターバルの長さ
３１ 検出インターバルの長さ
１００ 方法
１０１ 第１の出射時間において第１の測定インターバル中に第１の複数の測定パルスを出射すること
１０２ 第２の出射時間において第２の測定インターバル中に第２の複数の測定パルスを出射すること
１０３ 受信時間における送信要素に割り当てられた受信ユニットの受信要素による反射された測定パルスの受信
１０４ 測定範囲の短セクションへの、測定インターバルの短インターバルの割り当て、および、受信要素の短領域の割り当て、測定範囲の中間セクションへの、測定インターバルの中間インターバルの割り当て、および、受信要素の中間領域の割り当て、測定範囲の遠セクションへの、測定インターバルの遠インターバルの割り当て、および受信要素の遠領域の割り当て
１０５ 第１の測定インターバルの短インターバル、中間インターバル、および遠インターバルに基づく、短領域、中間領域、および遠領域の制御
１０６ 受信された測定パルスの各々に対する第１の飛行時間長を特定すること
１０７ 受信された測定パルスの各々に対する第２の飛行時間長を特定すること
１０８ 受信要素に対するヒストグラムを生成すること、および、第１の飛行時間長および／または第２の飛行時間長の入力
１０９ ヒストグラムから距離を特定すること

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】