KR102324449B1

KR102324449B1 - 광 검출기 어레이 및 아날로그 판독 회로가 개재된 lidar 수신기용 멀티 검출기

Info

Publication number: KR102324449B1
Application number: KR1020190147590A
Authority: KR
Inventors: 보리스 키릴로브
Original assignee: 인피니언 테크놀로지스 아게
Priority date: 2018-11-19
Filing date: 2019-11-18
Publication date: 2021-11-11
Also published as: CN111198362A; KR20200059159A; US20200158832A1; US11269065B2; CN111198362B; DE102019130647A1

Abstract

LIDAR(Light Detection and Ranging) 수신기는 제 1 렌즈 시스템 및 제 1 렌즈 시스템에 광학적으로 연결된 제 1 검출기 모듈을 포함한다. 제 1 렌즈 시스템은 반사된 광 빔을 제 1 검출기 모듈의 복수의 수신 영역으로 전송하도록 구성되고, 복수의 수신 영역은 각각 반사된 광 빔의 상이한 수신 방향 세트에 대응한다. 제 1 검출기 모듈은 제 1 광 검출기 어레이 및 제 1 광 검출기 어레이에 연결된 제 1 아날로그 판독 집적 회로(IC)를 포함하며, 제 1 광 검출기 어레이 및 제 1 아날로그 판독 IC는 각각 제 1 검출기 모듈의 복수의 수신 영역 중 상이한 수신 영역에 배치된다. LIDAR 수신기는 제 1 렌즈 시스템에 인접한 제 2 렌즈 시스템 및 제 2 렌즈 시스템에 광학적으로 연결된 제 2 검출기 모듈을 더 포함한다.

Description

광 검출기 어레이 및 아날로그 판독 회로가 개재된 LIDAR 수신기용 멀티 검출기{MULTI-DETECTOR WITH INTERLEAVED PHOTODETECTOR ARRAYS AND ANALOG READOUT CIRCUITS FOR LIDAR RECEIVER}

본 개시는 전반적으로 LIDAR(Light Detection and Ranging) 수신기 및 반사된 광 빔을 복수의 수신 방향으로부터 수신하는 방법에 관한 것이며, 더 상세하게는 다수의 검출기 모듈을 갖는 LIDAR 수신기에 관한 것이다.

LIDAR는 펄스형 레이저 형태의 광을 사용해서 관측 시야 내의 일 이상의 물체까지의 범위(가변 거리)를 측정하는 원격 감지 방법이다. 특히, MEMS(microelectromechanical systems) 미러는 관측 시야에 걸쳐서 광을 스캔하는데 사용된다. 광 검출기의 어레이는 광이 조명되는 물체로부터의 반사를 수신하며, 광 검출기 어레이의 다양한 센서에 반사가 도달하는데 걸린 시간이 측정된다. 이것을 TOF(time-of-flight:비행 시간) 측정이라고도 한다. LIDAR 시스템은 비행 시간 계산에 기초해서 물체까지의 거리를 매핑함으로써 깊이 측정값을 형성하고 거리 측정값을 작성한다. 따라서, 비행 시간 계산은 거리 및 깊이 맵을 생성할 수 있으며, 이는 이미지를 생성하는데 사용될 수 있다.

모놀리식 광 검출기 어레이는 전형적으로 광을 수신하도록 배치된 인접 광 검출기 열들에 의해 구성된다. 광 검출기 어레이는 또한 광 수신 영역 외부에 위치된 판독 전자 장치를 수반한다. 판독 전자 기기를 각각의 광 검출기 열에 접속하기 위해서는 배선이 필요하며, 이 어레이의 포토다이오드 또는 픽셀로의 배선 및 접속을 위한 공간을 형성하기 위해서 광 검출기 열 사이에 갭이 필요하다. 이러한 배선 구조는 높은 임피던스, 복잡한 토폴로지를 생성하고, 광을 수신하도록 배치될 수 있는 픽셀 수를 제한한다(즉, 광 검출기 어레이의 충전율을 감소시킨다).

따라서, 충분한 충전율을 유지하면서 낮은 임피던스 접속 및 더 간단한 토폴로지를 가진 개선된 장치가 바람직할 수 있다.

실시예는, 반사된 광 빔을 복수의 수신 방향으로부터 수신하도록 구성된 LIDAR 수신기를 제공한다. LIDAR 수신기는, 제 1 렌즈 시스템 및 제 1 렌즈 시스템에 광학적으로 연결된 제 1 검출기 모듈을 포함한다. 제 1 렌즈 시스템은 반사된 광 빔을 제 1 검출기 모듈의 복수의 수신 영역으로 전송하도록 구성되고, 제 1 검출기 모듈의 복수의 수신 영역은 각각 반사된 광 빔의 상이한 수신 방향 세트에 대응한다. 제 1 검출기 모듈은 제 1 광 검출기 어레이 및 제 1 광 검출기 어레이에 연결된 제 1 아날로그 판독 IC를 포함하며, 제 1 광 검출기 어레이 및 제 1 아날로그 판독 IC는 각각 제 1 검출기 모듈의 복수의 수신 영역 중 상이한 수신 영역에 배치된다. LIDAR 수신기는, 제 2 렌즈 시스템 및 제 2 렌즈 시스템에 광학적으로 연결된 제 2 검출기 모듈을 더 포함한다. 제 2 렌즈 시스템은 반사된 광 빔을 제 2 검출기 모듈의 복수의 수신 영역으로 전송하도록 구성되고, 제 2 검출기 모듈의 복수의 수신 영역은 각각 반사된 광 빔의 상이한 수신 방향 세트에 대응한다. 제 2 검출기 모듈은 제 2 광 검출기 어레이 및 제 2 광 검출기 어레이에 연결된 제 2 아날로그 판독 IC를 포함하며, 제 2 광 검출기 어레이 및 제 2 아날로그 판독 IC는 각각 제 2 검출기 모듈의 복수의 수신 영역 중 상이한 수신 영역에 배치된다.

실시예는 또한, 반사된 광 빔을 복수의 수신 방향으로부터 수신하도록 구성된 LIDAR 수신기를 제공한다. LIDAR 수신기는 제 1 렌즈 시스템 및 제 1 렌즈 시스템에 광학적으로 연결된 제 1 검출기 모듈을 포함한다. 제 1 렌즈 시스템은 반사된 광 빔을 제 1 검출기 모듈의 복수의 수신 영역으로 전송하도록 구성되고, 제 1 검출기 모듈의 복수의 수신 영역은 각각 반사된 광 빔의 상이한 수신 방향 세트에 대응한다. 제 1 검출기 모듈은 제 1 복수의 광 검출기 어레이 및 제 1 방향을 따라 제 1 복수의 광 검출기 어레이 사이에 개재된 제 1 복수의 아날로그 판독 집적 회로(IC)를 포함하며, 제 1 복수의 아날로그 판독 IC 각각은 제 1 복수의 광 검출기 어레이 중 상이한 광 검출기 어레이에 연결된다. LIDAR 수신기는 제 1 렌즈 시스템에 인접한 제 2 렌즈 시스템 및 제 2 렌즈 시스템에 광학적으로 연결된 제 2 검출기 모듈을 더 포함한다. 제 2 렌즈 시스템은 반사된 광 빔을 제 2 검출기 모듈의 복수의 수신 영역으로 전송하도록 구성되고, 제 2 검출기 모듈의 복수의 수신 영역은 각각 반사된 광 빔의 상이한 수신 방향 세트에 대응한다.

실시예는, LIDAR 시스템에 의해 구현되는, 반사된 광 빔을 복수의 수신 방향으로부터 수신하는 방법을 제공한다. 이 방법은 제 1 렌즈 시스템 및 제 2 렌즈 시스템에서 반사된 광 빔을 수신하는 단계와, 제 1 렌즈 시스템에 의해서, 수신한 반사된 광 빔을 제 1 검출기 모듈의 복수의 수신 영역으로 전송하는 단계 - 제 1 검출기 모듈의 복수의 수신 영역은 각각 반사된 광 빔의 상이한 수신 방향 세트에 대응하고, 제 1 검출기 모듈은 제 1 광 검출기 어레이 및 제 1 광 검출기 어레이에 연결된 제 1 아날로그 판독 집적 회로(IC)를 포함하며, 제 1 광 검출기 어레이 및 제 1 아날로그 판독 IC는 각각 제 1 검출기 모듈의 복수의 수신 영역 중 상이한 수신 영역에 배치됨 - 와, 제 2 렌즈 시스템에 의해서, 수신한 반사된 광 빔을 제 2 검출기 모듈의 복수의 수신 영역으로 전송하는 단계 - 제 2 검출기 모듈의 복수의 수신 영역은 각각 반사된 광 빔의 상이한 수신 방향 세트에 대응하고, 제 2 검출기 모듈은 제 2 광 검출기 어레이 및 제 2 광 검출기 어레이에 연결된 제 2 아날로그 판독 IC를 포함하며, 제 2 광 검출기 어레이 및 제 2 아날로그 판독 IC는 각각 제 2 검출기 모듈의 복수의 수신 영역 중 상이한 수신 영역에 배치된다.

본 명세서에서는 실시예들을 첨부된 도면을 참조해서 설명한다.
도 1a는 일 이상의 실시예에 따른 LIDAR(Light Detection and Ranging) 스캐닝 시스템의 개략도이다.
도 1b는, 각각이 일 이상의 실시예에 따른 수신 영역을 갖는, LIDAR 스캐닝 시스템의 제 1 검출기 모듈 및 제 2 검출기 모듈의 개략 블록도를 도시한다.
도 1c는 일 이상의 실시예에 따른 LIDAR 스캐닝 시스템의 2개의 검출기 모듈의 개략 블록도를 도시한다.
도 2는 일 이상의 실시예에 따른 LIDAR 스캐닝 시스템의 수신기의 평면도 및 단면도의 혼합을 도시한다.
도 3은 일 이상의 실시예에 따른 LIDAR 스캐닝 시스템의 수신기의 평면도 및 단면도의 혼합을 도시한다.
도 4는 일 이상의 실시예에 따른 LIDAR 스캐닝 시스템의 수신기의 평면도를 도시한다.

이하, 다양한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 이들 실시예는 단지 예시적인 목적을 제공하는 것으로, 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다는 점에 주의한다. 예를 들어, 실시예가 복수의 특징부 또는 구성 요소를 포함하는 것으로 설명되었다고 해서, 실시예를 구현하는데 이들 특징부 또는 구성 요소가 모두 필요하다는 것을 나타내는 것으로 해석되어서는 안 된다. 이들 특징부 또는 구성 요소 중 일부는 다른 실시예들에서는 생략되거나 대안의 특징부 또는 구성 요소로 대체될 수도 있다. 나아가, 명시적으로 도시 및 설명된 것에 더해서 추가적인 특징부 또는 구성 요소, 예를 들어 센서 장치의 종래의 구성 요소가 제공될 수도 있다.

별도로 구체적으로 언급되지 않는 한, 서로 다른 실시예의 특징부들이 조합되어서 추가 실시예를 형성할 수도 있다. 실시예들 중 하나와 관련해서 설명된 변형예 또는 수정예가 다른 실시예들에도 적용될 수 있다. 실시예를 모호하게하는 것을 피하기 위해서, 일부 예에서, 공지된 구조 및 장치는 상세도가 아니라 블록도의 형태로 도시된다.

도면에 도시되거나 본 명세서에 설명된 구성 요소들 사이의 접속 또는 연결은, 별도로 언급되지 않는 한, 유선 기반 접속일 수도 있고 무선 접속일 수도 있다. 또한, 예를 들어 특정 종류의 신호를 전송하는 또는 특정 종류의 정보를 전송하는 이러한 접속 또는 연결의 일반적인 목적이 본질적으로 유지되는 한, 이러한 접속 또는 연결은 추가 개재 요소가 없는 직접 접속 또는 연결일 수도 있고 혹은 일 이상의 추가 개재 요소가 있는 간접 접속 또는 연결일 수도 있다.

실시예는 광 센서 및 광 센서 시스템에 관한 것이며, 광 센서 및 광 센서 시스템에 관한 정보를 획득하는 것에 관한 것이다. 센서는 측정되는 물리량을 전기 신호, 예를 들어 전류 신호 또는 전압 신호로 변환하는 구성 요소를 지칭할 수 있다. 물리량은 예를 들어 가시 광선, 적외선(IR) 방사선, 또는 다른 유형의 조명 신호, 전류 또는 전압과 같은 전자기 방사선을 포함할 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 이미지 센서는 렌즈로부터 들어오는 광의 광자를 전압으로 변환하는 카메라 내부의 실리콘 칩일 수 있다. 센서의 활성 영역이 클수록 이미지를 생성하는데 더 많은 광을 모을 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 센서 장치는 센서 및 추가 구성 요소, 예를 들어 바이어싱 회로, 아날로그-디지털 변환기 또는 필터를 포함하는 장치를 지칭할 수 있다. 센서 장치는 단일 칩 상에 통합될 수 있지만, 다른 실시예에서는, 센서 장치를 구현하는데 복수의 칩 또는 칩 외부의 구성 요소가 사용될 수도 있다.

LIDAR 시스템에서, 소스는 광 펄스 및/또는 빔을 관측 시야로 전송하고, 이 광은 후방 산란에 의해 일 이상의 물체로부터 반사된다. 특히, LIDAR는 광 펄스(예를 들어, 적외선 광의 레이저 펄스)가 관측 시야로 방출되고 픽셀 어레이가 반사된 펄스를 검출 및 측정하는, 직접 TOF 시스템이다. 예를 들어, 광 검출기 어레이는 광에 의해 조명된 물체로부터의 반사를 수신한다.

픽셀 어레이의 다수의 픽셀에 걸친 각각의 광 펄스의 복귀 시간의 차이가, 환경의 디지털 3D 표현을 작성하거나 또는 다른 센서 데이터를 생성하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 광원은 단일 광 펄스를 방출할 수 있고, 픽셀 어레이에 전기적으로 연결된 TDC(time-to-digital converter)는 광 펄스가 방출된 시간부터 수신기에서(즉, 픽셀 어레이에서) 반사된 광 펄스가 수신된 시간까지 카운트할 수 있다. 이후 광 펄스의 "비행 시간"이 거리로 변환된다.

오실레이팅 수평 스캔(예를 들어, 관측 시야의 왼쪽에서 오른쪽으로 또는 오른쪽에서 왼쪽으로)과 같은 스캔은 연속 스캔 방식으로 장면을 조명할 수 있다. 상이한 스캐닝 방향으로 연속적인 광 펄스를 방출함으로써, "관측 시야"라고 지칭되는 영역이 스캔될 수 있고, 이 영역 내의 물체가 검출되어서 이미지화될 수 있다. 래스터 스캔이 사용될 수도 있다.

도 1a는 일 이상의 실시예에 따른 LIDAR 스캐닝 시스템(100)의 개략도이다. LIDAR 스캐닝 시스템(100)은 조명 유닛(10), 전송기 광학 장치(11) 및 1차원 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 미러(12)를 포함하는 전송기와, 제 1 렌즈 시스템(14L), 제 2 렌즈 시스템(14R), 제 1 검출기 모듈(15L) 및 제 2 검출기 모듈(15R)을 포함하는 수신기를 포함하는 광학 스캐닝 장치이다.

제 1 렌즈 시스템(14L)과 제 2 렌즈 시스템(14R)은 서로 인접하게 배치되지만 반드시 서로 인접하는 것은 아니다. 즉, 두 렌즈 시스템 사이에 갭이 있을 수 있다. 어쨌든, 두 렌즈 시스템이 모두 수신기에 배치되어서, 동일한 수신 방향 또는 수신 방향 세트로부터 동시에 반사된 광을 수신하도록 구성된다. 즉, 이들은 수신기에서 수신되는 동일한 반사 광 빔을 수신하도록 구성된다. 따라서, 2개의 렌즈 시스템은 서로 동일할 수 있다(즉, 동일한 렌즈 배열로 구성됨).

제 1 검출기 모듈(15L) 및 제 2 검출기 모듈(15R)은 각각의 렌즈 시스템(14L 또는 14R)의 후면에 배치되어 동일한 반사된 광 빔을 수신한다. 즉, 제 1 검출기 모듈(15L)은 제 1 렌즈 시스템(14L)으로부터 반사된 링 빔을 수신 라인(RL)으로서 수신하고, 제 2 검출기 모듈(15R)은 제 2 렌즈 시스템(14R)으로부터 반사된 링 빔을 수신 라인(RL)으로서 수신한다. 각각의 경우에, 수신 라인(RL)은 동일한 각각의 수신 영역에서 두 검출기 모듈 모두에 입사된다. 예를 들어, 수신 라인(RL)이 제 1 검출기 모듈(15L)의 중심에 정확하게 입사된다면, 수신 라인(RL)도 제 2 검출기 모듈(15R)의 중심에 정확하게 입사될 것이다. 수신 라인(RL)이 제 1 검출기 모듈(15L)의 중심에서 오른쪽 5mm인 영역에 입사된다면, 수신 라인(RL)도 제 2 검출기 모듈(15R)의 중심에서 오른쪽 5mm인 영역에 입사될 수 있는 등이다.

따라서, 제 1 검출기 모듈(15L) 및 제 2 검출기 모듈(15R)은 각각 복수의 수신 영역을 갖는다고 할 수 있다. 제 1 검출기 모듈의 수신 영역과 제 2 검출기 모듈의 수신 영역은 서로 일대일 대응 관계를 가져서, 제 1 검출기 모듈의 복수의 수신 영역 각각은, 제 2 검출기 모듈의 복수의 수신 영역 중 대응하는 수신 영역이 반사된 광 빔을 수신하는 것과 동시에 반사된 광 빔을 수신하게 된다.

이하 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 제 1 검출기 모듈(15L)은, 복수의 수신 영역 중 상이한 수신 영역에 배치된 적어도 하나의 광 검출기 어레이 및 적어도 하나의 아날로그 판독 회로를 포함한다. 유사하게, 제 2 검출기 모듈(15R)은 복수의 수신 영역 중 상이한 영역에 배치된 적어도 하나의 광 검출기 어레이 및 적어도 하나의 아날로그 판독 회로를 포함한다. 각각의 경우에, 검출기 모듈(15L, 15R) 중 하나 또는 모두가 2 이상의 광 검출기 어레이 및 2 이상의 아날로그 판독 회로를 포함되다면, 광 검출기 어레이 및 아날로그 판독 회로는 서로 개재되고, 복수의 수신 영역 중 상이한 수신 영역에 배치된다. 각각의 광 검출기 어레이 및 아날로그 판독 회로는 별도의 반도체 다이 상에 형성될 수 있며, 아날로그 판독 회로는 아날로그 판독 집적 회로(IC)라고 지칭될 수 있다.

도 1b는 일 이상의 실시예들에 따른 수신 영역(RA1~RA6)을 각각 포함하는 제 1 검출기 모듈(15L) 및 제 2 검출기 모듈(15R)의 개략적인 블록도를 도시한다. 6개의 수신 영역이 도시되어 있지만, 검출기 모듈은, 의도하는 응용예에 따라서 더 많은 수신 영역을 포함할 수도 있고 더 적은 수신 영역을 포함할 수도 있다. 또한, 제 1 검출기 모듈(15L)과 제 2 검출기 모듈(15R)은 서로 인접한 것으로 도시되어 있지만, 2개의 검출기 모듈 사이에 갭이 존재할 수도 있다. 이것은 도 1a에서도 마찬가지이다. 도 1b에서, 제 1 검출기 모듈(15L)의 각각의 수신 영역(RA1~RA6)은 제 2 검출기 모듈(15R)의 수신 영역(RA1~RA6)에 대응하는 동일한 공간 배열을 갖는다. 예를 들어, 수신 영역(RA1)은 제 1 검출기 모듈(15L) 및 제 2 검출기 모듈(15R) 모두의 동일한 위치(예를 들어, 좌측 에지)에 공간적으로 배치된다. 수신 영역(RA2)은 또한 검출기 모듈 모두에 대해서 동일한 공간 배열을 가지며, 검출기 영역(R3~R6) 등에 대해서도 마찬가지이다.

나아가, 각각의 수신 영역(RA1~RA6)은 반사된 광 빔의 상이한 수신 방향 세트에 대응한다. 즉, 두 검출기의 수신 영역(RA1)은 반사된 광 빔이 수신기에서 수신될 수 있는 제 1 수신 방향 세트에 대응하고, 두 검출기의 수신 영역(RA2)은 반사된 광 빔이 수신기에서 수신될 수 있는 제 2 수신 방향 세트에 대응하며, 두 검출기의 수신 영역(RA3)은 반사된 광 빔이 수신기에서 수신될 수 있는 제 3 수신 방향 세트에 대응하는 등이다.

따라서, 반사된 광 빔이 제 1 수신 방향 세트 중 적어도 하나에서 수신되면, 수신 라인(RL)은 두 검출기 모듈의 수신 영역(RA1)에 입사될 것이다. 반사된 광 빔이 제 2 수신 방향 세트 중 적어도 하나에서 수신되면, 수신 라인(RL)은 두 검출기 모듈의 수신 영역(RA2)에 입사될 것이다. 반사된 광 빔이 제 3 수신 방향 세트 중 적어도 하나에서 수신되면, 수신 라인(RL)은 두 검출기 모듈의 수신 영역(RA3)에 입사될 것이며, 나머지도 마찬가지이다. 각각의 수신 방향 세트는 동일한 수의 수신 방향을 포함할 수도 있고 상이한 수의 수신 방향을 포함할 수 있으며, 각각의 수신 방향 세트는 하나의 수신 방향을 포함할 수도 있고 혹은 2 이상의 수신 방향을 포함할 수도 있다.

나아가, 이웃하는 수신 방향 세트는 일부 중첩 부분을 가질 수도 있다. 즉, 이들은 예를 들어 하나의 공통 수신 방향을 가질 수도 있고, 서로 적어도 하나의 상이한 수신 방향을 가질 수도 있다. 따라서 수신 영역은 부분적으로 중첩될 수도 있다.

후술하는 바와 같이, 광 검출기 어레이와 아날로그 판독 회로는 수신 영역(RA1~RA6) 중 하나에 개별적으로 배치된다.

다시 도 1a로 돌아가서, 조명 유닛(10)은, 단일의 바 형태로 선형으로 정렬되고 물체를 스캔하는데 사용되는 광을 전송하도록 구성된 다수의 광원(예를 들어, 레이저 다이오드 또는 발광 다이오드)을 포함한다. 광원에 의해 전송된 광은 일반적으로 적외선이지만, 다른 파장을 가진 광이 사용될 수도 있다. 도 1a의 실시예에 도시된 바와 같이, 광원에 의해 방출된 광의 형상은 전송 방향에 수직인 방향으로 확산되어서, 전송에 수직인 긴 형상의 광 빔을 형성한다. 광원으로부터 전송된 조명 광은, 각각의 레이저를 1차원 MEMS 미러(12) 상에 포커싱하도록 구성된 송신기 광학 장치(11)를 향한다. 전송기 광학 장치(11)는 예를 들어 렌즈 또는 프리즘일 수 있다.

광원으로부터의 광은, MEMS 미러(12)에 의해 반사될 때, 수직으로 정렬되어서, 각각의 방출된 레이저 샷에 대해 적외선의 1차원 수직 스캐닝 라인(SL) 즉 적외선의 수직 바를 형성한다. 조명 유닛(10)의 각각의 광원은 수직 스캐닝 라인(SL)의 다양한 수직 영역에 기여한다. 따라서, 광원은 다수의 세그먼트를 갖는 광 펄스를 얻도록 동시에 활성화되고 동시에 비활성화될 수 있으며, 여기서 각 세그먼트는 각각의 광원에 대응한다. 그러나, 수직 스캐닝 라인(SL)의 각각의 수직 영역 또는 세그먼트는 조명 유닛(10)의 광원 중 대응하는 광원을 켜거나 끄는 것에 의해 독립적으로 활성화 또는 비활성화될 수 있다. 따라서, 광의 부분 또는 전체 수직 스캐닝 라인(SL)은 시스템(100)으로부터 관측 시야 내로 출력될 수 있다.

따라서, 시스템(100)의 전송기는 레이저 펄스에 기초해서 레이저 빔을 생성하도록 구성된 광학 장치로, 레이저 빔은, 레이저 빔의 전송 방향에 수직인 방향으로 연장되는 긴 형상을 갖는다.

나아가, 3개의 레이저 소스가 도시되어 있지만, 레이저 소스의 수는 이것으로 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 수직 스캐닝 라인(SL)은 하나의 레이저 소스, 2개의 레이저 소스, 또는 3개 이상의 레이저 소스에 의해 생성될 수 있다.

MEMS 미러(12)는 반도체 칩(도시 생략) 상에 통합된 기계식 이동 미러(즉, MEMS 마이크로 미러)이다. 본 실시예에 따른 MEMS 미러(12)는 기계적 스프링 또는 굴곡부(도시 생략)에 의해 현수되어서(suspend) 단일 축을 중심으로 회전하도록 구성되며, 이동 자유도를 하나만 갖는다고 할 수 있다. 이 회전축이 하나이기 때문에, MEMS 미러(12)는 1D MEMS 미러라고 지칭된다.

MEMS 미러(12)는 공진 주파수로 단일 스캐닝 축(13)을 중심으로 "측방향으로" 오실레이트하도록 구성되어서, MEMS 미러(12)로부터 반사된 광(즉, 수직 스캐닝 광 빔)이 수평 스캐닝 방향으로 전후로 오실레이트하게 한다. 스캐닝 기간 즉 오실레이션 기간은, 예를 들어, 관측 시야의 제 1 에지(예를 들어, 좌측)로부터 관측 시야의 제 2 에지(예를 들어, 우측)로, 이후 다시 제 1 에지로의 하나의 완전한 오실레이션에 의해 정의된다. MEMS 미러(12)의 미러 기간은 스캐닝 기간에 대응한다.

따라서, 스캐닝 축(13) 상의 MEMS 미러(12)의 각도를 변경함으로써, 수직 광의 바에 의해 수평 방향으로 관측 시야가 스캐닝된다. 예를 들어, MEMS 미러(12)는, 관측 시야의 스캐닝 범위를 구성하는 30도 이상으로 광을 조정하도록 +/- 15도 사이를, 2kHz 공진 주파수로 오실레이트하도록 구성될 수 있다. 따라서, 관측 시야는 움직임 각도에 걸쳐서 MEMS 미러(12)의 회전에 의해 라인 단위로 스캔될 수 있다. 움직임 각도(예를 들어, -15도 내지 +15도)에 걸친 하나의 이러한 시퀀스는 단일 스캔 또는 스캔 사이클이라고 지칭된다. 거리 및 깊이 맵뿐만 아니라 3D 이미지를 생성하기 위해 프로세싱 유닛에 의해 다중 스캔이 사용될 수도 있다. 깊이 맵 및 이미지의 수평 해상도는, 스캔 사이에 취해지는 MEMS 미러(12)의 회전 각도의 증분 스텝(incremental step)의 크기에 따라 달라진다.

전송 미러를 MEMS 미러와 관련해서 설명했지만, 다른 1D 미러가 사용될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 나아가, 공진 주파수 또는 회전 각도는 각각 2kHz 및 +/- 15도로 한정되는 것은 아니며, 응용예에 따라서 공진 주파수 및 관측 시야 모두 증가될 수도 있고 혹은 감소될 수도 있다. 따라서, 1차원 스캐닝 미러는 단일 스캐닝 축을 중심으로 오실레이트해서 다양한 방향에서 레이저 빔을 관측 시야로 지향시키도록 구성된다. 따라서, 전송 기술은, 단일 스캐닝 축을 중심으로 오실레이트하는 전송 미러로부터 관측 시야로 빔을 전송해서, 전송 미러가 단일 주사 축을 중심으로 오실레이트함에 따라서 관측 시야에 걸쳐서 수평으로 이동하는 관측 시야로의 수직 스캐닝 라인(SL)으로서 광 빔이 투영되게 하는 단계를 포함한다.

전송된 수직 광 바는 일 이상의 물체에 도달하는 경우, 반사된 수직 라인으로서 LIDAR 스캐닝 시스템(100)을 향해 후방 산란됨으로써 반사되고, 여기서 제 1 렌즈 시스템(14L) 및 제 2 렌즈 시스템(14R)이 반사된 광을 수신한다. 제 1 렌즈 시스템(14L) 및 제 2 렌즈 시스템(14R)은 모두 반사된 광을 제 1 검출기 모듈(15L) 및 제 2 검출기 모듈(15R) 각각에 입사시키고, 이들 각각은 수신 라인(RL)으로서 반사된 광을 수신한다. 수신 라인(RL)이 광 검출기 어레이 상에 입사되면, 광 검출기 어레이는 전기 측정 신호를 생성하도록 구성된다. 전기 측정 신호는 반사된 광에 기초해서 그 환경의 3D 맵 및/또는 다른 물체 데이터를 생성하는데(예를 들어, TOF 계산 및 처리를 통해) 사용될 수 있다.

한편, 수신 라인이 아날로그 판독 회로에 입사되는 경우에는, 이 아날로그 판독 회로는 감광성 장치가 아니기 때문에, 이 아날로그 판독 회로에 의해(즉, 이 검출기 모듈에 의해) 전기 측정 신호가 생성되지는 않는다. 다시 말해서, 검출기 모듈의 수신 영역 중 하나에서 아날로그 판독 회로의 위치는 그 검출기 모듈의 사각 지대를 생성한다.

그러나, 광 검출기 어레이 및 아날로그 판독 회로는 2개의 검출기 모듈(15L, 15R) 사이에 배치되어서, 아날로그 판독 회로는 양쪽 검출기 모듈에서 수신 영역(R1~R6)의 동일한 수신 영역에 배치되지 않는다. 예를 들어, 아날로그 판독 회로가 제 1 검출기 모듈(15L)의 수신 영역(R4)에 위치되면, 아날로그 판독 회로는 제 2 검출기 모듈(15R)의 수신 영역(R4)에 위치되지 않을 것이다. 대신, 제 1 검출기 모듈(15L)의 수신 영역(R4)에 위치된 아날로그 판독 회로에 의해 생성되는 사각 지대를 보상하기 위해서, 광 검출기 어레이는 제 2 검출기 모듈(15R)의 수신 영역(R4)에 위치될 수 있다.

수신 라인(RL)은 픽셀 열 중 하나를 따라 픽셀 열의 길이 방향으로 연장되는 수직인 광의 열로 도시되어 있다. 수신 라인은 도 1a에 도시된 수직 스캐닝 라인(SL)에 대응하는 3개의 영역을 갖는다. 수직 스캐닝 라인(SL)이 관측 시야를 가로 질러 수평으로 이동함에 따라서, 2개의 검출기 모듈(15L, 15R)에 입사하는 수직인 광의 열(RL)은 또한 검출기 모듈(15L, 15R) 모두에 걸쳐서 수평으로 이동한다. 반사된 광 빔(RL)의 수신 방향이 변경됨에 따라서, 반사된 광 빔(RL)은 검출기 모듈(15L, 15R) 각각의 제 1 에지로부터 검출기 모듈(15L, 15R) 각각의 제 2 에지로 이동한다. 반사된 광 빔(RL)의 수신 방향(수신 방향 세트를 포함할 수 있음)은 스캐닝 라인(SL)의 전송 방향에 대응한다.

도 1c는 일 이상의 실시예에 따른 2개의 검출기 모듈(15L, 15R)의 개략적인 블록도를 도시한다. 이 예에서, 검출기 모듈(15L)은 제 1 방향(즉, x 방향)을 따라 3개의 아날로그 판독 회로(17a, 17b, 17c) 및 그 사이에 개재된 3개의 광 검출기 어레이(16a, 16b, 16c)를 포함한다. 즉, 광 검출기 어레이(16a, 16b, 16c)와 아날로그 판독 회로(17a, 17b, 17c)는 x 방향을 따라 서로 교대로 배치된다. 여기서, 광 검출기 어레이(16a, 16b, 16c) 및 아날로그 판독 회로(17a, 17b, 17c)는 도시된 바와 같이 검출기 모듈(15L)의 6개의 수신 영역(RA1~RA6)에 배치된다. 광 검출기 어레이(16a, 16b, 16c) 및 아날로그 판독 회로(17a, 17b, 17c) 각각은 별개 다이 상에 배치될 수도 있다.

또한, 아날로그 판독 회로(17a)는 복수의 출력 채널을 포함하고, 각각은 광 검출기 어레이(16a)의 픽셀 중 대응하는 하나에 고정 연결되어서 이로부터의 전기 신호를 판독하고, 아날로그 판독 회로(17b)는 복수의 출력 채널을 포함하고, 각각은 광 검출기 어레이(16b)의 픽셀 중 대응하는 하나에 고정 연결되어서 이로부터의 전기 신호를 판독하며, 아날로그 판독 회로(17c)는 복수의 출력 채널을 포함하고, 각각은 광 검출기 어레이(16c)의 픽셀 중 대응하는 하나에 고정 연결되어서 이로부터의 전기 신호를 판독한다. 따라서, 각각의 광 검출기 어레이는 아날로그 판독 회로와 쌍을 이룬다.

검출기 모듈(15R)은 x 방향을 따라 2개의 광 검출기 어레이(16d, 16e) 및 그 사이에 개재된 2개의 아날로그 판독 회로(17d, 17e)를 포함한다. 즉, 광 검출기 어레이(16d, 16e) 및 아날로그 판독 회로(17d, 17e)는 x 방향을 따라 서로 교대로 배치된다. 여기에서, 광 검출기 어레이(16d, 16d) 및 아날로그 판독 회로(17d, 17e)는 도시된 바와 같이 검출기 모듈(15R)의 4개의 수신 영역(RA2~RA5)에 배치된다.

또한, 아날로그 판독 회로(17d)는 복수의 출력 채널을 포함하고, 각각은 광 검출기 어레이(16d)의 픽셀 중 대응하는 하나에 고정 연결되어서 이로부터의 전기 신호를 판독하고, 아날로그 판독 회로(17e)는 복수의 출력 채널을 포함하고, 각각은 광 검출기 어레이(16e)의 픽셀 중 대응하는 하나에 고정 연결되어서 이로부터의 전기 신호를 판독한다. 따라서, 각각의 광 검출기 어레이는 아날로그 판독 회로와 쌍을 이룬다.

관찰될 수 있는 바와 같이, 검출기 모듈(15L)의 광 검출기 어레이(16a~16c)는 검출기 모듈(15R)의 광 검출기 어레이(16d~16e)와는 다른 수신 영역에 배치된다. 마찬가지로, 검출기 모듈(15L)의 아날로그 판독 회로(17a, 17b, 17c)는 검출기 모듈(15R)의 아날로그 판독 회로(17d~17e)와 다른 수신 영역에 배치된다. 따라서, 각각의 검출기 모듈(15L, 15R)은, 각각의 검출기 모듈의 수신 영역에 위치된 아날로그 판독 회로를 가진 결과인 다른 것의 사각 지대를 보상하도록 구성된다.

또한, 광 검출기 어레이(16a, 16b, 16c) 각각은 x 방향으로 제 1 폭(즉, 광 검출기 어레이의 감지 영역의 폭)을 갖는다. 광 검출기 어레이(16d~16e) 사이의 갭은 제 1 폭 이하인 제 2 폭을 갖는다. 아날로그 판독 회로(17d)가 광 검출기 어레이(16d~16e) 사이의 갭에 배치되기 때문에, 판독 회로(17d)의 폭은 또한 제 1 폭 이하이다.

유사하게, 각각의 광 검출기 어레이(16d, 16e)는 x 방향으로 제 1 폭(즉, 광 검출기 어레이의 감지 영역의 폭)을 갖는다. 광 검출기 어레이(16a, 16b, 16c) 사이의 갭은 제 1 폭 이하인 제 2 폭을 갖는다. 아날로그 판독 회로(17a 및 17b)가 광 검출기 어레이(16a~16b 및 16b~16c) 사이의 갭에 각각 배치되기 때문에, 판독 회로(17a, 17b)의 폭은 또한 제 1 폭 이하이다. 이 간격이 있기 때문에, 사각 지대의 영역은, 그 사각 지대를 보상하는데 사용되는 광 검출기 어레이의 커버리지 영역보다 크지 않게 된다.

검출기 모듈(15L)과 검출기 모듈(15R)은 서로 상호 교환 가능하다는 것을 이해할 것이다. 또한, 각각의 검출기 모듈(15L, 15R)은 도시된 것보다 더 많은 혹은 더 적은 광 검출기 어레이/아날로그 판독 회로 쌍을 가질 수 있지만, 여전히 서로의 사각 지대를 보상하도록 배치된다. 예를 들어, 검출기 모듈(15L)은 단일 광 검출기 어레이/아날로그 판독 회로 쌍을 포함할 수 있는 반면, 검출기 모듈(15R)은 2개의 광 검출기 어레이/아날로그 판독 회로 쌍을 포함할 수 있다. 대안으로, 각각의 검출기 모듈(15L, 15R)은 동일한 수의 광 검출기 어레이/아날로그 판독 회로 쌍을 포함할 수도 있다.

또한, 아날로그 판독 회로가 그들의 쌍을 이루는 광 검출기 어레이의 우측에 배치된 것으로 도시되어 있지만, 이와 달리 이들의 쌍을 이루는 광 검출기 어레이의 좌측에 배치될 수도 있다는 것을 이해할 것이다.

광 검출기 어레이(16a~16e)는, 애벌랜치 광다이오드(APD), 포토셀 및/또는 다른 광다이오드 장치를 포함한 다수의 광 검출기 유형 중 임의의 것일 수 있다. CCD(charge-coupled device)와 같은 이미징 센서가 광 검출기가 될 수 있다. 본 명세서에서 제공되는 예에서, 광 검출기 어레이(16a~16e)는 각각 1차원(1D) APD 어레이이며, 이는 단일 열의 APD 픽셀을 포함한다. 픽셀은 각각의 아날로그 판독 회로의 각각의 출력 채널에 고정(영구적으로) 연결되어 있기 때문에, 각각의 픽셀은 전체 스캐닝 동작 동안 활성(연결)으로 유지된다. 이것은, 판독에 어느 픽셀이 선택되는지에 기초해서 픽셀을 판독 회로에 선택적으로 연결 및 연결 해제하면서 픽셀이 순차적으로 판독되는 구성과는 대조적이다.

광 검출기 어레이(16a~16e)는 수신 라인(RL)으로서 반사 광 펄스를 수신하고 이에 응답하여 전기 신호를 생성하도록 구성된다. 조명 유닛(10)으로부터의 각각의 광 펄스의 전송 시간이 알려져 있고, 광이 알려진 속도로 진행하기 때문에, 전기 신호를 사용한 비행 시간 계산은 검출기 모듈(15L, 15R)로부터 물체의 거리를 결정할 수 있다. 깊이 맵은 거리 정보를 플롯할 수 있다.

일 예에서, 각각의 거리 샘플링의 경우에, 마이크로컨트롤러는 조명 유닛(10)의 각각의 광원으로부터 레이저 펄스를 트리거하고 또한 TDC(Time-to-Digital Converter) 집적 회로(IC)에서 타이머를 시작한다. 레이저 펄스는 전송 광학 장치를 통해 전파되고, 목표 필드에 의해 반사되며, 광 검출기 어레이(16a~16e) 중 하나의 포토 다이오드에 의해 캡처된다.

광다이오드는 짧은 전기 펄스를 방출하고, 이는 전기 신호 증폭기에 의해 증폭된다. 비교기(IC)는 펄스를 인식하고 디지털 신호를 TDC에 보내서 타이머를 정지시킨다. TDC는 클럭 주파수를 사용해서 각 측정값을 교정한다. TDC는 시작 디지털 신호와 정지 디지털 신호 사이의 차동 시간의 직렬 데이터를 마이크로컨트롤러로 송신하고, 여기서 모든 에러 판독을 필터링하고, 다수의 시간 측정값을 평균화하며, 특정 필드 위치에 있는 대상까지의 거리를 계산한다. MEMS 미러에 의해 성립된 상이한 방향으로 연속적인 광 펄스를 방출함으로써, 영역(즉, 관측 시야)이 스캐닝될 수 있고, 3차원 이미지가 생성될 수 있으며, 이 영역 내의 물체가 검출될 수 있다.

각각의 검출기 모듈(15L, 15R)은, 의도된 관측 시야가 검출기 모듈(15L, 15R)의 2D 연장부 상에 매핑되게 하는 방식으로, 배치된다. 환언하면, 수신 영역(RA1~RA6)은 의도된 관측 시야에 매핑되며, 검출기 모듈에서 엇갈려서 사이에 삽입되는 배치로 다수의 광 검출기 어레이를 사용하는 것은 2D 광 검출기 어레이와 동등하다. 광학 시스템의 초점 평면에서 단일한 1D 검출기 어레이를 사용하는 것과 비교해서, 전술한 바와 같이 2D 광 검출기 어레이를 사용함으로써, 관측 시야로부터의 배경 광이 다수의 열 사이에 분산되기 때문에, 측정 시에 배경 광을 상당히 감소시킬 수 있다. 그러나 수신된 광 빔은 수직 주사선의 수평 위치에 따라서 2D 검출기 어레이의 특정 열이나 또는 특정 열들에만 도달할 것이다.

상술한 바와 같이, 광 검출기 어레이(16a~16e)의 각 픽셀은 아날로그 판독 회로(17a~17e) 중 하나에 고정 연결된다. 아날로그 판독 회로에 연결된 픽셀은 활성화(active)라고 지칭될 수 있다. 따라서 픽셀은 전체 스캔 작업 중에 항상 활성화된다.

각각의 아날로그 판독 회로(17a~17e)는 N개의 아날로그 출력 채널을 포함하며, 여기서 N은 픽셀 열의 픽셀 수이다. 각 아날로그 출력 채널은 연결된 픽셀로부터 수신된 측정 신호를 판독하도록 구성된다.

이후, 이들 측정 신호는, 전술한 바와 같이 비행 시간 계산을 포함한, 데이터 처리를 위해서 처리 및 제어 유닛으로 전송된다. 예를 들어, 처리 및 제어 유닛은, 각각의 광다이오드에 대한 아날로그-디지털 변환기(ADC) 및 비행 시간을 기록하는 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 포함할 수 있다.

수직 스캐닝 라인(SL)으로서의 레이저 에너지의 펄스가 MEMS 미러(12)의 표면으로부터 관측 시야로 들어가면, 레이저 광이 관측 시야 내의 물체를 조명할 때 반사 펄스가 나타난다. 이들 반사 펄스는 예를 들어 하나의 광 검출기 픽셀의 폭 및 광 검출기 어레이(16a, 16b, 16c, 16d 또는 16e)의 픽셀 열을 따라 길이 방향으로 적어도 부분적으로 수직으로 걸쳐있는 길이를 가질 수 있는 수직인 광의 열로서, 광 검출기 모듈(15L, 15R)에 도달한다. 즉, 픽셀 열의 모든 광 검출기 픽셀 또는 픽셀 열의 광 검출기 픽셀 중 일부는 광의 바를 수신할 수 있다. 예를 들어, 일 예에서, 조명 유닛(10)의 모든 광원은 스캐닝 라인(SL)/수신 라인(RL)을 생성하는데 사용될 수 있다. 이 경우, 수신 라인(RL)은 전체 픽셀 열을 따라 길이 방향으로 연장될 수 있다. 다른 경우에, 스캐닝 라인(SL)/수신 라인(RL)을 생성하는데 광원의 서브 세트만 사용될 수도 있다. 이 경우, 수신 라인은 길이 방향으로 화소 열의 일부만을 따라 연장될 수 있다.

일부 예에서, 픽셀 열 및 인접 아날로그 판독 회로는 동일한 광 바(즉, 동일한 수신 라인(RL))로부터 광을 수신할 수 있다.

예를 들어, 이것은 수신된 광의 바의 일부가 픽셀 열과 인접 판독 회로 사이의 영역에 도달할 때 발생할 수 있다. 이 경우, 인접하는 아날로그 판독 회로와 동일한 수신 영역에 있는 다른 검출기 모듈의 픽셀 열도 동일한 수신 라인을 수신하고, 이 사각 지대를 보상할 것이다. 따라서, 검출기 모듈(15L)의 픽셀 열은 수신 라인(RL)의 제 1 부분에 의해 부분적으로 조명될 수 있는 반면, 검출기 모듈(15R)의 픽셀 열은 수신 라인(RL)의 제 2의 다른 부분에 의해 부분적으로 조명될 수 있다. 예를 들어 도 1c의 검출기 모듈(15L, 15R)을 사용해서, 픽셀 라인(16b) 및 픽셀 열(16e)은, 수신 라인(RL)이 수신 영역들(RA3, RA4) 사이의 영역에 도달할 때 수신 라인(RL)에 의해 부분적으로 조명될 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이 일부 수직 스캐닝 라인(SL)이 조명 유닛(10)에 의해 생성되면, 광 검출기 어레이(15a)의 일부 픽셀 열만이 길이 방향으로 조명될 수 있다.

각각의 광 검출기 어레이(16a~16e)는 반사된 광에 기초하여 이 환경의 3D 맵을 생성하는데 사용되는 측정 신호(전기 신호)를 생성하도록 구성된다(예를 들어, TOF 계산 및 처리를 통해). 예를 들어, 전술한 바와 같이, 각각의 광 검출기 어레이(16a~16e)는 광을 검출 및 측정하고 이로부터 전기 신호를 생성할 수 있는 광 다이오드의 1D 어레이 또는 다른 광 검출 구성 요소일 수 있다. 각각의 수신 픽셀은 각각의 아날로그 판독 회로(17a, 17b, 17c, 17d 또는 17e)에 의해 판독되는 짧은 전기 펄스를 방출한다.

이후, 아날로그 판독 회로(17a, 17b, 17c, 17d 또는 17e)로부터 판독되는 각각의 신호는 전기 신호 증폭기에 의해 증폭된다. 비교기(IC)는 펄스를 인식하고 디지털 신호를 TDC에 보내서 타이머를 정지시킨다. TDC는 클럭 주파수를 사용하여 각 측정값을 교정한다. TDC는 시작 디지털 신호와 정지 디지털 신호 사이의 차동 시간의 직렬 데이터를 마이크로컨트롤러로 송신하고, 이는 모든 에러 판독을 필터링하고, 여러 시간 측정값을 평균화하며, 특정 필드 위치에 있는 대상까지의 거리를 계산한다. 마이크로컨트롤러는 조명 유닛(10)에서 다음 필드 펄스를 트리거하여 새로운 필드 위치를 스캔할 수 있다. 연속 광 펄스를 다양한 방향으로 방출함으로써, 영역이 스캔될 수 있고, 3차원 이미지가 생성될 수 있으며, 그 영역 내의 물체가 검출될 수 있다.

도시되지는 않았지만, LIDAR 스캐닝 시스템(100)의 수신기는 또한 디지털 마이크로미러 장치(DMD) 및 2차 광학 장치(예를 들어, 렌즈, 전체 내부 반사(TIR) 프리즘 또는 빔 스플리터)를 포함할 수 있으며, 이들은 렌즈 시스템(14L 또는 14R)을 통해 반사된 광을 초기에 수신하고, 수신된 반사 광을 검출기 모듈(15L 또는 15R)로 다시 보내도록 구성된다. 예를 들어, DMD는 먼저 렌즈 시스템으로부터 반사된 광 펄스를 수신하고, 수신된 반사된 광을 2차 광학 장치(예를 들어, 렌즈, 전체 내부 반사(TIR) 프리즘 또는 빔 스플리터)를 통해 검출기 모듈(15L 또는 15R)로 편향시킨다. 이 경우, 검출기 모듈(15L, 15R)은 전술한 바와 같이 수직 열의 광(RL)을 여전히 수신할 것이다.

도 2는 일 이상의 실시예에 따른 LIDAR 시스템의 수신기(200)의 평면도 및 단면도의 혼합을 도시한다. 수신기(200)는 평면도로 도시된(즉, x축에 따른 단면) 2개의 렌즈 시스템(14L 및 14R) 및 단면도로 도시된(즉, y에 따른 단면) 2개의 검출기 모듈(15L, 15R)을 포함한다. 검출기 모듈(15L)은 하나의 광 검출기 어레이(16b) 및 하나의 아날로그 판독 회로(17b)를 포함하는 반면, 검출기 모듈(15R)은 2개의 광 검출기 어레이(16d 및 16e) 및 2개의 아날로그 판독 회로(17d, 17e)를 포함한다.

LIDAR 수신기(200)는, LIDAR 수신기(200)로 들어오는 반사광으로 도시된, 복수의 수신 방향으로부터 반사되는 광 빔을 수신하도록 구성된다.

검출기 모듈(15L)은 반사된 광 빔을 검출기 모듈(15L)의 복수의 수신 영역(RA1~RA5)으로 전송하도록 구성된 렌즈 시스템(14L)에 광학적으로 연결되며, 수신 영역(RA3 및 RA4)이 도시되어 있다. 유사하게, 검출기 모듈(15R)은 반사된 광 빔을 검출기 모듈(15R)의 복수의 수신 영역(RA1~RA5)으로 전송하도록 구성된 렌즈 시스템(14R)에 광학적으로 연결되며, 수신 영역(RA2~RA5)이 도시되어 있다.

복수의 수신 영역(RA1~RA5) 각각은 상이한 수신 방향 세트에 대응한다. 예를 들어, 수신 영역(RA1)은 렌즈 시스템(14L) 및 렌즈 시스템(14R)의 후면에 위치되어 제 1 수신 방향 세트(도시 생략)로부터 반사된 광을 수신한다. 즉, 반사된 광이 제 1 수신 방향 세트로부터 수신기(200)에 의해(즉, 두 렌즈 시스템(14L, 14R)에 의해) 수신될 때, 반사된 광 빔은 검출기 모듈(15L, 15R)의 수신 영역(RA1)에 입사될 것이다. 이 예에서, 수신 영역(RA1)에는 어떠한 요소도 제공되지 않는다. 그러나, 다른 응용예에서, 수신 영역(RA1)에 광 검출기 어레이 또는 아날로그 판독 회로가 제공될 수도 있다. 이는 수신 영역이 "비어있는" 모든 예에 적용된다.

수신 영역(RA2)은 렌즈 시스템(14L) 및 렌즈 시스템(14R)의 후면에 위치되어서 제 2 수신 방향 세트(RD2)로부터 반사된 광을 수신한다. 즉, 반사된 광이 제 2 수신 방향 세트(RD2)로부터 수신기(200)에 의해(즉, 두 렌즈 시스템(14L, 14R)에 의해) 수신될 때, 반사된 광 빔은 검출기 모듈(15L, 15R) 모두의 수신 영역(RA2)에 입사될 것이다. 이 경우, 반사된 광 빔은 검출기 모듈(15R)의 광 검출기 어레이(16d)에 입사될 것이고, 아날로그 판독 회로(17d)는 광 검출기 어레이(16d)에 의해 생성된 전기 신호를 판독할 것이다.

수신 영역(RA3)은 렌즈 시스템(14L) 및 렌즈 시스템(14R)의 후면에 위치되어서 제 3 수신 방향 세트(RD3)로부터 반사된 광을 수신한다. 즉, 반사된 광이 제 3 수신 방향 세트(RD3)로부터 수신기(200)에 의해(즉, 두 렌즈 시스템(14L, 14R)에 의해) 수신될 때, 반사된 광 빔은 검출기 모듈(15L, 15R) 모두의 수신 영역(RA3)에 입사될 것이다. 이 경우, 반사된 광 빔은 검출기 모듈(15L)의 광 검출기 어레이(16b) 및 검출기 모듈(15R)의 아날로그 판독 회로(17d)에 입사될 것이다. 아날로그 판독 회로(17b)는 광 검출기 어레이(16b)에 의해 생성된 전기 신호를 판독할 것이다.

수신 영역(RA4)은 렌즈 시스템(14L) 및 렌즈 시스템(14R)의 후면에 위치되어서 제 4 수신 방향 세트(RD4)로부터 반사된 광을 수신한다. 즉, 반사된 광이 제 4 수신 방향 세트(RD4)로부터 수신기(200)에 의해(즉, 두 렌즈 시스템(14L, 14R)에 의해) 수신될 때, 반사된 광 빔은 검출기 모듈(15L, 15R) 모두의 수신 영역(RA4)에 입사될 것이다. 이 경우, 반사된 광 빔은 검출기 모듈(15R)의 광 검출기 어레이(16e) 및 검출기 모듈(15L)의 아날로그 판독 회로(17b)에 입사될 것이다. 아날로그 판독 회로(17e)는 광 검출기 어레이(16e)에 의해 생성된 전기 신호를 판독할 것이다.

수신 영역(RA5)은 렌즈 시스템(14L) 및 렌즈 시스템(14R)의 후면에 위치되어서 제 5 수신 방향 세트(도시 생략)로부터 반사된 광을 수신한다. 즉, 반사된 광이 제 5 수신 방향 세트로부터 수신기(200)에 의해(즉, 두 렌즈 시스템(14L, 14R)에 의해) 수신될 때, 반사된 광 빔은 검출기 모듈(15L, 15R) 모두의 수신 영역(RA5)에 입사될 것이다. 이 경우, 반사된 광 빔은 검출기 모듈(15R)의 아날로그 판독 회로(17e)에 입사될 것이다.

이 예에서, 아날로그 판독 회로(17b)가 감광성 장치이기 때문에 아날로그 판독 회로(17b)의 위치는 검출기 모듈(15L)의 사각 지대를 생성한다. 또한, 아날로그 판독 회로(17d, 17e)의 위치는 검출기 모듈(15R)의 사각 지대를 생성한다. 그러나, 각각의 광 검출기 내의 광 검출기는 서로 다른 수신 영역에 위치되기 때문에, 검출기 모듈(15L)의 광 검출기(들)는 검출기 모듈(15R)의 사각 지대를 보상할 수 있으며, 그 반대도 마찬가지이다. 따라서, 검출기 모듈(15L)의 사각 지대나 검출기 모듈(15R)의 사각 지대 중 제 1 사각 지대에서 반사된 광 빔을 수신하는 것은, 검출기 모듈(15R)의 사각 지대나 검출기 모듈(15L)의 사각 지대 중 제 2 사각 지대에서 반사된 광 빔을 수신하는 것과 상호 배타적이다.

도 3은 일 이상의 실시예에 따른 LIDAR 시스템의 수신기(300)의 평면도 및 단면도의 혼합을 도시한다. 수신기(300)는 평면도로 도시된(즉, x축에 따른 단면) 2개의 렌즈 시스템(14L 및 14R) 및 단면도로 도시된(즉, y에 따른 단면) 2개의 검출기 모듈(15L, 15R)을 포함한다. 검출기 모듈(15L)은 광 검출기 어레이(16a, 16b, 16c) 및 아날로그 판독 회로(17a, 17b, 17c)를 포함하며, 여기서 소자(16a, 17a, 16b, 17b, 16c)는 각각 수신 영역(RA1~RA5)에 위치된다. 이 예에서, 아날로그 판독 회로(17c)는 수신 영역에 위치하지 않는다. 또한, 검출기 모듈(15R)은 2개의 광 검출기 어레이(16d, 16e) 및 2개의 아날로그 판독 회로(17d, 17e)를 포함하며, 여기서 소자(16d, 17d, 16e, 17e)는 각각 수신 영역(RA2~RA5)에 위치된다. 이 예에서, 검출기 모듈(15R)의 수신 영역(RA1)은 어떠한 요소도 포함하지 않는다.

또한, 도 2을 참조하여 유사하게 설명된 바와 같이, 도 3에 도시된 복수의 수신 영역(RA1~RA5) 각각은 상이한 수신 방향 세트(RD1~RD5)에 각각 대응한다. 광 검출기 어레이는, 반사된 광 빔이 검출기 모듈 중 하나의 아날로그 판독 회로(예를 들어, 아날로그 판독 회로(17a, 17b, 17d 또는 17e))에 입사되도록 수신 영역(RA1~RA5) 내에 배치되며, 다른 검출기 모듈에 위치된 광 검출기 어레이(예를 들어, 광 검출기 어레이(16b, 16c, 16d 또는 16e))는 또한 반사된 광 빔을 수신한다. 따라서, 아날로그 판독 회로에 의해 생성된 사각 지대는 다른 검출기 모듈에 위치된 광 검출기 어레이에 의해 보상될 수 있다.

도 3에 도시된 수신기(300)에 기초해서, 검출기 모듈(15L)은 렌즈 시스템(14L)에 광학적으로 연결되며, 여기서 렌즈 시스템(14L)은 반사된 광 빔을 검출기 모듈(15L)의 복수의 수신 영역(RA1~RA5)으로 전송하도록 구성된다. 복수의 수신 영역(RA1~RA5) 각각은 반사된 광 빔의 상이한 수신 방향 세트(RD1~RD5)에 대응한다. 나아가, 검출기 모듈(15L)은 제 1 복수의 광 검출기 어레이 및 제 1 방향(즉, x 방향)을 따라 이 제 1 복수의 광 검출기 어레이 사이에 개재된 제 1 복수의 아날로그 판독(IC)를 포함하고, 여기서 제 1 복수의 아날로그 판독 IC 각각은 제 1 복수의 광 검출기 어레이 중 상이한 광 검출기 어레이에 연결된다.

유사하게, 검출기 모듈(15R)은 렌즈 시스템(14R)에 광학적으로 연결되며, 여기서 렌즈 시스템(14R)은 반사된 광 빔을 검출기 모듈(15R)의 복수의 수신 영역(RA1~RA5)으로 전송하도록 구성된다. 복수의 수신 영역(RA1~RA5) 각각은 반사된 광 빔의 상이한 수신 방향 세트(RD1~RD5)에 대응한다. 나아가, 검출기 모듈(15R)은 제 2 복수의 광 검출기 어레이 및 제 1 방향(즉, x 방향)을 따라 이 제 2 복수의 광 검출기 어레이 사이에 개재된 제 2 복수의 아날로그 판독(IC)를 포함하고, 여기서 제 2 복수의 아날로그 판독 IC 각각은 제 2 복수의 광 검출기 어레이 중 상이한 광 검출기 어레이에 연결된다.

도 4는 일 이상의 실시예에 따른 LIDAR 시스템의 수신기(400)의 평면도를 도시한다. 수신기(400)는 각각 2개의 검출기 모듈(15L, 15R) 위에 각각 배치된 2개의 렌즈 시스템(14L, 14R)을 포함한다. 렌즈 시스템(14L, 14R)은 수신된 반사 광에 대한 투명성을 나타내기 위해서 점선으로 도시되어 있다. 따라서, 수신된 반사광은 렌즈 시스템(14L, 14R)에 의해 수신되고, 이를 통해서 검출기 모듈(15L, 15R)로 전달된다.

검출기 모듈(15L)은 렌즈 시스템(14L)에 광학적으로 연결되며, 여기서 렌즈 시스템(14L)은 반사된 광 빔을 검출기 모듈(15L)의 복수의 수신 영역으로 전송하도록 구성된다. 전술한 실시예와 유사하게, 복수의 수신 영역 각각은 반사된 광 빔의 상이한 수신 방향 세트에 대응한다.

검출기 모듈(15L)은 제 1 복수의 광 검출기 어레이 및 제 1 방향(즉, x 방향)을 따라 이 제 1 복수의 광 검출기 어레이 사이에 개재된 제 1 복수의 아날로그 판독(IC)를 갖는 제 1 서브 검출기 모듈(18L)을 포함하며, 제 1 복수의 아날로그 판독 회로 각각은 제 1 복수의 광 검출기 어레이 중 상이한 광 검출기 어레이에 연결된다. 제 1 복수의 광 검출기 어레이 및 제 1 복수의 아날로그 판독 회로는 각각 검출기 모듈(15L)의 복수의 수신 영역 각각에 배치된다.

검출기 모듈(15R)은 렌즈 시스템(14R)에 광학적으로 연결되며, 여기서 렌즈 시스템(14R)은 반사된 광 빔을 검출기 모듈(15R)의 복수의 수신 영역으로 전송하도록 구성된다. 전술한 실시예와 유사하게, 복수의 수신 영역 각각은 반사된 광 빔의 상이한 수신 방향 세트에 대응한다.

검출기 모듈(15R)은 제 2 복수의 광 검출기 어레이 및 제 1 방향(즉, x 방향)을 따라 이 제 2 복수의 광 검출기 어레이 사이에 개재된 제 2 복수의 아날로그 판독 회로를 갖는 제 2 서브 검출기 모듈(18R)을 포함하며, 여기서 제 2 복수의 아날로그 판독 회로 각각은 제 2 복수의 광 검출기 어레이 중 상이한 광 검출기 어레이에 연결된다. 제 2 복수의 광 검출기 어레이 및 제 2 복수의 아날로그 판독 회로는 각각 검출기 모듈(15R)의 복수의 수신 영역 각각에 배치된다.

나아가, 검출기 모듈(15L)은 제 3 복수의 광 검출기 어레이 및 제 1 방향(즉, x 방향)을 따라 이 제 3 복수의 광 검출기 어레이 사이에 개재된 제 3 복수의 아날로그 판독 회로를 갖는 제 2 서브 검출기 모듈(19L)을 포함하며, 여기서 제 3 복수의 아날로그 판독 회로 각각은 제 3 복수의 광 검출기 어레이 중 상이한 광 검출기 어레이에 연결된다. 또한 제 3 복수의 광 검출기 어레이 및 제 3 복수의 아날로그 판독 회로는 제 1 복수의 광 검출기 어레이 및 제 1 복수의 아날로그 판독 회로에 대하여 제 1 방향(즉, x 방향)으로 시프트되어서, 제 1 복수의 광 검출기 어레이는 제 1 방향(즉, x 방향)에 직교하는 제 2 방향(즉, y 방향)으로 제 3 복수의 아날로그 판독 회로에 인접하게 배치된다.

나아가, 검출기 모듈(15R)은 제 4 복수의 광 검출기 어레이 및 제 1 방향(즉, x 방향)을 따라 이 제 4 복수의 광 검출기 어레이 사이에 개재된 제 4 복수의 아날로그 판독 회로를 갖는 제 2 서브 검출기 모듈(19R)을 포함하며, 여기서 제 4 복수의 아날로그 판독 회로 각각은 제 4 복수의 광 검출기 어레이 중 상이한 광 검출기 어레이에 연결된다. 또한 제 4 복수의 광 검출기 어레이 및 제 4 복수의 아날로그 판독 회로는 제 2 복수의 광 검출기 어레이 및 제 2 복수의 아날로그 판독 회로에 대하여 제 1 방향(즉, x 방향)으로 시프트되어서, 제 2 복수의 광 검출기 어레이는 제 1 방향(즉, x 방향)에 직교하는 제 2 방향(즉, y 방향)으로 제 2 복수의 아날로그 판독 회로에 인접하게 배치된다.

이러한 구성에 기초하여, 제 1 서브 검출기(18L, 18R)는, 이들의 광 검출기 어레이가 각각의 수신 영역에 위치된 아날로그 판독 회로에 의해 생성된 다른 광 검출기 어레이의 사각 지대를 보상하도록, 배치된다. 마찬가지로, 제 2 서브 검출기(19L, 19R)는, 이들의 광 검출기 어레이가 각각의 수신 영역에 위치된 아날로그 판독 회로에 의해 생성된 다른 광 검출기 어레이의 사각 지대를 보상하도록, 배치된다.

이 예에서, 제 1 복수의 광 검출기 어레이는 각각 제 1 방향으로 제 1 폭을 가지며, 제 2 복수의 광 검출기 어레이는 각각 제 1 방향으로 제 2 폭을 가지고, 제 1 복수의 광 검출기 어레이 사이의 갭은 각각 제 1 방향으로 제 2 폭 이하의 제 3 폭을 갖고, 제 2 복수의 광 검출기 어레이 사이의 갭은 각각 제 1 방향으로 제 1 폭 이하의 제 4 폭을 갖는다.

나아가, 제 1 복수의 광 검출기 어레이 및 제 1 복수의 아날로그 판독 회로는 각각 제 1 검출기 모듈의 복수의 수신 영역의 서로 다른 영역에 배치에 배치되고, 제 2 복수의 광 검출기 어레이 및 제 2 복수의 아날로그 판독 회로는 각각 제 2 검출기 모듈의 복수의 수신 영역의 서로 다른 영역에 배치에 배치된다. 상세하게, 제 1 복수의 광 검출기 어레이는, 제 2 복수의 아날로그 판독 회로가 배치되는 제 2 검출기 모듈의 복수의 수신 영역의 제 1 서브 세트에 대응하는 제 1 검출기 모듈의 복수의 수신 영역의 제 1 서브 세트에 배치되고, 제 2 복수의 광 검출기 어레이는, 제 1 복수의 아날로그 판독 회로가 배치되는 제 1 검출기 모듈의 복수의 수신 영역의 제 2 서브 세트에 대응하는 제 2 검출기 모듈의 복수의 수신 영역의 제 2 서브 세트에 배치된다.

LIDAR 시스템에 의해 구현되는, 반사된 광 빔을 복수의 수신 방향으로부터 수신하는 방법은, 제 1 렌즈 시스템 및 제 2 렌즈 시스템에서 반사된 광 빔을 수신하는 단계와, 제 1 렌즈 시스템에 의해서, 수신한 반사된 광 빔을 제 1 검출기 모듈의 복수의 수신 영역으로 전송하는 단계 - 제 1 검출기 모듈의 복수의 수신 영역은 각각 반사된 광 빔의 상이한 수신 방향 세트에 대응하고, 제 1 검출기 모듈은 제 1 광 검출기 어레이 및 제 1 광 검출기 어레이에 연결된 제 1 아날로그 판독 IC를 포함하며, 제 1 광 검출기 어레이 및 제 1 아날로그 판독 IC는 각각 제 1 검출기 모듈의 복수의 수신 영역 중 상이한 수신 영역에 배치됨 - 와, 제 2 렌즈 시스템에 의해서, 수신한 반사된 광 빔을 제 2 검출기 모듈의 복수의 수신 영역으로 전송하는 단계 - 제 2 검출기 모듈의 복수의 수신 영역은 각각 반사된 광 빔의 상이한 수신 방향 세트에 대응하고, 제 2 검출기 모듈은 제 2 광 검출기 어레이 및 제 2 광 검출기 어레이에 연결된 제 2 아날로그 판독 IC를 포함하며, 제 2 광 검출기 어레이 및 제 2 아날로그 판독 IC는 각각 제 2 검출기 모듈의 복수의 수신 영역 중 상이한 수신 영역에 배치됨 - 를 포함할 수 있다.

본 명세서에 기술된 실시예는 미러를 구비한 MEMS 장치에 관한 것이지만, 다른 구현예는 MEMS 미러 장치 또는 다른 MEMS 오실레이션 구조 이외에 광학 장치를 포함할 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 나아가, 일부 측면들은 장치와 관련해서 설명되었지만, 이들 측면들은 또한 대응하는 방법의 설명을 나타낸다는 것이 명백하며, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 대응한다. 유사하게, 방법 단계의 맥락에서 설명된 측면들은 또한 대응하는 장치의 대응하는 블록 또는 아이템 또는 특징의 설명을 나타낸다. 방법 단계들 중 일부 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그래밍 가능 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이를 사용해서) 실행될 수 있다. 일부 실시예에서, 방법 단계 중 하나 이상은 이러한 장치에 의해 실행될 수 있다.

특정한 구현예 요구 조건에 따라서, 본 명세서에서 제공되는 실시예는 하드웨어로 구현될 수도 있고 소프트웨어로 구현될 수도 있다. 구현예는 전자적으로 판독 가능한 제어 신호가 저장된 디지털 저장 매체, 가령, 플로피 디스크, DVD, 블루레이, CD, ROM, PROM, EPROM, EEPROM 또는 FLASH 메모리를 사용하여 수행될 수 있으며, 이는 각각의 방법이 수행되는 프로그래밍 가능한 컴퓨터 시스템과 함께 동작한다(또는 동작 가능하다). 따라서, 디지털 저장 매체는 컴퓨터 판독 가능할 수 있다.

명령어는, 일 이상의 중앙 처리 장치(CPU), 디지털 신호 프로세서(DSP), 범용 마이크로 프로세서, 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그램 가능 논리 어레이(FPGA) 또는 기타 동등한 통합 또는 이산 논리 회로와 같은 일 이상의 프로세서에 의해, 실행될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 용어 "프로세서"는 전술한 구조 또는 본 명세서에서 설명되는 기술의 구현에 적합한 임의의 다른 구조를 지칭한다. 나아가, 일부 측면에서, 본 명세서에 설명된 기능은 전용 하드웨어 및/또는 소프트웨어 모듈 내에 제공될 수 있다. 또한, 이 기술은 일 이상의 회로 또는 논리 요소에서 완전하게 구현될 수 있다.

전술한 예시적인 실시예는 단지 예시적인 것이다. 본 명세서에서 설명되는 배치 및 그 세부 사항의 수정예 및 변형예는 당업자에게 명백할 것이다. 그러므로, 이하 특허 청구 범위에 의해서만 한정되고, 본 명세서의 실시예의 개시 및 설명에 의해 제시되는 특정한 세부 사항에 의해 한정되는 것은 아니다.

Claims

반사된 광 빔을 복수의 수신 방향으로부터 수신하도록 구성된 LIDAR(Light Detection and Ranging) 수신기로서,
제 1 렌즈 시스템과,
상기 제 1 렌즈 시스템에 광학적으로 연결된 제 1 검출기 모듈 - 상기 제 1 렌즈 시스템은 상기 반사된 광 빔을 상기 제 1 검출기 모듈의 복수의 수신 영역으로 전송하도록 구성되고, 상기 제 1 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역은 각각 상기 반사된 광 빔의 상이한 수신 방향 세트에 대응하고, 상기 제 1 검출기 모듈은 제 1 광 검출기 어레이 및 상기 제 1 광 검출기 어레이에 연결된 제 1 아날로그 판독 집적 회로(IC)를 포함하며, 상기 제 1 광 검출기 어레이는 상기 제 1 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역 중 하나의 수신 영역에 배치되고 상기 제 1 아날로그 판독 IC는 상기 제 1 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역 중 상기 제 1 광 검출기 어레이가 배치된 상기 수신 영역과 상이한 수신 영역에 배치됨 - 과,
상기 제 1 렌즈 시스템에 인접한 제 2 렌즈 시스템과,
상기 제 2 렌즈 시스템에 광학적으로 연결된 제 2 검출기 모듈 - 상기 제 2 렌즈 시스템은 상기 반사된 광 빔을 상기 제 2 검출기 모듈의 복수의 수신 영역으로 전송하도록 구성되고, 상기 제 2 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역은 각각 상기 반사된 광 빔의 상이한 수신 방향 세트에 대응하고, 상기 제 2 검출기 모듈은 제 2 광 검출기 어레이 및 상기 제 2 광 검출기 어레이에 연결된 제 2 아날로그 판독 IC를 포함하며, 상기 제 2 광 검출기 어레이는 상기 제 2 광 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역 중 하나의 수신 영역에 배치되고 상기 제 2 아날로그 판독 IC는 상기 제 2 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역 중 상기 제 2 광 검출기 어레이가 배치된 상기 수신 영역과 상이한 수신 영역에 배치됨 -
을 포함하는 LIDAR 수신기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역 및 상기 제 2 아날로그 판독 IC가 배치된 수신 영역은 제 1 수신 방향 세트에 대응되어, 상기 반사된 광 빔이 상기 제 1 수신 방향 세트로부터 수신될 때 상기 제 1 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역 및 상기 제 2 아날로그 판독 IC가 배치된 수신 영역 모두에 입사되며,
상기 제 2 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역 및 상기 제 1 아날로그 판독 IC가 배치된 수신 영역은 제 2 수신 방향 세트에 대응되어, 상기 반사된 광 빔이 상기 제 2 수신 방향 세트로부터 수신될 때 상기 제 2 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역 및 상기 제 1 아날로그 판독 IC가 배치된 수신 영역 모두에 입사되는
LIDAR 수신기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역 및 상기 제 2 아날로그 판독 IC가 배치된 수신 영역은 제 1 수신 방향 세트에 대응되어, 상기 반사된 광 빔이 상기 제 1 수신 방향 세트로부터 수신될 때 상기 제 1 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역 및 상기 제 2 아날로그 판독 IC가 배치된 수신 영역 모두에 입사되며,
상기 제 2 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역은 제 2 수신 방향 세트에 대응되고,
상기 제 1 아날로그 판독 IC가 배치된 수신 영역은 제 3 수신 방향 세트에 대응되는
LIDAR 수신기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 광 검출기 어레이는 제 1 수신 방향 세트에 대응하는 상기 제 1 검출기 모듈의 제 1 수신 영역에 배치되고 상기 제 2 아날로그 판독 IC는 상기 제 1 수신 방향 세트에 대응하는 상기 제 2 검출기 모듈의 제 1 수신 영역에 배치되고,
상기 제 2 광 검출기 어레이는 제 2 수신 방향 세트에 대응하는 상기 제 2 검출기 모듈의 제 2 수신 영역에 배치되고, 상기 제 1 아날로그 판독 IC는 상기 제 2 수신 방향 세트에 대응하는 상기 제 1 검출기 모듈의 제 2 수신 영역에 배치되는
LIDAR 수신기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 광 검출기 어레이는 제 1 수신 방향 세트에 대응하는 상기 제 1 검출기 모듈의 제 1 수신 영역에 배치되고, 상기 제 2 아날로그 판독 IC는 상기 제 1 수신 방향 세트에 대응하는 상기 제 2 검출기 모듈의 제 1 수신 영역에 배치되고,
상기 제 2 광 검출기 어레이는 제 2 수신 방향 세트에 대응하는 상기 제 2 검출기 모듈의 제 2 수신 영역에 배치되며,
상기 제 1 검출기 모듈의 제 2 수신 영역은 상기 제 2 수신 방향 세트에 대응하고,
상기 제 1 아날로그 판독 IC는 제 3 수신 방향 세트에 대응하는 상기 제 1 검출기 모듈의 제 3 수신 영역에 배치되는
LIDAR 수신기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역과 상기 제 2 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역은 서로 일대일 대응해서, 상기 제 1 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역 각각은 상기 제 2 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역 중 대응하는 수신 영역이 상기 반사된 광 빔을 수신하는 것과 동시에 상기 반사된 광 빔을 수신하는
LIDAR 수신기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역은 제 1 공간 배치에 따라 상기 제 1 렌즈 시스템의 후면에 배치되고,
상기 제 2 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역은 제 2 공간 배치에 따라 상기 제 2 렌즈 시스템의 후면에 배치되며,
상기 제 1 공간 배치 및 상기 제 2 공간 배치는 동일한
LIDAR 수신기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 아날로그 판독 IC의 위치는 상기 제 1 검출기 모듈의 제 1 사각 지대를 생성하고,
상기 제 2 아날로그 판독 IC의 위치는 상기 제 2 검출기 모듈의 제 2 사각 지대를 생성하며,
상기 제 1 사각 지대와 상기 제 2 사각 지대 중 하나에서 상기 반사된 광 빔을 수신하는 것은 상기 제 1 사각 지대와 상기 제 2 사각 지대 중 다른 하나에서 반사된 광 빔을 수신하는 것과 상호 배타적인
LIDAR 수신기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 검출기 모듈은 제 3 광 검출기 어레이 및 상기 제 3 광 검출기 어레이에 연결된 제 3 아날로그 판독 IC를 포함하며,
상기 제 3 광 검출기 어레이는 상기 제 2 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역 중 하나의 수신 영역에 배치되고 상기 제 3 아날로그 판독 IC는 상기 제 2 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역 중 상기 제 3 광 검출기 어레이가 배치된 상기 수신 영역과 상이한 수신 영역에 배치되며, 상기 제 3 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역 및 상기 제 3 아날로그 판독 IC가 배치된 수신 영역은 상기 제 2 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역 및 상기 제 2 아날로그 판독 IC가 배치된 수신 영역과 상이한
LIDAR 수신기.
제 9 항에 있어서,
상기 제 2 아날로그 판독 IC는, 상기 제 2 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역 중 상기 제 2 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역과 상기 제 3 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역 사이에 개재된 수신 영역에 위치되는
LIDAR 수신기.
제 9 항에 있어서,
상기 제 1, 상기 제 2 및 상기 제 3 광 검출기 어레이는 제 1 폭을 가지며,
상기 제 2 광 검출기 어레이와 상기 제 3 광 검출기 어레이 사이의 갭은 상기 제 1 폭 이하의 제 2 폭을 갖는
LIDAR 수신기.
제 9 항에 있어서,
상기 제 1 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역 및 상기 제 2 아날로그 판독 IC가 배치된 수신 영역은 제 1 수신 방향 세트에 대응되어, 상기 반사된 광 빔이 상기 제 1 수신 방향 세트로부터 수신될 때 상기 제 1 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역 및 상기 제 2 아날로그 판독 IC가 배치된 수신 영역 모두에 입사되며,
상기 제 2 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역 및 상기 제 1 아날로그 판독 IC가 배치된 수신 영역은 제 2 수신 방향 세트에 대응되어, 상기 반사된 광 빔이 상기 제 2 수신 방향 세트로부터 수신될 때 상기 제 2 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역 및 상기 제 1 아날로그 판독 IC가 배치된 수신 영역 모두에 입사되는
LIDAR 수신기.
제 9 항에 있어서,
상기 제 1 검출기 모듈은 제 4 광 검출기 어레이 및 상기 제 4 광 검출기 어레이에 연결된 제 4 아날로그 판독 IC를 포함하고,
상기 제 4 광 검출기 어레이는 상기 제 1 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역 중 하나의 수신 영역에 배치되고 상기 제 4 아날로그 판독 IC는 상기 제 1 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역 중 상기 제 4 광 검출기 어레이가 배치된 상기 수신 영역과 상이한 수신 영역에 배치되고, 상기 제 4 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역 및 상기 제 4 아날로그 판독 IC가 배치된 수신 영역은 상기 제 1 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역 및 상기 제 1 아날로그 판독 IC가 배치된 수신 영역과 상이한
LIDAR 수신기.
제 13 항에 있어서,
상기 제 1 아날로그 판독 IC는, 상기 제 1 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역 중 상기 제 1 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역과 상기 제 4 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역 사이에 개재된 수신 영역에 위치되는
LIDAR 수신기.
제 14 항에 있어서,
상기 제 1, 상기 제 2, 상기 제 3 및 상기 제 4 광 검출기 어레이는 제 1 폭을 가지며,
상기 제 1 광 검출기 어레이와 상기 제 2 광 검출기 어레이 사이의 갭 및 상기 제 2 광 검출기 어레이와 상기 제 3 광 검출기 어레이 사이의 갭은 상기 제 1 폭 이하의 제 2 폭을 갖는
LIDAR 수신기.
제 13 항에 있어서,
상기 제 1 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역 및 상기 제 2 아날로그 판독 IC가 배치된 수신 영역은 제 1 수신 방향 세트에 대응되어, 상기 반사된 광 빔이 상기 제 1 수신 방향 세트로부터 수신될 때 상기 제 1 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역 및 상기 제 2 아날로그 판독 IC가 배치된 수신 영역 모두에 입사되며,
상기 제 3 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역 및 상기 제 1 아날로그 판독 IC가 배치된 수신 영역은 제 2 수신 방향 세트에 대응되어, 상기 반사된 광 빔이 상기 제 2 수신 방향 세트로부터 수신될 때 상기 제 3 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역 및 상기 제 1 아날로그 판독 IC가 배치된 수신 영역 모두에 입사되는
LIDAR 수신기.
제 16 항에 있어서,
상기 제 3 아날로그 판독 IC가 배치된 수신 영역과 상기 제 4 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역은 제 3 수신 방향 세트에 대응되어, 상기 반사된 광 빔이 상기 제 3 수신 방향 세트로부터 수신될 때 상기 제 3 아날로그 판독 IC가 배치된 수신 영역 및 상기 제 4 광 검출기 어레이가 배치된 수신 영역 모두에 입사되는
LIDAR 수신기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 렌즈 시스템과 상기 제 2 렌즈 시스템은 동일한
LIDAR 수신기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 상기 제 2 광 검출기 어레이는 각각 상기 반사된 광 빔에 기초해서 전기 신호를 생성하도록 구성된 픽셀의 단일 열이고,
상기 제 1 아날로그 판독 IC는, 상기 제 1 광 검출기 어레이의 상기 픽셀 중 대응하는 픽셀에 각각 고정 연결되어서 이로부터의 전기 신호를 판독하는 제 1 복수의 출력 채널을 포함하며,
상기 제 2 아날로그 판독 IC는, 상기 제 2 광 검출기 어레이의 상기 픽셀 중 대응하는 픽셀에 각각 고정 연결되어서 이로부터의 전기 신호를 판독하는 제 2 복수의 출력 채널을 포함하는
LIDAR 수신기.
반사된 광 빔을 복수의 수신 방향으로부터 수신하도록 구성된 LIDAR 수신기로서,
제 1 렌즈 시스템과,
상기 제 1 렌즈 시스템에 광학적으로 연결된 제 1 검출기 모듈 - 상기 제 1 렌즈 시스템은 상기 반사된 광 빔을 상기 제 1 검출기 모듈의 복수의 수신 영역으로 전송하도록 구성되고, 상기 제 1 검출기 모듈은 제 1 복수의 광 검출기 어레이 및 제 1 방향을 따라 상기 제 1 복수의 광 검출기 어레이 사이에 개재된 제 1 복수의 아날로그 판독 집적 회로(IC)를 포함하며, 상기 제 1 복수의 아날로그 판독 IC 각각은 상기 제 1 복수의 광 검출기 어레이 중 상이한 광 검출기 어레이에 연결됨 - 과,
상기 제 1 렌즈 시스템에 인접하는 제 2 렌즈 시스템과,
상기 제 2 렌즈 시스템에 광학적으로 연결된 제 2 검출기 모듈 - 상기 제 2 렌즈 시스템은 상기 반사된 광 빔을 상기 제 2 검출기 모듈의 복수의 수신 영역으로 전송하도록 구성되고, 상기 제 2 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역은 각각 상기 반사된 광 빔의 상이한 수신 방향 세트에 대응함 -
을 포함하는 LIDAR 수신기.
제 20 항에 있어서,
상기 제 2 검출기 모듈은 제 2 복수의 광 검출기 어레이 및 제 1 방향을 따라 상기 제 2 복수의 광 검출기 어레이 사이에 개재된 제 2 복수의 아날로그 판독 IC를 포함하며,
상기 제 2 복수의 아날로그 판독 IC 각각은 상기 제 2 복수의 광 검출기 어레이 중 상이한 광 검출기 어레이에 연결되는
LIDAR 수신기.
제 21 항에 있어서,
상기 제 1 복수의 광 검출기 어레이는 각각 상기 제 1 방향으로 제 1 폭을 갖고,
상기 제 2 복수의 광 검출기 어레이는 각각 상기 제 1 방향으로 제 2 폭을 가지며,
상기 제 1 복수의 광 검출기 어레이 사이의 갭은 각각 상기 제 1 방향으로 상기 제 2 폭 이하의 제 3 폭을 갖고,
상기 제 2 복수의 광 검출기 어레이 사이의 갭은 각각 상기 제 1 방향으로 상기 제 1 폭 이하의 제 4 폭을 갖는
LIDAR 수신기.
제 21 항에 있어서,
상기 제 1 복수의 광 검출기 어레이는 상기 제 1 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역 중 일부의 수신 영역에 배치되고 상기 제 1 복수의 아날로그 판독 IC는 상기 제 1 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역 중 상기 제 1 복수의 광 검출기 어레이가 배치된 상기 일부의 수신 영역과 상이한 수신 영역에 배치되고,
상기 제 2 복수의 광 검출기 어레이는 상기 제 2 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역 중 일부의 수신 영역에 배치되고 상기 제 2 복수의 아날로그 판독 IC는 상기 제 2 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역 중 상기 제 2 복수의 광 검출기 어레이가 배치된 상기 일부의 수신 영역과 상이한 수신 영역에 배치되는
LIDAR 수신기.
제 21 항에 있어서,
상기 제 1 복수의 광 검출기 어레이는, 상기 제 2 복수의 아날로그 판독 IC가 배치되는 상기 제 2 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역의 제 1 서브 세트에 대응하는 상기 제 1 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역의 제 1 서브 세트에 배치되고,
상기 제 2 복수의 광 검출기 어레이는, 상기 제 1 복수의 아날로그 판독 IC가 배치되는 상기 제 1 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역의 제 2 서브 세트에 대응하는 상기 제 2 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역의 제 2 서브 세트에 배치되는
LIDAR 수신기.
제 21 항에 있어서,
상기 제 1 검출기 모듈은 제 3 복수의 광 검출기 어레이 및 제 1 방향을 따라 상기 제 3 복수의 광 검출기 어레이 사이에 개재된 제 3 복수의 아날로그 판독 IC를 포함하며 - 상기 제 3 복수의 아날로그 판독 IC 각각은 상기 제 3 복수의 광 검출기 어레이 중 상이한 광 검출기 어레이에 연결됨 - ,
상기 제 3 복수의 광 검출기 어레이 및 상기 제 3 복수의 아날로그 판독 IC는 상기 제 1 복수의 광 검출기 어레이 및 상기 제 1 복수의 아날로그 판독 IC에 대하여 상기 제 1 방향으로 시프트되어서, 상기 제 1 복수의 광 검출기 어레이는 상기 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향으로 상기 제 3 복수의 아날로그 판독 IC에 인접하게 배치되며,
상기 제 2 검출기 모듈은 제 4 복수의 광 검출기 어레이 및 상기 제 1 방향을 따라 상기 제 4 복수의 광 검출기 어레이 사이에 개재된 제 4 복수의 아날로그 판독 IC를 포함하며 - 상기 제 4 복수의 아날로그 판독 IC 각각은 상기 제 4 복수의 광 검출기 어레이 중 상이한 광 검출기 어레이에 연결됨 - ,
상기 제 4 복수의 광 검출기 어레이 및 상기 제 4 복수의 아날로그 판독 IC는 상기 제 2 복수의 광 검출기 어레이 및 상기 제 2 복수의 아날로그 판독 IC에 대하여 상기 제 1 방향으로 시프트되어서, 상기 제 4 복수의 광 검출기 어레이는 상기 제 2 방향으로 상기 제 2 복수의 아날로그 판독 IC에 인접하게 배치되는
LIDAR 수신기.
LIDAR 시스템에 의해 구현되는, 반사된 광 빔을 복수의 수신 방향으로부터 수신하는 방법으로서,
제 1 렌즈 시스템 및 제 2 렌즈 시스템에서 상기 반사된 광 빔을 수신하는 단계와,
상기 제 1 렌즈 시스템에 의해서, 수신한 상기 반사된 광 빔을 제 1 검출기 모듈의 복수의 수신 영역으로 전송하는 단계 - 상기 제 1 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역은 각각 상기 반사된 광 빔의 상이한 수신 방향 세트에 대응하고, 상기 제 1 검출기 모듈은 제 1 광 검출기 어레이 및 상기 제 1 광 검출기 어레이에 연결된 제 1 아날로그 판독 집적 회로(IC)를 포함하며, 상기 제 1 광 검출기 어레이는 상기 제 1 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역 중 하나의 수신 영역에 배치되고 상기 제 1 아날로그 판독 IC는 상기 제 1 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역 중 상기 제 1 광 검출기 어레이가 배치된 상기 수신 영역과 상이한 수신 영역에 배치됨 - 와,
상기 제 2 렌즈 시스템에 의해서, 수신한 상기 반사된 광 빔을 제 2 검출기 모듈의 복수의 수신 영역으로 전송하는 단계 - 상기 제 2 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역은 각각 상기 반사된 광 빔의 상이한 수신 방향 세트에 대응하고, 상기 제 2 검출기 모듈은 제 2 광 검출기 어레이 및 상기 제 2 광 검출기 어레이에 연결된 제 2 아날로그 판독 IC를 포함하며, 상기 제 2 광 검출기 어레이는 상기 제 2 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역 중 하나의 수신 영역에 배치되고 상기 제 2 아날로그 판독 IC는 상기 제 2 검출기 모듈의 상기 복수의 수신 영역 중 상기 제 2 광 검출기 어레이가 배치된 상기 수신 영역과 상이한 수신 영역에 배치됨 -
를 포함하는 방법.