(57)【要約】  視野（１０６）の光学捕捉のためのＬＩＤＡＲセンサ（１００、３００）であって、レーザパターン生成ユニット（１０２）を備えた送信ユニット（１０１、３０１）を有し、このレーザパターン生成ユニット（１０２）は、視野（１０６）内で照明パターン（２１８）を生成するよう形成されており；視野（１０６）内でオブジェクト（１０７）によって反射された二次光（１０９、３０９）を受信するための少なくとも１つの検出ユニット（１１２）を備えた受信ユニット（１１０、３１０）を有し；この少なくとも１つの検出ユニット（１１２）は多数の画素（４０１−ｍ，ｎ；５００）を有し、かつ少なくとも幾つかの画素（４０１−ｍ，ｎ；５００）はそれぞれ複数のアクティブ化可能な単一光子アバランシェダイオード（４０２、５０１−１〜５０１−４）を有し；回転軸（２２１、３２１）の周りを回転可能な少なくとも１つの回転ユニット（１１６）を有し、送信ユニット（１０１、３０１）および受信ユニット（１１０、３１０）は、少なくとも部分的に回転ユニット（１１６）上に配置されている。ＬＩＤＡＲセンサ（１００、３００）は、１つの画素（４０１−ｍ，ｎ；５００）の少なくとも２つの単一光子アバランシェダイオード（４０２、５０１−１〜５０１−４）の検出信号を、組合せ論理を用いてリンクさせるために設計された少なくとも１つの接続回路（５０２）をさらに有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
視野（１０６）の光学捕捉のためのＬＩＤＡＲセンサ（１００、３００）であって、
前記視野（１０６）内へ一次光（１０４、３０４）を送信するためのレーザパターン生成ユニット（１０２）を備えた送信ユニット（１０１、３０１）を有し、
前記レーザパターン生成ユニット（１０２）が、前記視野（１０６）内で照明パターン（２１８）を生成するよう形成されており、前記照明パターン（２１８）が第１の方向（２１９）および第２の方向（２２０）を有し、前記第１の方向（２１９）と前記第２の方向（２２０）が互いに直交して配置されており、前記第１の方向（２１９）に沿った前記照明パターン（２１８）の広がりが、前記第２の方向（２２０）に沿った前記照明パターン（２１８）の広がりより大きく、ならびに
前記視野（１０６）内でオブジェクト（１０７）によって反射および／または散乱された二次光（１０９、３０９）を受信するための少なくとも１つの検出ユニット（１１２）を備えた受信ユニット（１１０、３１０）をさらに有し、
前記少なくとも１つの検出ユニット（１１２）が多数の画素（４０１−ｍ，ｎ；５００）を有し、かつ少なくとも幾つかの画素（４０１−ｍ，ｎ；５００）がそれぞれ複数のアクティブ化可能な単一光子アバランシェダイオード（４０２、５０１−１〜５０１−４）を有し、ならびに
回転軸（２２１、３２１）の周りを回転可能な少なくとも１つの回転ユニット（１１６）をさらに有し、
前記送信ユニット（１０１、３０１）が、少なくとも部分的に前記回転ユニット（１１６）上に配置されており、かつ
前記受信ユニット（１１０、３１０）が、少なくとも部分的に前記回転ユニット（１１６）上に配置されているＬＩＤＡＲセンサ（１００、３００）において、
前記ＬＩＤＡＲセンサ（１００、３００）が、
１つの画素（４０１−ｍ，ｎ；５００）の少なくとも２つの単一光子アバランシェダイオード（４０２、５０１−１〜５０１−４）の検出信号を、組合せ論理を用いてリンクさせるために設計された少なくとも１つの接続回路（５０２）をさらに有することを特徴とするＬＩＤＡＲセンサ（１００、３００）。
【請求項２】
前記接続回路（５０２）が、ＯＲ接続回路または排他的ＯＲ接続回路であることを特徴とする請求項１に記載のＬＩＤＡＲセンサ（１００、３００）。
【請求項３】
前記接続回路（５０２）がＯＲ接続回路であり、１つの単一光子アバランシェダイオード（４０２、５０１−１〜５０１−４）によって発生したデジタル信号を時間的に短くするために少なくとも１つのパルス圧縮器（５０３）をさらに有する、請求項２に記載のＬＩＤＡＲセンサ（１００、３００）。
【請求項４】
前記画素（４０１−ｍ，ｎ；５００）が、所定の個数（ｍ）の行および所定の個数（ｎ）の列を有するグリッド内に配置されており、少なくとも１つの行の前記画素（４０１−ｍ，ｎ；５００）および／または少なくとも１つの列の前記画素（４０１−ｍ，ｎ；５００）が並列的にアクティブ化可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のＬＩＤＡＲセンサ（１００、３００）。
【請求項５】
前記回転可能な回転ユニット（１１６）を少なくとも前記第２の方向（２２０）に沿って移動させるために形成された少なくとも１つの制御ユニット（１１７）をさらに有し、これにより前記照明パターン（２１８）が、少なくとも前記第２の方向（２２０）に沿って移動する、請求項１から４のいずれか一項に記載のＬＩＤＡＲセンサ（１００、３００）。
【請求項６】
前記送信ユニット（１０１、３０１）および前記受信ユニット（１１０、３１０）が、前記回転可能な回転ユニット（１１６）の前記回転軸（２２１）に沿って重なり合ってまたは相並んで配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のＬＩＤＡＲセンサ（１００、３００）。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のＬＩＤＡＲセンサ（１００、３００）を備えた作動装置または車両。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか一項に記載のＬＩＤＡＲセンサを使った視野の光学捕捉のための方法（６００）であって、
視野内で照明パターンを生成し（６０２）、前記照明パターンが第１の方向および第２の方向を有し、前記第１の方向と前記第２の方向が互いに直交して配置されており、前記第１の方向に沿った前記照明パターンの広がりが、前記第２の方向に沿った前記照明パターンの広がりより大きいステップと、
制御ユニット（１１７）により、回転軸の周りを回転するための回転ユニットを制御し（６０３）、これにより前記照明パターンが、少なくとも前記第２の方向に沿って移動するステップと、
少なくとも１つの検出ユニットにより、前記視野内でオブジェクトによって反射および／または散乱された二次光を受信し（６０４）、前記少なくとも１つの検出ユニットが多数の画素を有し、かつ少なくとも幾つかの画素がそれぞれ複数のアクティブ化可能な単一光子アバランシェダイオードを有するステップと、
接続回路により、１つの画素の少なくとも２つの単一光子アバランシェダイオードの前記検出信号を、組合せ論理を用いてリンクさせる（６０５）ステップとを有する方法（６００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項のプリアンブルによる視野の光学捕捉のためのＬＩＤＡＲセンサ、ＬＩＤＡＲセンサを備えた作動装置または車両、および視野の光学捕捉のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
独国特許出願公開第１０２０１６２１９９５５号明細書は、レーザパターン生成ユニットと、偏向ユニットと、制御ユニットとを備えた、とりわけ車両の周囲を照明するための送信ユニットを開示している。レーザパターン生成ユニットは、視野内で照明パターンを生成するよう適応されており、この照明パターンは第１の方向および第２の方向を有し、この第１の方向と第２の方向は互いに直交して配置されており、第１の方向に沿った照明パターンの広がりは、第２の方向に沿った照明パターンの広がりより大きく、この照明パターンはとりわけ格子縞パターンであり、かつ制御ユニットは、偏向ユニットを少なくとも第２の方向に沿って移動させるよう適応されており、これにより照明パターンが少なくとも第２の方向に沿って移動する。
【０００３】
米国特許出願公開第２０１７／０１７６５７９号明細書は、光パルスの少なくとも１つのビームを放出するレーザ光源と、少なくとも１つのビームを目標シーンに送信および走査するビーム偏向装置と、センサ素子の構成とを含む電気光学装置を開示している。各センサ素子は、センサ素子への単一光子の入射時間を示す信号を出力する。集光光学系は、透過されたビームによって走査された目標シーン（場面）をアレイ上に結像する。回路は、アレイの選択領域内でのみ捕捉素子を作動させ、かつ少なくとも１つのビームのアレイにおける走査と同期して選択領域を動かすために結合されている。したがって、センサの信号対雑音比を高めるため、検出器ピクセルを順次アクティブ化するスキャニングシステムが開示されている。この開示から当業者には、ＬｉＤＡＲシステムのマイクロミラーに基づく実装であることが明らかである。検出器ピクセルは、いわゆる「Ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｅｓｔ」（ＲＯＩ）内でアクティブに切り換えられる。
【０００４】
米国特許出願公開第２０１８／０００３８２１号明細書は、光放出システムおよび光受信システムを含むオブジェクト検出器を開示している。光放出システムは、単軸方向に配置された多数の光放出素子を備えた光源を含んでいる。光放出システムは光を放出する。光放出素子は、個々に相次いで制御可能なレーザダイオードである。光受信システムは、光放出システムによって放出されてオブジェクトによって反射された光を受信する。多数の光放出素子は、多数の光線を多数の領域へ放出し、これらの領域は単軸方向において互いに異なる。多数の領域の幾つかを照射するための光量は、多数の領域の幾つかとは違う領域を照射するための光量とは異なる。各光放出素子に正確に１つの受信素子が割り当てられることが開示されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、視野内へ一次光を送信するためのレーザパターン生成ユニットを備えた送信ユニットを有する、視野の光学捕捉のためのＬＩＤＡＲセンサを出発点とする。レーザパターン生成ユニットは、とりわけ少なくとも１つのレーザを有する。レーザパターン生成ユニットは、視野内で照明パターンを生成するよう形成されており、この照明パターンは第１の方向および第２の方向を有し、この第１の方向と第２の方向は互いに直交して配置されている。これに関し、第１の方向と第２の方向は互いに実質的に直交して配置されている。これは、正しい角度からの少しのずれも含まれることを意味する。例えば、レーザのアライメント誤差によって発生するずれも含まれる。第１の方向に沿った照明パターンの広がりは、第２の方向に沿った照明パターンの広がりより大きい。照明パターンは、とりわけライン、長方形、または格子縞パターンとして形成されている。ＬＩＤＡＲセンサは、視野内でオブジェクトによって反射および／または散乱された二次光を受信するための少なくとも１つの検出ユニットを備えた受信ユニットをさらに有する。少なくとも１つの検出ユニットは多数の画素を有し、少なくとも幾つかの画素はそれぞれ複数のアクティブ化可能な単一光子アバランシェダイオードを有する。ＬＩＤＡＲセンサは、回転軸の周りを回転可能な回転ユニットをさらに有する。ＬＩＤＡＲセンサの送信ユニットは、少なくとも部分的に回転ユニット上に配置されている。ＬＩＤＡＲセンサの受信ユニットは、少なくとも部分的に回転ユニット上に配置されている。
【０００６】
本発明によれば、ＬＩＤＡＲセンサは、１つの画素の少なくとも２つの単一光子アバランシェダイオードの検出信号を、組合せ論理を用いてリンクさせるために設計された少なくとも１つの接続回路（リンカ：ｖｅｒｋｎｕｐｆｅｒ）を有する。
【０００７】
ＬＩＤＡＲセンサは、とりわけ、少なくとも１つの評価ユニットをさらに有する。少なくとも１つの評価ユニットは、送信された一次光および再び受信された二次光の光飛行時間を決定するように構成されている。ＬＩＤＡＲセンサと視野内のオブジェクトとの間隔は、信号飛行時間（Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ、ＴＯＦ）に基づいてまたは周波数変調連続波信号（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ、ＦＭＣＷ）に基づいて決定され得る。光飛行時間法には、反射されたレーザパルスの受信時点を決定するパルス法または振幅変調された光信号を送信し、かつ受信された光信号に対する位相ずれを決定する位相法がある。
【０００８】
検出ユニットは、複数のアクティブ化可能な単一光子アバランシェダイオード（英語：Ｓｉｎｇｌｅ−Ｐｈｏｔｏｎ  Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｄｉｏｄｅｓ（ＳＰＡＤ））を有する。単一光子アバランシェダイオードは、この場合、サブピクセルと呼ぶことができる。１つの画素の少なくとも２つの単一光子アバランシェダイオードのリンクにより、いわゆるマクロピクセルが生じる。検出ユニットの画素はマクロピクセルと呼ぶことができる。１つの単一光子アバランシェダイオードは、最小光量が単一光子アバランシェダイオードの光集約的な領域に入射すると、１つの電気パルスを放つ。この光量は、単一の光子で既に達成され得る。単一光子アバランシェダイオードは、相応に非常に繊細であり得る。単一光子アバランシェダイオードは、電気パルスを供給した後、改めて最小光量の入射に反応してさらなる１つの電気パルスを供給するための準備ができるまでに固定の時間を必要とする。この時間においては光が記録されない。この時間は、むだ時間と呼ぶことができる。
【０００９】
本発明の利点は、検出ユニットのダイナミックレンジが上昇し得ることにある。画素（マクロピクセルと言う）は、さもなければたいていは繊細すぎる単一光子アバランシェダイオードの使用を可能にする。１つの画素の出力は、光学的に必要な大きさに関係なく最適化され得る。１つの画素に１つの欠陥のある単一光子アバランシェダイオードがあっても、完全な画素でなくなることはない。したがって１つの欠陥のある単一光子アバランシェダイオードの場合、１つの画素の光収率が上昇する。ＬＩＤＡＲセンサの評価ユニットに画素を柔軟に割り当てれば、サブピクセル範囲での、検出ユニットの評価すべき面積の適合が可能にされ得る。これは、ＬＩＤＡＲセンサの送信ユニットへの、検出ユニットの簡単な適合を可能にする。送信ユニットおよび受信ユニットのアライメントが簡略化される。
【００１０】
本発明の有利な一形態では、接続回路（リンカ）は、ＯＲ接続回路または排他的ＯＲ接続回路で構成される。ＯＲ接続回路の場合には、１つの光子の受信時点が、サブピクセルの出力信号の立ち上がりエッジにコード化される。出力信号の論理的にアクティブな段階は、サブピクセルのむだ時間を反映している。排他的ＯＲ接続回路の場合には、サブピクセルがトグルフリップフロップに切り換えられる。したがって１つのサブピクセルの各光子検出が出力信号の状態変化を生じさせる。言い換えれば、この場合は１つの光子の受信時点が、出力信号の立ち上がりおよび立ち下がりエッジにコード化される。この形態の利点は、各サブピクセルに１つの評価ユニットが割り当てられなくてよいことにある。
【００１１】
本発明のさらなる有利な一形態では、接続回路がＯＲ接続回路であり、ＬＩＤＡＲセンサが、１つの単一光子アバランシェダイオードによって発生したデジタル信号を時間的に短くするために少なくとも１つのパルス圧縮器をさらに有する。個々の信号間のむだ時間が短くされ得る。この形態の利点は、信号処理能力が向上し得ることにある。光子の計数率の上昇が達成され得る。
【００１２】
本発明のさらなる有利な一形態では、画素が、所定の個数の行および所定の個数の列を有するグリッド内で配置されていることが企図される。少なくとも１つの行の画素および／または少なくとも１つの列の画素が並列的にアクティブ化可能である。二次光の受信の際、１つの列内の各画素がアクティブであり得る。その際、相応の列内のこれらの画素の各単一光子アバランシェダイオードもアクティブであり得る。二次光の受信の際、１つの行内の各画素がアクティブであり得る。この場合、対応する行内のこれらの画素の各単一光子アバランシェダイオードもアクティブであり得る。この形態の利点は、送信された照明パターンによってもたらされる二次光の改善された検出が達成され得ることにある。例えばレーザパターン生成ユニット内で複数のレーザを使用する場合、レーザパターン生成ユニットの１つの決定されたレーザを、検出ユニットの正確に１つの単一光子アバランシェダイオードに割り当てる必要はない。
【００１３】
本発明のさらなる有利な一形態では、ＬＩＤＡＲセンサが、回転可能な回転ユニットを少なくとも第２の方向に沿って移動させるために形成された少なくとも１つの制御ユニットをさらに有し、これにより照明パターンは、少なくとも第２の方向に沿って移動する。したがってレーザパターン生成ユニットは、第１の方向に直交してスキャンされる照明パターンを生成する。したがって照明パターンは、ピクセルごとにではなく全体としてスキャンされる。つまり既知のＬＩＤＡＲセンサによって知られているフラッシュ原理およびスキャン原理の組合せである。この形態の利点は、レーザパターン生成ユニットの必要なパルス出力が低く保たれ得ることにある。レーザパターン生成ユニットの少なくとも１つのレーザの必要なパルス出力が低く保たれ得る。パルス出力が、フラッシュ原理に従って働くＬＩＤＡＲセンサに比べて低く保たれ得る。そのうえフラッシュ原理およびスキャン原理の組合せは、測定ごとの、レーザパターン生成ユニットの少なくとも１つのレーザのパルス数の上昇を可能にする。これは、とりわけ単一光子アバランシェダイオードを備えた検出ユニットを使用する際の利点である。そのうえＬＩＤＡＲセンサのアイセーフティが向上し得る。同時に、スキャン原理に従って働くＬＩＤＡＲセンサに対し、測定時間が向上し得る。視野内での照明パターンの生成により、一方向での分解能が、レーザユニットおよび検出ダイオードの個数によってもはや制限されなくなる。第１の方向に沿った分解能は、ＬＩＤＡＲセンサの受信ユニットに依存する。第１の方向に沿った分解能は、受信ユニットの受信光学系に依存し得る。第１の方向に沿った分解能は、検出ユニットの画素の個数に依存する。第２の方向に沿った分解能は、ＬＩＤＡＲセンサのスキャンユニットに依存する。この場合、回転軸の周りを回転可能な回転ユニットを、スキャンユニットと呼ぶことができる。
【００１４】
本発明のさらなる有利な一形態では、送信ユニットおよび受信ユニットが、回転可能な回転ユニットの回転軸に沿って重なり合ってまたは相並んで配置されているように構成される。この形態の利点は、例えば車両内にＬＩＤＡＲセンサを取り付ける際の要求が考慮され得ることにある。つまり例えばＬＩＤＡＲセンサの設置高さに関する要求が考慮され得る。
【００１５】
本発明はさらに、上述のＬＩＤＡＲセンサを備えた作動装置または車両を出発点とする。
【００１６】
本発明はさらに、上述のＬＩＤＡＲセンサを使った視野の光学捕捉のための方法を出発点とする。この方法は、視野内での照明パターンの生成を含み、この照明パターンは第１の方向および第２の方向を有する。第１の方向と第２の方向は互いに実質的に直交して配置されている。第１の方向に沿った照明パターンの広がりは、第２の方向に沿った照明パターンの広がりより大きい。この方法は、制御ユニットによる、回転軸の周りを回転するための回転ユニットの制御をさらに含み、これにより照明パターンは、少なくとも第２の方向に沿って移動する。この方法は、少なくとも１つの検出ユニットによる、視野内でオブジェクトによって反射および／または散乱された二次光の受信をさらに含む。少なくとも１つの検出ユニットは多数の画素を有する。少なくとも幾つかの画素はそれぞれ複数のアクティブ化可能な単一光子アバランシェダイオードを有する。この方法は、接続回路による、１つの画素の少なくとも２つの単一光子アバランシェダイオードの検出信号の、組合せ論理を用いたリンクをさらに含む。
【００１７】
以下に、添付の図面に基づいて本発明の例示的実施形態をより詳しく解説する。図中の同じ符号は同じまたは同じ作用の要素を意味する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ＬＩＤＡＲセンサの一例を示す第１の実施形態の平面図である。
【図２】ＬＩＤＡＲセンサの一例を示す第１の実施形態の側面図である。
【図３】ＬＩＤＡＲセンサの一例を示す第２の実施形態の側面図である。
【図４】ＬＩＤＡＲセンサにおける検出ユニットの１つの例示的な実施形態の概略図である。
【図５】ＬＩＤＡＲセンサにおける検出ユニットの画素および接続回路の１つの例示的な実施形態の概略図である。
【図６】ＬＩＤＡＲセンサを使った視野の光学捕捉のための方法の例示的な実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、ＬＩＤＡＲセンサ１００の平面図を例示的に示している。図１によるＬＩＤＡＲセンサ１００は、視野１０６内へ一次光１０４を送信するためのレーザパターン生成ユニット１０２を備えた送信ユニット１０１を有する。レーザパターン生成ユニット１０２は、この例ではレーザ１０３を有する。レーザ１０３は、例えばライン指向性を有し得る。送信された一次光１０４は、視野１０６内への送信の際、送信光学系１０５を通過し得る。送信光学系１０５は、例えば少なくとも１つのレンズまたは少なくとも１つの光学フィルタを有し得る。一次光１０４は、シーン（場面）１０８およびそのなかにあるオブジェクト１０７の捕捉および／または調査のために送信される。これに関し視野１０６は、周囲のうち送信ユニット１０１が照明し得る領域である。視野１０６は、送信ユニット１０１に対して１ｍ〜１８０ｍの間隔をあけて広がっていることが好ましい。
【００２０】
図１によるＬＩＤＡＲセンサ１００は、受信ユニット１１０をさらに有する。受信ユニット１１０は、光を、とりわけ視野１０６内のオブジェクト１０７によって反射された二次光１０９としての光を、受信光学系１１１を介して受信する。受信光学系１１１は、例えば少なくとも１つのレンズまたは少なくとも１つの光学フィルタを有し得る。受信された二次光１０９は、検出ユニット１１２へ伝送される。ＬＩＤＡＲセンサは、図１では見易くするために示していない少なくとも１つの接続回路をさらに有する。この接続回路は、図４と関連した図５の解説の際により詳しく説明する。
【００２１】
レーザパターン生成ユニット１０２および検出ユニット１１２の制御は、制御線１１４または１１５を介し、制御および評価ユニット１１３によって行われる。検出ユニット１１２の１つの例示的な実施形態について、図４でより詳しく説明する。
【００２２】
受信ユニット１１０および送信ユニット１０１は、視野側で実質的に二軸の光軸を有して形成されている。ＬＩＤＡＲセンサ１００は、回転軸の周りを回転可能な回転ユニット１１６をさらに有する。この例示的な実施形態では、送信ユニット１０１は回転ユニット１１６上に配置されている。受信ユニット１１０も回転ユニット１１６上に配置されている。回転可能な回転ユニット１１６は、制御ユニット１１７によって制御される。
【００２３】
図２は、図１で説明したＬＩＤＡＲセンサ１００の側面図を例示的に示している。図２では、レーザパターン生成ユニット１０２が、視野１０６内で照明パターン２１８を生成するよう構成されていることが分かる。照明パターン２１８は第１の方向２１９および第２の方向２２０を有する。第１の方向２１９と第２の方向２２０は互いに直交して配置されている。第１の方向２１９に沿った照明パターン２１８の広がりは、第２の方向２２０に沿った照明パターン２１８の広がりより大きい。示したＬＩＤＡＲセンサ１００の照明パターン２１８は、この場合、格子縞パターンとして形成されている。照明パターン２１８はその代わりにラインとしてまたは長方形として形成され得る。
【００２４】
図２では、制御ユニット１１７が、回転可能な回転ユニット１１６を少なくとも第２の方向２２０に沿って、回転軸２２１の周りを移動させるよう形成されていることが認識できる。これにより照明パターン２１８は、少なくとも第２の方向２２０に沿って移動する。照明パターン２１８の移動は、例えば段階的に行われ得るかまたは連続的なスキャン運動として実行される。
【００２５】
ＬＩＤＡＲセンサ１００の送信ユニット１０１および受信ユニット１１０は、回転可能な回転ユニット１１６の回転軸２２１に沿って相並んで配置されている。
【００２６】
図３は、ＬＩＤＡＲセンサ３００の側面図を例示的に示している。ＬＩＤＡＲセンサ３００は、視野内へ一次光３０４を送信するための送信ユニット３０１を有する。一次光は送信方向３２２に沿って送信される。ＬＩＤＡＲセンサ３００は、視野内でオブジェクトによって反射および／または散乱された二次光３０９を受信するための受信ユニット３１０をさらに有する。二次光は受信方向３２３で受信ユニット３１０に当たる。
【００２７】
ＬＩＤＡＲセンサ３００は、図１および図２で説明したＬＩＤＡＲセンサ１００に実質的に対応している。送信ユニット３０１は、図１および図２で説明した送信ユニット１０１に対応している。受信ユニット３１０は、図１および図２で説明した受信ユニット３１０に対応している。ＬＩＤＡＲセンサ１００に対する相違は、実質的に、ＬＩＤＡＲセンサ３００では送信ユニット３０１および受信ユニット３１０が、回転可能な回転ユニットの回転軸３２１に沿って重なり合って配置されていることにしかない。
【００２８】
説明した図では、第１の方向２１９と第２の方向２２０を相互に取り替えることができ、そうすると、照明パターン２１８は第２の方向に沿って延びており、かつ第１の方向に沿ってスキャンされ、つまり照明パターンのより大きな広がりが水平方向に延びており、かつ鉛直方向にスキャンされる。照明パターンは、例えばレーザラインとしてまたは格子縞パターンの形態で形成される。
【００２９】
図４は、ＬＩＤＡＲセンサ１００、３００が備えているような検出ユニット１１２を概略的および例示的に示している。検出ユニット１１２は多数の画素４０１−ｍ，ｎを有する。これらの画素は、この例では所定の個数ｍの行および所定の個数ｎの列を有するグリッド内に配置されている。この場合、個数ｍは整数である。個数ｍは整数１〜ｉであり得る。個数ｎは整数である。個数ｎは整数１〜ｊであり得る。数ｉの値および／または数ｊの値は、具体的な一実施形態では、ＬＩＤＡＲセンサの所与の到達距離の場合のアイセーフティに関する要求によって制限され得る。数ｉの値および／または数ｊの値は、具体的な一実施形態では、費用設定または製造可能性に関する設定によって制限され得る。この場合、少なくとも個数ｍまたは少なくとも個数ｎが１ではない。少なくとも１つの行または列が、少なくとも２つの画素を有する。図４の例に示したように、行の個数ｍも列の個数ｎも１より大きいことができる。検出ユニットは、多数の画素４０１−ｍ，ｎのマス目として形成されている。
【００３０】
この例で示した検出ユニット１１２では、画素４０１−ｍ，ｎがそれぞれ、複数のアクティブ化可能な単一光子アバランシェダイオード４０２（見易くするために画素４０１−ｍ，ｎごとに１つずつの単一光子アバランシェダイオード４０２にしか符号を付していない）を有する。１つの単一光子アバランシェダイオード４０２は、この場合、サブピクセルと呼ぶことができる。少なくとも１つの行の画素４０１−ｍ，ｎおよび／または少なくとも１つの列の画素４０１−ｍ，ｎが並列的にアクティブ化可能である。
【００３１】
１つの画素４０１−ｍ，ｎの単一光子アバランシェダイオード４０２は、図４には示していない接続回路を介してリンクしている。図４に示した検出ユニット１１２の画素４０１−ｍ，ｎの各々にそれぞれ１つの、図５で例示的に示しているような接続回路が割り当てられ得る。１つの画素４０１−ｍ，ｎの少なくとも２つの単一光子アバランシェダイオード４０２のリンクにより、いわゆるマクロピクセルが生じる。検出ユニット１１２の画素４０１−ｍ，ｎはマクロピクセルと呼ぶことができる。
【００３２】
図５は、図１〜図３に示したＬＩＤＡＲセンサ１００、３００が備えているような検出ユニット１１２の画素５００および図１〜図３に示したＬＩＤＡＲセンサ１００、３００が備えているような接続回路５０２の１つの例示的な実施形態を概略的に示している。画素５００は、前出の図の中で説明した検出ユニット１１２の一部であり得る。
【００３３】
示した画素５００は、例示的に４つの単一光子アバランシェダイオード５０１−１〜５０１−４を有する。接続回路５０２は、４つの単一光子アバランシェダイオード５０１−１〜５０１−４を相互にリンクさせる。接続回路５０２は、画素５００の４つの単一光子アバランシェダイオード５０１−１〜５０１−４の少なくとも２つの検出信号を、組合せ論理を用いてリンクさせるために設計されている。接続回路５０２は、とりわけＯＲ接続回路または排他的ＯＲ接続回路であり得る。接続回路５０２がＯＲ接続回路である場合には、ＬＩＤＡＲセンサは任意選択で、少なくとも１つのパルス圧縮器５０３をさらに有し得る。パルス圧縮器により、単一光子アバランシェダイオード５０１−１〜５０１−４によって発生したデジタル信号が時間的に短縮される。
【００３４】
図６は、ＬＩＤＡＲセンサを使った視野の光学捕捉のための方法を例示的に示している。この方法はステップ６０１で始まる。ステップ６０２では、視野内で照明パターンが生成される。照明パターンは第１の方向および第２の方向を有する。第１の方向と第２の方向は互いに直交して配置されており、第１の方向に沿った照明パターンの広がりは、第２の方向に沿った照明パターンの広がりより大きい。ステップ６０３では、制御ユニットにより、回転軸の周りを回転するための回転ユニットが制御される。これにより照明パターンは、少なくとも第２の方向に沿って移動する。ステップ６０４では、少なくとも１つの検出ユニットにより、視野内でオブジェクトによって反射および／または散乱された二次光が受信される。この少なくとも１つの検出ユニットは多数の画素を有する。少なくとも幾つかの画素はそれぞれ複数のアクティブ化可能な単一光子アバランシェダイオードを有する。ステップ６０５では、接続回路により、１つの画素の少なくとも２つの単一光子アバランシェダイオードの検出信号が、組合せ論理を用いてリンクされる。この方法はステップ６０６で終了する。
【００３５】
ＬＩＤＡＲセンサ１００および３００ならびに方法６００は、車両の視野の捕捉のためにも、作動装置の視野の捕捉のためにも用いられ得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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