KR102165259B1

KR102165259B1 - 차량 센서들에 대한 가변 빔 간격, 타이밍, 및 전력

Info

Publication number: KR102165259B1
Application number: KR1020207018753A
Authority: KR
Inventors: 벤자민 잉그램; 피에르-이브 드로즈; 루크 와처; 스콧 맥클로스키; 블레즈 가상디; 개탄 펜네코트
Original assignee: 웨이모 엘엘씨
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2020-10-13
Also published as: JP2020511639A; US10788571B2; CA3056418C; IL307779A; EP3596504A1; KR20210132236A; JP2022159326A; US20200225327A1; US20220244356A1; KR102389914B1; KR102319494B1; US11333746B2; KR20190120407A; KR20220054464A; JP7411027B2; US10634769B2; US10416290B2; JP7113018B2; KR20210014225A; AU2018234848B2

Abstract

본 개시내용은 LIDAR(light detection and ranging) 동작들을 용이하게 하는 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 예시적인 송신 블록은 복수의 경사진 면을 갖는 적어도 하나의 기판을 포함한다. 상기 복수의 경사진 면은 대응하는 복수의 고도각을 제공한다. 인접한 고도각들 사이의 각도 차이들의 세트는 적어도 2개의 상이한 각도 차이 값을 포함한다. 복수의 광 방사체 디바이스는 원하는 해상도 및/또는 각각의 고도각을 제공하기 위해 각각의 목표 위치들을 향하여 상기 복수의 고도각을 따라 환경 내로 광을 방출하도록 구성된다. 본 개시내용은 또한 원하는 해상도 및/또는 각각의 고도각에 기초하여 샷 전력 및 샷 스케줄을 조정하는 것에 관한 것이다.

Description

차량 센서들에 대한 가변 빔 간격, 타이밍, 및 전력{VARIABLE BEAM SPACING, TIMING, AND POWER FOR VEHICLE SENSORS}

관련 출원들에 대한 상호 참조

본 특허 출원은 2017년 3월 17일에 출원된 미국 특허 출원 제62/473,311호 및 2018년 2월 20일에 출원된 미국 특허 출원 제15/900,189호에 대한 우선권을 주장하며, 이들 각각의 내용은 이로써 참고로 포함된다.

본 명세서에서 달리 지시되지 않는 한, 이 섹션에서 설명되는 자료들은 본 출원에서의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함되어 있다고 해서 종래 기술인 것으로 인정되지 않는다.

차량은 운전자로부터의 입력이 거의 또는 전혀 없이 환경을 통해 차량이 내비게이트하는 자율 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다. 그러한 자율 차량들은 차량이 동작하는 환경에 관한 정보를 검출하도록 구성되는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.

하나의 그러한 센서는 LIDAR(light detection and ranging) 디바이스이다. LIDAR은 환경 내의 반사 표면들을 나타내는 "포인트 클라우드"를 조립하기 위해 장면을 스캐닝하면서 환경 피처들까지의 거리를 추정할 수 있다. 포인트 클라우드 내의 개개의 포인트들은 레이저 펄스를 송신하고 환경 내의 물체로부터 반사된 복귀 펄스(있다면)를 검출하고, 송신된 펄스와 반사된 펄스의 수신 사이의 시간 지연에 따라 물체까지의 거리를 결정함으로써 결정될 수 있다. 장면 내의 반사 물체들까지의 거리들에 대한 연속적인 실시간 정보를 제공하기 위해 장면을 가로질러 레이저 또는 레이저들의 세트가 신속하고 반복적으로 스캐닝될 수 있다. 각각의 거리를 측정하는 동안 측정된 거리와 레이저(들)의 배향을 조합하는 것은 3차원 위치를 각각의 복귀 펄스와 연관시키는 것을 허용한다. 이러한 방식으로, 전체 스캐닝 구역에 대해 환경 내의 반사 피처들의 위치들을 나타내는 포인트들의 3차원 맵이 생성될 수 있다.

본 개시내용은 일반적으로 레이저 광의 펄스들을 제공하도록 구성된 발광 시스템들에 관한 것이다. 예를 들어, 본 개시내용은 자율 및 반자율 자동차들, 트럭들, 오토바이들, 및 그들의 각각의 환경들 내에서 이동할 수 있는 다른 유형의 차량들과 같은 차량들에서 구현될 수 있는 LIDAR(light detection and ranging) 시스템들에 관한 것일 수 있다.

제1 양태에서는, 시스템이 제공된다. 이 시스템은 적어도 하나의 기판을 포함한다. 상기 적어도 하나의 기판은 전방 에지를 따라 복수의 경사진 면(angled facet)을 포함한다. 상기 적어도 하나의 기판은 각각의 경사진 면에 대응하는 다이 부착 위치를 추가로 포함한다. 상기 복수의 경사진 면은 대응하는 복수의 고도각(elevation angle)을 제공한다. 인접한 고도각들 사이의 각도 차이들의 세트는 적어도 2개의 상이한 각도 차이 값을 포함한다. 이 시스템은 복수의 광 방사체 디바이스를 또한 포함한다. 각각의 광 방사체 디바이스들은 각각의 경사진 면의 각각의 고도각에 따라 각각의 다이 부착 위치들에 결합된다. 복수의 광 방사체 디바이스는 각각의 목표 위치들을 향하여 상기 복수의 고도각을 따라 환경 내로 광을 방출하도록 구성된다.

제2 양태에서는, 제조 방법이 제공된다. 이 방법은 적어도 하나의 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 적어도 하나의 기판은 전방 에지를 따라 복수의 경사진 면 및 각각의 경사진 면에 대응하는 다이 부착 위치를 포함한다. 상기 복수의 경사진 면은 대응하는 복수의 고도각을 제공한다. 인접한 고도각들 사이의 각도 차이들의 세트는 적어도 2개의 상이한 각도 차이 값을 포함한다. 상기 방법은 각각의 다이 부착 위치들에 복수의 광 방사체 디바이스를 부착하는 단계를 또한 포함한다. 부착은 각각의 경사진 면의 각각의 고도각에 따라 수행된다. 상기 방법은 상기 복수의 광 방사체 디바이스 중의 각각의 광 방사체 디바이스를 각각의 펄서 회로에 전기적으로 연결하는 단계를 또한 포함한다. 상기 방법은 상기 복수의 광 방사체 디바이스 중의 각각의 광 방사체 디바이스를 각각의 렌즈에 광학적으로 결합하는 단계를 추가로 포함한다.

제3 양태에서는, 방법이 제공된다. 이 방법은 복수의 광 방사체 디바이스 중의 주어진 광 방사체 디바이스의 고도각을 결정하는 단계를 포함한다. 각각의 광 방사체 디바이스들은 적어도 하나의 기판의 전방 에지를 따라 배치된 복수의 경사진 면 중의 각각의 경사진 면들에 대응하는 각각의 다이 부착 위치들에 결합된다. 상기 방법은 결정된 고도각에 기초하여 상기 주어진 광 방사체 디바이스의 원하는 전력 출력 레벨을 결정하는 단계를 또한 포함한다. 상기 방법은 상기 주어진 광 방사체 디바이스로 하여금 적어도 하나의 광 펄스를 상기 원하는 전력 출력 레벨에 따라 목표 위치를 향하여 환경 내로 방출하게 하는 단계를 또한 포함한다.

제4 양태에서는, 방법이 제공된다. 이 방법은 복수의 광 방사체 디바이스 중의 주어진 광 방사체 디바이스의 예상 목표 범위를 결정하는 단계를 포함한다. 각각의 광 방사체 디바이스들은 적어도 하나의 기판의 전방 에지를 따라 배치된 복수의 경사진 면 중의 각각의 경사진 면들에 대응하는 각각의 다이 부착 위치들에 결합된다. 상기 방법은 결정된 예상 목표 범위에 기초하여 상기 주어진 광 방사체 디바이스의 원하는 전력 출력 레벨을 결정하는 단계를 또한 포함한다. 상기 방법은 상기 주어진 광 방사체 디바이스로 하여금 적어도 하나의 광 펄스를 상기 원하는 전력 출력 레벨에 따라 목표 위치를 향하여 환경 내로 방출하게 하는 단계를 또한 추가로 포함한다.

제5 양태에서는, 방법이 제공된다. 이 방법은 복수의 광 방사체 디바이스 중의 각각의 광 방사체 디바이스에 대한 각각의 고도각을 결정하는 단계를 포함한다. 상기 각각의 광 방사체 디바이스들은 적어도 하나의 기판의 전방 에지를 따라 배치된 복수의 경사진 면 중의 각각의 경사진 면들에 대응하는 각각의 다이 부착 위치들에 결합된다. 상기 방법은 결정된 고도각들에 기초하여 상기 복수의 광 방사체 디바이스의 원하는 샷 스케줄을 결정하는 단계를 또한 포함한다. 상기 방법은 상기 복수의 광 방사체 디바이스로 하여금 상기 원하는 샷 스케줄에 따라 광 펄스들을 목표 영역을 향하여 환경 내로 방출하게 하는 단계를 또한 추가로 포함한다.

제6 양태에서는, 방법이 제공된다. 이 방법은 복수의 광 방사체 디바이스 중의 각각의 광 방사체 디바이스에 대한 예상 목표 범위를 결정하는 단계를 포함한다. 각각의 광 방사체 디바이스들은 적어도 하나의 기판의 전방 에지를 따라 배치된 복수의 경사진 면 중의 각각의 경사진 면들에 대응하는 각각의 다이 부착 위치들에 결합된다. 상기 방법은 각각의 예상 목표 범위에 기초하여 상기 복수의 광 방사체 디바이스의 원하는 샷 스케줄을 결정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 복수의 광 방사체 디바이스로 하여금 상기 원하는 샷 스케줄에 따라 광 펄스들을 목표 영역을 향하여 환경 내로 방출하게 하는 단계를 또한 포함한다.

제7 양태에서는, 시스템이 제공된다. 이 시스템은 차량의 LIDAR(light detection and ranging) 시스템의 복수의 광 방사체 디바이스를 포함한다. 상기 복수의 광 방사체 디바이스 중의 각각의 광 방사체 디바이스는 각각의 빔 고도각을 따라 광 펄스들을 방출하도록 구성된다. 상기 복수의 광 방사체 디바이스는 각각의 빔 고도각들의 조합이 불균일한 빔 고도각 분포를 포함하도록 배열된다. 기준 평면 아래의 고도각들을 갖는 2개의 인접한 광 방사체 디바이스의 각각의 빔 고도각들 사이의 적어도 하나의 각도 차이는 상기 기준 평면 위의 고도각들을 갖는 2개의 인접한 광 방사체 디바이스의 각각의 빔 고도각들 사이의 적어도 하나의 각도 차이보다 크다. 상기 기준 평면은 상기 차량의 운동의 축에 기초한다.

다른 양태들, 실시예들, 및 구현들은 적절한 경우 첨부 도면들을 참조하여 다음의 상세한 설명을 읽음으로써 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백해질 것이다.

도 1a는 예시적인 실시예에 따른, 감지 시스템을 예시한다.
도 1b는 예시적인 실시예에 따른, 송신 블록을 예시한다.
도 2a는 예시적인 실시예에 따른, 송신 블록의 일부를 예시한다.
도 2b는 예시적인 실시예에 따른, 송신 블록의 일부를 예시한다.
도 2c는 예시적인 실시예에 따른, 송신 블록을 예시한다.
도 2d는 예시적인 실시예에 따른, 수 개의 가능한 빔 각도 분포를 예시한다.
도 2e는 예시적인 실시예에 따른, 수 개의 가능한 수직 해상도 플롯을 예시한다.
도 3a는 예시적인 실시예에 따른, 차량을 예시한다.
도 3b는 예시적인 실시예에 따른, 감지 시나리오에서의 차량을 예시한다.
도 4a는 예시적인 실시예에 따른, 송신 블록의 일부를 예시한다.
도 4b는 예시적인 실시예에 따른, 송신 블록의 일부를 예시한다.
도 4c는 예시적인 실시예에 따른, 송신 블록의 일부를 예시한다.
도 4d는 예시적인 실시예에 따른, 송신 블록의 일부의 클로즈업 측면도를 예시한다.
도 4e는 예시적인 실시예에 따른, 송신 블록의 일부를 예시한다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른, 방법을 예시한다.
도 6a는 예시적인 실시예에 따른, 방법을 예시한다.
도 6b는 예시적인 실시예에 따른, 그래프들을 예시한다.
도 7은 예시적인 실시예에 따른, 방법을 예시한다.
도 8은 예시적인 실시예에 따른, 방법을 예시한다.
도 9는 예시적인 실시예에 따른, 방법을 예시한다.

예시적인 방법들, 디바이스들, 및 시스템들이 본 명세서에서 설명된다. "예" 및 "예시적인"이라는 단어들은 본 명세서에서 "예, 사례 또는 예시로서 역할하는"을 의미하기 위해 사용된다. "예" 또는 "예시적인" 인 것으로서 본 명세서에서 설명되는 임의의 실시예 또는 특징은 반드시 다른 실시예들 또는 특징들보다 바람직하거나 유리한 것으로 해석되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다. 본 명세서에서 제시된 주제의 범위를 벗어나지 않고, 다른 실시예들이 이용될 수 있고, 다른 변경들이 이루어질 수 있다.

따라서, 본 명세서에서 설명된 예시적인 실시예들은 제한하려는 것이 아니다. 본 명세서에서 일반적으로 설명되고 도면들에 예시된 바와 같은, 본 개시내용의 양태들은 매우 다양한 상이한 구성들로 배열, 치환, 조합, 분리, 및 설계될 수 있으며, 이들 모두는 본 명세서에서 고려된다.

또한, 문맥이 달리 제안하지 않는 한, 도면들 각각에 예시된 특징들은 서로 조합하여 사용될 수 있다. 따라서, 도면들은 일반적으로 하나 이상의 전체 실시예들의 컴포넌트 양태들로서 간주되어야 하며, 모든 예시된 특징들이 각각의 실시예에 대해 필요하지는 않다는 것을 이해한다.

I. 개관

LIDAR(light detection and ranging) 시스템들에서 이미징 해상도를 증가시키기 위한 노력으로, 그러한 시스템들은 비쌀 수 있는 감지 디바이스들 및/또는 발광 디바이스들의 양을 증가시킬 수 있다. 옵션으로, 발광 디바이스들의 샷 레이트가 증가될 수 있고, 이는 시스템의 출력 전력을 증가시킬 수 있고 추가적인 냉각 능력들(예를 들어, 히트싱크들, 액체 냉각 등)에 의해 지원될 수 있다. 주어진 기간 내의 샷들 및 광 펄스 검출들의 수를 증가시키는 것은 또한 처리하기 위해 더 큰 계산 능력을 필요로 할 수 있다.

주어진 시야 내에서 더 나은 해상도를 획득하기 위해 균일하게 이격된 각도 간격들로 발광 디바이스들 및 감지 디바이스들의 수를 단순히 증가시키는 대신에, 본 명세서에서 설명된 예시적인 시스템들 및 방법들은, 차량의 앞으로 또는 위로 향하는 LIDAR 시스템의 송신 블록으로부터 방출된 빔들과 관련된 각도들과 같은, 특정 각도들 또는 각도들의 범위들에서 더 많은 감지 디바이스들 및/또는 발광 디바이스들을 집중시키고, 다른 각도들로 배향된 더 적은 센서들 또는 광 방사체들을 이용한다. 예를 들어, 아래쪽으로 향하는 빔들은 비교적 가까운 범위에서 지면에 부딪친다. 따라서, 특정 크기(예를 들어, 5cm 높이 또는 12cm 높이)의 물체를 보기 위해, 아래쪽으로 향하는 빔들은 일반적으로 더 긴 거리들을 이동하는 빔들과 비교하여 (LIDAR 시스템에 대해 각도 측면에서) 더 희박하게 이격될 수 있다. 이것은, 차례로, 차량으로부터 떨어진 소정 범위의 거리들 내에서 유사한 크기의 물체들을 보는 능력을 제공한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 본 명세서에서 설명된 실시예들은 감지 디바이스들 또는 발광 디바이스들의 수를 감소시킬 기회를 제공할 수 있다. 또한 추가로, 본 명세서에 개시된 실시예들은 주어진 수의 감지 디바이스들 또는 발광 디바이스들에 대해 더 큰 공간 해상도를 제공할 수 있다.

본 개시내용의 일부 실시예들은 주어진 발광 디바이스의 배향에 기초하여 샷 당 전력의 양을 변화시키는 것을 포함할 수 있다. 즉, 비교적 가까운 범위 빔들(예를 들어, 아래쪽 각도들에서 방출된 빔들)을 방출하는 발광 디바이스들은 더 긴 범위 빔들보다 더 낮은 전력을 필요로 한다. 다시 말해서, 주어진 특징을 해상하는 데 필요한 광자들의 최소량은 해당 범위의 제곱으로서 스케일링된다. 따라서, "평균" 샷과 비교하여, 그들의 목표까지의 거리의 절반만을 이동하는 빔들은 유사한 정확도로 주어진 물체를 검출하기 위해 샷 당 전력의 1/4만을 필요로 할 수 있다. 주어진 발광 디바이스의 배향 각도에 기초하여 전력의 양을 변화시킴으로써, LIDAR 디바이스는 더 전력 효율적일 수 있다.

종래의 LIDAR 시스템들에서는, 최대 검출 거리에 관계없이, 모든 발광 디바이스들에 걸쳐 샷 레이트가 균일하게 구현될 수 있다. 본 개시내용에서, 일부 실시예들은 주어진 발광 디바이스의 배향 또는 검출될 빔의 각도에 기초하여 변경될 수 있는 샷 스케줄, 샷 레이트, 및/또는 샷 간격을 갖는다. 즉, 위에 설명된 바와 같이, 아래쪽-배향된 빔들에서의 광 펄스들은 더 짧은 거리들을 이동하고 따라서 검출기는 상이한 비행 시간들로 인해 더 긴 거리들을 이동하는 유사한 펄스들보다 더 빠르게 대응하는 반사된 펄스를 수신할 수 있다. 따라서, 더 낮은 각도 빔들에 할당된 발광 디바이스들 및 검출기들은 더 높은 각도 빔들에 비해 상이한 듀티 사이클(예를 들어, 더 낮은 복귀 대기 시간)을 할당받을 수 있는데 적어도 그 이유는 더 가까운 범위 빔들이 일반적으로 더 빠른 복귀 신호들을 제공할 것이기 때문이다. 따라서, 광 펄스를 방출한 후에, 더 낮은 각도 방사체/검출기 쌍들은 후속 광 펄스를 방출하기 전에 더 짧은 지연 또는 더 좁은 윈도를 가질 수 있다. 즉, 인접한 더 낮은 각도 방사체들은, 적어도 부분적으로, 대응하는 검출기가 주어진 광 펄스로부터 반사 광을 수신할 수 있는 더 짧은 "청취 윈도(listening window)"로 인해, 더 높은 각도 방사체들과 비교하여 서로에 대해 더 가까이 연속하여 점화될 수 있다. 주어진 광 펄스가 그의 잠재적 비행 시간에서 제한될 때(예를 들어, 광 방사체 디바이스가 지면을 향하여 기울어져 있기 때문에), 그러한 청취 윈도는 지속기간이 단축될 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 펄스들 사이에 더 짧은 시간의 양을 대기함으로써 그리고/또는 인접한 광 방사체 디바이스를 점화하기 전에, 본 명세서에서 설명된 시스템들 및 방법들은 주어진 양의 시간 내에 더 많은 광 펄스를 방출할 수 있고, 이는 더 높은 수평 해상도 또는 더 빠른 전체-장면 업데이트 레이트를 제공할 수 있다.

본 명세서에서 설명된 시스템들 및 방법들은 가변 빔 간격, 샷 타이밍(예를 들어, 샷 스케줄링), 및 샷 전력을 제공하는 LIDAR 시스템들의 송신 블록들을 포함할 수 있으며, 그 각각은 센서 높이, 빔들의 총수, 원하는 물체 크기, 빔들 사이의 최소 가능한 간격, 기울기 변화들의 범위(예를 들어, +3% 경사도 변화, 평평한 지면, -3% 경사도 변화), 최소 샷 전력, 및 샷 전력 마진과 같은 변수들에 기초할 수 있다.

일부 실시예들에서, 빔들은 LIDAR 시스템으로부터 주어진 거리에서 빔들 사이에 원하는 간격이 존재하도록 이격될 수 있다. 예를 들어, 원하는 간격은 평평한 지면의 LIDAR 시스템으로부터 또는 LIDAR 시스템을 지원하는 주어진 차량의 표면(예를 들어, 전방 범퍼)으로부터 10-50 미터에서 5 내지 12 센티미터일 수 있다.

예시적인 실시예에서, 빔들은 평평한 지면 상에서, 해상도가 차량으로부터 대략 25m까지 대략 9.7cm 수직 간격이 되도록 이격될 수 있다. 더 긴 범위들에서, 수직 간격은, 다이 부착 위치들, 광 방사체 다이 크기, 및/또는 기판 공간 및 기판 형상의 물리적 제한에 대응할 수 있는, 특정한 최소 간격(예를 들어, 0.167도)을 획득할 때까지 점차적으로(예를 들어, 선형적으로) 증가할 수 있다. 선형 증가의 기울기는 주어진 수의 방사체에 기초하여 설정될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 선형 증가의 기울기는 50-100개의 방사체(예를 들어, 64개의 방사체)에 기초할 수 있다. 그러나, 본 개시내용의 범위 내에서 더 많은 또는 더 적은 방사체가 가능하다. 더욱이, 빔들의 다른 기울기들 및 배열들이 가능하다. 일부 경우에, 시스템은 지면으로부터 1-5 미터의 높이에 상승되어 있을 수 있다. 본 명세서에서 설명된 바와 같은 빔들을 이격시킴으로써, 균일한 빔 각도 간격을 갖는 LIDAR 디바이스들과 비교하여, 피크 수직 해상도는 0.317도로부터 0.167도로 증가될 수 있고 피크 수평 해상도는 0.180도로부터 0.131도로 약 ~50%만큼 증가될 수 있다.

다른 실시예들에서, 심지어 -15% 경사도 변화를 가정하면, 0.72도의 최소 각도 간격에 부딪칠 때까지 더 낮은 고도에서의 빔들에 대해 25 미터에서 적어도 7.5cm 수직 간격이 달성될 수 있다. 예를 들어, 1.1 미터 센서 높이에 대해, 센서 유닛으로부터 특정 범위들에서 원하는 해상도를 달성하기 위해 샷 타이밍 또는 샷 스케줄이 조정될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 샷들의 총수는 35%만큼 감소될 수 있다. 더욱이, 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 각각의 샷의 전력은 주어진 광 방사체 디바이스의 고도각 및/또는 예상 목표 범위에 기초하여 조정될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 각각의 샷의 전력(또는 주어진 광 방사체 디바이스에 대한 각각의 샷의 전력)은 20% 샷 전력 마진 및 10% 최소 전력을 제공하도록 조정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 감소된 샷 총수와 조합하여, 샷 당 전력의 감소는 레이저 전력 사용을 ~45%만큼 감소시킬 수 있다. 샷 당 전력의 감소들의 다른 양들이 가능하다는 것을 이해할 것이다.

II. 예시적인 시스템들

도 1a는 예시적인 실시예에 따른, 감지 시스템(10)을 예시한다. 감지 시스템(10)은 LIDAR(light detection and ranging) 시스템일 수 있다. 감지 시스템은 송신 블록(20), 수신 블록(30), 공유 공간(40), 및 렌즈(50)와 같은 다양한 컴포넌트들의 배열을 수용하는 하우징(12)을 포함한다. 감지 시스템(10)은 렌즈(50)에 의해 시준되고 시준된 광 빔들(54)로서 감지 시스템(10)의 환경 내로 송신되는 송신 블록(20)으로부터 방출된 광 빔들(52)을 제공하도록 구성된 컴포넌트들의 배열을 포함한다. 더욱이, 감지 시스템(10)은 집속 광(58)으로서 수신 블록(30)을 향하여 집속시키기 위해 렌즈(50)에 의해 감지 시스템(10)의 환경 내의 하나 이상의 물체로부터의 반사 광(56)을 수집하도록 구성된 컴포넌트들의 배열을 포함한다. 반사 광(56)은 감지 시스템(10)의 환경 내의 하나 이상의 물체에 의해 반사된 시준된 광 빔들(54)로부터의 광을 포함한다.

방출된 광 빔들(52) 및 집속 광(58)은 하우징(10) 내에 또한 포함된 공유 공간(40)을 횡단할 수 있다. 일부 실시예들에서, 방출된 광 빔들(52)은 공유 공간(40)을 통해 송신 경로를 따라 전파되고 집속 광(58)은 공유 공간(40)을 통해 수신 경로를 따라 전파된다.

감지 시스템(10)은 수신 블록(30)에 의해 수신된 집속 광(58)을 처리함으로써 감지 시스템(10)의 환경 내의 하나 이상의 물체의 양태(예를 들어, 위치, 형상 등)를 결정할 수 있다. 예를 들어, 감지 시스템(10)은 방출된 광 빔들(52)에 포함된 펄스들이 송신 블록(20)에 의해 방출된 시간을 집속 광(58)에 포함된 대응하는 펄스들이 수신 블록(30)에 의해 수신된 시간과 비교하고 비교에 기초하여 하나 이상의 물체와 감지 시스템(10) 사이의 거리를 결정할 수 있다.

감지 시스템(10)에 포함된 하우징(12)은 감지 시스템(10)에 포함된 다양한 컴포넌트들을 장착하기 위한 플랫폼을 제공할 수 있다. 하우징(12)은 하우징(12)의 내부 공간에 포함된 감지 시스템(10)의 다양한 컴포넌트들을 지지할 수 있는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하우징(12)은 플라스틱 또는 금속과 같은 구조적 재료로 형성될 수 있다.

일부 예들에서, 하우징(12)은 주변 광 및/또는 송신 블록(20)으로부터 수신 블록(30)으로의 방출된 광 빔들(52)의 비의도적인 송신을 감소시키도록 구성된 광학 차폐를 포함할 수 있다. 광학 차폐는 환경으로부터의 주변 광을 차단하는 재료로 하우징(12)의 외부 표면을 형성 및/또는 코팅함으로써 제공될 수 있다. 또한, 하우징(12)의 내부 표면들은 방출된 광 빔들(52)이 렌즈(50)에 도달하기 전에 수신 블록(30)이 방출된 광 빔들(52)을 수신하는 것을 방지하기 위해 송신 블록(20)을 수신 블록(30)으로부터 광학적으로 격리시키기 위해 위에 설명된 재료를 포함하고/하거나 그 재료로 코팅될 수 있다.

일부 예들에서, 하우징(12)은 전자기 차폐를 위해 센서 시스템(10)의 주변 환경으로부터의 전자기 잡음(예를 들어, 무선 주파수(RF) 잡음 등) 및/또는 송신 블록(20)과 수신 블록(30) 사이의 전자기 잡음을 감소시키도록 구성될 수 있다. 전자기 차폐는 송신 블록(20)에 의해 방출된 방출된 광 빔들(52)의 품질을 개선할 수 있고 수신 블록(30)에 의해 수신 및/또는 제공된 신호들에서의 잡음을 감소시킬 수 있다. 전자기 차폐는 금속, 금속성 잉크, 금속성 발포체, 탄소 발포체, 또는 전자기 방사를 적절히 흡수하거나 반사하도록 구성된 임의의 다른 재료와 같은 하나 이상의 재료로 하우징(12)을 형성 및/또는 코팅하는 것에 의해 달성될 수 있다. 전자기 차폐를 위해 사용될 수 있는 금속들은 예를 들어, 구리 또는 니켈을 포함할 수 있다.

일부 예들에서, 하우징(12)은 실질적으로 원통 형상을 갖고 감지 시스템(10)의 축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하우징(12)은 대략 10 센티미터의 직경을 갖는 실질적으로 원통 형상을 가질 수 있다. 일부 예들에서, 축은 실질적으로 수직이다. 다양한 컴포넌트들을 포함하는 하우징(12)을 회전시킴으로써, 일부 예들에서, 감지 시스템(10)의 환경의 360도 뷰의 3차원 맵이 감지 시스템(10)의 다양한 컴포넌트들의 배열의 빈번한 재교정 없이 결정될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 감지 시스템(10)은 감지 시스템(10)의 시야를 제어하기 위해 하우징(12)의 회전축을 기울이도록 구성될 수 있다.

도 1a에 예시되지 않았지만, 감지 시스템(10)은 하우징(12)을 위한 장착 구조를 옵션으로 포함할 수 있다. 장착 구조는 감지 시스템(10)의 축을 중심으로 하우징(12)을 회전시키기 위한 모터 또는 다른 수단을 포함할 수 있다. 대안적으로, 장착 구조는 감지 시스템(10) 이외의 디바이스 및/또는 시스템에 포함될 수 있다.

일부 예들에서, 송신 블록(20), 수신 블록(30), 및 렌즈(50)와 같은 감지 시스템(10)의 다양한 컴포넌트들은 각각의 컴포넌트 및/또는 각각의 컴포넌트에 포함된 서브컴포넌트들의 배열을 교정하는 부담을 감소시키기 위해 미리 결정된 위치들에서 하우징(12)에 제거가능하게 장착될 수 있다. 따라서, 하우징(12)은 감지 시스템(10)의 조립, 유지, 교정, 및 제조의 용이성을 제공하기 위해 감지 시스템(10)의 다양한 컴포넌트들에 대한 플랫폼으로서의 역할을 한다.

송신 블록(20)은 출구 애퍼처(26)를 통해 복수의 방출된 광 빔(52)을 방출하도록 구성될 수 있는 복수의 광원(22)을 포함한다. 일부 예들에서, 복수의 방출된 광 빔(52) 각각은 복수의 광원(22) 중의 하나에 대응한다. 송신 블록(20)은 광원들(22)과 출구 애퍼처(26) 사이의 방출된 광 빔들(52)의 송신 경로를 따라 미러(24)를 옵션으로 포함할 수 있다.

광원들(22)은 레이저 다이오드들, 발광 다이오드들(LED), 수직 공동 표면 방출 레이저들(VCSEL), 유기 발광 다이오드들(OLED), 폴리머 발광 다이오드들(PLED), 발광 폴리머들(LEP), 액정 디스플레이들(LCD), 마이크로전자기계 시스템들(MEMS), 또는 복수의 방출된 광 빔들(52)을 제공하기 위해 광을 선택적으로 송신, 반사, 및/또는 방출하도록 구성된 임의의 다른 디바이스를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 광원들(22)은 수신 블록(30)에 포함된 검출기들(32)에 의해 검출될 수 있는 파장 범위에서 방출된 광 빔들(52)을 방출하도록 구성될 수 있다. 파장 범위는, 예를 들어, 전자기 스펙트럼의 자외선, 가시, 및/또는 적외선 부분들에 있을 수 있다. 일부 예들에서, 파장 범위는 레이저들에 의해 제공되는 것과 같은 좁은 파장 범위일 수 있다. 일례에서, 파장 범위는 대략 905nm인 파장들을 포함한다. 또한, 광원들(22)은 펄스들의 형태로 방출된 광 빔들(52)을 방출하도록 구성될 수 있다. 일부 예들에서, 복수의 광원(22)은 하나 이상의 기판(예를 들어, 인쇄 회로 보드(PCB), 가요성 PCB 등) 상에 배치되고 복수의 광 빔(52)을 출구 애퍼처(26)를 향하여 방출하도록 배열될 수 있다.

일부 예들에서, 복수의 광원(22)은 방출된 광 빔들(52)에 포함된 시준되지 않은 광 빔들을 방출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 방출된 광 빔들(52)은 복수의 광원(22)에 의해 방출된 시준되지 않은 광 빔들로 인해 송신 경로를 따라 하나 이상의 방향으로 발산할 수 있다. 일부 예들에서, 송신 경로를 따르는 임의의 위치에서 방출된 광 빔들(52)의 수직 및 수평 범위들은 복수의 광원(22)에 의해 방출된 시준되지 않은 광 빔들의 발산의 정도에 기초할 수 있다.

방출된 광 빔들(52)의 송신 경로를 따라 배열된 출구 애퍼처(26)는 출구 애퍼처(26)에서 복수의 광원(22)에 의해 방출된 복수의 광 빔(52)의 수직 및 수평 범위들을 수용하도록 구성될 수 있다. 도 1a에 도시된 블록도는 설명의 편의를 위해 기능 모듈들과 관련하여 설명된다는 점에 유의한다. 그러나, 도 1a의 블록도에서의 기능 모듈들은 다른 위치들에서 물리적으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 출구 애퍼처(26)가 송신 블록(20)에 포함되어 있는 것으로 예시되어 있지만, 출구 애퍼처(26)는 송신 블록(20) 및 공유 공간(40) 둘 다에 물리적으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 송신 블록(20) 및 공유 공간(40)은 출구 애퍼처(26)를 포함하는 벽에 의해 분리될 수 있다. 이 경우, 출구 애퍼처(26)는 벽의 투명 부분에 대응할 수 있다. 일례에서, 투명 부분은 벽의 구멍 또는 절개 부분일 수 있다. 다른 예에서, 벽은 불투명 재료로 코팅된 투명 기판(예를 들어, 유리)으로 형성될 수 있고, 출구 애퍼처(26)는 불투명 재료로 코팅되지 않은 기판의 일부일 수 있다.

감지 시스템(10)의 일부 예들에서, 복수의 광 빔(52)의 수직 및 수평 범위들을 수용하면서 출구 애퍼처(26)의 크기를 최소화하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 출구 애퍼처(26)의 크기를 최소화하는 것은 하우징(12)의 기능들에서 위에 설명된 광원들(22)의 광학 차폐를 개선할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 송신 블록(20)과 공유 공간(40)을 분리하는 벽은 집속 광(58)의 수신 경로를 따라 배열될 수 있고, 따라서, 출구 애퍼처(26)는 집속 광(58)의 더 큰 부분이 벽에 도달할 수 있도록 최소화될 수 있다. 예를 들어, 벽은 반사 재료(예를 들어, 공유 공간(40) 내의 반사 표면(42))로 코팅될 수 있고 수신 경로는 집속 광(58)을 반사 재료에 의해 수신 블록(30)을 향하여 반사시키는 것을 포함할 수 있다. 이 경우, 출구 애퍼처(26)의 크기를 최소화하는 것은 집속 광(58)의 더 큰 부분이 벽이 코팅되는 반사 재료로부터 반사되게 할 수 있다.

출구 애퍼처(26)의 크기를 최소화하기 위해, 일부 예들에서, 방출된 광 빔(52)의 발산은 방출된 광 빔(52)의 수직 및 수평 범위들을 최소화하고 따라서 출구 애퍼처(26)의 크기를 최소화하기 위해 광원(22)에 의해 방출된 시준되지 않은 광 빔을 부분적으로 시준함으로써 감소될 수 있다. 예를 들어, 복수의 광원(22) 중의 각각의 광원은 광원에 인접하여 배열된 원통형 렌즈를 포함할 수 있다. 광원은 제2 방향으로보다 제1 방향으로 더 많이 발산하는 대응하는 시준되지 않은 광 빔을 방출할 수 있다. 원통형 렌즈는 제1 방향으로 시준되지 않은 광 빔을 미리 시준하여 부분적으로 시준된 광 빔을 제공하고, 그에 의해 제1 방향으로의 발산을 감소시킬 수 있다. 일부 예들에서, 부분적으로 시준된 광 빔은 제2 방향으로보다 제1 방향으로 더 적게 발산한다. 유사하게, 복수의 광원(22) 중의 다른 광원들로부터의 시준되지 않은 광 빔들은 제1 방향으로 감소된 빔 폭을 가질 수 있고 따라서 방출된 광 빔들(52)은 부분적으로 시준된 광 빔들로 인해 더 작은 발산을 가질 수 있다. 이 예에서, 출구 애퍼처(26)의 수직 및 수평 범위들 중 적어도 하나는 광 빔들(52)을 부분적으로 시준시키는 것으로 인해 감소될 수 있다.

추가적으로 또는 대안적으로, 출구 애퍼처(26)의 크기를 최소화하기 위해, 일부 예들에서, 광원들(22)은 송신 블록(20)에 의해 정의된 성형된 표면을 따라 배열될 수 있다. 일부 예들에서, 성형된 표면은 면형(faceted) 및/또는 실질적으로 만곡될 수 있다. 면형 및/또는 만곡된 표면은 방출된 광 빔들(52)이 출구 애퍼처(26)를 향하여 수렴하도록 구성될 수 있고 따라서 출구 애퍼처(26)에서의 방출된 광 빔들(52)의 수직 및 수평 범위들은 송신 블록(20)의 면형 및/또는 만곡된 표면을 따라 광원들(22)의 배열로 인해 감소될 수 있다.

일부 예들에서, 복수의 광 빔(52)이 송신 경로를 따라 복수의 광원(22) 전방의 중심 영역을 향하여 수렴하도록, 송신 블록(20)의 만곡된 표면은 방출된 광 빔들(52)의 제1 발산 방향을 따른 곡률 및 방출된 광 빔들(52)의 제2 발산 방향을 따른 곡률을 포함할 수 있다.

광원들(22)의 그러한 만곡된 배열을 용이하게 하기 위해, 일부 예들에서, 광원들(22)은 하나 이상의 방향을 따라 곡률을 갖는 가요성 기판(예를 들어, 가요성 PCB) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 만곡된 가요성 기판은 방출된 광 빔들(52)의 제1 발산 방향 및 방출된 광 빔들(52)의 제2 발산 방향을 따라 만곡될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 광원들(22)의 그러한 만곡된 배열을 용이하게 하기 위해, 일부 예들에서, PCB의 만곡된 에지가 제1 방향의 곡률(예를 들어, PCB의 수직 평면)과 실질적으로 일치하도록, 광원들(22)은 하나 이상의 수직으로 배향된 인쇄 회로 보드(PCB) 들의 만곡된 에지 상에 배치될 수 있다. 이 예에서, 하나 이상의 PCB는 제2 방향의 곡률(예를 들어, 하나 이상의 PCB의 수평 평면)과 실질적으로 일치하는 수평 곡률을 따라 송신 블록(20)에 장착될 수 있다. 예를 들어, 송신 블록(20)은 4개의 PCB를 포함할 수 있고, 각각의 PCB는 16개의 광원을 장착하여, 송신 블록(20)의 만곡된 표면을 따라 64개의 광원을 제공한다. 이 예에서, 64개의 광원은 방출된 광 빔들(52)이 송신 블록(20)의 출구 애퍼처(26)를 향하여 수렴하도록 하는 패턴으로 배열된다.

송신 블록(20)은 광원들(22)과 출구 애퍼처(26) 사이의 방출된 광 빔들(52)의 송신 경로를 따라 미러(24)를 옵션으로 포함할 수 있다. 송신 블록(20)에 미러(24)를 포함시킴으로써, 방출된 광 빔들(52)의 송신 경로는 접힐 수 있어 송신 경로가 접히지 않은 다른 송신 블록의 크기보다 더 작은 크기의 감지 시스템(10)의 하우징(12) 및 송신 블록(20)을 제공할 수 있다.

수신 블록(30)은 입구 애퍼처(36)를 통해 집속 광(58)을 수신하도록 구성될 수 있는 복수의 검출기(32)를 포함한다. 일부 예들에서, 복수의 검출기(32) 각각은 복수의 광원(22) 중의 대응하는 광원에 의해 방출되고 감지 시스템(10)의 환경 내의 하나 이상의 물체에서 반사되는 광 빔에 대응하는 집속 광(58)의 일부를 수신하도록 구성되고 배열된다. 수신 블록(30)은 불활성 가스(34)를 갖는 밀폐된 환경에 검출기들(32)을 옵션으로 포함할 수 있다.

검출기들(32)은 방출된 광 빔들(52)의 파장 범위 내의 파장들을 갖는 집속 광(58)을 수신하도록 구성된 포토다이오드들, 애벌란시 포토다이오드들, 포토트랜지스터들, 카메라들, 액티브 픽셀 센서들(APS), 전하 결합 디바이스들(CCD), 극저온 검출기들, 또는 임의의 다른 광 센서를 포함할 수 있다.

검출기들(32) 각각에 의해, 복수의 광원(22) 중의 대응하는 광원으로부터 집속 광(58)의 부분을 수신하는 것을 용이하게 하기 위해, 검출기들(32)은 하나 이상의 기판 상에 배치되고 그에 따라 배열될 수 있다. 예를 들어, 광원들(22)은 송신 블록(20)의 만곡된 표면을 따라 배열될 수 있다. 검출기들(32)은 수신 블록(30)의 만곡된 표면을 따라 배열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 수신 블록(30)의 만곡된 표면은 송신 블록(20)과 유사하거나 동일한 만곡된 표면을 포함할 수 있다. 따라서, 검출기들(32) 각각은 원래 복수의 광원(22) 중의 대응하는 광원에 의해 방출된 광을 수신하도록 구성될 수 있다.

수신 블록(30)의 만곡된 표면을 제공하기 위해, 검출기들(32)은 송신 블록(20) 내에 배치된 광원들(22)과 유사하게 하나 이상의 기판 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 검출기들(32)은 가요성 기판(예를 들어, 가요성 PCB) 상에 배치되고 가요성 기판의 만곡된 표면을 따라 배열되어 광원들(22) 중의 대응하는 광원에서 비롯되는 집속 광을 각각 수신할 수 있다. 이 예에서, 가요성 기판은 수신 블록(30)의 만곡된 표면의 형상에 대응하는 표면들을 갖는 2개의 클램핑 피스 사이에 유지될 수 있다. 따라서, 이 예에서, 수신 블록(30)의 조립은 가요성 기판을 수신 블록(30) 상으로 슬라이딩시키고 2개의 클램핑 피스를 이용하여 그것을 정확한 곡률로 유지함으로써 단순화될 수 있다.

수신 경로를 따라 횡단하는 집속 광(58)은 입구 애퍼처(36)를 통해 검출기들(32)에 의해 수신될 수 있다. 일부 예들에서, 입구 애퍼처(36)는 복수의 광원(22)에 의해 방출되는 파장 범위 내의 파장들을 갖는 광을 통과시키고 다른 파장들을 갖는 광을 감쇠시키는 필터링 윈도를 포함할 수 있다. 이 예에서, 검출기들(32)은 파장 범위 내의 파장들을 갖는 광을 실질적으로 포함하는 집속 광(58)을 수신한다.

일부 예들에서, 수신 블록(30)에 포함된 복수의 검출기(32)는, 예를 들어, 불활성 가스(34)로 채워진 밀폐된 환경 내의 애벌란시 포토다이오드들을 포함할 수 있다. 불활성 가스(34)는, 예를 들어, 질소를 포함할 수 있다.

공유 공간(40)은 송신 블록(20)으로부터 렌즈(50)로의 방출된 광 빔들(52)에 대한 송신 경로를 포함하고, 렌즈(50)로부터 수신 블록(30)으로의 집속 광(58)에 대한 수신 경로를 포함한다. 일부 예들에서, 송신 경로는 공유 공간(40) 내의 수신 경로와 적어도 부분적으로 중첩한다. 공유 공간(40)에 송신 경로 및 수신 경로를 포함시킴으로써, 감지 시스템(10)의 크기, 비용, 및/또는 조립, 제조, 및/또는 유지의 복잡성에 대한 이점들이 제공될 수 있다.

출구 애퍼처(26) 및 입구 애퍼처(36)가 각각 송신 블록(20) 및 수신 블록(30)의 일부인 것으로 예시되어 있지만, 그러한 애퍼처들이 다른 위치들에 배열되거나 배치될 수 있다는 것이 이해된다. 일부 실시예들에서, 출구 애퍼처(26) 및 입구 애퍼처(36)의 기능 및 구조는 조합될 수 있다. 예를 들어, 공유 공간(40)은 공유된 입구/출구 애퍼처를 포함할 수 있다. 하우징(12) 내의 시스템(10)의 광학 컴포넌트들을 배열하는 다른 방식들이 가능하고 고려된다는 것을 이해할 것이다.

일부 예들에서, 공유 공간(40)은 반사 표면(42)을 포함할 수 있다. 반사 표면(42)은 수신 경로를 따라 배열되고 집속 광(58)을 입구 애퍼처(36)를 향하여 검출기들(32) 상으로 반사시키도록 구성될 수 있다. 반사 표면(42)은 집속 광(58)을 수신 블록(30) 내의 입구 애퍼처(36)를 향하여 반사시키도록 구성된 프리즘, 미러 또는 임의의 다른 광학 요소를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 벽은 공유 공간(40)을 송신 블록(20)으로부터 분리할 수 있다. 이러한 예들에서, 벽은 투명 기판(예를 들어, 유리)을 포함할 수 있고, 반사 표면(42)은 출구 애퍼처(26)에 대한 코팅되지 않은 부분을 갖는 벽 상에 반사 코팅을 포함할 수 있다.

반사 표면(42)을 포함하는 실시예들에서, 반사 표면(42)은 송신 블록(20) 내의 미러(24)와 유사하게 수신 경로를 접음으로써 공유 공간(40)의 크기를 감소시킬 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 반사 표면(42)은 집속 광(58)을 수신 블록(30)으로 지향시켜 하우징(12) 내의 수신 블록(30)의 배치에 대한 유연성을 더 제공할 수 있다. 예를 들어, 반사 표면(42)의 기울기를 변화시키는 것은 집속 광(58)이 하우징(12)의 내부 공간의 다양한 부분들로 반사되게 할 수 있고, 따라서 수신 블록(30)은 하우징(12) 내의 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이 예에서, 감지 시스템(10)은 반사 표면(42)의 기울기를 변화시킴으로써 교정될 수 있다.

하우징(12)에 장착된 렌즈(50)는 송신 블록(20) 내의 광원들(22)로부터 방출된 광 빔들(52)을 시준하는 것과 감지 시스템(10)의 환경 내의 하나 이상의 물체로부터의 반사 광(56)을 수신 블록(30) 내의 검출기들(32) 상으로 집속시키는 것 둘 다를 수행하기 위한 광학 능력을 가질 수 있다. 일례에서, 렌즈(50)는 대략 120mm의 초점 거리를 갖는다. 시준을 위한 송신 렌즈와 집속을 위한 수신 렌즈 대신에, 이러한 기능들 둘 다를 수행하기 위해 동일한 렌즈(50)를 사용함으로써, 크기, 비용 및/또는 복잡성에 대한 이점들이 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 방출된 광 빔들(52)을 시준하여 시준된 광 빔들(54)을 제공하는 것은 감지 시스템(10)의 환경 내의 하나 이상의 물체까지 시준된 광 빔들(54)에 의해 이동된 거리를 결정하는 것을 허용한다.

본 명세서에서 설명된 바와 같이, 렌즈(50)가 송신 렌즈 및 수신 렌즈로서 이용되지만, 본 개시내용의 범위 내에서 별개의 렌즈 및/또는 다른 광학 요소들이 고려된다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 렌즈(50)는 별개의 광 송신 및 수신 경로들을 따른 별개의 렌즈들 또는 렌즈 세트들을 나타낼 수 있다.

예시적인 시나리오에서, 송신 경로를 따라 횡단하는 광원들(22)로부터의 방출된 광 빔들(52)은 렌즈(50)에 의해 시준되어 시준된 광 빔들(54)을 감지 시스템(10)의 환경에 제공할 수 있다. 그 후, 시준된 광 빔들(54)은 감지 시스템(10)의 환경 내의 하나 이상의 물체로부터 반사되고 반사 광(56)으로서 렌즈(50)로 복귀할 수 있다. 그 후, 렌즈(50)는 반사 광(56)을 수집하고 집속 광(58)으로서 수신 블록(30)에 포함된 검출기들(32) 상으로 집속시킬 수 있다. 일부 예들에서, 방출된 광 빔들(52)을 집속 광 빔들(58)과 비교함으로써 감지 시스템(10)의 환경 내의 하나 이상의 물체의 양태들이 결정될 수 있다. 양태들은, 예를 들어, 하나 이상의 물체의 거리, 형상, 컬러, 및/또는 재료를 포함할 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 하우징(12)을 회전시킴으로써, 감지 시스템(10)의 주변의 3차원 맵이 결정될 수 있다.

복수의 광원(22)이 송신 블록(20)의 만곡된 표면을 따라 배열되는 일부 예들에서, 렌즈(50)는 송신 블록(20)의 만곡된 표면에 대응하는 초점 표면을 갖도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 렌즈(50)는 하우징(12) 외부의 비구면 표면 및 공유 공간(40)을 향하는 하우징(12) 내부의 환상 표면을 포함할 수 있다. 이 예에서, 렌즈(50)의 형상은 렌즈(50)가 방출된 광 빔들(52)을 시준하는 것과 반사 광(56)을 집속시키는 것 둘 다를 수행할 수 있게 한다. 또한, 이 예에서, 렌즈(50)의 형상은 렌즈(50)가 송신 블록(20)의 만곡된 표면에 대응하는 초점 표면을 갖게 한다. 일부 예들에서, 렌즈(50)에 의해 제공되는 초점 표면은 송신 블록(20)의 만곡된 형상과 실질적으로 일치한다. 또한, 일부 예들에서, 검출기들(32)은 렌즈(50)에 의해 제공되는 만곡된 초점 표면을 따라 집속 광(58)을 수신하기 위해 수신 블록(30)의 만곡된 형상에서 유사하게 배열될 수 있다. 따라서, 일부 예들에서, 수신 블록(30)의 만곡된 표면은 또한 렌즈(50)에 의해 제공되는 만곡된 초점 표면과 실질적으로 일치할 수 있다.

도 1b는 예시적인 실시예에 따른, 송신 블록(100)을 예시한다. 송신 블록(100)은 도 1a를 참조하여 예시되고 설명된 바와 같은 송신 블록(20)과 유사하거나 동일할 수 있다. 송신 블록(100)은 LIDAR 시스템의 광 방사체 부분을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 송신 블록(100)은 도 3a 및 도 3b를 참조하여 예시되고 설명된 바와 같은 차량(300)과 같은 자율 또는 반자율 차량의 감지 시스템의 일부로서 포함될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 송신 블록(100)은 적어도 하나의 기판(110), 수신기(130), 및 컨트롤러(150)를 포함한다. 적어도 하나의 기판(110)은 전방 에지를 따라 복수의 경사진 면(112)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 기판(110)은 수 개의 평평한 회로 보드를 포함하고 이 평평한 회로 보드들의 에지를 따라 경사진 면들(112)이 배열된다.

상기 적어도 하나의 기판(110)은 각각의 경사진 면(112)에 대응하는 다이 부착 위치(114)를 또한 포함한다. 상기 복수의 경사진 면(112)은 대응하는 복수의 고도각을 제공한다. 즉, 인접한 고도각들 사이의 각도 차이들의 세트는 적어도 2개의 상이한 각도 차이 값을 포함한다. 다시 말해서, 경사진 면들(112)은 대응하는 고도각들이 인접한 고도각들 사이의 각도 차이들의 이종(heterogeneous) 세트를 포함하도록 제조된다. 예를 들어, 제1 쌍의 인접한 고도각들의 사이의 하나의 각도 차이는 0.18도이지만, 제2 쌍의 인접한 고도각들 사이의 다른 각도 차이는 0.3도일 수 있다. 다른 각도 차이 값들이 본 명세서에서 가능하고 고려된다. 일부 실시예들에서, 일부 각도 차이들은 임의적으로 클 수 있고(예를 들어, 5도 이상), 일부 각도 차이들은 제조 공차들이 제공할 수 있는 만큼 작을 수 있다(예를 들어, 기판(110) 상의 경사진 면들(112)의 약간 상이한 각도들을 형성하도록).

적어도 하나의 기판(110)은 복수의 광 방사체 디바이스(116)를 포함한다. 다양한 실시예들에서, 광 방사체 디바이스들(116)은 레이저 다이오드들, 발광 다이오드들, 또는 다른 유형의 발광 디바이스들을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 광 방사체 디바이스들(116)은 903 나노미터 주위의 파장에서 광을 방출하도록 구성된 InGaAs/GaAs 레이저 다이오드들을 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 광 방사체 디바이스들(116)은 하나 이상의 마스터 오실레이터 전력 증폭기(MOPA) 파이버 레이저들을 포함할 수 있다. 그러한 파이버 레이저들은 1550 나노미터 또는 그 주위에서 광 펄스들을 제공하도록 구성될 수 있고, 시드 레이저, 및 시드 레이저 광을 더 높은 전력 레벨들로 증폭하도록 구성된 소정 길이의 액티브 광 파이버를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 유형의 발광 디바이스들, 재료들, 및 방출 파장들이 가능하고 고려된다.

각각의 광 방사체 디바이스들(116)은 각각의 경사진 면(112)의 각각의 고도각에 따라 각각의 다이 부착 위치들(114)에 결합된다. 복수의 광 방사체 디바이스(116)는 원하는 해상도를 제공하기 위해 각각의 목표 위치들을 향하여 상기 복수의 고도각을 따라 환경 내로 광을 방출하도록 구성된다.

일부 실시예들에서, 원하는 해상도는 송신 블록(100)으로부터 떨어진 주어진 거리에서의 목표 해상도를 포함할 수 있다. 예를 들어, 원하는 해상도는 송신 블록(100)으로부터 25 미터에서 및/또는 수평 지면을 따라 인접한 목표 위치들 사이에(어느 쪽이든 더 가까운 것) 7.5 센티미터의 해상도를 포함할 수 있다. 2차원 표면을 따라 그리고 3차원 공간 내 둘 다에서 다른 원하는 해상도들이 본 명세서에서 가능하고 고려된다.

일부 실시예들에서, 적어도 하나의 기판(110)은 수직 평면을 따라 배치될 수 있다. 그러한 시나리오에서, 복수의 고도각은 수평 평면에 대해 정의될 수 있다. 예로서, 기판들(110) 중 하나 이상은 수직축을 중심으로 회전하도록 구성된 하우징 내에서 수직으로 배향될 수 있다.

그러한 시나리오에서, 수평 평면 아래의 인접한 고도각들 사이의 적어도 하나의 각각의 각도 차이는 수평 평면 위의 인접한 고도각들 사이의 각각의 각도 차이들보다 더 클 수 있다.

예로서, 송신 블록(100)은 6개의 기판을 포함할 수 있다. 각각의 기판은 복수의 고도각의 각각의 부분에 대응하는 각각의 복수의 경사진 면을 포함한다. 일부 실시예들에서, 복수의 고도각은 광이 송신 블록(100)에 관해 환경 내로 방출되는 각도들의 비중첩 세트를 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 6개의 기판은 함께 결합되고 정렬 피처들(124)의 세트에 따라 정렬될 수 있다. 정렬 피처들(124)의 세트는 서로에 대해 그리고/또는 하우징에 대해 기판들(110)을 신뢰성 있게 정렬하도록 구성된 슬롯들, 홈들, 또는 다른 물리적 피처들의 세트를 포함할 수 있다.

복수의 광 방사체 디바이스(116)는 기판들(110) 각각의 사이에 분포될 수 있다. 복수의 광 방사체 디바이스(116)의 각각의 부분은 수직 평면에 대해 각각의 지향 각도에서 환경을 조명하도록 구성된다. 예로서, 복수의 광 방사체 디바이스(116)는 적어도 64개의 광 방사체 디바이스를 포함할 수 있다. 그러나, 더 많거나 더 적은 수의 광 방사체 디바이스(116)가 사용될 수 있다.

일부 실시예들에서, 적어도 하나의 기판(110)은 각각의 광 방사체 디바이스(116)에 대해, 각각의 펄서 회로(120)를 또한 포함할 수 있다. 각각의 펄서 회로(120)는 통신 인터페이스(122)를 통해 전력 신호, 인에이블 신호, 및 트리거 신호와 같은 하나 이상의 신호를 수용하도록 구성된다. 각각의 펄서 회로들(120)은 지속기간이 대략 1 내지 10 나노초의 광 펄스들을 제공하도록 구성된다. 다른 광 펄스 지속기간들이 가능하다.

일부 실시예들에서, 송신 블록(100)은 각각의 광 방사체 디바이스들(116)의 각각의 출력 면에 광학적으로 결합된 각각의 렌즈들을 포함할 수 있는 광학 요소들(118)을 포함할 수 있다. 각각의 렌즈들은 고속 축 시준 렌즈들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.

수신기(130)는 수신된 광 펄스를 송신 블록(100)의 환경 내의 물체와 상관시키기 위해 광 방사체 디바이스들(116)로부터 방출된 광의 적어도 일부를 수신하도록 구성된 디바이스를 포함할 수 있다. 수신기(130)는 복수의 광 검출 디바이스(예를 들어, InGaAs 광검출기)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 검출 디바이스들은 단일 광자 애벌란시 광검출기들(SPAD들)을 포함할 수 있다. 다른 유형의 광검출기들이 가능하고 고려된다.

컨트롤러(150)는 온보드 컴퓨터, 외부 컴퓨터, 또는 스마트폰, 태블릿 디바이스, 개인용 컴퓨터, 웨어러블 디바이스 등과 같은 모바일 컴퓨팅 플랫폼을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 컨트롤러(150)는 클라우드 서버와 같은 원격 위치된 컴퓨터 시스템을 포함하거나 그에 연결될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 컨트롤러(150)는 본 명세서에서 설명된 일부 또는 모든 방법 블록들 또는 단계들을 수행하도록 구성될 수 있다.

컨트롤러(150)는 하나 이상의 프로세서(152) 및 적어도 하나의 메모리(154)를 포함할 수 있다. 프로세서(152)는, 예를 들어, ASIC(application-specific integrated circuit) 또는 FPGA(field-programmable gate array)를 포함할 수 있다. 소프트웨어 명령어들을 수행하도록 구성된 다른 유형의 프로세서들, 컴퓨터들 또는 디바이스들이 본 명세서에서 고려된다. 메모리(154)는 판독 전용 메모리(ROM), 프로그램 가능 판독 전용 메모리(PROM), 소거 가능 판독 전용 메모리(EPROM), 전기적 소거 가능 판독 전용 메모리(EEPROM), 비휘발성 랜덤 액세스 메모리(예를 들어, 플래시 메모리), 솔리드 스테이트 드라이브(SSD), 하드 디스크 드라이브(HDD), 컴팩트 디스크(CD), 디지털 비디오 디스크(DVD), 디지털 테이프, 판독/기입(R/W) CD들, R/W DVD들 등과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수 있다.

도 2a 내지 도 2c는 송신 블록들(200 및 260)의 다양한 뷰들을 예시한다. 도 2a 내지 도 2c는 도 1a 및 도 1b를 참조하여 예시되고 설명된 송신 블록들(20 및 100)을 송신하는 것과 유사하거나 동일한 요소들을 포함할 수 있다. 도 2a는 예시적인 실시예에 따른, 송신 블록(200)의 일부를 예시한다. 송신 블록(200)은 기판(210)을 포함하고, 이 기판은 인쇄 회로 보드 또는 다른 유형의 강성 지지 부재를 포함할 수 있다. 기판(210)은 수직 평면(예를 들어, x-z 평면)을 따라, 및/또는 차량이 이동할 수 있는 지면에 수직인 평면을 따라 배향될 수 있다.

기판(210)의 적어도 하나의 에지 표면(202)은 복수의 경사진 면(212a-212j)을 포함하도록 형성되거나, 절단되거나, 또는 달리 성형될 수 있다. 경사진 면들(212a-212j)은 기판(210)의 에지 표면(202)을 따라 제공될 수 있다.

각각의 경사진 면(212a-212j)은 기준 각도(204)에 대한 각각의 고도각(213a-213j)을 제공할 수 있다. 기준 각도(204)는, 예를 들어, 수평 평면(예를 들어, x-y 평면)에 대응할 수 있다. 일부 경사진 면들은 음의 고도각들, 즉, 기준 각도(204) 아래의 고도각들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 경사진 면(212a)은 기준 각도(204)에 대해 아래로 기울어지는 고도각(215a)을 제공할 수 있다. 다른 경사진 면들은 양의 고도각들 또는 기준 각도(204) 위의 고도각들을 제공할 수 있다. 예로서, 경사진 면(212j)은 기준 각도(204)에 대해 위로 기울어지는 고도각(215j)을 제공할 수 있다.

본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 기준 각도(204) 아래의 인접한 고도각들 사이의 적어도 하나의 각각의 각도 차이(예를 들어, 고도각들(213a 및 213b) 사이의 각도 차이)는 기준 각도(204) 위의 인접한 고도각들 사이의 각각의 각도 차이들(예를 들어, 고도각들(213h 및 213j) 사이의 각도 차이)보다 크다. 다시 말해서, 수평 평면에 대응하는 기준 각도(204)로, 인접한 아래쪽 지향 고도각들 사이의 각도 차이는 인접한 위쪽 지향 고도각들보다 클 수 있다.

본 명세서에 예시된 바와 같이, 기준 각도(204)는 x-축과 대응할 수 있고, 이는 차례로 차량의 운동의 축에 대해 수평 및/또는 평행할 수 있다. 일부 실시예들에서, 고도각들(213a-213j)은 기준 각도(204)에 대해 대략 -18도 내지 +2.5도의 소정 범위의 각도들을 포함할 수 있다. 그러나, 다른 고도각들(및 각도들의 범위들)이 본 명세서에서 가능하고 고려된다.

본 명세서에서 예시되지는 않았지만, 일부 실시예들은 기준 평면에 기초하는 고도각들(213a-213j)을 포함할 수 있다. 기준 평면은, 예를 들어, 수평 평면(예를 들어, 지면에 평행한 평면), 수직 평면(예를 들어, 지면에 수직인 평면), 또는 LIDAR 시스템의 운동 및/또는 LIDAR 시스템이 부착되는 차량의 운동의 방향에 의해 정의되는 다른 평면일 수 있다.

도 2a에 예시된 바와 같이, 각각의 경사진 면(212a-212j)에 인접한 기판(210)의 일부는 각각의 다이 부착 위치들(214a-214j)을 포함한다.

도 2b는 예시적인 실시예에 따른, 송신 블록(200)의 일부를 예시한다. 클로즈업 측면도에 예시된 바와 같이, 광 방사체 디바이스(예를 들어, 방사체 디바이스(216c))는 각각의 다이 부착 위치(예를 들어, 다이 부착 위치(214c))에 결합될 수 있다. 더욱이, 광 방사체 디바이스(216c)의 방출 표면(217c)은 경사진 면(212c)에 인접하고/하거나 그에 정렬될 수 있다. 일부 실시예들에서, 광학 요소(218c)는 광 방사체 디바이스(216c)의 방출 표면(217c)에 인접하여 위치, 결합 및/또는 장착될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 광학 요소(218c)는 광 방사체 디바이스(216c)의 방출 표면(217c)으로부터 방출된 광을 집속, 조향, 시준, 또는 달리 상호작용하도록 구성된 렌즈 또는 다른 유형의 광학 디바이스를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 송신 블록(200)은 복수의 펄서 회로(예를 들어, 펄서 회로(220c))를 포함할 수 있다. 펄서 회로들은 복수의 광 방사체 디바이스에 트리거 펄스들을 제공하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 도 2b는 각각의 광 방사체 디바이스에 대한 각각의 펄서 회로(예를 들어, 220c)를 예시하지만, 추가적으로 또는 대안적으로 단일의 중앙 집중식 펄서 회로가 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 더욱이, 개별 렌즈 요소들 대신에, 단일 렌즈가 광 방사체 디바이스들의 방출 표면으로부터 방출된 광에 영향을 미치기 위해 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 클로즈업 측면도는 각각의 다이 부착 위치(214a-214j) 및/또는 경사진 면(212a-212j)에 대해 반복되거나 복제될 수 있는 송신 블록(200)의 요소들을 예시한다는 것을 이해할 것이다.

송신 블록(200)은 소켓(221)을 포함한다. 소켓(221)은 송신 블록(200)에서 주 컨트롤러 및/또는 다른 기판들에 대한 전기적 결합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 송신 블록(200) 내의 다른 기판들은 광 방사체 디바이스들의 각각의 세트들을 포함할 수 있으며, 그 각각은 수평 평면에 대해 약간 상이한 각도로 배향될 수 있다.

송신 블록(200)은 통신 인터페이스(222)를 포함한다. 통신 인터페이스(222)는 송신 블록(200)의 다른 컴포넌트들로의 유선 또는 무선 연결을 제공하도록 구성된 하나 이상의 집적 회로를 포함할 수 있다.

송신 블록(200)은 전원, 프로세서들, 로직 유닛들, 또는 다른 유형의 컴퓨터 컴포넌트들을 포함할 수 있는 다양한 전자 컴포넌트들(223a 및 223b)을 또한 포함한다.

송신 블록(200)은 정렬 피처들(224)을 포함한다. 정렬 피처들(224)은 시스템(200) 내의 복수의 기판(210) 사이에 신뢰성 있는 기점 정렬 및/또는 레지스트레이션을 제공하도록 구성된 홀들, 슬롯들, 홈들, 에지들, 또는 다른 유형의 물리적 구조를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 하나 이상의 기준 핀 및/또는 스탠드오프가 기판들(210)을 서로에 대해 정렬시키기 위해 송신 블록(200)의 6개의 각각의 기판(210) 내의 홀들을 통과할 수 있다.

도 2c는 예시적인 실시예에 따른, 송신 블록(260)의 상부 단면도를 예시한다. 송신 블록(260)은 6개의 기판(210a-210f)을 포함한다. 기판들(210a-210f) 각각은 각각의 복수의 광 방사체 디바이스(261a-f)를 포함한다. 더욱이, 일부 실시예들에서, 각각의 복수의 광 방사체 디바이스(216a-f)로부터 방출된 광은 각각의 기준 축들(266a-266f)에 대해 각각의 지향 각도들(264a-264f)에서 배향될 수 있다. 즉, 기판(210a) 상의 광 방사체 디바이스들(261a)은 x-z 평면에 평행한 축(예를 들어, 기준 축(266a))에 대해 제1 지향 각도(264a)에서 광을 방출하도록 배향될 수 있다. 기판(210b) 상의 광 방사체 디바이스들(261b)은 x-z 평면에 평행한 축(예를 들어, 기준 축(266b))에 대해 제2 지향 각도(264b)에서 광을 방출하도록 배향될 수 있고, 다른 기판들(210c-210f)에 대해서도 기타 등등이다. 일부 실시예들에서, 각각의 기판 및/또는 개별 광 방사체 디바이스에 대한 지향 각도는 각각의 광 방사체 디바이스의 방출 표면에 대한 광학 요소(예를 들어, 광학 요소(218c))의 위치를 조정함으로써 제공될 수 있다. 다른 실시예들에서, 지향 각도는 그들이 서로에 대해 평행하지 않도록 각각의 기판들을 물리적으로 배열함으로써 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 지향 각도들은 대략 -5도 내지 +5도의 범위일 수 있다. 그러나, 본 개시내용에서 다른 지향 각도 범위들이 가능하고 고려된다.

도 2d는 예시적인 실시예에 따른, 임의의 수의 광 방사체 디바이스에 대한 수 개의 가능한 빔 각도 분포(270)를 예시한다. 예를 들어, 빔 각도 분포들(274 및 276)은 대략 -18도 내지 + 2도 사이의 빔 각도들의 세트에 걸쳐 불균일한 각도 분포들을 나타낸다. 그러한 분포에서, 빔 각도 분포들(274 및 276)의 비선형 형상에 기초하여, 더 적은 방사체 및 그 각각의 빔 각도는 균일한 선형 빔 각도 분포(272)와 비교하여 아래쪽으로 지향된다(음의 빔 고도각). 2개의 상이한 불균일한 빔 각도 분포가 예시되지만, 다른 분포들이 본 명세서에서 가능하고 고려된다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 명세서에서 대략 -10 도 내지 +10도 사이의 비선형 빔 각도 분포가 또한 고려된다.

도 2e는 예시적인 실시예에 따른, 수 개의 가능한 수직 해상도 플롯(280)을 예시한다. 각각의 수직 해상도 플롯들(282, 284, 및 286)은 차량의 전방 부분(예를 들어, 도 3a 및 도 3b와 관련하여 예시되고 설명된 바와 같이 차량(300)의 전방 범퍼)으로부터 다양한 거리들에서 상이한 설계 해상도들을 예시한다. 그러한 설계 해상도들은 도 2d에 예시되고 설명된 것들과 같은 원하는 빔 각도 분포에 대한 기초로서 역할할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 전방 범퍼로부터의 거리에 대해 선형적으로 증가하는 수직 해상도(예를 들어, 수직 해상도 플롯(286))가 균일한 빔 각도 분포를 갖는 복수의 광 방사체 디바이스에 의해 제공될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 수직 해상도 플롯(286)은 전방 범퍼에서 0.03 미터의 해상도로부터 전방 범퍼로부터 75 미터의 거리에서의 0.42 미터의 대략적인 해상도까지 거리에 따라 선형적으로 증가하는 수직 해상도를 예시한다.

대조적으로, 비선형 수직 해상도는 본 명세서에서 설명된 것들과 같은 불균일한 빔 각도 분포로 배열된 복수의 광 방사체 디바이스에 의해 제공될 수 있다. 구체적으로, 수직 해상도 플롯(284)은 전방 범퍼로부터 밖으로 25 미터까지 (인접한 광 빔들 사이에 측정된) 대략 0.09 미터의 수직 해상도를 포함하고, 그 지점에서 수직 해상도는 전방 범퍼로부터 90 미터에서의 인접한 빔들 사이에 대략 0.28 미터의 최대 간격까지 거리에 따라 선형적으로 증가할 수 있다. 추가 예로서, 수직 해상도 플롯(282)은 전방 범퍼로부터 30 미터까지 대략 0.1 미터의 수직 해상도를 포함하고, 그 지점에서 수직 해상도는 전방 범퍼로부터 90 미터에서의 인접한 빔들 사이에 최대 대략 0.26 미터까지 거리에 따라 선형적으로 증가할 수 있다. 다른 비선형 수직 해상도들이 본 명세서에서 가능하고 고려된다는 것을 이해할 것이다.

도 3a는 예시적인 실시예에 따른, 차량(300)을 예시한다. 차량(300)은 하나 이상의 센서 시스템(302, 304, 306, 308, 및 310)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 센서 시스템(302, 304, 306, 308, 및 310)은 센서 시스템(10)과 유사하거나 동일할 수 있다. 예로서, 센서 시스템들(302, 304, 306, 308, 및 310)은 도 1a, 도 2a, 도 2b, 및 도 2c를 참조하여 예시되고 설명된 바와 같은 송신 블록들(20, 200, 및 260)을 포함할 수 있다. 즉, 센서 시스템들(302, 304, 306, 308, 및 310)은 주어진 평면(예를 들어, x-y 평면)에 대해 소정 범위의 각도들에 걸쳐 배열된 복수의 광 방사체 디바이스를 갖는 LIDAR 센서들을 포함할 수 있다. 센서 시스템들(302, 304, 306, 308, 및 310) 중 하나 이상은 차량(300) 주위의 환경을 광 펄스들로 조명하기 위해 주어진 평면에 수직인 축(예를 들어, z-축)을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다. 반사 광 펄스들의 다양한 양태들(예를 들어, 경과된 비행 시간, 편파 등)을 검출하는 것에 기초하여, 환경에 관한 정보가 결정될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 센서 시스템들(302, 304, 306, 308, 및 310)은 차량(300)의 환경 내의 물리적 물체들과 관련될 수 있는 각각의 포인트 클라우드 정보를 제공하도록 구성될 수 있다.

도 3b는 예시적인 실시예에 따른, 감지 시나리오(320)에서의 차량(300)을 예시한다. 그러한 시나리오에서, 센서 시스템(302)은 최대 각도(328)와 최소 각도(330) 사이의 각도 범위(330)에 걸쳐 광 펄스들을 차량(300)의 환경 내로 방출하도록 구성될 수 있다. 각도 범위(330)는 아래쪽 지향 범위(334)(예를 들어, 수평 평면(322) 아래의 각도들) 및 위쪽 지향 범위(332)(예를 들어, 수평 평면(322) 위의 각도들)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서 시스템(302)의 복수의 광 방사체 디바이스는 아래쪽 지향 각도 범위(334)에 걸쳐 비선형 각도 분포로 배열될 수 있다. 즉, 원하는 수직 빔 해상도를 달성하기 위해, 센서 시스템(302)의 복수의 광 방사체 디바이스는 도 2d 및 도 2e와 관련하여 예시되고 설명된 것들과 유사한 인접한 빔들 사이의 이종 고도각 차이들을 포함하는 빔 고도들에 걸쳐 배열될 수 있다.

추가 예로서, 센서 시스템(304)은 최대 각도(360)와 최소 각도(362) 사이에 정의될 수 있는 각도 범위(340)에 걸쳐 광 펄스들을 차량(300)의 환경 내로 방출하도록 구성될 수 있다. 각도 범위(340)는 아래쪽 지향 범위(344)(예를 들어, 수평 평면(324) 아래의 각도들) 및 위쪽 지향 범위(342)(예를 들어, 수평 평면(324) 위의 각도들)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서 시스템(304)의 복수의 광 방사체 디바이스는 비선형 각도 분포로 차량(300) 주위의 환경을 조명할 수 있다. 즉, 원하는 수직 빔 해상도를 달성하기 위해, 센서 시스템(304)의 복수의 광 방사체 디바이스는 도 2d 및 도 2e와 관련하여 예시되고 설명된 것들과 유사한 인접한 빔들 사이의 고도각의 이종 차이들을 포함하는 빔 고도들의 세트에 걸쳐 배열될 수 있다.

각각의 센서 시스템들(302 및 304)의 광 방사체 디바이스들을 배열함으로써, 더 균일한 수직 빔 해상도가 제공될 수 있다. 그러한 수직 빔 스캐닝 해상도들은 차량(300)의 환경에서 교통 신호(354)뿐만 아니라 다양한 물체(350 및 352)의 더 신뢰성 있는 및/또는 더 정확한 감지를 허용할 수 있다.

시스템들(10, 100, 200, 260) 및 센서 시스템들(302, 304, 306, 308, 및 310 및 320)이 특정 특징들을 포함하는 것으로 예시되어 있지만, 본 개시내용의 범위 내에서 다른 유형의 시스템들이 고려된다는 것을 이해할 것이다.

예로서, 예시적인 실시예는 복수의 광 방사체 디바이스를 갖는 시스템을 포함할 수 있다. 시스템은 LIDAR 디바이스의 송신 블록을 포함할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 차량(예를 들어, 자동차, 트럭, 오토바이, 골프 카트, 항공 차량, 보트 등)의 LIDAR 디바이스일 수 있거나 그의 일부일 수 있다. 상기 복수의 광 방사체 디바이스 중의 각각의 광 방사체 디바이스는 각각의 빔 고도각을 따라 광 펄스들을 방출하도록 구성된다. 각각의 빔 고도각들은 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 기준 각도 또는 기준 평면에 기초할 수 있다. 일부 실시예들에서, 기준 평면은 차량의 운동의 축에 기초한다.

상기 복수의 광 방사체 디바이스는 이 예시적인 실시예에서 각각의 빔 고도각들의 조합이 불균일한 빔 고도각 분포를 포함하도록 배열된다. 즉, 인접한 광 방사체 디바이스들 사이의 각각의 각도 차이는 이웃과 이웃 간에 달라질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 기준 평면 아래의 고도각들을 갖는 2개의 인접한 광 방사체 디바이스의 각각의 빔 고도각들 사이의 적어도 하나의 각도 차이는 상기 기준 평면 위의 고도각들을 갖는 2개의 인접한 광 방사체 디바이스의 각각의 빔 고도각들 사이의 적어도 하나의 각도 차이보다 크다. 다시 말해서, 2개의 인접한 아래쪽 지향 광 방사체 디바이스 사이의 각도 차이는 2개의 인접한 위쪽 지향 광 방사체 디바이스 사이의 각도 차이보다 클 수 있다.

옵션으로, 일부 실시예들에서, 복수의 광 방사체 디바이스 중의 50% 미만이 기준 평면 아래의 빔 고도각들과 연관된다.

추가적으로 또는 대안적으로, 기준 평면 아래의 각각의 고도각을 갖는 적어도 하나의 광 방사체 디바이스는 기준 평면 위의 각각의 고도각을 갖는 적어도 하나의 광 방사체 디바이스와는 상이한 샷 스케줄로 광 펄스들을 방출하도록 구성된다.

일부 실시예들에서, 기준 평면 위의 각각의 고도각을 갖는 적어도 하나의 광 방사체 디바이스는 기준 평면 아래의 각각의 고도각을 갖는 적어도 하나의 광 방사체 디바이스보다 더 낮은 듀티 사이클로 광 펄스들을 방출하도록 구성될 수 있다.

또한 추가 실시예들에서, 기준 평면 아래의 각각의 고도각을 갖는 적어도 하나의 광 방사체 디바이스는 기준 평면 위의 각각의 고도각을 갖는 적어도 하나의 광 방사체 디바이스보다 더 낮은 듀티 사이클로 광 펄스들을 방출하도록 구성될 수 있다.

일부 경우에, 기준 평면 아래의 각각의 고도각을 갖는 적어도 하나의 광 방사체 디바이스는 기준 평면 위의 각각의 고도각을 갖는 적어도 하나의 광 방사체 디바이스보다 펄스 당 더 낮은 전력 출력으로 광 펄스들을 방출하도록 구성될 수 있다.

본 명세서에서의 특정 설명 및 예시들은 다수의 광 방사체 디바이스들을 갖는 시스템들을 설명하지만, 소수의 광 방사체 디바이스들(예를 들어, 단일 광 방사체 디바이스)을 갖는 LIDAR 시스템들도 본 명세서에서 고려된다. 예를 들어, 레이저 다이오드에 의해 방출된 광 펄스들은 시스템의 환경에 대해 스캐닝될 수 있다. 광 펄스들의 방출 각도는, 예를 들어, 기계적 스캐닝 미러 및/또는 회전 모터와 같은 스캐닝 디바이스에 의해 조정될 수 있다. 예를 들어, 스캐닝 디바이스들은 주어진 축을 중심으로 왕복 운동으로 회전하고/하거나 수직축을 중심으로 회전할 수 있다. 다른 실시예에서, 광 방사체 디바이스는 광 펄스들을 회전 프리즘 미러(spinning prism mirror)를 향하여 방출할 수 있고, 이는 각각의 광 펄스와 상호작용할 때 프리즘 미러 각도의 각도에 기초하여 광 펄스들이 환경 내로 방출되게 할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 스캐닝 광학계들 및/또는 다른 유형의 전기-광-기계 디바이스들이 환경에 대해 광 펄스들을 스캐닝하는 것이 가능하다.

일부 실시예들에서, 단일 광 방사체 디바이스는 본 명세서에서 설명된 바와 같이 가변 샷 스케줄에 따라 그리고/또는 샷 당 가변 전력으로 광 펄스들을 방출할 수 있다. 즉, 각각의 레이저 펄스 또는 샷의 방출 전력 및/또는 타이밍은 샷의 각각의 고도각에 기초할 수 있다. 더욱이, 가변 샷 스케줄은 LIDAR 시스템으로부터 또는 LIDAR 시스템을 지원하는 주어진 차량의 표면(예를 들어, 전방 범퍼)으로부터 주어진 거리에서 원하는 수직 간격을 제공하는 것에 기초할 수 있다. 예로서, 광 방사체 디바이스로부터의 광 펄스들이 아래쪽으로 지향될 때, 샷 당 전력(power-per-shot)은 목표까지 더 짧은 예상 최대 거리로 인해 감소될 수 있다. 반대로, 기준 평면 위의 고도각에서 광 방사체 디바이스에 의해 방출되는 광 펄스들은 더 긴 거리들을 이동하는 펄스들을 적절히 검출하기에 충분한 신호 대 잡음을 제공하기 위해 비교적 더 높은 샷 당 전력을 가질 수 있다.

더욱이, 샷 스케줄은 아래쪽으로 지향되는 광 펄스에 대한 후속 샷까지 대기 시간을 감소시키도록 조정될 수 있다. 즉, 이동된 짧은 거리로 인해, 청취 윈도는 주어진 환경 내에서 더 멀리 이동하는 광 펄스들에 대한 것만큼 지속기간이 길지 않을 수 있다.

III. 예시적인 방법들

도 4a 내지 도 4e는 광학 시스템(400)을 제조하기 위한 방법(500)(도 5에 예시됨)으로서 형성된 송신 블록의 다양한 부분을 예시한다. 도 4a 내지 도 4e 및 도 5는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 3a, 및/또는 도 3b를 참조하여 예시되고 설명된 것들과 유사하거나 동일한 요소들을 포함할 수 있다. 제조 방법(500)은 본 명세서에 명시적으로 설명된 것들보다 더 적거나 많은 방법(500)의 단계들 또는 블록들을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 더욱이, 방법(500)의 각각의 단계들 또는 블록들은 임의의 순서로 수행될 수 있고 각각의 단계 또는 블록은 1회 이상 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 방법(500)은 방법들(600, 700, 800, 또는 900) 중 하나 이상과 조합될 수 있다.

방법(500)의 블록 502는 적어도 하나의 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 적어도 하나의 기판은 전방 에지를 따라 복수의 경사진 면 및 각각의 경사진 면에 대응하는 다이 부착 위치를 포함한다. 상기 복수의 경사진 면은 대응하는 복수의 고도각을 제공한다. 그러한 시나리오에서, 인접한 고도각들 사이의 각도 차이들의 세트는 적어도 2개의 상이한 각도 차이 값을 포함한다.

도 4a는 기판(410)을 포함하는 송신 블록(400)의 일부를 예시한다. 기판(410)은 인쇄 회로 보드 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판(410)은 레이저 절단 및 정밀 드릴링 작업들에 의해 형성될 수 있다. 기판(410)은 ENEPIG(Electroless Nickel-Electroless Palladium-Immersion Gold)와 같은, 와이어 본딩가능 마무리를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 기판(410)은 전방 에지를 따라 복수의 경사진 면(412a-412j) 및 각각의 경사진 면(412a-412j)에 대응하는 다이 부착 위치(예를 들어, 다이 부착 위치들(414a-414j))를 포함한다. 그러한 시나리오에서, 상기 복수의 경사진 면(412a-412j)은 대응하는 복수의 고도각을 제공한다. 예시적인 실시예에서, 인접한 고도각들 사이의 각도 차이들의 세트는 적어도 2개의 상이한 각도 차이 값을 포함한다. 즉, 고도각들은 균일한 각도 차이를 포함하지 않고, 오히려 각도 차이들은, 예를 들어, 각각의 고도각들 및 고도각들이 수평 평면 아래 또는 위로 배향되는지에 기초하여 서로 상이할 수 있다. 일반적으로, 수평 아래로 배향된 고도각들은 적어도 광자들이 더 높은 고도각들에서의 것들만큼 멀리 이동할 가능성이 없다는 이유 때문에 더 넓게 이격될 수 있다. 그에 따라, 광학 시스템(400) 주위의 환경의 주어진 해상도를 달성하기 위해, 앞쪽 또는 위쪽 지향 광 빔들을 갖는 것들과 비교하여 더 적은 아래쪽 지향 광 빔들이 제공될 수 있다.

방법(500)의 블록 504는 각각의 다이 부착 위치들에 복수의 광 방사체 디바이스를 부착하는 단계를 포함한다. 그러한 시나리오에서, 부착은 각각의 경사진 면의 각각의 고도각에 따라 수행된다.

도 4b는 각각의 다이 부착 위치들(414a-414j)에 대한 복수의 광 방사체 디바이스(416a-416j)의 부착 후의 송신 블록(400)의 일부를 예시한다. 그러한 시나리오에서, 부착은 각각의 경사진 면(412a-412j)의 각각의 고도각에 따라 수행될 수 있다.

방법(500)의 블록 506은 복수의 광 방사체 디바이스 중의 각각의 광 방사체 디바이스를 각각의 펄서 회로에 전기적으로 연결하는 단계를 포함한다.

도 4c 및 도 4d는 각각의 광 방사체 디바이스들(416a-416j)을 각각의 펄서 회로들(420a-420j)에 전기적으로 연결한 후의 송신 블록(400)의 일부를 예시한다. 예를 들어, 도 4d에 예시된 바와 같이, 광 방사체 디바이스(416c)를 펄서 회로(420c)에 전기적으로 연결하기 위해 와이어 본드들(442)이 사용될 수 있다. 그러한 시나리오들에서, 각각의 광 방사체 디바이스들을 각각의 펄서 회로들에 전기적으로 연결하는 것은 각각의 광 방사체 디바이스와 각각의 펄서 회로 사이에 복수의 와이어 본드(예를 들어, 4개의 25 마이크론 직경 와이어 본드)를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 광 방사체 디바이스(416c)를 펄서 회로(420c)에 전기적으로 연결하는 다른 방식들이 고려된다. 예를 들어, 그러한 전기적 연결들은 광 방사체 디바이스에 (예를 들어, 인듐 범프 본드들, 웨이퍼 본딩, 또는 다른 플립-칩 방법들을 통해) 하이브리드화되는 집적 펄서 회로의 일부로서 제조될 수 있다.

블록 508은 복수의 광 방사체 디바이스 중의 각각의 광 방사체 디바이스를 각각의 렌즈에 예컨대 결합하는 것에 의해 광학적으로 정렬시키는 단계를 포함한다.

클로즈업 측면도(440)에 예시된 바와 같이, 렌즈(418c)가 광 방사체 디바이스(416c)에 결합될 수 있다. 그러한 시나리오에서, 렌즈(418c)는 광 방사체 디바이스(416c)로부터 방출된 광(446)이 원하는 목표 위치(444)에 충돌하거나 그와 달리 상호작용하도록 광 방사체 디바이스(416c)와 정렬될 수 있다. 예로서, 각각의 렌즈들을 각각의 광 방사체 디바이스들(예를 들어, 광 방사체 디바이스(416c))에 정렬시키는 것은 액티브 광 피드백 제어 프로세스를 포함할 수 있다. 액티브 광 피드백 제어 프로세스는 각각의 광 방사체 디바이스(416c)로 하여금 광(446)을 방출하게 하고 그 후 목표 위치(444)가 방출된 광(446)에 의해 조명되도록 각각의 렌즈(418c)의 위치를 조정하는 것을 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 방법(500)은 각각의 렌즈들을 그 각각의 광 방사체 디바이스들에 부착하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 도 4d를 참조하여, 일단 정렬되면, 렌즈(418c)는 광 방사체 디바이스(416c)에 대해 적소에 고정될 수 있다(예를 들어, 접착, 클램핑, 또는 다른 부착 방법에 의해). 예시적인 실시예에서, 복수의 발광 디바이스를 부착하는 것은 전도성, 열 경화성 접착제로 수행될 수 있다.

도 4e는 예시적인 실시예에 따른, 방법(500)의 추가 부분들을 예시한다. 즉, 방법(500)은 정렬 피처들(424), 통신 인터페이스(422), 소켓(421), 및 다른 전자 컴포넌트들(423a 및 423b)과 같은 추가 요소들을 부착, 조립, 또는 달리 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 방법(500)은 복수의 기판(410)을 서로에 대해 정렬시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 기판은 정렬 피처들(424)에 의해 그리고/또는 정렬 핀들, 스탠드오프들, 기점들, 또는 기판들을 서로에 대해 신뢰성 있게 정렬시키고 광학 시스템(400)의 동작 동안 그러한 정렬을 유지하도록 구성된 다른 구조체들의 임의의 조합으로 정렬될 수 있다. 그러한 시나리오에서, 기판들 각각은 각각의 복수의 경사진 면을 포함할 수 있고, 이들은 조합하여 본 명세서에서 설명된 바와 같이 비선형 각도 분포에 걸쳐 복수의 고유 고도각을 제공할 수 있다.

도 6a는 예시적인 실시예에 따른, 방법(600)을 예시한다. 방법(600)은 광 방사체 디바이스의 각각의 고도각에 기초하여 주어진 광 방사체 디바이스에 의해 방출된 주어진 광 펄스 또는 펄스 트레인의 전력 레벨을 조정하는 방식을 제공할 수 있다. 방법(600)은 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 3a, 및/또는 도 3b를 참조하여 예시되고 설명된 것들과 유사하거나 동일한 요소들을 수반할 수 있다. 방법(600)은 본 명세서에 명시적으로 설명된 것들보다 더 적거나 많은 단계들 또는 블록들을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 더욱이, 방법(600)의 각각의 단계들 또는 블록들은 임의의 순서로 수행될 수 있고 방법(600)의 각각의 단계 또는 블록은 1회 이상 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 방법(600)은 방법들(500, 700, 800, 또는 900) 중 하나 이상과 조합될 수 있다.

블록 602는 복수의 광 방사체 디바이스 중의 주어진 광 방사체 디바이스의 고도각을 결정하는 단계를 포함한다. 그러한 시나리오에서, 각각의 광 방사체 디바이스들은 적어도 하나의 기판의 전방 에지를 따라 배치된 복수의 경사진 면 중의 각각의 경사진 면들에 대응하는 각각의 다이 부착 위치들에 결합된다. 일부 실시예들에서, 주어진 광 방사체 디바이스의 고도각을 결정하는 것은, 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 적어도 하나의 기판 상의 각각의 광 방사체 디바이스의 배열에 기초할 수 있다.

블록 604는 결정된 고도각에 기초하여 주어진 광 방사체 디바이스의 원하는 전력 출력 레벨을 결정하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 원하는 전력 출력 레벨은 결정된 고도각에 기초하여 표준 전력 출력 레벨로부터 증가 또는 감소될 수 있다. 일부 실시예들에서, 표준 전력 출력 레벨은 LIDAR이 기준 평면(예를 들어, 수평 평면) 위의 고도각을 갖는 샷들에 대해 제공할 수 있는 샷 당 디폴트 전력을 포함할 수 있다. 그러한 시나리오들에서, 고도각은 주어진 광 펄스가 지면 또는 물리적 물체와 상호작용하기 전에 이동할 수 있는 거리를 제한할 수 있다. 예를 들어, 원하는 전력 출력 레벨은, 예를 들어, 고도각이 수평 평면(0도) 아래이거나 수평으로부터 -5도 아래인 경우에 감소될 수 있다. 다른 시나리오들에서, 원하는 전력 출력 레벨은 결정된 고도각이, 예를 들어, -5도 또는 수평 평면(0도) 위일 때 증가될 수 있다.

일부 예시적인 실시예들에서, 원하는 전력 출력 레벨을 결정하는 것은 룩업 테이블 내의 적어도 하나의 값과 결정된 고도각 간의 비교에 추가로 기초할 수 있다. 일부 경우에, 룩업 테이블은 메모리(154)에 저장될 수 있고, 예를 들어, 실시간 또는 이력 포인트 클라우드 데이터에 기초하여 동적으로 업데이트될 수 있다.

옵션의 블록 606은 주어진 광 방사체 디바이스로 하여금 적어도 하나의 광 펄스를 원하는 전력 출력 레벨에 따라 목표 위치를 향하여 환경 내로 방출하게 하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 펄서 회로는 레이저 다이오드로 하여금 광 펄스 또는 복수의 광 펄스(예를 들어, 펄스 트레인)를 방출하게 할 수 있다. 그러한 시나리오에서, 각각의 광 펄스는 방출된 광의 고도각에 기초하는 전력 레벨로 방출될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기준 평면(예를 들어, 수평 평면) 아래의 고도각들을 갖는 광 펄스들은 기준 평면 위의 고도각들을 갖는 광 펄스들보다 더 낮은 전력으로 방출될 수 있다.

일부 실시예들에서, 방법(600)은 환경 내의 관심 영역을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 그러한 시나리오들에서, 원하는 전력 출력 레벨을 결정하는 것은 관심 영역이 주어진 광 방사체 디바이스의 목표 위치에 대응한다고 결정하는 것에 추가로 기초한다. 예를 들어, 관심 영역이 결정되면, 관심 영역에 대응하는 목표 위치를 갖는 광 방사체 디바이스의 주어진 광 펄스의 전력 출력 레벨은 정상 값보다 더 크거나 더 작도록 조정될 수 있다.

관심 영역은 도 3b를 참조하여 예시되고 설명된 바와 같은 차량(300)과 같은 자율 차량의 환경 내의 가능한 물체와 관련될 수 있다.

일부 실시예들에서, 방법(600)은 기준 각도를 나타내는 정보를 수신하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 그러한 경우들에서, 고도각을 결정하는 것은 수신된 정보에 기초할 수 있다. 기준 각도는, 예를 들어, 차량(300)의 전방 이동 방향과 관련될 수 있다. 예를 들어, 차량(300)의 전방 이동 방향은 차량이 언덕이 많은 도로를 따라 이동함에 따라 변할 수 있다. 그러한 시나리오에서, 더 높은 유효 고도각으로(예를 들어, 차량이 언덕을 올라감으로 인해) 방출되는 적어도 일부 레이저 펄스들에 더 많은 전력이 인가될 수 있는데 적어도 그 이유는 레이저 펄스는 차량이 평평한 표면을 따라 이동하고 있는 경우에 비해 더 긴 거리를 이동할 수 있기 때문이다(그리고 더 많은 산란 및 다른 간섭 효과를 겪을 수 있기 때문이다). 반대로, 일부 상황들에서, 더 낮은 유효 고도각으로(예를 들어, 차량이 언덕을 내려감으로 인해) 방출될 수 있는 적어도 일부 레이저 펄스들에 더 적은 전력이 인가될 수 있다. 그러한 시나리오에서, 레이저 펄스는 물체와 상호작용하기 전에 더 짧은 거리를 이동할 수 있고, 따라서 평평한 표면 시나리오에서보다 더 적은 전력으로 만족할 수 있게 동작할 수 있다.

도 6b는 예시적인 실시예에 따른, 그래프들(620 및 630)을 예시한다. 그래프(620)는 주어진 높이(예를 들어, 2 미터)에서 LIDAR 시스템에 대한 도 단위의 빔 고도각 대 미터 단위의 최대 가능 샷 범위를 예시한다. 예를 들어, -88.5도의 빔 피치에 대해, 즉, 거의 바로 아래쪽으로 지향되는 빔은 0.98 미터의 최대 가능 샷 범위를 가질 수 있다. 즉, 차량 및 LIDAR 시스템이 지면으로부터 임계 각도보다 작게 기울어져 있다고 가정하면, -88.5도로 아래쪽으로 기울어진 광 방사체 디바이스에 의해 방출된 광 펄스들은 보통은 많아야 0.98 미터를 이동한 후에 지면과 상호작용할 것이다. 그러한 시나리오에서, 광 펄스들의 반사된 부분의 왕복은 대략 2 미터일 수 있다. 물론, 광 펄스들은 지면 위에 위치한 물체와 상호작용할 수 있고, 이는 더 짧은 왕복을 초래할 것이다. 어느 경우에나, 광 펄스들의 짧은 왕복 거리는 비교적 적은 전력의 사용을 허용할 수 있는데 적어도 그 이유는 광 감쇠/산란 매체(예를 들어, 공기, 먼지 등)와의 더 짧은 상호작용 거리 때문이다.

따라서, 그래프(630)에 의해 예시된 바와 같이, 주어진 신호 대 잡음비를 제공하기 위해 주어진 광 방사체에 제공되는 전력은, 예를 들어, -10도의 빔 피치를 갖는 광 방사체 디바이스의 것(100% 표준 전력)보다 훨씬 더 적을 수 있다(예를 들어, 6.7% 표준 전력). 그에 따라, 빔 피치의 아래쪽 각도는 지면 경계에서 최대 임계 거리를 제공한다. 이 최대 거리에 기초하여, 전력은 초과 전력을 낭비하지 않고 신뢰성 있는 물체 검출을 유지하도록 감소될 수 있다.

그래프들(620 및 630)은 예시적인 실시예를 예시하고 많은 다른 변형들이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 개별 빔 피치들뿐만 아니라, 빔 피치들의 각도 범위도 달라질 수 있다. 더욱이, 주어진 빔 피치에 할당된 전력 분율은, 제한 없이, 여러 고려사항들 중에서도, 주위의 지형, 환경 내의 물체들, 센서 유닛의 장착 높이, 차량의 운동의 속도 및/또는 방향, 배경 광 레벨, 방출 파장, 광 방사체 디바이스들에 전력을 제공하는 배터리의 충전 레벨, 각각의 광 방사체 디바이스들의 동작 연령에 기초하여 달라질 수 있다.

도 7은 예시적인 실시예에 따른, 방법(700)을 예시한다. 방법(700)은 예상 목표 범위에 기초하여 주어진 광 방사체 디바이스에 의해 방출된 주어진 광 펄스 또는 펄스 트레인의 전력 레벨을 조정하는 방식을 제공할 수 있다. 방법(700)은 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 3a, 및/또는 도 3b를 참조하여 예시되고 설명된 것들과 유사하거나 동일한 요소들을 수반할 수 있다. 방법(700)은 본 명세서에 명시적으로 설명된 것들보다 더 적거나 많은 단계들 또는 블록들을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 더욱이, 방법(700)의 각각의 단계들 또는 블록들은 임의의 순서로 수행될 수 있고 방법(700)의 각각의 단계 또는 블록은 1회 이상 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 방법(700)은 방법들(500, 600, 800, 또는 900) 중 하나 이상과 조합될 수 있다.

블록 702는 복수의 광 방사체 디바이스 중의 주어진 광 방사체 디바이스의 예상 목표 범위를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 각각의 광 방사체 디바이스들은 적어도 하나의 기판의 전방 에지를 따라 배치된 복수의 경사진 면 중의 각각의 경사진 면들에 대응하는 각각의 다이 부착 위치들에 결합된다. 예상 목표 범위는 적어도 하나의 기판 상의 광 방사체 디바이스들의 각각의 배열들에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 예상 목표 범위는 추가적으로 또는 대안적으로 지면에 기초할 수 있다. 다른 실시예들에서, 예상 목표 범위는 추가적으로 또는 대안적으로 이력 포인트 클라우드 데이터 및/또는 목표 물체 인식 정보에 기초할 수 있다. 즉, 예상 목표 범위는 이전에 스캐닝된, 및/또는 구체적으로 식별된 목표 물체와 관련될 수 있다. 다시 말해서, 예상 목표 범위는 더 이른 시간에 LIDAR 디바이스, 다른 LIDAR 디바이스 또는 다른 차량에 의한 더 이른 스캔으로부터 획득된 정보에 기초할 수 있다.

블록 704는 결정된 예상 목표 범위에 기초하여 주어진 광 방사체 디바이스의 원하는 전력 출력 레벨을 결정하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 원하는 전력 출력 레벨을 결정하는 것은, 도 6b와 관련하여 예시되고 설명된 바와 같은, 표(620)와 유사하거나 동일할 수 있는, 룩업 테이블 내의 적어도 하나의 값과 예상 목표 범위 간의 비교에 추가로 기초할 수 있다. 일부 경우에, 룩업 테이블은 메모리(154)에 저장될 수 있고, 예를 들어, 실시간 또는 이력 포인트 클라우드 데이터에 기초하여 동적으로 업데이트될 수 있다. 예를 들어, 제1 LIDAR 스캔 동안의 실시간 포인트 클라우드 데이터는 차량의 환경을 갖는 물리적 물체들의 위치들을 제공할 수 있다. 물리적 물체들의 일부 또는 전부가 예상 목표들로서 지정될 수 있는데, 그 이유는 이들이 후속 LIDAR 스캔들에서 다시 스캐닝될 가능성이 있기 때문이다. 추가적으로 또는 대안적으로, 차량 또는 LIDAR 디바이스의 현재 위치 및/또는 맵 데이터에 기초하여 예상 목표들이 결정될 수 있다. 그에 따라, 목표 물체의 예상 위치에 기초하여 적절한 전력 출력 레벨이 조정될 수 있다. 즉, 차량에 가까운 목표 물체들과 상호작용할 것으로 예상되는 광 펄스들은 차량으로부터 먼 목표 물체들과 상호작용할 것으로 예상되는 광 펄스들보다 비교적 적은 전력을 포함할 수 있다.

옵션의 블록 706은 주어진 광 방사체 디바이스로 하여금 적어도 하나의 광 펄스를 원하는 전력 출력 레벨에 따라 목표 위치를 향하여 환경 내로 방출하게 하는 단계를 포함한다.

일부 실시예들에서, 방법(700)은 환경 내의 관심 영역을 결정하는 단계를 포함한다. 예로서, 원하는 전력 출력 레벨을 결정하는 것은 관심 영역이 주어진 광 방사체 디바이스의 목표 위치에 대응한다고 결정하는 것에 추가로 기초할 수 있다.

일부 실시예들에서, 방법(700)은 기준 각도를 나타내는 정보를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 그러한 시나리오들에서, 예상 목표 범위를 결정하는 것은 수신된 정보에 기초할 수 있다. 위에 설명된 바와 같이, 기준 각도는, 예를 들어, 차량(300)의 전방 이동 방향과 관련될 수 있다. 그러한 시나리오에서, 더 높은 유효 고도각으로(예를 들어, 차량이 언덕을 올라감으로 인해) 방출되는 적어도 일부 레이저 펄스들에 더 많은 전력이 인가될 수 있는데 적어도 그 이유는 레이저 펄스는 차량이 평평한 표면을 따라 이동하고 있는 경우에 비해 더 긴 예상 목표 거리를 이동할 수 있기 때문이다(그리고 더 많은 산란 및 다른 간섭 효과를 겪을 수 있기 때문이다). 반대로, 일부 상황들에서, 더 낮은 유효 고도각으로(예를 들어, 차량이 언덕을 내려감으로 인해) 방출될 수 있는 적어도 일부 레이저 펄스들에 더 적은 전력이 인가될 수 있다. 그러한 시나리오들에서, 레이저 펄스들은 물체 또는 목표와 상호작용하기 전에 더 짧은 예상 목표 거리를 이동할 수 있고, 따라서 평평한 표면 시나리오에서보다 더 적은 전력을 이용하여 효과적으로 검출될 수 있다.

도 8은 예시적인 실시예에 따른, 방법(800)을 예시한다. 방법(800)은 광 방사체 디바이스의 각각의 고도각에 기초하여 주어진 광 방사체 디바이스에 의해 방출된 주어진 광 펄스 또는 펄스 트레인의 원하는 샷 스케줄을 조정하는 방식을 제공할 수 있다. 방법(800)은 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 3a, 및/또는 도 3b를 참조하여 예시되고 설명된 것들과 유사하거나 동일한 요소들을 수반할 수 있다. 방법(800)은 본 명세서에 명시적으로 설명된 것들보다 더 적거나 많은 단계들 또는 블록들을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 더욱이, 방법(800)의 각각의 단계들 또는 블록들은 임의의 순서로 수행될 수 있고 방법(800)의 각각의 단계 또는 블록은 1회 이상 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 방법(800)은 방법들(500, 600, 700, 또는 900) 중 하나 이상과 조합될 수 있다.

블록 802는 복수의 광 방사체 디바이스 중의 각각의 광 방사체 디바이스에 대한 고도각을 결정하는 단계를 포함한다. 그러한 시나리오에서, 각각의 광 방사체 디바이스들은 적어도 하나의 기판의 전방 에지를 따라 배치된 복수의 경사진 면 중의 각각의 경사진 면들에 대응하는 각각의 다이 부착 위치들에 결합된다. 일부 실시예들에서, 광 방사체 디바이스의 고도각을 결정하는 것은, 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 적어도 하나의 기판 상의 각각의 광 방사체 디바이스의 배열에 기초할 수 있다.

블록 804는 결정된 고도각에 기초하여 주어진 광 방사체 디바이스의 원하는 샷 스케줄을 결정하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 원하는 샷 레이트는 결정된 고도각에 기초하여 표준 샷 레이트로부터 증가 또는 감소될 수 있다. 원하는 샷 스케줄은 1) 복수의 광 방사체 디바이스 중 어느 광 방사체가 점화되어야 하는지; 2) 광 방사체가 얼마나 점화되어야 하는지(예를 들어, 주어진 광 펄스의 시간 지속기간); 및/또는 3) 다음 광 방사체를 점화하기 전에 얼마나 대기할지를 지시할 수 있다. 그러한 시나리오들에서, 고도각은 주어진 광 펄스가 지면 또는 물리적 물체와 상호작용하기 전에 이동할 수 있는 거리를 제한할 수 있다. 예를 들어, 원하는 샷 스케줄은, 예를 들어, 고도각이 수평 평면(0도) 아래 또는 수평으로부터 -5도 아래인 경우에, 아래쪽 지향 광 방사체 디바이스로부터 광 펄스를 점화한 후에 대기하는 시간을 감소시키도록 조정될 수 있다. 다른 시나리오들에서, 원하는 샷 스케줄은, 결정된 고도각이 예를 들어, -5도 또는 수평 평면(0도) 위일 때, 위쪽 지향 광 방사체 디바이스로부터 광 펄스를 점화한 후에 대기하는 시간을 증가시키도록 조정될 수 있다.

일부 실시예들에서, 원하는 샷 스케줄을 결정하는 것은 룩업 테이블 내의 적어도 하나의 값과 고도각 간의 비교에 추가로 기초할 수 있다. 일부 경우에, 룩업 테이블은 메모리(154)에 저장될 수 있고, 예를 들어, 실시간 또는 이력 포인트 클라우드 데이터에 기초하여 동적으로 업데이트될 수 있다.

옵션의 블록 806은 복수의 광 방사체 디바이스로 하여금 원하는 샷 스케줄에 따라 광 펄스들을 목표 영역 또는 관심 영역을 향하여 환경 내로 방출하게 하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 펄서 회로는 레이저 다이오드들로 하여금 원하는 샷 스케줄에 따라 광 펄스 또는 복수의 광 펄스(예를 들어, 펄스 트레인)를 방출하게 할 수 있다(예를 들어, 주어진 순서로, 주어진 펄스 지속기간으로, 그리고 다음 광 펄스 전에 주어진 대기 시간으로 레이저 다이오드들을 점화).

일부 실시예들에서, 방법(800)은 환경 내의 관심 영역을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 그러한 시나리오들에서, 원하는 샷 레이트를 결정하는 것은 관심 영역이 주어진 광 방사체 디바이스의 목표 영역에 대응한다고 결정하는 것에 추가로 기초한다. 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 관심 영역은 차량, 물체, 사람 또는 다른 생명체, 장애물, 교통 표지판, 해저드 콘(hazard cone), 또는 센서 시스템 또는 그것이 장착되는 차량의 동작에 관한 중요한 정보를 나타낼 수 있는 센서 시스템의 환경 내의 다른 유형의 피처를 포함할 수 있지만, 이에 제한될 필요는 없다.

일부 실시예들에서, 방법(800)은 기준 각도를 나타내는 정보를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 그러한 시나리오들에서, 고도각들을 결정하는 것은 수신된 정보에 기초할 수 있다.

도 9는 예시적인 실시예에 따른, 방법(900)을 예시한다. 방법(900)은 예상 목표 범위에 기초하여 복수의 광 방사체 디바이스의 원하는 샷 스케줄을 조정하는 방식을 제공할 수 있다. 위에 설명된 바와 같이, 원하는 샷 스케줄은 1) 복수의 광 방사체 디바이스 중 어느 광 방사체가 점화되어야 하는지; 2) 광 방사체가 얼마나 점화되어야 하는지(예를 들어, 주어진 광 펄스의 시간 지속기간); 및/또는 3) 다음 광 방사체를 점화하기 전에 얼마나 대기할지를 지시할 수 있다. 방법(900)은 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 3a, 및/또는 도 3b를 참조하여 예시되고 설명된 것들과 유사하거나 동일한 요소들을 수반할 수 있다. 방법(900)은 본 명세서에 명시적으로 설명된 것들보다 더 적거나 많은 단계들 또는 블록들을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 더욱이, 방법(900)의 각각의 단계들 또는 블록들은 임의의 순서로 수행될 수 있고 방법(900)의 각각의 단계 또는 블록은 1회 이상 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 방법(900)은 방법들(500, 600, 700, 또는 800) 중 하나 이상과 조합될 수 있다.

블록 902는 복수의 광 방사체 디바이스 중의 각각의 광 방사체 디바이스에 대한 예상 목표 범위를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 각각의 광 방사체 디바이스들은 적어도 하나의 기판의 전방 에지를 따라 배치된 복수의 경사진 면 중의 각각의 경사진 면들에 대응하는 각각의 다이 부착 위치들에 결합된다. 예상 목표 범위들은 적어도 하나의 기판 상의 광 방사체 디바이스들의 각각의 배열들에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 예상 목표 범위들은 추가적으로 또는 대안적으로 지면에 기초할 수 있다. 다른 실시예들에서, 예상 목표 범위들은 추가적으로 또는 대안적으로 이력 포인트 클라우드 데이터 및/또는 목표 물체 인식 정보에 기초할 수 있다. 즉, 예상 목표 범위들은 이전에 스캐닝된, 및/또는 구체적으로 식별된 목표 물체와 관련될 수 있고, 이는 더 이른 시간에 동일하거나 다른 LIDAR 디바이스에 의해 스캐닝되었을 수 있다.

블록 904는 각각의 결정된 예상 목표 범위들에 기초하여 복수의 광 방사체 디바이스의 원하는 샷 스케줄을 결정하는 단계를 포함한다. 다시 말해서, 원하는 샷 스케줄은 주어진 목표 또는 가능한 목표에 대한 예상된 범위에 기초하여 표준 샷 스케줄(예를 들어, 래스터-스캔 순차적 방사체 점화, 표준 펄스 지속기간, 다음 펄스 이전의 표준 대기 시간 등)로부터 조정될 수 있다. 예를 들어, 펄스들 사이의 대기 시간은, 예를 들어, 예상 목표가 비교적 가까운 범위(예를 들어, 전방 범퍼의 5 미터 이내)에 있는 경우에 감소될 수 있다. 다른 시나리오에서, 펄스들 사이의 대기 시간은 예상 목표가 비교적 긴 범위(예를 들어, 전방 범퍼로부터 25 미터 초과)에 있을 때 증가될 수 있다.

일부 실시예들에서, 원하는 샷 스케줄을 결정하는 것은 룩업 테이블 내의 적어도 하나의 값과 각각의 예상 목표 범위들 간의 비교에 추가로 기초할 수 있다. 일부 경우에, 룩업 테이블은 메모리(154)에 저장될 수 있고, 예를 들어, 실시간 또는 이력 포인트 클라우드 데이터에 기초하여 동적으로 업데이트될 수 있다.

옵션의 블록 906은 복수의 광 방사체 디바이스로 하여금 원하는 샷 스케줄에 따라 광 펄스들을 목표 영역을 향하여 환경 내로 방출하게 하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 펄서 회로는 레이저 다이오드들로 하여금 원하는 샷 스케줄에 따라 광 펄스 또는 복수의 광 펄스(예를 들어, 펄스 트레인)를 방출하게 할 수 있다(예를 들어, 주어진 순서로, 주어진 펄스 지속기간으로, 그리고 다음 광 펄스 전에 주어진 대기 시간으로 레이저 다이오드들을 점화).

일부 실시예들에서, 방법(900)은 환경 내의 관심 영역을 결정하는 단계를 포함할 수 있고, 원하는 샷 스케줄을 결정하는 것은 관심 영역이 복수의 광 방사체 디바이스 중의 적어도 하나의 광 방사체 디바이스의 목표 영역에 대응한다고 결정하는 것에 추가로 기초한다.

방법(900)은 기준 각도를 나타내는 정보를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 예상 목표 범위들을 결정하는 것은 수신된 정보에 기초할 수 있다.

도면들에 도시된 특정 배열들은 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 다른 실시예들이 주어진 도면에 도시된 각각의 요소를 더 많이 또는 더 적게 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 예시된 요소들 중 일부는 조합되거나 생략될 수 있다. 또한 추가로, 예시적인 실시예는 도면들에 예시되지 않은 요소들을 포함할 수 있다.

정보의 처리를 나타내는 단계 또는 블록은 본 명세서에서 설명된 방법 또는 기법의 특정 논리 기능들을 수행하도록 구성될 수 있는 회로에 대응할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 정보의 처리를 나타내는 단계 또는 블록은 모듈, 세그먼트, 물리적 컴퓨터(예를 들어, FPGA(field programmable gate array) 또는 ASIC(application-specific integrated circuit), 또는 프로그램 코드의 일부(관련 데이터를 포함함)에 대응할 수 있다. 프로그램 코드는 방법 또는 기법에서의 특정 논리 기능들 또는 액션들을 구현하기 위해 프로세서에 의해 실행가능한 하나 이상의 명령어를 포함할 수 있다. 프로그램 코드 및/또는 관련 데이터는 디스크, 하드 드라이브, 또는 다른 저장 매체를 포함하는 저장 디바이스와 같은 임의의 유형의 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장될 수 있다.

컴퓨터 판독가능 매체는 레지스터 메모리, 프로세서 캐시, 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 같은 단기간 동안 데이터를 저장하는 컴퓨터 판독가능 매체와 같은 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 또한 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 더 긴 기간 동안 프로그램 코드 및/또는 데이터를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 또한 포함할 수 있다. 따라서, 컴퓨터 판독가능 매체는 예를 들어, 판독 전용 메모리(ROM), 광학 또는 자기 디스크, 컴팩트-디스크 판독 전용 메모리(CD-ROM)와 같은 보조 또는 영구 장기 저장소를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 또한 임의의 다른 휘발성 또는 비휘발성 저장 시스템들일 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는, 예를 들어, 컴퓨터 판독가능 저장 매체 또는 유형 저장 디바이스로 간주될 수 있다.

다양한 예들 및 실시예들이 개시되었지만, 다른 예들 및 실시예들이 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백할 것이다. 다양한 개시된 예들 및 실시예들은 예시를 위한 것이고 제한적인 것으로 의도되지 않으며, 진정한 범위는 청구항들에 의해 지시된다.

IV. 열거된 예시적인 실시예들

본 개시내용의 실시예들은 아래에 기재된 열거된 예시적인 실시예(EEE)들 중 하나와 관련될 수 있다.

EEE 1은 시스템으로서, 이는:

전방 에지를 따라 복수의 경사진 면을 포함하는 적어도 하나의 기판 - 상기 적어도 하나의 기판은 각각의 경사진 면에 대응하는 다이 부착 위치를 추가로 포함하고, 상기 복수의 경사진 면은 대응하는 복수의 고도각을 제공하고, 인접한 고도각들 사이의 각도 차이들의 세트는 적어도 2개의 상이한 각도 차이 값을 포함함 -; 및

복수의 광 방사체 디바이스를 포함하고, 각각의 광 방사체 디바이스들은 상기 각각의 경사진 면의 각각의 고도각에 따라 각각의 다이 부착 위치들에 결합되고, 상기 복수의 광 방사체 디바이스는 각각의 목표 위치들을 향하여 상기 복수의 고도각을 따라 환경 내로 광을 방출하도록 구성된다.

EEE 2는 EEE 1의 시스템으로서, 상기 적어도 하나의 기판은 수직 평면을 따라 배치되고, 상기 복수의 고도각은 수평 평면에 대해 정의된다.

EEE 3은 EEE 2의 시스템으로서, 상기 수평 평면 아래의 인접한 고도각들 사이의 적어도 하나의 각각의 각도 차이는 상기 수평 평면 위의 인접한 고도각들 사이의 각각의 각도 차이들보다 더 크다.

EEE 4는 EEE 1의 시스템으로서, 상기 원하는 해상도는 수평 지면을 따라 인접한 목표 위치들 사이에 약 7.5 센티미터이다.

EEE 5는 EEE 2의 시스템으로서, 이는 6개의 기판을 포함하고, 각각의 기판은 상기 복수의 고도각의 각각의 부분에 대응하는 각각의 복수의 경사진 면을 포함한다.

EEE 6은 EEE 5의 시스템으로서, 상기 6개의 기판은 함께 결합되고 정렬 피처들의 세트에 따라 정렬되고, 상기 복수의 광 방사체 디바이스는 상기 기판들 각각의 사이에 분포되고, 상기 복수의 광 방사체 디바이스의 각각의 부분은 상기 수직 평면에 대해 각각의 지향 각도에서 상기 환경을 조명하도록 구성된다.

EEE 7은 EEE 1의 시스템으로서, 상기 복수의 광 방사체 디바이스는 적어도 64개의 광 방사체 디바이스를 포함한다.

EEE 8은 EEE 1의 시스템으로서, 상기 적어도 하나의 기판은, 각각의 광 방사체 디바이스에 대해, 각각의 펄서 회로를 추가로 포함하고, 각각의 펄서 회로는 전력 신호, 인에이블 신호, 및 트리거 신호를 수용하도록 구성되고, 상기 각각의 펄서 회로들은 지속기간이 1 내지 10 나노초인 펄스들을 제공하도록 구성된다.

EEE 9는 EEE 1의 시스템으로서, 복수의 렌즈를 추가로 포함하고, 상기 복수의 광 방사체 디바이스 중의 각각의 광 방사체 디바이스는 상기 복수의 렌즈 중의 각각의 렌즈에 광학적으로 결합된다.

EEE 10은 제조 방법으로서, 이 방법은:

적어도 하나의 기판을 제공하는 단계 - 상기 적어도 하나의 기판은 전방 에지를 따라 복수의 경사진 면 및 각각의 경사진 면에 대응하는 다이 부착 위치를 포함하고, 상기 복수의 경사진 면은 대응하는 복수의 고도각을 제공하고, 인접한 고도각들 사이의 각도 차이들의 세트는 적어도 2개의 상이한 각도 차이 값을 포함함 -;

복수의 광 방사체 디바이스를 각각의 다이 부착 위치들에 부착하는 단계 - 상기 부착은 상기 각각의 경사진 면의 각각의 고도각에 따라 수행됨 -;

상기 복수의 광 방사체 디바이스 중의 각각의 광 방사체 디바이스를 각각의 펄서 회로에 전기적으로 연결하는 단계; 및

상기 복수의 광 방사체 디바이스 중의 각각의 광 방사체 디바이스를 각각의 렌즈에 광학적으로 결합하는 단계를 포함한다.

EEE 11은 EEE 10의 방법으로서, 상기 복수의 발광 디바이스를 부착하는 단계는 전도성, 열 경화성 접착제로 수행되고, 상기 복수의 광 방사체 디바이스 중의 각각의 광 방사체 디바이스를 각각의 펄서 회로에 전기적으로 연결하는 단계는 상기 각각의 광 방사체 디바이스와 상기 각각의 펄서 회로 사이에 복수의 와이어 본드를 제공하는 단계를 포함한다.

EEE 12는 EEE 10의 방법으로서, 상기 복수의 광 방사체 디바이스 중 각각의 광 방사체 디바이스를 각각의 렌즈에 광학적으로 결합하는 단계는 액티브 광 피드백 제어 프로세스를 통해 상기 각각의 렌즈를 상기 각각의 광 방사체 디바이스에 정렬하는 단계를 포함하고, 상기 액티브 광 피드백 제어 프로세스는 상기 각각의 광 방사체 디바이스로 하여금 광을 방출하게 하고 원하는 광 패턴을 갖는 상기 방출된 광에 의해 목표 위치가 조명되도록 상기 각각의 렌즈의 위치를 조정하는 단계를 포함한다.

EEE 13은 방법으로서, 이는:

복수의 광 방사체 디바이스 중의 주어진 광 방사체 디바이스의 고도각을 결정하는 단계 - 각각의 광 방사체 디바이스들은 적어도 하나의 기판의 전방 에지를 따라 배치된 복수의 경사진 면 중의 각각의 경사진 면들에 대응하는 각각의 다이 부착 위치들에 결합됨 -;

상기 결정된 고도각에 기초하여 상기 주어진 광 방사체 디바이스의 원하는 전력 출력 레벨을 결정하는 단계; 및

상기 주어진 광 방사체 디바이스로 하여금 적어도 하나의 광 펄스를 상기 원하는 전력 출력 레벨에 따라 목표 위치를 향하여 환경 내로 방출하게 하는 단계를 포함한다.

EEE 14는 EEE 13의 방법으로서, 상기 원하는 전력 출력 레벨을 결정하는 단계는 룩업 테이블 내의 적어도 하나의 값과 상기 결정된 고도각 간의 비교에 추가로 기초한다.

EEE 15는 EEE 13의 방법으로서, 상기 환경 내의 관심 영역을 결정하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 원하는 전력 출력 레벨을 결정하는 단계는 상기 관심 영역이 상기 주어진 광 방사체 디바이스의 목표 위치에 대응한다고 결정하는 것에 추가로 기초한다.

EEE 16은 EEE 13의 방법으로서, 기준 각도를 나타내는 정보를 수신하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 고도각을 결정하는 단계는 상기 수신된 정보에 기초한다.

EEE 17은 방법으로서, 이는:

복수의 광 방사체 디바이스 중의 주어진 광 방사체 디바이스의 예상 목표 범위를 결정하는 단계 - 각각의 광 방사체 디바이스들은 적어도 하나의 기판의 전방 에지를 따라 배치된 복수의 경사진 면 중의 각각의 경사진 면들에 대응하는 각각의 다이 부착 위치들에 결합됨 -;

상기 결정된 예상 목표 범위에 기초하여 상기 주어진 광 방사체 디바이스의 원하는 전력 출력 레벨을 결정하는 단계; 및

EEE 18은 EEE 17의 방법으로서, 상기 원하는 전력 출력 레벨을 결정하는 단계는 룩업 테이블 내의 적어도 하나의 값과 상기 예상 목표 범위 간의 비교에 추가로 기초한다.

EEE 19는 EEE 17의 방법으로서, 상기 환경 내의 관심 영역을 결정하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 원하는 전력 출력 레벨을 결정하는 단계는 상기 관심 영역이 상기 주어진 광 방사체 디바이스의 목표 위치에 대응한다고 결정하는 것에 추가로 기초한다.

EEE 20은 EEE 17의 방법으로서, 기준 각도를 나타내는 정보를 수신하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 예상 목표 범위를 결정하는 단계는 상기 수신된 정보에 기초한다.

EEE 21은 방법으로서, 이는:

복수의 광 방사체 디바이스 중의 각각의 광 방사체 디바이스에 대한 각각의 고도각을 결정하는 단계 - 각각의 광 방사체 디바이스들은 적어도 하나의 기판의 전방 에지를 따라 배치된 복수의 경사진 면 중의 각각의 경사진 면들에 대응하는 각각의 다이 부착 위치들에 결합됨 -;

상기 결정된 고도각들에 기초하여 상기 복수의 광 방사체 디바이스의 원하는 샷 스케줄을 결정하는 단계; 및

상기 복수의 광 방사체 디바이스로 하여금 상기 원하는 샷 스케줄에 따라 광 펄스들을 목표 영역을 향하여 환경 내로 방출하게 하는 단계를 포함한다.

EEE 22는 EEE 21의 방법으로서, 상기 원하는 샷 스케줄을 결정하는 단계는 룩업 테이블 내의 적어도 하나의 값과 상기 각각의 고도각들 간의 비교에 추가로 기초한다.

EEE 23은 EEE 21의 방법으로서, 상기 환경 내의 관심 영역을 결정하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 원하는 샷 스케줄을 결정하는 단계는 상기 관심 영역이 상기 복수의 광 방사체 디바이스 중의 적어도 하나의 광 방사체 디바이스의 목표 영역에 대응한다고 결정하는 것에 추가로 기초한다.

EEE 24는 EEE 21의 방법으로서, 기준 각도를 나타내는 정보를 수신하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 각각의 고도각을 결정하는 단계는 상기 수신된 정보에 기초한다.

EEE 25는 방법으로서, 이는:

복수의 광 방사체 디바이스 중의 각각의 광 방사체 디바이스에 대한 예상 목표 범위를 결정하는 단계 - 각각의 광 방사체 디바이스들은 적어도 하나의 기판의 전방 에지를 따라 배치된 복수의 경사진 면 중의 각각의 경사진 면들에 대응하는 각각의 다이 부착 위치들에 결합됨 -;

상기 각각의 결정된 예상 목표 범위들에 기초하여 상기 복수의 광 방사체 디바이스의 원하는 샷 스케줄을 결정하는 단계; 및

EEE 26은 EEE 25의 방법으로서, 상기 원하는 샷 스케줄을 결정하는 단계는 룩업 테이블 내의 적어도 하나의 값과 상기 각각의 예상 목표 범위들 간의 비교에 추가로 기초한다.

EEE 27은 EEE 25의 방법으로서, 상기 환경 내의 관심 영역을 결정하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 원하는 샷 스케줄을 결정하는 단계는 상기 관심 영역이 상기 복수의 광 방사체 디바이스 중의 적어도 하나의 광 방사체 디바이스의 목표 영역에 대응한다고 결정하는 것에 추가로 기초한다.

EEE 28은 EEE 25의 방법으로서, 기준 각도를 나타내는 정보를 수신하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 각각의 예상 목표 범위들을 결정하는 단계는 상기 수신된 정보에 기초한다.

EEE 29는 시스템으로서, 이는:

차량의 LIDAR(light detection and ranging) 시스템의 복수의 광 방사체 디바이스를 포함하고, 상기 복수의 광 방사체 디바이스 중의 각각의 광 방사체 디바이스는 각각의 빔 고도각을 따라 광 펄스들을 방출하도록 구성되고, 상기 복수의 광 방사체 디바이스는 상기 각각의 빔 고도각들의 조합이 불균일한 빔 고도각 분포를 포함하도록 배열되고, 기준 평면 아래의 고도각들을 갖는 2개의 인접한 광 방사체 디바이스의 각각의 빔 고도각들 사이의 적어도 하나의 각도 차이는 상기 기준 평면 위의 고도각들을 갖는 2개의 인접한 광 방사체 디바이스의 각각의 빔 고도각들 사이의 적어도 하나의 각도 차이보다 더 크고, 상기 기준 평면은 상기 차량의 운동의 축에 기초한다.

EEE 30은 EEE 29의 시스템으로서, 상기 복수의 광 방사체 디바이스 중의 50% 미만이 상기 기준 평면 아래의 각각의 빔 고도각들을 갖는다.

EEE 31은 EEE 29의 시스템으로서, 상기 기준 평면 아래의 각각의 고도각을 갖는 적어도 하나의 광 방사체 디바이스는 상기 기준 평면 위의 각각의 고도각을 갖는 적어도 하나의 광 방사체 디바이스보다 더 높은 샷 레이트로 광 펄스들을 방출하도록 구성된다.

EEE 32는 EEE 29의 시스템으로서, 상기 기준 평면 위의 각각의 고도각을 갖는 적어도 하나의 광 방사체 디바이스는 상기 기준 평면 아래의 각각의 고도각을 갖는 적어도 하나의 광 방사체 디바이스보다 더 낮은 듀티 사이클로 광 펄스들을 방출하도록 구성된다.

EEE 33은 EEE 29의 시스템으로서, 상기 기준 평면 아래의 각각의 고도각을 갖는 적어도 하나의 광 방사체 디바이스는 상기 기준 평면 위의 각각의 고도각을 갖는 적어도 하나의 광 방사체 디바이스보다 더 낮은 듀티 사이클로 광 펄스들을 방출하도록 구성된다.

EEE 34는 EEE 29의 시스템으로서, 상기 기준 평면 아래의 각각의 고도각을 갖는 적어도 하나의 광 방사체 디바이스는 상기 기준 평면 위의 각각의 고도각을 갖는 적어도 하나의 광 방사체 디바이스보다 펄스 당 더 낮은 전력 출력으로 광 펄스들을 방출하도록 구성된다.

EEE 35는 방법으로서, 이는:

EEE 36은 EEE 35의 방법으로서, 상기 주어진 광 방사체 디바이스의 고도각을 결정하는 단계는 상기 적어도 하나의 기판 상의 상기 주어진 광 방사체 디바이스의 위치 또는 배향 중 적어도 하나에 기초한다.

EEE 37은 EEE 35의 방법으로서, 상기 원하는 전력 출력 레벨을 결정하는 단계는 룩업 테이블 내의 적어도 하나의 값과 상기 결정된 고도각 간의 비교에 추가로 기초한다.

EEE 38은 EEE 37의 방법으로서, 상기 룩업 테이블은 메모리에 저장된다.

EEE 39는 EEE 37의 방법으로서, 상기 방법은 실시간 포인트 클라우드 데이터 또는 이력 포인트 클라우드 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 상기 룩업 테이블을 동적으로 업데이트하는 단계를 추가로 포함한다.

EEE 40은 EEE 35의 방법으로서, 상기 원하는 전력 출력 레벨을 결정하는 단계는 표준 전력 출력 레벨에 추가로 기초한다.

EEE 41은 EEE 40의 방법으로서, 상기 원하는 전력 출력 레벨은 상기 표준 전력 출력 레벨보다 더 큰 증가된 전력 출력 레벨을 포함한다.

EEE 42는 EEE 40의 방법으로서, 상기 원하는 전력 출력 레벨은 상기 표준 전력 출력 레벨보다 더 작은 감소된 전력 출력 레벨을 포함한다.

EEE 43은 EEE 40의 방법으로서, 상기 표준 전력 출력 레벨은 기준 평면 위의 고도각으로 방출된 광 펄스들에 대한 샷 당 전력에 대응한다.

EEE 44는 EEE 43의 방법으로서, 상기 기준 평면은 수평 평면에 대한 것이다.

EEE 45는 EEE 35의 방법으로서, 상기 환경 내의 관심 영역을 결정하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 원하는 전력 출력 레벨을 결정하는 단계는 상기 관심 영역이 상기 주어진 광 방사체 디바이스의 목표 위치에 대응한다고 결정하는 것에 추가로 기초한다.

EEE 46은 EEE 35의 방법으로서, 기준 각도를 나타내는 정보를 수신하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 고도각을 결정하는 단계는 상기 수신된 정보에 기초한다.

EEE 47은 EEE 35의 방법으로서, 상기 주어진 광 방사체 디바이스로 하여금 적어도 하나의 광 펄스를 방출하게 하는 단계는 펄서 회로로 하여금 상기 주어진 광 방사체 디바이스가 광 펄스 또는 복수의 광 펄스 중 적어도 하나를 방출하게 하는 단계를 포함하고, 각각의 방출된 광 펄스는 상기 방출된 광 펄스의 고도각에 기초한 전력 레벨로 제공된다.

EEE 48은 방법으로서, 이는:

EEE 49는 EEE 48의 방법으로서, 상기 원하는 전력 출력 레벨을 결정하는 단계는 룩업 테이블 내의 적어도 하나의 값과 상기 예상 목표 범위 간의 비교에 추가로 기초한다.

EEE 50은 EEE 48의 방법으로서, 상기 환경 내의 관심 영역을 결정하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 원하는 전력 출력 레벨을 결정하는 단계는 상기 관심 영역이 상기 주어진 광 방사체 디바이스의 목표 위치에 대응한다고 결정하는 것에 추가로 기초한다.

EEE 51은 EEE 48의 방법으로서, 기준 각도를 나타내는 정보를 수신하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 예상 목표 범위를 결정하는 단계는 상기 수신된 정보에 기초한다.

EEE 52는 시스템으로서, 이는:

전방 에지를 따라 복수의 경사진 면을 포함하는 적어도 하나의 기판 - 상기 적어도 하나의 기판은 상기 복수의 경사진 면 중의 각각의 경사진 면에 대응하는 각각의 다이 부착 위치를 추가로 포함하고, 상기 복수의 경사진 면은 대응하는 복수의 고도각을 제공하고, 인접한 고도각들 사이의 각도 차이들의 세트는 적어도 2개의 상이한 각도 차이 값을 포함함 -;

복수의 광 방사체 디바이스 - 각각의 광 방사체 디바이스는 각각의 다이 부착 위치에 결합되고 대응하는 경사진 면에 의해 제공되는 각각의 고도각을 갖고, 상기 복수의 광 방사체 디바이스는 각각의 목표 위치들을 향하여 상기 복수의 고도각을 따라 환경 내로 광을 방출하도록 구성됨 -;

복수의 펄서 회로 - 상기 복수의 펄서 회로는 상기 복수의 광 방사체 디바이스 중의 각각의 광 방사체 디바이스에 대한 각각의 펄서 회로를 포함함 -; 및

상기 복수의 광 방사체 디바이스 중의 각각의 주어진 광 방사체 디바이스에 대해, 상기 주어진 광 방사체 디바이스로부터 방출된 광 펄스들의 결정된 고도각 또는 상기 주어진 광 방사체 디바이스로부터 방출된 광 펄스들의 예상 목표 범위 중 적어도 하나에 기초하여 상기 주어진 광 방사체 디바이스에 대한 상기 각각의 펄서 회로를 제어하도록 구성된 컨트롤러를 포함한다.

EEE 53은 EEE 52의 시스템으로서, 상기 적어도 하나의 기판은 수직 평면을 따라 배치되고, 상기 복수의 고도각은 수평 평면에 대해 정의된다.

EEE 54는 EEE 52의 시스템으로서, 상기 수평 평면 아래의 인접한 고도각들 사이의 적어도 하나의 각각의 각도 차이는 상기 수평 평면 위의 인접한 고도각들 사이의 각각의 각도 차이들보다 더 크다.

EEE 55는 방법으로서, 이는:

EEE 56은 EEE 55의 방법으로서, 상기 복수의 광 방사체 디바이스 중의 각각의 광 방사체 디바이스에 대한 상기 각각의 고도각을 결정하는 단계는 상기 적어도 하나의 기판 상의 상기 주어진 광 방사체 디바이스의 위치 또는 배향 중 적어도 하나에 기초한다.

EEE 57은 EEE 55의 방법으로서, 상기 원하는 샷 스케줄을 결정하는 단계는 룩업 테이블 내의 적어도 하나의 값과 상기 각각의 고도각들 간의 비교에 추가로 기초한다.

EEE 58은 EEE 57의 방법으로서, 상기 방법은 실시간 포인트 클라우드 데이터 또는 이력 포인트 클라우드 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 상기 룩업 테이블을 동적으로 업데이트하는 단계를 추가로 포함한다.

EEE 59는 EEE 55의 방법으로서, 상기 원하는 샷 스케줄은 상기 복수의 광 방사체 디바이스 중 어느 광 방사체 디바이스가 점화되어야 하는지를 나타내는 정보를 포함한다.

EEE 60은 EEE 55의 방법으로서, 상기 원하는 샷 스케줄은 상기 복수의 광 방사체 디바이스 중의 주어진 광 방사체 디바이스가 얼마나 점화되어야 하는지를 나타내는 정보를 포함한다.

EEE 61은 EEE 55의 방법으로서, 상기 원하는 샷 스케줄은 상기 복수의 광 방사체 디바이스 중의 주어진 광 방사체 디바이스를 점화하기 전에 얼마나 대기할지에 관해 나타내는 정보를 포함한다.

EEE 62는 EEE 55의 방법으로서, 상기 환경 내의 관심 영역을 결정하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 원하는 샷 스케줄을 결정하는 단계는 상기 관심 영역이 상기 복수의 광 방사체 디바이스 중의 적어도 하나의 광 방사체 디바이스의 목표 영역에 대응한다고 결정하는 것에 추가로 기초한다.

EEE 63은 EEE 55의 방법으로서, 기준 각도를 나타내는 정보를 수신하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 각각의 고도각을 결정하는 단계는 상기 수신된 정보에 기초한다.

EEE 64는 EEE 55의 방법으로서, 상기 주어진 광 방사체 디바이스로 하여금 적어도 하나의 광 펄스를 방출하게 하는 단계는 펄서 회로로 하여금 상기 주어진 광 방사체 디바이스가 광 펄스 또는 복수의 광 펄스 중 적어도 하나를 방출하게 하는 단계를 포함하고, 각각의 방출된 광 펄스는 상기 원하는 샷 스케줄에 따라 제공된다.

EEE 65는 방법으로서, 이는:

EEE 66은 EEE 65의 방법으로서, 상기 복수의 광 방사체 디바이스 중의 각각의 광 방사체 디바이스에 대한 상기 예상 목표 범위를 결정하는 단계는 상기 적어도 하나의 기판 상의 상기 주어진 광 방사체 디바이스의 위치 또는 배향 중 적어도 하나에 기초한다.

EEE 67은 EEE 65의 방법으로서, 상기 원하는 샷 스케줄을 결정하는 단계는 룩업 테이블 내의 적어도 하나의 값과 상기 각각의 예상 목표 범위들 간의 비교에 추가로 기초한다.

EEE 68은 EEE 65의 방법으로서, 상기 방법은 실시간 포인트 클라우드 데이터 또는 이력 포인트 클라우드 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 상기 룩업 테이블을 동적으로 업데이트하는 단계를 추가로 포함한다.

EEE 69는 EEE 65의 방법으로서, 상기 원하는 샷 스케줄은 상기 복수의 광 방사체 디바이스 중 어느 광 방사체 디바이스가 점화되어야 하는지를 나타내는 정보를 포함한다.

EEE 70은 EEE 65의 방법으로서, 상기 원하는 샷 스케줄은 상기 복수의 광 방사체 디바이스 중의 주어진 광 방사체 디바이스가 얼마나 점화되어야 하는지를 나타내는 정보를 포함한다.

EEE 71은 EEE 65의 방법으로서, 상기 원하는 샷 스케줄은 상기 복수의 광 방사체 디바이스 중의 주어진 광 방사체 디바이스를 점화하기 전에 얼마나 대기할지에 관해 나타내는 정보를 포함한다.

EEE 72는 EEE 65의 방법으로서, 상기 환경 내의 관심 영역을 결정하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 원하는 샷 스케줄을 결정하는 단계는 상기 관심 영역이 상기 복수의 광 방사체 디바이스 중의 적어도 하나의 광 방사체 디바이스의 목표 영역에 대응한다고 결정하는 것에 추가로 기초한다.

EEE 73은 EEE 65의 방법으로서, 기준 각도를 나타내는 정보를 수신하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 각각의 예상 목표 범위들을 결정하는 단계는 상기 수신된 정보에 기초한다.

EEE 74는 시스템으로서, 이는:

상기 복수의 광 방사체 디바이스 중의 각각의 주어진 광 방사체 디바이스에 대해, 원하는 샷 스케줄에 따라 광 펄스들을 방출하기 위해 상기 주어진 광 방사체 디바이스에 대한 상기 각각의 펄서 회로를 제어하도록 구성된 컨트롤러를 포함하고, 상기 원하는 샷 스케줄은 상기 주어진 광 방사체 디바이스로부터 방출된 광 펄스들의 고도각 또는 상기 주어진 광 방사체 디바이스로부터 방출된 광 펄스들의 예상 목표 범위 중 적어도 하나에 기초한다.

Claims

시스템으로서,
복수의 광 방사체 디바이스들 - 각각의 광 방사체 디바이스는 각각의 다이 부착 위치에 결합되고 각각의 고도각을 갖고, 상기 복수의 광 방사체 디바이스들은 각각의 목표 위치들을 향하여 복수의 고도각들을 따라 환경 내로 광을 방출하도록 구성되고, 인접한 광 방사체 디바이스들의 고도각들 사이의 각도 차이들의 세트는 적어도 2개의 상이한 각도 차이 값을 포함함 -;
복수의 펄서 회로들 - 상기 복수의 펄서 회로들은 상기 복수의 광 방사체 디바이스들 내의 각각의 광 방사체 디바이스를 위한 각각의 펄서 회로를 포함함 -; 및
상기 복수의 광 방사체 디바이스들 내의 각각의 주어진 광 방사체 디바이스에 대해, 상기 주어진 광 방사체 디바이스로부터 방출된 광 펄스의 결정된 고도각 또는 상기 주어진 광 방사체 디바이스로부터 방출된 광 펄스의 예상 목표 범위 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 주어진 광 방사체 디바이스를 위한 각각의 펄서 회로를 제어하도록 구성된 제어기
를 포함하는, 시스템.
제1항에 있어서,
수평 평면 아래의 인접한 고도각들 사이의 적어도 하나의 각각의 각도 차이는 상기 수평 평면 위의 인접한 고도각들 사이의 각각의 각도 차이들보다 더 큰, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 복수의 광 방사체 디바이스들로부터 방출된 광 펄스들과 상호작용하도록 구성된 회전 미러(spinning mirror)
를 더 포함하는, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 각각의 다이 부착 위치는 적어도 하나의 기판의 전방 에지를 따라 배치된 복수의 경사진 면 중의 각각의 경사진 면을 포함하는, 시스템.
제1항에 있어서,
공간 해상도는 수평 지면을 따라 인접한 목표 위치들 사이에 7.5 센티미터인, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 복수의 광 방사체 디바이스는 적어도 64개의 광 방사체 디바이스를 포함하는, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 각각의 펄서 회로들은 지속기간이 1 내지 10 나노초인 광 펄스들을 제공하도록 구성되는, 시스템.
제1항에 있어서,
차량을 추가로 포함하고, 상기 복수의 광 방사체 디바이스는 상기 차량 주위의 환경 내로 광을 방출하도록 구성되는, 시스템.