KR20230104012A - 광원 특성 분석 시스템 - Google Patents

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KR20230104012A
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영 조우
젱 푸
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모셔널 에이디 엘엘씨
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Abstract

LIDAR(light detection and range finding) 시스템 또는 센서에 의해 방출되는 광 빔들의 광학적 특성들을 특성 분석하는 것 및 라이다가 실제 작동 조건 하에서 작동하고 다양한 사용자 정의 환경 조건들에 노출되는 동안 사용자가 선택한 라이다 채널들의 거리 측정 기능을 평가하는 것을 가능하게 하는 다양한 측정 시스템들 및 방법들이 개시된다.

Description

광원 특성 분석 시스템{LIGHT SOURCE CHARACTERIZATION SYSTEM}
모든 우선권 출원들에 대한 참조에 의한 포함
본 출원과 함께 제출되는 출원 데이터 시트에서 해외 또는 국내 우선권 주장이 확인되는 모든 출원들은 이로써 37 CFR 1.57에 따라 참조에 의해 포함된다.
LIDAR(Light Detection and Ranging) 디바이스들은 LIDAR 주변의 환경에서 대상체를 검출하고 LIDAR로부터의 그들의 거리를 결정하기 위해 광 빔들을 사용한다.
도 1a 내지 도 1f는 복수의 광 빔들을 방출하는 예시적인 라이다(lidar) 디바이스들의 다양한 뷰들 및 컴포넌트들을 예시하는 다이어그램들이다.
도 2a 내지 도 2c는, 제각기, 예시적인 하우징의 측면 단면도(side cross-sectional view), 정면 단면도(front cross-sectional view) 및 평면 단면도(top cross-sectional view)를 예시하는 다이어그램들이다.
도 3a 및 도 3b는 기계식 제어 스테이지 및 라이다 시트(lidar seat)를 갖는 것으로 도시된 하우징의 사시도 및 측면도를 예시하는 다이어그램들이다.
도 3c는 하우징의 예시적인 광학 반사체들의 사시도를 예시하는 다이어그램이다.
도 4a는 라이다 디바이스가 하우징에 대해 중립 회전 위치에 있을 때 예시적인 하우징의 측면 단면도(side view cross-section)를 예시하는 다이어그램이다.
도 4b는 라이다 디바이스가 하우징에 대해 회전될 때 예시적인 하우징의 측면 단면도를 예시하는 다이어그램이다.
도 5a 및 도 5b는, 제각기, 내부 표면 - 내부 표면은 흡수 영역을 가짐 - 을 갖는 예시적인 하우징의 측면 단면도 및 평면 단면도를 예시하는 다이어그램들이다.
도 6a 및 도 6b는 라이다 디바이스를 수용하는 하우징 및 라이다 디바이스의 선택된 채널들의 거리 측정(range finding) 기능을 테스트하기 위해 하우징 전방에 배치된 반사 타깃(reflective target)을 포함하는 예시적인 라이다 측정 시스템의 사시도 및 측면도를 예시하는 다이어그램들이다.
도 7은 라이다에 의해 방출되는 레이저 빔들의 광학적 특성들을 결정하기 위한 측정 프로세스의 예를 예시하는 흐름 다이어그램이다.
도 8은 하우징 및 하우징에 의해 형성되는 캐비티의 내부 체적의 조건을 제어하는 환경 제어 시스템을 포함하는 라이다 측정 시스템의 예를 예시하는 다이어그램이다.
이하의 설명에서는, 설명 목적으로 본 개시내용에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부 사항들이 제시된다. 그렇지만, 본 개시내용에 의해 설명되는 실시예들이 이러한 특정 세부 사항들이 없더라도 실시될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 일부 경우에, 본 개시내용의 양상들을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해 잘 알려진 구조들 및 디바이스들은 다이어그램 형태로 예시되어 있다.
시스템들, 디바이스들, 모듈들, 명령어 블록들, 데이터 요소들 등을 나타내는 것들과 같은, 개략적인 요소들의 특정 배열들 또는 순서들이 설명의 편의를 위해 도면들에 예시되어 있다. 그렇지만, 본 기술 분야의 통상의 기술자라면 도면들에서의 개략적인 요소들의 특정 순서 또는 배열이, 그러한 것으로 명시적으로 설명되지 않는 한, 프로세스들의 특정 프로세싱 순서 또는 시퀀스, 또는 프로세스들의 분리가 필요하다는 것을 암시하려는 것이 아님을 이해할 것이다. 게다가, 도면에 개략적인 요소를 포함시키는 것은, 그러한 것으로 명시적으로 설명되지 않는 한, 모든 실시예들에서 그러한 요소가 필요하다는 것 또는 일부 실시예들에서 그러한 요소에 의해 표현되는 특징들이 다른 요소들에 포함되지 않거나 다른 요소들과 결합되지 않을 수 있다는 것을 암시하려는 것이 아니다.
제1, 제2, 제3 등의 용어들이 다양한 요소들을 설명하는 데 사용되지만, 이러한 요소들이 이러한 용어들에 의해 제한되어서는 안 된다. 제1, 제2, 제3 등의 용어들은 하나의 요소를 다른 요소와 구별하는 데만 사용된다. 예를 들어, 설명된 실시예들의 범위를 벗어나지 않으면서, 제1 접촉은 제2 접촉이라고 지칭될 수 있고, 유사하게 제2 접촉은 제1 접촉이라고 지칭될 수 있다. 제1 접촉과 제2 접촉은 양쪽 모두 접촉이지만, 동일한 접촉은 아니다.
본 명세서에서의 다양한 설명된 실시예들에 대한 설명에서 사용되는 전문용어는 특정 실시예들을 설명하기 위해서만 포함되어 있으며, 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 다양한 설명된 실시예들에 대한 설명 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들("한", "어떤" 및 "그")은 복수 형태들도 포함하는 것으로 의도되고, 문맥이 달리 명확히 나타내지 않는 한, "하나 이상" 또는 "적어도 하나"와 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다. "및/또는"이라는 용어가, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 연관된 열거된 항목들 중 하나 이상의 항목의 모든 가능한 조합들을 지칭하고 포괄한다는 것이 또한 이해될 것이다. "포함한다(includes)", 포함하는(including), 포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"이라는 용어들이, 본 설명에서 사용될 때, 언급된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 및/또는 컴포넌트들의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 컴포넌트, 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것이 추가로 이해될 것이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "~ 경우"라는 용어는, 선택적으로, 문맥에 따라 "~할 때", 또는 "~시에" 또는 "~라고 결정하는 것에 응답하여", "~을 검출하는 것에 응답하여" 등을 의미하는 것으로 해석된다. 유사하게, 문구 "~라고 결정되는 경우" 또는 "[언급된 조건 또는 이벤트]가 검출되는 경우"는, 선택적으로, 문맥에 따라, "~라고 결정할 시에", "~라고 결정하는 것에 응답하여", "[언급된 조건 또는 이벤트]를 검출할 시에", "[언급된 조건 또는 이벤트]를 검출하는 것에 응답하여" 등을 의미하는 것으로 해석된다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "갖는다(has, have)", "갖는(having)" 등의 용어들은 개방형(open-ended) 용어들인 것으로 의도된다. 게다가, 문구 "~에 기초하여"는, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, "~에 적어도 부분적으로 기초하여"를 의미하는 것으로 의도된다.
그 예들이 첨부 도면들에 예시되어 있는 실시예들에 대해 이제 상세하게 언급될 것이다. 이하의 상세한 설명에서, 다양한 설명된 실시예들에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 수많은 특정 세부 사항들이 제시된다. 그렇지만, 다양한 설명된 실시예들이 이러한 특정 세부 사항들이 없더라도 실시될 수 있다는 것이 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 다른 경우에, 실시예들의 양상들을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 잘 알려진 방법들, 절차들, 컴포넌트들, 회로들, 및 네트워크들은 상세하게 설명되지 않았다.
라이다 측정 시스템 개관
자율 주행 차량들은 바람직하게는 대상체들을 검출하고 차량으로부터의 그들의 거리를 계산하기 위해 매우 정확하고 신뢰할 수 있는 센서들을 포함한다. 대상체 검출 및 거리 측정(ranging)을 위해 개발된 다양한 기술들 중에서, 레이저 기반 거리 측정기(laser-based range finder)들은 그들의 높은 분해능과 정확도로 인해 자율 주행 운전 시스템들에 종종 사용된다. 레이저 기반 거리 측정기들 또는 레이저 거리 측정기들은 때때로 LIDAR(Light Detection and Ranging) 또는 LADAR(Laser Detection and Ranging)라고 불린다.
일부 경우에, 라이다는 입사 광학 신호로 대상체를 조명하고 광학 신호들의 생성과 대상체에 의해 반사되는 대응하는 반사된 광학 신호의 수신 사이의 지연을 측정하는 것에 의해 대상체를 검출하고 대상체와 라이다 사이의 거리를 결정할 수 있다. 일부 경우에, 입사 광학 신호는 라이다에 의해 방출되는 광 빔의 광학적 특성(예를 들면, 진폭, 위상, 주파수, 편광)의 시간적 변동을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 광 빔은 레이저 소스에 의해 생성되는 레이저 빔을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 레이저 빔은 레이저 파장을 중심으로 집중된 좁은 선폭 내의 파장들을 갖는 광을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 신호는 레이저 펄스(예를 들면, 레이저 강도의 갑작스런 변동)일 수 있으며, 라이다는 입사 레이저 펄스의 전송과 대응하는 반사된 레이저 펄스들의 수신 사이의 지연 또는 비행 시간(ToF)을 측정하는 것에 의해 대상체로부터의 거리를 결정할 수 있다. 일부 경우에, 레이저 펄스의 비행 시간에 기초하여 대상체들로부터의 거리를 결정하는 라이다들은 ToF 라이다들이라고 지칭될 수 있다.
특정 경우에, 라이다에 의해 방출되는 광 빔은 무선 주파수(RF) 신호에 의해 변조되는 연속파(CW) 광 빔을 포함할 수 있고, 광학 신호는 변조 주파수, 진폭 또는 위상의 변동을 포함할 수 있다. 일부 경우에, CW 광 빔의 위상 또는 주파수의 변동은 라이다와 타깃 사이의 거리를 결정하는 데 사용될 수 있다.
일부 경우에, 복잡한 운전 환경에서 자율 주행 차량을 제어하고 안내하기 위해, 라이다는 환경에 있는 대상체들이 차량에 위험을 초래하기 전에 그 대상체들의 위치의 변화들을 캡처하기 위해 상대적으로 높은 스캐닝 속도로 차량 주변의 환경을 연속적으로 스캔할 수 있다. 예를 들어, 라이다는 회전축에 평행한 평면에서 광 빔들의 전파 방향을 스캔하는 동안 하나 이상의 광 빔을 회전축을 중심으로 회전시키는 것에 의해 주변 환경을 스캔할 수 있다. 일부 경우에, 라이다는 라이다 기준 프레임에 대해 극각 및 방위각 범위 내에서 주변 환경의 일 부분을 스캔할 수 있다. 일부 그러한 경우에, 라이다에 의해 스캔되는 방위각 범위는 전체 각도(360도)일 수 있는 반면, 극각 범위는 보다 작은 각도(예를 들면, ±20도, ±30도, ±40도, 또는 다른 범위들)일 수 있다.
일부 경우에, 라이다의 성능, 그의 거리 측정 기능, 광학적 특성들(예를 들면, 파워(power), 강도 잡음, 주파수 잡음, 편광, 파장 등), 및/또는 라이다에 의해 방출되는 광 빔들의 광학적 특성들의 시간적 변동이 실제 작동 조건 하에서(예를 들면, 라이다가 환경을 스캔하고 있는 동안) 및 다양한 환경 조건들 내에서 측정 및 정량화된다. 특정 경우에, 자동차 인증(automotive qualification)은 라이다가 1급 작동 조건 하에서 테스트될 것을 요구할 수 있다. 예를 들어, ISO 및 AEC-Q 요구사항들은 주변 온도가 섭씨 -40도와 섭씨 85도 사이에서 변할 때 실제 작동 조건들 하에서 라이다의 성능이 특성 분석되고 평가되어야 하는 것을 요구할 수 있다.
그렇지만, 고속으로 움직이는(예를 들면, 회전하는) 광 빔들의 광학적 특성들을 측정하고 그 동안에 라이다의 상이한 채널들의 거리 측정 기능들을 평가하는 것은 어려운 작업이다. 더욱이, 라이다 주위의 환경 조건(예를 들면, 온도, 습도 등)을 제어 및 모니터링하는 것은 빔들의 광학적 특성들의 특성 분석 및 거리 측정 기능의 테스트를 방해할 수 있다. 그와 같이, 대부분의 최신 라이다 특성 분석 시스템들 및 방법들은, 광 스폿들의 움직임을 중지시키고 정적 조건 하에서 라이다를 특성 분석하기 위해 스캐닝 기능을 잠금하는 것에 의해, 광 빔들의 광학적 특성들 및 라이다의 작동을 측정한다. 안타깝게도, 그러한 정적 조건 하에서 획득되는 테스트 결과들과 실제 작동 조건 하에서(예를 들면, 라이다가 주변 환경을 능동적으로 스캔할 때) 획득되는 테스트 결과들 사이의 차이는 상당할 수 있다.
본 명세서에서 개시되는 시스템들 및 방법들은 라이다 주변의 환경에 있는 대상체들을 검출하기 위한 측정들을 수행하도록 설계된 라이다 또는 라이다 센서들을 특성 분석하기 위한 측정 시스템들에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 명세서에서 개시되는 시스템들 및 방법들은 광 빔들이 작동 스캐닝 또는 작동 회전 속도로 움직이거나 회전하는 동안 라이다에 의해 방출되는 광 빔들(예를 들면, 레이저 빔들)을 특성 분석하고 상이한 라이다 채널들의 거리 측정 기능을 평가하는 것을 가능하게 한다. 일부 예들에서, 거리 측정 기능은 라이다와 타깃 사이의 거리를 추정하는 데 사용 가능한 라이다 신호를 생성하는 것을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 라이다의 거리 측정 기능을 평가하는 것은 라이다에 의해 생성되는 라이다 신호를 사용하여 라이다와 타깃 사이의 거리를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 일부 그러한 경우에, 라이다의 거리 측정 기능을 평가하는 것은 결정된 거리의 정확도를 결정하는 것을 더 포함할 수 있다. 일부 경우에, 라이다의 거리 측정 기능을 평가하는 것은 신호 대 잡음비, 진폭, 위상 잡음 및 다른 신호 속성들과 같은 라이다 신호의 하나 이상의 속성을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 추가적으로, 개시된 시스템들은, 광학 특성 분석 프로세스 및/또는 거리 측정 평가 프로세스 동안, 다양한 주변 환경 파라미터들(예를 들면, 온도, 습도 등)을 변경하는 것을 가능하게 할 수 있다. 개시된 시스템들 및 방법들 중 일부는, 라이다 광 빔들이 라이다 작동 속도로 움직이고 라이다가 다양한 환경 조건들에 노출되는 동안, 미리 정의된 범위들로부터의 라이다에 의해 방출되는 광 빔들의 광학적 특성들(예를 들면, 광학 파워, 광학 강도, 편광, 파장, 광학 스펙트럼 등)의 편차들을 검출하기 위해, 및/또는 개별 라이다 채널의 거리 측정 기능의 정확도를 평가하기 위해 사용될 수 있다. 후속하여, 미리 정의된 또는 표준 범위들로부터의 광학적 특성들의 검출된 편차들 및/또는 개별 라이다 채널의 거리 측정 기능에서 식별되는 부정확성들은 라이다의 컴포넌트 또는 서브시스템을 수정하거나 라이다의 파라미터를 조정하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 측정 시스템은 라이다가 수용되어 테스트되는 광학적 반사(optically reflective)(또는 확산 반사(diffuse reflective)) 내부 표면과 캐비티(cavity)를 형성하는 하우징을 포함한다. 일부 경우에, 하우징은 본 명세서에서 애퍼처(aperture)들이라고 지칭되는 제1 및 제2 출구 애퍼처(exit aperture)들을 포함할 수 있다. 애퍼처들은 광 빔들이 캐비티의 내부 체적을 자유롭게 빠져나갈 수 있는 무창 개구부(windowless opening)들일 수 있다.
제1 애퍼처는 라이다의 적어도 하나의 선택된 채널에 의해 방출되는 광 빔이 반사 내부 표면에 의해 반사되지 않고 라이다의 회전 주기의 제1 부분 동안 캐비티 및 하우징을 빠져나갈 수 있도록 할 수 있다. 이 광 빔은 하우징 및 캐비티 외부의 타깃으로 지향될 수 있고 타깃은 광 빔을 다시 라이다로 반사시키며, 따라서 선택된 라이다 채널의 거리 측정 동작이 회전 주기의 제1 부분 동안 평가될 수 있다. 제1 애퍼처 근처에 위치된 하나 이상의 광학 가드(optical guard)는 (선택되지 않은) 라이다의 다른 채널들에 의해 회전 주기의 제1 부분 동안 방출되는 광 빔들이 타깃에 도달하거나 반사 내부 표면에 의해 라이다로 다시 반사되는 것을 방지할 수 있다. 일부 구현들에서, 라이다는 사용자 또는 전자 제어기가 거리 측정 기능에 대해 테스트되는 하나 이상의 채널을 선택할 수 있도록 하는 회전 스테이지에 탑재될 수 있다. 일부 예들에서, 하나 이상의 채널을 선택하는 것은 하나 이상의 채널을 하우징의 제2 애퍼처와 광학적으로 정렬시키는 것을 포함할 수 있다.
유리하게도, 거리 측정 테스트를 위해 선택되지 않은 채널들에 의해 방출되는 광 빔들이 라이다로 다시 반사될 가능성을 제거하는 것에 의해, 개시된 측정 시스템은 한 번에 하나 이상의 선택된 채널의 거리 측정 동작을 정확하게 측정하고 평가하는 것을 가능하게 한다. 라이다의 수신기들의 감도가 높으면, 선택된 채널에 의해 방출되는 광의 반사와 연관되지 않은 소량의 광이라도 선택된 채널의 거리 측정 동작을 방해할 수 있다.
광 빔들의 적어도 일 부분이 라이다의 회전 주기의 제2 부분 동안 라이다에 의해 방출되고 캐비티의 내부 표면에 의해 제2 애퍼처를 향해 방향 전환(redirect)될 수 있도록 함으로써, 이들이 광학 측정 디바이스와 상호작용할 수 있도록 제2 애퍼처가 구성될 수 있다. 광학 측정 디바이스는 제2 애퍼처를 통해 수신되는 광 빔들의 하나 이상의 광학적 특성(예를 들면, 광학 강도, 광학 파워, 파장, 편광, 또는 광학 스펙트럼) 또는 광학적 특성들의 시간적 변동을 측정하는 데 사용될 수 있다.
일부 경우에, 회전 주기의 제1 및 제2 부분들은 중첩하지 않는 시간 간격들일 수 있다. 일부 경우에, 회전 주기의 제2 부분은 회전 주기의 제1 부분보다 길 수 있다.
라이다 시스템
라이다 시스템은 적어도 하나의 광 빔(예를 들면, 레이저 빔)을 방출하고 방출된 빔이 대상체로부터 반사되는 것으로부터 결과되는 반사된 광 빔을 수신하도록 설계된 라이다 센서를 포함할 수 있다. 방출된 광 빔은 연속파(CW) 광 또는 펄스 광(pulsed light)을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 라이다 센서는 라이다 센서와 대상체 사이의 거리를 추정하기 위해 사용 가능한, 본 명세서에서 라이다 신호라고 지칭되는, 전자 신호를 생성할 수 있다. 라이다 시스템은 라이다 센서와 대상체 사이의 거리를 추정하기 위해 라이다 신호를 프로세싱하기 위한 서브시스템들을 더 포함할 수 있다.
도 1a는 예시적인 라이다 디바이스(100)의 사시도를 예시하는 다이어그램이다. 일부 경우에, 라이다 디바이스(100)는 라이다 센서일 수 있다. 일부 경우에, 라이다 디바이스(100)는 라이다 시스템일 수 있다. 라이다 디바이스(100) 주변의 환경을 스캔하기 위해 회전축(106)을 중심으로 회전하는 라이다 디바이스는 광 빔들(예를 들면, 레이저 빔들)을 방출할 수 있다. 회전 주기 동안의 주어진 시간에서, 라이다 디바이스(100)는 방출축(emission axis)(111)에 대해 상이한 방향들로 전파하는 복수의 광 빔들(104)을 방출할 수 있다. 일부 예들에서, 방출축 또는 방출 방향(111)은 회전축(106)에 수직일 수 있다. 일부 실시예들에서, 방출 방향(111)에 대한 복수의 광 빔들(104)의 전파 방향은 회전축(106)에 수직인 평면에서 정적 방위각 범위 내에 있고 회전축(106)에 평행한 평면에서 정적 극각 범위 내에 있을 수 있다. 일부 예들에서, 복수의 광 빔들(104)은 복수의 라이다 채널들과 연관될 수 있다. 일부 그러한 예들에서, 라이다 디바이스(100)의 각각의 채널은 하나 이상의 광 빔을 방출할 수 있다. 일부 경우에, 단일 라이다 채널에 의해 방출되는 광 빔들은 서로 실질적으로 평행할 수 있다. 일부 경우에, 단일 라이다 채널에 의해 방출되는 광 빔들 사이의 각도는 2도 미만일 수 있다. 일부 경우에, 라이다에 의해 방출되는 빔 수는 5 내지 10, 10 내지 20, 20 내지 30, 30 내지 40, 40 내지 50, 50 내지 70, 70 내지 100, 100 내지 200, 또는 임의의 더 크거나 더 작은 수일 수 있다.
라이다 디바이스(100)는 라이다 출구 애퍼처(102)를 통해 복수의 광 빔들(104)을 방출할 수 있다. 일부 경우에, 라이다 출구 애퍼처(102)는 회전축(106)을 따른 높이 및 회전축(106)에 수직인 방향을 따른 폭을 가질 수 있다. 일부 경우에, 개별 광 빔이 라이다 디바이스(100)의 단일 채널에 의해 방출된다. 일부 구현들에서, 라이다 채널들은 라이다 출구 애퍼처(102) 내에 MxN 매트릭스로 배열될 수 있으며, 여기서 NxM은 라이다 채널들의 총수이다.
일부 경우에, 라이다 디바이스(100)는 2 개 이상의 광 빔을 실질적으로 동시에 방출할 수 있다. 일부 경우에, 광 빔들이 상이한 시간들에 방출된다. 예를 들어, 라이다 디바이스(100)는 임의의 주어진 시간에서 하나의 방향으로 하나의 광 빔을 방출할 수 있다. 일부 구현들에서, 복수의 광 빔들(104)은 라이다 디바이스(100)의 가동 광학 반사체를 사용하여 상이한 시간들에 상이한 방향들로 지향되는 광 빔들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 라이다 디바이스(100)는 라이다의 광원(예를 들면, 레이저 소스)에 의해 생성되는 광 빔(예를 들면, 레이저 빔)을 상이한 방향들로 반사시키는 것에 의해 주변 환경을 스캔하는 이동 미러(moving mirror)를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 회전 주기 동안 반사된 광 빔의 전파 방향이 회전축(106)을 중심으로 회전하는 동안 설정된 극각 범위(set polar angle range) 내에서 변하도록, 회전축(106)에 대한 미러의 극각이 설정된 극각 범위 내에서 앞뒤로 스캔되는 동안 미러가 회전축(106)을 중심으로 회전할 수 있다.
일부 경우에, 방출축(111)은 라이다 디바이스(100)의 회전축(106)을 중심으로 회전 주기 또는 스캐닝 주기(T)로 회전할 수 있다. 회전축(106)은 방출축(111)에 수직일 수 있다. 일부 그러한 경우에, 복수의 광 빔들(104)은, 방출축(111)에 대한 각각의 광 빔의 전파 방향이 회전 주기 동안 일정하게 유지되도록, 회전축(106)을 중심으로 회전할 수 있다. 일부 경우에, 회전 주기(T) 동안 방출축(111)은 제1 각도 또는 회전 위치(예를 들면, 회전축(106)에 대한 방위각 위치)로부터 제2 각도 위치로 회전하고 다시 제1 각도 위치로 회전할 수 있다. 특정 경우에, 하나의 회전 주기 동안, 회전축(106)은 회전축(106)을 중심으로 360도 회전할 수 있다. 일부 경우에, 회전축(106)에 대한 방출축(111)의 극각은 회전 주기 동안 변할 수 있다. 예를 들어, 회전 주기 동안, 방출축(111)의 각도 위치는 제1 극각으로부터 제2 극각으로 그리고 다시 제1 극각으로 변할 수 있다.
도 1b는 회전축(106)을 중심으로 회전하는 방출축(111)을 갖는 예시적인 라이다 디바이스(100)의 평면도를 예시하는 다이어그램이며 여기서 방출축(111)은 회전축(106)에 수직이다. 회전 주기의 일 부분 동안, 방출축은 제1 각도 위치로부터 제2 각도 위치로 회전할 수 있다. 일부 경우에, 제1 각도 위치는 기준 각도 위치일 수 있고 제2 각도 위치는 회전축(106)에 대한 제1 각도 위치에 상대적인 방위각 위치일 수 있다. 도 1b에 도시된 방출축(111a)은 방출축(111)이 제1 시간(t1)에 그의 회전 주기를 시작하는 기준 각도 위치를 나타낼 수 있다. 방출축(111b)은 제2 시간(t2)에서의 라이다 디바이스(100)의 방출축(111)을 나타낼 수 있다. 방출축(111b)은 (t2-t1/T)x2π와 실질적으로 동일한 각도(112)만큼 방출축(111a)에 대해 회전될 수 있다.
도 1b에 도시된 광 빔들(104a)은 회전축(106)에 수직인 평면(예를 들면, y-z 평면) 상의 복수의 광 빔들(104)의 투영들일 수 있다. 투영된 광 빔들(104a)의 전파 방향들은 정적 방위각 범위(108)에 의해 제한될 수 있다. 일부 경우에, 방출축(111)에 대한 광 빔들(104a)의 전파 방향들은 회전 주기 동안 변하지 않을 수 있다. 예를 들어, (제2 시간에서의) 방출축(111b)에 대한 투영된 광 빔들(104b)의 전파 방향들은 (제1 시간에서의) 방출축(111a)에 대한 투영된 광 빔들(104b)의 전파 방향들과 실질적으로 동일할 수 있다. 그에 따라, 투영된 광 빔들(104a)의 정적 방위각 범위(108a)와 투영된 광 빔들(104b)의 정적 방위각 범위(108b)는 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 경우에, 정적 방위각 범위(108a 및 108b)는, 제각기, 방출축(111a) 및 방출축(111b)을 중심으로 대칭적으로 연장될 수 있다.
도 1c는 복수의 광 빔들(104)을 방출하는 (예를 들면, x-z 평면에서의) 라이다 디바이스(100)의 측면 단면도를 예시하는 다이어그램이다. 도 1c에 도시된 광 빔들(104c)은 회전축(106)에 평행한 평면(예를 들면, x-z 평면) 상의 복수의 광 빔들(104)의 투영일 수 있다. 투영된 광 빔들(104c)의 전파 방향은 정적 극각 범위(110)에 의해 제한될 수 있다. 라이다 디바이스(100)의 정적 극각 범위(110) 및 방출축(111)에 대한 투영된 광 빔들(104c)의 방향들은 회전 주기 동안 변하지 않을 수 있다.
일부 경우에, 라이다 디바이스의 정적 방위각 범위는 실질적으로 0 또는 거의 0일 수 있다. 예를 들어, 라이다 디바이스(100)에 의해 방출되는 복수의 광 빔들(104)은 회전축(106) 및 방출축(111)에 의해 정의되는 평면에 분포될 수 있다. 그러한 라이다 디바이스(101)의 예 및 대응하는 광 빔들이 도 1d에 예시되어 있다. 일부 경우에, 라이다 디바이스(101)의 출구 애퍼처(116)는 회전축(106)을 따라 연장되는 세장형 형상(elongate shape)을 포함한다. 도 1e 및 도 1f는 모두 회전축(106) 및 방출축(111)에 의해 정의되는 평면에서 전파되는 복수의 광 빔들(114)을 방출하는 라이다 디바이스(101)의 평면도 및 측면도를 예시하는 다이어그램들이다. 도 1e에 도시된 바와 같이, 정적 방위각 범위는 회전 동안 변하지 않는다. 그와 같이, 회전 주기 동안 제1 시간(t1) 및 제2 시간(t2)에, (회전축(106)에 수직인) y-z 평면 상의 복수의 광 빔들(114)의 투영(114a)은, 제각기, 방출축(111a) 및 방출축(111b)과 중첩된다. 그러한 경우에, 라이다 디바이스(101)의 회전 주기 중 어느 때라도, 라이다 디바이스(101)의 모든 채널들은 기준 각도 위치에 대해 동일한 방위각 위치를 갖지만 회전축(106)에 대해 상이한 극각들을 갖는 방향들로 전파하는 광 빔들을 방출할 수 있다. 도 1f는 회전 주기 동안 임의의 시간에서 복수의 광 빔들(114)을 방출하는 라이다 디바이스(101)의 (예를 들면, x-z 평면에서의) 측면 단면도를 예시한다. 도 1f에 도시된 광 빔들(114c)은 회전축(106)에 평행한 평면(예를 들면, x-z 평면) 상의 복수의 광 빔들(114)의 투영들일 수 있다. x-z 평면에서의 투영된 광 빔들(114c)의 전파 방향들은 정적 극각 범위(110)에 의해 제한될 수 있다. 라이다 디바이스(101)의 정적 극각 범위(110) 및 방출축(111)에 대한 투영된 광 빔들(104c)의 방향들은 회전 주기 동안 변하지 않을 수 있다. 일부 경우에, 광 빔들(114c) 중 한 광 빔과 다음 광 빔 사이의 극각은 극각 채널간 간격(polar angular inter-channel spacing)과 동일할 수 있다.
일부 경우에, 라이다 디바이스(100) 또는 라이다 디바이스(101)는 ToF 라이다들일 수 있고 복수의 광 빔들(104 및 114)은 펄스 광 빔들을 포함할 수 있다. 특정 경우에, 라이다 디바이스(100) 또는 라이다 디바이스(101)는 다른 유형들의 라이다들일 수 있고 복수의 광 빔들(104 및 114)은 CW 광 빔들 또는 변조된 CW 광 빔들(예를 들면, 진폭, 주파수 또는 위상 변조된 광 빔들)을 포함할 수 있다.
라이다 디바이스들(100 및 101)은, 제각기, 방출된 광 빔들(104 및 114)과 연관된 반사된 광 빔들을 수신하도록 구성된 복수의 광학 수신기들을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 개별 광학 수신기는 라이다 디바이스(100 또는 101)의 단일 채널과 연관된 반사된 광 빔 또는 방출축(111)에 대해 특정 방향으로 방출되는 광 빔을 수신할 수 있다. 일부 경우에, 라이다 디바이스들(100 및 101)은, 제각기, 출구 애퍼처(102 및 116)를 통해 반사된 광 빔들을 수신할 수 있다.
일부 경우에, 광 빔들(104)은 라이다 디바이스(100 또는 101)의 하나 이상의 레이저 소스에 의해 생성되는 레이저 빔들을 포함할 수 있다. 다양한 구현들에서, 라이다 디바이스에 의해 방출되는 광 빔(예를 들면, 레이저 빔)의 파장은 라이다 디바이스의 작동 파장 범위 내에 있을 수 있다. 일부 경우에, 라이다의 작동 파장 범위는 800 nm 내지 850 nm, 850 nm 내지 900 nm, 900 nm 내지 950 nm, 950 nm 내지 1000 nm, 1400 nm 내지 1500 nm, 1500 nm 내지 1600nm, 1600 nm 내지 1700 nm, 또는 이러한 값들 중 임의의 것에 의해 형성되는 임의의 다른 범위일 수 있거나 이러한 범위들을 벗어날 수 있다.
측정 시스템
일부 경우에, 실제 작동 조건 하에서 라이다 시스템 또는 라이다 센서의 성능은 라이다 측정 시스템(본 명세서에서 "측정 시스템"이라고도 지칭됨)을 사용하여 측정 및 특성 분석될 수 있다. 일부 경우에, 측정 시스템은 라이다의 작동 동안 테스트 중인 라이다에 의해 방출되는 광 빔들의 광학적 특성(예를 들면, 광학 파워, 광학 강도, 광학 스펙트럼, 편광, 또는 다른 광학적 특성)을 측정하는 데 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 라이다 측정 시스템은 라이다의 작동 동안 테스트 중인 라이다의 하나 이상의 채널의 거리 측정 기능을 테스트 및 특성 분석하는 데 사용될 수 있다. 일부 경우에, 측정 시스템은 라이다의 작동 동안 테스트 중인 라이다에 의해 방출되는 광 빔들의 광학적 특성의 시간적 변동을 측정하는 데 사용될 수 있다.
일부 구현들에서, 측정 시스템은, 적어도 라이다의 회전 주기의 일 부분 동안, 테스트 중인 라이다의 선택된 채널에 의해 방출되는 하나 이상의 광 빔이 타깃에 입사하게 되고 타깃으로부터의 반사 이후에 테스트 중인 라이다에 의해(예를 들면, 라이다의 수신기에 의해) 수신될 수 있게 하도록 구성될 수 있다. 테스트 중인 라이다는 방출된 광 빔과 대응하는 수신된 반사된 광 빔 사이의 비교에 기초하여 라이다 신호 또는 측정된 거리를 생성할 수 있다. 라이다 신호 또는 측정된 거리는 라이다의 거리 측정 기능을 평가하는 데 사용될 수 있다.
일부 경우에, 측정 시스템은 회전 주기의 적어도 일 부분 동안 라이다 디바이스(예를 들면, 라이다 센서 또는 라이다 시스템)에 의해 방출되는 광 빔들의 적어도 일 부분을 연속적으로 수집하도록 구성될 수 있다. 측정 시스템은 광 빔들의 광학적 특성과 연관된 적어도 광학 파라미터를 측정하도록 구성된 광학(또는 광전자) 측정 시스템을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 광학 파라미터의 측정된 값은 라이다의 상이한 채널들에 걸쳐 및/또는 하나 이상의 회전 주기의 일 부분을 포함하는 하나 이상의 측정 주기에 걸쳐 평균화되는 값일 수 있다.
일부 구현들에서, 측정 시스템은 라이다의 회전 주기의 제1 부분 동안 테스트 중인 라이다의 선택된 채널에 의해 방출되는 하나 이상의 광 빔이 타깃에 입사하게 되고 타깃으로부터의 반사 이후에 테스트 중인 라이다에 의해(예를 들면, 라이다의 수신기에 의해) 수신될 수 있게 하도록 구성될 수 있다. 측정 시스템은 회전 주기의 제2 부분 동안 라이다 디바이스에 의해 방출되는 광 빔들의 적어도 일 부분을 연속적으로 수집하도록 추가로 구성될 수 있다. 일부 경우에, 회전 주기의 제1 및 제2 부분들은 중첩하지 않는 시간 간격들일 수 있다. 일부 경우에, 회전 주기의 제2 부분은 제1 부분보다 긴 시간 간격일 수 있다.
일부 경우에, 측정 시스템은 테스트 및 측정 프로세스 동안 테스트 중인 라이다(lidar under test, LUT)가 내부에 배치될 수 있는 내부 체적을 갖는 캐비티를 형성하는 하우징을 포함할 수 있다. LUT는 LUT가 설계되어 있는 실제 작동 조건 하에서 작동하는 라이다일 수 있다. 예를 들어, 하우징에 있는 동안, LUT는 LUT의 작동 각속도 내의 각속도(예를 들면, 300 내지 1400 rpm 또는 다른 rpm들 사이)로 LUT의 회전축을 중심으로 회전하는 복수의 회전하는 광 빔들을 방출할 수 있다. 일부 경우에, LUT의 주변 환경(예를 들면, 캐비티 또는 내부 체적 내)은 LUT가 (예를 들면, 자율 주행 시스템의 일부로서 차량에 탑재될 때) 작동하도록 설계되어 있는 환경의 온도 및/또는 습도 레벨과 실질적으로 동일한 온도 및/또는 습도 레벨을 가질 수 있다. 일부 경우에, LUT의 기계적 상태(예를 들면, 진동, 회전 또는 병진)는 LUT가 작동하도록 설계되어 있는 기계적 상태(예를 들면, 움직이는 차량의 기계적 상태)와 유사할 수 있다.
일부 구현들에서, 하우징에 의해 형성되는 캐비티의 내부 표면은 구형 또는 구형에 가까운 형상을 가질 수 있다. 일부 경우에, 캐비티의 내부 표면은 타원형, 포물선형, 쌍곡선형 또는 다른 형상을 가질 수 있다. 특정 경우에, 캐비티의 내부 표면은 하나 이상의 평평한 표면을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 캐비티의 내부 표면은 테스트 중인 라이다의 작동 파장 범위 내의 파장을 갖는 광을 반사시키도록 구성된 광학적 반사 표면을 포함할 수 있다. 일부 그러한 예들에서, 광학적 반사 표면은 확산 반사 표면(예를 들면, 확산 백색 반사 코팅을 포함하는 표면)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 내부 표면의 일 부분은 광학적 흡수(optically absorptive) 표면을 포함할 수 있다.
일부 경우에, 하우징은 하우징의 내부 체적을 형성하는 하나 이상의 광학 표면을 포함할 수 있다. 광학 표면은 흡수 또는 반사 광학 표면일 수 있다. 흡수 광학 표면은 LUT의 작동 파장 범위 내의 파장을 갖는 광을 흡수하도록 구성된 표면일 수 있다. 반사 광학 표면은 LUT의 작동 파장 범위 내의 파장을 갖는 광을 반사하도록 구성된 표면일 수 있다. 일부 경우에, 광학 표면들은 평평한 또는 만곡된 표면들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 만곡된 광학 표면들은 포물선형, 타원형 또는 다른 만곡된 표면들을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 하우징은 캐비티 내의 원하는 위치에서 라이다를 보유하고/하거나 기계적으로 안정화시키도록 구성된 라이다 시트를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 하우징에 대한 라이다 시트의 배향은 캐비티 내부에 위치된 기계식 제어 스테이지에 의해 제어될 수 있다. 일부 그러한 경우에, 기계식 제어 스테이지는 캐비티의 내부 표면에 상대적인 라이다 시트 상에 탑재된 라이다의 배향을 제어 및/또는 조정하는 데 사용될 수 있다.
일부 구현들에서, 하우징에 의해 형성되는 캐비티의 내부 표면은 LUT에 의해 방출되는 광 빔들이 측정 디바이스에 의해 캡처되고/되거나 캐비티 외부의 타깃과 상호작용할 수 있게 하도록 구성된 하나 이상의 애퍼처를 포함할 수 있다.
일부 경우에, 측정 시스템의 내부 체적을 형성하는 캐비티의 내부 표면 또는 광학 표면들은, 적어도 LUT의 회전 주기의 일 부분 동안, LUT(캐비티 또는 내부 체적 내부에 배치됨)에 의해 방출되는 광 빔들을 검출 애퍼처를 향해 방향 전환시키도록 구성될 수 있다. 일부 경우에, 광학 표면들은 확산 반사에 의해 광을 방향 전환시킬 수 있다. 일부 경우에, 검출 애퍼처는 캐비티의 내부 표면 상의 구멍 또는 개구부일 수 있다. 일부 경우에, 검출 애퍼처는 광학 측정 디바이스(예를 들면, 광학 검출기, 광학 파워 미터(optical power meter), 광학 스펙트럼 분석기 등)의 감지 영역일 수 있다. 일부 경우에, 검출 애퍼처를 통해 수신되는 광은 LUT의 회전 주기의 일 부분 동안 LUT에 의해 방출되는 광 빔들과 연관된 광을 포함할 수 있다.
일부 경우에, 타깃 애퍼처(제1 애퍼처)는 라이다의 회전 주기의 제1 부분 동안 LUT에 의해 방출되는 하나 이상의 선택된 광 빔이 캐비티를 빠져나가 라이다로부터 타깃으로의 직접 광학 경로를 통해 캐비티 외부의 타깃에 도달할 수 있도록 할 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 선택된 광 빔은 LUT의 선택된(예를 들면, 사용자가 선택한) 채널에 의해 방출될 수 있다. 직접 광학 경로는 LUT의 출구 애퍼처(예를 들면, 라이다 디바이스들(100 및 101)의 출구 애퍼처(102 또는 116))와 타깃 사이의 직선일 수 있다. 일부 구현들에서, 하우징은 회전 주기의 제1 부분 동안 테스트 중인 라이다에 의해 방출되는 광 빔들의 일 부분과 상호작용하도록 구성된 하나 이상의 광학 가드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 가드는 캐비티를 직접적으로(directly) 빠져나가도록 선택되는 광 빔(들) 이외의 광 빔들과 상호작용하도록 구성될 수 있다. 일부 경우에, 광학 가드와 광 빔의 상호작용은 광학 가드에 의한 광 빔의 흡수를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 광학 가드와 광 빔의 상호작용은 광학 가드에 의한 광 빔의 반사를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 광학 가드는 테스트 중인 라이다에 의해 방출되는 광 빔들과 상호작용하는 광학 표면을 가질 수 있다.
일부 경우에, 광학 가드의 반사 광학 표면은, 선택되지 않은 광 빔들과 (반사되지 않고 캐비티를 직접적으로 빠져나가는) 선택된 광 빔 사이의 각도가 하우징(200)의 최소 편향각보다 크도록, 선택되지 않은 광 빔을 방향 전환시키도록 구성될 수 있다. 하우징의 최소 편향각은 광학 가드들을 설계하고 하우징 내에 위치시키기 위한 설계 파라미터일 수 있다. 예를 들어, 하우징의 최소 편향각은 선택된 광 빔을 다시 하우징으로 반사시키는 데 사용되는 타깃의 크기, 및 타깃과 하우징 사이의 거리에 적어도 부분적으로 기초하여 결정될 수 있다. 대안적으로, 하우징의 최소 편향각은 타깃의 크기 및/또는 타깃이 위치될 수 있는 하우징으로부터의 최소 거리를 제한할 수 있다.
일부 경우에, 검출 애퍼처(제2 애퍼처)는, 라이다의 회전 주기의 제2 부분 동안 테스트 중인 라이다에 의해 방출되는 광 빔들의 일 부분이 캐비티를 빠져나갈 수 있도록, 캐비티의 내부 표면 상에 위치될 수 있다. 캐비티의 내부 표면은 제2 부분 동안 방출되는 광 빔들의 부분을 검출 애퍼처를 향해 방향 전환시키도록 구성될 수 있다.
라이다 측정 시스템의 예시적인 하우징
도 2a 및 도 2b는, 제각기, 예시적인 하우징(200)의 측면 단면도 및 정면도를 예시하는 다이어그램들이다. 하우징(200)은 라이다 시스템 또는 라이다 센서(예를 들면, 라이다 디바이스(201))를 특성 분석하기 위한 측정 시스템의 하우징일 수 있다. 도시된 예에서, 하우징(200)은 구형 내부 표면(202)을 갖는 구형 또는 구형에 가까운 캐비티를 형성하며 여기서 내부 표면(202) 상의 지점들과 캐비티의 중심 사이의 거리는 실질적으로 동일하다. 그렇지만, 내부 표면(202) 상의 지점들과 캐비티의 중심 사이의 거리가 실질적으로 동일하지 않도록 임의의 수의 형상들이 하우징에 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 일부 구현들에서, 라이다 디바이스(201)는 캐비티의 중심에 또는 그 근처에 위치될 수 있다. 특정 구현들에서, 라이다 디바이스(201)는 캐비티의 중심과 내부 표면(202) 사이에 배치될 수 있다. 일부 경우에, 라이다 디바이스(201)는 라이다 디바이스(100) 또는 라이다 디바이스(101)를 포함할 수 있다.
내부 표면(202)의 곡률 반경(예를 들면, 캐비티의 중심과 내부 표면(202) 사이의 거리)은 10 내지 20 인치, 20 내지 30 인치, 30 내지 40 인치, 40 내지 50 인치, 또는 이러한 값들 중 임의의 것에 의해 형성되는 임의의 다른 범위일 수 있거나 이러한 범위들을 벗어날 수 있다. 일부 경우에, 캐비티의 내부 표면(202)의 적어도 일 부분은 라이다 디바이스(100)의 작동 파장 범위 내의 파장들에 대해 높은 광학 반사율을 가질 수 있다. 일부 경우에, 라이다 디바이스(201)에 의해 방출되는 광에 대한 내부 표면(202)의 반사 계수는 80% 내지 85%, 85% 내지 90%, 90% 내지 95%, 95% 내지 99%, 99% 내지 99.9%, 또는 이러한 값들 중 임의의 것에 의해 형성되는 임의의 다른 범위일 수 있거나 이러한 범위들을 벗어날 수 있다. 일부 경우에, 내부 표면(202)은 확산 반사 표면을 포함할 수 있다.
하우징(200)은 캐비티의 내부 표면(202) 상에 위치된 제1 애퍼처(206)(예를 들면, 개구부)를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 제1 애퍼처(206)는, 라이다 디바이스(201)의 회전 주기의 적어도 일 부분 동안, 라이다 디바이스(201)에 의해 방출되는 적어도 하나의 광 빔이 내부 표면(202)에 의해 반사되지 않고 캐비티를 빠져나갈 수 있도록 위치될 수 있다. 일부 경우에, 내부 표면(202) 상의 제1 애퍼처의 위치는 기준 위치로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 하우징(200)의 기준 좌표계(Xr, Yr, Zr)의 원점은 구형 캐비티의 중심일 수 있고, 기준 좌표계의 축(예를 들면, Zr 축(220))은 제1 애퍼처(206) 내의 한 지점(예를 들면, 애퍼처의 중심)을 통과할 수 있다. 일부 경우에, 하우징(200)의 기준 좌표계(Xr, Yr, Zr)의 원점은 구형 캐비티의 중심과 내부 표면(202) 사이에 위치할 수 있고, 기준 좌표계의 축(예를 들면, Zr 축(220))은 제1 애퍼처(206) 내의 한 지점(예를 들면, 애퍼처의 중심)을 통과할 수 있다.
일부 경우에, 제1 애퍼처는 세장형 형상을 가질 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 예들과 같은, 일부 예들에서, 제1 애퍼처(206)는 캐비티의 내부 표면 상의 구면 직사각형(spherical rectangle)을 포함할 수 있다. 구면 직사각형은 상부 에지(224)와 하부 에지(225) 사이에 연장될 수 있다. 구면 직사각형은 구형 내부 표면 상의 제1 측지선(geodesic)을 따른 폭(W) 및 제1 측지선에 수직인 제2 측지선을 따른 길이(L)를 가질 수 있다. 길이(L)는 폭(W)보다 길 수 있다. 일부 예들에서, W는 1 내지 2 인치, 2 내지 3 인치, 3 내지 4 인치, 또는 이러한 값들 중 임의의 것에 의해 형성되는 임의의 다른 범위일 수 있거나 이러한 범위들을 벗어날 수 있다. 일부 예들에서, L은 2 내지 6 인치, 6 내지 10 인치, 10 내지 14 인치, 14 내지 20 인치, 20 인치 내지 25 인치, 또는 이러한 값들 중 임의의 것에 의해 형성되는 임의의 다른 범위일 수 있거나 이러한 범위들을 벗어날 수 있다. 삼각형, 사다리꼴형, 타원형, 다각형, 포물선형 및/또는 쌍곡선형 섹션들을 포함하는 형상들 등과 같은 다른 형상들이 제1 애퍼처(206)에 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
일부 경우에, 하우징(200)의 기준 좌표계의 제1 축(Zr 축)(220)은 제1 애퍼처(206)의 중심을 통과할 수 있다. 일부 그러한 경우에, Zr 축(220) 및 Zr 축(220)에 수직인 기준 좌표계의 제2 축(221)(예를 들면, Yr 축)에 의해 정의되는 적도면(equatorial plane)은 제1 애퍼처(구면 직사각형)(206)를 그의 길이를 따라 2 개의 섹션(예를 들면, 상부 섹션 및 하부 섹션)으로 분할할 수 있다. 그에 따라, 하우징(200)의 기준 좌표계의 제3 축(222)(예를 들면, Xr 축)은 적도면에 수직일 수 있다.
일부 경우에, 제1 애퍼처(206)의 길이(L) 및 폭(W)은, 적어도 라이다 디바이스(201)의 회전 주기의 일 부분 동안, 라이다 디바이스(201)에 의해 방출되는 적어도 하나의 광 빔이 캐비티의 내부 표면(202) 또는 제1 애퍼처(206)의 에지들과 상호작용하지 않고 제1 애퍼처(206)를 통해 캐비티를 빠져나가도록 선택될 수 있다. 일부 경우에, 제1 애퍼처(206)의 길이(L)는, 적어도 라이다 디바이스(201)의 회전 주기의 일 부분 동안, 라이다 디바이스(201)에 의해 방출되는 광 빔 중 하나가 캐비티의 내부 표면(202) 또는 제1 애퍼처(206)의 에지들과 상호작용하지 않고 제1 애퍼처(206)를 통해 캐비티를 빠져나가도록 선택될 수 있다. 일부 경우에, 제1 애퍼처(206)의 길이(L)는, 적어도 라이다 디바이스(201)의 회전 주기의 일 부분 동안, 라이다 디바이스(201)에 의해 방출되는 광 빔 그룹(예를 들면, 각각이 라이다 디바이스(201)의 개별 채널에 의해 방출되는 광 빔 그룹)이 캐비티의 내부 표면(202) 또는 제1 애퍼처(206)의 에지들과 상호작용하지 않고 제1 애퍼처(206)를 통해 캐비티를 빠져나가도록 선택될 수 있다. 일부 경우에, 광 빔 그룹은 10 개 미만의 광 빔, 40 개 미만의 광 빔, 60 개 미만의 광 빔, 또는 100 개 미만의 광 빔을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 광 빔 그룹 내의 광 빔 수는 제1 애퍼처(206)의 극각 폭(polar angular width)에 의해 결정될 수 있다. 일부 경우에, 애퍼처(206)의 극각 폭은 L/R과 실질적으로 동일할 수 있으며, 여기서 R은 캐비티의 반경이다. 일부 예들에서, 제1 애퍼처(206)의 극각 폭은 5도 미만, 10도 미만, 또는 20도 미만일 수 있다. 광 빔과 표면 또는 에지의 상호작용은 표면 또는 에지에 의한 반사, 회절 또는 흡수를 포함할 수 있다.
일부 구현들에서, 하우징은 적어도 하나의 광학 가드를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 광학 가드는, 광 빔이 광학 반사체에 의한 반사 후에 제1 애퍼처(206)를 통해 캐비티를 빠져나가도록, 캐비티 내부에서 발생된(originated) 적어도 하나의 광 빔을 제1 애퍼처를 향해 반사시키도록 광학 반사체로서 구성될 수 있다. 일부 경우에, 하우징은 2 개의 그러한 광학 반사체를 포함할 수 있으며 여기서 2 개의 광학 반사체의 반사 표면들은 서로 마주한다. 일부 경우에, 2 개의 광학 반사체는, 캐비티 내부에서 발생되어 제1 방향으로 전파하는, 선택된 광 빔(예를 들면, 테스트 중인 라이다의 단일 채널에 의해 방출되는 광 빔)이 어떠한 표면에 의해서도 반사되지 않고 캐비티를 직접적으로 빠져나갈 수 있게 하도록 구성될 수 있다. 일부 경우에, 2 개의 광학 반사체는, 캐비티 내부에서 발생되어 상이한 방향들로 전파하는, 선택된 광 빔 그룹(예를 들면, 테스트 중인 라이다의 다수의 채널들에 의해 방출되는 광 빔들)이 어떠한 표면에 의해서도 반사되지 않고 캐비티를 직접적으로 빠져나갈 수 있게 하도록 구성될 수 있다. 게다가, 2 개의 광학 반사체는 제1 방향 또는 선택된 광 빔 그룹의 전파 방향들과 상이한 방향들을 따라 전파하는 캐비티 내부에서 발생된 광 빔들을 반사시킬 수 있다. 일부 경우에, 각각의 광학 반사체는, 결과적인 반사된 광 빔들의 전파 방향들이 제1 방향과 하우징(200)의 최소 편향각보다 큰 예각을 이루도록, 제1 방향(또는 선택된 광 빔 그룹의 전파 방향들)과 상이한 방향들을 따라 전파하는 광 빔들을 반사시키도록 구성될 수 있다.
광학 반사체는 테스트 중인 라이다의 작동 파장 범위 내의 파장들에 대해 70% 내지 90%, 90% 내지 95%, 95% 내지 99% 또는 더 크거나 더 작은 값들의 광학 반사율을 갖는 적어도 하나의 반사 표면을 포함할 수 있다. 다양한 구현들에서, 광학 반사체는 세장형 형상(예를 들면, 직사각형, 타원형 등)을 가질 수 있고, 만곡된 또는 평평한 반사 표면을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 광학 반사체는 제1 애퍼처의 에지와 테스트 중인 라이다의 출구 애퍼처가 위치될 수 있는 위치 근처 사이에서 연장될 수 있다.
도 2a를 계속 참조하면, 하우징(200)은 상부 광학 반사체(208a) 및 하부 광학 반사체(208b)를 포함할 수 있다. 각각의 광학 반사체는 제1 애퍼처(206) 근처(예를 들면, 애퍼처(206)의 에지 근처)의 제1 단부로부터 Zr 축(220)을 따라 캐비티의 중심(기준 좌표계의 원점)에 가까운 제2 단부까지 연장될 수 있다. 도시된 예에서, 광학 반사체들(208a/208b)은 서로 마주하는 만곡된 반사 표면들을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 상부 광학 반사체(208a)의 제1 단부는 제1 애퍼처(206)의 상부 에지(224)에 가깝게 위치될 수 있고, 상부 광학 반사체(208a)의 제2 단부는 기준 좌표계의 원점 근처의 위치에 가깝게 또는 라이다 디바이스(201)가 위치될 수 있는 위치 근처에, 그리고 적도면 위에 위치될 수 있다. 하부 광학 반사체(208b)의 제1 단부는 제1 애퍼처(206)의 하부 에지(225)에 가깝게 위치될 수 있고, 하부 광학 반사체(208b)의 제2 단부는 기준 좌표계의 원점 근처의 위치에 가깝게 또는 라이다 디바이스(201)가 위치될 수 있는 위치 근처에, 그리고 적도면 아래에 위치될 수 있다. 그렇지만, 추가적인 또는 상이한 광학 반사체들이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 광학 반사체들이 제1 애퍼처의 양측에 있을 수 있거나, 애퍼처(206)의 상단, 하단 및 측면들에 광학 반사체들이 있을 수 있다.
일부 경우에, 상부 광학 반사체(208a)의 제1 단부는 제1 애퍼처(306)의 상부 에지(224)에 연결될 수 있고, 하부 광학 반사체(208b)의 제1 단부는 제1 애퍼처(306)의 하부 에지(225)에 연결될 수 있다. 일부 경우에, 상부 광학 반사체(208a)의 제2 단부와 하부 광학 반사체(208b)의 제2 단부 사이의 (Xr 축에 평행한) 수직 거리는 라이다 출구 애퍼처(102)의 높이와 실질적으로 동일하거나 그에 가까울 수 있다. 일부 경우에, 상부 광학 반사체(208a)의 제1 단부와 하부 광학 반사체(208b)의 제1 단부 사이의 (Xr 축에 평행한) 수직 거리는 제1 애퍼처(206)의 상부 에지(224)와 하부 에지(225) 사이의 수직 거리와 실질적으로 동일하거나 그에 가까울 수 있다.
일부 경우에, 상부 및 하부 광학 반사체들(208a/208b)은 제1 단부와 제2 단부 사이의 길이 및 Xr 축을 따른 폭을 가질 수 있다. 일부 경우에, 적도면 상의 상부 및/또는 하부 광학 반사체들(208a/208b)의 투영은 직사각형 또는 다른 형상(예를 들면, 삼각형, 사다리꼴 등)을 가질 수 있다. 일부 그러한 경우에, 투영된 직사각형의 폭은 각자의 광학 반사체의 폭과 실질적으로 동일할 수 있다.
일부 경우에, 라이다 디바이스(201)는 자신의 회전축(106)이 기준 좌표계의 Xr 축과 실질적으로 평행(캐비티의 적도면에 수직)하도록 캐비티 내부에 위치될 수 있다. 그러한 일부 경우에, 라이다 디바이스(201)는 캐비티 또는 하우징(200)과 정렬되는 것으로 지칭될 수 있다. 도 2a를 참조하면, 하우징(200)에 의해 형성되는 캐비티 내부에 배치되는 라이다 디바이스(100)는 캐비티 및 하우징(200)과 정렬된다.
일부 경우에, 광학 반사체들(208a 및 208b)의 형상, 크기 및/또는 위치는, 라이다 디바이스(201)가 캐비티와 정렬되고(회전축(106)이 Xr 축에 실질적으로 평행하고) 방출축(111)과 Zr 축 사이의 방위각이 임계 출사각(threshold exit angle)보다 작을 때, 방출축(111)과 실질적으로 평행하지 않은 라이다 디바이스에 의해 방출되는 광 빔들이 광학 반사체들(208a 및 208b) 중 적어도 하나에 의해 반사되도록 설계 및 선택될 수 있다. 일부 경우에, 방출축(111)과 실질적으로 평행한 광 빔들은 방출축(111)과 2도 미만의 각도를 가질 수 있다. 도 2a를 참조하면, 광 빔들(212 및 210)은 (광 빔(210)에 평행한) 라이다 디바이스(201)의 방출축이 Zr 축과 임계 출사각보다 작은 예각 방위각을 이룰 때(매번의 회전 주기의 일 부분 동안 충족될 조건) 라이다 디바이스(100)에 의해 방출되는 광 빔들을 나타낼 수 있다.
일부 경우에, 광학 반사체들(208a 및 208b)의 형상, 크기 및/또는 위치는, 방출축(111)과 Zr 축 사이의 방위각이 임계 출사각보다 작을 때, 라이다 디바이스에 의해 방출되는 제1 광 빔 그룹이 광학 반사체들(208a 및 208b)에 의해 반사되지 않고 제1 애퍼처를 통해 하우징을 빠져나가고, 라이다 디바이스에 의해 방출되는 제2 광 빔 그룹이 광학 반사체들(208a 및 208b) 중 적어도 하나에 의해 반사된 후에 제1 애퍼처를 통해 하우징을 빠져나가도록 설계 및 선택될 수 있다. 일부 경우에, 제2 광 빔 그룹의 각각의 광 빔은 광학 반사체(208a 또는 208b)에 의해 적어도 한 번 반사된다. 일부 예들에서, 제1 광 빔 그룹은 제1 애퍼처와 정렬되는 제1 채널 그룹에 의해 방출되는 광 빔들을 포함할 수 있다.
다양한 구현들에서, 제1 애퍼처(206)의 형상, 크기는, 방출축(111)과 Zr 축 사이의 방위각이 임계 출사각보다 작을 때, 라이다 디바이스에 의해 방출되는 모든 광 빔들이 (직접적으로 또는 광학 반사체(208a 및/또는 208b)로부터의 한 번 이상의 반사 후에) 제1 애퍼처(206)를 통해 하우징(200)을 빠져나갈 수 있도록 설계 및 선택될 수 있다.
일부 경우에, 임계 출사각은 제1 애퍼처(206)의 방위각 폭(azimuthal angular width)에 의해 결정될 수 있다. 일부 경우에, 제1 애퍼처(206)의 방위각 폭은 W/R과 실질적으로 동일할 수 있으며, 여기서 R은 캐비티의 반경이다. 일부 예들에서, 제1 애퍼처의 방위각 폭은 4도 미만 또는 2도 미만일 수 있다.
도 2c는 구형 캐비티의 적도면(Yr-Zr 평면)에서의 하우징(200)의 평면 단면도를 예시하는 다이어그램이다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 적도면 상의 상부 광학 반사체(208a)의 투영은 라이다 디바이스(201)가 탑재될 수 있는 위치로부터 제1 애퍼처(206)를 향해 Zr 축을 따라 연장되는 직사각형 형상을 포함한다. 일부 경우에, 상부 광학 반사체(208a)는 Xr-Zr 평면에 수직인 측면 방향을 따른 폭(D)을 가질 수 있다. 일부 경우에, 하부 광학 반사체(208b)는, 상부 광학 반사체(208a)의 폭(D)과 실질적으로 동일한, 측면 방향을 따른 폭을 가질 수 있다. 일부 그러한 경우에, 상부 및 하부 광학 반사체들(208a/208b)의 폭(D)은 제1 애퍼처(206)의 폭(W)보다 크거나 같을 수 있다.
일부 구현들에서, 하우징(200)은 하우징(200)에 의해 형성되는 캐비티의 내부 표면 상에 위치되는 제2 애퍼처(204)를 포함할 수 있다. 제2 애퍼처(204)는 캐비티 내부에서 발생되고 상이한 방향들로 전파하는 광 빔들이 캐비티를 빠져나갈 수 있게 하도록 구성될 수 있다. 일부 경우에, 제1 애퍼처(206)와 제2 애퍼처(204)는 Xr-Yr 평면에 대해 구형 캐비티의 내부 표면의 대향 측면들에 위치될 수 있다.
예를 들어, 라이다 디바이스(201)가 캐비티 내에 배치될 때, 회전 주기의 일 부분 동안 라이다 디바이스(201)에 의해 방출되는 광 빔들의 적어도 일 부분은 제2 애퍼처를 통해 캐비티를 빠져나갈 수 있다. 일부 경우에, 라이다 디바이스의 출구 애퍼처(예를 들면, 출구 애퍼처(102 또는 111))가 하우징의 제1 애퍼처(206)와 마주하지 않을 때, 제2 애퍼처(204)를 통해 캐비티를 빠져나가는 광 빔들은 회전 주기 동안 라이다 디바이스(201)에 의해 방출되는 광 빔들에 대응할 수 있다.
일부 경우에, 방출축(111)과 Zr 축 사이의 예각이 임계 출사각보다 클 때 라이다 디바이스에 의해 방출되는 광 빔들의 일 부분은 제2 애퍼처(204)를 통해 캐비티를 빠져나갈 수 있다. 제2 애퍼처(204)에 대한 라이다 디바이스(201)의 배향에 따라, 라이다 디바이스(201)에 의해 방출되는 광 빔들 중 일부는 제2 애퍼처(204)를 통해 캐비티를 직접적으로 빠져나갈 수 있고 일부 다른 광 빔들은 내부 표면(202)으로부터의 한 번 이상의 반사 후에 제2 애퍼처(204)를 통해 캐비티를 빠져나갈 수 있다. 일부 경우에, 한 번 이상의 반사는 확산 반사들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 라이다 디바이스(201)의 회전 위치에서, 광 빔(213a)은 제2 애퍼처(204)를 통해 직접적으로 캐비티를 빠져나갈 수 있는 반면, 광 빔들(213b 및 213c)은 내부 표면(202)으로부터의 한 번 이상의 반사 후에 제2 애퍼처(204)를 통해 캐비티를 빠져나갈 수 있다. 일부 경우에, 제2 애퍼처(204)는 0.5 내지 1 인치, 1 내지 1.5 인치, 또는 1.5 내지 2 인치의 직경을 갖는 원형 또는 원형에 가까운 애퍼처일 수 있다. 삼각형, 사다리꼴, 직사각형 등과 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는 다른 형상들이 제2 애퍼처(204)에 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
도 3a 및 도 3b는 라이다 시트(322) 상에 탑재된 라이다 디바이스(301)를 갖는 하우징(200)의 사시도 및 측면도를 예시하는 다이어그램들이다. 일부 경우에, 라이다 시트(322)는 캐비티의 중심 근처 또는 기준 좌표계 Xr-Yr-Zr의 원점 근처에 위치될 수 있다. 일부 경우에, 라이다 디바이스(301)는 위에서 설명된 라이다 디바이스(201)의 하나 이상의 특징부를 가질 수 있다. 예를 들어, 라이다 디바이스(301)에 의해 방출되는 광 빔들(예를 들면, 광 빔들(210a/210b/212a/212b))은 라이다 디바이스(301)의 방출축 및 회전축에 의해 정의되는 평면에 실질적으로 평행한 방향들로 전파할 수 있다.
도시된 예에서, 하우징(200)은 라이다 시트(322)가 연결되는 기계식 스테이지(320)를 포함한다. 기계식 제어 스테이지(320)는 Yr 축을 중심으로 라이다 시트를 회전시키도록 구성된 회전 스테이지일 수 있다. 그와 같이, 기계식 제어 스테이지(320)는 Xr-Zr 평면에서 방출축(111)을 회전시키는 것에 의해 라이다 디바이스(301)의 회전축(106)(따라서 방출축)과 Xr 축 사이의 각도(극각)를 제어하는 데 사용될 수 있다. 다양한 구현들에서, 기계식 제어 스테이지(320)는 사용자에 의해 수동으로 조정되거나 전자 제어 시스템에 의해 전자적으로 제어될 수 있다.
일부 경우에, 라이다 디바이스(301)가 하우징(200)과 정렬되는(회전축(106)이 Xr 축과 실질적으로 평행한) 기계식 제어 스테이지(320)의 회전 상태는 기계식 제어 스테이지(320)의 중립 회전 상태라고 지칭될 수 있다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 예에서, 기계식 제어 스테이지(320)는 중립 회전 상태에 있고 라이다 디바이스(301)의 방출축은 Zr 축과 실질적으로 평행하다. 일부 경우에, 라이다 디바이스(301)가 하우징(200)과 정렬되고, 방출축(111)과 Zr 축 사이의 각도가 2도 미만 또는 4도 미만일 수 있다.
일부 경우에, 하우징(200) 내의 라이다 시트(322) 상에 탑재되어 있는 동안, 라이다 디바이스는 자신의 회전축(106)을 중심으로 작동 각속력(operational angular speed)으로 회전하고, (방출축(111)에 대해) 상이한 방향들로 복수의 광 빔들(104)을 방출할 수 있다. 라이다 디바이스(301)에 의해 방출되는 광 빔들이 회전하는 작동 각속력은 300 내지 500 rpm, 500 내지 1000 rpm, 1000 내지 1500 rpm, 1500 내지 2000 rpm 또는 2000 내지 2400 rpm, 또는 이러한 값들 중 임의의 것에 의해 형성되는 임의의 다른 범위일 수 있거나, 이러한 범위들을 벗어날 수 있다.
도 3a는, 방출축(111)과 Zr 축 사이의 각도(Xr 축에 대한 방위각)가 임계 출사각 미만일 때 라이다 디바이스(301)가 4 개의 광 빔(212a/212b/20a/210b)을 방출하는 것의 스냅숏을 나타낼 수 있다. 도시된 바와 같이, Zr 축과 실질적으로 평행하지 않은 광 빔들(212a 및 212b)은, 제각기, 상부 광학 반사체(208a) 및 하부 광학 반사체(208b)에 의해 반사된다. Zr 축과 실질적으로 평행할 수 있는 광 빔들(210a 및 210b)은 어떠한 표면에 의해서도 반사되지 않고 애퍼처(206)를 통해 직접적으로 캐비티를 빠져나간다. 일부 경우에, 광 빔들(210a 및 210b)은 라이다 디바이스(301)의 단일 채널 또는 2 개의 상이한 채널에 의해 방출될 수 있고, 광 빔들(212a 및 212b)은 라이다 디바이스(301)의 2 개의 다른 채널에 의해 방출될 수 있다. 일부 경우에, 광 빔들(210a 및 210b)의 전파 방향 사이의 각도 차이(예를 들면, Zr 축에 대한 극각 또는 방위각 차이)는 2도 미만 또는 1도 미만일 수 있다. 일부 경우에, 광 빔(212a/212b)과 라이다 디바이스(301)의 방출축 사이의 각도는 2도 초과 또는 4도 초과일 수 있다.
도 3c는 하우징(200)의 상부 광학 반사체(208a) 및 하부 광학 반사체(208b)의 사시도를 예시하는 다이어그램이다. 도시된 예에서, 각각의 광학 반사체는 제1 애퍼처(206)에 가까운 제1 단부로부터 라이다 디바이스(301)에 가까운 제2 단부까지 종방향으로 연장되는 만곡된 세장형 형상을 갖는다.
일부 경우에, 상부 및 하부 광학 반사체들(208a/208b)은 Xr-Zr 평면에 평행한 평면에서 만곡될 수 있다. 일부 그러한 경우에, 상부 및 하부 광학 반사체들(208a/208b)은 또한 Xr-Yr 평면에 평행한 평면에서 만곡될 수 있다. 일부 경우에, Xr-Zr 평면에서 상부 광학 반사체(208a) 또는 하부 광학 반사체(208b)의 곡률 반경은 5 피트 내지 10 피트, 10 피트 내지 1000 피트, 또는 그 이상일 수 있다. 일부 경우에, 광학 반사체들(208a/208b)은 포물면(parabolic surface)을 포함할 수 있다. 예를 들어, Xr-Zr 평면 또는 Xr-Yr 평면에 평행한 평면에서 상부 반사체(208a) 또는 하부 반사체(208b)의 곡률.
광학 반사체의 길이는 제1 에지와 제2 에지 사이의 직선 거리(linear distance)로서 정의될 수 있다. 각각의 광학 반사체는 제1 측면 에지로부터 제2 측면 에지까지 종방향에 수직인 측면 방향으로 연장되는 폭을 가질 수 있다. 각각의 광학 반사체는 상부 표면과 하부 표면 사이에서 연장되는, 종방향 및 횡방향에 수직인 수직 방향을 따른 두께를 가질 수 있다. 일부 경우에, 광학 반사체의 폭(D)은 제1 단부로부터 제2 단부까지 균일할 수 있다. 일부 경우에, 광학 반사체의 폭은 제1 단부로부터 제2 단부로 갈수록 증가할 수 있다. 일부 경우에, 광학 반사체의 폭(D)은 제1 단부로부터 제2 단부로 갈수록 감소할 수 있다. 일부 경우에, 광학 반사체의 두께는 제1 단부로부터 제2 단부까지 균일할 수 있다. 일부 경우에, 상부 광학 반사체(208a)의 제1 단부(350a)와 하부 광학 반사체(208b)의 제1 단부(350b) 사이의 (Xr 축에 평행한) 수직 거리는 상부 광학 반사체(208a)의 제2 단부(351a)와 하부 광학 반사체(208b)의 제2 단부(351b) 사이의 수직 거리보다 클 수 있다. 일부 경우에, 상부 광학 반사체(208a)의 제1 단부(350a)와 하부 광학 반사체(208b)의 제1 단부(350b) 사이의 (Xr 축에 평행한) 수직 거리는 제1 애퍼처(206)의 길이(L)와 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 경우에, 상부 광학 반사체(208a)의 제2 단부(351a)와 하부 광학 반사체(208b)의 제2 단부(351b) 사이의 수직 거리는 라이다 디바이스(301)의 출구 애퍼처(예를 들면, 출구 애퍼처(102 또는 116))의 높이와 실질적으로 동일할 수 있다.
일부 경우에, 광학 반사체들(208a 및 208b)은 실질적으로 동일한 형상들 및 크기들을 가질 수 있다. 일부 경우에, 서로 마주하는 상부 광학 반사체(208a)의 하부 표면과 하부 광학 반사체(208b)의 상부 표면은 광학적 반사 표면들일 수 있다. 일부 경우에, 하부 광학 반사체(208b) 및 상부 광학 반사체(208a) 각각은 광학적 반사 표면을 포함할 수 있다. 일부 그러한 경우에, 하부 광학 반사체(208b)와 상부 광학 반사체(208a)의 광학적 반사 표면은 서로 마주할 수 있다. 도 3c를 참조하면, 상부 광학 반사체(208a)의 하부 표면 및 광학 반사체(208b)의 상부 표면은 광학적 반사 표면일 수 있다.
일부 예들에서, 하부 광학 반사체(208b) 및/또는 상부 광학 반사체(208a)의 광학적 반사 표면은 금속 코팅을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 하부 광학 반사체(208b) 및/또는 상부 광학 반사체(208a)의 광학적 반사 표면은 다층 유전체 코팅을 포함할 수 있다. 상부 및 하부 반사체들(208a/208b)의 광학적 반사 표면은 라이다 디바이스(301)의 작동 파장 범위 내의 파장들에 대해 80%, 85%, 90% 또는 95%보다 큰 광학 반사율을 가질 수 있다.
일부 경우에, 상부 광학 반사체(208a)의 상부 표면 및 하부 광학 반사체(208b)의 하부 표면은 광학적 반사 표면들일 수 있다. 일부 경우에, 상부 광학 반사체(208a)의 상부 표면 및 하부 광학 반사체(208b)의 하부 표면은 광학적 흡수 표면들일 수 있다.
일부 경우에, 2 개의 광학 반사체 대신에, 하우징의 광학 가드(들)은 광학 흡수체(optical absorber)들로서 구성될 수 있다. 일부 예들에서, 광학 흡수체는 경면 흡수체(specular absorber)(예를 들면, 표면 상에 경면 필름을 갖지만 기본 색상으로서 0.3% 저반사 안료를 갖는 흑색 자동차 페인트)를 포함할 수 있다. 특정 경우에, 광학 흡수체들은 하우징(200)에 대해 상부 및 하부 광학 반사체들(208a/208b)과 유사하게 위치될 수 있다. 광학 흡수체는 테스트 중인 라이다 디바이스의 작동 파장 범위 내의 파장을 갖는 광을 흡수하도록 구성된 적어도 하나의 고 흡수 표면(highly absorptive surface)을 가질 수 있다. 일부 예들에서, 광학 흡수체는 상부 광학 반사체(208a) 및/또는 하부 광학 반사체(208b)와 실질적으로 유사한 형상을 가질 수 있다. 일부 경우에, 서로 마주하는 상부 광학 흡수체의 하부 표면과 하부 광학 흡수체의 상부 표면은 광학적 경면 흡수 표면들을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 상부 광학 흡수체의 상부 표면과 하부 광학 흡수체의 하부 표면은 광학적 경면 흡수 표면들일 수 있다. 일부 경우에, 상부 광학 흡수체의 상부 표면과 하부 광학 흡수체의 하부 표면은 광학적 반사 표면들일 수 있다.
다양한 구현들에서, 위에서 설명된 광학 반사체들 또는 광학 흡수체들은 집합적으로 광학 가드들이라고 지칭될 수 있다.
일부 예들에서, 라이다 디바이스(301)에 의해 방출되는 광 빔들은, 방출축(111)과 Zr 축 사이의 각도(Xr 축에 대한 방위각)가 임계 출사각보다 클 때, 내부 표면(202)에 의해 한 번 이상 반사되고 궁극적으로 제2 애퍼처(204)를 통해 캐비티를 빠져나갈 수 있다. 일부 경우에, 광학(또는 광전자) 측정 디바이스(324)는, 제2 애퍼처(204)를 통해 전송되는 광 빔들의 적어도 일 부분이 광학 측정 디바이스(324)의 센서 표면에 입사하게 되도록, 하우징(200)에 연결될 수 있다. 일부 경우에, 광학 측정 디바이스(324)는 제2 애퍼처(204)를 통해 전송되는 광의 광학 스펙트럼, 광학 파워 또는 다른 광학적 특성들을 측정하는 데 사용될 수 있다. 일부 경우에, 광학 측정 디바이스에 의해 측정된 광학 스펙트럼 또는 측정된 광학 파워는 라이다 디바이스(301)에 의해 방출되는 복수의 광 빔들에 걸쳐 그리고 라이다 디바이스(301)의 방출축과 Zr 축 사이의 각도(Xr 축에 대한 방위각)가 임계 출사각보다 큰 시간 기간에 걸쳐 평균화되는, 평균 광학 스펙트럼 또는 평균 광학 파워일 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 기계식 제어 스테이지(320)는 라이다 디바이스(301)의 방출축과 Xr 축 사이의 각도(극각)를 제어하는 데 사용 가능한 회전 스테이지일 수 있다. 일부 경우에, 기계식 스테이지(320)는, 적어도 라이다 디바이스(301)의 회전 주기의 일 부분 동안, 선택된 하나 이상의 광 빔이 어떠한 표면과도 상호작용하지 않고(예를 들면, 어떠한 표면에 의해서도 반사되지 않고) 제1 애퍼처(206)를 통해 직접적으로 캐비티를 빠져나가도록, 라이다 디바이스(301)에 의해 방출되는 복수의 광 빔들 중 하나 이상의 광 빔을 선택하는 데 사용될 수 있다. 도 4a는, 라이다 디바이스(301)가 회전 주기의 일 부분 동안 (도 1a 및 도 1b와 유사하게) 하우징(200)에 대해 중립 회전 상태에 있을 때 라이다의 방출축(예를 들면, 방출축(111))과 Zr 축 사이의 방위각이 임계 출사각보다 큰 경우의 하우징(200) 및 하우징 내의 라이다 디바이스(301)의 측면 단면도를 예시한다. 위에서 설명된 바와 같이, 그러한 위치적 및 시간적 상태에서, 회전축(106)에 대해 제1 방향(예를 들면, 회전축(106)에 수직)으로 전파하는 광 빔(210a)은 반사되지 않고 캐비티를 빠져나가는 반면, 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 전파하는 광 빔(212a)은 (예를 들면, 하부 광학 반사체(208b)로부터의) 적어도 한 번의 반사 후에 캐비티를 빠져나간다. 일부 경우에, 광 빔(210a) 및 광 빔(212a)은, 제각기, 라이다 디바이스(301)의 제1 채널 및 제2 채널에 의해 방출될 수 있다. 그러한 일부 경우에, 2 개의 연속적인 이웃 채널에 의해 방출되는 2 개의 광 빔 사이의 전파 방향 사이의 각도는 극각 채널간 간격이라고 지칭될 수 있다. 일부 예들에서, 하나의 인접 채널 쌍 사이의 극각 채널간 간격은 다른 인접 채널 쌍 사이의 극각 채널간 간격과 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 그러한 경우에, 제1 방향과 제2 방향 사이의 각도는 극각 채널간 간격에 정수를 곱한 것과 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 예들에서, 라이다 디바이스(101 또는 201)에 대한 극각 채널간 간격은 1도 미만, 2도 미만 또는 5도 미만일 수 있다.
도 4b는 하우징(200) 및 라이다 디바이스(301)의 측면 단면도를 예시하며, 여기서 라이다 디바이스(301)는 하우징(200)의 Xr 축에 대해 회전각(극 회전각(polar rotation angle))(402)만큼 (예를 들면, 도 3a에 도시된 기계식 제어 스테이지(320)를 사용하여) 회전된다. 일부 경우에, 회전각(402)은 제1 채널과 제2 채널 사이의 극각 간격(polar angular spacing)(예를 들면, 라이다 디바이스(301)의 극각 채널간 간격의 정수)보다 크거나 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 그러한 경우에, 광 빔(212a)은 어떠한 표면과도 상호작용하지 않고 캐비티를 직접적으로 빠져나가는 반면 광 빔(210a)은 하나의 광학 반사체(예를 들면, 상부 광학 반사체(208a))에 의해 적어도 반사된다. 그와 같이, 기계식 제어 스테이지(320)는, 회전 주기의 일 부분 동안, 하나 이상의 선택된 광 빔은 어떠한 반사도 없이(또는 광학 가드와의 어떠한 상호작용도 없이) 제1 애퍼처(206)를 통과하고 라이다 디바이스(301)에 의해 방출되는 다른 광 빔들은 캐비티를 빠져나가기 전에 적어도 한 번 반사되도록, 라이다 디바이스(301)를 회전시키는 데 사용될 수 있다.
라이다 채널에 의해 생성되는 광 빔이, 적어도 회전 주기의 일 부분에서, (반사되지 않고) 직접적으로 캐비티를 빠져나갈 때, 라이다 채널은 제1 애퍼처(206)에 정렬된 채널이라고 지칭될 수 있다. 기계식 제어 스테이지(320)는 라이다 디바이스(301)의 상이한 채널들을 제1 애퍼처(206)와 정렬시키는 데 사용될 수 있다.
일부 예들에서, 기계식 스테이지(320)는 사용자에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 라이다 시트(322)를 회전시키고 극각(402)을 조정하기 위해 기계식 사용자 인터페이스(예를 들면, 마이크로미터)를 사용할 수 있다. 일부 예들에서, 기계식 스테이지(320)는 캐비티 외부의 전자 제어 인터페이스와의 사이의 유선 또는 무선 링크를 통해 원격으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 기계식 스테이지(320)는 유선 또는 무선 링크를 통해 수신되는 하나 이상의 기계적 제어 신호를 통해 기계식 스테이지(320)를 제어할 수 있도록 하는 하나 이상의 전기기계식 액추에이터를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 전자 제어 인터페이스는 사용자가 기계식 제어 스테이지(320)를 제어할 수 있게 하도록 구성된 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 기계적 제어 신호들은 하우징(200)을 포함하는 라이다 측정 시스템을 사용하여 라이다 테스트 및 특성 분석 프로세스를 실행 및 제어하도록 구성된 전자 제어 시스템에 의해 생성될 수 있다. 일부 구현들에서, 하우징(200)은 기계식 제어 스테이지(320)와 전자 제어 인터페이스 사이의 유선 전자 연결을 가능하게 하는 개구부를 포함할 수 있다.
다양한 구현들에서, 어떠한 표면과도 상호작용하지 않고 캐비티를 빠져나가는 광 빔은 광 빔들을 방출하는 라이다 채널의 거리 측정 기능을 테스트 및 평가하는 데 사용될 수 있다. 그와 같이, 기계식 스테이지(320)는 거리 측정 기능이 테스트될 필요가 있는 라이다 디바이스(301)의 채널을 선택하는 데 사용될 수 있다. 하우징(200)에서의 광학 반사체들(또는 광학 가드들)(208a/208b)과 제1 애퍼처(206)의 배열 및 기계식 제어 스테이지(320)에 의해 가능하게 되는 그러한 자유도는 테스트 절차 동안 라이다 디바이스(301)의 모든 채널들의 성능을 평가하는 데 사용될 수 있다.
일부 예들에서, 라이다의 거리 측정 기능은 라이다와 타깃 사이의 거리를 추정하는 데 사용 가능한 라이다 신호를 생성하는 것을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 라이다의 거리 측정 기능을 평가하는 것은 라이다와 타깃 사이의 거리를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 라이다의 거리 측정 기능을 평가하는 것은 라이다와 타깃 사이의 거리를 결정하는 것, 및 라이다 신호를 사용하여 추정되는 거리의 정확도를 추가로 결정하는 것을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 라이다의 거리 측정 기능을 평가하는 것은 신호 대 잡음비, 진폭, 위상 잡음 및 다른 속성들과 같은 라이다 신호의 하나 이상의 속성을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 라이다의 거리 측정 기능을 평가하는 것은 상이한 반사율들을 갖는 타깃들을 검출할 확률, 라이다에 의해 생성되는 광 빔들이 상이한 각도들로 타깃들에 입사하게 되도록 위치된 타깃들을 검출할 확률을 추정하는 것을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 라이다의 거리 측정 기능을 평가하는 것은, 상이한 온도들 및/또는 습도 레벨들에서, 라이다와 타깃 사이의 거리를 결정하는 것 및 라이다 신호를 사용하여 추정되는 거리의 정확도를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 레이저 거리 측정기의 거리 측정 기능을 평가하는 것은 거짓 양성 및/또는 거짓 음성 검출의 확률을 결정하는 것, 및 검출 신뢰 레벨을 추정하는 것을 포함할 수 있다.
추가적인 예들
일부 구현들에서, 라이다 테스트 및 측정 시스템의 하우징은 캐비티의 내부 표면과 분리된 광학 가드들을 포함하지 않을 수 있다. 일부 그러한 구현들에서, 캐비티의 내부 표면의 일 부분은 LUT의 작동 파장 범위 내의 파장을 갖는 광을 흡수하도록 구성된 광학적 흡수 표면을 포함할 수 있다. 추가적으로, 제1 애퍼처의 크기(예를 들면, 직사각형 제1 애퍼처의 높이 및 폭, 또는 원형 제1 애퍼처의 직경)는, 임의의 순간에, LUT에 의해 방출되는 하나 이하의 광 빔이 애퍼처를 통과할 수 있도록 설계될 수 있다. 일부 예들에서, LUT에 의해 방출되는 광 빔이 제1 애퍼처를 직접적으로 통과할 때 (제1 애퍼처를 통과하지 않는) 다른 광 빔들의 적어도 일 부분이 흡수 표면에 의해 흡수되도록 제1 애퍼처 부근에 있는 내부 표면의 일 부분은 흡수 표면일 수 있다. 일부 경우에, 제1 애퍼처를 둘러싸는 내부 표면의 흡수 부분은 흡수 표면의 면적을 최소화하도록 설계된 형상 및 크기를 가질 수 있지만 적어도 하나의 광 빔이 제1 애퍼처를 통과할 때 LUT에 의해 방출되는 모든 광 빔들을 흡수할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는, 제각기, 흡수 영역을 포함하는 내부 표면을 갖는 하우징(500)의 (Xr-Zr 평면에서의) 측면 단면도 및 (Yr-Zr 평면에서의) 평면 단면도를 도시한다. 도시된 예에서, 라이다 디바이스(501)는 하우징(500)에 대해 중립 각도 위치에 있고 라이다 디바이스(501)의 방위각 회전 위치(azimuthal rotational position)는 방출축에 실질적으로 평행하게 방출되는 광 빔(210a)이 하우징(500)의 제1 애퍼처(506)를 통과하도록 되어 있다. 일부 경우에, 라이다 디바이스(501)는 라이다 디바이스들(100 및/또는 101)과 관련하여 위에서 설명된 하나 이상의 특징부를 포함할 수 있다.
흡수 영역(503)은 제1 애퍼처(506)를 둘러쌀 수 있고 라이다 디바이스(501)에 의해 방출되는 광 빔(210a) 이외의 모든 광 빔들이 흡수 영역(503)과 상호작용하도록 제1 애퍼처(506)의 에지로부터 멀리 연장될 수 있다. 일부 예들에서, 흡수 영역(503)의 극각 연장부(510)는 라이다 디바이스(501)의 정적 극각 범위(예를 들면, 라이다 디바이스(100 또는 101)의 정적 극각 범위(110))보다 크거나 같을 수 있다. 일부 예들에서, 흡수 영역(503)의 방위각 연장부(508)는 라이다 디바이스(501)의 정적 방위각 범위(예를 들면, 라이다 디바이스(100 또는 101)의 정적 방위각 범위(108a))보다 크거나 같을 수 있다.
일부 예들에서, 흡수 영역(503)의 극각 연장부(510) 및 방위각 연장부(508)는 흡수 영역(503)의 표면적이 최소화되지만 광 빔(210a)과 2도 또는 4도 초과의 각도를 이루는 라이다 디바이스(501)에 의해 방출되는 광 빔들이 흡수 영역(503)과 상호작용하도록(예를 들면, 흡수 영역(503)에 의해 흡수되도록) 될 수 있다. 일부 경우에, 라이다(501)의 방출축과 Zr 축 사이의 방위각이 임계 출사각보다 작을 때, 제1 애퍼처(506)와 정렬되는 라이다 채널에 의해 방출되는 하나 이상의 광 빔은 제1 애퍼처(506)를 통과할 수 있는 반면, 모든 다른 라이다 채널들에 의해 방출되는 광 빔들은 흡수 영역(503)에 의해 흡수될 수 있다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 하우징(200)과 유사하게, 하우징(500)은 Xr 축에 대한 라이다(501)의 극각 회전 위치(polar rotational position)를 제어하는 회전 스테이지를 포함할 수 있고 라이다 채널을 제1 애퍼처(506)에 정렬시키는 데 사용될 수 있다. 일부 경우에, 하우징(200)과 유사하게, 하우징(500)은 라이다(501)의 회전 주기의 일 부분 동안 라이다(501)에 의해 방출되는 광 빔들이 캐비티를 빠져나가 측정 디바이스와 상호작용할 수 있도록 하는 제2 애퍼처를 포함할 수 있다.
예시적인 라이다 특성 분석 프로세스
일부 구현들에서, LUT의 테스트 및 특성 분석 절차는 LUT의 회전 주기의 제1 부분 동안 LUT의 선택된 채널들의 거리 측정 속성들을 특성 분석하는 것과, 회전 주기의 제2 부분 동안 LUT에 의해 방출되는 광 빔들의 광학적 특성들을 특성 분석하는 것을 포함할 수 있다. 회전 주기의 제1 및 제2 부분들은 중첩하지 않는 시간 간격들일 수 있다. 일부 경우에, 제2 부분은 제1 부분보다 긴 시간 간격이다.
일부 경우에, 테스트 절차는 사용자에 의해 수동으로 제어될 수 있다. 일부 경우에, 테스트 절차는 전자 제어 시스템에 의해 제어될 수 있다. 일부 경우에, 테스트 절차는 사용자와 전자 제어 시스템에 의해 공동으로 제어될 수 있다. 일부 경우에, 전자 시스템은 적어도 하나의 프로세서 및 프로세서와 통신하는 비일시적 전자 저장 디바이스(예를 들면, 메모리 또는 컴퓨터 판독 가능 매체)를 포함할 수 있다. 일부 그러한 예들에서, 전자 시스템은 라이다 테스트 또는 특성 분석 절차를 수행하기 위해 비일시적 전자 저장 디바이스에 저장된 머신 판독 가능(또는 컴퓨터 실행 가능) 명령어들을 실행할 수 있다.
LUT는 측정 시스템의 하우징(예를 들면, 도 3a의 하우징(200))에 의해 형성되는 캐비티 내부에 배치될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, LUT의 회전 주기의 제1 부분 동안, LUT에 의해 방출되는 선택된 광 빔은 어떠한 표면과도 상호작용하지 않고 캐비티를 빠져나간다. 선택된 광 빔은 광 빔을 방출하는 라이다 채널의 거리 측정 속성들을 테스트 및 특성 분석하는 데 사용될 수 있다. 일부 경우에, LUT의 선택된 광 빔 또는 대응하는 채널은 사용자 또는 전자 제어 시스템에 의해 선택될 수 있다. 예를 들어, 도 3a를 참조하면, 사용자 또는 전자 제어 시스템은 (예를 들면, 기계식 제어 스테이지(320)를 사용하여) 라이다 채널을 하우징(200)의 제1 애퍼처(206)와 정렬시키는 것에 의해 라이다 채널을 선택할 수 있다.
일부 경우에, 선택된 채널의 거리 측정 속성들을 테스트하기 위해, 하우징을 직접적으로 빠져나가는 광 빔이 타깃의 반사 표면에 입사하게 되고 어떠한 다른 표면과도 상호작용하지 않고 LUT(예를 들면, LUT의 출구 애퍼처)로 다시 반사되도록 반사 타깃이 캐비티 외부에서 제1 애퍼처(206) 전방에 배치될 수 있다. 일부 그러한 경우에, 반사된 광 빔은 광 빔을 생성하는 라이다 채널과 연관된 LUT의 수신기에 의해 수신될 수 있다. 일부 경우에, 광 빔은 제1 광학 경로를 통해 LUT로부터 타깃(630)으로 전파하고 대응하는 반사된 광 빔은 제2 광학 경로를 통해 타깃(630)으로부터 다시 LUT로 전파한다. 일부 경우에, 제1 및 제2 광학 경로들은 중첩하거나 중첩하지 않는 병렬 광학 경로들일 수 있다. 일부 경우에, 제1 및 제2 광학 경로들은 LUT와 타깃 사이에 연장되는 직선들일 수 있다.
도 6a 및 도 6b는, 제각기, 하우징(200) 전방에 배치되는 반사 타깃(630)을 포함하는 예시적인 측정 시스템의 사시도 및 측면도를 도시한다.
일부 경우에, 타깃(630)의 반사 표면(632)은 하우징(200)을 직접적으로 빠져나가는 광 빔(예를 들면, 광 빔(210a))의 전파 방향에 실질적으로 수직일 수 있다. 일부 경우에, 타깃(630)의 반사 표면(632)은 하우징의 Zr 축에 대해 실질적으로 수직일 수 있다.
일부 경우에, 타깃(630)의 반사 표면(632)은 알루미늄, 금, 구리 또는 다른 금속들 또는 금속 합금들을 포함하는 금속 또는 금속 코팅된 표면일 수 있다. 일부 경우에, 타깃(630)의 반사 표면(632)은 LUT의 작동 파장 범위 내의 파장을 갖는 광을 반사시키도록 구성된 다층 유전체 코팅을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, LUT의 작동 파장 범위 내의 파장에 대한 반사 표면(632)의 광학 반사율은 1% 내지 10%, 10% 내지 30%, 30% 내지 50%, 50% 내지 70%, 70% 내지 90% 또는 더 작거나 더 큰 값들일 수 있다. 일부 경우에, 타깃(630)의 반사 표면(632)과 하우징 사이의 (Zr 축을 따른) 종방향 거리는 0.1 미터 내지 1 미터, 1 미터 내지 50 미터, 50 미터 내지 100 미터, 100 미터 내지 150미터, 150 미터 내지 200 미터, 200 미터 내지 400 미터 또는 더 작거나 더 큰 값들일 수 있다. 다양한 구현들에서, 타깃(630) 또는 타깃(630)의 반사 표면(632)은 상이한 반사 재료들 및 상이한 반사 속성들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 타깃(630)은 재귀 반사 미러(retro reflective mirror) 또는 램버시안 반사체(Lambertian reflector)를 포함할 수 있다.
도 6a 및 도 6b를 계속 참조하면, 광 빔(210a)은 하우징(200)을 직접적으로 빠져나가 타깃(630)에 입사하게 되는 선택된 광 빔(또는 선택된 채널에 의해 방출되는 광 빔)일 수 있다. 일부 경우에, 하우징(200)과 타깃(630) 사이의 다양한 종방향 거리들에 대해, 타깃(630)의 크기(예를 들면, 타깃(630)의 면적)는 하우징(200)의 광학 반사체로부터의 적어도 한 번의 반사 이후에 하우징(200)(하우징(200)의 캐비티)을 빠져나가는 광 빔들이 타깃(630)과 상호작용하지 않도록 선택될 수 있다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 예에서, 하우징(200)의 하부 및 상부 광학 반사체들에 의해 제각기 반사되는 광 빔들(212a 및 212b)은 타깃(630)과 상호작용하지 않는다. 일부 경우에, 타깃(630)의 크기 및/또는 타깃(630)과 하우징(200) 사이의 최소 종방향 거리는 하우징(200)의 최소 편향각에 적어도 부분적으로 기초하여 선택될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 최소 편향각은 하우징(200)의 설계 파라미터일 수 있다. 그와 같이, 상이한 하우징들은 상이한 최소 거리들에서 그리고 상이한 크기들을 갖는 타깃들을 사용하여 거리 측정 테스트들을 가능하게 할 수 있다. 일부 예들에서, 타깃(630)의 반사 표면(632)의 면적은 타깃(630)에 입사하는 광 빔의 스폿 크기보다 클 수 있다. 그와 같이, 보다 큰 종방향 거리들에 배치되는 타깃들은 보다 큰 면적들을 가질 수 있다.
다양한 구현들에서, 타깃(630)은 직사각형, 정사각형, 원형 또는 다른 형상들을 가질 수 있다. 일부 경우에, 타깃은 변(side)들이 0.5 내지 3m의 길이를 갖는 정사각형 형상을 가질 수 있다.
일부 경우에, 방출된 광 빔(210a)은 기준 시간과 대응하는 반사된 광 빔에서의 광학적 특성의 각자의 시간적 변동의 검출 사이의 지연을 측정하기 위해 기준 시간을 정의하는 데 사용될 수 있는 광 빔의 특성의 시간적 변동을 포함할 수 있다. 광학적 특성은 광학 강도, 광학 위상, 변조 진폭, 변조 위상, 변조 주파수 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, LUT는 ToF LUT일 수 있고 방출된 광 빔(210a)은 시간 ti에서 LUT에 의해 방출되는 레이저 펄스를 포함할 수 있다. 레이저 펄스는 타깃(630)으로부터 반사되고 시간 tr에서 LUT의 광학 수신기에 의해 수신될 수 있다. 비행 시간 (tr - ti)는 LUT와 타깃(630) 사이의 거리를 추정하는 데 사용될 수 있다(예를 들면, 거리 = (tr - ti)x(c/2)이고, 여기서 c는 광의 속력이다).
반사된 광 빔을 수신할 시에, LUT는 방출된 광 빔에서의 시간적 변동의 생성과 대응하는 반사된 광 빔에서의 각자의 시간적 변동의 수신 사이의 지연을 나타내는 라이다 신호를 생성할 수 있다.
일부 구현들에서, 하우징(200) 내부에 배치되는 LUT는 자신의 방출축이 LUT의 작동 각속력 범위 내의 각속력으로 자신의 회전축을 중심으로 회전하는 동안 복수의 광 빔들을 방출할 수 있다. 광 빔들(210a/210b)은 라이다가 회전축을 중심으로 하나의 완전한 회전을 완료할 때마다 회전 주기의 제1 부분 동안 하우징(200)을 빠져나갈 수 있다. 방출된 빔의 반사로부터 결과되는 반사된 광 빔은 회전 주기의 제1 부분 동안 LUT의 수신기에 의해 수신될 수 있다. 그와 같이, 각각의 회전 주기 동안, LUT는 적어도 하나의 라이다 신호를 생성할 수 있다. 라이다 신호는 LUT의 전자 시스템 또는 광 빔을 방출하는 라이다 채널의 거리 측정 성능을 평가하기 위해 측정 절차를 제어하는 전자 시스템에 의해 프로세싱될 수 있다. 일부 경우에, 전자 시스템은 하나 이상의 회전 주기 동안 생성되는 선택된 채널과 연관된 라이다 신호들을 수집하고 이들을 전자 시스템의 메모리에 저장할 수 있다. 후속하여, 전자 시스템은, 측정된 지연들에 기초하여 계산되는, 타깃(630)으로부터의 평균 거리 및/또는 타깃으로부터의 복수의 거리들 또는 평균 거리들의 시간적 변동을 나타내는 데이터를 생성할 수 있다. 그러한 데이터는 대응하는 라이다 채널의 거리 측정 기능을 평가하기 위해 사용자 또는 전자 시스템에 의해 사용될 수 있다. 이 절차는 다른 라이다 채널에 의해 방출되는 광 빔들이 각각의 회전 주기 동안 하우징을 직접적으로 빠져나가도록 LUT를 회전시키는 것에 의해 다른 라이다 채널들에 대해 반복될 수 있다.
일부 경우에, 회전 주기의 제2 부분 동안, LUT의 모든 작동 채널들에 의해 방출되는 광 빔들은 하우징(200)의 캐비티의 내부 표면으로부터의 한 번 이상의 반사(예를 들면, 확산 반사) 이후에 제2 애퍼처를 통해 광학 측정 디바이스의 센서 또는 감지 요소(sensitive element)에 입사하게 될 수 있다. 일부 경우에, 회전 주기의 제2 부분 동안, 측정 디바이스는 LUT에 의해 방출되는 광 빔들의 광학적 특성과 연관된 광학 파라미터의 값들을 나타내는 신호들을 연속적으로 생성할 수 있다. 이러한 신호들 및/또는 대응하는 값들은 대응하는 측정 시간들 또는 측정 시간 간격들과 함께 전자 시스템의 메모리에 저장될 수 있다. 후속하여, 전자 시스템은, 다수의 회전 주기들에 걸쳐 평균화된, 광학 파라미터의 하나 이상의 평균 값을 포함하는 데이터를 생성할 수 있다. 다양한 구현들에서, 타깃으로부터의 거리 또는 광학 파라미터들의 값들이 평균화되는 다수의 회전 주기들은 사용자 또는 전자 시스템에 의해 선택될 수 있다.
일부 경우에, 광학적 파라미터의 측정된 값 또는 평균 값은 레이저 거리 측정기의 광원의 성능을 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 광 빔의 측정된 광학 파워 또는 파장의 시간적 변동, 및/또는 복수의 광 빔들의 측정된 평균 광학 파워 또는 평균 파장의 시간적 변동은 측정 기간 동안 광원의 파워 및/또는 파장 안정성을 결정하는 데 사용될 수 있다. 일부 경우에, 이러한 측정된 시간적 변동들은 광원의 제어 파라미터(예를 들면, 공급 전류 또는 온도)를 조정하는 데 사용될 수 있다.
일부 경우에, LUT에 의해 방출되는 광 빔들의 광학적 특성 또는 타깃으로부터의 거리는 상이한 주변 조건들에서(예를 들면, 캐비티의 내부 체적의 상이한 온도들 또는 상이한 습도 레벨들에서) 측정될 수 있다. 일부 경우에, 캐비티의 내부 체적의 주변 조건은 사용자 및/또는 아래의 다음 섹션에서 설명되는 환경 제어 시스템을 사용하는 전자 제어 시스템에 의해 제어 및 변경될 수 있다.
일부 구현들에서, 하나 이상의 광학적 특성 및/또는 하나 이상의 거리 또는 평균 거리의 측정된 값들 또는 평균은 LUT의 컴포넌트 또는 서브시스템을 식별 및/또는 수정하거나 LUT의 파라미터를 조정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 다수의 회전 주기들 동안 제2 애퍼처를 통해 측정되는 평균 광학 파워가 임계 파워 레벨 미만인 경우, LUT의 하나 이상의 광원(예를 들면, 레이저)에 제공되는 전류가 조정될 수 있다. 후속하여, LUT는, 측정된 평균 광학 파워에 대한 전류 조정의 영향을 평가하기 위해, 조정된 전류들로 또다시 테스트될 수 있다. 일부 경우에, 전류를 조정한 후에 광학 파워가 여전히 낮은 경우, 하나 이상의 광원이 새로운 또는 다른 유형들의 광원들로 교체될 수 있다. 원하는 광학 스펙트럼으로부터 측정된 평균 광학 스펙트럼의 편차를 해결하기 위해 유사한 절차가 사용될 수 있다. 예를 들어, 제2 애퍼처를 통해 수신되는 광에 기초하여 결정되는, 평균 중심 파장의 편차가 목표 또는 원하는 파장으로부터의 임계 편차 초과인 경우, 레이저의 설정된 온도 또는 설정된 전류가 조정될 수 있다.
도 7은 레이저 거리 측정기의 작동 파라미터를 식별 및/또는 수정하기 위해 하나 이상의 프로세서(예를 들면, 제어 시스템의 프로세서)에 의해 구현되는 프로세스 또는 루틴(700)의 예를 예시하는 흐름 다이어그램이다. 도 7에 예시된 흐름 다이어그램은 예시 목적으로만 제공된다. 도 7에 예시된 루틴의 단계들 중 하나 이상이 제거될 수 있다는 것 또는 단계들의 순서가 변경될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 게다가, 명확한 예를 예시하기 위해, 하나 이상의 특정 시스템 컴포넌트가 데이터 흐름 스테이지들 각각 동안 다양한 동작들을 수행하는 맥락에서 설명된다. 그렇지만, 시스템 컴포넌트들에 걸친 프로세싱 단계들의 다른 시스템 배열들 및 분포들이 사용될 수 있다.
블록(702)에서, 레이저 거리 측정기는 회전축을 중심으로 한 레이저 거리 측정기의 회전 동안 복수의 광 빔들을 방출한다. 일부 경우에, 제어기 또는 프로세서는 레이저 거리 측정기로 하여금 복수의 광 빔들을 방출하도록 할 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 광 빔들은 레이저 거리 측정기의 상이한 채널들에 의해 방출될 수 있다. 상이한 채널들은 방출축에 대해 상이한 방향들로 광 빔들을 방출하도록 배열될 수 있다. 일부 경우에, 각각의 채널은 방출축을 기준으로 서로 상이한 방향들로 광 빔을 방출한다. 일부 예들에서, 라이다 채널은 서로 실질적으로 평행한 2 개 이상의 광 빔을 방출할 수 있다. 일부 예들에서, 신호 채널에 의해 방출되는 2 개의 광 빔의 전파 방향 사이의 각도는 1도 미만, 또는 2도 미만 또는 4도 미만일 수 있다.
특정 경우에, 레이저 거리 측정기는, 채널들이 하우징의 내부 표면을 향해 광 빔들을 방출하도록, 하우징에 의해 형성되는 캐비티 내에 위치할 수 있다. 하우징 및/또는 캐비티는 임의의 형상(예를 들면, 구형, 장방형, 타원형, 포물선형, 직사각형 등)일 수 있고 적어도 2 개의 애퍼처를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 제1 애퍼처(본 명세서에서 타깃 애퍼처라고도 지칭됨)는 하우징의 표면 상에 위치할 수 있고 임의의 형상(예를 들면, 직사각형, 다각형, 원형, 장방형, 타원형 등)일 수 있다. 제1 애퍼처는 레이저 거리 측정기로부터의 적어도 하나의 광 빔이 반사, 굴절되지 않고 레이저 거리 측정기의 회전 주기의 제1 부분 동안 (타깃을 향해) 캐비티를 빠져나가는 것(예를 들면, 거리 측정기로부터 직접적으로 제1 애퍼처를 통해 캐비티를 빠져나가는 것)을 가능하게 하기 위해 레이저 거리 측정기에 상대적으로 위치될 수 있다.
블록(704)에서, 레이저 거리 측정기의 회전 주기의 적어도 제1 부분 동안, 레이저 거리 측정기의 채널로부터 방출되는 적어도 제1 광 빔은, 제1 광 빔이 레이저 거리 측정기로부터 제1 애퍼처를 거쳐 타깃으로의 직선 광학 경로를 통해 하우징 외부의 타깃으로 지향되도록, 제1 애퍼처와 정렬될 수 있다.
일부 경우에, 하우징은 레이저 거리 측정기로부터 제1 애퍼처로의 제1 광 빔의 경로가 직접적이도록(예를 들면, 하우징의 내부 표면으로부터 반사하는 일이 없도록) 채널로부터의 빔을 제1 애퍼처와 정렬시키기 위해 X, Y 또는 Z 축을 따라 레이저 거리 측정기를 이동시킬 수 있는 회전 스테이지를 포함할 수 있다. 상이한 채널들이 테스트됨에 따라, 회전 스테이지는 상이한 채널들(예를 들면, 제1 광 빔을 방출하는 채널과 상이한 채널들)로부터의 광 빔들을 제1 애퍼처와 정렬시키기 위해 상이한 위치로 회전할 수 있다. 일부 경우에, 본 시스템은 테스트 동안 캐비티의 온도 및/또는 습도를 제어하기 위한 온도 및/또는 습도 제어기를 포함할 수 있다.
일부 경우에, 본 시스템은 레이저 거리 측정기의 다른 채널들에 의해 방출되는 다른 광 빔들을 회전 주기의 제1 부분 동안 타깃으로부터 멀어지게 지향시킨다. 예를 들어, 본 시스템은 다른 광 빔들이 타깃에 의해 반사될 수 없도록 다른 광 빔들을 반사시킬 수 있다.
일부 예들에서, 레이저 거리 측정기의 회전 주기의 적어도 제1 부분 동안, 다수의 채널들에 의해 방출되는 선택된 광 빔 그룹은 타깃에 도달하기 전에 어떠한 표면에 의해서도 반사되지 않고 레이저 거리 측정기로부터 제1 애퍼처를 거쳐 타깃으로의 직선 광학 경로를 통해 하우징 애퍼처를 빠져나갈 수 있다.
일부 경우에, 선택된 채널 그룹으로부터의 상이한 채널에 의해 각각 방출되는 광 빔 그룹이 어떠한 광학 가드(예를 들면, 반사체 또는 흡수체)와도 상호작용하지 않고 하우징을 빠져나가도록, 광 빔 그룹을 제1 애퍼처와 정렬시키기 위해 회전 스테이지가 사용될 수 있다. 일부 경우에, 본 시스템은 레이저 거리 측정기의 제1 채널 그룹과 상이한 다른 채널들에 의해 방출되는 다른 광 빔들을 회전 주기의 제1 부분 동안 타깃으로부터 멀어지게 지향시킨다.
본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 본 시스템은 레이저 거리 측정기로부터의 광 빔들을 반사시키고/시키거나 흡수하기 위한 하나 이상의 광학 가드를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 광학 가드들은, 광 빔들 중 적어도 일부(예를 들면, 제1 애퍼처를 통해 캐비티를 직접적으로 빠져나가도록 정렬되는 광 빔 이외의 빔들의 일부 또는 전부)가 광학 가드들로부터 반사되거나 광학 가드들에 의해 흡수되도록, 레이저 거리 측정기 및 타깃 애퍼처에 상대적으로 위치될 수 있다. 광학 가드들이 광 빔들을 반사시키는 경우에, 광학 가드들은 타깃을 비켜가는 방향으로 광 빔들을 반사시키도록 위치될 수 있다.
일부 경우에, 광학 가드들은 제1 애퍼처의 상부, 하부 및/또는 측면들 근처에 배치될 수 있다. 특정 경우에, 광학 가드들은 제1 애퍼처의 평면에 대략 수직인 방향으로 타깃 애퍼처로부터 연장될 수 있다. 일부 경우에, 광학 가드들은 아치를 포함할 수 있다. 일부 그러한 경우에, 하우징의 내부 표면에 가장 가까운 광학 가드의 부분은 해당 위치에서 내부 표면의 부분에 대략 수직일 수 있다.
블록(706)에서, 시스템 컴포넌트(예를 들면, 레이저 거리 측정기)는 제1 애퍼처를 통해 타깃에 의해 반사되는 적어도 하나의 반사된 광 빔을 수신한다. 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 반사된 광 빔은 레이저 거리 측정기의 회전 주기의 제1 부분 동안 타깃 애퍼처를 빠져나가 타깃에 의해 반사된 제1 광 빔에 대응할 수 있다. 일부 경우에, 시스템 컴포넌트(예를 들면, 레이저 거리 측정기)는 제1 애퍼처를 통해 타깃에 의해 반사되는 다수의 반사된 광 빔들을 수신할 수 있다. 일부 경우에, 반사된 광 빔들은 레이저 거리 측정기의 회전 주기의 제1 부분 동안 타깃 애퍼처를 빠져나가 타깃에 의해 반사된 광 빔 그룹에 대응할 수 있다.
블록(708)에서, 본 시스템은 하나의 반사된 광 빔에 적어도 기초하여 레이저 거리 측정기의 거리 측정 기능을 평가한다. 일부 경우에, 본 시스템은 다수의 반사된 광 빔들에 기초하여 레이저 거리 측정기의 거리 측정 기능을 평가한다. 예를 들어, 본 시스템은 다수의 반사된 광 빔들과 연관된 광 빔들을 방출하는 다수의 채널들에 대해 레이저 거리 측정기의 거리 측정 기능을 평가할 수 있다. 일부 경우에, 거리 측정 기능은 레이저 거리 측정기와 타깃 사이의 거리를 결정하는 데 사용 가능한 적어도 하나의 라이다 신호의 생성을 포함할 수 있다. 일부 그러한 경우에, 거리 측정 기능을 평가하는 것은 하나 이상의 라이다 신호를 사용하여 레이저 거리 측정기와 타깃 사이의 거리를 결정하는 것, 반사된 광 빔에 기초하여 생성되는 라이다 신호의 신호 대 잡음비를 결정하는 것, 또는 레이저 거리 측정기와 타깃 사이의 결정된 거리의 정확도를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 거리 측정 기능은 레이저 거리 측정기에 대한 타깃의 속도를 결정하는 데 사용 가능한 하나 이상의 라이다 신호의 생성을 포함할 수 있다. 일부 그러한 경우에, 거리 측정 기능의 평가는 타깃의 결정된 속도의 정확도를 추정 또는 계산하는 것을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 레이저 거리 측정기의 거리 측정 기능을 평가하는 것은 거짓 양성 및/또는 거짓 음성 검출의 확률을 결정하는 것, 및 검출 신뢰 레벨을 추정하는 것을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 검출은 라이다의 회전 주기의 제1 부분 동안 라이다에 의해 방출되는 광 빔과 연관된 반사된 광 빔에 기초하여 제1 애퍼처 전방에 있는 타깃의 존재를 식별하는 것을 포함할 수 있다.
블록(710)에서, 레이저 거리 측정기의 회전 주기의 제2 부분 동안 방출되는 제2 광 빔이 측정 디바이스에 의해 수신된다. 측정 디바이스는 광학 파워 미터, 및 광학 분광측정법(optical spectrometry), 광학 편광측정법(optical polarimetry), 광학 잡음 측정 시스템, 또는 제2 광 빔의 광학적 특성을 측정하는 데 사용될 수 있는 임의의 다른 측정 시스템을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 제2 애퍼처(본 명세서에서 측정 애퍼처라고도 지칭됨)는 하우징의 표면 상에서 제1 애퍼처와 상이한 위치에 위치할 수 있고 임의의 형상(예를 들면, 직사각형, 구형, 장방형, 타원형, 포물선형)일 수 있다. 제2 애퍼처는 회전 주기의 제2 부분 동안 레이저 거리 측정기에 의해 방출되는 빔들 중 임의의 것 또는 임의의 조합이 캐비티를 빠져나가는 것을 가능하게 하도록 위치될 수 있다. 제2 애퍼처를 통해 캐비티를 빠져나가는 빔들의 경로는 직접적(direct)(예를 들면, 반사 없이 레이저 거리 측정기로부터 제2 애퍼처로 직접적으로) 또는 간접적(indirect)(예를 들면, 캐비티를 빠져나가기 전에 하우징의 내부 표면으로부터 한 번 이상 반사됨)일 수 있다. 캐비티를 빠져나가는 광 빔들은 하우징의 내부 표면으로부터 확산적으로 반사되는 광을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 레이저 거리 측정기의 회전 주기의 제2 부분은 제1 부분보다 클 수 있다. 예를 들어, 레이저 거리 측정기의 회전 주기의 제1 부분은 채널로부터의 적어도 하나의 광 빔이 타깃 애퍼처를 통해 캐비티를 빠져나갈 수 있도록 하기 위해 레이저 거리 측정기의 출구 애퍼처가 하우징의 타깃 애퍼처와 정렬되는 회전 주기의 부분에 대응할 수 있다. 회전 주기의 나머지 부분은 레이저 거리 측정기의 회전 주기의 제2 부분에 대응할 수 있다.
블록(712)에서, 본 시스템은 적어도 제2 광 빔의 광학적 특성을 결정한다. 일부 경우에, 본 시스템은 측정 디바이스를 사용하여 광학적 특성을 결정할 수 있다. 일부 경우에, 측정 디바이스는 제2 애퍼처를 통해 하우징을 빠져나가는 복수의 광 빔들을 수신 또는 수집할 수 있다. 측정 디바이스는 광학 파워, 편광, 중심 파장, 스펙트럼 속성들, 또는 다른 광학적 특성들을 포함한 이러한 광 빔들의 하나 이상의 광학적 특성을 결정할 수 있다. 일부 경우에, 측정 디바이스는 광학 파워를 포함한 회전 주기의 제2 부분 동안 제2 애퍼처를 통해 수신되는 모든 광 빔들에 걸쳐 평균화된, 복수의 광 빔들의 광학적 특성과 연관된 파라미터의 평균 값을 결정할 수 있다.
일부 경우에, 회전 주기의 제2 부분 동안, 복수의 광 빔들이 제2 애퍼처를 통해 캐비티를 빠져나가도록 지향될 수 있다. 광 빔들은 제2 애퍼처를 통해 직접적으로(예를 들면, 하우징의 내부 표면으로부터 반사되지 않고) 및/또는 간접적으로(예를 들면, 하우징의 내부 표면에 의해 한 번 이상 반사된 후에) 캐비티를 빠져나갈 수 있다(있고/있거나 측정 디바이스에 의해 캡처될 수 있다). 예를 들어, 광 빔들 중 일부는 광원으로부터의 직선 광학 경로를 따라 측정 디바이스에 의해 캡처, 측정 및/또는 감지될 수 있는 반면, 다른 것들은 하우징의 내부 표면으로부터 한 번 이상 반사된 후에 측정 디바이스에 의해 캡처, 측정 및/또는 감지될 수 있다. 제2 애퍼처로 지향되는 광 빔들은 광 빔들의 하나 이상의 광학적 특성과 연관된 광학 파라미터의 값(예를 들면, 평균 값)을 생성하는 측정 디바이스에 의해 수신될 수 있다.
블록(714)에서, 본 시스템은 (회전 주기의 제1 부분 동안 블록(708)에서 결정되는) 결정된 거리 측정 기능에 적어도 부분적으로 기초하여 수정하기 위한 레이저 거리 측정기의 작동 파라미터 및/또는 (회전 주기의 제2 부분 동안 블록(712)에서 결정되는) 하나 이상의 광 빔의 광학적 특성을 식별한다. 특정 경우에, 시스템 작동 파라미터들은 감도, 잡음 레벨 또는 수신기(예를 들면, 광학 수신기)의 이득, 하나 이상의 광 빔의 광학 파워, 적어도 하나의 광 빔과 연관된 광 펄스와 반사된 광 빔과 연관된 광 펄스 사이의 지연을 결정하는 회로 또는 모듈의 하나 이상의 제어 파라미터 중 임의의 것 또는 임의의 조합을 포함한다.
프로세스(700)는 보다 적은, 보다 많은, 또는 상이한 블록들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 본 프로세스는 제2 애퍼처를 통해 캐비티를 빠져나가는 적어도 하나의 광 빔의 적어도 하나의 광학적 특성을 결정하는 것을 더 포함할 수 있다.
일부 경우에, (블록(708)에서 생성되는) 거리 측정 평가의 결과들, 및/또는 (블록(712)에서 결정되는) 광 빔(들)의 광학적 특성 분석의 결과가 라이다 특성 분석 데이터로서 시스템의 메모리에 저장될 수 있다. 일부 그러한 경우에, 사용자는 레이저 거리 측정기의 작동 파라미터를 수정하기 위해 라이다 특성 분석 데이터를 사용할 수 있다.
게다가, 루틴(700)은 다수의 채널들 등에 걸쳐 반복될 수 있다. 일부 경우에, 채널이 테스트되고 레이저 거리 측정기의 관련 광학 파라미터들이 조정될 때, 상이한 채널이 테스트될 수 있도록 레이저 거리 측정기의 위치 및/또는 배향을 조정하기 위해 회전 스테이지가 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 채널이 테스트되고 관련 광학 파라미터들이 조정된 후에, 본 시스템은 제2 채널이 타깃 애퍼처와 정렬되어 테스트 등이 이루어질 수 있도록 레이저 거리 측정기의 위치 및/또는 배향을 조정하기 위해 회전 스테이지를 사용할 수 있다. 본 시스템은 채널들 중 일부 또는 전부가 테스트되고/되거나 레이저 거리 측정기의 대응하는 광학 파라미터들이 조정될 때까지 이를 반복할 수 있다. 일부 구현들에서, 사용자는 본 시스템에 의해 한 채널에 대해 수행되는 한 세트의 측정들 후에 상이한 채널을 선택하기 위해 회전 스테이지를 사용할 수 있다. 채널을 선택한 후에, 사용자는 선택된 채널에 대해 한 세트의 측정들을 수행하는 것에 의해 선택된 채널을 특성 분석하기 위해 (예를 들면, 사용자 인터페이스를 통해) 측정 시스템을 트리거할 수 있다. 일부 경우에, 한 세트의 측정들은 대응하는 채널의 거리 측정를 평가하는 것 및 설정된 측정 기간 동안 레이저 거리 측정기에 의해 방출되는 광의 광학적 특성을 결정하는 것을 포함할 수 있다.
다양한 구현들에서, 측정 시스템은 레이저 거리 측정기의 선택된 채널 그룹에 의해 방출되는 제1 광 빔 그룹이 회전 주기의 제1 부분 동안 어떠한 광학 가드와도 상호작용하지 않고 제1 애퍼처를 통해 하우징을 빠져나갈 수 있게 하도록 구성될 수 있다. 일부 경우에, 제1 광 빔 그룹의 하나 이상의 광 빔은 타깃에 의해 다시 제1 애퍼처를 통해 레이저 거리 측정기로 반사될 수 있다. 일부 경우에, 선택된 채널 그룹은 하우징의 캐비티 내부에 배치되는 회전 스테이지를 사용하여 선택될 수 있다. 일부 경우에, 제1 광 빔 그룹 내의 광 빔 수는 20 개 미만, 40 개 미만, 60 개 미만, 80 개 미만, 또는 100 개 미만일 수 있다. 일부 경우에, 제1 광 빔 그룹 내의 광 빔 수는 하나 이상의 채널의 활성화 시간 및 주기를 제어하는 것에 의해 제어될 수 있다. 일부 경우에, 활성화 시간은 채널이 광 빔을 방출하는 시간을 포함할 수 있고, 활성화 주기는 채널이 광을 방출하는 회전 주기의 일 부분을 포함할 수 있다.
일부 경우에, 루틴(700) 동안, 레이저 거리 측정기의 회전 주기의 제1 부분 동안 거리 측정 기능에 대해 테스트되는 다수의 라이다 채널들을 선택하기 위해, 테스트 중인 레이저 거리 측정기의 채널들의 활성화 시간이 (예를 들면, 하나 이상의 프로세서에 의해) 제어될 수 있다.
다양한 구현들에서, 어떠한 광학 가드에 의해서도 반사되지 않고 라이다 회전 주기의 제1 부분 동안 하우징을 빠져나가는 광 빔 수는 라이다 채널들의 활성화 시간들 및 주기들 및 제1 애퍼처의 크기(예를 들면, 방위각 및 극각 폭)에 의해 결정될 수 있다.
환경 제어
다양한 구현들에서, 라이다 테스트 및/또는 특성 분석 절차 동안, LUT가 표준 또는 규제 요구사항에 기초하여 작동하도록 설계되거나 작동해야 하는 환경 조건과 실질적으로 유사한 LUT 주위의 환경 조건을 재현하기 위해 LUT가 위치되는 캐비티의 내부 체적의 조건이 제어될 수 있다. 예를 들어, ISO 및 AEC-Q 요구사항들을 충족시키기 위해, 캐비티의 내부 체적의 온도가 섭씨 -40도와 85도 사이에서 변할 때 라이다의 성능이 특성 분석되고 평가되어야만 할 수 있다.
일부 경우에, 내부 체적의 조건과 연관된 하나 이상의 환경 파라미터(예를 들면, 온도, 습도 등)가, 예를 들면, 라이다 시스템 또는 디바이스에 대해 정의되는 하나 이상의 표준 범위와 연관된, 하나 이상의 범위 내에서 라이다 특성 분석 절차 동안 제어될 수 있다. 일부 구현들에서, 환경 파라미터의 값은 각각의 라이다 채널의 특성 분석 동안 초기 값으로부터 최종 값으로 연속적으로 또는 단계적으로 변경될 수 있다. 일부 경우에, 동일한 환경 조건들 하에서 상이한 채널들의 성능 사이의 비교를 가능하게 하기 위해 모든 라이다 채널들의 특성 분석 동안 환경 파라미터에 대한 단일 값 세트가 사용될 수 있다.
일부 예들에서, 캐비티의 내부 체적의 온도 및/또는 습도는 환경 제어 시스템을 사용하여 제어될 수 있다. 일부 경우에, 환경 제어 시스템은 라이다 테스트 절차를 제어하는 전자 제어 시스템의 일부일 수 있다. 일부 그러한 경우에, 전자 제어 시스템은, 다양한 환경 조건들 하에서, 라이다를 테스트하고 하나 이상의 라이다 채널의 거리 측정 기능 및 LUT에 의해 방출되는 광 빔들의 광학적 특성들을 평가하기 위한 데이터를 수집하도록 구성될 수 있다.
도 8은 하우징(200)의 예를 예시하며 여기서 하우징(200)에 의해 형성되는 캐비티의 내부 체적은 환경 제어 시스템(840)에 의해 제어된다. 일부 경우에, 환경 제어 시스템(840)은 캐비티의 내부 체적의 습도 및/또는 온도를 변경하도록 구성된 제어기, 공기 조화기(air conditioner) 및/또는 습도 제어 디바이스를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 공기 조화기 및/또는 습도 제어 디바이스는 제어된 습도 레벨 및/또는 온도를 갖는 조화된 공기 흐름(conditioned airflow)을 생성할 수 있다. 일부 경우에, 습도 측정 디바이스는 캐비티의 내부 체적에서의 습도 레벨을 측정하는 데 사용될 수 있으며, 제어기는 캐비티의 내부 체적에서의 습도를 조정하기 위해 캐비티의 내부 체적에서의 측정된 습도에 적어도 부분적으로 기초하여 습도 제어 디바이스를 제어할 수 있다. 일부 경우에, 온도 측정 디바이스(예를 들면, 온도계)는 캐비티의 내부 체적에서의 온도를 측정하는 데 사용될 수 있으며, 제어기는 캐비티의 내부 체적에서의 온도를 조정하기 위해 캐비티의 내부 체적에서의 측정된 온도에 적어도 부분적으로 기초하여 공기 조화기를 제어할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 조화된 공기 흐름의 습도 레벨 및/또는 온도는 환경 제어 시스템의 제어기 또는 사용자 입력에 의해 결정될 수 있다. 일부 경우에, 조화된 공기 흐름은, 예를 들면, 제1 애퍼처(206)와 환경 제어 시스템(840)의 출력 사이에 위치된 공기 덕트(air duct)를 사용하여, 캐비티의 제1 애퍼처(206)를 통해 캐비티로 수송될 수 있다. 일부 경우에, 하우징은, 예를 들면, 개구부에 연결되거나 개구부 근처에 배치된 공기 덕트를 사용하여, 조화된 공기가 캐비티의 내부 체적으로 수송될 수 있는 추가적인 개구부를 가질 수 있다.
일부 구현들에서, 하우징(200)은 하나 이상의 환경 센서(예를 들면, 온도 센서 또는 온도계, 습도 센서들 등)를 사용하여 캐비티의 내부 체적의 조건이 측정되는 또 다른 개구부를 포함할 수 있다. 환경 센서(들)는 환경 센서(들)의 감지 요소 또는 센서 요소들이 캐비티의 내부 체적에 들어 있는 공기와 효과적으로 상호작용할 수 있도록 개구부에 연결되거나 개구부 근처에 위치될 수 있다. 환경 센서는 유선, 무선 링크를 통해 환경 제어 시스템과 통신할 수 있다. 도 8에 도시된 예에서, 환경 제어 시스템(840)은 유선 링크(846)를 통해 개구부(844) 내부에 위치되는 환경 센서(848)에 연결된다. 일부 경우에, 환경 센서는 캐비티 내부에 배치될 수 있고, 유선 링크는 개구부(844)를 통과할 수 있다. 일부 경우에, 환경 센서(848)는 광섬유 링크를 통해 환경 제어 시스템(840)과 통신할 수 있다.
일부 경우에, 환경 센서(들)는, 라이다 테스트 및 특성 분석 절차 동안, 캐비티의 내부 체적의 하나 이상의 환경 조건의 폐루프 제어를 가능하게 하기 위해 환경 제어 시스템(840)에 하나 이상의 센서 신호를 제공할 수 있다.
일부 경우에, 환경 제어 시스템(840), 또는 라이다 테스트 절차 및 환경 제어 시스템(840)을 제어하는 전자 제어 시스템은 테스트 절차의 상이한 단계들 동안 캐비티의 내부 체적에서의 조건을 변경하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전자 제어 시스템은 캐비티의 내부 체적의 제1 조건에서 광 빔들의 광학적 특성들 및 LUT의 하나 이상의 채널의 성능을 테스트하고, 환경 제어 시스템(840)을 사용하여 내부 체적의 조건을 제2 조건으로 변경한 후에 테스트를 반복할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 사용자는 전자 제어 시스템 또는 환경 제어 시스템(840)의 사용자 인터페이스를 사용하여 캐비티의 내부 체적의 조건을 설정할 수 있다.
일부 경우에, 각각의 채널에 대해, 레이저 거리 측정기가 위치되는 캐비티의 내부 체적의 상이한 조건들에서 루틴(700)이 반복될 수 있다. 이러한 경우에, 측정 시스템은 레이저 거리 측정기의 채널을 특성 분석할 때 미리 정의된 범위에 걸쳐 캐비티의 내부 체적의 적어도 하나의 조건을 변경하기 위해 환경 제어 시스템(840)을 사용할 수 있다. 예를 들어, 레이저 거리 측정기의 제1 채널은 제1 온도에서 제1 기간에 걸쳐, 제2 온도에서 제2 기간에 걸쳐, 그리고 제3 온도에서 제3 기간에 걸쳐 특성 분석될 수 있다.
일부 구현들에서, 본 시스템은 캐비티의 내부 체적의 상이한 조건들에서의 거리 측정 평가 및 광학 특성 분석의 결과들을 저장할 수 있다. 일부 경우에, 본 시스템 또는 사용자는, 다양한 조건들 하에서 레이저 거리 측정기의 성능을 평가하기 위해, 저장된 결과들을 사용할 수 있다. 일부 그러한 경우에, 평가된 성능은 한 세트의 환경 조건들 하에서의 라이다 시스템들의 성능과 관련하여 한 세트의 규제 요구사항들과 비교될 수 있다. 일부 경우에, 저장된 결과들은 레이저 거리 측정기의 하나 이상의 작동 파라미터를 수정하는 데 사용될 수 있다.
예시적인 실시예들
위에서 논의된 실시예들의 일부 비제한적 예들이 아래에서 제공된다. 이들은 어떤 식으로든 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
예 1. 시스템으로서,
하우징에 의해 형성되는 캐비티 내에 광원을 수용하도록 구성된 상기 하우징을 포함하고, 상기 하우징은:
상기 광원에 의해 방출되는 광 빔들을 반사시키도록 구성된 내부 표면,
제1 적어도 하나의 광 빔이 제1 애퍼처를 통과하는 상기 광원으로부터의 직선 광학 경로를 따라 상기 캐비티를 빠져나가는 것을 가능하게 하도록 구성된 상기 제1 애퍼처 - 상기 제1 적어도 하나의 광 빔은 상기 광원의 회전 주기의 제1 부분 동안 상기 광원에 의해 방출됨 -,
제2 적어도 하나의 광 빔이 상기 캐비티를 빠져나가는 것을 가능하게 하도록 구성된 제2 애퍼처 - 상기 제2 적어도 하나의 광 빔은 상기 광원의 상기 회전 주기의 제2 부분 동안 상기 광원에 의해 방출되고 상기 내부 표면에 의해 반사됨 -, 및
상기 캐비티에 수용되고 상기 광원으로부터의 제3 적어도 하나의 광 빔과 상호작용하도록 구성된 적어도 하나의 광학 가드 - 상기 제3 적어도 하나의 광 빔은 상기 광원의 상기 회전 주기의 상기 제1 부분 동안 상기 광원에 의해 방출됨 - 를 포함하는, 시스템.
예 2. 예 1에 있어서, 상기 제2 적어도 하나의 광 빔은 상기 제2 애퍼처를 통해 상기 캐비티를 빠져나가기 전에 상기 내부 표면에 의해 여러 번 반사되는, 시스템.
예 3. 예 1에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 가드는 상기 제3 적어도 하나의 광 빔을 상기 제1 애퍼처를 향해 반사시키도록 구성된 광학적 반사 표면을 포함하는, 시스템.
예 4. 예 1에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 가드는 상기 제3 적어도 하나의 광 빔을 흡수하도록 구성된 흡수 표면을 포함하는, 시스템.
예 5. 예 1에 있어서, 상기 캐비티는 구형 캐비티인, 시스템.
예 6. 예 1에 있어서, 상기 회전 주기의 상기 제2 부분은 상기 회전 주기의 상기 제1 부분보다 긴, 시스템.
예 7. 예 1에 있어서, 상기 캐비티의 내부 체적의 온도를 제어하도록 구성된 온도 제어 시스템을 더 포함하며, 상기 온도 제어 시스템은:
상기 캐비티의 상기 내부 체적의 온도를 측정하도록 구성된 온도계;
상기 캐비티의 상기 내부 체적의 온도를 변경하도록 구성된 공기 조화기; 및
상기 캐비티의 상기 내부 체적의 온도의 상기 측정된 온도에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 공기 조화기를 제어하도록 구성된 제어기를 포함하는, 시스템.
예 8. 예 7에 있어서, 상기 캐비티의 내부 체적의 습도를 제어하도록 구성된 습도 제어 시스템을 더 포함하며, 상기 습도 제어 시스템은:
상기 캐비티의 상기 내부 체적에서의 습도를 측정하도록 구성된 습도 측정 디바이스;
상기 캐비티의 상기 내부 체적에서의 습도를 변경하도록 구성된 습도 제어 디바이스; 및
상기 캐비티의 상기 내부 체적에서의 상기 측정된 습도에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 습도 제어 디바이스를 제어하도록 구성된 제어기를 포함하는, 시스템.
예 9. 예 1에 있어서, 상기 제1 애퍼처는 극각 방향(polar direction)을 따라 상기 내부 표면 상에서 상부 에지로부터 하부 에지까지 종방향으로 연장되고, 상기 적어도 하나의 광학 가드는 상기 상부 에지 또는 상기 하부 에지에 근접하여 위치되는, 시스템.
예 10. 예 1에 있어서, 상기 제2 애퍼처를 통해 상기 제2 적어도 하나의 광 빔을 수신하도록 구성된 측정 디바이스를 더 포함하는, 시스템.
예 11. 예 10에 있어서, 상기 측정 디바이스는 상기 제2 적어도 하나의 광 빔의 광학 스펙트럼을 측정하도록 구성된 광학 스펙트럼 분석기를 포함하는, 시스템.
예 12. 예 10에 있어서, 상기 측정 디바이스는 상기 회전 주기의 상기 제2 부분 동안 상기 광원에 의해 방출되는 광의 평균 광학 파워를 측정하도록 구성된 광학 파워 미터를 포함하는, 시스템.
예 13. 예 1에 있어서, 상기 광원은 회전축에 대해 상이한 회전 위치들에서 광을 방출하도록 구성되고, 특정 회전 위치에서, 상기 광원은 상기 회전축에 수직인 방출축을 중심으로 상이한 방향들로 복수의 광 빔들을 방출하는, 시스템.
예 14. 예 13에 있어서, 상기 광원은 레이저 거리 측정기를 포함하고, 상기 광원은 또한 상기 복수의 광 빔들과 연관된 반사된 광 빔들을 수신하도록 구성되는, 시스템.
예 15. 예 14에 있어서, 상기 캐비티 외부의 반사 타깃 - 상기 반사 타깃은 상기 제1 적어도 하나의 광 빔을 상기 제1 애퍼처를 향해 반사시키도록 구성됨 - 을 더 포함하는, 시스템.
예 16. 예 15에 있어서, 상기 광원은, 상기 회전 주기의 상기 제1 부분 동안, 상기 제1 애퍼처를 통과하는 직접 광학 경로를 통해 상기 반사 타깃으로부터 상기 제1 적어도 하나의 광 빔의 반사를 수신하도록 구성되는, 시스템.
예 17. 예 16에 있어서, 상기 광원은 상기 제3 적어도 하나의 광 빔과 연관된 광을 수신하지 않는, 시스템.
예 18. 예 13에 있어서, 상기 복수의 광 빔들은 상기 광원의 복수의 채널들에 의해 방출되고, 상기 제1 적어도 하나의 광 빔은 상기 복수의 채널들 중 선택된 채널에 의해 방출되는, 시스템.
예 19. 예 18에 있어서, 상기 시스템은 상기 캐비티 내부에 위치된 회전 스테이지를 포함하며, 상기 광원은 상기 회전 스테이지에 탑재되고, 상기 회전 스테이지는 상기 회전축에 수직인 채널 선택 축을 중심으로 상기 광원을 회전시키도록 구성되는, 시스템.
예 20. 예 19에 있어서, 상기 회전 스테이지는 또한, 상기 제1 적어도 하나의 광 빔이 상기 제1 애퍼처를 통해 상기 캐비티를 직접적으로 빠져나갈 수 있도록 하기 위해 상기 제1 적어도 하나의 광 빔을 상기 제1 애퍼처와 정렬시키도록 구성되는, 시스템.
예 21. 예 19에 있어서, 상기 선택된 채널은 상기 회전 스테이지를 사용하여 선택되는, 시스템.
예 22. 예 1에 있어서, 상기 내부 표면은 확산 반사 표면을 포함하는, 시스템.
예 23. 예 21에 있어서, 상기 제2 적어도 하나의 광 빔은 상기 내부 표면에 의해 확산 반사되는, 시스템.
위에서 논의된 실시예들의 일부 추가적인 비제한적 예들이 아래에서 제공된다. 이들은 어떤 식으로든 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
예 1. 방법으로서,
레이저 거리 측정기로 하여금 회전축을 중심으로 한 상기 레이저 거리 측정기의 회전 동안 복수의 광 빔들을 방출하게 하는 단계 - 상기 복수의 광 빔들은 상기 레이저 거리 측정기의 복수의 채널들에 의해 방출되고,
회전 주기의 제1 부분 동안, 상기 복수의 광 빔들 중 제1 적어도 하나의 광 빔은 직선 광학 경로를 통해 타깃을 향해 지향됨 -;
적어도 하나의 반사된 광 빔에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 레이저 거리 측정기의 거리 측정 기능을 평가하는 단계 - 상기 적어도 하나의 반사된 광 빔은 상기 타깃에 의해 반사되는 상기 제1 적어도 하나의 광 빔에 대응함 -;
제2 적어도 하나의 광 빔의 적어도 하나의 광학적 특성을 결정하는 단계 - 상기 제2 적어도 하나의 광 빔은 상기 레이저 거리 측정기의 상기 회전 주기의 제2 부분 동안 방출되고 측정 디바이스에 의해 수신됨 -; 및
상기 제2 적어도 하나의 광 빔의 상기 적어도 하나의 광학적 특성 또는 상기 거리 측정 기능 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 기초하여 수정하기 위한 상기 레이저 거리 측정기의 적어도 하나의 작동 파라미터를 식별하는 단계를 포함하는, 방법.
예 2. 예 1에 있어서, 상기 복수의 광 빔들은 상기 레이저 거리 측정기의 상기 복수의 채널들에 의해 방출축을 중심으로 복수의 방향들로 방출되는, 방법.
예 3. 예 1에 있어서, 상기 레이저 거리 측정기 주변의 환경의 온도 또는 습도 중 적어도 하나를 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.
예 4. 예 1에 있어서, 상기 레이저 거리 측정기의 거리 측정 기능을 평가하는 단계는 상기 레이저 거리 측정기와 상기 타깃 사이의 거리를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
예 5. 예 1에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학적 특성은 광학 강도, 광학 파워, 편광, 파장 또는 광학 스펙트럼 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
예 6. 예 1에 있어서, 상기 측정 디바이스는 상기 제2 적어도 하나의 광 빔의 광학 스펙트럼을 측정하도록 구성된 광학 스펙트럼 분석기를 포함하는, 방법.
예 7. 예 1에 있어서, 상기 측정 디바이스는 상기 제2 적어도 하나의 광 빔의 평균 광학 파워를 측정하도록 구성된 광학 파워 미터를 포함하는, 방법.
예 8. 예 1에 있어서, 상기 회전 주기의 상기 제1 부분은 상기 회전 주기의 상기 제2 부분보다 짧은, 방법.
예 9. 예 1에 있어서, 상기 회전 주기의 상기 제1 부분 동안 상기 타깃으로부터 멀어지게 상기 복수의 광 빔들 중 제3 적어도 하나의 광 빔을 지향시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
예 10. 예 9에 있어서, 상기 회전 주기의 상기 제1 부분 동안 상기 타깃으로부터 멀어지게 상기 복수의 광 빔들 중 상기 제3 적어도 하나의 빔을 지향시키는 단계는 적어도 하나의 광학 가드를 사용하여 상기 타깃으로부터 멀어지게 상기 제3 적어도 하나의 광 빔을 반사시키는 단계를 포함하는, 방법.
예 11. 예 10에 있어서, 상기 레이저 거리 측정기는 하우징에 의해 형성되는 캐비티에 수용되는, 방법.
예 12. 예 11에 있어서, 상기 제1 적어도 하나의 광 빔은 상기 하우징의 제1 애퍼처를 통해 상기 타깃으로 지향되고, 상기 제2 적어도 하나의 광 빔은 상기 하우징의 제2 애퍼처를 통해 상기 측정 디바이스에 의해 수신되는, 방법.
예 13. 예 12에 있어서, 상기 제2 적어도 하나의 광 빔은 상기 하우징의 내부 표면으로부터의 적어도 한 번의 반사 이후에 상기 측정 디바이스에 의해 수신되는, 방법.
예 14. 예 12에 있어서, 상기 제1 애퍼처는 상기 하우징의 내부 표면 상의 상부 에지로부터 하부 에지까지 극각 방향을 따라 연장되는, 방법.
예 15. 예 14에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 가드는 상기 상부 에지 또는 상기 하부 에지 중 적어도 하나에 근접하여 위치되고, 상기 광학 가드는 상기 회전 주기의 상기 제1 부분 동안 상기 타깃으로부터 멀어지게 상기 제3 적어도 하나의 광 빔을 지향시키는, 방법.
예 16. 예 12에 있어서, 상기 캐비티는 구형 캐비티인, 방법.
예 17. 예 16에 있어서, 상기 복수의 광 빔들은 상기 레이저 거리 측정기의 상기 복수의 채널들에 의해 방출축을 중심으로 복수의 방향들로 방출되고, 상기 하우징은 상기 캐비티 내부에 위치된 회전 스테이지를 더 포함하며, 상기 레이저 거리 측정기는 상기 회전 스테이지에 탑재되고, 상기 회전 스테이지는 상기 회전축 및 상기 방출축에 수직인 채널 선택 축을 중심으로 상기 레이저 거리 측정기를 회전시키도록 구성되는, 방법.
예 18. 예 17에 있어서, 상기 회전 스테이지는 상기 제1 적어도 하나의 광 빔이 상기 하우징과 상호작용하지 않고 상기 회전 주기의 상기 제1 부분 동안 상기 제1 애퍼처를 통해 상기 캐비티를 빠져나갈 수 있도록 하기 위해 상기 제1 적어도 하나의 광 빔을 상기 제1 애퍼처와 정렬시키도록 추가로 구성되는, 방법.
예 19. 시스템으로서,
레이저 거리 측정기로 하여금 회전축을 중심으로 한 상기 레이저 거리 측정기의 회전 동안 복수의 광 빔들을 방출하게 하고 - 상기 복수의 광 빔들은 상기 레이저 거리 측정기의 복수의 채널들에 의해 방출되고,
회전 주기의 제1 부분 동안, 상기 복수의 광 빔들 중 제1 적어도 하나의 광 빔은 직선 광학 경로를 통해 타깃을 향해 지향됨 -;
적어도 하나의 반사된 광 빔에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 레이저 거리 측정기의 거리 측정 기능을 평가하며 - 상기 적어도 하나의 반사된 광 빔은 상기 타깃에 의해 반사되는 상기 제1 적어도 하나의 광 빔에 대응함 -;
제2 적어도 하나의 광 빔의 적어도 하나의 광학적 특성을 결정하고 - 상기 제2 적어도 하나의 광 빔은 상기 레이저 거리 측정기의 상기 회전 주기의 제2 부분 동안 방출됨 -;
상기 제2 적어도 하나의 광 빔의 상기 적어도 하나의 광학적 특성 또는 상기 거리 측정 기능 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 기초하여 수정하기 위한 상기 레이저 거리 측정기의 적어도 하나의 작동 파라미터를 식별하도록
구성된 적어도 하나의 프로세서를 포함하는, 시스템.
예 20. 컴퓨터 실행 가능 명령어들을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어들은, 컴퓨팅 디바이스에 의해 실행될 때, 상기 컴퓨팅 디바이스로 하여금:
레이저 거리 측정기로 하여금 회전축을 중심으로 한 상기 레이저 거리 측정기의 회전 동안 복수의 광 빔들을 방출하게 하고 - 상기 복수의 광 빔들은 상기 레이저 거리 측정기의 복수의 채널들에 의해 방출되고,
회전 주기의 제1 부분 동안, 상기 복수의 광 빔들 중 제1 적어도 하나의 광 빔은 직선 광학 경로를 통해 타깃을 향해 지향됨 -;
적어도 하나의 반사된 광 빔에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 레이저 거리 측정기의 거리 측정 기능을 평가하게 하며 - 상기 적어도 하나의 반사된 광 빔은 상기 타깃에 의해 반사되는 상기 제1 적어도 하나의 광 빔에 대응함 -;
제2 적어도 하나의 광 빔의 적어도 하나의 광학적 특성을 결정하게 하고 - 상기 제2 적어도 하나의 광 빔은 상기 레이저 거리 측정기의 상기 회전 주기의 제2 부분 동안 방출됨 -;
상기 제2 적어도 하나의 광 빔의 상기 적어도 하나의 광학적 특성 또는 상기 거리 측정 기능 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 기초하여 수정하기 위한 상기 레이저 거리 측정기의 적어도 하나의 작동 파라미터를 식별하게 하는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.

Claims (23)

  1. 시스템에 있어서,
    하우징에 의해 형성되는 캐비티 내에 광원을 수용하도록 구성된 상기 하우징을 포함하고, 상기 하우징은:
    상기 광원에 의해 방출되는 광 빔들을 반사시키도록 구성된 내부 표면;
    제1 적어도 하나의 광 빔이 제1 애퍼처를 통과하는 상기 광원으로부터의 직선 광학 경로를 따라 상기 캐비티를 빠져나가는 것을 가능하게 하도록 구성된 상기 제1 애퍼처 - 상기 제1 적어도 하나의 광 빔은 상기 광원의 회전 주기의 제1 부분 동안 상기 광원에 의해 방출됨 - ;
    제2 적어도 하나의 광 빔이 상기 캐비티를 빠져나가는 것을 가능하게 하도록 구성된 제2 애퍼처 - 상기 제2 적어도 하나의 광 빔은 상기 광원의 상기 회전 주기의 제2 부분 동안 상기 광원에 의해 방출되고 상기 내부 표면에 의해 반사됨 - ; 및
    상기 캐비티에 수용되고 상기 광원으로부터의 제3 적어도 하나의 광 빔과 상호작용하도록 구성된 적어도 하나의 광학 가드 - 상기 제3 적어도 하나의 광 빔은 상기 광원의 상기 회전 주기의 상기 제1 부분 동안 상기 광원에 의해 방출됨 -
    를 포함하는 것인, 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 적어도 하나의 광 빔은 상기 제2 애퍼처를 통해 상기 캐비티를 빠져나가기 전에 상기 내부 표면에 의해 여러 번 반사되는 것인, 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 가드는 상기 제3 적어도 하나의 광 빔을 상기 제1 애퍼처를 향해 반사시키도록 구성된 광학적 반사 표면을 포함하는 것인, 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 가드는 상기 제3 적어도 하나의 광 빔을 흡수하도록 구성된 흡수 표면을 포함하는 것인, 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 캐비티는 구형 캐비티인 것인, 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 회전 주기의 상기 제2 부분은 상기 회전 주기의 상기 제1 부분보다 긴 것인, 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 캐비티의 내부 체적의 온도를 제어하도록 구성된 온도 제어 시스템을 더 포함하며, 상기 온도 제어 시스템은:
    상기 캐비티의 상기 내부 체적의 온도를 측정하도록 구성된 온도계;
    상기 캐비티의 상기 내부 체적의 온도를 변경하도록 구성된 공기 조화기; 및
    상기 캐비티의 상기 내부 체적의 온도의 상기 측정된 온도에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 공기 조화기를 제어하도록 구성된 제어기
    를 포함하는 것인, 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 캐비티의 내부 체적의 습도를 제어하도록 구성된 습도 제어 시스템을 더 포함하며, 상기 습도 제어 시스템은:
    상기 캐비티의 상기 내부 체적에서의 습도를 측정하도록 구성된 습도 측정 디바이스;
    상기 캐비티의 상기 내부 체적에서의 습도를 변경하도록 구성된 습도 제어 디바이스; 및
    상기 캐비티의 상기 내부 체적에서의 상기 측정된 습도에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 습도 제어 디바이스를 제어하도록 구성된 제어기
    를 포함하는 것인, 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 애퍼처는 극각 방향을 따라 상기 내부 표면 상에서 상부 에지로부터 하부 에지까지 종방향으로 연장되고, 상기 적어도 하나의 광학 가드는 상기 상부 에지 또는 상기 하부 에지에 근접하여 위치되는 것인, 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제2 애퍼처를 통해 상기 제2 적어도 하나의 광 빔을 수신하도록 구성된 측정 디바이스를 더 포함하는, 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 측정 디바이스는 상기 제2 적어도 하나의 광 빔의 광학 스펙트럼을 측정하도록 구성된 광학 스펙트럼 분석기를 포함하는 것인, 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 상기 측정 디바이스는 상기 회전 주기의 상기 제2 부분 동안 상기 광원에 의해 방출되는 광의 평균 광학 파워를 측정하도록 구성된 광학 파워 미터를 포함하는 것인, 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 광원은 회전축에 대해 상이한 회전 위치들에서 광을 방출하도록 구성되고, 특정 회전 위치에서, 상기 광원은 상기 회전축에 수직인 방출축을 중심으로 상이한 방향들로 복수의 광 빔들을 방출하는 것인, 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 광원은 레이저 거리 측정기를 포함하고, 상기 광원은 또한 상기 복수의 광 빔들과 연관된 반사된 광 빔들을 수신하도록 구성되는 것인, 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 캐비티 외부의 반사 타깃을 더 포함하며, 상기 반사 타깃은 상기 제1 적어도 하나의 광 빔을 상기 제1 애퍼처를 향해 반사시키도록 구성되는 것인, 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 광원은, 상기 회전 주기의 상기 제1 부분 동안, 상기 제1 애퍼처를 통과하는 직접 광학 경로를 통해 상기 반사 타깃으로부터 상기 제1 적어도 하나의 광 빔의 반사를 수신하도록 구성되는 것인, 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 광원은 상기 제3 적어도 하나의 광 빔과 연관된 광을 수신하지 않는 것인, 시스템.
  18. 제13항에 있어서, 상기 복수의 광 빔들은 상기 광원의 복수의 채널들에 의해 방출되고, 상기 제1 적어도 하나의 광 빔은 상기 복수의 채널들 중 선택된 채널에 의해 방출되는 것인, 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 시스템은 상기 캐비티 내부에 위치된 회전 스테이지를 포함하며, 상기 광원은 상기 회전 스테이지에 탑재되고, 상기 회전 스테이지는 상기 회전축에 수직인 채널 선택 축을 중심으로 상기 광원을 회전시키도록 구성되는 것인, 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 회전 스테이지는 또한, 상기 제1 적어도 하나의 광 빔이 상기 제1 애퍼처를 통해 상기 캐비티를 직접적으로 빠져나갈 수 있도록 하기 위해 상기 제1 적어도 하나의 광 빔을 상기 제1 애퍼처와 정렬시키도록 구성되는 것인, 시스템.
  21. 제19항에 있어서, 상기 선택된 채널은 상기 회전 스테이지를 사용하여 선택되는 것인, 시스템.
  22. 제1항에 있어서, 상기 내부 표면은 확산 반사 표면을 포함하는 것인, 시스템.
  23. 제21항에 있어서, 상기 제2 적어도 하나의 광 빔은 상기 내부 표면에 의해 확산 반사되는 것인, 시스템.
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