光检测和测距装置及其操作方法制造方法及图纸

提供了基于关于由光源照射的光的照射角度的信息而在从多个不同方向入射的光之中识别从物体反射的光的方法、以及用于该方法的光检测和测距(LiDAR)装置。

Optical Detection and Ranging Device and Its Operating Method

A method for identifying light reflected from an object from multiple directions of incident light based on information about the angle of illumination of light illuminated by a light source is provided, as well as a light detection and ranging (LiDAR) device for the method.

【技术实现步骤摘要】
光检测和测距装置及其操作方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年9月13日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0117227号的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
与示例性实施例一致的装置和方法涉及光检测和测距(LiDAR)装置及其操作方法。
技术介绍
光飞行时间(TOF)测量方法是用于通过使用三维(3D)相机或光检测和测距(LiDAR)来测量到物体的距离的多种方法之一。TOF测量方法基本上涉及下述过程：将具有特定波形的光投射到物体上，通过使用光电二极管(PD)或相机对从物体反射的具有相同波长的光进行测量或成像，并提取深度图像。
技术实现思路
一个或多个示例性实施例提供了光检测和测距(LiDAR)装置及其操作方法。附加的示例性方面和优点将部分地在下面的描述中被阐述，并且部分地从描述中将是明白的，或者可以通过实践所呈现的示例性实施例来了解。根据示例性实施例的一个方面，LiDAR装置包括：光源，被配置为将光照射到物体上；光检测器，被配置为检测从多个不同方向入射的光；光识别器，被配置为基于关于照射的光的照射角度的信息，在从多个不同方向入射的光之中识别从物体反射的光；以及处理器，被配置为通过使用所识别的光来确定到物体的距离。光检测器可以包括被配置为单独地检测从多个不同方向入射的光的多个光检测元件，并且光识别器还可以被配置为从多个光检测元件中识别与照射的光的照射角度相对应的光检测元件，并将由所确定的光检测元件检测到的光识别为从物体反射的光。光源照射光的照射角度可以被预设为与多个光检测元件之一相对应。多个光检测元件中的每一个可以包括雪崩光电二极管(APD)和单光子雪崩二极管(SPAD)中的至少一个。光识别器可以包括：多个时间计数器，被配置为测量从多个不同方向中的每一个入射的光的飞行时间(TOF)；以及选择器，被配置为基于关于照射的光的照射角度的信息，在从多个不同方向中的每一个入射的光的TOF之中选择从物体反射的光的TOF，并且处理器还可以被配置为基于从物体反射的光的TOF来确定到物体的距离。多个时间计数器中的每一个可以是时间-数字转换器(TDC)，并且选择器可以是复用器。光识别器可以包括：多个模数转换器(ADC)，被配置为测量从多个不同方向中的每一个入射的光的飞行时间(TOF)和强度；以及选择器，被配置为基于关于照射的光的照射角度的信息，在从多个不同方向中的每一个入射的光的TOF和强度之中选择从物体反射的光的TOF和强度，并且处理器还可以被配置为执行用于基于从物体反射的光的TOF和强度来获取关于物体的信息的数据处理。光检测器可以包括：透镜，被配置为收集从多个不同方向中的每一个入射的光；多个光检测元件，每个光检测元件被配置为单独地检测从多个不同方向中的一个方向入射的光并输出电流信号；多个电流-电压转换电路，每个电流-电压转换电路被配置为将从多个光检测元件之一输出的电流信号转换成电压信号；多个放大器，每个放大器被配置为放大从多个电流-电压转换电路之一输出的电压信号；以及多个峰值检测器，每个峰值检测器被配置为从由多个放大器之一放大的电压信号中检测峰值。根据另一示例性实施例的一个方面，一种操作LiDAR装置的方法包括：将光照射到物体上；检测从多个不同方向入射的光；基于关于照射的光的照射角度的信息，在从多个不同方向入射的光之中识别从物体反射的光；以及通过使用所识别的光来确定到物体的距离。根据另一示例性实施例的一个方面，提供了一种非暂时性计算机可读记录介质，其上记录有用于在计算机上执行操作LiDAR装置的方法的程序。附图说明从以下结合附图进行的示例性实施例的描述中，这些和/或其它示例性方面和优点将变得明显且更容易理解，在附图中：图1是示出根据示例性实施例的光检测和测距(LiDAR)装置的操作的图；图2是根据示例性实施例的LiDAR装置的图；图3是示出根据示例性实施例的光的照射角度与多个检测元件之间的对应的图；图4是根据示例性实施例的光检测器和光识别器的图；图5是根据具体实施例的光识别器的图；图6是根据另一示例性实施例的光检测器和光识别器的图；以及图7是用于描述根据示例性实施例的操作LiDAR装置的方法的图。具体实施方式现在将详细提及在附图中示出的示例性实施例，在附图中相似的附图标记始终指代相似的元件。就这一点而言，本示例性实施例可以具有不同的形式，并且不应被解释为限于在此阐述的描述。因此，下面通过参考附图仅描述了示例性实施例以说明各方面。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。诸如“…中的至少一个”的表达当在元素列表后面时修饰整个元素列表，而不是修饰列表的个体的元素。在下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施例。以下实施例的描述不应被解释为限制本公开的范围，并且可由本领域的普通技术人员容易地推断的事物将被解释为落入本公开的范围内。将理解，诸如“包括(comprise)”、“包含(include)”和“具有”的术语在本文中使用时指定阐述的元素的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他元素。而且，如本文所使用的术语“单元”和“模块”表示用于处理至少一个功能或操作的单元，其可以通过硬件、软件或其组合来实现。将理解，虽然术语“第一”、“第二”等可以在本文中用于描述各种元件，但是这些术语仅用于区分一个元素和另一个元素。图1是示出根据示例性实施例的光检测和测距(LiDAR)装置的操作的图。LiDAR装置100可以被用作传感器，该传感器被配置为实时获取诸如关于设置在装置的前方的物体的距离信息的三维(3D)信息。例如，LiDAR装置100可以被应用于无人驾驶车辆、自主车辆、机器人或无人机。LiDAR装置100可以向物体OB照射光L1。所照射的光L1可以从物体OB被反射，并且LiDAR装置100可以检测从物体OB反射的光L1。而且，LiDAR装置100可以检测从环境入射的光L2和L3以及从物体OB反射的光L1。换句话说，LiDAR装置100可以检测从不同方向入射的光L1、L2和L3。例如，从环境入射的光L2和L3可以是从不同的外部LiDAR装置入射的光。而且，LiDAR装置100可以检测不期望的光L2和L3以及从进行距离测量的物体OB反射的光L1。也就是说，可能发生串扰现象。LiDAR装置100可以基于关于光L1的照射角度的信息来从检测到的光L1、L2和L3中识别从物体OB反射的光L1。具体地，LiDAR装置100可以包括被配置为单独地检测从不同方向入射的光L1、L2和L3的多个光检测元件。LiDAR装置100可以从光检测元件中选择与光L1的照射角度相对应的光检测元件，并将由所选择的光检测元件检测到的光识别为从物体OB反射的光L1。LiDAR装置100可以通过使用所识别的光L1来计算到物体OB的距离。以这种方式，LiDAR装置100可以从检测到的光中识别从物体OB反射的光，从而防止发生串扰。图2是根据示例性实施例的LiDAR装置100的图。LiDAR装置100可以包括光源110、光检测器120、光识别器130和处理器140。在图2中仅示出了与根据本示例性实施例的LiDAR装置100相关联的元件。因此，本领域普通技术人员将理解，除了图2中具体示出的元件之外，LiDAR装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光检测和测距(LiDAR)装置，包括：光源，被配置为将光照射到物体上；光检测器，被配置为检测从多个不同方向入射的光；光识别器，被配置为基于关于照射的光的照射角度的信息，在从所述多个不同方向入射的光之中识别从物体反射的光；以及处理器，被配置为通过使用所识别的光来确定到物体的距离。

【技术特征摘要】
2017.09.13 KR 10-2017-01172271.一种光检测和测距(LiDAR)装置，包括：光源，被配置为将光照射到物体上；光检测器，被配置为检测从多个不同方向入射的光；光识别器，被配置为基于关于照射的光的照射角度的信息，在从所述多个不同方向入射的光之中识别从物体反射的光；以及处理器，被配置为通过使用所识别的光来确定到物体的距离。2.如权利要求1所述的LiDAR装置，其中，所述光检测器包括多个光检测元件，每个光检测元件被配置为单独地检测从所述多个不同方向中的一个方向入射的光，并且所述光识别器还被配置为从所述多个光检测元件中选择与照射的光的照射角度相对应的光检测元件，并将由所确定的光检测元件检测到的光识别为从物体反射的光。3.如权利要求2所述的LiDAR装置，其中，所述光源被配置为以下述照射角度照射光：该照射角度被预设为与所述多个光检测元件之一相对应。4.如权利要求2所述的LiDAR装置，其中，所述多个光检测元件中的每一个包括雪崩光电二极管(APD)和单光子雪崩二极管(SPAD)中的至少一个。5.如权利要求1所述的LiDAR装置，其中，所述光识别器包括：多个时间计数器，被配置为测量从所述多个不同方向中的每一个入射的光的飞行时间(TOF)；以及选择器，被配置为基于关于照射的光的照射角度的信息，在从所述多个不同方向中的每一个入射的光的TOF之中识别从物体反射的光的TOF，并且所述处理器还被配置为基于从物体反射的光的TOF来确定到物体的距离。6.如权利要求5所述的LiDAR装置，其中，所述多个时间计数器中的每一个是时间-数字转换器(TDC)，并且所述选择器是复用器。7.如权利要求1所述的LiDAR装置，其中，所述光识别器包括：多个模数转换器(ADC)，被配置为测量从所述多个不同方向中的每一个入射的光的飞行时间(TOF)和强度；以及选择器，被配置为基于关于照射的光的照射角度的信息，在从所述多个不同方向中的每一个入射的光的TOF和强度之中选择从物体反射的光的TOF和强度，并且所述处理器还被配置为执行用于基于从物体反射的光的TOF和强度来获取关于物体的信息的数据处理。8.如权利要求1所述的LiDAR装置，其中，所述光检测器包括：透镜，被配置为收集从所述多个不同方向中的每一个入射的光；多个光检测元件，每个光检测元件被配置为单独地检测从所述多个不同方向中的一个方向入射的光并输出电流信号；多个电流-电压转换电路，每个电流-电压转换电路被配置为将从所述多个光检测元件之一输出的电流信号转换成电压信号；多个放大器，每个放大器被配置为放大从所述多个电流-电压转换电路之一输出的电压信号；以及多个峰值检测器，每个峰值检测器被配置为从由所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：金桢祐，大塚达宏，尹熙善，黄仁吾，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR