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公開番号2025061438
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2025006824,2023061218
出願日2025-01-17,2020-04-06
発明の名称レーザ制御を伴うソリッドステートLIDAR送光機
出願人オプシステックリミテッド
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G01S 7/484 20060101AFI20250403BHJP(測定;試験)
要約【課題】レーザ制御を伴うソリッドステートLIDAR送光機の提供。
【解決手段】行列アドレス指定可能レーザ駆動回路を伴う、ソリッドステートLIDAR送光機は、第1の電圧電位を行列アドレス指定可能レーザ駆動回路の列に提供する、第1の電気バスと、第2の電圧電位を行列アドレス指定可能レーザ駆動回路の行に提供する、第2の電気バスとを含む。複数の列スイッチが、複数の列を第1の電気バスに接続する。複数の行スイッチが、複数の行を第2の電気バスに接続する。送光機は、レーザダイオードを別のダイオードと直列に備える、複数の一連の接続されたダイオードを含み、複数の一連の接続されたダイオードの個別のものは、行列アドレス指定可能レーザ駆動回路の個別の列と行との間に電気的に接続され、LIDAR送光機を形成する。第2のダイオードのうちの少なくともいくつかは、一連の接続されたダイオードの全体的逆絶縁破壊電圧を増加させる。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
本願図面に記載の発明。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書で使用される見出しは、編成目的のみのためのものであって、いかようにも本願に説明される主題の限定として解釈されるべきではない。
（関連出願の相互参照）
続きを表示（約 4,500 文字）【０００２】
本願は、２０１９年４月９日に出願され、「Ｓｏｌｉｄ－ＳｔａｔｅＬＩＤＡＲＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｗｉｔｈＬａｓｅｒＣｏｎｔｒｏｌ」と題された、米国仮特許出願第６２／８３１，６６８号の非仮特許出願である。米国仮特許出願第６２／８３１，６６８号の全内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
自律、自動運転、および半自律自動車は、周囲の物体の検出および位置特定のために、レーダ、画像認識カメラ、および超音波変換器等の異なるセンサおよび技術の組み合わせを使用する。これらのセンサは、衝突警告、自動緊急制動、車線逸脱警告、車線逸脱防止支援、適応クルーズ制御、およびパイロット運転を含む、運転者の安全性における一連の改良を可能にする。これらのセンサ技術のうち、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）システムは、周囲環境のリアルタイム高分解能３次元マッピングを可能にする、重要な役割を果たす。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本教示は、ここで、付随の図面に示されるようなその例示的実施形態を参照して、さらに詳細に説明されるであろう。本教示は、種々の実施形態および実施例と併せて説明されるが、本教示がそのような実施形態に限定されることを意図するものではない。対照的に、本教示は、当業者によって理解されるであろうように、種々の代替、修正、および均等物を包含する。本明細書の教示へのアクセスを有する、当業者は、本明細書に説明されるような本開示の範囲内である、付加的実装、修正、および実施形態、および他の使用分野を認識するであろう。
【０００５】
本明細書における「一実施形態」または「ある実施形態」の言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、本教示の少なくとも一実施形態に含まれることを意味する。本明細書の種々の場所における語句「一実施形態では」の表出は、必ずしも、全て同一実施形態を参照するわけではない。
【０００６】
本教示の方法の個々のステップは、本教示が動作可能のままである限り、任意の順序で、および／または同時に、実施されることができることを理解されたい。さらに、本教示の装置および方法は、本教示が動作可能のままである限り、説明される実施形態の任意の数または全てを含むことができることを理解されたい。
【０００７】
自律車両のために使用される市販のＬＩＤＡＲシステムの大部分は、今日、環境を機械的に走査するいくつかの方法と組み合わせられた少数のレーザを利用する。現在の自動車用途および将来的自律自動車用途にとって、ソリッドステート半導体ベースのＬＩＤＡＲシステムを利用することが非常に望ましい。ソリッドステートＬＩＤＡＲシステム、特に、可動部品を伴わないものは、現在のＬＩＤＡＲシステムと比較して、より優れた信頼性を呈し、より広い環境動作範囲にわたって動作することができる。ＬＩＤＡＲシステムにおいて使用するためのそのようなソリッドステートシステムはまた、物理的にコンパクトであって、比較的に低コストであることができる。
【０００８】
ソリッドステートＬＩＤＡＲの１つのアプローチは、所望のＦＯＶにわたって、各レーザを一意の角度で投影させる、多数のレーザを使用し、それによって、機械的走査の必要性を回避することである。しかしながら、それらを個々に動作させる能力を留保しながら、ドライバ回路を多数のレーザに電気的に接続することは、課題である。１つの解決策は、複数のレーザを２Ｄ行列の中に配列し、次いで、アレイ内の個々および／または群のレーザを制御し、最適電気特性（例えば、電流、電圧、およびタイミング）を提供し、レーザを活性化させる必要性を同時に満たし得る、行列アドレス指定可能レーザ駆動回路を採用することである。本教示の方法および装置は、低コストシステムを確実にしながら、レーザの２Ｄ行列の個々の制御を可能にする、レーザ制御方法およびシステムアーキテクチャに関する。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
行列アドレス指定可能レーザ駆動回路を伴うソリッドステート光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）送光機であって、前記ＬＩＤＡＲ送光機は、
ａ）第１の電圧電位を前記行列アドレス指定可能レーザ駆動回路の列に提供する第１の電気バスと、
ｂ）第２の電圧電位を前記行列アドレス指定可能レーザ駆動回路の行に提供する第２の電気バスと、
ｃ）複数の列スイッチであって、前記複数の列スイッチはそれぞれ、前記複数の列のうちの１つを前記第１の電気バスに接続する、複数の列スイッチと、
ｄ）複数の行スイッチであって、前記複数の行スイッチはそれぞれ、前記複数の行のうちの１つを前記第２の電気バスに接続する、複数の行スイッチと、
ｅ）第２のダイオードと電気的に直列に接続されたレーザダイオードを備える複数の一連の接続されたダイオードであって、前記複数の一連の接続されたダイオードの個別のものは、前記行列アドレス指定可能レーザ駆動回路の個別の列と個別の行との間に電気的に接続され、前記ＬＩＤＡＲ送光機を形成し、前記第２のダイオードのうちの少なくともいくつかは、前記一連の接続されたダイオードの全体的逆絶縁破壊電圧を増加させ、それによって、前記ＬＩＤＡＲ送光機が活性化されるとき、光学クロストークを低減させる、複数の一連の接続されたダイオードと
を備える、ＬＩＤＡＲ送光機。
（項目２）
前記第２のダイオードのうちの少なくともいくつかは、関連付けられるレーザダイオードの明るさを増加させる光学利得を発生させるアクティブＰ－Ｎ接合部を備える、項目１に記載のソリッドステートＬＩＤＡＲ送光機。
（項目３）
前記第２のダイオードのうちの少なくともいくつかは、光学利得を発生させない、項目１に記載のソリッドステートＬＩＤＡＲ送光機。
（項目４）
前記第２のダイオードのうちの少なくともいくつかは、フォトダイオードである、項目１に記載のソリッドステートＬＩＤＡＲ送光機。
（項目５）
前記第２のダイオードのうちの少なくともいくつかは、前記レーザダイオードとモノリシックに統合される、項目１に記載のソリッドステートＬＩＤＡＲ送光機。
（項目６）
前記第２のダイオードのうちの少なくともいくつかは、前記レーザダイオードの基板と別個である基板上に位置付けられる、項目１に記載のソリッドステートＬＩＤＡＲ送光機。
（項目７）
前記複数の一連の接続されたダイオードのうちの少なくともいくつかは、前記第１および第２の電気バスによって提供される最大駆動電圧の絶対値を超える全体的逆絶縁破壊電圧を有するように構成される、項目１に記載のソリッドステートＬＩＤＡＲ送光機。
（項目８）
前記レーザダイオードのうちの少なくともいくつかは、直列に接続された少なくとも２つの開口を備える、項目１に記載のソリッドステートＬＩＤＡＲ送光機。
（項目９）
前記レーザダイオードのうちの少なくともいくつかは、トンネル接合部によって分離された少なくとも２つのアクティブ領域を備える、項目１に記載のソリッドステートＬＩＤＡＲ送光機。
（項目１０）
前記レーザダイオードのうちの少なくともいくつかは、面発光レーザダイオードを備える、項目１に記載のソリッドステートＬＩＤＡＲ送光機。
（項目１１）
前記レーザダイオードのうちの少なくともいくつかは、垂直共振器面発光レーザダイオードを備える、項目１に記載のソリッドステートＬＩＤＡＲ送光機。
（項目１２）
前記第１の電気バスは、正の電圧を前記レーザダイオードのアノードに提供するように構成される、項目１に記載のソリッドステートＬＩＤＡＲ送光機。
（項目１３）
前記第２の電気バスは、接地電位を前記レーザダイオードのカソードに提供するように構成される、項目１に記載のソリッドステートＬＩＤＡＲ送光機。
（項目１４）
前記複数の列スイッチおよび前記複数の行スイッチのうちの少なくともいくつかは、トランジスタを備える、項目１に記載のソリッドステートＬＩＤＡＲ送光機。
（項目１５）
前記複数の列スイッチおよび前記複数の行スイッチのうちの少なくともいくつかは、非対称オン－オフドライバ回路を備える、項目１に記載のソリッドステートＬＩＤＡＲ送光機。
（項目１６）
前記非対称オン－オフドライバ回路は、ＧａＮＦＥＴドライバ回路を備える、項目１５に記載のソリッドステートＬＩＤＡＲ送光機。
（項目１７）
前記複数の列スイッチのうちの少なくともいくつかおよび前記複数の行スイッチのうちの少なくともいくつかは、拡張ＭＯＳＦＥＴ電力トランジスタを備える、項目１に記載のソリッドステートＬＩＤＡＲ送光機。
（項目１８）
前記複数の列スイッチのうちの少なくともいくつかおよび前記複数の行スイッチのうちの少なくともいくつかは、ＧａＮ電力トランジスタを備える、項目１に記載のソリッドステートＬＩＤＡＲ送光機。
（項目１９）
前記レーザダイオードのうちの少なくともいくつかは、８３０ｎｍ～１０００ｎｍの光学放射を発光するように構成される、項目１に記載のソリッドステートＬＩＤＡＲ送光機。
（項目２０）
前記複数の行の数は、前記複数の列の数と同一である、項目１に記載のソリッドステートＬＩＤＡＲ送光機。
（項目２１）
前記複数の行の数は、前記複数の列の数に等しくない、項目１に記載のソリッドステートＬＩＤＡＲ送光機。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
好ましいおよび例示的実施形態による、本教示が、そのさらなる利点とともに、付随の図面と関連して検討される以下の詳細な説明により具体的に説明される。当業者は、下記に説明される図面が、例証目的のためだけのものであることを理解するであろう。図面が、必ずしも、正確な縮尺ではなく、強調が、代わりに、概して、本教示の原理を図示することに応じて置かれている。図面は、いかようにも本出願人の教示の範囲を限定することを意図するものではない。
【００１０】
図１Ａは、ソリッドステートＬＩＤＡＲシステムの概略図を図示する。
（【００１１】以降は省略されています）

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