KR20200016930A - LiDAR 시스템을 위한 작동 방법 및 제어 유닛, LiDAR 시스템 그리고 작업 장치 - Google Patents

LiDAR 시스템을 위한 작동 방법 및 제어 유닛, LiDAR 시스템 그리고 작업 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 펄스 시퀀스 코딩되어 작동 가능하고 SPAD 기반 검출기 요소(22)를 구비하여 형성된 LiDAR 시스템(1)의 작동 방법에 관한 것으로, 이 방법에서는 (ⅰ) SPAD 기반 검출기 요소(22)의 데드 타임(ttot)이 검출되고, (ⅱ) LiDAR 시스템(1)의 송신 모드에서 시간적으로 직접 또는 바로 연속해서 송출될 1차 광(57)의 송신 펄스들(57-1, ..., 57-4) 간의 최소 시간차(tmin)가 상기 데드 타임(ttot)에 적어도 거의 일치하도록 결정된다.

Description

LiDAR 시스템을 위한 작동 방법 및 제어 유닛, LiDAR 시스템 그리고 작업 장치
본 발명은, LiDAR 시스템을 위한 작동 방법 및 제어 유닛, LiDAR 시스템 자체, 그리고 작업 장치 및 특히 차량에 관한 것이다.
작업 장치 및 특히 차량의 주변을 검출하기 위하여 소위 LiDAR 시스템의 사용이 증가하고 있는데, 이 LiDAR 시스템은, 시야에 광 또는 적외선을 가하고, 시야의 분석 및 시야 내에 포함된 물체의 검출을 위해 시야에 의해 반사된 방사선을 수집하여 평가하도록 설계된다.
펄스 방식으로 작동되는 LiDAR 시스템에서 다른 신호원들에 의한 크로스 토크 및 간섭을 줄이기 위하여, 개별 LiDAR 시스템의 작동을 위해 펄스 시퀀스 코딩된 절차가 종종 채택되며, 이 경우 정합 필터와 관련하여 인식 정확도에서 개선이 달성될 수 있다. 하지만 많은 상황에서 이러한 인식 정확도는 불충분하다.
청구항 1의 특징들을 갖는, 펄스 시퀀스 코딩된 상태로 작동 가능한 LiDAR 시스템을 위한 본 발명에 따른 작동 방법은, 장치 추가 비용 없이 인식 정확도가 더욱 증대될 수 있다는 장점을 갖는다. 이와 같은 장점은, 청구항 1의 특징들에 의해 본 발명에 따라, 펄스 시퀀스 코딩되어 작동 가능하고 SPAD 기반 검출기 요소로 작동되는 LiDAR 시스템을 위한 작동 방법이 제공됨으로써 달성되며, 이 방법에서는 SPAD 기반 검출기 요소의 데드 타임이 검출되고, LiDAR 시스템의 송신 모드에서 시간적으로 직접 또는 바로 연속해서 송출될 또는 송출된 1차 광의 송신 펄스들의 최소 시간차가 데드 타임에 적어도 거의 일치하도록, 그리고 이 데드 타임을 특히 -적어도 약간- 초과하도록 결정 및/또는 산정된다. 상응하는 데드 타임의 발생을 수반하는 SPAD 기반 검출기 요소의 특성으로 인해, 검출 이벤트 후에 데드 타임을 대기하는 것만으로도 바람직한 방식으로, 유입되는 광자에 대한 검출 확률이 상승함으로써, 송신된 송신 펄스들에 대한 시간차의 상응하는 선택 및 상응하게 그로부터 결과로 나타나는 수신된 펄스들의 시간차는 수신 펄스의 입사하는 2차 광의 검출에 대한 확률을 증가시킨다.
종속 청구항들은 본 발명의 바람직한 개선예들을 보여준다.
바람직한 일 개선예에 따른 본 발명에 따른 작동 방법에서는, 시간적으로 직접 또는 바로 연속해서 송출될 또는 송출된 1차 광의 송신 펄스들의 최소 시간차가 일정한 값을 가질 때, 특히 간단한 조건이 설정된다.
본 발명에 따른 작동 방법에서는, 시간적으로 직접 또는 바로 연속해서 송출될 또는 송출된 1차 광의 송신 펄스들의 최소 시간차가 SPAD 기반 검출기 요소의 데드 타임에 비례하여 다음의 관계식 (Ⅰ)
Figure pct00001
을 만족시킬 때, 특히 적합한 조건이 설정되며, 상기 관계식에서 ttot는 SPAD 기반 검출기 요소의 데드 타임을 나타내고, tmin은 직접 또는 바로 연속하는 1차 광의 송신 펄스들의 최소 시간차를 나타내며, x는 -적어도 일시적으로- 일정한 양(+)의 값, 특히 0이 아닌 값을 나타낸다.
이 경우, 값(x)은 관계식 x ≤ 0.3, 바람직하게는 관계식 x ≤ 0.2, 더욱 바람직하게는 관계식 x ≤ 0.1 그리고 특히 관계식 x = 0.1을 만족시킬 수 있다.
최소 시간차(tmin)가 관계 tmin = 1.1·ttot를 만족시키는 상황이 특별히 중요하다.
SPAD 기반 검출기 요소의 데드 타임이 측정 방법에 의해서, 특히 시간적으로 반복되는 방식으로 그리고/또는 기계적 학습 방법과 관련하여 검출될 때, 본 발명에 따른 작동 방법의 일 개선예에서 특히 고도의 유연성이 설정된다. 이와 같은 조치에 의해, 검출기 요소에서 각각 상호 구별될 유효 데드 타임도 야기할 수 있는 센서 교체, 노후화 프로세스 및/또는 변동성 작동 조건이, 더 정확히는 사용자의 개입 없이 고려될 수 있다.
대안적으로 또는 추가로는, 특히 기반이 되는 LiDAR 시스템의 정상 작동 동안, SPAD 기반 검출기 요소의 데드 타임이 반복적으로 검출되는 구성이 제안될 수 있다. 이와 같은 제안은, 특히 LiDAR 시스템의 작동 진행 중에, 기본이 되는 SPAD 기반 검출기 요소에서 검출 거동의 변화를 추후 필요에 따라 고려하기 위하여, 이러한 변화가 나타났는지의 여부가 검사될 수 있음을 의미한다.
또한, 본 발명은, 본 발명에 따른 작동 방법의 일 실시예를 실시하고, 개시하고, 제어하도록, 그리고/또는 본 발명에 따른 작동 방법에서 사용되도록 설계된, LiDAR 시스템용 제어 유닛과도 관련이 있다.
더 나아가, 본 발명은, 시야를 광학적으로 검출하기 위한 LiDAR 시스템 자체도 제공한다. 제안된 LiDAR 시스템은, 본 발명에 따른 작동 방법을 실시하도록 또는 이와 같은 본 발명에 따른 작동 방법에서 사용되도록 설계된다. 특히, 본 발명에 따른 LiDAR 시스템은, 작업 장치와 관련하여 또는 차량과 관련하여 사용되도록 설계된다.
본 발명에 따른 LiDAR 시스템은, 특히 1차 광을 시야 내로 공급 및 송출하기 위한 송신 광학계; 하나 이상의 SPAD 기반 검출기 요소를 통해 2차 광이 검출될 수 있는 검출기 어셈블리를 구비하고 시야로부터 2차 광을 수신하기 위한 수신 광학계; 및/또는 특히 SPAD 기반 검출기 요소의 데드 타임에 기초하여 송신 광학계 및/또는 수신 광학계의 작동을 제어하기 위해 본 발명에 따라 설계된 제어 유닛;을 구비하여 형성된다.
마지막으로, 본 발명은, 또한 시야의 광학 검출을 위해 본 발명에 따라 설계된 LiDAR 시스템을 구비하여 형성된 작업 장치 및 특히 차량을 제공한다.
첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들이 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 LiDAR 시스템의 일 실시예의 개략적 블록도이다.
도 2 및 도 3은 1차 광의 단일 펄스를 참조하여 SPAD 기반 검출기 요소 내에서 데드 타임과 검출 확률 사이의 관계를 설명하는 그래프이다.
도 4 및 도 5는 1차 광의 개별 펄스의 연속 시퀀스에서 광자속(photon flux)과 평균 검출 속도 사이의 관계를 설명하는 그래프이다.
이하에서는 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예들 및 기술적 배경이 상세하게 기술된다. 동일하고 대등한, 그리고 동일하게 혹은 대등하게 작용하는 요소들 및 구성 요소들에는 동일한 참조 부호들을 부여하였다. 지시된 요소들 및 구성 요소들이 언급될 때마다 상세히 설명하지는 않는다.
도시된 특징들 및 또 다른 특성들은, 본 발명의 요지를 벗어나지 않으면서 임의로 서로 분리될 수도 있고, 임의로 서로 조합될 수 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 LiDAR 시스템(1)의 일 실시예를 블록도의 형태로 개략적으로 보여준다.
도 1에 도시되어 있고 펄스 시퀀스 코딩된 작동에 적합한 LiDAR 시스템(1)은, 제어 및 평가 유닛(40) 외에, 예컨대 하나 또는 복수의 광원(65-1)을 갖는 광원 유닛(65), 송신 광학계(60), 수신 광학계(30) 및 검출기 어셈블리(20)를 갖춘, LiDAR 시스템(1)의 작동에 기초가 되는 광학 시스템(10)으로 이루어진다. LiDAR 시스템(1)의 작동의 제어 및 LiDAR 시스템(1)에 의해 수신된 신호의 평가는 제어 및 평가 유닛(40)에 의해 수행된다.
작동 중에는, 제어 및 평가 유닛(40)을 이용하여 제어 라인(42)을 통해 제어 및 개시가 이루어짐으로써, 광원 유닛(65)이 1차 광이라고도 지칭되는 주 광(57)의 생성 및 출력을 유발한다. 1차 광(57)은, 적용예에 상응하게 빔 성형 광학계(66)에 의해 모델링되고, 그 후에 송신측에서 스캐닝하는 편향 광학계(62)에 의해 내부에 객체(52)가 포함된 시야(50) 내로 송출된다.
본 발명에서는, 예컨대 펄스 방식 레이저 소스 형태의 광원 유닛(65) 및 개별 광원(65-1)의 펄스 작동에 초점이 맞추어져 있다.
시야(50) 및 물체(52)로부터 반사된 광은 2차 광(58)이라고도 지칭되고, 수신 광학계(30)에서 대물렌즈(34)에 의해 수신되며, 경우에 따라서는 제공된 2차 광학계(35)에 의해 추가 처리된 다음, 하나 또는 복수의 센서 요소 또는 검출기 요소(22)를 구비한 검출기 어셈블리(20)로 전송된다. 검출기 어셈블리(20)의 센서 요소(22)는, 제어 및 측정 라인(41)에 의해 제어 및 평가 유닛(40)으로 전송되는, 2차 광(58)을 나타내는 신호를 생성한다.
본 발명에 따르면, 검출기 어셈블리(20)의 제공된 검출기 요소(22)가 SPAD-원리[SPAD = single photon avalanche diode]에 따라 동작한다.
즉, 개별 검출기 요소(22)의 베이스는, 단 하나의 광자를 수용할 때 이미 포화되고, 그래서 바람직하게는 예컨대 가이거 모드에서 상응하는 상류측 보호 회로로 작동되는 애벌런시 포토 다이오드이다. 이러한 상황으로 인해, 본 발명에 따라 검출기 요소(22)의 포토 다이오드의 특성에 의해 주어진 데드 타임(ttot)보다 큰 특정 시간 간격이 경과한 후에는, 검출 확률의 증가가 본 발명에 따라 활용될 수도 있지만, 이는 본원 작동 방법에 따른 작동을 전제로 한다.
도 1에 따른 제어 및 평가 유닛(40)의 실시예는, 버스(101)에 의해 송신 유닛(70), 수신 유닛(80) 및 상관 유닛(90)과 연결되어 있는 상위 제어 시스템(100)으로 형성된다.
제어 시스템(100) 및 유닛(70, 80 및 90)은 실제로 제어 및 평가 유닛(40) 내부에서 독립적인 구성 요소들로서 형성될 수 있다.
제어 및 평가 유닛(40)의 하나 또는 복수의 구성 요소가 서로 조합되고 통합되어 형성됨으로써, 도 1에 따른 도해는 기존의 구성 요소들을 원칙에 따라 도시하기 위해서만 이용될 뿐, 이를 통해 구체적인 아키텍처가 반드시 반영될 필요는 없으며 도 1의 도해와 상이할 수도 있는 LiDAR 시스템(1)이 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, LiDAR 시스템의 작동 시, 광원(65-1)을 가진 광원 유닛(65)의 펄스 작동에서 시야(50)가 1차 광(57)으로 조명되고 검사되는 펄스 원리에 초점이 맞추어져 있다.
정확한 검출을 가능하게 하기 위하여, 본 발명에 따라 한 편으로는, 이하에서 상세하게 설명되고 또 다른 도면들에 도시되어 있는, 시간적으로 직접 또는 바로 연속해서 송출된 1차 광(57)의 송신 펄스들(57-1, ..., 57-4)의 최소 시간차(tmin)가 데드 타임(ttot)에 적어도 거의 일치하도록, 그리고 특히 위에서 이미 상세하게 기술한 바와 같이 상기 데드 타임을 적어도 약간 초과하도록 결정됨으로써, LiDAR 시스템(1)의 SPAD 기반 검출기 요소(22)의 데드 타임(ttot)이 검출되어 송신 모드에서 고려된다.
수신 광학계(30)의 측에서 1차 광(52)의 송신 펄스들(57-1, ..., 57-4)을 갖는 펄스 시퀀스의 검출 확률을 증가시키기 위한 또 다른 조치로서, 예컨대 정합 필터 또는 최적 필터의 의도에서, 검출기 어셈블리(20)와 관련하여 제어 유닛(40) 내에서 상관 유닛(90)에 의해 송신 유닛(70)과 수신 유닛(80) 간의 신호 상관 관계가 생성될 수 있다.
이 경우, 제어 유닛(40)과 광원 유닛(65) 간의 결합은 제어 라인(42)을 통해 이루어진다. 제어 유닛(40)과 검출기 어셈블리(20) 간의 결합은 제어 라인(41)을 통해 이루어진다.
도 2 및 도 3은, 1차 광(57)의 하나의 단일 펄스(57-1)를 토대로, 광자속(φ)의 함수로서, SPAD 기반 검출기 요소(22)에서의 데드 타임(ttot)과 검출 속도[R(φ)] 또는 검출 확률[P(Φ)] 간의 관계를 그래프(120 및 130)의 형태로 설명한다.
횡 좌표(121 및 131)에는 각각 시간(t)이 기입되어 있다.
도 2의 그래프(120)에서 종 좌표(122)는, 1차 광(57)의 단일 펄스(57-1)를 나타내는 자취(trace, 123)에 대한 광자속(Φ)을, 그리고 자취(124)에서는 상기 개별 펄스(57-1)에 대한 검출 속도[R(φ)]를 도시한다. 측정 단위는 상대적 단위이다. 자취(124)의 검출 속도[R(φ)]는 실질적으로 자취(123)의 광자속(Φ)을 추종한다는 것을 알 수 있다.
도 3의 그래프(130)에서 종 좌표(132)는, SPAD 기반 검출기 요소(22)에 대해 1로 정규화된 검출 확률[P(Φ)]을 나타낸다.
검출 확률[P(Φ)]은 도 3의 그래프(130)에 도시된 자취(133)의 파형을 나타내며, 시점 t = 0에서 여기가 시작될 때 연속 광자속에서 검출 확률[P(Φ)]은 t0 = 0일 때 먼저 최대 1이고, 연속적인 여기의 파형에서 특정 값으로(본 실시예에서는 대략 0.6으로) 진동한다. 그 다음에는, 시점(t)에서 단일 펄스(57-1)가, 즉, 증가된 광자속(Φ)을 갖는 여기가 수행된다. 펄스(57-1)에 의해 상승한 광자속으로 인한 검출 확률[P(Φ)]의 단시간의 증가 후에, 상기 검출 확률은 처음에는 감소하다가 데드 타임(ttot)을 지난 후 시점(t + ttot)에서 증가한 값을 보이며, 다시 말하면 원(135)으로 표시된 그래프(130)의 영역에서 피크 값을 보인다.
도 4 및 도 5는, 1차 광(57)의 복수의 단일 펄스(57-1, ..., 57-4)를 토대로, 광자속(φ)의 함수로서, SPAD 기반 검출기 요소(22)에서의 데드 타임(ttot)과 검출 속도[R(φ)] 또는 검출 확률[P(Φ)] 간의 관계를 그래프(140 및 150)의 형태로 설명한다.
횡 좌표(141 및 141)에는 각각 시간(t)이 기입되어 있다.
도 4의 그래프(140)서 종 좌표(142)는 1차 광(57)의 단일 펄스들(57-1, ..., 57-4)을 갖는 펄스 시퀀스를 나타내는 자취(143)에 대한 광자속(φ)을, 그리고 자취(144)에서는 상기 펄스 시퀀스에 대한 검출 속도[R(φ)]를 도시한다. 측정 단위는 상대적 단위이다. 자취(144)의 검출 속도[R(φ)]는 실질적으로 자취(143)의 광자속(Φ)을 추종한다는 것을 알 수 있다.
도 5에 따른 그래프(150)에서 자취(153)에서는, SPAD 기반 검출기 요소(22)에서의 검출 확률[P(Φ)]의 상응하는 의존성이 도시되어 있으며, 이 경우 다시 과도 상태에서 대략 0.6의 검출 확률을 야기하는 연속 광자속이 기초가 되며, 이때 시점 t = tO + 50ns에서 추가 단일 펄스들(57-1, ..., 57-4)로써 여기가 수행된다. 수직 및 하향 화살표로 표시된 시점들에서는, SPAD 기반 검출기 요소(22)의 데드 타임(ttot)에 상응하는 상호 시간차를 갖는 검출 확률[P(Φ)]에 대한 자취(153)에서 다시 국소 최대값을 확인할 수 있다.
그에 상응하게, 도 4에 따른 1차 광(57)의 개별 펄스들(57-1, ..., 57-4)의 펄스 시퀀스에 의한 여기에서는, SPAD 기반 검출기 요소(22)의 데드 타임(ttot)에 대략 일치하는 펄스 시퀀스의 개별 펄스들(57-1, ..., 57-4) 간의 시간차가 선택될 수 있으며, 이로 인해 본 발명에 따라 바람직한 방식으로 상기 시점들에 증가된 검출 확률[P(Φ)]이 이용되고, 상응하게 증가된 검출 속도[R(Φ)]를 야기한다.
이에 대한 추가적인 세부 사항은 더 아래의 설명을 참조하며, 본 발명의 상기 특징들 및 또 다른 특징들 그리고 특성들을 이하의 진술을 토대로 계속 설명한다:
LiDAR 시스템에서 개별 펄스들 대신 랜덤 또는 의사 랜덤 코딩된 광 펄스 시퀀스를 1차 광(57)으로서 송출하는 것은 이미 공지되어 있다.
이 경우, 수신 광학계(30)의 수신기(20)에서의 검출을 위해, 송신된 펄스 시퀀스를 갖는 수신된 펄스 시퀀스가 예컨대 최적 필터 또는 정합 필터(matched filter)를 사용해서 상관된다. 이는, 병행 작동되는 다른 LiDAR 시스템(1)에 대한 간섭 안전이 개선되는 긍정적인 효과를 갖는데, 그 이유는 센서가 이상적으로는 자체적으로 송신된 펄스 시퀀스에 대해서만 민감하고 다른 시스템의 펄스에 대해서는 민감하지 않기 때문이다.
기존의 레이저(65-1) 또는 레이저 드라이버 회로가 눈 보호 안전 표준이 아닌, 송출된 파워를 제한하는 요인이 될 경우에는, 허용된 에너지가 복수의 펄스에 분배된다는 또 다른 장점이 존재하게 된다.
Single Photon Avalanche Diode(SPAD)가 검출기 요소(22)로서 사용되는 경우, 코딩된 다중 펄스 LiDAR 시스템의 장점을 확장시키는 것이 본 발명의 과제이다.
검출기 요소(22)로서의 상기 검출기 다이오드의 특수성으로 인해, 펄스 시퀀스의 올바른 선택 시 펄스 시퀀스 내부에서 펄스들(57-1, ..., 57-4)의 검출 확률[P(Φ)]이 높아질 수 있다. 시퀀스 내부에서의 시간적 펄스 간격(tmin)이 바람직한 방식으로, 기초가 되는 SPAD의 데드 타임(ttot)으로부터 도출됨으로써, 예컨대 펄스 간격은 1배 내지 1.1배의 데드 타임 범위 내에 놓이게 되며, 그 결과, "1.0 × ttot ≤ tmin ≤ 1.1 × 데드 타임"이 적용된다.
본 발명의 핵심은, 송출된 1차 광(57)에 대한 펄스 시퀀스 내부에서의 펄스들(57-1, ..., 57-4) 간의 최소 시간차(tmin)를 검출기 또는 검출기 구성 요소(22)로서 사용되는 SPAD의 데드 타임(ttot)에 의존하도록 만들고, 특히 그렇게 되도록 유도하는 것이다. 이와 같은 방식으로, 펄스 시퀀스에 대한 검출 확률[Ρ(Φ)] 및 이와 더불어 검출 속도[R(Φ)]가 본 발명에 따라 증가된다.
시스템(1)은, SPAD가 검출기 어셈블리(20)의 검출기 요소(22)로서 사용된다는 특별한 특징을 갖는 전형적인 펄스 방식의 LiDAR 센서처럼 구성된다. SPAD를 가이거 모드에서 작동시킴으로써, 광자의 검출 후에 SPAD의 기하구조 및 픽셀 회로에 의해 정의되어 공지된 데드 타임(ttot)이 뒤따른다.
도 2는, 센서 요소(22)로서의 SPAD의 자취(124) 내에서의 평균 카운팅 속도[R(Φ)]를, 마찬가지로 도 2에 도시된 자취(123)의 임의의 입력 광자속(Φ)에 대해 그래프(120)의 형태로 도시한다. 카운팅 속도 및 광자속(Φ)에 대한 상기 두 자취(123, 124)의 간격은 SPAD(22)의 데드 타임(ttot)에서 기인하는데, 그 이유는 데드 타임(ttot)으로 인해 임의로 높은 광자 속도가 불가능하기 때문이다.
도 3은, 시간에 따라 가정된 광자속(Φ)에 대해, SPAD(22)가 이미 광자 검출 준비가 되어 있을 확률[P(Φ)]을 자취(133)로서 보여준다.
본 실시예에서, SPAD(22)는 시점 t0 = 0에 광자속(Φ)에 의해 활성화된다. 이 시점에서는 준비 확률이 처음에는 바로 1이다. 그에 이어서, 주어진 일정한 광자의 DC 플럭스(Φ)에 대한 확률[P(Φ)]은, 시점 t = 50ns에 광자의 세기 펄스가 수신될 때까지 대략 0.6에서 진동한다.
상기 순간에서의 더 높은 광자 속도로 인해, SPAD 검출의 확률[P(Φ)]은 더 높으며, 그 결과로 이후에는 준비 확률이 더 낮아진다. 이로부터 재차, 펄스 순간에 높아진 검출 확률에 의해, 과도 상태에 비해 데드 타임(ttot) 이후에 준비 확률이 더 높다는 사실이 추론될 수 있다. 이는, 검출 확률[P(Φ)]에 대한 자취(133)에서의 오버슈트를 나타낸다. 이 오버슈트는, 원(135) 안에 강조 표시된 영역에 의해 명시되어 있다.
본 발명은, 준비 확률[P(Φ)]의 상승의 시간 범위 내에서 시간적으로 상응하게 조정된 1차 광(57)의 송신 펄스들(57-1, ..., 57-4)의 송신에 의해, 시퀀스 내의 다음 펄스(57-1, ..., 57-4)가 수신되도록, 펄스 시퀀스가 시간적으로 - 특히 정확하게 - 조정됨으로써, 상기 검출 확률[P(Φ)]의 상승을 바람직한 방식으로 정확하게 이용한다.
도 4는, 자취(143)에서 예컨대 하나의 펄스 시퀀스를 -여기서는 값 시퀀스 1,1,1,0,1을 갖는 이진법으로- 보여준다.
펄스(57-1, ..., 57-4)가 전술된 효과로 인해 제2 및 제3 위치에서 더 높은 진폭을 갖는다는 것을 알 수 있다. 시퀀스 반복에 대한 특성이 도시되어 있다. 센서(22)가 사용 중에 상기 시퀀스를 측정 마다 빈번하게, 예컨대 대략 10 내지 500회 반복으로, 반복할 것이고, 그에 따라 상기 효과는 전체 검출 확률에 상당한 기여를 할 수 있다.
또한, 마찬가지로 -예컨대 매크로 픽셀 및 동시 검출과 같은- SPAD(22)와 연계된 배경 조명 억제를 위한 공지된 회로 기술도 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 LiDAR 컨셉은, SPAD 기반 검출기 어셈블리(20)를 구비하고 펄스 방식으로 동작하는 모든 LiDAR 시스템(1)에서 사용될 수 있다.

Claims (9)

  1. 펄스 시퀀스 코딩되어 작동 가능하고 SPAD 기반 검출기 요소(22)를 구비하여 형성된 LiDAR 시스템(1)의 작동 방법으로서,
    - SPAD 기반 검출기 요소(22)의 데드 타임(ttot)이 검출되고,
    - LiDAR 시스템(1)의 송신 모드에서 시간적으로 직접 또는 바로 연속해서 송출될 또는 송출된 1차 광(57)의 송신 펄스들(57-1, ..., 57-4) 간의 최소 시간차(tmin)가 상기 데드 타임(ttot)에 적어도 거의 일치하도록, 그리고 상기 데드 타임을 특히 -적어도 약간- 초과하도록 결정되는,
    LiDAR 시스템의 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 시간적으로 직접 또는 바로 연속해서 송출될 또는 송출된 1차 광(57)의 송신 펄스들(57-1, ..., 57-4)의 최소 시간차(tmin)가 일정한 값을 갖는, LiDAR 시스템의 작동 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 시간적으로 직접 또는 바로 연속해서 송출될 또는 송출된 1차 광(57)의 송신 펄스들(57-1, ..., 57-4)의 최소 시간차(tmin)가 SPAD 기반 검출기 요소(22)의 데드 타임(ttot)에 비례하여 다음의 관계식 (Ⅰ)
    Figure pct00002

    를 만족시키며, 상기 관계식에서 ttot는 SPAD 기반 검출기 요소(22)의 데드 타임을 나타내고, tmin은 직접 또는 바로 연속하는 1차 광(57)의 송신 펄스들(57-1, ..., 57-4)의 최소 시간차를 나타내며, x는 -적어도 일시적으로- 일정한 양(+)의 값, 특히 0이 아닌 값을 나타내는, LiDAR 시스템의 작동 방법.
  4. 제3항에 있어서, 값(x)이 관계식 x ≤ 0.3, 바람직하게는 관계식 x ≤ 0.2, 더욱 바람직하게는 관계식 x ≤ 0.1 그리고 특히 관계식 x = 0.1을 만족시키는, LiDAR 시스템의 작동 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, SPAD 기반 검출기 요소(22)의 데드 타임(ttot)이 측정 방법에 의해서, 특히 시간적으로 반복되는 방식으로 그리고/또는 기계적 학습 방법과 관련하여 검출되는, LiDAR 시스템의 작동 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 특히 기반이 되는 LiDAR 시스템(1)의 정상 작동 동안, SPAD 기반 검출기 요소(22)의 데드 타임(ttot)이 반복적으로 검출되는, LiDAR 시스템의 작동 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 작동 방법을 실시하도록 설계된, LiDAR 시스템(1)용 제어 유닛(40).
  8. 특히 작업 장치 또는 차량을 위한, 시야(50)의 펄스 시퀀스 코딩 방식 광학 검출을 위한 LiDAR 시스템(1)으로서,
    - 1차 광(57)을 시야(50) 내로 공급 및 송출하기 위한 송신 광학계(60),
    - 하나 이상의 SPAD 기반 검출기 요소(22)를 통해 2차 광(58)이 검출될 수 있는 검출기 어셈블리(20)를 구비한, 시야(50)로부터 2차 광(58)을 수신하기 위한 수신 광학계(30), 및/또는
    - 특히 SPAD 기반 검출기 요소(22)의 데드 타임(ttot)에 기초하여, 송신 광학계(60) 및/또는 수신 광학계(30)의 작동을 제어하기 위한, 제7항에 따른 제어 유닛(40)
    을 포함하는 LiDAR 시스템(1).
  9. 시야(50)의 광학 검출을 위한, 제8항에 따른 LiDAR 시스템(1)을 갖춘 작업 장치 및 특히 차량.
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