KR20180054764A - 듀얼 빔 스티어링을 갖는 광 검출 및 레인징（lidar） 시스템 - Google Patents

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예브게니 페트로비치 고세브
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Abstract

LIDAR(light detection and ranging) 장치는 이중 빔 스티어링을 갖는 이중 빔 스캐너들을 포함한다. LIDAR 장치 내의 제 1 빔 스캐너는 제 1 복수의 스캔 패턴들의 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 더 넓은 영역을 스캔하고, LIDAR 장치 내의 제 2 빔 스캐너는 제 1 복수의 스캔 패턴들과 상이한 제 2 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 더 좁은 영역을 스캔한다.

Description

듀얼 빔 스티어링을 갖는 광 검출 및 레인징（LIDAR） 시스템
[0001] 본원에 설명되는 다양한 실시예들은 LIDAR(light detection and ranging)에 관한 것이고, 보다 상세하게는, LIDAR에서의 이중 빔 스티어링에 관한 것이다.
[0002] LIDAR들은 정지 및 이동 물체들을 검출하기 위해 다양한 애플리케이션들에서 사용되었다. 예컨대, LIDAR들은 교통 충돌들을 피하기 위해 정지 및 이동 차량들을 검출하도록 차량 충돌 회피 시스템들에서 점점 더 많이 구현되고 있다. 종래의 LIDAR 시스템에서, 물체들의 검출은 미리 결정된 스캔 패턴으로 레이저 빔을 스캔함으로써 달성된다. 예컨대, 종래의 LIDAR 시스템에서 레이저 빔은 이동 또는 회전하는 미러로부터 레이저 빔을 반사시킴으로써 재지향될 수 있다. 이동 또는 회전하는 미러는, 예컨대, MEMS(micro-electro-mechanical system)에 의해 기계적으로 제어될 수 있다. 이러한 기계적 또는 MEMS 제어 미러들은 미리 결정된 패턴으로 레이저 빔을 스캔할 수 있지만, 통상적으로 포비에이션(foveation), 즉, 빔을 랜덤한 방향들로 지시하거나, 미리 결정된 스캔 패턴에 기반하지 않고 빔을 상이한 시간들에서 상이한 지점들로 지시하는 것이 가능하지 않다. 회절-기반 LCOS(liquid-crystal-on-silicon) 빔 스티어링은 포비에이션이 가능할 수 있지만, 통상적인 LCOS 시스템들의 스위칭 레이트들이 비교적 낮다.
[0003] 통상적인 고속도로 교통에서, 반대 방향들로 주행하는 2 개의 차량들은 높은 상대 속도로 서로 접근할 수 있다. 차량들 중 하나에 비교적 낮은 스캔 레이트를 갖는 종래의 LIDAR 시스템이 장착되면, 2 개의 차량들은 2 개의 연속 스캔들 사이에 서로를 향해 상당한 거리를 주행했을 수 있다. 반면에, 레이저 빔 스캐닝이 스캔 레이트를 향상시키기 위한 시도로 좁은 섹터로 제한되면, 그 섹터 외부의 차량들이 검출되지 않을 수 있다. 효과적인 차량 검출 및 충돌 회피를 제공하기 위해, 관심 대상이 발견될 수 있는 넓은 영역들을 스캔할 뿐만 아니라 그 영역들 내의 관심 물체들, 예컨대, 빠르게 접근하는 차량들에 대한 빠른 업데이트들을 제공할 수 있는 LIDAR 시스템들이 차량들에 장착되는 것이 바람직하다.
[0004] 본 개시내용의 예시적인 실시예는 LIDAR(light detection and ranging) 시스템에서의 이중 또는 다중 빔 스티어링을 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다.
[0005] 실시예에서, LIDAR 장치가 제공되고, LIDAR 장치는: 제 1 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 스캔하도록 구성된 제 1 빔 스캐너; 및 제 1 복수의 스캔 패턴들 중 상기 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들과 상이한 제 2 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 스캔하도록 구성된 제 2 빔 스캐너; 및 제 1 빔 스캐너 및 제 2 빔 스캐너에 커플링된 제어기를 포함하고, 제어기는, 하나 또는 그 초과의 타겟들이 위치할 가능성이 있는 하나 또는 그 초과의 관심 영역들에 기반하여 제 1 빔 스캐너를 구동시키고, 상기 하나 또는 그 초과의 관심 영역들 내의 하나 또는 그 초과의 식별된 타겟들을 모니터링하기 위해 제 2 빔 스캐너를 구동시키도록 구성된다.
[0006] 다른 실시예에서, LIDAR 장치가 제공되고, LIDAR 장치는: 제 1 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하기 위한 제 1 수단; 및 제 1 복수의 스캔 패턴들 중 상기 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들과 상이한 제 2 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하기 위한 제 2 수단; 및 제 1 스캔하기 위한 수단 및 제 2 스캔하기 위한 수단을 제어하기 위한 수단을 포함하고, 제어하기 위한 수단은: 하나 또는 그 초과의 타겟들이 위치될 가능성이 있는 하나 또는 그 초과의 관심 영역들에 기반하여 제 1 빔을 구동시키기 위한 수단; 및 상기 하나 또는 그 초과의 관심 영역들에서 하나 또는 그 초과의 식별된 타겟들을 모니터링하기 위해 제 2 빔 스캐너를 구동시키기 위한 수단을 포함한다.
[0007] 다른 실시예에서, 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하는 방법이 제공되고, 방법은: 하나 또는 그 초과의 타겟들이 위치할 가능성이 있는 하나 또는 그 초과의 관심 영역들에 기반하여 제 1 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하는 단계; 및 상기 하나 또는 그 초과의 관심 영역들 내의 하나 또는 그 초과의 식별된 타겟들을 모니터링하기 위해 제 1 복수의 스캔 패턴들 중 상기 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들과 상이한 제 2 복수 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하는 단계를 포함한다.
[0008] 또 다른 실시예에서, 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하기 위한 장치가 제공되고, 장치는: 하나 또는 그 초과의 타겟들이 위치할 가능성이 있는 하나 또는 그 초과의 관심 영역들에 기반하여 제 1 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하도록 구성된 로직; 및 상기 하나 또는 그 초과의 관심 영역들 내의 하나 또는 그 초과의 식별된 타겟들을 모니터링하기 위해 제 1 복수의 스캔 패턴들 중 상기 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들과 상이한 제 2 복수 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하도록 구성된 로직을 포함한다.
[0009] 첨부 도면들은 본 개시내용의 실시예들의 설명을 보조하도록 제시되며, 본 개시내용의 제한이 아니라 실시예들의 예시를 위해서만 제공된다.
[0010] 도 1은 충돌 회피를 위해 LIDAR(light detection and ranging) 장치가 차량에서 구현될 수 있는 교통 환경의 예를 예시하는 도면이다.
[0011] 도 2는 이중 빔 스티어링을 갖는 LIDAR 장치의 실시예를 예시하는 블록도이다.
[0012] 도 3은 LIDAR 장치에 의해 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하는 방법의 실시예를 예시하는 흐름도이다.
[0013] 도 4는 LIDAR 장치에 의해 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하도록 구성된 로직의 실시예를 예시하는 블록도이다.
[0014] 본 개시내용의 양상들은 특정 실시예들에 관련된 다음의 설명 및 관련 도면들에 설명된다. 대안적인 실시예들은 본 개시내용의 범위에서 벗어나지 않고서 고안될 수 있다. 부가적으로, 본 개시내용의 관련 상세들을 모호하게 하지 않기 위해, 잘 알려진 엘리먼트들은 상세하게 설명되지 않거나 생략될 것이다.
[0015] "예시적인"이라는 단어는 본원에서 "예, 사례 또는 예시로서 기능하는 것"을 의미하도록 사용된다. 본원에서 “예시적인” 것으로 설명되는 임의의 실시예는 반드시 다른 실시예들에 비해 선호되거나 유리한 것으로 해석될 필요는 없다. 마찬가지로, "실시예들"이란 용어는 모든 실시예들이 논의된 특징, 이점 또는 동작 모드를 포함하도록 요구하는 것은 아니다.
[0016] 본원에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 실시예들을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들은, 컨텍스트가 달리 명확히 표시하지 않으면, 복수 형태들을 또한 포함하도록 의도된다. "포함한(comprises)", "포함하는(comprising)", "포함하다(includes)" 또는 "포함하는(including)"이라는 용어들은 본원에서 이용될 때, 서술된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 엘리먼트들 및/또는 컴포넌트들의 존재를 특정하지만, 하나 또는 그 초과의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 엘리먼트들, 컴포넌트들 또는 그들의 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것이 추가로 이해될 것이다. 또한, "또는"이라는 단어가 불 연산자(Boolean operator) "OR"와 동일한 의미를 갖고, 즉, "또는"이 "어느 하나" 및 "둘 모두"의 가능성들을 포함하고, 달리 명백히 언급되지 않는다면, "배타적 or(XOR)"로 제한되지 않는다는 것이 이해된다. 2 개의 인접한 단어들 사이의 심볼 "/"이, 달리 명백히 언급되지 않는다면, "또는"과 동일한 의미를 갖는다는 것이 또한 이해된다. 또한, "에 연결된", "에 커플링된" 또는 "와 통신하는"과 같은 구절들은, 달리 명백히 언급되지 않는다면, 직접적인 연결들로 제한되지 않는다.
[0017] 또한, 많은 실시예들은, 예컨대, 컴퓨팅 디바이스의 엘리먼트들에 의해 수행될 동작들의 시퀀스들에 관련하여 설명된다. 본원에 설명된 다양한 동작들이 특정 회로들, 예컨대, CPU들(central processing units), GPU들(graphic processing units), DSP들(digital signal processors), ASIC들(application specific integrated circuits), FPGA들(field programmable gate arrays), 또는 다양한 다른 타입들의 범용 또는 특수 목적 프로세서들 또는 회로들에 의해, 하나 또는 그 초과의 프로세서들에 의해 실행되는 프로그램 명령들에 의해 또는 둘 모두의 조합에 의해 수행될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 부가적으로, 본원에 설명된 이러한 시퀀스의 동작들은, 실행 시에, 연관된 프로세서로 하여금 본원에 설명된 기능을 수행하게 할 대응하는 세트의 컴퓨터 명령들이 그 안에 저장된 임의의 형태의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 내에서 전체적으로 구현되는 것으로 고려될 수 있다. 따라서, 본 개시의 다양한 양상들은 다수의 상이한 형태들로 구현될 수 있고, 이들 모두는 청구된 청구 대상의 범위 내에 있는 것으로 고려된다. 또한, 본원에 설명된 실시예들 각각에 대해, 대응하는 형태의 임의의 그러한 실시예들은, 예컨대, 설명된 동작을 수행"하도록 구성된 로직"으로서 본원에 설명될 수 있다.
[0018] 도 1은 충돌 회피를 위해 LIDAR(light detection and ranging) 장치가 하나 또는 그 초과의 차량들에 장착될 수 있는 교통 환경의 예를 예시하는 도면이다. 도 1에 예시된 예에서, 제 1 차량(102)은 제 2, 제 3 및 제 4 차량들(104, 106 및 108)과 동일한 도로 상에서 주행한다. 제 2 차량(104) 및 제 3 차량(106)은 제 1 차량(102)의 반대 방향으로 이동하는 반면에, 제 4 차량(108)은 제 1 차량(102)과 동일한 방향으로 이동한다.
[0019] 제 4 차량(108)은, 제 1 차량(102)이 상이한 차선에서 주행하고 제 1 차량(102)과 동일한 방향으로 이동하기 때문에, 제 1 차량(102)에 즉각적인 안전 염려(immediate safety concern)를 제공하지 않을 수 있다. 제 3 차량(106)이 제 1 차량(102)을 향하는 방향으로 이동하지만, 제 3 차량(106)은 상이한 차선에서 주행하고, 제 1 차량(102)에 즉각적인 안전 위협을 제공하지 않을 수 있다. 그러나, 제 2 차량(104)은, 제 2 차량(104)이 제 1 차량(102)과 동일한 차선에서 주행하고 제 1 차량(102)에 접근하는 방향으로 이동하기 때문에, 제 1 차량(102)에 더 많은 즉각적인 안전 위협을 제공할 수 있다.
[0020] 도 1에 예시된 예에서, 제 1 차량(102)에는 LIDAR(light detection and ranging) 장치가 장착되고, 이의 실시예들은 도 2-4를 참조하여 아래에 더 상세히 설명될 것이다. 도 1에서, 제 1 차량(102) 내의 LIDAR 장치는, 도 1에 예시된 예에서 제 3 및 제 4 차량들(106 및 108)의 위치들을 포함하는 영역(110)을 커버하는, 각도(α)로 표시된 비교적 넓은 섹터를 스캔할 수 있다. 도 1에 예시된 예에서 제 3 및 제 4 차량들(106 및 108)이 제 1 차량(102)의 안전에 즉각적인 위협들을 제공하지 않을 수 있지만, 차량들은 방향들을 변경하고, 예컨대, 제 1 차량(102)이 주행하는 차선으로 갑자기 방향을 변경할(swerve)수 있다.
[0021] 또한, 제 1 차량(102) 내의 LIDAR 장치는 또한, 도 1에 예시된 예에서, 제 1 차량(102)에 더 많은 즉각적인 안전 염려들을 제공할 수 있는 물체들, 예컨대, 제 1 차량(102)과 동일한 차선에서 그리고 제 1 차량(102)을 향하는 방향으로 주행하는 제 2 차량(104)을 추적하거나 제 2 차량(104)의 빠른 업데이트들을 제공할 수 있다. 실시예에서, 제 1 차량(102) 내의 LIDAR 장치는, 영역(112) 내의 제 2 차량(104)의 거리 또는 속도에 대한 빠른 업데이트들을 제공하기 위해, 영역(110)보다 더 작은 영역(112)을 커버하는, 각도(β)로 표시된 섹터 내에서 고속 빔 스캐닝이 가능하다.
[0022] 도 2는, 차량 검출 및 충돌 회피를 위해 제 1 차량(102)에서 구현될 수 있는 LIDAR 장치(202)의 실시예를 예시하는 블록도이다. 도 2에 예시된 LIDAR 장치(202)는 도 1에 도시된 자동차 애플리케이션들로 제한되지 않는다. 예컨대, LIDAR 장치(202)는 충돌 회피를 위해 추적되는 차량, 열차, 선박 또는 항공기에서 구현될 수 있다. LIDAR 장치(202)는 또한, 예컨대, 보행자에 의해 운반되거나 자전거, 스쿠터 또는 모터사이클 상에 설치되는 휴대용 디바이스에서 구현될 수 있다. 또한, LIDAR 장치(202)가 이동 물체에서 구현될 필요는 없다. 예컨대, LIDAR 장치(202)는 교통 패턴들을 모니터링하거나 경고들을 제공하기 위해 정지 위치에 설치될 수 있다.
[0023] 도 2에 예시된 실시예에서, LIDAR 장치(202)는 제어기(204), 제어기(204)에 커플링된 제 1 빔 스캐너(206) 및 제어기(204)에 커플링된 제 2 빔 스캐너(208)를 포함한다. 실시예에서, 제 1 빔 스캐너(206)는 제 1 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 레이저 빔을 스캔하도록 구성되고, 제 2 빔 스캐너(208)는 제 1 빔 스캐너(206)에 대한 제 1 복수의 스캔 패턴들과 상이한 제 2 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 레이저 빔을 스캔하도록 구성된다.
[0024] 실시예에서, 제어기(204)는 프로세서(210), 프로세서(210)에 커플링되거나 단일 칩 상의 프로세서(210)에 통합될 수 있는 메모리(212), 프로세서(210) 및 메모리(212)에 커플링된 제 1 빔 스캐너 구동기(214), 및 프로세서(210) 및 메모리(212)에 커플링된 제 2 빔 스캐너 구동기(216)를 포함한다. 실시예에서, 제어기(204) 내의 제 1 빔 스캐너 구동기(214)는 제 1 빔 스캐너(206)에 커플링되고, 제 1 빔 스캐너(206)에 스티어링 커맨드들을 발행함으로써 제 1 빔 스캐너(206)에 의해 송신되는 레이저 빔을 지향시킨다.
[0025] 실시예에서, 제어기(204) 내의 제 2 빔 스캐너 구동기(216)는 제 2 빔 스캐너(208)에 커플링되고, 레이저 빔을 주어진 시간에 주어진 방향으로 지시하기 위한 커맨드들을 제 2 빔 스캐너(208)에 발행함으로써 제 2 빔 스캐너(208)에 의해 송신되는 레이저 빔을 지향시킨다. 도 2에 도시된 실시예의 LIDAR 장치가 제 1 빔 스캐너 구동기(214) 및 제 2 빔 스캐너 구동기(216)를 프로세서(210) 및 메모리(212)와 별개의 블록들로서 예시하지만, 빔 스캐너 구동기들(214 및 216)은 다른 실시예에서 프로세서(210) 및 메모리(212)의 통합 부분들일 수 있다.
[0026] 도 2에 예시된 실시예에서, 제 1 빔 스캐너(206)는 제 2 빔 스캐너(208)보다 더 넓은 영역을 스캔하도록 구성된다. 도 2에서, 제 1 빔 스캐너(206)는 각도(α)에 의해 커버되는 섹터의 영역(110)을 스캔하도록 구성되는 반면에, 제 2 빔 스캐너는 각도(β)에 의해 커버되는 섹터의 영역(112)을 스캔하도록 구성된다. 실시예에서, 제 1 빔 스캐너(206)는 넓은 영역을 커버하는 미리 결정된 스캔 패턴으로 스캔하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제 1 빔 스캐너(206)는 라인-바이-라인 패턴 또는 좌우-좌우 패턴, 또는 제 1 빔 스캐너(206)로부터의 레이저 빔이 각도(α)로 커버되는 섹터의 영역(110)에 걸쳐 스위핑(sweep)하도록 허용하는 다른 패턴으로 스캔하도록 프로그래밍될 수 있다.
[0027] 실시예에서, 제 1 빔 스캐너(206)는, 영역(110)에 걸쳐 반사된 레이저 빔을 스위핑하도록 이동 가능하거나 회전 가능한 레이저 빔 반사기를 포함할 수 있다. 실시예에서, 레이저 빔 반사기는 기계적으로 제어되는 반사기, 예컨대, MEMS(microelectromechanical system) 제어 반사기일 수 있고, 그의 예들이 당업자들에게 공지되어 있다. 대안적인 실시예들에서, 영역(110)에 걸쳐 스위핑하기 위해 레이저 빔을 스티어링할 수 있는 다른 타입들의 스캐너들이 또한 도 2의 제 1 빔 스캐너(206)로서 구현될 수 있다. 실시예에서, 제 1 빔 스캐너(206)에 의한 레이저 빔 스캐닝의 패턴은 고정될 필요는 없다.
[0028] 예컨대, 제어기(204) 내의 제 1 빔 스캐너 구동기(214)는 다양한 팩터들에 기반한 상이한 스캔 패턴들에 따라 제 1 빔 구동기(206)에 스티어링 커맨드들을 발행할 수 있다. 예컨대, 제 1 빔 스캐너(206)에 의해 커버될 섹터에 대한 각도(α)는, 차량이 주행하는 도로가 넓은 고속도로인지 또는 좁은 골목인지, 또는 베어링에 대해 각도(α)가 얼마나 넓을 필요가 있는지를 가질 수 있는 다른 팩터들에 기반하여 변할 수 있다. 이러한 팩터들은 다른 소스들, 예컨대, 도 2에 도시된 LIDAR 장치(202)에 커플링된 내비게이션 시스템으로부터 획득된 지식으로부터 도출될 수 있다.
[0029] 실시예에서, 제 1 빔 스캐너(206)는 하나 또는 그 초과의 관심 타겟들이 위치될 가능성이 있는 하나 또는 그 초과의 관심 영역들을 커버한다. 그러한 관심 영역들은 일부 교통 환경, 예컨대, 다중-차선 고속도로들 또는 교차로 근처 또는 가까운 도로들에서 비교적 넓을 수 있다. 실시예에서, 제 1 빔 스캐너(206)가 제 1 빔 스캐너(206)에 의해 커버되는 하나 또는 그 초과의 관심 영역들 내의 하나 또는 그 초과의 특정 타겟들을 정확히 추적할 필요는 없다.
[0030] 실시예에서, 제 1 빔 스캐너(206)는 이들 타겟들로부터의 레이저 빔의 반사들에만 기반하여 타겟 데이터를 획득할 필요가 있고, 데이터를 제어기(204) 내의 프로세서(210)로 전달하고, 프로세서(210)는 이들 타겟들 중 어느 것이 관심 타겟일지에 관하여 결정한다. 충돌 회피 애플리케이션들에서, 예컨대, 제 1 빔 스캐너(206)에 의해 스캔되는 하나 또는 그 초과의 영역들에서 식별되는 관심 타겟은 LIDAR 장치가 장착된 차량에 가장 가까운 타겟, 고속으로 접근하는 타겟, 또는 큰 충돌 위험을 제공하는 타겟일 수 있다. 실시예에서, 하나 초과의 관심 타겟은 더 정확한 모니터링 또는 추적을 위해 제어기(204)에 의해 식별될 수 있다.
[0031] 실시예에서, 제 1 빔 스캐너(206)에 의해 커버되는 영역(110) 내의 타겟들 중 어느 것이 더 정확한 모니터링 또는 트래킹을 필요로 하는지를 제어기(204)가 결정한 후, 제어기(204) 내의 제 2 빔 스캐너 구동기(216)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 빔 스캐너에 의해 송신되는 레이저 빔을 각도(β)로 커버되는 섹터의 영역(112) 내의 지점들로 지향시키기 위한 빔 지향 커맨드들을 제 2 빔 스캐너(208)로 발행한다. 실시예에서, 제 2 빔 스캐너(208)는 포비에이션을 위해, 즉, 레이저 빔을 영역(112) 내의 랜덤한 지점들로 랜덤한 방향들로, 또는 대안적으로, 랜덤한 것처럼 보이는 미리 프로그래밍된 방향들로 지향시키기 위해 구성된 빔 스캐너를 포함한다. 실시예에서, 제 2 빔 스캐너(208)는 회절-기반 빔 스캐너, 예컨대, LCOS(liquid-crystal-on-silicon) 기반 빔 스캐너를 포함한다. 실시예에서, 제 2 빔 스캐너(208)가 각도(β)로 정의된 비교적 좁은 섹터만을 스캔하기 때문에, 제 2 빔 스캐너(208)가 비교적 낮은 스위칭 레이트를 갖더라도, 관심 타겟들에 대한 정확하고 빈번한 데이터 업데이트들이 달성될 수 있다.
[0032] 도 2에 도시된 블록도에서, LIDAR 장치(202)의 부분들인 제 1 빔 스캐너(206) 및 제 2 빔 스캐너(208)가 물리적으로 서로 인접하게 위치될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 제 1 빔 스캐너(206) 및 제 2 빔 스캐너(208)에 대한 블록들은 그들 개개의 기능들을 예시하기 위해 도 2에 별개의 블록들로 도시된다. 도 2의 LIDAR 장치(202)가 구현되는 제 1 차량(102)에 대한 예시적인 교통 환경을 예시하는 도 1을 참조하면, 각도(β)로 커버된 더 좁은 섹터의 영역(112)은 각도(α)에 의해 커버되는 더 넓은 섹터의 영역(110) 내에 포함된다.
[0033] 실시예에서, 도 2의 제 1 빔 스캐너(206)는 제 1 레이저 빔을 스캔하도록 구성되고, 제 2 빔 스캐너(208)는 제 2 레이저 빔을 스캔하도록 구성된다. 대안적인 실시예에서, 하나 또는 그 초과의 부가적인 빔 스캐너들은 하나 또는 그 초과의 부가적인 관심 영역들, 예컨대 도 1에 도시된 제 1 차량(102)의 좌측, 우측 또는 후방에 대한 영역들을 스캔하기 위해 LIDAR 장치에서 구현될 수 있다.
[0034] 실시예에서, 도 2에 도시된 제 1 빔 스캐너(206) 및 제 2 빔 스캐너(208)는 레이저 빔들을 동일한 파장으로 지향시키도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 단일 레이저 소스 및 빔 분할기가 LIDAR 장치에 제공될 수 있고, 분할된 레이저 빔들 중 하나가 넓은 영역 스캐닝을 위해 제 1 빔 스캐너(206)에 의해 지향될 수 있는 반면에, 다른 분할된 레이저 빔은 좁은 영역 스캐닝을 위해 제 2 빔 스캐너(208)에 의해 지향될 수 있다.
[0035] 대안적인 실시예에서, 제 1 및 제 2 빔 스캐너들(206 및 208)은 2 개의 상이한 파장들로 2 개의 레이저 빔들을 지향시키도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 부가적인 정보는 상이한 파장들에서 주어진 관심 타겟으로부터 반사된 신호들을 비교함으로써 획득될 수 있고, 이로써 LIDAR 장치가 관심 타겟의 추가적인 분석을 수행하도록 허용한다. 추가의 실시예에서, 상이한 파장들의 레이저 빔들은 또한, 커버리지 영역 내의 타겟들 또는 물체들의 추가의 지식을 획득하고, LIDAR 장치가 동작하는 환경의 추가의 분석을 허용하는 부가적인 정보를 획득하기 위해 그 영역 내의 다른 타겟들 또는 물체들로 지향될 수 있다. 예컨대, 상이한 파장들의 레이저 빔들의 반사들은 교통 환경에서 LIDAR 장치가 장착된 차량의 주변에 어떤 타입들의 차량이 있는지에 대한 정보를 산출할 수 있다.
[0036] 도 3은 LIDAR 장치에 의해 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하는 방법의 실시예를 예시하는 흐름도이다. 도 3에서, 하나 또는 그 초과의 타겟들이 위치할 가능성이 있는 하나 또는 그 초과의 관심 영역들에 기반하여 제 1 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하는 단계가 블록(302)에 도시된다. 하나 또는 그 초과의 관심 영역들 내의 하나 또는 그 초과의 식별된 타겟들을 모니터링하기 위해 제 1 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들과 상이한 제 2 복수 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하는 단계가 블록(304)에 도시된다.
[0037] 실시예에서, 도 3의 블록(302)에 도시된 바와 같이, 제 1 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로의 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들의 스캐닝은 도 2에 도시된 제 1 빔 스캐너(206)에 의해 수행된다. 실시예에서, 제 1 빔 스캐너(206)는 미리 결정된 스캔 패턴을 사용하여 비교적 넓은 영역 또는 섹터를 스캔할 수 있다. 실시예에서, 도 3의 블록(302)에 도시된 바와 같은 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들의 스캐닝은 레이저 빔 반사기, 예컨대, MEMS 제어 반사기와 같은 기계적으로 제어되는 반사기에 의해 수행될 수 있다.
[0038] 실시예에서, 도 3의 블록(304)에 도시된 바와 같이, 제 2 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로의 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들의 스캐닝은 도 2에 도시된 제 2 빔 스캐너(208)에 의해 수행된다. 실시예에서, 제 2 빔 스캐너(208)는 제 1 빔 스캐너(206)에 의해 스캔되는 영역 또는 섹터와 비교하여 비교적 좁은 영역 또는 섹터를 스캔할 수 있다. 실시예에서, 도 3의 블록(304)에 도시된 바와 같은 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들의 스캐닝은, 포비에이션을 위해, 즉, 랜덤한 방향들로, 또는 대안적으로, 랜덤한 것처럼 보이는 프로그래밍된 방향들로 레이저 빔을 랜덤한 지점들로 지향시키기 위해 구성된 레이저 빔 스캐너에 의해 수행될 수 있다. 실시예에서, 도 3의 블록(304)에 따라 스캐닝을 수행하는 레이저 빔 스캐너는 회절-기반 빔 스캐너, 예컨대, LCOS 기반 빔 스캐너를 포함한다.
[0039] 도 4는 LIDAR 장치에 의해 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하기 위한 장치(400)의 실시예를 예시하는 블록도이다. 도 4에서, 장치(400)는, 블록(402)에 도시된 바와 같이, 하나 또는 그 초과의 타겟들이 위치할 가능성이 있는 하나 또는 그 초과의 관심 영역들에 기반하여 제 1 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하도록 구성된 로직을 포함한다. 장치(400)는 또한, 블록(404)에 도시된 바와 같이, 하나 또는 그 초과의 관심 영역들 내의 하나 또는 그 초과의 식별된 타겟들을 모니터링하기 위해 제 1 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들과 상이한 제 2 복수 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하도록 구성된 로직을 포함한다.
[0040] 실시예에서, 블록(402)에 도시된 바와 같이 제 1 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하도록 구성된 로직은 레이저 빔 반사기, 예컨대, MEMS 제어 반사기와 같은 기계적으로 제어되는 반사기에 의해 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하도록 구성된 로직을 포함한다. 실시예에서, 블록(404)에 도시된 바와 같이 제 2 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하도록 구성된 로직은 회절-기반 빔 스캐너, 이를테면, LCOS 기반 빔 스캐너에 의해 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하도록 구성된 로직을 포함한다.
[0041] 실시예에서, 블록(402)에 도시된 바와 같이 제 1 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하도록 구성된 로직 및 블록(404)에 도시된 바와 같이 제 2 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하도록 구성된 로직은 도 2에 도시된 제어기(204)에서 구현될 수 있다. 예컨대, 로직 블록들(402 및 404)은 프로세서(210) 내의 하드-와이어드 로직(hard-wired logic) 회로에서 구현되거나, 또는 대안적으로, 프로세서(210) 및 메모리(212)에서 하드웨어 및 소프트웨어의 조합으로서 구현될 수 있다.
[0042] 당업자들은, 정보 및 신호들이 다양한 상이한 기술들 및 기법들을 이용하여 표현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예컨대, 상기 설명 전반에 걸쳐 참조될 수 있는 데이터, 명령들, 커맨드들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기 필드들 또는 자기 입자들, 광 필드들 또는 광 입자들, 또는 이들의 임의의 결합으로 표현될 수 있다.
[0043] 더욱이, 당업자들은 본원에 개시된 실시예들에 관련하여 설명되는 다양한 예시적인 로직 블록들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합으로서 구현될 수 있음을 인식할 것이다. 다양한 예시적인 컴포넌트, 블록, 모듈, 회로 및 단계는 그의 기능성의 견지에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 이러한 기능성이 하드웨어로서 구현되는지 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로서 구현되는지는 전체 시스템에 부과되는 설계 제약들 및 특정 애플리케이션에 의존한다. 당업자들은 설명된 기능을 각각의 특정 애플리케이션에 대해 다양한 방식들로 구현할 수 있지만, 그러한 구현 결정들이 본 개시의 범위를 벗어나게 하는 것으로서 해석되지는 않아야 한다.
[0044] 본원에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법들, 시퀀스들 또는 알고리즘들은 직접 하드웨어로, 또는 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어 및 소프트웨어 모듈의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은, RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터들, 하드 디스크, 착탈식 디스크, CD-ROM, 또는 당분야에 공지된 임의의 다른 형태의 저장 매체에 상주할 수 있다. 예시적인 저장 매체는, 프로세서가 저장 매체로부터 정보를 판독하고, 저장 매체에 정보를 기입할 수 있도록 프로세서에 커플링된다. 대안으로, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수 있다.
[0045] 따라서, 본 개시내용의 실시예는 부분적인 태그들을 사용하여 캐시 방식 예측을 위한 방법을 구현하는 컴퓨터 판독 가능 매체들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 개시내용은 예시된 예들로 제한되지 않고 본원에서 설명되는 기능성을 수행하기 위한 임의의 수단이 본 개시내용의 실시예들에 포함된다.
[0046] 위의 개시내용이 예시적인 실시예들을 도시하지만, 다양한 변화들 및 변형들이 첨부된 청구항들의 범위로부터 벗어남 없이 여기서 이루어질 수 있다는 것이 주의되어야 한다. 본원에 설명된 실시예들에 따른 방법 청구항들의 기능들, 단계들 또는 동작들은 달리 명백히 언급되지 않는다면 임의의 특정 순서로 수행될 필요는 없다. 또한, 엘리먼트들이 단수 형태로 설명 또는 청구될 수 있지만, 단수에 대한 제한이 명시적으로 언급되지 않는다면, 복수가 고려된다.

Claims (23)

  1. LIDAR(light detection and ranging) 장치로서,
    제 1 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 제 1 영역을 스캔하도록 구성된 기계적으로 제어되는 반사기를 포함하는 제 1 빔 스캐너(beam scanner); 및
    상기 제 1 복수의 스캔 패턴들 중 상기 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들과 상이한 제 2 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 제 2 영역을 스캔하도록 구성된 제 2 회절-기반 빔 스캐너(diffraction-based beam scanner) ― 상기 제 1 영역은 상기 제 2 영역보다 더 넓고, 상기 제 2 회절-기반 빔 스캐너는 포비에이션(foveation)을 위해 구성됨 ― ; 및
    상기 제 1 빔 스캐너 및 상기 제 2 빔 스캐너에 커플링된 제어기를 포함하고, 상기 제어기는:
    상기 제 1 영역을 스캔하도록 상기 제 1 빔 스캐너를 구동시키고,
    상기 제 1 영역에 포함된 하나 또는 그 초과의 타겟들로부터의 반사들에 기반하여 상기 제 1 빔 스캐너로부터 타겟 데이터를 획득하고,
    상기 하나 또는 그 초과의 타겟들 중 어느 것이 관심 타겟들인지를 결정하고, 그리고
    상기 타겟 데이터로부터 결정된 상기 관심 타겟들을 모니터링하기 위해 상기 제 2 회절-기반 빔 스캐너를 상기 제 2 영역 내의 지점들로 구동시키도록 구성되는,
    LIDAR 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 스캐너는 레이저 빔 반사기를 포함하는,
    LIDAR 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저 빔 반사기는 MEMS(microelectromechanical system) 제어 반사기를 포함하는,
    LIDAR 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 회절-기반 빔 스캐너는 LCOS(liquid-crystal-on-silicon) 기반 빔 스캐너를 포함하는,
    LIDAR 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 스캐너는 제 1 레이저 빔을 스캔하도록 구성되고,
    상기 제 2 회절-기반 빔 스캐너는 제 2 레이저 빔을 스캔하도록 구성되고, 그리고
    상기 제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔은 동일한 파장을 갖는,
    LIDAR 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 스캐너는 제 1 레이저 빔을 스캔하도록 구성되고,
    상기 제 2 회절-기반 빔 스캐너는 제 2 레이저 빔을 스캔하도록 구성되고, 그리고
    상기 제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔은 상이한 파장들을 갖는,
    LIDAR 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어기는 추가로 상이한 파장들에서 상기 제 1 레이저 빔 및 상기 제 2 레이저 빔의 반사들에 기반하여 상이한 재료들의 타겟들을 구별하도록 구성되는,
    LIDAR 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 포비에이션은 상기 제어기가 상기 제 2 회절-기반 빔 스캐너의 레이저 빔을 랜덤한 방향들로 상기 제 2 영역 내의 랜덤한 지점들로 지향시키는 것을 포함하는,
    LIDAR 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 영역은 전체적으로 상기 제 1 영역 내에 있는,
    LIDAR 장치.
  10. LIDAR(light detection and ranging) 장치로서,
    제 1 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 제 1 영역을 스캔하도록 구성된 기계적으로 제어되는 반사기를 포함하는 제 1 빔 스캐너;
    상기 제 1 복수의 스캔 패턴들 중 상기 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들과 상이한 제 2 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 제 2 영역을 스캔하도록 구성된 제 2 회절-기반 빔 스캐너 ― 상기 제 1 영역은 상기 제 2 영역보다 더 넓고, 상기 제 2 회절-기반 빔 스캐너는 포비에이션을 위해 구성됨 ― ; 및
    스캐닝을 위해 상기 제 1 빔 스캐너 및 상기 제 2 회절-기반 빔 스캐너를 제어하기 위한 수단을 포함하고, 상기 제어하기 위한 수단은:
    상기 제 1 영역을 스캔하도록 상기 제 1 빔 스캐너를 구동시키기 위한 수단;
    상기 제 1 영역에 포함된 하나 또는 그 초과의 타겟들로부터의 반사들에 기반하여 상기 제 1 빔 스캐너로부터 타겟 데이터를 획득하기 위한 수단;
    상기 하나 또는 그 초과의 타겟들 중 어느 것이 관심 타겟들인지를 결정하기 위한 수단; 및
    상기 타겟 데이터로부터 결정된 상기 관심 타겟들을 모니터링하기 위해 상기 제 2 회절-기반 빔 스캐너를 상기 제 2 영역 내의 지점들로 구동시키기 위한 수단을 포함하는,
    LIDAR 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 스캐너는 상기 제 2 회절-기반 빔 스캐너보다 더 빠른 레이트로 스캔하도록 구성되는,
    LIDAR 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 스캐너는 레이저 빔 반사기를 포함하는,
    LIDAR 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 레이저 빔 반사기는 MEMS(microelectromechanical system) 제어 반사기를 포함하는,
    LIDAR 장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 회절-기반 빔 스캐너는 LCOS(liquid-crystal-on-silicon) 기반 빔 스캐너를 포함하는,
    LIDAR 장치.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 스캐너는 제 1 레이저 빔을 스캔하도록 구성되고, 그리고
    상기 제 2 회절-기반 빔 스캐너는 제 2 레이저 빔을 스캔하도록 구성되는,
    LIDAR 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔은 동일한 파장을 갖는,
    LIDAR 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔은 상이한 파장들을 갖는,
    LIDAR 장치.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 영역은 전체적으로 상기 제 1 영역 내에 있는,
    LIDAR 장치.
  19. 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하는 방법으로서,
    기계적으로 제어되는 반사기를 포함하는 제 1 빔 스캐너에 의해, 제 1 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 사용하여 제 1 영역을 스캔하는 단계;
    상기 제 1 영역에 포함된 하나 또는 그 초과의 타겟들로부터의 반사들에 기반하여 상기 제 1 빔 스캐너로부터 타겟 데이터를 획득하는 단계;
    상기 하나 또는 그 초과의 타겟들 중 어느 것이 관심 타겟들인지를 결정하는 단계; 및
    제 2 회절-기반 레이저 스캐너에 의해, 상기 타겟 데이터로부터 결정된 관심 타겟들을 모니터링하기 위해, 상기 제 1 복수의 스캔 패턴들 중 상기 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들과 상이한 제 2 복수의 스캔 패턴들 중 하나 또는 그 초과의 스캔 패턴들로 하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 사용하여 제 2 영역 내의 지점들을 스캔하는 단계(304)를 포함하고,
    상기 제 1 영역은 상기 제 2 영역보다 더 넓고,
    상기 제 2 회절-기반 빔 스캐너는 포비에이션을 위해 구성되는,
    하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 스캐너에 의해 스캔하는 단계는 제 1 레이저 빔을 스캔하는 단계를 포함하고,
    상기 제 2 회절-기반 빔 스캐너에 의해 스캔하는 단계는 제 2 레이저 빔을 스캔하는 단계를 포함하는,
    하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔은 동일한 파장을 갖는,
    하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하는 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔은 상이한 파장들을 갖는,
    하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하는 방법.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 2 영역은 전체적으로 상기 제 1 영역 내에 있는,
    하나 또는 그 초과의 레이저 빔들을 스캔하는 방법.
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