KR102636878B1 - 라이다 수신 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초점면 어레이 구성의 라이다 수신 유닛(16)에 관한 것으로, 라이다 송신 유닛(18)의 광 펄스를 수신하는 복수의 센서 소자(24); 및 상기 센서 소자의 신호를 상기 라이다 수신 유닛의 에지 영역(R)으로 전송하기 위한 복수의 라우팅 채널(32)을 포함하고, 복수의 센서 소자는 라이다 송신 유닛의 송신 소자(22)에 할당되는 매크로셀(26, 26')에 배치되고; 복수의 매크로셀이 매크로셀 클러스터(32)를 형성하고, 복수의 매크로셀 클러스터가 복수의 행(Z1, Z2, Z3)으로 배치되며; 라우팅 채널은 하나의 행의 인접한 매크로셀 클러스터 사이에서 복수의 행을 가로지르고 행에 직교하는 방향으로 신호를 전송하도록 구성된다. 또한, 본 발명은 차량(14)의 환경에서 물체(12)를 감지하기 위한 라이다 측정 장치(10)에 관한 것이다.

Description

라이다 수신 유닛
본 발명은 초점면 어레이 배열의 라이다 수신 유닛에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 차량의 주변 환경에서 물체를 감지하기 위한 라이다 측정 장치에 관한 것이다.
현대의 차량(자동차, 밴, 트럭, 오토바이, 무인 운송 시스템 등)은 운전자 또는 작업자에게 정보를 제공하거나, 그리고/또는 부분적으로 또는 완전히 자동화된 방식으로 차량의 개별 기능을 제어하는 복수의 시스템을 포함한다. 차량의 주변 환경과 다른 도로 사용자(해당되는 경우)가 센서에 의해 감지된다. 검출된 데이터를 기반으로 차량 환경의 모델을 생성할 수 있고, 이러한 차량 환경의 변화에 대응할 수 있다. 자율 및 부분 자율 주행 차량 분야의 지속적인 발전으로 인해, 첨단 운전자 지원 시스템(Advanced Driver Assistance Systems, ADAS) 및 자율 운행 운송 시스템의 영향력과 효과 범위가 점점 더 커지고 있다. 더욱 정밀해진 센서의 개발을 통해, 전적으로 또는 부분적으로 운전자의 개입 없이 환경을 감지하고 차량의 개별 기능을 제어할 수 있다.
이 경우, 환경 감지를 위한 중요한 센서 원리는 라이다 기술(광 검출 및 거리 측정)이다. 라이다 센서는 광 펄스의 송신과 반사광의 검출을 기반으로 한다. 반사 지점까지의 거리는 비행 시간 측정에 의해 계산할 수 있다. 수신된 반사의 평가를 통해 타겟 감지가 이루어질 수 있다. 해당 센서의 기술적 구현과 관련하여, 일반적으로 마이크로미러를 기반으로 작동하는 스캐닝 시스템과, 복수의 송신 소자 및 수신 소자가 정적으로 나란히 배치되는 넌스캐닝 시스템(특히, 초점면 어레이 구성으로 알려짐)으로 구분된다.
이와 관련하여, WO 2017/081294 A1에는 광학 거리 측정을 위한 방법 및 장치가 개시되어 있다. 측정 펄스를 송신하기 위한 송신 매트릭스 및 측정 펄스를 수신하기 위한 수신 매트릭스의 사용이 개시되어 있다. 측정 펄스 송신 중에 송신 매트릭스의 송신 소자의 서브세트(subset)가 활성화된다.
넌스캐닝 라이다 측정 시스템 분야의 한 가지 과제는, 수신 어레이에서의 센서 소자의 배열과, 수신 어레이의 에지(edge)로 센서 소자의 신호를 라우팅하는 데 있다. 한편으로는, 어레이의 센서 소자의 최대 가능 밀도를 달성해야 한다. 다른 한편으로는, 추가 프로세싱을 위해서 어레이의 에지로 신호를 효율적으로 라우팅할 수 있어야 한다. 또한, 고해상도 또는 양호한 검출이 보장되어야 한다.
이에 기초하여, 본 발명의 목적은 센서 소자 어레이의 효율적인 판독을 위한 접근법을 제공하는 것이다. 특히, 블라인드 영역을 최대한 피하는 어레이를 구현하면서도 고해상도를 달성해야 한다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면은 초점면 어레이 배열의 라이다 수신 유닛에 관한 것으로,
라이다 송신 유닛의 광 펄스를 수신하는 복수의 센서 소자와, 센서 소자의 신호를 라이다 수신 유닛의 에지 영역으로 전송하는 복수의 라우팅 채널을 포함하고;
삭제
복수의 센서 소자는 라이다 송신 유닛의 송신 소자에 할당되는 매크로셀(macro cell)에 배치되며;
복수의 매크로셀이 각자의 매크로셀 클러스터(macro cell cluster)를 형성하고, 복수의 매크로셀 클러스터 각각이 복수의 행(row)으로 배치되며;
라우팅 채널은 하나의 행의 인접한 매크로셀 클러스터 사이에서 복수의 행을 가로지르고, 복수의 행에 직교하는 방향으로 신호를 전송하도록 구성된다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 차량 환경에서 물체를 감지하기 위한 라이다 측정 장치에 관한 것으로,
앞서 설명한 라이다 수신 유닛과, 광 펄스를 송신하는 복수의 송신 소자를 갖는 라이다 송신 유닛과, 물체를 감지하기 위해 라이다 송신 유닛을 제어하고 센서 소자의 신호를 평가하는 제어 유닛을 포함한다.
삭제
삭제
본 발명의 바람직한 실시예는 종속항에 기재되어 있다. 위에서 언급된 특징 및 아래에서 추가로 설명될 특징은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 각각 지시된 조합으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 다른 조합으로 또는 단독으로 사용될 수 있을 것이다. 특히, 라이다 측정 장치 또는 라이다 송신 유닛은 라이다 수신 유닛에 대한 종속항에 기재된 실시예에 따라 실현될 수 있다.
라이다 수신 유닛의 센서 소자는 대응하는 라이다 송신 유닛의 광 펄스를 수신하도록 구성된다. 복수의 센서 소자가 함께 모여 매크로셀을 형성한다. 복수의 매크로셀은 함께 모여 매크로셀 클러스터를 형성한다. 라이다 수신 유닛의 매크로셀 클러스터는 행으로 배치된다. 광 펄스를 수신할 때 센서 소자에서 생성되는 신호를 평가하기 위해, 이들 신호는 라우팅 채널을 통해 센서 소자에서 라이다 수신 유닛의 에지 영역으로 전송되어야 한다. 본 발명에 따르면, 라우팅 채널은 행에 수직으로 배치된다. 각각의 경우에서, 라우팅 채널은 하나의 행의 인접한 두 매크로셀 클러스터 사이에서 이어진다. 구체적으로, 라이다 수신 유닛은 센서 소자가 배치된 마이크로 칩이며, 신호는 대응하는 평가 전자장치가 위치한 칩의 에지 영역으로 라우팅되어야 한다.
센서 소자의 신호를 라이다 수신 유닛의 에지 영역으로 효율적으로 전달하는 것은 본 발명에 따른 라우팅 채널의 배열에 의해 달성된다. 라이다 수신 유닛과 라이다 송신 유닛의 행 단위 설계(row-by-row design)에서 또는 라이다 송신 유닛의 행 단위 제어(row-by-row control)에서, 행에 직교하는 신호의 라우팅을 달성하는 것이 가능해진다. 그 결과, 원거리에서도 고성능을 확보할 수 있다. 근거리에서는 라우팅으로 인한 갭(gap)이 있고 결과적으로 분해능이 감소하지만, 라이다 측정 장치가 일정한 각 분해능(angular resolution)으로 작동하므로 유효 공간 분해능이 향상된다. 효율적인 라우팅이 이루어지므로 높은 해상도를 얻을 수 있다. 초점면 어레이 배열을 사용하기 때문에 진동에 대해 높은 견고성을 나타내어 라이다 측정 장치의 수명이 향상된다. 또한, 제조 가능성과 관련하여 이점이 생기므로 비용 효율적인 실현이 가능하다.
바람직한 실시예에서, 각각의 경우에 2개의 매크로셀이 하나의 매크로셀 클러스터를 형성한다. 매크로셀 클러스터의 2개의 매크로셀은, 바람직하게는 행에 평행하게 배치된다. 각각의 경우에 하나의 행의 인접한 2개의 매크로셀 클러스터 사이에서 라우팅 채널이 이어지기 때문에, 매크로셀 클러스터의 2개의 매크로셀은 양쪽에서 판독될 수 있어 효율적인 판독성을 제공한다. 행에 평행한 매크로셀의 배치로 인해 우수한 접촉성이 이루어진다.
바람직한 실시예에서, 제1 행의 매크로셀 클러스터는 제1 행에 인접한 제2 행의 매크로셀 클러스터에 대해 오프셋되어 배치된다. 오프셋 배치(인터레이스 구조)로 인해, 감지가 이루어질 수 없는 수직 블라인드 영역(행과 직교)을 피할 수 있어 물체 감지가 개선된다.
바람직한 실시예에서, 라우팅 채널은 행 사이의 채널 섹션에서 행에 평행하게 이어진다. 채널은 적어도 특정 섹션에서 행과 평행하게 이어질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 신호는 행에 직교하여 어레이 밖으로 전송된다. 행에 평행하게 이어지는 채널 섹션은, 특히 2개의 인접한 행의 매크로셀 클러스터가 서로에 대해 오프셋되어 배치되는 경우에 유리하다.
바람직한 실시예에서, 하나의 행에서의 인접한 매크로셀 클러스터들 사이의 거리는 인접한 행들에서의 인접한 매크로셀 클러스터들 사이의 거리보다 더 크다. 추가적으로 또는 대안적으로, 각각의 경우에 전처리 소자가 센서 소자를 판독하기 위해 인접한 행들 사이에 배치된다. 이 경우 전처리 소자는, 바람직하게는 트랜지스터를 포함한다. 거리는, 바람직하게는 라이다 수신 유닛의 센서 소자의 가능한 가장 높은 밀도가 되도록 선택된다. 가능한 한 많은 센서 소자를 칩 상에 배치해야 한다. 각각의 경우에 라우팅은 하나의 행에서의 인접한 매크로셀 클러스터 사이에서 이루어진다. 전처리 소자는 행들 사이에 배치되므로, 대부분의 경우 비교적 적은 공간을 필요로 한다.
바람직한 실시예에서, 센서 소자의 직경의 정수배는 라이다 송신 유닛의 할당된 송신 소자의 중심점 사이의 거리와 다르다. 각각의 경우에, 복수의 센서 소자가 하나의 송신 소자의 광 펄스를 수신하기 때문에, 정렬 오류로 인한 검출 불량이 일어날 수 있다. 이러한 오류의 균형을 맞추거나 평균화하는 것은 센서 소자의 직경 또는 할당된 송신 소자의 중심점 사이의 거리에 대해 대응하는 선택으로 이루어질 수 있다. 따라서, 오류의 평준화는, 말하자면 할당된 송신 소자와 수신 어레이 상의 이미징 위치의 관점에서 적어도 하나의 매크로셀이 완전히 일치하지 않는다는 결과를 가져온다. 개선된 물체 감지는 센서 데이터의 개선된 유용성을 의미한다.
바람직한 실시예에서, 감소된 감도를 갖는 센서 소자는 매크로셀 클러스터의 매크로셀 사이에 배치된다. 특히, 개구에 금속화(metallization)가 되어 있어서 더 적은 수의 광자를 수신하는 수신 소자가 사용될 수 있다. 이는 매크로셀 클러스터의 인접한 매크로셀 사이의 경계성을 향상시켜 물체 감지가 개선된다.
바람직한 실시예에서, 라이다 수신 유닛은 센서 소자의 행 단위 판독을 위한 평가 전자장치를 포함한다. 평가 전자장치는, 바람직하게는 마찬가지로 칩 상에 배치된다. 물체 감지를 가능케 하기 위해 센서 소자의 신호가 평가된다.
바람직한 실시예에서, 하나의 매크로셀 클러스터는 14 내지 34개의 센서 소자를 포함한다.
초점면 어레이 배열은 실질적으로 하나의 평면에 있는 센서 소자(또는 송신 소자)의 구성을 의미하는 것으로 이해된다. 구체적으로 라이다 수신 유닛은 해당 센서 소자를 갖는 마이크로 칩이다. 마찬가지로 라이다 송신 유닛은 대응하는 송신 소자를 갖는 마이크로 칩이다. 하나의 마이크로 칩에 수신 유닛과 송신 유닛을 함께 배치할 수도 있다. 센서 소자는 매트릭스 형태로 칩에 배치된다. 센서 소자는 라이다 수신 유닛의 칩 표면에 분포된다. 라이다 송신 유닛의 광 펄스는, 특히 레이저 광의 펄스를 의미하는 것으로 이해된다. 차량의 환경은, 특히 차량 주변에서 차량으로부터 볼 수 있는 영역을 포함한다.
이하에서, 첨부된 도면과 관련하여 선택된 일부 예시적인 실시예에 기초하여 본 발명이 더 상세하게 서술되고 설명된다.
도 1은 차량 환경에서 물체를 감지하는 본 발명에 따른 라이다 측정 장치의 개략도를 나타낸다.
도 2는 광 펄스를 송신하는 라이다 송신 유닛의 개략도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 라이다 수신 유닛의 개략도를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 라이다 수신 유닛의 매크로셀의 개략도를 나타낸다.
차량(14)의 주변환경에서 물체(12)를 감지하기 위한 본 발명에 따른 라이다 측정 장치(10)가 도 1에 개략적으로 도시된다. 도시된 실시예에서, 라이다 측정 장치(10)는 차량(14)에 통합된다. 차량(14)의 환경에 있는 물체(12)는, 예를 들어 다른 차량이거나 정적 물체(교통 표지, 집, 나무 등) 또는 다른 도로 사용자(보행자, 자전거 타는 사람 등)일 수 있다. 라이다 측정 장치(10)는 바람직하게는 차량(14)의 범퍼 영역에 장착되고, 특히 차량 전방에서의 차량(14)의 환경을 평가할 수 있다. 예를 들어, 라이다 측정 장치(10)는 전면 범퍼에 통합될 수 있다.
본 발명에 따른 라이다 측정 장치(10)는 라이다 수신 유닛(16)과 라이다 송신 유닛(18)을 포함한다. 또한, 라이다 측정 장치(10)는 라이다 송신 유닛(18)을 제어하고 라이다 수신 유닛(16)의 센서 소자의 신호를 평가하는 제어 유닛(20)을 포함한다.
바람직하게는, 라이다 수신 유닛(16) 및 라이다 송신 유닛(18)은 모두 초점면 어레이 구조(focal plane array configuration)로 구성된다. 각 장치의 소자는 실질적으로 대응하는 칩 상의 한 평면에 배치된다. 라이다 수신 유닛 또는 라이다 송신 유닛의 칩은 대응하는 광학 소자(송신 광학 소자 또는 수신 광학 소자)의 초점에 배치된다. 특히, 라이다 수신 유닛의 센서 소자 또는 라이다 송신 유닛(18)의 송신 소자는 각각의 수신 광학 소자 또는 송신 광학 소자의 초점에 배치된다. 이 광학 소자는, 예를 들어 광학 렌즈 시스템으로 형성될 수 있다.
라이다 수신 유닛(16)의 센서 소자는 바람직하게는 단일 광자 애벌런치 다이오드(single photon avalanche diode, SPAD)로 구성된다. 라이다 송신 유닛(18)은 레이저 광 또는 레이저 펄스를 송신하는 복수의 송신 소자를 포함한다. 송신 소자는, 바람직하게는 수직 공동 표면 송신 레이저(vertical cavity surface emitting lasers, VCSEL)로 구성된다. 라이다 송신 유닛(18)의 송신 소자는 송신 칩의 표면에 걸쳐 분포된다. 라이다 수신 유닛(16)의 센서 소자는 수신 칩의 표면에 걸쳐 분포된다.
송신 광학 소자는 송신 칩에 할당되고, 수신 광학 소자는 수신 칩에 할당된다. 광학 소자는 공간 영역으로부터 각 칩에 도달하는 광을 이미지화한다. 공간 영역은 물체(12)에 대해 조사 또는 스캔되는 라이다 측정 장치(10)의 가시 범위에 대응한다. 라이다 수신 유닛(16) 또는 라이다 송신 유닛(18)의 공간 영역은 실질적으로 동일하다. 송신 광학 소자는 공간 영역의 일부 영역을 나타내는 공간 각도(spatial angle)로 송신 소자를 형성한다. 송신 소자는 이에 상응하여 이 공간 각도로 레이저 광을 송신한다. 송신 소자들은 함께 전체 공간 영역을 커버한다. 수신 광학 소자는 공간 영역의 일부 영역을 구성하는 공간 각도에 센서 소자를 매핑한다. 모든 센서 소자의 수는 전체 공간 영역을 커버한다. 동일한 공간 각도를 보이는 송신 소자 및 센서 소자는 서로 매핑되어 그에 따라 서로 할당되거나 배정된다. 일반적으로, 송신 소자의 레이저 광은 관련 센서 소자에 이미징된다. 복수의 센서 소자는, 유리하게는 송신 소자의 공간 각도 내에 배치된다.
라이다 측정 장치(10)는 공간 영역 내의 물체(12)를 결정 또는 감지하기 위한 측정 절차를 수행한다. 이러한 유형의 측정 절차는 측정 시스템 및 그 전자장치의 구조적 설계에 따라 하나 이상의 측정 사이클을 포함한다. 바람직하게는 시간상관 단일광자 계수(time correlated single photon counting, TCSPC) 방법이 제어 유닛(20)에서 사용된다. 여기에서, 개별적으로 도달하는 광자는, 특히 단일광자 애벌런치 다이오드에 의해 감지되고 센서 소자의 트리거 시간(검출시)은 저장 소자에 저장된다. 검출시는 레이저 광이 송신되는 기준시와 관계가 있다. 레이저 광의 비행 시간은 물체(12)의 거리가 결정될 수 있는 차이로부터 결정될 수 있다.
라이다 수신 유닛(16)의 센서 소자는 한편으로는, 레이저 광에 의해 그리고 다른 한편으로는 환경방사에 의해 트리거될 수 있다. 레이저 광은 물체(12)의 특정 거리에 대해 항상 같은 시간에 도달하는 반면, 환경방사는 임의 시간에 센서 소자를 트리거할 가능성이 있다. 측정을 여러 번 수행하면, 특히 복수의 측정 사이클을 수행하면, 물체의 거리에 대한 레이저 광의 비행 시간에 대응하는 검출시에서 센서 소자의 트리거링은 합산된다. 대조적으로, 환경방사로 인한 트리거링은 측정 사이클의 측정 기간에 걸쳐 고르게 분포된다. 측정은 레이저 광의 송신 및 후속 검출에 해당한다. 저장 소자에 저장된 측정 절차의 개별 측정 사이클 데이터는 물체(12)의 거리에 대한 결론에 도달하기 위해 여러 번 결정된 검출시의 평가를 가능하게 한다.
센서 소자는 유리하게는 시간-디지털 변환기(Time to Digital Converter, TDC)에 연결된다. 시간-디지털 변환기는 저장 소자에 센서 소자의 트리거 시간을 저장한다. 이러한 유형의 저장 소자는, 예를 들어 단기 저장 장치 또는 장기 저장 장치로 구성될 수 있다. 시간-디지털 변환기는 측정 절차를 위해 센서 소자가 입사 광자를 검출하는 시간으로 저장 장치를 채운다. 이것은 저장 소자의 데이터를 기반으로 하는 히스토그램에 의해 시각적으로 나타낼 수 있다. 히스토그램에서, 측정 사이클의 기간은 빈(bin)으로 알려진 매우 짧은 시간 섹션으로 나뉜다. 센서 소자가 트리거되면, 시간-디지털 변환기는 빈 값을 1만큼 증가시킨다. 레이저 펄스의 비행 시간, 즉 검출시과 기준시의 차이에 해당하는 빈이 채워진다.
라이다 송신 유닛(18)의 구조가 도 2에 개략적으로 도시된다. 칩은 매트릭스 어레이로 배치된 복수의 송신 소자(22)를 포함한다. 예를 들어, 수천 개의 송신 소자가 사용될 수 있다. 송신 소자(22)는 행 단위로 제어된다. 더 나은 개요를 제공하기 위해 오직 하나의 송신 소자(22)에만 참조 번호가 제공된다.
도시된 예시적인 실시예에서, 각각의 경우에 행 0 … Ny-1은 다수의 송신 소자 0 … Nx-1에 대응한다. 예를 들어, 100행(Ny=100)과 1행당 128개(Nx=128)의 송신 소자가 제공될 수 있다. 행 사이의 행 거리(A1)는 수 마이크로미터의 범위, 예를 들어 40μm일 수 있다. 동일한 행의 송신 소자(22) 사이의 소자 거리(A2)는 유사한 자릿수일 수 있다.
본 발명에 따른 라이다 수신 유닛(16)이 도 3에 개략적으로 도시된다. 라이다 수신 유닛(16)은 다수의 센서 소자(24)를 포함한다. 센서 소자는 각각의 경우 매크로셀(26, 26')에 배치되고, 여기서 매크로셀(26, 26')은 라이다 송신 유닛의 개별 송신 소자(22)에 함께 할당되는 센서 소자(24)를 포함한다. 2개의 매크로셀(26, 26')은 하나의 매크로셀 클러스터(30)에 배치된다. 복수의 매크로셀 클러스터(30)는 복수의 행(Z1, Z2, Z3)으로 배치된다. 각각의 라우팅 채널(32)은 2개의 인접한 매크로셀 클러스터(30) 사이에 배치되며, 라우팅 채널은 행(Z1, Z2, Z3)을 가로지르고, 센서 소자(24)의 신호를 라이다 수신 유닛(16)의 에지 영역(R)으로 전송하도록 구성된다.
또한, 2개의 예시적인 스폿 위치(28, 28')가 도 3의 도시에서 개략적으로 표시되며, 이는 라이다 수신 유닛(16)의 어레이에서 라이다 송신 유닛의 할당된 송신 소자의 위치에 대응한다.
센서 소자(24), 라우팅 채널(32), 매크로셀(26) 및 매크로셀 클러스터(30)의 배열을 시각화하기 위해 라이다 수신 유닛(16)의 칩 구조의 세부사항만이 도 3에 도시되어 있는 것으로 이해되어야 한다. 칩은 도면에서 위쪽과 측면으로 더 확장된다. 바람직하게는, 매크로셀의 수는 라이다 송신 유닛(18)의 송신 소자 수에 대응한다. 더 이해하기 쉬운 개요를 위해, 각각의 경우에 모든 센서 소자(24) 또는 매크로셀(26, 26') 및 매크로셀 클러스터(30)에 참조 번호가 제공되는 것은 아니다.
도시된 예시적인 실시예에서, 라우팅 채널(32)은 각각의 경우, 도시된 바와 같이, 인접한 매크로셀 클러스터(30) 사이에서 이어지고, 행(Z1, Z2, Z3)의 경로에 직교하는 방향으로 신호를 전송한다. 도시된 예시적인 실시예에서, 이 경우에 라우팅 채널은 채널 섹션(34)을 갖고, 행에 평행하게 행간 영역에서 이어진다. 그 결과, 제1 행의 매크로셀 클러스터(30)는 제1 행에 인접한 제2 행의 매크로셀 클러스터(30)에 대해 오프셋되어 배치될 수 있다. 이는 수직 방향에서 수직 블라인드 영역이 생성되지 않는 효과가 있다. 이때, 매크로셀 클러스터(30)는 인터레이스 구조로 배치된다. 인접한 행의 스폿 또는 센서 소자는 행의 갭에 배치된다.
도시된 예시적인 실시예에 보여지는 바와 같이, 하나의 행에서 인접한 매크로셀 클러스터(30) 사이의 거리(A3)는 인접한(이웃) 행에서 인접한 매크로셀 클러스터(30) 사이의 거리(A4)보다 크다. 라우팅 채널(32)은 거리(A3) 내에서 또는 매크로셀 클러스터 사이에서 이어진다. 또한, 전처리 소자, 바람직하게는 트랜지스터가 행(Z1, Z2, Z3) 사이에 배치될 수 있다.
평가 전자장치(38)는, 센서 소자(24)를 행별로 판독하거나 센서 소자의 신호를 추가로 처리하도록 설계된 라이다 수신 유닛(16)의 칩의 에지 영역에 제공될 수 있다.
도 4에 개별 매크로셀 클러스터(30)가 개략적으로 도시된다. 도시된 예시적인 실시예에서, 매크로셀 클러스터(30)는 총 28개의 센서 소자(24) 및 2개의 매크로셀(26, 26')을 각각 포함한다. 도시된 예시적인 실시예에서, 감도가 감소된 2개의 센서 소자(36, 36')가 2개의 매크로셀(26, 26') 사이에 또는 하나 또는 양쪽 모두의 매크로셀(26, 26')의 에지에 배치된다. 예를 들어, 감도가 감소된 센서 소자(36, 36')는, 더 적은 수의 광자가 수신될 수 있도록, 개구에 금속화가 되어 있는 센서 소자일 수 있다. 감도가 감소된 센서 소자(36, 36')는 조리개 단일광자 애벌런치 다이오드라고도 한다. 감도가 감소된 센서 소자는 다른 수로도 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
도면에서 두 개의 예시적인 스폿 위치(28, 28')가 표시되어 있으며, 이는 매크로셀(26, 26')에 할당된 송신 소자의 위치를 나타낸다. 센서 소자의 직경(DS)의 정수배는 위치 P1과 P2에 위치하는 라이다 송신 유닛의 할당된 송신 소자의 중심점 사이의 거리(DA)와 다르기 때문에, 정렬 오차의 균형이 달성된다. 가장 높은 광자 밀도는 각각의 경우 매크로셀 클러스터에 있는 송신 소자의 스폿 위치(28, 28')의 중심에서 수신된다. 즉, 스폿 위치(28, 28')의 중심에 있는 수신 소자는 각각의 경우에 가장 높은 광자 밀도를 수신한다. 스폿 위치(28, 28')는 라이다 수신 유닛의 어레이에 대해 정확히 정렬될 수 없기 때문에, 거리(DS)의 정수배에 해당하는 거리(DA)는 두 스폿 위치(28, 28')에 잘 맞거나 잘 맞지 않게 된다. 본 발명에 따른 거리(DS 및 DA)의 선택으로 인해, 이것이 방지되고 부정확한 정렬의 경우 오류의 평준화가 달성된다.
본 발명은 도면 및 묘사에 기초하여 포괄적으로 기재되고 설명되었다. 기재 및 설명은 예시로 이해되어야할 것이고 한정적인 것이 아니다. 본 발명은 개시된 실시예로 제한되지 않는다. 본 발명을 사용할 때, 도면, 개시 및 후술하는 청구범위의 정확한 분석으로 당업자에 의해서 다른 실시예 또는 변형이 발생할 것이다.
특허 청구에서 "포함하다" 및 "갖는다"는 단어는 추가 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다. 부정관사 "a" 또는 "an"은 복수의 존재를 배제하지 않는다. 개별 소자 또는 개별 유닛은 청구범위에 언급된 복수의 유닛의 기능을 실행할 수 있다. 소자, 유닛, 인터페이스, 장치 및 시스템은 부분적으로 또는 완전히 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 여러 종속 청구항에서 몇 가지 방법에 대한 단순한 언급이 이러한 방법의 조합이 마찬가지로 유리하게 사용될 수 없다는 것을 의미하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 청구범위의 참조 번호는 제한적으로 이해되어서는 안 된다.
10: 라이다 측정 장치
12: 물체
14: 차량
16: 라이다 수신 유닛
18: 라이다 송신 유닛
20: 제어 유닛
22: 송신 소자
24: 센서 소자
26: 매크로셀
28: 스폿 위치
30: 매크로셀 클러스터
32: 라우팅 채널
34: 채널 섹션
36, 36': 감도가 감소된 센서 소자

Claims (10)

  1. 라이다 송신 유닛(18)의 광 펄스를 수신하는 복수의 센서 소자(24)와, 상기 센서 소자의 신호를 라이다 수신 유닛(16)의 에지 영역(R)으로 전송하기 위한 복수의 라우팅 채널(32)을 포함하는 초점면 어레이 구성의 라이다 수신 유닛으로서,
    복수의 센서 소자 각각은 상기 라이다 송신 유닛의 송신 소자(22)에 할당된 2개의 매크로셀(26, 26')에 배치되고,
    상기 2개의 매크로셀(26, 26')이 매크로셀 클러스터(30)를 형성하고, 복수의 매크로셀 클러스터 각각이 복수의 행(Z1, Z2, Z3)으로 배치되며,
    하나의 행(Z1, Z2, Z3)에서 인접한 매크로셀 클러스터(30) 사이의 거리(A3)는 인접한 행들에서 인접하는 매크로셀 클러스터 사이의 거리(A4)보다 크고,
    상기 센서 소자(24)를 판독하는 전처리 소자는 트랜지스터를 포함하고 상기 인접한 행(Z1, Z2, Z3) 사이에 배치되며,
    상기 라우팅 채널(32)은 하나의 행에서 인접한 매크로셀 클러스터 사이로 상기 복수의 행들을 가로지르며, 상기 복수의 행들에 직교하는 방향으로 상기 신호를 전송하도록 구성된, 초점면 어레이 구성의 라이다 수신 유닛.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    제1 행(Z1, Z2, Z3)의 매크로셀 클러스터(30)는 상기 제1 행에 인접한 제2 행의 매크로셀 클러스터에 대해 오프셋되어 배치되는, 라이다 수신 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 라우팅 채널(32)은 상기 행(Z1, Z2, Z3) 사이의 채널 섹션(34)에서 상기 행에 평행하게 이어지는, 라이다 수신 유닛.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센서 소자(24)의 직경(DS)의 정수배는 상기 라이다 송신 유닛(18)의 할당된 송신 소자(22)의 중심점 사이의 거리(DA)와 다른, 라이다 수신 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    감소된 감도를 갖는 센서 소자(36, 36')가 매크로셀 클러스터(30)의 매크로셀(26, 26') 사이에 배치되는, 라이다 수신 유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 센서 소자(24)의 행 단위 판독을 위한 평가 전자장치(38)를 갖는, 라이다 수신 유닛.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 매크로셀 클러스터(30)는 14 내지 34개의 센서 소자(24)를 포함하는, 라이다 수신 유닛.
  10. 차량(14)의 환경에서 물체(12)를 감지하기 위한 라이다 측정 장치로서,
    제1항, 제3항, 제4항, 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 라이다 수신 유닛(16);
    광 펄스를 송신하기 위한 복수의 송신 소자(22)를 갖는 라이다 송신 유닛(18); 및
    상기 물체를 감지하기 위해 상기 라이다 송신 유닛을 제어하고, 상기 센서 소자(24)의 신호를 평가하는 제어 유닛(20);을 포함하는 라이다 측정 장치.
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