KR20200060442A

KR20200060442A - 확장된 동적 범위를 위한 조합 광검출기 어레이들

Info

Publication number: KR20200060442A
Application number: KR1020207011704A
Authority: KR
Inventors: 카너 오날; 블레이세 가센드; 피에르-이브스 드로즈
Original assignee: 웨이모 엘엘씨
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2018-09-24
Publication date: 2020-05-29
Also published as: US20210247496A1; US11016180B2; WO2019060812A1; IL273474A; JP6970820B2; JP2022023945A; US11774556B2; JP2020535396A; US20190094361A1; KR102412427B1; CN111164452B; EP3676632A1; CN111164452A

Abstract

본 개시물은 LIDAR 시스템들의 동적 범위를 개선하는 방법들 및 시스템들에 관한 것이다. 예시적인 시스템(100)은 공유된 기판(102) 상에 모놀리식으로 통합되는 복수의 단일 광자 광검출기들(110)과 적어도 하나의 추가 광검출기(120)를 포함한다. 복수의 단일 광자 광검출기들(110)과 적어도 하나의 추가 광검출기(120)는 공유 시야로부터 광을 검출하도록 구성된다. 그 시스템은 동작들을 수행하도록 구성되는 제어기(150)를 또한 포함한다. 그 동작들은, 복수의 단일 광자 광검출기들(110) 및 적어도 하나의 추가 광검출기(120)로부터 각각의 광검출기 신호들을 수신하는 동작; 두 개의 수신된 광검출기 신호들 및 두 개의 수신된 광검출기 신호들을 결합함으로써 형성되는 결합된 광검출기 신호 중 적어도 두 개로부터 광검출기 신호를 선택하는 동작, 및 선택된 광검출기 신호에 기초하여 시야에서의 광의 세기를 결정하는 동작을 포함한다. 실시예들은 상이한 각각의 광감도, 스펙트럼 응답도, 및/또는 동적 범위 속성들을 갖는 상이한 광검출기들(예컨대, 실리콘 광증폭기들, SiPM들 및 선형 모드 애벌란시 포토다이오드들, LmAPD들)의 조합을 수반한다. 이러한 검출기 조합들은 고조도 레벨들(예컨대, 재귀반사들, 근거리 물체들 등을 갖는 장면들)에서 높은 동적 범위 뿐만 아니라 저조도 검출을 제공할 수도 있다. 예시적인 실시예들은 모놀리식 방식으로 통합된 애벌란시 포토다이오드들, APD들, 및 SiPM들의 조합을 포함한다. 예시적인 실시예로서, APD 디바이스들은 하나 또는 두 개의 추가적인 포토리소그래피 마스크 제작 단계들을 사용하여 SiPM 검출기 어레이와 동일한 기판 상에 제작될 수 있다. 저조도 상황들에서, 로직 유닛(130)은 실제 광 세기를 나타내는 것으로서 SiPM 신호를 선택하고 잡음성 또는 비선형 APD 신호를 무시할 수도 있다. 고조도 시나리오들에서, 로직 유닛(130)은 실제 광 세기를 나타내는 것으로서 APD 신호를 선택하고 포화된 SiPM 신호를 무시할 수도 있다. 다른 광 레벨 시나리오들에서, APD 및 SiPM으로부터의 각각의 신호들은 검출된 광자들에 비해 실질적으로 선형의 신호 세기를 제공하기 위해 가변 비율들로 혼합 또는 가중될 수도 있다.

Description

확장된 동적 범위를 위한 조합 광검출기 어레이들

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2017년 9월 25일자로 출원된 미국 정식 출원 제15/714,435호를 우선권 주장한다.

본 명세서에서 달리 지시되지 않는 한, 이 섹션에 기재된 내용들은 본 출원에서의 청구항들에 대한 선행 기술이 아니고, 이 섹션에 포함되었다고 선행 기술이라고 인정된 것은 아니다.

광 검출 및 거리측정(light detection and ranging)(LIDAR) 디바이스들이 주어진 환경에서 물체들까지의 거리들을 추정할 수도 있다. 예를 들어, LIDAR 시스템의 이미터 서브시스템이 근적외선 광 펄스들을 방출할 수도 있으며, 이 광 펄스들은 시스템의 환경에서 물체들과 상호작용할 수도 있다. 광 펄스들의 적어도 일부가 LIDAR을 향해 다시 재지향되고(예컨대, 반사 또는 산란으로 인함) 수광기 서브시스템에 의해 검출될 수도 있다. 기존의 수광기 서브시스템들은 높은 시간적 분해능(예컨대, ~400 ps)을 갖는 각각의 광 펄스들의 도착 시간을 결정하도록 구성되는 복수의 검출기들 및 대응하는 제어기를 포함할 수도 있다. LIDAR 시스템과 주어진 물체 사이의 거리는 주어진 물체와 상호작용하는 대응하는 광 펄스들의 비행 시간에 기초하여 결정될 수도 있다.

본 개시물은 LIDAR 시스템들의 동적 범위를 개선하는 방법들 및 시스템들에 관한 것이다. 예를 들어, LIDAR 시스템의 수광기 서브시스템이 더 높은 동적 범위 LIDAR 이미징 능력을 제공하기 위해서 상이한 유형들의 광검출기들로부터의 입력들을 이용할 수도 있다.

제1 양태에서, 시스템이 제공된다. 그 시스템은 기판, 기판에 커플링되는 복수의 단일 광자 광검출기들, 및 기판에 커플링되는 적어도 하나의 추가 광검출기를 포함한다. 단일 광자 광검출기들과 적어도 하나의 추가 광검출기는 시야로부터의 광을 검출하도록 배열된다. 적어도 하나의 추가 광검출기는 단일 광자 광검출기가 아니다. 그 시스템은 동작들을 수행하기 위해서 프로그램 명령어들을 실행하도록 구성되는 제어기를 또한 포함한다. 그 동작들은 복수의 단일 광자 광검출기들로부터 제1 광검출기 신호를 수신하는 동작을 포함한다. 제1 광검출기 신호는 단일 광자 광검출기들에 의해 검출된 시야로부터의 광을 나타낸다. 그 동작들은 적어도 하나의 추가 광검출기로부터 제2 광검출기 신호를 수신하는 동작을 또한 포함한다. 제2 광검출기 신호는 적어도 하나의 추가 광검출기에 의해 검출된 시야로부터의 광을 나타낸다. 동작들은 제1 광검출기 신호, 상기 제2 광검출기 신호, 그리고 제1 및 제2 광검출기 신호들을 결합함으로써 형성되는 결합된 광검출기 신호 중 적어도 두 개로부터 광검출기 신호를 선택하는 동작을 추가적으로 포함한다. 그 동작들은 선택된 광검출기 신호에 기초하여 시야에서의 광의 세기를 결정하는 동작을 추가로 더 포함한다.

제2 양태에서, 방법이 제공된다. 그 방법은 복수의 단일 광자 광검출기들로부터 제1 광검출기 신호를 수신하는 단계를 포함한다. 제1 광검출기 신호는 단일 광자 광검출기들에 의해 검출된 시야로부터의 광을 나타낸다. 그 방법은 적어도 하나의 추가 광검출기로부터 제2 광검출기 신호를 수신하는 단계를 또한 포함한다. 제2 광검출기 신호는 적어도 하나의 추가 광검출기에 의해 검출된 시야로부터의 광을 나타낸다. 적어도 하나의 추가 광검출기는 단일 광자 광검출기가 아니다. 복수의 단일 광자 광검출기들과 적어도 하나의 추가 광검출기는 기판에 커플링된다. 그 방법은 제1 광검출기 신호, 상기 제2 광검출기 신호, 그리고 제1 및 제2 광검출기 신호들을 결합함으로써 형성되는 결합된 광검출기 신호 중 적어도 두 개로부터 광검출기 신호를 선택하는 단계를 추가적으로 포함한다. 그 방법은 선택된 광검출기 신호에 기초하여 시야에서의 광의 세기를 결정하는 단계를 추가로 더 포함한다.

다른 양태들, 실시예들, 및 구현예들이 첨부 도면들을 적절한 경우 참조하여 다음의 상세한 설명을 읽음으로써 당해 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백하게 될 것이다.

도 1a는 예시적인 실시예에 따른, 시스템을 도시한다.
도 1b는 예시적인 실시예에 따른, 시스템을 도시한다.
도 1c는 예시적인 실시예에 따른, 시나리오를 도시한다.
도 2a는 예시적인 실시예에 따른, 시스템을 도시한다.
도 2b는 예시적인 실시예에 따른, 시스템을 도시한다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른, 회로를 도시한다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른, 방법을 도시한다.

예시적인 방법들, 디바이스들, 및 시스템들이 본 명세서에서 설명된다. "예시적인(example)" 및 "전형적인(exemplary)"이란 단어들은 "일 예, 사례, 또는 예시로서 역할을 하는 것"을 의미하는 것으로 본 명세서에서 사용된다는 것이 이해되어야 한다. 일 "예" 또는 "전형"인 것으로서 본 명세서에서 설명되는 임의의 실시예 또는 특징은 다른 실시예들 또는 특징들보다 더 바람직하거나 또는 유리한 것으로서 해석될 필요는 없다. 본 명세서에서 제시된 요지의 범위로부터 벗어나는 일 없이, 다른 실시예들이 이용될 수도 있고, 다른 변경들이 만들어질 수도 있다.

본 명세서에서 설명되는 예시적인 실시예들은 제한하는 의미는 아니다. 본 명세서에서 대체로 설명되고 도면들에서 예시되는 본 개시물의 양태들은, 모두가 본 명세서에서 고려된 매우 다양한 상이한 구성들로 배열, 치환, 조합, 분리 및 설계될 수 있다.

게다가, 문맥이 달리 제시하지 않는 한, 도면들의 각각에서 예시된 특징들은 서로 조합하여 사용될 수도 있다. 따라서, 도면들은 하나 이상의 전체 실시예들의 컴포넌트 양태들로서 전체적으로 보여져야 하며, 모든 예시된 특징들이 각각의 실시예에 대해 필요한 것은 아니라는 것이 이해된다.

I. 개요

가이거(Geiger) 모드에서 동작하는 동안, 실리콘 광증폭기(silicon photomultiplier) 검출기들(SiPM들), 단일 광자 애벌란시 다이오드들(single photon avalanche diodes)(SPAD들), 또는 다른 유형들의 감응 광검출기들이 단일 광자 수준 감지를 제공할 수 있지만, 이러한 디바이스들은 비교적 낮은 동적 범위(예컨대, 0 내지 3000 개 광자들)를 일반적으로 제공한다. 일 예로서, SiPM들은 비교적 고조도(high light) 레벨들(예컨대, 재귀반사(retroreflection), 근거리 물체들 등)을 갖는 시나리오들에서 포화될 수도 있다.

반면에, 선형 모드 애벌란시 포토다이오드들(linear mode avalanche photodiodes)(LmAPD들)은 더 높은 동적 범위를 제공하지만, 단일 광자 수준에서 광을 검출할 수 없다. 다시 말하면, LmAPD들은 극히 저조도(low light)의 검출 능력이 부족하다.

실시예들은 상이한 각각의 광감도, 스펙트럼 응답도, 및/또는 동적 범위 속성들을 갖는 상이한 광검출기들(예컨대, SiPM들 및 LmAPD들)의 조합을 수반하는 시스템들 및 방법들을 포함한다. 이러한 검출기 조합들은 고조도 레벨들(예컨대, 재귀반사들, 근거리 물체들 등을 갖는 장면들)에서 높은 동적 범위 뿐만 아니라 저조도 검출을 제공할 수도 있다. 예시적인 실시예들은 모놀리식 방식으로 통합되는 APD들 및 SiPM들의 조합을 포함한다. 다시 말하면, APD들 및 SiPM들은 동일한 보드 및/또는 심지어 동일한 기판 상에 병치될 수도 있다. 예시적인 실시예로서, APD 디바이스들은 하나 또는 두 개의 추가적인 포토리소그래피 마스크 제작 단계들을 사용하여 SiPM 검출기 어레이와 동일한 기판 상에 제작될 수 있다.

제1 검출기 유형의 복수의 검출기들(예컨대, SiPM들)로부터의 출력 신호들(예컨대, 광신호들)은 마이크로제어기 또는 로직 유닛 상의 제1 입력 채널에 라우팅될 수도 있다. 마찬가지로, 제2 검출기 유형의 복수의 검출기들(예컨대, APD들)로부터의 출력 신호들은 마이크로제어기 또는 로직 유닛의 제2 입력 채널에 라우팅될 수도 있다. 저조도 상황들에서, 로직 유닛은 실제 광 세기를 나타내는 것으로서 SiPM 신호를 선택하고 잡음성(noisy) 또는 비선형 APD 신호를 무시할 수도 있다. 고조도 시나리오들에서, 로직 유닛은 실제 광 세기를 나타내는 것으로서 APD 신호를 선택하고 포화된 SiPM 신호를 무시할 수도 있다. 다른 광 레벨 시나리오들에서, APD 및 SiPM으로부터의 각각의 신호들은 검출된 광자들에 비해 실질적으로 선형의 신호 세기를 제공하기 위해 가변 비율들로 혼합 또는 가중될 수도 있다.

다른 실시예에서, APD들 및 SiPM들의 쌍들은 병렬 회로로 배열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 쌍을 이룬 검출기들은 극점 영점 회로망(pole zero network)을 사용하여 커플링될 수도 있다. 이러한 시나리오에서, 병렬 결합(parallel combination)을 통한 전류는 실제 광 레벨을 나타내는 아날로그 신호를 제공할 수 있다.

대체 실시예에서, PIN 다이오드들이, APD들 대신, 또는 APD들에 추가하여 사용될 수 있다. 다시 말하면, 일부 실시예들에서, 이미징 시스템들은 두 개를 초과하는 유형들의 검출기들(예컨대, SiPM, APD, PIN 다이오드, 볼로미터, 광도전체 등)을 통합할 수도 있다. 다른 실시예들에서, APD 디바이스들은 대응하는 SiPM 디바이스들 밑에 적층될 수 있다. 이러한 시나리오에서, SiPM 디바이스들에 의해 흡수되지 않은 광자들은 SiPM(와 아마도 개재하는 재료들)을 통해 APD 디바이스들에 전달될 수도 있다. 이러한 방식으로, 저조도 레벨들 및 고조도 레벨들 양쪽 모두가 검출될 수 있다.

II. 예시적인 시스템들

도 1a는 예시적인 실시예에 따른, 시스템(100)을 도시한다. 시스템(100)은 기판(102)에 커플링되는 복수의 단일 광자 광검출기들(110)을 포함한다. 복수의 단일 광자 광검출기들(110)은 제1 광검출기 유형의 복수의 광검출기들(112)을 포함한다.

시스템(100)은 기판(102)에 커플링되는 적어도 하나의 추가 광검출기(120)를 또한 포함한다. 적어도 하나의 추가 광검출기(120)는 제2 광검출기 유형의 하나 이상의 광검출기들(122)을 포함한다. 다시 말하면, 적어도 하나의 추가 광검출기는 단일 광자 광검출기가 아닌 광검출기이다. 일부 실시예들에서, 제1 광검출기 유형은 실리콘 광증폭기(SiPM) 검출기를 포함한다. 예시적인 실시예들은 애벌란시 포토다이오드 (APD) 검출기 또는 PIN 포토다이오드 검출기 중 적어도 하나인 것으로서 제2 광검출기 유형을 포함할 수도 있다. 다른 광검출기 유형들이 본 명세서에서 또한 가능하고 고려된다.

일부 실시예들에서, 기판(102)은 제1 표면을 포함할 수도 있다. 이러한 시나리오들에서, 제1 표면은 기판(102)의 일차 평면을 따라 배치될 수 있다.

복수의 단일 광자 광검출기들(110)과 적어도 하나의 추가 광검출기(120)는 제1 표면에 커플링될 수 있다. 예를 들어, 복수의 단일 광자 광검출기들(110)과 적어도 하나의 추가 광검출기(120)는 기판(102)의 동일한 표면 상에 나란한 배열로 배치될 수 있다.

다른 실시예에서, 복수의 단일 광자 광검출기들(110) 중 적어도 일부의 검출기들은 혼합형(intermingled) 광검출기 배열체를 형성하기 위해서 적어도 하나의 추가 광검출기(120) 중 적어도 일부의 검출기들 사이에서 제1 표면을 따라 배열될 수 있다. 다른 실시예들에서, 복수의 단일 광자 광검출기들(110)과 적어도 하나의 추가 광검출기(120)는 다른 배열들로 배치될 수 있으며 그리고/또는 기판(102)의 상이한 표면들에 커플링될 수 있다.

복수의 단일 광자 광검출기들(110) 및 적어도 하나의 추가 광검출기(120)의 다른 배열들이 가능하다. 예를 들어, 복수의 단일 광자 광검출기들(110)은 스택형 광검출기 배열체를 형성하기 위해서 적어도 하나의 추가 광검출기(120)의 상부 표면에 커플링될 수 있다.

게다가 또, 본 명세서에서 설명되는 예들은 기판(102)에 관한 것이지만, 다른 실시예들이 둘 이상의 기판들 상에 배열되는 각각의 검출기들을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 복수의 단일 광자 광검출기들(110)은 제1 기판의 표면을 따라 배열될 수 있고 적어도 하나의 추가 광검출기(120)는 제2 기판의 표면을 따라 배열될 수 있다. 하나를 초과하는 기판을 포함하는 다른 검출기 배열체들이 가능하고 본 명세서에서 고려된다.

일부 실시예들에서, 복수의 단일 광자 광검출기들(110)은 시야로부터의 광을 검출하도록 배열된다. 이러한 시나리오들에서, 적어도 하나의 추가 광검출기(120)는 동일한 시야의 적어도 일부로부터의 광을 검출하도록 배열된다. 예시적인 실시예에서, 시스템(100)은 결상 광학계(142)를 포함한다. 이러한 시나리오들에서, 복수의 단일 광자 광검출기들(110)과 적어도 하나의 추가 광검출기(120) 양쪽 모두는 결상 광학계(142)에 의하여 공유 시야로부터의 광을 검출할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 시스템(100)은 광검출기 출력 회로부(128)를 포함한다. 복수의 단일 광자 광검출기들(110)과 적어도 하나의 추가 광검출기(120)는 광검출기 출력 회로부(128)에 커플링될 수도 있다.

시스템(100)은 로직 유닛(130)을 또한 포함한다. 예시적인 실시예에서, 로직 유닛(130)은 제1 입력 채널(132)과 제2 입력 채널(134)을 포함한다. 이러한 시나리오에서, 복수의 단일 광자 광검출기들(110)의 각각의 광검출기 신호들은 로직 유닛(130)의 제1 입력 채널(132)에 라우팅된다. 적어도 하나의 추가 광검출기(120)의 각각의 광검출기 신호들은 로직 유닛(130)의 제2 입력 채널(134)에 라우팅된다.

예시적인 실시예에서, 저조도 상황에서, 로직 유닛(130)은 실제 광 세기를 나타내는 것으로서 SiPM 신호를 선택하고 잡음성 또는 비선형 APD 신호를 무시할 수도 있다. 반면에, 고조도 시나리오들에서, 로직 유닛(130)은 실제 광 세기를 나타내는 것으로서 LmAPD 신호를 선택하고 포화된 SiPM 신호를 무시할 수도 있다. 다른 광 레벨 시나리오들에서, LmAPD 및 SiPM으로부터의 각각의 신호들은 검출된 광자들에 비해 실질적으로 선형의 신호 세기를 제공하기 위해 가변 비율들로 혼합 또는 가중될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 시스템(100)은 노출계(exposure meter)(140)를 포함한다. 노출계(140)는 로직 유닛(130)에 조명 상태를 나타내는 정보를 제공하도록 구성될 수도 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 로직 유닛(130)은 조명 상태에 기초하여 결합된 이미지를 제공할 수도 있다.

일부 예시적인 실시예들에서, 시스템(100)은 복수의 광원들(144)을 포함할 수도 있다. 복수의 광원들(144)은 레이저들을 포함할 수도 있지만, 다른 유형들의 광원들이 또한 고려된다. 일부 실시예들은 복수의 광원들(144)을 포함할 수도 있으며 복수의 광원들은 256 개의 레이저 광원들을 포함할 수도 있다. 이러한 시나리오들에서, 복수의 단일 광자 광검출기들(110)과 적어도 하나의 추가 광검출기(120)은 256 개의 광검출기들을 각각 포함할 수도 있다. 다른 양들의 광원들 및 광검출기들이 가능하고 고려된다.

시스템(100)은 제어기(150)를 추가적으로 포함한다. 일부 실시예들에서, 제어기(150)는 로직 유닛(130)의 기능의 일부 또는 전부를 포함할 수도 있다. 제어기(150)는 적어도 하나의 프로세서(152)와 메모리(154)를 포함한다. 적어도 하나의 프로세서(152)는, 예를 들면, 주문형 집적회로(application-specific integrated circuit)(ASIC) 또는 필드 프로그램가능 게이트 어레이(field-programmable gate array)(FPGA)를 포함할 수도 있다. 소프트웨어 명령어들을 수행하도록 구성되는 다른 유형들의 프로세서들, 컴퓨터들, 또는 디바이스들이 본 명세서에서 고려된다. 메모리(154)는, 비제한적으로, 판독전용 메모리(read-only memory)(ROM), 프로그램가능 판독전용 메모리(programmable read-only memory)(PROM), 소거가능 프로그램가능 판독전용 메모리(erasable programmable read-only memory)(EPROM), 전기 소거가능 프로그램가능 판독전용 메모리(electrically erasable programmable read-only memory)(EEPROM), 비휘발성 랜덤 액세스 메모리(예컨대, 플래시 메모리), 고체 상태 드라이브(solid state drive)(SSD), 하드 디스크 드라이브(hard disk drive)(HDD), 콤팩트 디스크(Compact Disc)(CD), 디지털 비디오 디스크(Digital Video Disk)(DVD), 디지털 테이프, 판독/기입(R/W) CD들, R/W DVD들 등과 같은 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수도 있다.

적어도 하나의 프로세서(152)는 동작들을 수행하기 위해서 메모리(154)에 저장되는 프로그램 명령어들을 실행하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 동작들은 복수의 단일 광자 광검출기들로부터 제1 광검출기 신호를 수신하는 동작을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제1 광검출기 신호는 단일 광자 광검출기들에 의해 검출된 시야로부터의 광을 나타낼 수도 있다.

그 동작들은 적어도 하나의 추가 광검출기로부터 제2 광검출기 신호를 수신하는 동작을 추가적으로 포함한다. 이러한 시나리오들에서, 제2 광검출기 신호는 적어도 하나의 추가 광검출기에 의해 검출된 시야로부터의 광을 나타낼 수도 있다.

그 동작들은 제1 광검출기 신호, 상기 제2 광검출기 신호, 그리고 제1 및 제2 광검출기 신호들을 결합함으로써 형성되는 결합된 광검출기 신호 중 적어도 두 개로부터 광검출기 신호를 선택하는 동작을 또한 포함한다.

게다가 또, 그 동작들은 선택된 광검출기 신호에 기초하여 시야에서의 광의 세기를 결정하는 동작을 포함한다.

일부 실시예들에서, 그 동작들은 공유 시야의 적어도 일부의 노출 상태를 나타내는 정보를 수신하는 동작을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 노출계(140)는 노출 상태에 관한 정보를 제공할 수도 있다. 이러한 시나리오들에서, 결합된 광검출기 신호는 노출 상태에 기초하는 제1 및 제2 광검출기들의 조합에 의해 형성될 수도 있다.

제어기(150)는 차량 상에 배치된 컴퓨터, 외부 컴퓨터, 또는 모바일 컴퓨팅 플랫폼, 이를테면 스마트폰, 태블릿 디바이스, 개인용 컴퓨터, 착용가능 디바이스 등을 포함할 수도 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 제어기(150)는 클라우드 서버와 같은 원격 위치된 컴퓨터 시스템을 포함할 수도 있거나, 또는 그러한 시스템에 접속될 수도 있다. 예시적인 실시예에서, 제어기(150)는 본 명세서에서 설명되는 일부 또는 전부의 방법 블록들 또는 단계들을 수행하도록 구성될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 그 동작들은 광검출기 신호를 선택하는 동작을 포함한다. 광검출기 신호를 선택하는 동작은 제1 광검출기 신호를 제1 임계값과 비교하는 동작을 포함할 수도 있다. 제1 임계값은 임계 전압, 임계 전류, 및/또는 전압 또는 전류의 변화율일 수 있다. 제1 광검출기 신호가 제1 임계값 미만이라는 결정에 응답하여, 동작들은 제1 광검출기 신호를 선택된 광검출기 신호로서 선택하는 동작을 포함할 수도 있다. 다시 말하면, 일부 실시예들에서, 광전류 또는 광전압이 임계 전류 또는 임계 전압 미만이면, 단일 광자 검출기들로부터의 신호가 바람직할 수도 있다. 다시 말하면, 저조도 레벨들에서, SiPM 신호들이 유일한 관련 광신호들일 수도 있는데, APD들 또는 다른 광검출기들이 이러한 낮은 레벨들에서 광자들을 검출하지 못할 수도 있기 때문이다.

일부 실시예들에서, 동작들은 제2 광검출기 신호를 제2 임계값과 비교하는 동작을 포함할 수도 있다. 제2 임계값은, 예를 들어, 비교적 고조도 레벨(예컨대, APD들이 효과적일 수도 있는 광 레벨)을 나타낼 수 있는 임계 전압 또는 임계 전류(또는 전압/전류의 변화율)일 수 있다. 이러한 시나리오에서, 제2 광검출기 신호가 제2 임계값을 초과한다는 결정에 응답하여, 동작들은 제2 광검출기 신호를 선택된 광검출기 신호로서 선택하는 동작을 포함할 수도 있다. 다시 말하면, 비교적 고조도 레벨들에서, 비-단일 광자 검출기들이 선택될 수 있다.

또 다른 실시예들에서, 광검출기 신호를 선택하는 동작은 제1 광검출기 신호를 제1 임계값과 비교하는 동작, 제2 광검출기 신호를 제2 임계값과 비교하는 동작, 및, 제1 광검출기 신호가 제1 임계값을 초과하고 제2 광검출기 신호가 제2 임계값 미만이라는 결정에 응답하여, 제1 및 제2 광검출기 신호들을 결합하고 결합된 광검출기 신호를 선택된 광검출기 신호로서 선택하는 동작을 포함할 수도 있다. 다르게 말하면, 광자 플럭스가 최소 임계 광전류/광전압보다 크지만 최대 광전류/광전압 미만이면, 제1 및 제2 광검출기들로부터의 신호들은 광검출기들이 단독으로 이용되었던 경우보다 높은 동적 범위를 제공하기 위해서 결합될 수 있다.

일부 예시적인 실시예들은 임계값에 대한 하나 이상의 비교들을 포함할 필요가 없다. 이러한 시나리오들에서, 동작은 제1 및 제2 광검출기 신호들에 대해 그들 신호들을 결합하기 위해서 수행될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 광검출기 신호들을 결합을 결합하는 것은 제1 및 제2 광검출기 신호들에 기초하여 가중된 합을 취하는 것을 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 제1 및 제2 광검출기 신호들을 결합하는 것은 제1 광검출기 신호를 조정하는 것을 포함할 수도 있다. 이러한 시나리오들에서, 제1 광검출기 신호를 조정하는 것은 제1 광검출기 신호에 높은 동적 범위 프로파일의 제1 값을 곱하는 것을 포함할 수도 있다. 제1 및 제2 광검출기 신호들을 결합하는 것은 제2 광검출기 신호를 조정하는 것을 포함할 수도 있다. 이러한 시나리오들에서, 제2 광검출기 신호를 조정하는 것은 제2 광검출기 신호에 높은 동적 범위 프로파일의 제2 값을 곱하는 것을 포함할 수도 있다. 제1 및 제2 광검출기 신호들을 결합하는 것은 조정된 제1 및 제2 광검출기 신호들을 합산하는 것을 또한 포함할 수도 있다. 제1 및 제2 광검출기 신호들을 결합하는 다른 방도들이 본 명세서에서 고려된다는 것이 이해될 것이다.

일부 실시예들에서, 높은 동적 범위 프로파일은 룩 업 테이블(look up table)(LUT)을 포함할 수 있다. 룩 업 테이블에서의 적어도 일부 정보는 0.0 내지 1.0의 값들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 룩 업 테이블은 세 개의 열들을 포함할 수도 있다. 제1 열은 노출 상태들 또는 광자 플럭스 레벨들의 범위를 포함할 수 있다. 제2 열은 제1 검출기 어레이(110)로부터의 광신호들에 대한 승수(multiplier)를 나타내는 0.0 내지 1.0의 값들을 포함할 수 있다. 제3 열은 적어도 하나의 추가 광검출기(120)로부터의 광신호들에 대한 승수를 나타내는 1.0 내지 0.0의 값들을 포함할 수 있다. 이러한 시나리오들에서, 룩 업 테이블은 현재 노출 상태에 기초한 제1 검출기 어레이(110) 및 적어도 하나의 추가 광검출기(120)로부터의 각각의 광신호들을 대략적으로 혼합하기 위한 정보를 제공할 수도 있다. 다른 정보, 배열들, 및/또는 값들이 룩 업 테이블에 포함될 수도 있다. 일 예로서, 룩 업 테이블은 두 개의 열들을 포함할 수도 있으며, 제1 열은 제1 검출기 어레이(110)로부터의 광신호들의 다양한 값들을 포함할 수도 있다. 이러한 시나리오에서, 제2 열은 적어도 하나의 추가 광검출기(120)로부터의 광신호들에 대한 승수를 나타낼 0.0 내지 1.0의 값들을 포함할 수 있다.

복수의 광원들(144)을 수반하는 예시적인 실시예들에서, 동작들은 시스템의 외부 환경에서의 물체들과 상호작용하여 반사된 광을 제공하기 위해서 복수의 광원들(144)이 시스템의 외부 환경 안으로 광을 방출하게 하는 동작을 포함할 수도 있다. 공유 시야로부터 검출된 광은 반사된 광의 적어도 일부를 포함할 수도 있다. 이러한 시나리오들에서, 시스템(100)은 광 검출 및 거리측정(LIDAR) 시스템의 적어도 일부를 포함한다. LIDAR 시스템은 외부 환경에서의 하나 이상의 물체들(예컨대, 로케이션, 형상 등)에 관한 정보(예컨대, 포인트 클라우드 데이터)를 제공하도록 구성될 수도 있다. 설명된 일부 실시예들은 여러 광원들을 포함하지만, 본 명세서에서 고려되는 다른 실시예들은 단일 광원을 포함할 수도 있다.

예시적인 실시예에서, LIDAR 시스템은 포인트 클라우드 정보, 물체 정보, 매핑 정보, 또는 다른 정보를 차량에 제공할 수 있다. 차량은 반자동 또는 완전 자동 차량일 수 있다. 예를 들면, 차량은 자율주행 자동차 또는 자율 드론, 자율 트럭, 또는 자율 로봇일 수 있다. 다른 유형들의 차량들이 본 명세서에서 고려된다.

시스템(100)은 통신 인터페이스(146)를 포함할 수도 있다. 통신 인터페이스(146)는 제어기(150), 복수의 단일 광자 광검출기들(110), 적어도 하나의 추가 광검출기(120), 로직 유닛(130), 하나 이상의 컴퓨팅 네트워크들, 및/또는 다른 차량들과 같은 시스템(100)의 다양한 엘리먼트들 사이에 통신 링크를 제공하도록 구성될 수도 있다.

통신 인터페이스(146)는, 예를 들어, 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 다른 차량들, 센서들, 또는 다른 엘리먼트들 사이에, 직접적으로 또는 통신 네트워크를 통해 중 어느 하나로, 유선 또는 무선 통신을 제공하도록 구성되는 시스템일 수 있다. 이를 위해, 통신 인터페이스(146)는 다른 차량들, 센서들, 서버들, 또는 다른 엔티티들과 직접적으로 또는 통신 네트워크를 통해 중 어느 하나로 통신하기 위한 안테나 및 칩셋을 포함할 수도 있다. 칩셋 또는 통신 인터페이스(146)는 일반적으로, 무엇보다도, 블루투스, BLE(BLUETOOTH LOW ENERGY), IEEE 802.11에 기재된 통신 규약들(임의의 IEEE 802.11 교정본들을 포함함), 셀룰러 기술(이를테면 GSM, CDMA, UMTS, EV-DO, WiMAX, 또는 LTE), ZIGBEE, 전용 단거리 통신들(dedicated short range communications)(DSRC), 및 무선 주파수 식별(radio frequency identification)(RFID) 통신들과 같은 하나 이상의 무선 통신 유형들(예컨대, 프로토콜들)에 따라 통신하도록 배열될 수도 있다. 통신 인터페이스(146)는 다른 형태들도 취할 수도 있다.

도 1b는 예시적인 실시예에 따른, 시스템(160)을 도시한다. 시스템(160)은 도 1a를 참조하여 예시되고 설명된 바와 같은 시스템(100)의 엘리먼트들의 일부 또는 전부를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 시스템(160)은 이미터 서브시스템(170)을 포함할 수도 있으며, 이미터 서브시스템은 복수의 광원들(144)과 광원 제어기(172)를 포함할 수도 있다. 복수의 광원들(144)은 광원 제어기(172)에 의해 제어될 수도 있다.

시스템(160)은 수광기 서브시스템(180)을 또한 포함한다. 수광기 서브시스템(180)은 제1 유형의 복수의 광검출기들(112)을 갖는 복수의 단일 광자 광검출기들(110)과 제2 유형의 하나 이상의 광검출기들(122)을 갖는 적어도 하나의 추가 광검출기(120)을 포함할 수도 있다. 더욱이, 복수의 단일 광자 광검출기들(110) 및 적어도 하나의 추가 광검출기(120)의 광검출기들은 광검출기 출력 회로부(128)에 커플링될 수 있다.

수광기 서브시스템(180)은 로직 유닛(130)을 또한 포함한다. 로직 유닛(130)은 제1 입력 채널(132)과 제2 입력 채널(134)을 포함한다.

이미터 서브시스템(170)과 수광기 서브시스템(180)은 결상 광학계(142)에 커플링될 수도 있다. 이러한 시나리오에서, 복수의 광원들(144)은 광 펄스들(162)을 시스템(160)의 외부 환경(164) 안으로 방출하도록 구성될 수도 있다. 광 펄스들(162)은 외부 환경(164)에서의 물체들과 상호작용할 수도 있다. 예를 들어, 광 펄스들(162)은 물체들에 의해, 적어도 부분적으로, 반사된 광(166)으로서 수광기 서브시스템(180)을 향해 다시 반사될 수도 있다. 반사된 광(166)은 수광기 서브시스템(180)에 의해 결상 광학계(142)를 통해 수광될 수도 있다.

도 1c는 예시적인 실시예에 따른, 시스템(181)을 도시한다. 시스템(181)은 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 3, 및/또는 도 4를 참조하여 예시되고 설명된 바와 같은 일부 엘리먼트들, 프로세스들 또는 방법들을 도시할 수도 있다. 예를 들어, 복수의 단일 광자 광검출기들(110)은 복수의 단일 광자 광검출기 신호들(182)을 제공할 수도 있다. 적어도 하나의 추가 광검출기(120)는 적어도 하나의 추가 광검출기 신호(184)를 제공할 수도 있다.

예시적인 실시예에서, 단일 광자 광검출기 신호들(182)과 적어도 하나의 추가 광검출기 신호(184)는 로직 유닛(130) 안으로 입력될 수도 있다.

이러한 시나리오들에서, 동작들은 단일 광자 광검출기 신호들(182) 및 적어도 하나의 추가 광검출기 신호(184)의 조합에 기초하여 결합된 광검출기 신호(190)를 형성하는 동작을 포함한다. 더욱이, 로직 유닛(130)은 노출 상태(188)를 나타내는 정보를 수신하도록 구성될 수도 있다. 게다가 또, 로직 유닛(130)은 높은 동적 범위 프로파일(189)을 나타내는 정보를 수신하도록 구성될 수도 있다. 이러한 시나리오들에서, 결합된 광검출기 신호(190)를 형성하는 동작은 노출 상태(188) 및/또는 높은 동적 범위 프로파일(189)에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다.

도 2a는 예시적인 실시예에 따른, 시스템(200)을 도시한다. 시스템(200)은 도 1a 및 도 1b를 참조하여 예시되고 설명되는 바와 같은 시스템들(100 및 160)과 유사하거나 또는 동일한 엘리먼트들을 포함할 수도 있다. 시스템(200)은 제2 기판(204)에 커플링되는 제1 기판(202)을 포함한다. 제1 기판(202)은 복수의 단일 광자 광검출기들(210)과 적어도 하나의 추가 광검출기(220)을 포함할 수도 있다. 이러한 시나리오에서, 복수의 단일 광자 광검출기들(210)은 제1 유형의 복수의 광검출기들(212)을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제1 유형의 복수의 광검출기들(212)은 제1 기판(202)의 제1 표면을 따라 직사각형 어레이로 배치될 수 있다. 더욱이, 적어도 하나의 추가 광검출기(220)는 제2 유형의 하나 이상의 광검출기들(222)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 유형의 하나 이상의 광검출기들(222)은 제1 기판(202)의 제1 표면을 따라 직사각형 어레이로 배치될 수 있다. 다시 말하면, 각각의 유형들의 광검출기들은 제1 기판(202)의 표면을 따라 서로 나란히 배치될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 복수의 단일 광자 광검출기들(210) 및 적어도 하나의 추가 광검출기(220)의 각각의 광검출기들은 관통 웨이퍼 비아들(223) 및 범프 본드들(229)의 각각의 어레이들에 의하여 제2 기판(204) 상의 광검출기 출력 회로부(228)(예컨대, 판독 집적 회로(readout integrated circuit)(ROIC))에 커플링될 수 있다. 다른 유형들의 전기 전도 또는 무선 접속들이 본 명세서에서 고려된다.

도 2b는 예시적인 실시예에 따른, 시스템(240)을 도시한다. 시스템(240)은 도 1a, 도 1b, 및 도 2a를 참조하여 예시되고 설명되는 바와 같은 시스템들(100, 160, 및/또는 200)과 유사하거나 또는 동일한 엘리먼트들을 포함할 수도 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 시스템(240)은 적어도 하나의 추가 광검출기(220)에 물리적으로 커플링된 것으로 배치되는 복수의 단일 광자 광검출기들(210)을 포함할 수도 있다. 일 예로서, 제1 유형의 복수의 광검출기들(212)은 제2 유형의 하나 이상의 광검출기들(222) 상에 적층될 수도 있다. 더욱이, 일부 실시예들에서, 광검출기 출력 회로부(228)는 제1 기판(202) 상에 위치될 수 있다. 다른 실시예들은 적어도 하나의 추가 광검출기(220)에 관하여 상이한 배향들로 배치된 것으로서 복수의 단일 광자 광검출기들(210)을 포함할 수도 있다.

도 3은 예시적인 실시예에 따른, 회로(300)를 도시한다. 회로(300)는 도 1a, 도 1b, 도 1c, 도 2a, 및 도 2b에 관하여 예시되고 설명된 바와 같은 시스템들(100, 160, 181, 200, 및/또는 240)의 부분들과 유사하거나 또는 동일할 수도 있다. 예시적인 실시예에서, 회로(300)는 제1 유형의 주어진 광검출기(312) 및 제2 유형의 대응하는 광검출기(322)로부터 하나 또는 양쪽 모두의 신호들을 프로세싱하는 증폭기 체인을 위한 방도를 기술할 수도 있다.

예를 들어, 제1 유형의 광검출기(312)는 제1 기준 전압(330)과 제1 저항기(304) 사이에 접속될 수도 있다. 제1 저항기(304)는 접지(320)에 접속될 수도 있다. 더욱이, 회로(300)는 제2 유형의 광검출기(322)를 포함할 수도 있으며, 제2 유형의 광검출기는 제2 기준 전압(332)과 제2 저항기(314) 사이에 접속될 수도 있다. 제2 저항기(314)는 접지(320)에 접속될 수도 있다. 덧붙여, 제1 커패시터(306)와 제2 커패시터(316)는 그것들의 각각의 광검출기들의 출력과 기준 노드(310) 사이에 접속될 수도 있다. 기준 노드(310)에서 검출된 전압 또는 전류는 트랜스임피던스 증폭기(transimpedance amplifier)(TIA) 또는 다른 유형의 신호 출력에 출력될 수 있다.

이러한 시나리오에서, 회로(300)의 다양한 컴포넌트들, 이를테면 저항기들(304, 314) 및 커패시터들(306, 316)의 값들은 트랜스임피던스 증폭기에 제공되는 출력 광신호(334)를 조정하기 위해서 조정 및/또는 선택될 수도 있다. 다르게 말하면, 성분 값들을 선택 또는 조정함으로써, 제1 광신호(318)와 제2 광신호(324)는 출력 광신호(334)를 제공하기에 앞서 원하는 정도로 혼합되거나 또는 아니면 결합될 수도 있다. 이러한 조정은 다양한 주파수 의존적인 거동들을 부가적으로 또는 대안적으로 제공할 수 있다. 다시 말하면, 회로(300)의 주파수 응답이 저항기들(304, 314)과 커패시터들(306 및 316)의 성분 값들을 변경함으로써 조정될 수도 있다.

제1 광검출기(312)(예컨대, SiPM 검출기)에 연관되는 RC 필터(예컨대, 제1 저항기(304) 및 제1 커패시터(306))는 복구 시간과 주변 광 응답을 튜닝할 수도 있다. 제2 광검출기(322)(예컨대, LmAPD 검출기)에 연관되는 RC 필터(예컨대, 제2 저항기(314) 및 제2 커패시터(316))는 주변 또는 DC 광원들의 거부 레벨을 튜닝하도록 동작할 수도 있다. 변형들이 이 회로 배열체에 기초하여 가능하다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 제1 저항기(304) 또는 제2 저항기(314) 중 어느 하나가 광검출기 포화 거동을 조절하기 위해 레귤러 다이오드에 의해 대체될 수 있다. 더욱이, 접합(joint) 또는 개별 바이어싱 회로들(예컨대, 제1 기준 전압 V1(330) 및 제2 기준 전압 V2(332)를 제공하기 위함)은 진폭, 지속기간, 형상, 및/또는 다른 양태들의 제1 광신호(318), 제2 광신호(324), 및/또는 출력 광신호(334)를 추가로 맞춤화하기 위해 추가될 수 있다.

회로(300)가 제1 광검출기(312) 및 제2 광검출기(322)의 각각의 신호들을 결합하도록 구성되는 하나의 가능한 회로를 예시하지만, 다른 회로들이 가능하다. 예를 들어, 각각의 광검출기들(312 및 322)은 상이한 구성들을 가질 수 있으며, 이는 각각의 증폭기들 및 출력들을 포함할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 회로(300)는 극점 영점 구성을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 저항기들은 제1 커패시터(306) 및/또는 제2 커패시터(316)와 병렬로 배치될 수 있다.

일부 실시예들에서, SiPM 및/또는 LmAPD는 검출기 영역 측면에서 구체적으로 크기가 정해질 수도 있다. 예를 들어, LmAPD의 하나 이상의 치수들이, SiPM으로 인해 작은 신호 응답보다 덜 강할 수도 있는 원하는 높은 세기 응답을 제공하기 위해서 선택될 수도 있다.

더욱이, LmAPD 치수들은 그것의 잡음이 SiPM의 단일 광자 응답에 접근하거나 또는 초과하지 않을 정도로 작도록 하기 위해서 선택될 수도 있으며, 이는 작은 신호들에서 민감도의 손실로 이어질 수도 있다.

III. 예시적인 방법들

도 4는 예시적인 실시예에 따른, 방법(400)을 도시한다. 방법(400)은 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 및 도 3에 관하여 예시되고 설명된 바와 같이, 시스템(100), 제어기(150), 시스템(160), 시스템(200), 시스템(240), 또는 회로(300)에 의해 완전히 또는 부분적으로 수행될 수도 있다. 방법(400)은 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 및 3을 참조하여 예시되고 설명된 것들과 유사하거나 또는 동일한 엘리먼트들을 포함할 수도 있다. 그 방법(400)은 본 명세서에서 명시적으로 개시되는 것들보다 더 적거나 또는 더 많은 단계들 또는 블록들을 포함할 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 더욱이, 방법(400)의 각각의 단계들 또는 블록들은 임의의 순서로 수행될 수도 있고 각각의 단계 또는 블록은 한 번 이상 수행될 수도 있다.

블록 402는 복수의 단일 광자 광검출기들로부터 제1 광검출기 신호를 수신하는 것을 포함한다. 제1 광검출기 신호는 단일 광자 광검출기들에 의해 검출된 시야로부터의 광을 나타낸다.

블록 404는 적어도 하나의 추가 광검출기로부터 제2 광검출기 신호를 수신하는 것을 또한 포함한다. 제2 광검출기 신호는 적어도 하나의 추가 광검출기에 의해 검출된 시야로부터의 광을 나타낸다. 복수의 단일 광자 광검출기들은 제1 광검출기 유형의 광검출기들을 포함한다. 적어도 하나의 추가 광검출기는 제2 광검출기 유형의 광검출기들을 포함한다(예컨대, 적어도 하나의 추가 광검출기는 단일 광자 광검출기가 아니다). 복수의 단일 광자 광검출기들과 적어도 하나의 추가 광검출기는 기판에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 제1 광검출기 유형은 실리콘 광증폭기(SiPM) 검출기들을 포함한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 제2 광검출기 유형은 선형 모드 애벌란시 포토다이오드 (APD) 검출기들을 포함할 수 있다.

본 명세서에서의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이, 일부 실시예들은 상이한 기판들 상에 배열된 것으로서 복수의 단일 광자 광검출기 및 적어도 하나의 추가 광검출기를 포함할 수도 있다.

블록 406은 제1 광검출기 신호, 상기 제2 광검출기 신호, 그리고 제1 및 제2 광검출기 신호들을 결합함으로써 형성되는 결합된 광검출기 신호 중 적어도 두 개로부터 광검출기 신호를 선택하는 것을 또한 포함한다.

블록 408은 선택된 광검출기 신호에 기초하여 시야에서의 광의 세기를 결정하는 것을 포함한다. 일 예로서, 시야에서의 광의 세기를 결정하는 것은 LIDAR 디바이스로부터 포인트 클라우드의 적어도 일부를 결정하는 것을 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 광검출기 신호를 선택하는 것은 제1 광검출기 신호를 제1 임계값과 비교하는 것을 포함할 수도 있다. 이러한 시나리오들에서, 제1 광검출기 신호가 제1 임계값 미만이라는 결정에 응답하여, 방법(400)은 제1 광검출기 신호를 선택된 광검출기 신호로서 선택하는 것을 포함할 수도 있다.

부가적으로 또는 대안적으로, 광검출기 신호를 선택하는 것은 제2 광검출기 신호를 제2 임계값과 비교하는 것을 포함할 수도 있다. 이러한 시나리오들에서, 제2 광검출기 신호가 제2 임계값을 초과한다는 결정에 응답하여, 방법(400)은 제2 광검출기 신호를 선택된 광검출기 신호로서 선택하는 것을 포함할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 광검출기 신호를 선택하는 것은 제1 광검출기 신호를 제1 임계값과 비교하는 것과 제2 광검출기 신호를 제2 임계값과 비교하는 것을 포함할 수도 있다. 이러한 시나리오들에서, 제1 광검출기 신호가 제1 임계값을 초과하고 제2 광검출기 신호가 제2 임계값 미만이라는 결정에 응답하여, 방법(400)은 제1 및 제2 광검출기 신호들을 결합하고 결합된 광검출기 신호를 선택된 광검출기 신호로서 선택하는 것을 포함할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 제1 및 제2 광검출기 신호들을 결합하는 것은 제1 광검출기 신호를 조정하는 것을 포함할 수도 있다. 일 예로서, 제1 광검출기 신호를 조정하는 것은 제1 광검출기 신호에 높은 동적 범위 프로파일의 제1 값을 곱하는 것을 포함할 수도 있다. 제1 및 제2 광검출기 신호들을 결합하는 것은 제2 광검출기 신호를 조정하는 것을 또한 포함할 수도 있다. 제2 광검출기 신호의 이러한 조정은 제2 광검출기 신호에 높은 동적 범위 프로파일의 제2 값을 곱하는 것을 포함할 수도 있다. 이러한 시나리오들에서, 제1 및 제2 광검출기 신호들을 결합하는 것은 조정된 제1 및 제2 광검출기 신호들을 합산하는 것을 포함할 수도 있다.

본 명세서의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이, 제1 광검출기 유형은, 실리콘 광증폭기 (SiPM) 검출기들을, 제한 없이, 포함할 수도 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 제2 광검출기 유형은 애벌란시 포토다이오드(APD) 검출기들을 제한 없이 포함할 수도 있다.

임의로, 방법(400)은 외부 환경에서의 물체들과 상호작용하여 반사된 광을 제공하기 위해서 복수의 광원들이 광을 외부 환경 안으로 방출하게 하는 단계를 또한 포함할 수도 있다. 이러한 시나리오들에서, 공유 시야로부터 검출된 광은 반사된 광의 적어도 일부를 포함할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 방법(400)은 로직 유닛의 제1 입력 채널에 제1 광검출기 어레이의 각각의 광검출기 신호들을 라우팅하는 것과 로직 유닛의 제2 입력 채널에 적어도 하나의 추가 광검출기의 각각의 광검출기 신호들을 라우팅하는 것을 또한 포함할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 방법(400)은 공유 시야의 적어도 일부의 노출 상태를 나타내는 정보를 수신하는 것을 또한 포함한다. 이러한 시나리오들에서, 제1 및 제2 광검출기 신호들을 결합하는 동작은 노출 상태를 나타내는 수신된 정보에 기초할 수도 있다.

도면들에 도시된 특정 배열은 제한으로서 여겨지지 않아야 한다. 다른 실시예들이 주어진 도면에서 도시된 각각의 엘리먼트를 어느 정도 포함할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 게다가, 예시된 엘리먼트들의 일부가 결합 또는 생략될 수도 있다. 게다가 또, 예시의 실시예가 도면들에서 예시되지 않은 엘리먼트들을 포함할 수도 있다.

정보의 프로세싱을 표현하는 단계 또는 블록이 본 명세서에서 설명되는 방법 또는 기법의 특정 논리적 기능들을 수행하도록 구성될 수 있는 회로부에 대응할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 정보의 프로세싱을 표현하는 단계 또는 블록이 모듈, 세그먼트, 물리적 컴퓨터(예컨대, 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 주문형 집적회로(ASIC)), 또는 프로그램 코드의 부분(관련된 데이터를 포함함)에 대응할 수 있다. 프로그램 코드는 방법 또는 기법에서의 특정 논리적 기능들 또는 액션들을 구현하기 위한 프로세서에 의해 실행 가능한 하나 이상의 명령어들을 포함할 수 있다. 프로그램 코드 및/또는 관련된 데이터는 디스크, 하드 드라이브, 또는 기타 저장 매체를 포함하는 저장 디바이스와 같은 임의의 유형의 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장될 수 있다.

컴퓨터 판독가능 매체는, 예를 들어, 레지스터 메모리, 프로세서 캐시, 및 랜덤 액세스 메모리(RAM) 같이 짧은 시구간들 동안 데이터를 저장하는 컴퓨터 판독가능 매체와 같은 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 또한 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 더 긴 시구간들 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), 광 또는 자기 디스크들, 콤팩트-디스크 판독 전용 메모리(compact-disc read only memory)(CD-ROM) 같은 보조 또는 영구적 장기 스토리지를 포함할 수도 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 또한 임의의 다른 휘발성 또는 비휘발성 저장 시스템들일 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체가 컴퓨터 판독가능 저장 매체, 예를 들어, 또는 유형의 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 예시 목적을 위한 것이고 제한될 의도는 아니며, 진정한 범위는 다음의 청구항들에 의해 나타내어진다.

Claims

시스템으로서,
기판;
상기 기판에 커플링되는 복수의 단일 광자 광검출기들 ― 상기 단일 광자 광검출기들은 시야로부터의 광을 검출하도록 배열됨 ―;
상기 기판에 커플링되는 적어도 하나의 추가 광검출기 ― 상기 적어도 하나의 추가 광검출기는 단일 광자 광검출기가 아니며, 상기 적어도 하나의 추가 광검출기는 상기 시야로부터의 광을 검출하도록 배열됨 ―; 및
동작들을 수행하기 위해서 프로그램 명령어들을 실행하도록 구성되는 제어기
를 포함하며, 상기 동작들은:
상기 복수의 단일 광자 광검출기들로부터 제1 광검출기 신호를 수신하는 동작 ― 상기 제1 광검출기 신호는 상기 단일 광자 광검출기들에 의해 검출된 상기 시야로부터의 광을 나타냄 ―;
상기 적어도 하나의 추가 광검출기로부터 제2 광검출기 신호를 수신하는 동작 ― 상기 제2 광검출기 신호는 상기 적어도 하나의 추가 광검출기에 의해 검출된 상기 시야로부터의 광을 나타냄 ―;
상기 제1 광검출기 신호, 상기 제2 광검출기 신호, 그리고 상기 제1 및 제2 광검출기 신호들을 결합함으로써 형성되는 결합된 광검출기 신호 중 적어도 두 개로부터 광검출기 신호를 선택하는 동작; 및
선택된 광검출기 신호에 기초하여 상기 시야에서의 광의 세기를 결정하는 동작
을 포함하는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 광검출기 신호를 선택하는 동작은,
상기 제1 광검출기 신호를 제1 임계값과 비교하는 동작; 및
상기 제1 광검출기 신호가 상기 제1 임계값 미만이라는 결정에 응답하여, 상기 제1 광검출기 신호를 상기 선택된 광검출기 신호로서 선택하는 동작
을 포함하는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 광검출기 신호를 선택하는 동작은,
상기 제2 광검출기 신호를 제2 임계값과 비교하는 동작; 및
상기 제2 광검출기 신호가 상기 제2 임계값을 초과한다는 결정에 응답하여, 상기 제2 광검출기 신호를 상기 선택된 광검출기 신호로서 선택하는 동작
을 포함하는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 광검출기 신호를 선택하는 동작은,
상기 제1 광검출기 신호를 제1 임계값과 비교하는 동작;
상기 제2 광검출기 신호를 제2 임계값과 비교하는 동작; 및
상기 제1 광검출기 신호가 상기 제1 임계값을 초과하고 상기 제2 광검출기 신호가 상기 제2 임계값 미만이라는 결정에 응답하여, 상기 제1 및 제2 광검출기 신호들을 결합하고 결합된 광검출기 신호를 상기 선택된 광검출기 신호로서 선택하는 동작
을 포함하는 시스템.
제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 광검출기 신호들을 결합하는 것은,
상기 제1 광검출기 신호를 조정하는 것 ― 상기 제1 광검출기 신호를 조정하는 것은 상기 제1 광검출기 신호에 높은 동적 범위 프로파일의 제1 값을 곱하는 것을 포함함 ―;
상기 제2 광검출기 신호를 조정하는 것 ― 상기 제2 광검출기 신호를 조정하는 것은 상기 제2 광검출기 신호에 상기 높은 동적 범위 프로파일의 제2 값을 곱하는 것을 포함함 ―; 및
조정된 제1 및 제2 광검출기 신호들을 합산하는 것
을 포함하는 시스템.
제5항에 있어서, 상기 높은 동적 범위 프로파일은 룩 업 테이블을 포함하며, 상기 룩 업 테이블은 0.0 내지 1.0의 값들을 포함하는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 복수의 단일 광자 광검출기들은 실리콘 광증폭기(silicon photomultiplier)(SiPM) 검출기를 포함하며, 상기 적어도 하나의 추가 광검출기는 애벌란시 포토다이오드(APD) 검출기 또는 PIN 포토다이오드 검출기 중 적어도 하나를 포함하는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 기판은 제1 표면을 포함하며, 상기 복수의 단일 광자 광검출기들과 상기 적어도 하나의 추가 광검출기는 상기 제1 표면에 커플링되는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 복수의 단일 광자 광검출기들은 스택형 광검출기 배열체(stacked photodetector arrangement)를 형성하기 위해서 상기 적어도 하나의 추가 광검출기의 상부 표면에 커플링되는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 기판은 일차 평면을 따르는 제1 표면을 포함하며, 상기 복수의 단일 광자 광검출기들 중 적어도 일부의 검출기들은 혼합형 광검출기 배열체(intermingled photodetector arrangement)를 형성하기 위해서 상기 적어도 하나의 추가 광검출기 중 적어도 일부의 검출기들 사이에서 상기 제1 표면을 따라 배열되는 시스템.
제1항에 있어서, 결상 광학계(imaging optics)를 더 포함하며, 상기 복수의 단일 광자 광검출기들과 상기 적어도 하나의 추가 광검출기는 상기 결상 광학계에 의해 공유 시야로부터의 광을 검출하는 시스템.
제1항에 있어서, 복수의 광원들을 더 포함하며, 상기 동작들은 상기 시스템의 외부 환경에서의 물체들과 상호작용하여 반사된 광을 제공하기 위해서 상기 복수의 광원들이 상기 외부 환경 안으로 광을 방출하게 하는 동작을 더 포함하고, 공유 시야로부터 검출된 광은 상기 반사된 광의 적어도 일부를 포함하는 시스템.
제12항에 있어서, 상기 시스템은 광 검출 및 거리측정(LIDAR) 시스템의 적어도 일부를 포함하며, 상기 LIDAR 시스템은 차량에 포인트 클라우드 정보를 제공하도록 구성되는 시스템.
방법으로서,
복수의 단일 광자 광검출기들로부터 제1 광검출기 신호를 수신하는 단계 ― 상기 제1 광검출기 신호는 상기 단일 광자 광검출기들에 의해 검출된 시야로부터의 광을 나타냄 ―;
적어도 하나의 추가 광검출기로부터 제2 광검출기 신호를 수신하는 단계 ― 상기 제2 광검출기 신호는 상기 적어도 하나의 추가 광검출기에 의해 검출된 상기 시야로부터의 광을 나타내며, 상기 적어도 하나의 추가 광검출기는 단일 광자 광검출기가 아니며, 상기 복수의 단일 광자 광검출기들과 상기 적어도 하나의 추가 광검출기는 기판에 커플링됨 ―;
상기 제1 광검출기 신호, 상기 제2 광검출기 신호, 그리고 상기 제1 및 제2 광검출기 신호들을 결합함으로써 형성되는 결합된 광검출기 신호 중 적어도 두 개로부터 광검출기 신호를 선택하는 단계; 및
선택된 광검출기 신호에 기초하여 상기 시야에서의 광의 세기를 결정하는 단계
를 포함하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 광검출기 신호를 선택하는 단계는,
상기 제1 광검출기 신호를 제1 임계값과 비교하는 단계; 및
상기 제1 광검출기 신호가 상기 제1 임계값 미만이라는 결정에 응답하여, 상기 제1 광검출기 신호를 상기 선택된 광검출기 신호로서 선택하는 단계
를 포함하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 광검출기 신호를 선택하는 단계는,
상기 제2 광검출기 신호를 제2 임계값과 비교하는 단계; 및
상기 제2 광검출기 신호가 상기 제2 임계값을 초과한다는 결정에 응답하여, 상기 제2 광검출기 신호를 상기 선택된 광검출기 신호로서 선택하는 단계
를 포함하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 광검출기 신호를 선택하는 단계는,
상기 제1 광검출기 신호를 제1 임계값과 비교하는 단계;
상기 제2 광검출기 신호를 제2 임계값과 비교하는 단계; 및
상기 제1 광검출기 신호가 상기 제1 임계값을 초과하고 상기 제2 광검출기 신호가 상기 제2 임계값 미만이라는 결정에 응답하여, 상기 제1 및 제2 광검출기 신호들을 결합하고 결합된 광검출기 신호를 상기 선택된 광검출기 신호로서 선택하는 단계
를 포함하는 방법.
제17항에 있어서, 상기 제1 및 제2 광검출기 신호들을 결합하는 것은,
상기 제1 광검출기 신호를 조정하는 것 ― 상기 제1 광검출기 신호를 조정하는 것은 상기 제1 광검출기 신호에 높은 동적 범위 프로파일의 제1 값을 곱하는 것을 포함함 ―;
상기 제2 광검출기 신호를 조정하는 것 ― 상기 제2 광검출기 신호를 조정하는 것은 상기 제2 광검출기 신호에 상기 높은 동적 범위 프로파일의 제2 값을 곱하는 것을 포함함 ―; 및
조정된 제1 및 제2 광검출기 신호들을 합산하는 것
을 포함하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 복수의 단일 광자 광검출기들은 실리콘 광증폭기(SiPM) 검출기들을 포함하며, 상기 적어도 하나의 추가 광검출기는 애벌란시 포토다이오드(APD) 검출기들을 포함하는 방법.
제14항에 있어서, 외부 환경에서의 물체들과 상호작용하여 반사된 광을 제공하기 위해서 복수의 광원들이 상기 외부 환경 안으로 광을 방출하게 하는 단계를 더 포함하고, 공유 시야로부터 검출된 광은 상기 반사된 광의 적어도 일부를 포함하는 방법.