(57)【要約】      （修正有）【課題】アクティブチャネル間で発生しているクロストークを補償することができるマルチチャネル光検出及び測距システムを提供する。【解決手段】システムは、複数のアクティブチャネルからなり、各々は、光に露光されるように配置された感光性素子３０１と、感光性素子からの信号を受信するために配置されたアナログフロントエンド回路とを含み、補償素子３０７が、感光性素子と共有のネットワーク３０２及び少なくとも１つの補償チャネルのアナログフロントエンド回路に電気的に接続されている。処理ユニット３０８が、アクティブチャネル及び少なくとも１つの補償チャネルからの信号を受信し、補償チャネルから受信した信号から少なくとも１つの補償信号を導き出し、アクティブチャネルのクロストーク干渉及び／またはアナログフロントエンド回路に共通の干渉３１１を、補償信号を使用して補償するために配置されている。【選択図】図２
2018119954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチチャネル光検出及び測距システムであって、前記マルチチャネル光検出及び測距システムが、
−複数のアクティブチャネルであって、各々が、光に露光されるように配置された感光性素子と、前記感光性素子からの信号を受信するために配置されたアナログフロントエンド回路とを含み、それによって前記アクティブチャネルのうちの少なくとも１つが、少なくとも１つの他のアクティブチャネルに起因するクロストーク干渉による影響及び／または前記アナログフロントエンド回路に共通の干渉による影響を受けやすい、複数のアクティブチャネルと、
−少なくとも１つの補償チャネルであって、同様に前記クロストーク干渉による影響を受けやすく、光に実質的に非感受性である補償素子と、前記補償素子からの信号を受信するために配置されたアナログフロントエンド回路とを含み、前記補償素子が、前記感光性素子と共有のネットワーク及び前記少なくとも１つの補償チャネルの前記アナログフロントエンド回路に電気的に接続されている、少なくとも１つの補償チャネルと、
−処理ユニットと、を含み、前記処理ユニットが、
前記アクティブチャネル及び前記少なくとも１つの補償チャネルからの信号を受信し、
前記少なくとも１つの補償チャネルから受信した前記信号から少なくとも１つの補償信号を導き出し、
前記アクティブチャネルの前記クロストーク干渉及び／または前記アナログフロントエンド回路に共通の前記干渉を、前記少なくとも１つの補償信号を使用して補償するために配置されている、マルチチャネル光検出及び測距システム。
【請求項２】
前記補償素子がブラインドフォトダイオード（ｂｌｉｎｄｅｄ  ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）として実装されている、請求項１に記載のマルチチャネル光検出及び測距システム。
【請求項３】
前記補償素子がコンデンサとして実装されている、請求項１に記載のマルチチャネル光検出及び測距システム。
【請求項４】
前記補償が前記アクティブチャネルから受信した前記信号からの前記少なくとも１つの補償信号を減算することを含む、請求項１に記載のマルチチャネル光検出及び測距システム。
【請求項５】
前記感光性素子から受信した前記信号を修正するステップを含む、請求項１に記載のマルチチャネル光検出及び測距システム。
【請求項６】
前記修正が、フィルタに対して、スケーリングを行うこと及び／または前記感光性素子から受信した前記信号を適用することを含む、請求項５に記載のマルチチャネル光検出及び測距システム。
【請求項７】
少なくとも２つの補償チャネルを含む、請求項１に記載のマルチチャネル光検出及び測距システム。
【請求項８】
前記補償が、前記補償チャネルのうちの２つの位置が考慮される勾配補償を行うことを含む、請求項７に記載のマルチチャネル光検出及び測距システム。
【請求項９】
前記複数のアクティブチャネルの中の前記感光性素子が共通の端子を有する、請求項１に記載のマルチチャネル光検出及び測距システム。
【請求項１０】
前記処理ユニットが前記複数のアクティブチャネルの前記感光性素子及び前記アナログフロントエンド回路と同じ基板上にある、請求項１に記載のマルチチャネル光検出及び測距システム。
【請求項１１】
前記複数のチャネルの前記感光性素子が前記アナログフロントエンド回路及び前記処理ユニットとは異なる基板上にある、請求項１に記載のマルチチャネル光検出及び測距システム。
【請求項１２】
前記アクティブチャネルの前記感光性素子が前記少なくとも１つの補償チャネルの前記補償素子とは異なる基板上にある、請求項１に記載のマルチチャネル光検出及び測距システム。
【請求項１３】
前記処理ユニットがクロストーク干渉補償後に得られた信号を観察することによって信号チェーン欠陥を検出するために配置されている、請求項１に記載のマルチチャネル光検出及び測距システム。
【請求項１４】
前記処理ユニットが前記少なくとも１つの補償チャネルの性能統計から検出閾値を導き出すために配置されている、請求項１に記載のマルチチャネル光検出及び測距システム。
【請求項１５】
前記アナログフロントエンド回路に共通の干渉信号を所与の時間において生成するためにさらに配置され、それによって前記処理ユニットがクロストーク干渉補償後に得られた信号を前記所与の時間において観察することによって信号チェーン欠陥を検出するために配置されている、請求項１に記載のマルチチャネル光検出及び測距システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、光検出及び測距システムの分野に関し、より詳細には、複数のチャネルを含む光検出及び測距システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＩＤＡＲ（「光レーダ」由来）システムは、当技術分野で周知である。用語ＬＩＤＡＲシステムは、光検出及び測距システムの頭字語として使用されている。かかるシステムは、入射光ビームを標的に向け、反射光ビームを検出することによって、その標的までの距離測定を行うように設計されている。標的までの距離は、入射光ビーム及び反射光ビームの飛行測定時間に基づいて計算され得る。ＬＩＤＡＲシステムは、急ブレーキ、適応型走行制御、ブラインドスポット監視等、種々の適応型運転者支援（ＡＤＡＳ）用途で使用され得、ＬＩＤＡＲシステムは、車両ナビゲーションを支援する自動運転システムにおける主要検知構成要素のうちの１つであり得る。しかしながら、距離測定計測手段、３Ｄマッピング、仮想現実、拡張現実、ロボット工学、自動化、安全監視等の用途も、ＬＩＤＡＲシステムを使用することに留意されたい。
【０００３】
ＬＩＤＡＲは、原則として、任意の光波長、例えば、画像物体までの紫外光、可視光、近赤外光、または赤外光を使用し得る。使用される波長は、用途の仕様ならびに光源及び光検出器等の（低コスト）光学部品の有効性に依存して変わる。センサは、パルスが放出されたときから光の振幅を記録し、振幅対時間信号を使用して、光景内に位置する反射パルス整形を見つける。
【０００４】
多数の平行光検出チャネルを有するＬＩＤＡＲシステムが提案されてきた。フォトダイオードからの信号は、それらが標的物体までの距離を最終的に決定するために処理され得る信号に変換される、アナログフロントエンドブロックにおいて受信される。アナログフロントエンドブロックの典型的な例は、フォトダイオードの電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプである。
【０００５】
図１は、フォトダイオード配列１０２と、フォトダイオード配列から受信された信号が受信及び処理されるブロック１０１とを含む、ＬＩＤＡＲシステム１００を示す。照明源１０７は、光パルスまたは調光を、図１の例において高反射性の物体１０４と低反射性の物体１０６とを含む光景内に放出する。示される例では、光景が、レンズ１０３を介して、ＬＩＤＡＲシステム内の感光性素子１０２上に投射される。次いで、受信信号がブロック１０１において変換及び処理される。これは、典型的に、振幅、アナログ−デジタル変換、低域フィルタ、及びパルス検出（例えば、カーブフィットまたは相互相関を適用することによる）を含む。最終的に、往復遅延時間の半分の時間に光速を乗算することによって距離が決定される。
【０００６】
配列された検出ダイオードを有するかかるマルチチャネルＬＩＤＡＲシステムの中には、１つのチャネル（アグレッサ）から別のチャネル（ヴィクティム）までの著しいクロストーク干渉が存在し得る。半導体フォトダイオード配列の共通問題は、誘起性、抵抗性、または容量性カップリングがヴィクティムチャネル上で干渉パルスを引き起こすクロストークである。例えば、干渉パルスは派生的な整形であり得る。説明において後でより詳細に説明されるように、さらなるクロストークを図１のブロック１０１の一部であるアナログフロントエンドプレゼント（ａｎａｌｏｇ  ｆｒｏｎｔ−ｅｎｄ  ｐｒｅｓｅｎｔ）によって導入することができる。
【０００７】
発生した干渉のために、ゴースト物体１０５（図１）を物体１０４及び１０６から反射した信号から観察することができる。この干渉は、光景の正確なレンダリングを損ない、セーフティクリティカルな用途に関する深刻な問題を構成する、誤検出または検出ミスの可能性の増加を引き起こす。
【０００８】
クロストークの問題を解決するための以前の試みは、サンプルの派生物または第１階差をデジタル方式で取るアルゴリズム法に頼ってきた。簡単な理想化された干渉パターンを補償することは可能であるかもしれないが、この手法は、例えば、視野のチャネルのフィールド内の複数の異なる物体からのパルスが結合して、任意に整形された反射信号を形成する場合、複雑な非線形干渉またはランダム干渉を容易に解決することができない。これらの問題をアルゴリズム的に解決する試みは、プロセス、電圧、及び温度（ＰＶＴ）条件の変更をうまく追跡し得ない極度な複雑性を引き起こす場合がある。
【０００９】
差動信号チェーンのアーキテクチャも研究されてきたが、それらの実現可能性は、完全分離ダイオードにしばしば限定され、ダイオードが標準混合信号ＣＭＯＳプロセスで許容されているバイアス電圧よりはるかに高いバイス電圧をしばしば使用するという事実によって複雑になる。
【００１０】
したがって、マルチチャネルＬＩＤＡＲシステムにおいてクロストークを扱うための必要性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
アクティブチャネル間で発生しているクロストークを補償することができるマルチチャネル光検出及び測距システムを提供することが、本発明の実施形態の１つの目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は、本発明による解決策によって達成される。
【００１３】
第１の態様において、本発明は、マルチチャネル光検出及び測距システムに関し、本システムが、
−複数のアクティブチャネルであって、各々が、光に露光されるように配置された感光性素子と、感光性素子からの信号を受信するために配置されたアナログフロントエンド回路とを含み、それによってアクティブチャネルのうちの少なくとも１つが、少なくとも１つの他のアクティブチャネルに起因するクロストーク干渉による影響及び／またはアナログフロントエンド回路に共通の干渉による影響を受けやすい、複数のアクティブチャネルと、
−少なくとも１つの補償チャネルであって、補償素子と、補償素子からの信号を受信するために配置されたアナログフロントエンド回路とを含み、前記補償素子が、感光性素子と共有のネットワークに第１の端子によって電気的に接続され、かつ少なくとも１つの補償チャネルのアナログフロントエンド回路と第２の端子によって接続されている、少なくとも１つの補償チャネルと、
−処理ユニットと、を含み、処理ユニットが、
アクティブチャネル及び少なくとも１つの補償チャネルからの信号を受信し、
少なくとも１つの補償チャネルから受信した信号から少なくとも１つの補償信号を導き出し、
アクティブチャネルのクロストーク干渉及び／またはアナログフロントエンド回路に共通の干渉を、少なくとも１つの補償信号を使用して補償するために配置されている。
【００１４】
提案の解決策は、実際に、クロストークを補償することができる。１つ以上の補償チャネルの中に補償素子を提供することによって、処理ユニットにおいて、補償素子を含むチャネル（複数可）の中の信号（複数可）から導き出された補償信号を得ることが可能である。この信号は、クロストーク干渉及び／またはアナログフロントエンド回路に共通の干渉の量の表示を含む。好ましい実施形態では、補償素子は、ブラインドフォトダイオード（ｂｌｉｎｄｅｄ  ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）、すなわち、光に非感応なフォトダイオードとして実装される。ブラインドダイオードを有する補償チャネルは、光からの信号を全く受信していない間はアクティブチャネルと同じ方法で干渉の影響を受けるため、補償チャネル信号は、マルチチャネルＬＩＤＡＲシステムにおけるクロストーク量の良好な推定として機能する。別の好ましい実施形態では、補償素子はコンデンサとして実装される。次いで、補償コンデンサの容量が、典型的には、フォトダイオードの容量に一致するように調節される。しかしながら、より高い容量値またはより低い容量値も使用されてもよい。
【００１５】
補償のステップは、種々の方法で行うことができる。好ましい実施形態では、補償は、アクティブチャネルから受信した信号から少なくとも１つの補償信号を減算することを含む。
【００１６】
一実施形態では、２つ以上の補償素子が、各々異なる補償チャネルに提供される。
【００１７】
補償を行うための別の好ましい方法は、クロストーク補償が２つ以上の補償素子の信号の加重合計に基づいている勾配補償の使用に関与する。有利には、チャネルごとの補償は、アクティブチャネル（複数可）に対する補償チャネル（複数可）の物理的位置を考慮する。
【００１８】
よりよい補償の有効性を達成するために、いくつかのパルス整形は、アクティブチャネル及び補償チャネルから受信した信号上で有利に行われる。ある特定の実施形態では、これは、アクティブチャネルと補償チャネルとの間のよりよい帯域幅の適合性を得るように、フィルタに対して、スケーリングを行うこと及び／または信号を適用することによって達成される。一般に、任意のパルス整形の非線形関数または線形関数を使用することができる。
【００１９】
別の実施形態では、前記複数のアクティブチャネルの中の感光性素子は、共通の端子、例えば、カソード端子を有する。
【００２０】
好ましい実施形態では、処理ユニットは、前記複数のアクティブチャネルの感光性素子及びアナログフロントエンド回路と同じ基板上にある。
【００２１】
一実施形態において、複数のアクティブチャネルの感光性素子は、アナログフロントエンドブロック及び処理ユニットとは異なる基板上にある。
【００２２】
一実施形態において、前記アクティブチャネルの感光性素子は、少なくとも１つの補償チャネルの補償素子とは異なる基板上にある。
【００２３】
有利には、処理ユニットは、クロストーク干渉補償後に得られた信号を観察することによって信号チェーン欠陥を検出するために配置されている。
【００２４】
一実施形態において、処理ユニットは、少なくとも１つの補償チャネルの性能統計から検出閾値を導き出すために配置されている。
【００２５】
別の実施形態では、マルチチャネル光検出及び測距システムは、前記アナログフロントエンド回路に共通の干渉信号を所与の時間において生成するためにさらに配置され、処理ユニットは、クロストーク干渉補償後に得られた信号を前記所与の時間において観察することによって信号チェーン欠陥を検出するために配置されている。
【００２６】
本発明及び先行技術で達成された利点を要約する目的で、本発明のある特定の目的及び利点を上で本明細書に記載した。もちろん、かかる目的または利点のすべてが本発明の任意の特定の実施形態に従って必ずしも達成され得ないことを理解されたい。したがって、例えば、本明細書で教示されるかまたは示唆されるような他の目的または利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示されたような一利点または利点群を達成するかまたは最適化するように、本発明が具体化されるかまたは行われ得ることを、当業者は理解するであろう。
【００２７】
本発明の上記及び他の態様は、以下の本明細書で記載される実施形態（複数可）から明白であり、かつこれらに関して解明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
例として、ここで本発明が添付図面を参照してさらに説明され、同様の参照番号は、種々の図における同様の要素を指す。
【００２９】
【図１】典型的なＬＩＤＡＲシステムの構成要素を例証する図である。
【図２】本発明によるＬＩＤＡＲシステムの一実施形態を例証する図である。
【図３】得られた反射ＬＩＤＡＲ信号及びクロストークアーチファクトを例証する図である。
【図４】安全確認機能のための提示システムの使用を例証する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明は、特定の実施形態に対して及びある特定の図面を参照して説明されるが、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【００３１】
さらに、第１、第２、ならびに説明内及び特許請求の範囲内での同様の用語は、同様の要素を区別するために使用され、必ずしも順位付けまたは任意の他の方法における一時的、空間的のいずれかで順序を説明するためのものではない。そのように使用される用語は、適切な状況下で互換的であり、本明細書に記載の本発明の実施形態は、本明細書に記載または例証の順序ではなく、他の順序で操作可能であることを理解されたい。
【００３２】
特許請求の範囲の中で使用される用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、以下の本明細書に列挙される手段に限定されるものとして解釈されるべきではなく、他の要素またはステップを除外するものではないことに留意されたい。したがって、参照されるような記載の特徴、整数、ステップ、または構成要素の存在を特定するものとして解釈されるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、もしくは構成要素、またはこれらの群の存在もしくは追加を排除するものではない。したがって、表現「手段Ａ及びＢを含む装置」の範囲は、構成要素Ａ及びＢのみからなる装置に限定されるべきではない。本発明に関して、装置の唯一の関連構成要素がＡ及びＢであることを意味する。
【００３３】
本明細書を通して「一実施形態（ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）（ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」への言及は、実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態の中に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通して種々箇所で、語句「一実施形態において（ｉｎ  ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）（ｉｎ  ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」が登場する際、必ずしもすべてが同じ実施形態を指すものではないが、そうであってもよい。さらに、特定の特徴、構造、または特性は、１つ以上の実施形態において、本開示から当業者には明らかであるような任意の好適な方法において組み合わせることができる。
【００３４】
同様に、本発明の例示的な実施形態の説明において、発明の種々の特徴は、しばしば、本開示を簡素化し、本発明の種々の態様のうちの１つ以上への理解を支援する目的で、単一の実施形態、図、またはこれらの説明の中で一緒に分類されることを理解されたい。しかしながら、開示のこの方法は、請求の発明が各請求項にはっきりと引用されるものより多くの特徴を必要とするという意図を反映するものとして解釈されるものではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が示すように、発明の態様は、前述で開示の単一の実施形態のすべての特徴よりも少ないことにある。したがって、詳細な説明の後に続く特許請求の範囲は、これによってこの詳細な説明の中にはっきりと組み込まれ、各請求項が本発明の別個の実施形態としてそれ自体を主張する。
【００３５】
さらに、本明細書に記載のいくつかの実施形態が他の実施形態に含まれるいくつかを含むが、他の特徴は含まない一方、異なる実施形態の特徴の組み合わせは、当業者に理解されるように、本発明の範囲内であり、異なる実施形態を形成することを意味する。例えば、以下の特許請求の範囲において、請求の実施形態のうちのいずれかを任意の組み合わせで使用することができる。
【００３６】
本発明のある特定の特徴または態様を説明する際、特定の用語の使用が、その用語が関連付けられている、本発明の特徴または態様の任意の特定の特性を含むことに限定されるように、その用語が本明細書で事前に定義されていることを意味するものとして取られるべきではないことに留意されたい。
【００３７】
本明細書に提供の説明において、多数の具体的な詳細が説明される。しかしながら、本発明の実施形態がこれらの具体的な詳細を含まずに実施され得ることが理解される。他の例では、周知の方法、構造、及び技術は、この説明の理解を不明瞭にしないために、詳細には示されていない。
【００３８】
本発明は、クロストークを補償するために適合されたマルチチャネルＬＩＤＡＲシステムを提示することを目的とする。提示のシステムでは、赤外ＬＥＤまたはレーザは、例えば、９００ｎｍ超の範囲の波長でパルス光を放出するように配置され、その反射パルスを使用して、距離を、感光性素子、アナログ信号チェーン、及び信号処理アルゴリズムを使用して計算する。センサは、パルスが放出されたときから光の振幅を記録し、振幅対時間信号を使用して、光景内に位置する反射パルス整形を見つける。次いで、往復遅延時間の半分の時間に光速を乗算することによって距離が決定される。
【００３９】
本発明によるＬＩＤＡＲシステムの一実施形態のハイレベルブロックスキームが、図２に示されている。複数のアクティブチャネルを含む線形配列が示されている。各アクティブチャネルは、感光性素子３０１を含む。感光性素子は、例えば、従来のフォトダイオード、ＰＩＮフォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、フォトレジスタ、または光を電気信号に変換することができる任意の他の素子であり得る。種々の感光性素子が、ネットワーク３０２を共有する。アクティブチャネルは、チャネルの中で感光性素子からの信号を受信するアナログフロントエンド回路をさらに含む。チャネル関数は、配列の前の物体から反射される光パルスを、さらなる処理のために好適な電気信号に変換することである。配列内の感光性素子（チャネル）の典型的な数は、ある特定の用途では、１６である得る。図２に示される実施形態において読み取ることができるように、種々の感光性素子は、共通して、１つの端子、例えば、それらのカソード端子を有する。
【００４０】
背景技術の項において簡単に既述したように、クロストーク干渉は、図２に示されるもののようなマルチチャネルＬＩＤＡＲシステム内において、種々の方法で生じ得る。クロストークは、信号３０６または３１１（図２）として表せられる電気信号変動として発生し得る。この変動は、それぞれネットワーク３０２または３１０にて読み取ることができる。かかる信号は、実信号に加えることができ、またゴースト画像として誤って解釈される場合がある。これらの変動は、実用的回路の非理想性、例えば、感光性素子バイアスの（例えば、ワイヤ、ボンドワイヤ、もしくはＰＣＢトラックの寄生インダクタンス、または光検出器のアノードもしくはカソードとして機能する共通半導体領域の寄生抵抗、あるいはフィルタ用コンデンサの非理想性による）有限インピーダンスに起因し得る。電気信号変動の別の原因は、放射線による電磁気干渉、グラウンドバウンスによる電磁気干渉、デジタルブロック、ハイパワーアナログブロック、もしくは出力ドライバからの基板クロストークによる電磁気干渉、または感光性素子バイアスの電圧リップルによる電磁気干渉であり得る。
【００４１】
図２のスキーム内で発生し得るクロストークの第１の例では、共通カソードネットワーク３０２の有限抵抗が、光電流上でのネットワーク電圧の依存性（３０６）を作り出し、図３の派生物のようなアクティブチャネルアーチファクト２０４（アンダーシュート）及び２０３（オーバーシュート）を引き起こす。オーバーシュートは誤検出の危険性がある一方、アンダーシュートは検出ミスの危険性がある。
【００４２】
第２の例では、ＰＣＢレベルでの電磁気干渉（ＥＭＩ）は、アクティブチャネル内に出現している疑似パルス２０５を引き起こす場合がある共通モード干渉３１１を作り出し得る（図３）。かかるＥＭＩ誘起共通モード干渉は、誤検出の危険性がある。
【００４３】
既述のように、操作では、光景が照明ユニット１０７によって照らされる。この照明ユニットは、全光景を網羅するフラッド照明を提供し得る。代替的に、これは、回転プラットフォーム、特定の方向において１つずつ光を発する一連の照明ユニット、移動ミラーのセット、及び／またはフェーズ配列を含むスキャンビームであり得る。使用される波長は、典型的にはＮＩＲ（近ＩＲ）であるが、任意の他のスペクトル範囲内であってもよい。
【００４４】
アクティブチャネルは、感光性素子の端子を介して接続され、光信号を変換／振幅するアナログ信号チェーンを含むアナログフロントエンド回路を含む。アナログフロントエンド関数は、振幅、背景光減光、電流−電圧変換を含む。アナログフロントエンドブロックは、１つ以上のアンプ（例えば、トランスインピーダンスアンプ及び／または可変ゲインアンプ）を含む。好ましい実施形態では、アナログフロントエンド回路がトランスインピーダンスアンプとして実装される。任意選択で、多くの感光性素子がアナログフロントエンド回路を共有できるように、多重化手段が提供され得る。
【００４５】
理想的な状況では、処理ユニット３０８において、図２の物体１０４及び１０６までの距離を、ここまでに説明されたようなシステムによって決定することが可能であるであろう。しかしながら、実際には、上で説明されるようなクロストーク干渉の問題に直面する。したがって、いくつかの重要な構成要素が本システム内でまだ必要とされる。
【００４６】
クロストークを補償できるようにするために、本発明において、補償素子３０７と、補償素子からの信号を受信するアナログフロントエンド回路とを含む少なくとも１つの補償チャネルを有することが提案されている。補償素子は、その端子のうちの１つを介して、感光性素子と共有の既述のネットワーク（３０２）に電気的に接続され、その他の端子を介して、補償チャネルのアナログフロントエンド回路に接続される。
【００４７】
有利な実施形態では、補償素子は、ブラインド感光性素子（例えば、フォトダイオード）、すなわち、光景からの光を全く受信しないかまたは非常に少量しか受信しない感光性素子として実装される。補償素子は、感光性素子の配列の末端に位置付けられ得る。ブラインドフォトダイオードを有する補償チャネルは、光からの信号を全く受信していない間はアクティブチャネルと同じ方法で干渉の影響を受けるため、補償チャネル信号は、マルチチャネルＬＩＤＡＲシステムにおけるクロストーク量の良好な推定として機能する。別の好ましい実施形態では、補償素子はコンデンサとして実装される。典型的には、補償コンデンサの容量はフォトダイオードの容量と一致するように調節されるが、より高い容量値またはより低い容量値も使用されてもよい。
【００４８】
次いで、得られた信号が、干渉を扱い、所望の範囲情報を抽出するように配置されている信号処理ユニットに適用される。
【００４９】
干渉を補償するために、少なくとも１つの補償信号が補償チャネル（複数可）から受信した信号（複数可）から導き出される。一実施形態において、補償は、信号がアナログ−デジタル変換を受けた後に行われる。
【００５０】
種々のアルゴリズムをクロストーク補償手順での使用のために予測することができる。１つの解決策は、補償信号をアクティブチャネルから受信した信号から単に減算することにある。別の実施形態では、補償信号は、減算される前に、最初にスケーリングされる。
【数１】
2018119954.tif 000003
（１）
異なるスケーリング係数を、異なるアクティブチャネルを補償するために使用することができる。
【００５１】
より進んだクロストーク補償アルゴリズムでは、パルス整形関数を、補償チャネルとアクティブチャネルとの間の潜在的な実用的不一致（例えば、帯域幅の不一致、スルーレートの不一致等）を明らかにするために補償信号に適用することができる。次いで、補償を以下のように表すことができ、
【数２】
2018119954.tif 000004
（２）
式中、ｆｉは、アクティブチャネルＣＨａｃｔｉｖｅ［ｉ］に一致する補償チャネル信号のパルス整形関数である。例えば、パルス整形関数は、チャネル依存の調整可能な帯域幅を有する１次フィルタであり得る。任意の他の線形または非線形のパルス整形関数も可能である。任意選択で、別のパルス整形関数を、減算前に、アクティブチャネルに適用することができる。
【００５２】
別の任意選択は、勾配補償の使用であり得る。これは、補償されるアクティブチャネルにより近い補償チャネルが他のチャネルよりも重みを有するべきであるという考えに基づいている。数学的に、これは、以下のように表せられる最も一般的な場合であり、
【数３】
2018119954.tif 000005
（３）
例として、２つの補償チャネルＣＨｃｏｍｐ１及びＣＨｃｏｍｐ２が存在し、１つが感光性素子の配列の片側にある場合を考慮されたい。次いで、補償を以下の式に従って適用することができ、
【数４】
2018119954.tif 000006
（４）
それによって、Ｎはアクティブチャネルの数を示す。
言うまでもなく、これは単なる一例であり、補償チャネルの他の位置及び他の補償の式またはアルゴリズムは容易に入手可能である。
【００５３】
上述の補償アルゴリズムは単なる例であり、当業者はクロストーク干渉を補償するための他のアルゴリズムを容易に見つけることができることが繰り返される。
【００５４】
補償パラメータ、例えば、等式（１）のスケーリング係数は、ＬＩＤＡＲシステム製造較正中に計算することができる。任意選択で、補償パラメータを、操作中に、例えば、発光体がアクティブではない場合に時間枠内で共通モード外乱３１１を注入し、任意の関数最小化法、例えば、勾配降下法を使用して、等式（１）によって定義される関数の二乗平均平方根値を最小化することによって、計算することができる。
【００５５】
したがって、一実施形態において、補償は、受信信号がＡ／Ｄ変換される前に、例えば、等式（１）のスケーリング及び減算の操作が当技術分野で周知の、例えば、オペアンプを使用するアナログ回路設計技術を使用して実装されるアナログドメイン内でなすことができる。
【００５６】
干渉補償が発生した後、結果として得られた信号は、典型的に、ローパスフィルタに適用される。次に、パルス検出が、例えば、カーブフィットアルゴリズムまたは相互相関に基づいて行われる。
【００５７】
実装例に関しては、多くの任意選択が可能である。一実施形態において、感光性素子及びアナログフロントエンド回路は、同じチップ及び同じ基板上にある。しかしながら、別の実施形態では、これらは同じチップ上だが、別の基板上にあり得る。光学素子がシステムの一部である場合（例えば、図１参照）、これらは、ある特定の実施形態において同じチップ上にあり得る。またおそらく、任意選択のビームスキャン特徴を有する照明ユニットも同じチップ上に集積され得る。
【００５８】
さらに、補償素子（複数可）は、ある特定の実施形態において、感光性素子と同じ基板上に位置し得る。これらは、代替的に、処理ユニットと一体化されてもよい。
【００５９】
提示の解決策では、１つ以上の補償チャネルの存在もシステム診断に関する機会を提供する。この方法で、機能安全要求を監視することができる。より正確には、従来技術の解決策では、捕捉データが十分信頼できるか否かを、検出物体と、検出されるシステム用の物体が全くないときの時間との両方に関して、決定するための処理ユニットのための診断データが全くない。チャネルのうちの１つが故障している場合、その欠陥は検出されず、セーフティクリティカルな用途に関する深刻な問題であり得る検出ミスを引き起こす場合がある。
【００６０】
補償チャネルを使用して、アナログ信号チェーンが、正しく動作しているか否か、及び有効な感光性素子（例えば、ＰＩＮダイオード）負荷に接続されているか否かを診断することができる。例えば、アナログフロントエンドブロックに共通の人工的な干渉信号を、発光体が非アクティブである期間中に故意に作り出すことができる。但し、すべてのアクティブチャネル及び補償チャネルの信号は、干渉パルス２０５を含むべきである。等式１〜４によって定義される補償アルゴリズム適用後に得られる信号は、ほぼゼロであるべきである。信号チェーン欠陥は、等式１〜４によって定義される前記信号のゼロからの過剰な偏差を観察することによって検出することができる。代替的に、この共通の人工的な干渉信号を、発光体がアクティブである期間中に故意に作り出すことができる。但し、すべてのアクティブチャネル及び補償チャネルの信号は、既知の時間において干渉パルス２０５を含むべきである。この干渉パルス２０５の既知の時間における欠如は、信号チェーン欠陥の徴候である。かかる人工的な干渉信号（３１１）は、処理ユニット３０８によって生成されたパルス信号の容量性カップリングによって、アナログフロントエンドブロックと共有の基準ノード３１０の中に作り出すことができる。別の実施形態では、前記人工的な干渉を、処理ユニット３０８によって生成されたパルス信号の容量性カップリングによって、感光性素子と共有のノード３０２の中に作り出すことができる。代替的に、前記人工的な干渉を、処理ユニット３０８によって生成されたパルス信号の抵抗カップリングを使用することによって、感光性素子及びアナログフロントエンドブロックと共有のノードの中に作り出すことができる。かかる人工的な干渉信号及び他の信号整形を生成する他の容量性、誘起性、抵抗性の方法が、もちろん可能である。前記人工的な干渉信号はまた、記載のＬＩＤＡＲシステムの外部システムであり得る別のシステムによって、生成またはトリガーすることができる。
【００６１】
これに加えて、補償チャネルの統計を使用して、動的検出閾値を自動的に導き出し、ノイズが存在しない場合に増加した感度を調整しつつ、誤検出（クリティカル）の可能性を大幅に低減することができる。
【００６２】
例証を図４に提供する。この図は、環境からの光刺激４０１が適用される光変換器配列を示す。配列は複数のアクティブ素子４０３を含み、配列の片側端部にて、ブラインド感光性素子が補償チャネルの一部として提供される。アクティブチャネルは、感光性素子及びこれらのそれぞれのアナログフロントエンド回路によって、アナログ信号チェーン４０６の中に形成される。同様に、補償チャネルは、ブラインド素子及びアナログフロントエンド回路を、アナログ信号チェーン４０６の中に含む。配列への共通の電源４０４が同様に示される。処理ユニットへ出力された信号、すなわちアクティブ信号４０８及び補償チャネルからの信号４０７、が同様に示される。後者の信号４０７はまた、機能安全健全性チェック（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｓａｆｅｔｙ  ｈｅａｌｔｈ  ｃｈｅｃｋ）のために使用される。
【００６３】
本発明を図面及び前述の説明にて詳細に例証及び説明してきたが、かかる例証及び説明は、説明的及び例示的に考慮されるものであり、限定的に考慮されるものではない。前述の説明は、本発明のある特定の実施形態を詳述している。しかしながら、前述が文脈内でいかに詳細に登場しても、本発明を多くの方法で実施することができることが理解されるであろう。本発明は、開示の実施形態に限定されない。
【００６４】
開示の実施形態に対する他の変化形は、請求の発明を実施する際、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の理解により、当業者によって理解及び影響され得る。特許請求の範囲において、語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は他の要素またはステップを排除するものではなく、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は複数を排除するものではない。単一のプロセッサまたは他のユニットは、特許請求の範囲で引用されるいくつかの項目の機能を満たし得る。単に、ある特定の測定が相互に異なる独立請求項の中で引用されているという事実が、これらの測定の組み合わせを有利に使用することができないことを示すことはない。コンピュータプログラムは、光学記憶媒体もしくは一緒に供給される固体媒体または他のハードウェアの一部等の好適な媒体上で格納／配信することができるが、インターネットまたは他の有線もしくは無線電気通信システム等を介する他の形態でも配信することができる。特許請求の範囲における任意の引用符号は、その範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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