KR101762525B1 - 다수의 이미터들을 이용한 깊이 주사를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

다수의 이미터들을 이용한 깊이 주사를 위한 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101762525B1
KR101762525B1 KR1020157029661A KR20157029661A KR101762525B1 KR 101762525 B1 KR101762525 B1 KR 101762525B1 KR 1020157029661 A KR1020157029661 A KR 1020157029661A KR 20157029661 A KR20157029661 A KR 20157029661A KR 101762525 B1 KR101762525 B1 KR 101762525B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
beams
scene
emitters
transmitter
light
Prior art date
Application number
KR1020157029661A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150131313A (ko
Inventor
알렉산더 쉬펀트
로넨 에이나트
자프리르 모르
Original Assignee
애플 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 애플 인크. filed Critical 애플 인크.
Publication of KR20150131313A publication Critical patent/KR20150131313A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101762525B1 publication Critical patent/KR101762525B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
    • G01J1/0477—Prisms, wedges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/46—Indirect determination of position data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G01S7/4815—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone using multiple transmitters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Abstract

맵핑 장치는 래스터 패턴의 주사 라인 방향을 가로질러 서로 오프셋되는 개별 빔 축들(87, 88)을 따르는 광의 펄스들을 포함하는 적어도 두 개의 빔을 교대로 방출하도록 구성된 전송기(44)를 포함한다. 스캐너(64)는 장면 위에서 래스터 패턴으로 둘 이상의 빔을 주사하도록 구성된다. 수신기(48)는 장면으로부터 반사된 광을 수신하고 장면 내의 포인트로/로부터 펄스들의 비행시간을 나타내는 출력을 생성하도록 구성된다. 프로세서(24)는 장면의 3D 맵을 생성하도록 수신기의 출력을 처리하도록 연결된다.

Description

다수의 이미터들을 이용한 깊이 주사를 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DEPTH SCANNING WITH MULTIPLE EMITTERS}
본 발명은 일반적으로 광학 방사선의 투사 및 포착을 위한 방법 및 디바이스에 관한 것으로, 특히 광학적 3D 맵핑(mapping)에 관한 것이다.
광학적 3D 맵핑(optical 3D mapping), 즉 대상물의 광학 이미지를 처리함으로써 대상물 표면의 3D 프로파일을 생성하기 위한 다양한 방법들이 본 기술 분야에 공지되어 있다. 이러한 종류의 3D 프로파일은 또한 3D 맵, 깊이 맵 또는 깊이 이미지라고도 하며, 3D 맵핑은 또한 깊이 맵핑이라고도 한다.
미국 특허 출원 공개번호 제2011/0279648호는 대상물의 2D 이미지를 카메라로 포착하는 단계를 포함하는, 대상물의 3D 표현을 구축하기 위한 방법을 기술한다. 이 방법은 피사체의 복수의 타깃 영역들을 한번에 하나씩 조명하도록 피사체 위로 변조된 조명 빔을 주사하는 단계 및 타깃 영역들의 각각으로부터 반사된 조명 빔으로부터 광의 변조 애스펙트(modulation aspect)를 측정하는 단계를 추가로 포함한다. 이동식 미러 빔 스캐너가 사용되어 조명 빔을 주사하고, 광검출기가 사용되어 변조 애스펙트를 측정한다. 이 방법은 타깃 영역들의 각각에 대해 측정된 변조 애스펙트에 기초하여 깊이 애스펙트를 계산하는 단계 및 깊이 애스펙트를 2D 이미지의 대응하는 픽셀과 연관시키는 단계를 추가로 포함한다.
미국 특허 제8,018,579호는 진폭 변조 주사 빔의 경로 길이를 그의 위상 변이(phase shift)의 함수로서 측정함으로써 사용자 입력이 이미징 체적 내에서 광학적으로 검출되는 3차원 이미징 및 디스플레이 시스템을 기술한다. 검출된 사용자 입력에 관한 시각적 이미지 사용자 피드백이 제시되어 있다.
개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제7,952,781호에는 광선을 주사하는 방법 및 주사 디바이스에 포함될 수 있는 마이크로 전자 기계 시스템(microelectromechanical system, MEMS)을 제조하는 방법이 설명되어 있다.
미국 특허 출원 공개번호 제2012/0236379호는 MEMS 주사를 사용하는 레이더(LADAR) 시스템을 기술한다. 주사 미러(scanning mirror)가 미러 영역을 포함하도록 패턴화되는 기재(substrate), 미러 영역 주위의 프레임 및 프레임 주위의 기부(base)를 포함한다. 한 세트의 액추에이터들이 미러 영역을 프레임에 대해 제1 축을 중심으로 회전시키도록 작동하고, 제2 세트의 액추에이터들이 프레임을 기부에 대해 제2 축을 중심으로 회전시킨다. 주사 미러는 반도체 처리 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 주사 미러를 위한 구동기가 미러를 삼각형 운동을 위해 작동시키는 피드백 루프를 채용할 수 있다. 주사 미러의 일부 실시예가 컴퓨팅 시스템의 내추럴 유저 인터페이스(Natural User Interface)를 위해 LADAR 시스템에 사용될 수 있다.
지크 아게(SICK AG)(독일 함부르크)에 의해 조직화된 "미니파로스(MiniFaros)" 컨소시엄이 자동차 응용을 위한 새로운 레이저 스캐너에 관한 업무를 지원한다. 추가의 세부 사항을 minifaros.eu 웹 사이트에서 입수할 수 있다.
이하에 기술되는 본 발명의 일부 실시예는 주사 빔을 이용하는 깊이 맵핑을 위한 개선된 장치 및 방법을 제공한다.
따라서 본 발명의 실시예에 따라 래스터 패턴(raster pattern)의 주사 라인 방향을 가로지르도록 서로 오프셋된 개별 빔 축들에 따른 광 펄스를 포함하는 적어도 두 개의 빔을 교대로 방출하도록 구성된 전송기를 포함하는 맵핑 장치가 제공된다. 스캐너는 장면 위에서 래스터 패턴으로 둘 이상의 빔을 주사하도록 구성된다. 수신기는 장면으로부터 반사되는 광을 수신하여 장면 내의 점들로의 및 그들로부터의 펄스들의 비행 시간(time of flight)을 나타내는 출력을 생성하도록 구성된다. 프로세서는 장면의 3D 맵을 생성하기 위해 수신기의 출력을 처리하도록 연결된다.
일부 실시예들에서, 스캐너는 래스터 패턴을 생성하기 위해 회전하도록 구성된 회전 미러를 포함하고, 전송기는 적어도 두 개의 빔이 래스터 패턴 위에서 미러가 주사할 때 미러로부터 교대로 반사하도록 다이렉팅하도록 구성된다. 전형적으로, 수신기는 미러가 회전할 때 미러를 통해 장면으로부터 반사된 광을 수신하도록 구성된 검출기를 포함한다. 검출기는 미러의 회전에 의해 장면 위에서 주사되는 검출 영역을 구비하며, 적어도 두 개의 빔이 미러의 회전에 의해 장면 위에서 주사되고 래스터 패턴을 따라 임의의 주어진 위치에서 검출 영역 내에 포함되는 개별 방출 영역들을 구비할 수 있다.
이에 더하여 또는 대안적으로, 이 장치는 반사된 광이 검출기에 도달하는 것을 허용하는 동시에 전송기에 의해 방출되는 빔을 미러를 향해 다이렉팅하도록 위치되는 빔스플리터(beamsplitter)를 포함하며, 빔 축과 반사된 광의 광학 축이 빔스플리터와 마이크로미러 사이에서 평행하다.
일부 실시예들에서, 전송기는 적어도 두 개의 빔을 방출하도록 각각 구성되고 기재 상으로의 주사 라인 방향의 투사를 가로지르도록 오프셋된 개별 위치들 내에서 기재 상에 장착된 적어도 두 개의 이미터를 포함한다. 일 실시예에서, 전송기는 적어도 두 개의 이미터로서의 역할을 하는 둘 이상의 평행하는 레이저 스트라이프들의 어레이를 포함하는 에지-방출 레이저 다이를 포함한다. 다른 실시예에서, 전송기는 적어도 두 개의 이미터로서의 역할을 하는 둘 이상의 수직-공동 표면-방출 레이저(VCSEL)들의 어레이를 포함하는 수직-방출 레이저 다이를 포함한다. 개시된 실시예에서, 전송기는 적어도 두 개의 미세렌즈들의 어레이를 포함하는 광학장치를 포함하되, 적어도 두 개의 미세렌즈들은 광학장치가 빔 축들 사이의 각 분리(angular separation)를 감소시키도록 적어도 두 개의 이미터들과 각각 정렬된다. 적어도 두 개의 이미터들의 개별 위치들이 기재 상으로의 주사 라인 방향의 투사에 대해 대각선으로 오프셋될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라 래스터 패턴의 주사 라인 방향을 가로질러 서로 오프셋되는 개별 빔 축들을 따르는 광의 펄스들을 포함하는 적어도 두 개의 빔을 교대로 방출하는 단계를 포함하는 맵핑을 위한 방법 또한 제공된다. 둘 이상의 빔은 장면 위에서 래스터 패턴으로 주사된다. 장면으로부터 반사된 광이 수신되고, 수신된 광에 응답하여 장면 내의 포인트로/로부터 펄스들의 비행시간을 나타내는 출력이 생성된다. 이러한 출력은 장면의 3D 맵을 생성하도록 처리된다.
본 발명은 도면들과 함께 취해진, 그 실시예들의 다음의 상세한 설명으로부터 보다 완전히 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 깊이 맵핑 시스템의 개략적인 도면;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광학적 주사 헤드의 개략적인 도면;
도 3a 및 3b는 본 발명의 실시예에 따른 광전자 이미터 모듈의 개략적인 측면도 및 상면도;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학적 주사 헤드의 조명 및 감지 영역의 개략도;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광학적 주사 헤드의 주사 패턴의 개략도;
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학적 주사 헤드의 조명 및 감지 영역의 개략도; 및
도 7a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학적 주사 헤드의 조명 및 감지 영역의 개략도;
도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 도 7a의 조명 영역을 생산하는 데에 사용될 수 있는 빔 전송기의 개략적인 측면도; 및
도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 도 7b의 전송기에서 사용되는 빔 생성기의 개략적인 측면도이다.
개요
본 특허 출원의 양수인에게 양도되고, 개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함되고, 미국 특허 출원 공개번호 제2013/0207970호는 주사 빔의 이동 시간을 측정함으로써 3D 맵핑 데이터를 생성하는 깊이 엔진들을 설명한다. 레이저와 같은 광 전송기가 광의 짧은 펄스를 주사 미러를 향해 지향시키고, 이러한 주사 미러는 소정 주사 범위 내에서 관심대상의 장면에 걸쳐 광 빔을 주사한다. 민감성 고속 포토다이오드(sensitive, high-speed photodiode)(예를 들어, 아발란치 광다이오드(avalanche photodiode))와 같은 수신기가 동일한 주사 미러를 거쳐 상기 장면으로부터 복귀된 광을 수신한다. 주사 시에 각각의 지점에서 송신된 광 펄스와 수신된 광 펄스 사이의 시간 지연을 처리 회로가 측정한다. 이러한 지연은 광선이 이동한 거리와 그에 따라서 그 지점에서의 대상물의 깊이를 나타낸다. 처리 회로는 그에 따라서 추출되는 깊이 데이터를 상기 장면의 3D 맵의 생성에 사용한다.
전술된 특허 출원(및 유사한 원리로 동작하는 다른 시스템들)에 기술된 시스템에서, 광 빔이 수신기의 검출 영역과 함께 래스터 패턴으로 장면 위에서 주사된다. 주사 해상도는 연속적인 래스터 라인들 사이의 각 분리를 감소시킴으로써 증가될 수 있지만, 더 많은 수의 래스터 라인들이 장면을 커버하도록 요구되기 때문에, 이러한 유형의 해상도 증가는 감소된 프레임 속도의 비용으로 이루어질 것이다. 이와 다르게, 만약 프레임당 래스터 라인들의 수가 변하지 않는다면 해상도가 감소된 시야의 비용으로 증가될 수 있다. 기계적인 제약이 이러한 효과들을 상쇄하도록 미러의 주사 속도가 증가될 수 있는 정도에 대한 제한을 둔다.
아래에서 기술되는 본 발명의 실시예들은 주사의 각 래스터 라인을 따라 각도가 서로 오프셋되는 두 개 (또는 그보다 많은) 주사 스팟들을 멀티플렉싱함으로써 이러한 제한을 해소한다. 개시된 실시예들에서, 전송기는 교대로 적어도 두 개의 펄스 빔을 방출한다. 이러한 빔들의 개별 축이 래스터의 주사 라인 방향을 가로질러 (각도에서) 서로 오프셋된다. 이동식 미러와 같은 스캐너는 장면 위에서 래스터 패턴으로 둘 이상의 빔을 주사하며, 따라서 사실상 각 래스터 라인에 대해 평행한 둘 이상의 평행하는 주사 라인들을 생성한다. 수신기는 장면으로부터 반사된 광을 수신하고, 장면의 3D 맵을 생성하도록 사용될 수 있는 장면 내의 포인트로/로부터의 펄스의 비행 시간을 나타내는 출력을 생성한다.
따라서, 본 발명의 실시예들이 사용된 이미터의 수에 따라서 2 또는 그보다 큰 수만큼 깊이 맵핑 시스템의 주사 해상도를 효과적으로 멀티플라잉한다. 이미터들은 예를 들어 차례로 신속하게 펄스 온 및 펄스 오프될 수 있는 다이오드 레이저 또는 다른 고체 상태 소스들을 포함할 수 있으며, 따라서 스캐너 자신의 임의의 속도 증가를 요구하지 않고 주어진 시간 내에 수신기에 의해 감지되는 스팟들의 밀도를 멀티플라잉한다. 이미터를 펄스하는 최적의 속도 및 패턴이 주사 속도 및 깊이 맵의 원하는 픽셀 해상도에 기초하여 선택될 수 있다.
개시된 실시예들에서, 스캐너는 래스터 패턴을 생성하기 위해 진동하는(즉, 두 개의 직교하는 축들에 대해 회전하는) 미러를 포함한다. 전송기로부터의 빔은 미러가 래스터 패턴 위에서 주사할 때 미러로부터 교대로 반사한다. 전형적으로, 수신기는 미러를 통해 장면으로부터 반사된 광을 수신하는 검출기도 포함한다. 구성요소들은 각도 측면에서 미러의 회전에 의해 장면 위에서 주사되는 검출기의 검출 영역이 충분히 넓도록 선택되고 설계될 수 있으며, 그에 따라 래스터 패턴을 따르는 임의의 주어진 위치에서의 모든 전송된 빔의 방출 영역이 검출 영역 내에 있다.
두 개의(또는 그보다 많은) 펄스 빔들이 기재 상으로의 주사 라인 방향의 투사를 가로지르도록 오프셋된 개별 위치에서 기재 상에 장착된 개별 이미터들에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, 전송기는 이미터로서의 역할을 할 수 있는 둘 이상의 평행한 레이터 스트립들의 어레이, 또는 둘 이상의 수직-공동 표면-발광 레이저(VCSEL)들의 어레이, 또는 높은 광출력에 대해 가능한 VCSEL들의 둘 이상의 개별적으로 어드레스가능한 그룹들을 포함하는 에지-발광 레이저 다이를 포함할 수 있다.
방출된 빔들 사이의 각 분리는 빔을 투사하도록 사용되는 광학장치 및 기재 상의 이미터들 사이의 상대적인 오프셋에 의존한다. 일반적으로, 기술적인 제약이 이미터들(또는 VCSEL 어레이들의 경우에서는 이미터들의 그룹들) 사이의 소정의 최소 오프셋을 지시하며, 그 결과 원거리에서의 빔들의 각 분리에 대해 더 낮은 제한을 둔다. 이러한 각 분리는 주사 스팟들의 밀도를 결정하며 3D 맵 내의 픽셀들 사이에서 획득될 수 있는 해상도를 제한할 수 있다.
아래에서 기술되는 일부 실시예들은 빔들 사이의 각 분리를 감소시키기 위한 수단을 제공하며, 따라서 해상도를 개선시킨다. 일부 실시예들에서, 전송기 광학장치는 이미터들과 각각 정렬되고 빔 축들 사이의 각 분리를 감소시키도록 구성된 미세렌즈들의 어레이를 포함한다. 다른 실시예들에서, 이미터들의 개별 위치들이 기재 상으로의 주사 라인 방향의 투사에 대해 대각선으로 오프셋된다. 그 결과, 실질적인 각 분리가 변화되지 않는다고 해도 주사 라인에 대해 직교하는 키 방향에서 측정된 빔들 사이의 효과적인 각 분리가 감소된다.
시스템 설명
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 깊이 맵핑 시스템(20)의 개략적인 도면이다. 이 시스템은 하나 이상의 대상물을 포함하는 장면 내의 관심 체적(VOI)(30) 내의 3D 정보를 포착하는 주사 깊이 엔진(22)에 기초한다. 이 예에서, 대상물들은 시스템의 사용자들(28)의 바디의 적어도 부분을 포함한다. 엔진(22)은 데이터로부터의 상위 정보를 처리하고 추출하는 컴퓨터(24)에 깊이 데이터를 포함하는 프레임들의 시퀀스를 출력한다. 이러한 상위 정보는 예를 들어 디스플레이 스크린(26)을 상응하게 구동시키는, 컴퓨터(24) 상에서 실행되는 애플리케이션에 제공될 수 있다.
컴퓨터(24)는 사용자(28)를 포함하는 VOI(30)의 깊이 맵을 재구축하기 위해 엔진(22)에 의해 생성된 데이터를 처리한다. 일 실시예에서, 엔진(22)은 장면에 걸쳐 주사하는 동안 광의 펄스들을 방출하고, 다시 장면으로부터 반사된 펄스들의 상대적 지연을 측정한다. 엔진(22) 내의 또는 컴퓨터(24) 내의 프로세서가 이어서 장면 내의 각각의 측정된 점(X,Y)에서 광 펄스들의 비행 시간에 기초하여 장면 내의 점(사용자 신체의 표면 상의 점을 포함)의 3D 좌표를 계산한다. 이러한 접근법은 그것이 사용자가 임의의 종류의 비콘(beacon), 센서 또는 다른 마커를 보유하거나 착용할 것을 요구하지 않는다는 점에서 유리하다. 그것은 엔진(22)의 위치에 대한 장면 내의 점의 깊이(Z) 좌표를 제공하고, 장면 내에서 주사되는 영역의 동적 주밍과 이동을 허용한다. 깊이 엔진의 구현과 작동이 이하에 더욱 상세히 기술된다.
컴퓨터(24)가 예시적으로 깊이 엔진(22)과 별개의 유닛으로서 도 1에 도시되지만, 컴퓨터의 처리 기능의 일부 또는 전부는 적합한 마이크로프로세서 및 소프트웨어에 의해, 또는 깊이 엔진의 하우징 내의 또는 달리 깊이 엔진과 관련된 전용 회로에 의해 수행될 수 있다. 다른 대안으로서, 이들 처리 기능의 적어도 일부가 (예를 들어 텔레비전 수상기 내의) 디스플레이 스크린(26) 또는 게임 콘솔 또는 미디어 플레이어와 같은, 임의의 다른 적합한 종류의 컴퓨터화된 디바이스와 통합된 적합한 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 엔진(22)의 감지 기능은 마찬가지로 컴퓨터(24) 또는 깊이 출력에 의해 제어되도록 의도되는 다른 컴퓨터화된 장치에 통합될 수 있다.
하기의 설명의 간단함과 명확함을 위해, 한 세트의 직교 축들이 도 1에 표시된다. Z-축은 깊이 엔진(22)의 광축에 평행하게 취해진다. 깊이 엔진의 정면 평면은 X-Y 평면으로 취해지며, 이때 X-축은 수평선으로서 취해진다. 그러나, 이들 축은 오로지 편의상 정의된다. 같은 이유에서, "수직의" 및 "수평의"와 같은 용어들이 본 명세서에서 깊이 엔진이 도시된 모습에 대해 90°의 회전으로 동일하게 동작할 수 있기 때문에, 제한하기 위한 것이 아닌 도 1에 도시된 예시적인 구현에 대응하도록 단지 설명의 명확성을 위해 깊이 엔진(22)의 동작을 기술하는 데에 사용된다. 깊이 엔진과 그 관심대상의 체적의 다른 기하학적 구성이 대안적으로 사용될 수 있고, 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 간주된다.
아래에서 더욱 자세하게 기술되는 바와 같이, 엔진(22)은 래스터 패턴으로 VOI(30)를 주사하는 둘 이상의 빔(38)을 생성한다. 예를 들어, 깊이 엔진은 (전형적으로 회전의 공진 주파수가 아닌 1-300 ㎑와 같은) 원하는 프레임 속도에서 X-방향으로 더욱 느리게 주사하는 동시에 1-20 ㎑와 같은 고정된 주파수를 갖는 주사 미러의 공진 주사에서 Y-방향으로 신속하게 주사할 수 있다. 주사 속도는 일반적으로 주사의 해상도에서의 제한 인자이다. 예를 들어, Y-방향에서, 각 프레임에서 가로지를 수 있는 주사 라인들의 수가 X-방향 주사의 범위 및 속도와 무관하게 공진 미러 주파수에 의해 제한된다. 본 명세서에 기술된 본 발명의 실시예들은 미러의 각 주사에서 동시에 다수의 평행하는 래스터 라인들을 생성하고 주사하도록 엔진(22) 내의 다수의 이미터를 사용함으로써 획득가능한 해상도를 증가시킨다. 다수의 이미터가 특히 엔진(22)의 구성 특징인 Y-방향 주사 속도에서의 제한을 극복하기 위해 본 실시예에서 사용되었지만, 본 발명의 원리는 대안적으로 다른 종류의 주사 구성에서의 해상도를 개선하도록 사용될 수 있다.
엔진(22)의 주사 패턴의 범위는 전술된 미국 특허 출원 공개번호 제2013/0207970호에서 기술된 바와 같이, 시스템(20)의 동작 동안 조정될 수 있다. 예를 들어, 주사가 윈도우(32)로 제한될 수 있거나, 또는 주사 범위가 사용자들(28) 사이의 공간 위를 스킵하는 동시에 사용자들(28) 위에서 개별 윈도우(34, 36) 상에 초점을 맞추도록 제어될 수 있다. 이러한 줌 성능은 선택된 윈도우 내의 개선된 해상도를 가능하게 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 깊이 엔진(22)에서 사용될 수 있는 광학적 주사 헤드(40)의 요소들을 나타내는 개략적인 도면이다. 전송기(44)는 광의 펄스들을 편광 빔스플리터(60)를 향하여 방출한다. 아래에서 자세하게 설명되는 바와 같이, 전송기는 서로 오프셋되는 축들을 따라 광의 개별 빔들을 방출하는 다수의 이미터를 포함한다. 이러한 빔들은 가시광선, 적외선, 및/또는 자외선을 포함할 수 있다(이들 전부가 본 명세서 및 청구항들의 맥락에서 "광"으로 지칭된다). 전형적으로, 바로 전송기(60)의 광 경로 내에 있는 빔스플리터의 작은 영역만이 반사를 위해 코팅되는 반면, 빔스플리터의 나머지는 귀환된 광이 수신기(48)로 통과하도록 허용하기 위해 완전히 투명하다(또는 심지어 반사-방지 코팅됨).
전송기(44)로부터의 광은 빔스플리터(60)에 반사되고, 이어서 폴딩 미러(folding mirror)(62)에 의해 주사 마이크로미러(46)를 향해 지향된다. MEMS 스캐너(64)가 마이크로미러(46)를 원하는 주사 주파수와 진폭으로 X-방향 및 Y-방향으로 주사한다. 마이크로미러는 전형적으로 적합한 렌즈(도면에 도시되지 않음)와 같은 투사/집광 광학체를 통해 장면에 걸쳐 빔(38)을 주사한다. 마이크로미러 및 스캐너의 세부사항들이 전술된 미국 특허 출원 공개번호 제2013/0207970호에서 기술되었으며, 이러한 요소들을 생산하는 데에 사용될 수 있는 기술이 전술된 미국 특허 제7,952,781호에서 기술되었다. (도시되지 않은) 다른 실시예들에서, 별개의 미러들이X- 및 Y-방향 주사를 위해 사용될 수 있으며, 반드시 MEMS 기반일 필요는 없는 당업계에서 알려진 다른 타입의 스캐너들이 사용될 수 있다.
신으로부터 귀환된 광 펄스들이 마이크로미러(46)에 충돌하고, 이러한 마이크로미러는 광을 방향전환 미러(62)를 거쳐 빔스플리터(60)를 통해 반사한다. 투사 광학장치의 축에 의해 정의된 바와 같은 전송된 빔의 광학 축 및 수집 광학장치의 축에 의해 정의된 바와 같은 반사된 광의 광학 축이 빔스플리터(60) 및 미러(62) 사이에서 평행하다. (대안적으로, 전송기와 수신기에 의해 공유되는 단일 미러 대신에, 한 쌍의 동기화된 미러가 여전히 본 명세서에 기술된 엔진(22)의 능력을 지원하면서 전송기와 수신기에 대해 각각 하나씩 사용될 수 있다.) 수신기(48)는 복귀된 광 펄스들을 감지하고 대응하는 전기 펄스들을 발생시킨다.
수신기(48)는 전형적으로 광검출기에 의해 전기 펄스 출력을 증폭시키는 트랜스임피던스 증폭기(TIA)와 같은 민감성 증폭기와 함께, 아발란치 광다이오드(APD)와 같은 민감성 고속 광다이오드를 포함한다. 이들 펄스는 광의 대응하는 펄스의 비행 시간을 나타낸다. 전형적으로 0.01과 1mm 사이를 가로지르는 감지 영역 및 1-10mm의 범위 내의 초점길이를 갖는 수신기 내의 수집 렌즈를 갖는 APD가 주어졌을 때, 수신기(48)는 약 0.5 내지 10°의 수집 각도를 가진다. (그러나 보다 일반적으로, 적절한 광학적 설계에 의해, 수신기의 수집 각도는 0.05° 만큼 작거나 90°만큼 크게 만들어질 수 있다.) 수신기(48)에 의해 출력되는 펄스는 주사 위치(X, Y)의 함수로서 깊이(Z) 값들을 추출하도록 제어기(42)(또는 컴퓨터(24))에 의해 처리된다. 엔진(40)으로부터의 데이터는 적절한 인터페이스를 통해 컴퓨터(24)로 출력될 수 있다.
검출 감도를 향상시키기 위하여, 빔스플리터(60)의 전체 영역 및 수신기(48)의 개구는 송신된 빔의 영역보다 상당히 크다. 빔스플리터(60)는 그에 따라 패턴화될 수 있으며, 즉 반사성 코팅이 전송된 빔이 입사되는 자신의 표면의 부분 위에서만 연장한다. 빔스플리터의 이면은 전송기(44)의 방출 대역 밖의 광이 수신기에 도달하지 못하도록 방지하기 위해 대역통과 코팅을 가질 수 있다. 마이크로미러(46)가 스캐너에 의해 부과되는 관성 제약 내에서 최대한 큰 것이 또한 바람직하다. 예를 들어, 마이크로미러의 면적은 약 5 내지 50 ㎟일 수 있다.
컨트롤러(42)는 전송기(44)에 의해 방출되는 펄스 및 마이크로미러(46)의 주사 패턴의 타이밍을 조직화한다. 특히, 컨트롤러는 전송기 내의 다수의 방출기들이 교대로 자신들의 개별 펄스를 방출하도록 하며, 그에 따라 마이크로미러(46)에 의해 생성된 각 주사 라인이 (아래의 도 5에 도시된 바와 같이) 실질적으로 VOI(30)에 걸쳐 작은 거리만큼 떨어져 있는 둘 이상의 평행한 주사 라인들을 추적한다. 교류 펄스 동작은 각 이미터가 자신의 차례에 단일 펄스를 방출하게 하고 다음 이미터로부터의 펄스에 의해 이어지는 것과 같은 동작일 수 있거나; 또는 이와 다르게 주어진 이미터에 의한 둘 이상의 연속적인 펄스의 방출과 같이 더욱 복잡한 패턴을 생성할 수 있고, 다음 이미터로부터의 둘 이상의 펄스에 의해 이어지는 등일 수 있다.
도 2에 도시된 광학 헤드의 특정한 기계적 및 광학적 설계가 예로서 여기에서 설명되고, 유사한 원리를 구현하는 대안적인 설계들이 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 간주된다. 예를 들어, 전술된 미국 특허 출원 공개번호 제2013/0207970호에 기술된 광전자 모듈 설계가 멀티-이미터 동작에 대해 채택될 수 있다. 다른 예로서, 전송기와 빔스플리터 사이의 전송 경로 내의 음향-광학장치 또는 전자-광학장치 변조기를 갖는 단일 이미터가 상호 (각) 오프셋에서 다수의 교대하는 스팟들을 생성하도록 사용될 수 있다. 변조기는 미러 상에서 빔을 뚜렷하게 이동시키지 않는 작은 사전정의된 양에 의해 (예를 들어, 1-10mrad의 내부-픽셀 분리에 의해) 전송된 빔의 포인팅 각도를 변화시킨다.
멀티-이미터 설계
도 3a 및 3b는 본 발명의 실시예에 따른 전송기(44)에서 사용되는 각각의 광전자 이미터 모듈의 개략적인 측면도 및 상면도이다. 레이저 다이(70)는 실리콘 광학 벤치(SiOB)와 같은 적절한 기재(72) 상에 장착된다. 이러한 실시예 내의 레이저 다이(70)는 두 개의 평행하는 레이저 스트라이프(80, 82)의 어레이를 포함하는 에지-방출 디바이스이다. (다른 실시예들에서, 도면에 도시되지 않았지만, 어레이가 다수의 스트라이프를 포함할 수 있거나; 또는 표면-방출 디바이스가 도 7b 및 도 7c에 도시된 바와 같이 사용될 수 있다.)
스트라이프(80, 82)는 기재(72) 상에 광학적 주사 헤드(40)의 주사 라인(96)의 투사를 가로질러 오프셋된다. (주사 라인의 투사는 VOI(30)으로부터 기재 상으로 다시 주사 라인을 따라 연속적인 포인트들을 이미징함으로써 정의된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 래스터 내의 주사 라인들이 전형적으로 지그재그 또는 사인 패턴을 정의할 수 있으며, 본 명세서 및 청구항들에서 지칭되는 "투사"는 본질적으로 주사 라인들의 직선 부분인 중심을 따라 취해진다.) 따라서, 스트라이프(80, 82)는 본 실시예에서는 주사 라인의 투사를 가로질러 오프셋되는 일반적으로 평행한 개별 축들(87, 88)을 따라 빔을 방출한다. 스트라이프들 사이의 분리, 따라서 개별 빔들 사이의 오프셋이 전형적으로 반도체 레이저 디바이스의 물리적 제약으로 인해 약 30-50 μm이지만, 더 크거나 더 작은 분리 또한 가능하다.
스트라이프들(80, 82)로부터의 레이저 출력 빔은 스트라이프들(80, 82)과 각각 정렬된 미세렌즈(84, 86)를 포함하는 미세렌즈 어레이(74)에 의해 수집된다. (대안적으로, 미세렌즈들이 레이저 다이(70)의 출력 파셋 상에 직접 형성될 수도 있다.) 그 다음 빔이 적합하게 코팅된 대각선 면을 갖는 프리즘(76)과 같은 터닝 미러로부터 반사하여 투사 렌즈(78)에 의해 조준된다. 렌즈(78)가 약 1-10mm의 초점 길이를 가진다고 가정하면, (즉, VOI(30) 상에 투사된 것과 같은) 먼 거리에서 스트라이프들(80, 82)로부터의 빔들 사이의 각 분리가 대략 0.1-5°일 것이다. 따라서, 전술된 바와 같이 수신기(48)가 0.5-10°의 수집각을 가진다고 가정하면, 두 조명 빔들이 수신기의 검출 영역 내에 있도록 시스템 파라미터들을 설정하는 데에 충분한 유연성이 존재한다.
이와 달리, 다른 조준 방안이 도 3a 및 3b에 도시된 배치 대신 사용될 수 있다. 예를 들어, 공통적인 원통형 조준 렌즈가 (미세렌즈 어레이(74) 대신) 두 스트라이프들(80, 82)의 Y-축 조준을 위해 사용될 수 있는 동시에, 더욱 긴 초점 거리를 갖는 다른 원통형 조준 렌즈가 (렌즈(78) 대신) X-축 조준을 위해 사용된다. 다른 예로서, 일부 응용에 있어서, 미세렌즈 어레이(74)에 의한 사전-조준 없이 단일 투사 렌즈(78)도 충분할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학적 주사 헤드(40)의 감지 영역(90) 및 조명 영역(92, 94)의 개략도이다. 조명 영역(92, 94)은 레이저 다이(70)의 스트라이프들(80, 82)에 의해 방출된 빔들의 원거리 빔 프로파일들에 대응한다. 전술된 바와 같이, 이러한 두 영역들(92, 94)이 주사 라인(96)의 양측 상의 개별 가로 오프셋에서, 수신기(48)의 감지 영역(90) 내에 있다.
제어기(42)는 스트라이프들(80, 82)이 교대로 펄스되도록 전송기(44)를 트리거하고, 따라서 영역들(92, 94)이 교대로 조명된다. 펄스 타이밍은 이미터들(80, 82)로 인해 장면으로부터 복귀된 펄스들 사이의 간섭이 존재하지 않도록 튜닝된다. 그 결과, 주사 라인(96)을 따른 임의의 위치에서, 수신기(48)는 둘 모두로부터는 아니지만 영역(92) 또는 영역(94)으로부터 반사된 광 펄스를 감지할 것이다. (대안적으로, 이미터들(80, 82)의 전송된 펄스 시퀀스가 수직으로 정의될 수 있거나 또는 다른 방식으로 분리가능하며, 제어기(42)는 적절한 신호 처리 알고리즘을 적용함으로써 수신된 펄스를 분리할 수 있다.) 따라서 깊이 엔진의 공간적 해상도는 연속적인 조명 영역들(92, 94) 사이의 분리 및 크기의 함수이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 전술된 배치를 이용하여 광학적 주사 헤드(40)에 의해 형성된 래스터 주사 패턴(100)의 개략도이다. (Y-방향에서 신속하고 공명하며, 그리고 X-방향에서 일정한 속도로 더욱 느리게) 미러(46)가 주사할 때, 주사 라인(96)이 도면에 도시된 지그재그 래스터 패턴을 따른다. (이와 다르게, 전술된 바와 같이 두 이미터들의 동시 동작을 위해서, 주사 패턴이 단지 두 개의 평행한 래스터 패턴이다.) 빔 영역들(92, 94)이 주사 라인(96)에 대해 (X-방향에서) 가로질러 배치되는 상응하는 오프셋 주사 라인들(104, 106)을 따라 주사한다. 스트라이프들(80, 82)이 교대로 펄스될 때, 연속으로 조명되는 영역(92, 94)이 또한 서로에 대해 (Y-축에서) 축방향으로 이동된다. 설명의 명확성을 위해서, 주사 라인(96)의 연속적인 Y-방향 통로 사이의 수평 스프레드가 도 5에서 연속으로 조명된 영역들(92, 94) 사이의 수직 거리와 같이 과장되었으며; 실제로, 주사 포인트가 실질적으로 X- 및 Y-방향 모두에서 더욱 조밀하게 패킹된다.
전술되고 도 5에 도시된 빔 패턴의 결과로서, 주사 패턴(100)은 단일 이미터만을 사용함으로써 획득될 수 있는 밀도의 2배를 갖는 주사 영역을 커버하며, 즉 주사는 단일 이미터를 이용하는 것의 2배만큼 많은 수직 라인들을 포함하며, 임의의 주어진 미러 주사 속도 및 범위에서의 주사의 수평 해상도가 따라서 대략 2배가 될 수 있다. 수직 해상도는 시스템으로부터 깊이 측정을 추출하도록 사용되는 특정 방법 및 수신기(48)의 시간적 해상도와 같은 다른 고려사항 및 레이저 다이(70)가 동작되는 펄스 속도에 의해 제한된다. 시각적 명확성을 위해서, 도 5는 각 라인 상의 작은 수의 조명된 영역들 및 작은 수의 래스터 라인만을 도시하며, 실제로 20 ㎒ 또는 그보다 높은 주파수에서 레이저 다이 및 수신기가 전형적으로 동작할 수 있다. 결과적으로, 수직 해상도가 수직 방향에서의 스팟 밀도보다는 깊이 엔진(22)의 광학적 및 처리 성능에 의해 실제로 제한된다.
도 5에 도시된 단순한 주사 패턴(100)이 다수의 방식으로 개선될 수 있다. 예를 들어, 스캐너(64)가 더 작은 증분 또는 변화하는 크기의 증분에서 X-방향으로 미러(46)를 스텝할 수 있으며, 그에 따라 주사 라인들(104, 106)이 수평 방향으로 더 큰 밀도를 갖는 주사 영역을 커버하고 따라서 수평 해상도를 개선한다. 대안적으로 또는 이에 더하여, 전송기(44) 내의 빔 투사 광학장치가 조명된 영역들 사이의 각 분리를 0.5° 또는 그 미만으로 광학적으로 감소시키도록 설계될 수 있으며, 따라서 주사 라인들(104, 106) 사이의 오프셋을 감소시키고 주사의 수평 해상도를 개선시킨다. (각 분리는 예를 들어 도 7c를 참조하여 아래에서 기술되는 방식으로 빔 축들(87, 88)에 대해 미세하게 미세렌즈들(84, 86)을 오프셋함으로써 감소될 수 있다.)
다른 대안으로서 또는 이에 더하여, 스트라이프들(80, 82)이 도 5에 도시된 단순한 교대 토글(toggle)로부터 서로 다른 종류의 교대하는 패턴으로 펄스될 수 있다. 예를 들어, 스트라이프(80)는 라인(104)을 따라 연속적인 영역들(92)의 그룹을 조명하도록 즉시 연속에서 두 배 이상 펄스될 수 있으며, 교대 시에 스트라이프(82)의 둘 이상의 연속적인 펄스들에 의해 이어지는 등이다. 이러한 그룹들 각각으로 인해 수신기(48)에 의해 출력되는 신호들이 결과적인 깊이 맵 내에서 단일 픽셀을 형성하도록 평균화될 수 있다. 이러한 기술은 레이저 다이(70)의 동작 펄스 주파수가 엔진(22)의 픽셀 클록 속도보다 더 클 때 특히 유용할 수 있으며, 그에 따라 해상도를 양보하지 않고 비행 시간 측정의 신호/노이즈 비율을 개선시킨다.
위에서 언급된 바와 같이, 대안적인 실시예에서, 이미터들의 교대하는 패턴이 (통신에서 사용되는 소정의 방법에서와 같이) 수직 시간 시퀀스에서의 동시 동작을 포함할 수 있는 것 또한 가능하다. 이러한 실시예들에서, VOI 내의 가장 멀리 있는 포인트로부터 수신될 펄스를 기다리는 것이 필요하지 않으며, 따라서 픽셀 스루풋이 뚜렷하게 증가될 수 있다. 이러한 능력은 특히 더 긴 범위 센서에서 유용하며, 이때 턴어라운드(turnaround) 비행 시간이 다른 방식으로 픽셀 스루풋에 대한 제한 요인이 될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 주사 헤드의 감지 영역(90) 및 조명 영역(92, 94)의 개략도이다. 이 도면은 주사 패턴의 수평 해상도를 개선하기 위한 다른 방식을 도시한다: 전송기(44) 내의 이미터들의 개별 위치들이 레이저 다이(70)의 기재(72) 상으로의 주사 라인(96)의 투사에 대해 대각선으로 오프셋된다. 이러한 오프셋을 획득하기 위해, 예를 들어 기재(72)가 렌즈(78)의 광학 축에 의해 정의된 Z-축에 대해 X-Y 평면 내에서 회전될 수 있다(도 3a). 그 결과 조명 영역들(92, 94) 사이의 실질적인 오프셋이 변화하지 않지만, VOI(30) 위의 래스터 주사 내의 조명 영역들 사이의 유효 거리D가 도 6에서 도시된 바와 같이 회전각의 코사인에 의해 감소될 수 있다. 도면이 조명 영역들(92, 94) 사이의 소정의 각 분리를 나타내지만, 마이크로미러(46)에서 상응하는 스팟들 사이의 공간적 분리는 매우 작다.
도 7a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학적 주사 헤드의 감지 영역(90) 및 조명 영역들(110, 112, 114, 116, 118)의 개략도이다. 이 예에서 더 많은 수의 조명 영역이 전송기 내의 이미터들의 수를 증가시킴으로써 획득된다. 이러한 목적을 위해서, 더 많은 수의 스트라이프들을 갖는 에지-방출 레이저 다이가 사용될 수 있거나, 또는 표면-방출 디바이스가 도 7b 및 7c에 도시된 바와 같이 사용될 수 있다. 어느 경우에나, 모든 이미터들이 교대로 펄스되며, 그에 따라 깊이 엔진이 이전의 예들에서와 같이 오직 2개가 아닌 평행하는 5개의 라인들을 주사하며, 따라서 여전히 더 높은 해상도를 획득한다. 대안적인 실시예들에서, 3, 4, 또는 6 또는 더 많은 이미터가 이러한 방식으로 함께 동작될 수 있다.
이제 본 발명의 실시예에 따라 도 7a의 조명 영역을 생성하도록 사용될 수 있는 빔 전송기(170)를 개략적으로 도시한 도 7b 및 7c를 참조한다. 도 7b는 전체 빔 전송기의 측면도인 반면, 도 7c는 전송기(170)에서 사용될 수 있는 빔 생성기(172)의 측면도이다. 이러한 종류의 전송기들 및 이러한 전송기에 기초한 통합된 광전자 모듈이 전술된 미국 특허 출원 공개번호 제2013/0207970호에 더욱 자세하게 기술되었다. 이러한 전송기 및 모듈이 전술된 디바이스들을 대신하여 필요한 부분만 약간 수정하여 주사 헤드(40)에서 사용될 수 있다.
빔 생성기(172)는 수직-공동 표면-방출 레이저(VCSEL)들과 같은 표면-방출 디바이스(178)들의 어레이를 포함한다. 디바이스(178)에 의해 방출되는 빔은 빔을 시준 렌즈(175)를 향해 지향시키는 마이크로렌즈(176)들의 대응하는 어레이에 의해 집광된다. 디바이스들(178) 및 미세렌즈들(176)이 GaAs 웨이퍼와 같은 적합한 반도체 웨이퍼일 수 있는 투명한 광학적 기재(180)의 대향하는 면들 상에 편리하게 형성될 수 있다. 도 7c에 도시된 바와 같이, 디바이스(178)와 미세렌즈(176) 사이는 디바이스들(178)의 위치들이 상응하는 미세렌즈들(176)의 중심에 대해 안쪽방향으로 오프셋되며, 따라서 미세렌즈들에 의해 전달되는 개별적인 빔들 사이의 확산각도가 생기게 한다.
미세렌즈(176)에 의해 생성되는 확산각도는 조준 렌즈(175)에 도달하는 모든 빔들이 유래하는 것으로 나타나는 단일 가상 포커스를 정의한다. 결과적으로, 각각이 조명 영역(110, 112, 114, 116, 118)을 형성하는 조준 렌즈를 나가는 인접한 빔들 사이의 각 오프셋이 대략 0.5° 또는 그 미만으로 감소되며, 따라서 모든 조명 영역들이 검출 영역(90) 내에 있게 된다. 대안적으로, 디바이스들(178)이 상응하는 미세렌즈들(176)에 대한 바깥방향 오프셋과 정렬될 수 있으며, 그에 따라 미세렌즈들에 의해 전송되는 빔들이 조준에 대한 유사한 효과를 갖는 실제 포커스로 수렴한다.
(도면에 도시되지 않은) 대안적인 실시예에서, 방출 디바이스들이 그룹들로 분할되며, 이때 각 그룹은 단일 이미터로서의 역할을 하고, 그룹들이 전술된 전반적인 성능에 대해 요구되는 바와 같이 각지게 정렬된다.
전술된 설명은 상호 오프셋된 위치들에서의 다수의 조명 스팟들을 생성함으로써 주사 해상도를 개선하는 멀티-이미터 디바이스의 유용성에 초점을 맞추었다. 이에 더하여 또는 대안적으로, 멀티-이미터 전송기가 깊이 맵핑 및 다른 이러한 시스템들에서 리던던시를 제공하도록 사용될 수 있다: 이미터들 중 하나가 고장나는 경우에, 시스템이 다른 이미터(들)를 이용하여 여전히 동작을 계속할 수 있다. 이러한 접근법은 필드에서 사용 전에 연장된 전송기 고온검사(burn-in)에 대한 필요성을 감소시킬 수 있다.
전술된 것과 유사한 기술이 투사 시스템의 해상도를 증가시키도록 사용될 수 있다. 이러한 시스템들에서, 투사된 이미지의 관찰자의 눈이 수신기로서의 역할을 한다. 전술된 타입의 멀티-이미터 구성은 혼성 전자-MEMS 주사 성능을 이용하여 HD 성능을 전달하도록 피코-프로젝터(pico-projector) 내에 적용될 수 있다.
따라서, 전술된 실시예들은 예로서 인용되어 있고 본 발명은 이상의 본 명세서에서 특히 도시되고 설명된 것으로 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 오히려, 본 발명의 범주는, 전술된 다양한 특징들의 조합들 및 서브조합들 양측 모두뿐만 아니라, 상기의 설명을 읽은 당업자가 생각하게 될 것이고 종래기술에는 개시되지 않은 본 발명의 변형들 및 수정들을 포함한다.

Claims (21)

  1. 맵핑 장치로서,
    래스터 패턴(raster pattern)의 주사 라인 방향을 가로질러 서로 오프셋되는 개별 빔 축들을 따르는 광의 펄스들을 포함하는 적어도 두 개의 빔을 교대로 방출하도록 구성된 전송기;
    적어도 하나의 회전 미러를 포함하는 스캐너 - 상기 적어도 하나의 회전 미러는 상기 전송기가 상기 적어도 두 개의 빔을 상기 적어도 하나의 회전 미러로부터 반사되도록 향하게 하는 동안 회전해서 장면 위에서 상기 래스터 패턴으로 상기 적어도 두 개의 빔을 주사하도록 구성됨 - ;
    검출기를 포함하는 수신기 - 상기 검출기는 상기 적어도 하나의 회전 미러가 회전함에 따라 상기 장면으로부터 반사된 상기 광을 상기 적어도 하나의 회전 미러로부터의 반사를 통해 수신하고 상기 장면 내의 포인트들을 향해 가서 상기 장면 내의 포인트들로부터 오기까지의 상기 펄스들의 비행시간을 나타내는 출력을 생성하도록 구성된 수신기; 및
    상기 장면의 3D 맵을 생성하도록 상기 수신기의 상기 출력을 처리하게 상기 수신기에 연결되는 프로세서를 포함하는, 맵핑 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 검출기는 상기 적어도 하나의 회전 미러의 회전에 의해 상기 장면 위에서 주사되는 검출 영역을 구비하며, 상기 적어도 두 개의 빔은 상기 적어도 하나의 회전 미러의 회전에 의해 상기 장면 위에서 주사되고 상기 래스터 패턴에 따른 임의의 주어진 위치에서 상기 검출 영역 내에 포함되는 개별 조명 영역들을 구비하는, 맵핑 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 반사된 광이 상기 검출기에 도달하는 것을 허용하는 동시에 상기 전송기에 의해 방출되는 상기 빔들이 상기 적어도 하나의 회전 미러를 향해 보내지도록 위치되는 빔스플리터를 포함하며, 상기 빔 축들과 상기 반사된 광의 광학 축이 상기 빔스플리터와 상기 적어도 하나의 회전 미러 사이에서 평행한, 맵핑 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 수신기는 상기 적어도 두 개의 빔과 동시에 상기 장면 위에서 주사되는 검출 영역을 가지며, 상기 적어도 두 개의 빔은 상기 래스터 패턴에 따른 임의의 주어진 위치에서 상기 검출 영역 내에 포함되는 개별 조명 영역들을 구비하는, 맵핑 장치.
  7. 제1항 또는 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전송기는 적어도 두 개의 이미터를 포함하고, 상기 적어도 두 개의 이미터는 상기 적어도 두 개의 빔을 방출하도록 각각 구성되고 기재 상으로의 상기 주사 라인 방향의 투사를 가로지르도록 오프셋된 개별 위치들에서 상기 기재 상에 장착되는, 맵핑 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전송기는 상기 적어도 두 개의 이미터로서의 역할을 하는 둘 이상의 평행하는 레이저 스트라이프들의 어레이를 포함하는 에지-방출 레이저 다이를 포함하는, 맵핑 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 전송기는 상기 적어도 두 개의 이미터로서의 역할을 하는 둘 이상의 수직-공동 표면-방출 레이저(VCSEL)들의 어레이를 포함하는 수직-방출 레이저 다이를 포함하는, 맵핑 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 전송기는 적어도 두 개의 미세렌즈들의 어레이를 포함하는 광학장치를 포함하되, 상기 적어도 두 개의 미세렌즈들은 상기 광학장치가 상기 빔 축들 사이의 각 분리(angular separation)를 감소시키도록 상기 적어도 두 개의 이미터와 각각 정렬되는, 맵핑 장치.
  11. 제7항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 이미터의 개별 위치들은 상기 기재 상으로의 주사 라인 방향의 투사에 대해 대각선으로 오프셋되는, 맵핑 장치.
  12. 맵핑 방법으로서, 상기 방법은 맵핑 장치에 의해 수행되고, 상기 방법은,
    래스터 패턴의 주사 라인 방향을 가로질러 서로 오프셋되는 개별 빔 축들을 따르는 광의 펄스들을 포함하는 적어도 두 개의 빔을 교대로 방출하는 단계;
    상기 래스터 패턴이 생성되도록 상기 빔들을 회전하는 적어도 하나의 미러로부터 반사되도록 향하게 하여 장면 위에서 상기 래스터 패턴으로 상기 적어도 두 개의 빔을 주사하는 단계;
    상기 적어도 하나의 미러가 회전함에 따라 상기 장면으로부터 반사된 상기 광을 상기 적어도 하나의 미러로부터의 반사를 통해 검출하여 상기 장면으로부터 반사된 상기 광을 수신하고, 상기 수신된 광에 응답하여 상기 장면 내의 포인트들을 향해 가서 상기 장면 내의 포인트들로부터 오기까지의 상기 펄스들의 비행시간을 나타내는 출력을 생성하는 단계; 및
    상기 장면의 3D 맵을 생성하도록 상기 출력을 처리하는 단계를 포함하는, 맵핑 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제12항에 있어서, 상기 광을 검출하는 단계는 상기 미러의 회전에 의해 상기 장면 위에서 주사되는 검출 영역 내의 상기 광을 수집하는 단계를 포함하며, 상기 적어도 두 개의 빔은 상기 미러의 상기 회전에 의해 상기 장면 위에서 주사되고 상기 래스터 패턴에 따른 임의의 주어진 위치에서 상기 검출 영역 내에 포함되는 개별 조명 영역들을 구비하는, 맵핑 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 광을 수신하는 단계는 상기 적어도 두 개의 빔과 동시에 상기 장면 위에서 주사되는 검출 영역 내의 상기 광을 수집하는 단계를 포함하며, 상기 적어도 두 개의 빔은 상기 래스터 패턴에 따른 임의의 주어진 위치에서 상기 검출 영역 내에 포함되는 개별 조명 영역들을 구비하는, 맵핑 방법.
  17. 제12항, 제15항 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 빔을 방출하는 단계는 상기 적어도 두 개의 빔을 방출하기 위해 적어도 두 개의 이미터를 포함하는 전송기를 펄싱(pulsing)하는 단계를 포함하며, 상기 적어도 두 개의 이미터는 기재 상으로의 상기 주사 라인 방향의 투사를 가로지르도록 오프셋된 개별 위치들에서 상기 기재 상에 장착되는, 맵핑 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 전송기는 상기 적어도 두 개의 이미터로서의 역할을 하는 둘 이상의 평행하는 레이저 스트라이프들의 어레이를 포함하는 에지-방출 레이저 다이를 포함하는, 맵핑 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 전송기는 상기 적어도 두 개의 이미터로서의 역할을 하는 둘 이상의 수직-공동 표면-방출 레이저(VCSEL)들의 어레이를 포함하는 수직-방출 레이저 다이를 포함하는, 맵핑 방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 빔을 방출하는 단계는 적어도 두 개의 미세렌즈들의 어레이를 포함하는 광학장치를 상기 빔 축들 사이의 각 분리를 감소시키도록 상기 적어도 두 개의 이미터와 정렬하는 단계를 포함하는, 맵핑 방법.
  21. 제17항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 빔을 방출하는 단계는 상기 기재 상으로의 주사 라인 방향의 투사에 대한 대각선 오프셋으로 상기 적어도 두 개의 이미터를 위치시키는 단계를 포함하는, 맵핑 방법.
KR1020157029661A 2013-03-15 2014-03-13 다수의 이미터들을 이용한 깊이 주사를 위한 장치 및 방법 KR101762525B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361786711P 2013-03-15 2013-03-15
US61/786,711 2013-03-15
PCT/IB2014/059711 WO2014141115A2 (en) 2013-03-15 2014-03-13 Depth scanning with multiple emitters

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150131313A KR20150131313A (ko) 2015-11-24
KR101762525B1 true KR101762525B1 (ko) 2017-07-27

Family

ID=51538229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157029661A KR101762525B1 (ko) 2013-03-15 2014-03-13 다수의 이미터들을 이용한 깊이 주사를 위한 장치 및 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9267787B2 (ko)
EP (1) EP2972081B1 (ko)
KR (1) KR101762525B1 (ko)
CN (1) CN105143820B (ko)
IL (1) IL241335B (ko)
WO (1) WO2014141115A2 (ko)

Families Citing this family (100)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2208354A4 (en) 2007-10-10 2010-12-22 Gerard Dirk Smits IMAGE PROJECTOR WITH REFLECTIVE LIGHT TRACKING
US10739460B2 (en) 2010-08-11 2020-08-11 Apple Inc. Time-of-flight detector with single-axis scan
US9946076B2 (en) 2010-10-04 2018-04-17 Gerard Dirk Smits System and method for 3-D projection and enhancements for interactivity
AU2013237061B2 (en) 2012-03-22 2015-11-26 Apple Inc. Gimbaled scanning mirror array
US9715107B2 (en) 2012-03-22 2017-07-25 Apple Inc. Coupling schemes for gimbaled scanning mirror arrays
US10018723B2 (en) 2012-07-26 2018-07-10 Apple Inc. Dual-axis scanning mirror
US8971568B1 (en) 2012-10-08 2015-03-03 Gerard Dirk Smits Method, apparatus, and manufacture for document writing and annotation with virtual ink
KR102124930B1 (ko) * 2013-08-16 2020-06-19 엘지전자 주식회사 공간 해상도가 가변되는 거리 정보를 획득할 수 있는 거리검출장치
CN104898124A (zh) * 2014-03-07 2015-09-09 光宝科技股份有限公司 深度检测的取样方法及其光学装置
WO2015149027A1 (en) 2014-03-28 2015-10-01 Gerard Dirk Smits Smart head-mounted projection system
WO2015199736A1 (en) 2014-06-27 2015-12-30 Hrl Laboratories, Llc Compressive scanning lidar
US9377533B2 (en) 2014-08-11 2016-06-28 Gerard Dirk Smits Three-dimensional triangulation and time-of-flight based tracking systems and methods
US9784838B1 (en) 2014-11-26 2017-10-10 Apple Inc. Compact scanner with gimbaled optics
US9835853B1 (en) 2014-11-26 2017-12-05 Apple Inc. MEMS scanner with mirrors of different sizes
DE102014118055A1 (de) * 2014-12-08 2016-06-09 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Sendeeinrichtung, Empfangseinrichtung und Objekterfassungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren dafür
US10048064B2 (en) 2015-01-30 2018-08-14 Adcole Corporation Optical three dimensional scanners and methods of use thereof
US9798135B2 (en) 2015-02-16 2017-10-24 Apple Inc. Hybrid MEMS scanning module
WO2016168378A1 (en) 2015-04-13 2016-10-20 Gerard Dirk Smits Machine vision for ego-motion, segmenting, and classifying objects
US9919425B2 (en) * 2015-07-01 2018-03-20 Irobot Corporation Robot navigational sensor system
US9880267B2 (en) 2015-09-04 2018-01-30 Microvision, Inc. Hybrid data acquisition in scanned beam display
DE102015115011A1 (de) * 2015-09-08 2017-03-09 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Laserscanner für Kraftfahrzeuge
US10503265B2 (en) 2015-09-08 2019-12-10 Microvision, Inc. Mixed-mode depth detection
US10063849B2 (en) 2015-09-24 2018-08-28 Ouster, Inc. Optical system for collecting distance information within a field
US9992477B2 (en) 2015-09-24 2018-06-05 Ouster, Inc. Optical system for collecting distance information within a field
US9703096B2 (en) 2015-09-30 2017-07-11 Apple Inc. Asymmetric MEMS mirror assembly
US9897801B2 (en) 2015-09-30 2018-02-20 Apple Inc. Multi-hinge mirror assembly
WO2017106875A1 (en) 2015-12-18 2017-06-22 Gerard Dirk Smits Real time position sensing of objects
US10324171B2 (en) 2015-12-20 2019-06-18 Apple Inc. Light detection and ranging sensor
CN111239708B (zh) * 2015-12-20 2024-01-09 苹果公司 光检测和测距传感器
US9813673B2 (en) 2016-01-20 2017-11-07 Gerard Dirk Smits Holographic video capture and telepresence system
KR102460225B1 (ko) 2016-01-29 2022-10-31 각코호진 메이지다이가쿠 레이저 스캔 시스템, 레이저 스캔 방법, 이동 레이저 스캔 시스템 및 프로그램
US10473784B2 (en) 2016-05-24 2019-11-12 Veoneer Us, Inc. Direct detection LiDAR system and method with step frequency modulation (FM) pulse-burst envelope modulation transmission and quadrature demodulation
US10838062B2 (en) 2016-05-24 2020-11-17 Veoneer Us, Inc. Direct detection LiDAR system and method with pulse amplitude modulation (AM) transmitter and quadrature receiver
US10416292B2 (en) 2016-05-24 2019-09-17 Veoneer Us, Inc. Direct detection LiDAR system and method with frequency modulation (FM) transmitter and quadrature receiver
US9766060B1 (en) * 2016-08-12 2017-09-19 Microvision, Inc. Devices and methods for adjustable resolution depth mapping
US10145680B2 (en) 2016-08-12 2018-12-04 Microvision, Inc. Devices and methods for providing depth mapping with scanning laser image projection
US10298913B2 (en) 2016-08-18 2019-05-21 Apple Inc. Standalone depth camera
JP6812554B2 (ja) 2016-08-24 2021-01-13 アウスター インコーポレイテッド フィールド内の距離情報を収集するための光学システム
US10488652B2 (en) 2016-09-21 2019-11-26 Apple Inc. Prism-based scanner
US20180081041A1 (en) * 2016-09-22 2018-03-22 Apple Inc. LiDAR with irregular pulse sequence
US10067230B2 (en) 2016-10-31 2018-09-04 Gerard Dirk Smits Fast scanning LIDAR with dynamic voxel probing
JP2019537845A (ja) * 2016-11-14 2019-12-26 寧波傲視智絵光電科技有限公司Ｎｉｎｇｂｏ Ｏｎｓｉｇｈｔ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． レーザ走査方法及びレーザ走査装置
GB201619921D0 (en) * 2016-11-24 2017-01-11 Cambridge Mechatronics Ltd SMA Depth mapping
US10771768B2 (en) 2016-12-15 2020-09-08 Qualcomm Incorporated Systems and methods for improved depth sensing
US10200683B2 (en) 2016-12-21 2019-02-05 Microvision, Inc. Devices and methods for providing foveated scanning laser image projection with depth mapping
US10261183B2 (en) 2016-12-27 2019-04-16 Gerard Dirk Smits Systems and methods for machine perception
US10942257B2 (en) 2016-12-31 2021-03-09 Innovusion Ireland Limited 2D scanning high precision LiDAR using combination of rotating concave mirror and beam steering devices
US10598771B2 (en) * 2017-01-18 2020-03-24 Analog Devices Global Unlimited Company Depth sensing with multiple light sources
US10158845B2 (en) 2017-01-18 2018-12-18 Facebook Technologies, Llc Tileable structured light projection for wide field-of-view depth sensing
US10419741B2 (en) 2017-02-24 2019-09-17 Analog Devices Global Unlimited Company Systems and methods for compression of three dimensional depth sensing
US10473766B2 (en) 2017-03-13 2019-11-12 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Light detection and ranging (LiDAR) system and method
WO2018209096A2 (en) 2017-05-10 2018-11-15 Gerard Dirk Smits Scan mirror systems and methods
CA3063605A1 (en) 2017-05-15 2018-11-22 Ouster, Inc. Optical imaging transmitter with brightness enhancement
DE102017005395B4 (de) * 2017-06-06 2019-10-10 Blickfeld GmbH LIDAR-Entfernungsmessung mit Scanner und FLASH-Lichtquelle
US11163042B2 (en) 2017-06-06 2021-11-02 Microvision, Inc. Scanned beam display with multiple detector rangefinding
US10830879B2 (en) 2017-06-29 2020-11-10 Apple Inc. Time-of-flight depth mapping with parallax compensation
US10838043B2 (en) 2017-11-15 2020-11-17 Veoneer Us, Inc. Scanning LiDAR system and method with spatial filtering for reduction of ambient light
US11460550B2 (en) 2017-09-19 2022-10-04 Veoneer Us, Llc Direct detection LiDAR system and method with synthetic doppler processing
US10613200B2 (en) 2017-09-19 2020-04-07 Veoneer, Inc. Scanning lidar system and method
EP3460519A1 (en) * 2017-09-25 2019-03-27 Hexagon Technology Center GmbH Laser scanner
US10684370B2 (en) 2017-09-29 2020-06-16 Veoneer Us, Inc. Multifunction vehicle detection system
US11194022B2 (en) 2017-09-29 2021-12-07 Veoneer Us, Inc. Detection system with reflection member and offset detection array
EP3692391A4 (en) * 2017-10-03 2020-11-11 Leddartech Inc. FULL-WAVE MULTIPLE PULSE OPTICAL TELEMETRY INSTRUMENT
CN107656258A (zh) * 2017-10-19 2018-02-02 深圳市速腾聚创科技有限公司 激光雷达及激光雷达控制方法
US10591605B2 (en) 2017-10-19 2020-03-17 Gerard Dirk Smits Methods and systems for navigating a vehicle including a novel fiducial marker system
US11585901B2 (en) 2017-11-15 2023-02-21 Veoneer Us, Llc Scanning lidar system and method with spatial filtering for reduction of ambient light
JP7039948B2 (ja) * 2017-11-17 2022-03-23 株式会社デンソー 測距センサ
EP3493339B1 (en) 2017-12-04 2022-11-09 ams AG Semiconductor device and method for time-of-flight and proximity measurements
US10481269B2 (en) * 2017-12-07 2019-11-19 Ouster, Inc. Rotating compact light ranging system
WO2019125349A1 (en) 2017-12-18 2019-06-27 Montrose Laboratories Llc Time-of-flight sensing using an addressable array of emitters
US10379220B1 (en) 2018-01-29 2019-08-13 Gerard Dirk Smits Hyper-resolved, high bandwidth scanned LIDAR systems
US11988773B2 (en) 2018-02-23 2024-05-21 Innovusion, Inc. 2-dimensional steering system for lidar systems
US11808888B2 (en) 2018-02-23 2023-11-07 Innovusion, Inc. Multi-wavelength pulse steering in LiDAR systems
US10732032B2 (en) 2018-08-09 2020-08-04 Ouster, Inc. Scanning sensor array with overlapping pass bands
US10739189B2 (en) 2018-08-09 2020-08-11 Ouster, Inc. Multispectral ranging/imaging sensor arrays and systems
US11237256B2 (en) * 2018-09-19 2022-02-01 Waymo Llc Methods and systems for dithering active sensor pulse emissions
CN109254297B (zh) * 2018-10-30 2023-09-08 杭州欧镭激光技术有限公司 一种激光雷达的光路系统及一种激光雷达
US11543495B2 (en) * 2018-11-01 2023-01-03 Waymo Llc Shot reordering in LIDAR systems
CN109613515B (zh) * 2018-11-16 2022-04-01 上海禾赛科技有限公司 一种激光雷达系统
CN109373897B (zh) * 2018-11-16 2020-07-31 广州市九州旗建筑科技有限公司 一种基于激光虚拟标尺的测量方法
US11754682B2 (en) 2019-05-30 2023-09-12 Microvision, Inc. LIDAR system with spatial beam combining
US11828881B2 (en) 2019-05-30 2023-11-28 Microvision, Inc. Steered LIDAR system with arrayed receiver
US11796643B2 (en) 2019-05-30 2023-10-24 Microvision, Inc. Adaptive LIDAR scanning methods
US11480660B2 (en) 2019-07-09 2022-10-25 Microvision, Inc. Arrayed MEMS mirrors for large aperture applications
US11579256B2 (en) 2019-07-11 2023-02-14 Microvision, Inc. Variable phase scanning lidar system
US11474218B2 (en) 2019-07-15 2022-10-18 Veoneer Us, Llc Scanning LiDAR system and method with unitary optical element
US11579257B2 (en) 2019-07-15 2023-02-14 Veoneer Us, Llc Scanning LiDAR system and method with unitary optical element
US20220236384A1 (en) * 2019-08-13 2022-07-28 Apple Inc. Focal plane optical conditioning for integrated photonics
US11604347B2 (en) 2019-08-18 2023-03-14 Apple Inc. Force-balanced micromirror with electromagnetic actuation
CN114303360A (zh) * 2019-08-30 2022-04-08 Lg伊诺特有限公司 Tof相机
DE102019125906A1 (de) * 2019-09-26 2021-04-01 Blickfeld GmbH Emitterarray für Lichtdetektion und -entfernungsmessung, LIDAR
US11313969B2 (en) 2019-10-28 2022-04-26 Veoneer Us, Inc. LiDAR homodyne transceiver using pulse-position modulation
US11733359B2 (en) 2019-12-03 2023-08-22 Apple Inc. Configurable array of single-photon detectors
CN113064136A (zh) * 2020-01-02 2021-07-02 隆达电子股份有限公司 发光元件与发光模块
CN113075641A (zh) * 2020-01-03 2021-07-06 华为技术有限公司 一种tof深度传感模组和图像生成方法
US11656340B2 (en) 2020-01-31 2023-05-23 Denso Corporation LIDAR device
US11372320B2 (en) 2020-02-27 2022-06-28 Gerard Dirk Smits High resolution scanning of remote objects with fast sweeping laser beams and signal recovery by twitchy pixel array
US11326758B1 (en) 2021-03-12 2022-05-10 Veoneer Us, Inc. Spotlight illumination system using optical element
US11732858B2 (en) 2021-06-18 2023-08-22 Veoneer Us, Llc Headlight illumination system using optical element
US11681028B2 (en) 2021-07-18 2023-06-20 Apple Inc. Close-range measurement of time of flight using parallax shift

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998016801A1 (en) * 1996-10-11 1998-04-23 Schwartz Electro-Optics, Inc. Intelligent vehicle highway multi-lane sensor
JP2004523769A (ja) * 2001-04-04 2004-08-05 インストロ プレシジョン リミテッド 表面形状測定
JP2009514015A (ja) * 2005-10-27 2009-04-02 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． 光源の配列を使用して光を走査する装置及び方法
JP2011514566A (ja) * 2007-12-29 2011-05-06 マイクロビジョン，インク． 走査ビームディスプレイのための入力装置

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07198845A (ja) * 1993-12-28 1995-08-01 Nec Corp 距離・画像測定装置
US6115111A (en) * 1998-10-05 2000-09-05 Korah; John K. Semiconductor laser based sensing device
US20020071169A1 (en) 2000-02-01 2002-06-13 Bowers John Edward Micro-electro-mechanical-system (MEMS) mirror device
US20030090818A1 (en) 2001-11-02 2003-05-15 Wittenberger John Carl Co-aligned receiver and transmitter for wireless link
US20030227614A1 (en) 2002-06-05 2003-12-11 Taminiau August A. Laser machining apparatus with automatic focusing
DE10244641A1 (de) * 2002-09-25 2004-04-08 Ibeo Automobile Sensor Gmbh Optoelektronische Erfassungseinrichtung
US7064876B2 (en) 2003-07-29 2006-06-20 Lexmark International, Inc. Resonant oscillating scanning device with multiple light sources
EP1517166B1 (en) 2003-09-15 2015-10-21 Nuvotronics, LLC Device package and methods for the fabrication and testing thereof
IL165212A (en) 2004-11-15 2012-05-31 Elbit Systems Electro Optics Elop Ltd Device for scanning light
US8018579B1 (en) 2005-10-21 2011-09-13 Apple Inc. Three-dimensional imaging and display system
US7423821B2 (en) 2006-03-24 2008-09-09 Gentex Corporation Vision system
US7352499B2 (en) 2006-06-06 2008-04-01 Symbol Technologies, Inc. Arrangement for and method of projecting an image with pixel mapping
JP5012463B2 (ja) 2007-12-03 2012-08-29 セイコーエプソン株式会社 走査型画像表示システム及び走査型画像表示装置
US8353457B2 (en) * 2008-02-12 2013-01-15 Datalogic ADC, Inc. Systems and methods for forming a composite image of multiple portions of an object from multiple perspectives
KR20100063996A (ko) 2008-12-04 2010-06-14 삼성전자주식회사 스캐너 및 이를 채용한 화상 형성 장치
US8305502B2 (en) 2009-11-11 2012-11-06 Eastman Kodak Company Phase-compensated thin-film beam combiner
US20110188054A1 (en) * 2010-02-02 2011-08-04 Primesense Ltd Integrated photonics module for optical projection
US8279418B2 (en) * 2010-03-17 2012-10-02 Microsoft Corporation Raster scanning for depth detection
EP2378310B1 (en) 2010-04-15 2016-08-10 Rockwell Automation Safety AG Time of flight camera unit and optical surveillance system
US8330804B2 (en) 2010-05-12 2012-12-11 Microsoft Corporation Scanned-beam depth mapping to 2D image
US9400503B2 (en) * 2010-05-20 2016-07-26 Irobot Corporation Mobile human interface robot
US8654152B2 (en) 2010-06-21 2014-02-18 Microsoft Corporation Compartmentalizing focus area within field of view
US9098931B2 (en) * 2010-08-11 2015-08-04 Apple Inc. Scanning projectors and image capture modules for 3D mapping
US20120236379A1 (en) 2010-08-23 2012-09-20 Lighttime, Llc Ladar using mems scanning
DE102010037744B3 (de) * 2010-09-23 2011-12-08 Sick Ag Optoelektronischer Sensor
WO2012150590A1 (en) 2011-05-03 2012-11-08 Shilat Optronics Ltd Terrain surveillance system
JP5985661B2 (ja) 2012-02-15 2016-09-06 アップル インコーポレイテッド 走査深度エンジン
US9329080B2 (en) * 2012-02-15 2016-05-03 Aplle Inc. Modular optics for scanning engine having beam combining optics with a prism intercepted by both beam axis and collection axis
US8958911B2 (en) * 2012-02-29 2015-02-17 Irobot Corporation Mobile robot
US9201237B2 (en) * 2012-03-22 2015-12-01 Apple Inc. Diffraction-based sensing of mirror position
AU2014217524B2 (en) * 2013-02-14 2017-02-02 Apple Inc. Flexible room controls

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998016801A1 (en) * 1996-10-11 1998-04-23 Schwartz Electro-Optics, Inc. Intelligent vehicle highway multi-lane sensor
JP2004523769A (ja) * 2001-04-04 2004-08-05 インストロ プレシジョン リミテッド 表面形状測定
JP2009514015A (ja) * 2005-10-27 2009-04-02 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． 光源の配列を使用して光を走査する装置及び方法
JP2011514566A (ja) * 2007-12-29 2011-05-06 マイクロビジョン，インク． 走査ビームディスプレイのための入力装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2972081A2 (en) 2016-01-20
EP2972081A4 (en) 2016-11-09
US20140313519A1 (en) 2014-10-23
IL241335A0 (en) 2015-11-30
EP2972081B1 (en) 2020-04-22
WO2014141115A3 (en) 2014-12-04
KR20150131313A (ko) 2015-11-24
IL241335B (en) 2019-02-28
CN105143820B (zh) 2017-06-09
WO2014141115A2 (en) 2014-09-18
CN105143820A (zh) 2015-12-09
US9267787B2 (en) 2016-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101762525B1 (ko) 다수의 이미터들을 이용한 깊이 주사를 위한 장치 및 방법
US11703940B2 (en) Integrated optoelectronic module
CA3024510C (en) Multiple pixel scanning lidar
US8427657B2 (en) Device for optical imaging, tracking, and position measurement with a scanning MEMS mirror
US20170176596A1 (en) Time-of-flight detector with single-axis scan
EP3583384A1 (en) Lidar based 3-d imaging with structured light and integrated illumination and detection
US11561287B2 (en) LIDAR sensors and methods for the same
KR20160147915A (ko) 3d 조동 레이저 스캐너
KR102663862B1 (ko) 섬유 팁 리이미징을 갖는 라이다 시스템
CN108885260B (zh) 具有单轴扫描的渡越时间探测器
JP2021184067A (ja) 光走査装置、対象物認識装置および光走査方法
AU2015203089B2 (en) Scanning depth engine

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant