KR20200058831A - 라이다 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광학적 수단을 사용하여 측정 물체까지의 거리를 정확하게 측정할 수 있는 라이다 장치에 관한 것으로서, 거리측정용 조사광을 발생시키는 발광부; 상기 조사광에 의해 상기 대상물로부터 반사된 측정용 반사광을 수광할 수 있는 수광부; 상기 발광부 또는 상기 수광부의 정상 상태를 확인할 수 있도록 상기 발광부에서 발생된 상기 조사광 중 일부를 상기 수광부 방향으로 반사시켜서 확인용 반사광을 형성할 수 있는 반사체; 및 상기 수광부로 수신된 상기 확인용 반사광의 전기적 신호를 측정하고, 기준치와 비교하여 상기 발광부 또는 상기 수광부의 정상 상태를 판별하는 정상 판별부;를 포함할 수 있다.

Description

라이다 장치{LIDAR apparatus}
본 발명은 라이다 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광학적 수단을 사용하여 측정 물체까지의 거리를 정확하게 측정할 수 있는 라이다 장치에 관한 것이다.
라이다(LIDAR: Light Detection And Ranging)는 레이저광를 쏘고 난 후 장애물에 반사되어 되돌아온 반사파를 수신하여 레이저의 traveling time을 통해 장애물까지의 거리를 계산하는 센서의 일종이다.
이러한, 라이다는 기능에 있어서 레이더(RADAR: Radio Detection And Ranging)와 유사하지만, 전파를 이용하는 레이더와 달리 빛을 이용한다는 차이가 있으며, 이러한 점에서 '영상 레이더'라고 칭해지기도 한다. 빛과 마이크로파 간의 도플러 효과 차이로 인하여, 라이다는 레이더에 비하여 방위 분해능, 거리 분해능 등이 우수하다는 특징을 가진다.
라이다의 주요 성능 지표는 최대/최소 측정 거리, 거리 분해능, 수평 시야각, 수직 시야각, 각도 분해능 등이 있을 수 있다.
최근, 레이저의 steering 각도를 넓혀 라이다의 시야각 성능을 향상시키기 위해 모터 회전, 초소형 미러, Optical Phased Array, VCSEL array 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
현재 가장 많이 사용되는 모터 회전 기술의 경우 수평 시야각을 넓히는 것은 용이하나, 수직 시야각을 넓히기 위해서는 여러 개의 레이저 다이오드를 사용하거나, 프리즘 광학계를 사용할 수 밖에 없다.
프리즘 광학계는 레이저 출력 분산으로 인해 거리 측정 성능이 제한되기 때문에 여러 개의 다채널 레이저 다이오드를 사용하는 방식이 주로 사용되고 있다.
이러한 종래의 라이다 장치는, 거리측정용 조사광을 발생시키는 발광부 및 상기 조사광에 의해 상기 대상물로부터 반사된 측정용 반사광을 수광할 수 있는 수광부를 이용하는 것으로서, 발광부로 주로 사용되는 레이저 다이오드나 수광부로 주로 사용되는 포토 다이오드의 내구성이 일정하지 못하고, 수명이 유한하기 때문에 발광부 또는 수광부에 고장이 발생되는 경우, 각종 안전 장치가 설치된 차량이 오동작을 일으켜서 사고가 발생되는 등 많은 문제점들이 있었다.
본 발명의 사상은, 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 발광부 또는 수광부의 정상 상태를 수시로 판별하여 각종 안전 사고를 미연에 방지하고, 수리나 정비를 용이하게 할 수 있게 하는 라이다 장치를 제공함에 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로서, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 라이다 장치는, 거리측정용 조사광을 발생시키는 발광부; 상기 조사광에 의해 상기 대상물로부터 반사된 측정용 반사광을 수광할 수 있는 수광부; 상기 발광부의 정상 상태를 확인할 수 있도록 상기 발광부에서 발생된 상기 조사광 중 일부를 상기 수광부 방향으로 반사시켜서 확인용 반사광을 형성할 수 있는 반사체; 및 상기 수광부로 수신된 상기 확인용 반사광의 전기적 신호를 측정하고, 기준치와 비교하여 상기 발광부의 정상 상태를 판별하는 정상 판별부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 반사체는, 상기 발광부에서 발생된 상기 조사광을 상기 대상물 방향으로 반사시킬 수 있는 반사경일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 정상 판별부는, 상기 수광부에서 수광되는 첫 번째 전기적 신호를 측정하고, 상기 전기적 신호가 상기 확인용 반사광의 수신 시간에 해당되는 경우, 이를 상기 확인용 반사광의 전기적 신호로 식별하는 확인용 반사광 식별부; 상기 확인용 반사광의 전기적 신호의 파형 세기를 측정하여 기준 파형 세기와 비교하는 파형 세기 비교부; 상기 확인용 반사광의 전기적 신호의 파형 폭을 측정하여 기준 파형 폭과 비교하는 파형 폭 비교부; 및 상기 확인용 반사광의 전기적 신호의 상기 파형 세기가 기준 파형 세기의 허용치 이내이고, 상기 파형 폭이 기준 파형 폭의 허용치 이내인 경우, 상기 발광부를 정상 상태로 진단하는 정상 진단부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 라이다 장치는, 상기 발광부가 정상으로 판별된 경우, 상기 수광부에서 수광되는 두 번째 전기적 신호를 상기 측정용 반사광으로 판별하고, TOF(Time of Flight)를 환산하여 상기 대상물과의 거리를 측정하는 거리 측정부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 발광부는 차량에 설치되는 적어도 하나의 레이저 다이오드이고, 상기 수광부는 차량에 설치되는 적어도 하나의 포토 다이오드일 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 라이다의 진단 방법은, 발광부를 이용하여 거리측정용 조사광을 발생시키는 단계; 수광부를 이용하여 상기 조사광에 의해 상기 대상물로부터 반사된 측정용 반사광을 수광하는 단계; 상기 발광부의 정상 상태를 확인할 수 있도록 상기 발광부에서 발생된 상기 조사광 중 일부를 반사체를 이용하여 상기 수광부 방향으로 반사시켜서 확인용 반사광을 형성하는 단계; 및 상기 수광부로 수신된 상기 확인용 반사광의 전기적 신호를 측정하고, 기준치와 비교하여 상기 발광부의 정상 상태를 판별하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 수광부로 수신된 상기 확인용 반사광의 전기적 신호를 측정하고, 기준치와 비교하여 상기 발광부의 정상 상태를 판별하는 단계는, 상기 수광부에서 수광되는 첫 번째 전기적 신호를 측정하고, 상기 전기적 신호가 상기 확인용 반사광의 수신 시간에 해당되는 경우, 이를 상기 확인용 반사광의 전기적 신호로 식별하는 단계; 상기 확인용 반사광의 전기적 신호의 파형 세기를 측정하여 기준 파형 세기와 비교하는 단계; 상기 확인용 반사광의 전기적 신호의 파형 폭을 측정하여 기준 파형 폭과 비교하는 단계; 및 상기 확인용 반사광의 전기적 신호의 상기 파형 세기가 기준 파형 세기의 허용치 이내이고, 상기 파형 폭이 기준 파형 폭의 허용치 이내인 경우, 상기 발광부를 정상 상태로 진단하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 수광부로 수신된 상기 확인용 반사광의 전기적 신호를 측정하고, 기준치와 비교하여 상기 발광부의 정상 상태를 판별하는 단계는, 상기 발광부가 정상으로 판별된 경우, 상기 수광부에서 수광되는 두 번째 전기적 신호를 상기 측정용 반사광으로 판별하고, TOF(Time of Flight)를 환산하여 상기 대상물과의 거리를 측정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 라이다의 진단 장치는, 거리측정용 조사광을 발생시키는 발광부의 정상 상태를 확인할 수 있도록 상기 발광부에서 발생된 상기 조사광 중 일부를 상기 조사광에 의해 상기 대상물로부터 반사된 측정용 반사광을 수광할 수 있는 수광부 방향으로 반사시켜서 확인용 반사광을 형성할 수 있는 반사체; 및 상기 수광부로 수신된 상기 확인용 반사광의 전기적 신호를 측정하고, 기준치와 비교하여 상기 발광부의 정상 상태를 판별하는 정상 판별부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 정상 판별부는, 상기 수광부에서 수광되는 첫 번째 전기적 신호를 측정하고, 상기 전기적 신호가 확인용 반사광의 수신 시간에 해당되는 경우, 이를 상기 확인용 반사광의 전기적 신호로 식별하는 확인용 반사광 식별부; 상기 확인용 반사광의 전기적 신호의 파형 세기를 측정하여 기준 파형 세기와 비교하는 파형 세기 비교부; 상기 확인용 반사광의 전기적 신호의 파형 폭을 측정하여 기준 파형 폭과 비교하는 파형 폭 비교부; 및 상기 확인용 반사광의 전기적 신호의 상기 파형 세기가 기준 파형 세기의 허용치 이내이고, 상기 파형 폭이 기준 파형 폭의 허용치 이내인 경우, 상기 발광부를 정상 상태로 진단하는 정상 진단부;를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 발광부 또는 수광부의 정상 상태를 수시로 판별하여 각종 안전 사고를 미연에 방지하고, 수리나 정비를 용이하게 할 수 있게 하여 부품 및 제품의 신뢰도와 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 라이다 장치를 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1의 정상 판별부를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1의 정상 판별부에서 판별하는 확인용 반사광의 전기적 신호의 파형의 세기 및 파형의 폭을 나타내는 그래프이다.
도 4는 도 3의 전기적 신호의 일례를 나타내는 실제 반사 파형 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 라이다의 진단 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
이하, 본 발명의 여러 실시예들에 따른 라이다 장치와, 라이다의 진단 방법 및 라이다의 진단 장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 라이다 장치(100)를 개략적으로 나타내는 개략도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 라이다 장치(100)는, 거리측정용 조사광(L1)을 발생시키는 발광부(10)와, 상기 조사광(L1)에 의해 상기 대상물(1)로부터 반사된 측정용 반사광(L3)을 수광할 수 있는 수광부(20)와, 상기 발광부(10) 또는 상기 수광부(20)의 정상 상태를 확인할 수 있도록 상기 발광부(10)에서 발생된 상기 조사광(L1) 중 일부를 상기 수광부(20) 방향으로 반사시켜서 확인용 반사광(L5)을 형성할 수 있는 반사체(30) 및 상기 수광부(20)로 수신된 상기 확인용 반사광(L5)의 전기적 신호를 측정하고, 기준치와 비교하여 상기 발광부(10) 또는 상기 수광부(20)의 정상 상태를 판별하는 정상 판별부(40)를 포함할 수 있다.
예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 반사체(30)는, 상기 발광부(10)에서 발생된 상기 조사광(L1)을 상기 대상물(1) 방향으로 반사시킬 수 있는 적어도 하나의 반사경일 수 있다.
여기서, 예컨대, 상기 발광부(10)는 차량에 설치되는 적어도 하나의 레이저 다이오드가 적용될 수 있고, 상기 수광부(20)는 차량에 설치되는 적어도 하나의 포토 다이오드가 적용될 수 있다.
이러한, 상기 레이저 다이오드는, 레이저 동작을 시키기 위한 전극을 2개 가지고 있는 반도체 레이저일 수 있다. 더욱 구체적으로, 레이저 다이오드는, 3개의 층으로 구성되며, 활성층인 GaAs가 AlxGa1-xAs에 의하여 사이에 낀 형태로 구성될 수 있다. 상기 GaAs의 굴절률 n1, AlxGa1-xAs의 굴절률 n2는 활성층에서 발생한 빛을 격납할 수 있게 설계될 수 있고, 발생한 빛은 상기 활성층의 측면에서 방사될 수 있다. 또한, 상기 활성층의 두께는 보통 발생하는 빛의 파장보다 작게 할 수 있으며, 빛이나 전자에 의한 여기(勵起)와 달라, 단지 전류를 흘리기만 하면 반전 분포를 달성할 수 있어서 다루기가 쉬운 장점이 있다.
또한, 더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 반사경은, 도 1에 도시된 바와 같이,일반적인 평면형 거울은 물론이고, 볼록 거울, 오목 거울, 프리즘, 회전 프리즘, 구형 거울 등 매우 다양한 형태의 거울이 적용될 수 있고, 도시하지 않았지만, 상기 반사경이 매우 작아서 상기 확인용 반사광(L5)만을 반사시키거나 상기 확인용 반사광(L5)을 반사시키는 거울과, 상기 측정용 반사광(L3)을 반사시키는 거울이 따로 형성되는 등 매우 다양한 형태나 종류의 거울 또는 렌즈 등의 광학계가 모두 적용될 수 있다.
즉, 예컨대, 레이저광들의 경로를 유도하는 렌즈나 프리즘이나 반사 거울 등의 조합으로 이루어지는 광학계, 상기 포토 다이오드에서 수신된 신호를 증폭하는 저잡음증폭기, 수신된 신호들을 비교하여 선택하는 비교기, 송수신 시간을 산출하는 Time to digital 변환기, 상기 레이저 다이오드를 구동하는 구동 제어부, 기타 커넥터, 무선송수신 장치 등의 통신부가 설치될 수 있다. 따라서, 본 발명의 라이다 장치(100)는 도면에 반드시 국한되지 않고 매우 다양한 종류나 형태의 전자 부품들이 적용될 수 있다.
따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 본 발명의 일부 실시예들에 따른 라이다 장치(100)의 작동 과정을 설명하면, 먼저, 상기 발광부(10)를 이용하여 거리측정용 조사광(L1)을 발생시키면 상기 수광부(20)를 이용하여 상기 조사광(L1)에 의해 상기 대상물(1)로부터 반사된 측정용 반사광(L3)을 수광할 수 있다.
이 때, 상기 측정용 반사광(L3)을 수광하기 이전에, 상기 발광부(10)의 정상 상태를 확인할 수 있도록 상기 발광부(10)에서 발생된 상기 조사광(L1) 중 일부를 반사체(30)를 이용하여 상기 수광부(20) 방향으로 반사시켜서 확인용 반사광(L5)이 형성될 수 있다.
따라서, 상기 수광부(20)로 수신된 상기 확인용 반사광(L5)의 전기적 신호를 측정하고, 기준치와 비교하여 상기 발광부(10)의 정상 상태를 판별할 수 있다.
즉, 상기 수광부(20)에 수광되는 광경로를 살펴보면, 상기 발광부(10)에서 발생된 상기 조사광(L1)의 일부분이 상기 반사체(30)에 반사되어 상기 대상물(1) 방향으로 제 1 유도광(L2)의 형태로 유도될 수 있고, 상기 제 1 유도광(L2)이 상기 대상물(1)에 의해 반사되어 상기 반사체(30) 방향으로 상기 측정용 반사광(L3)이 발생되면, 상기 반사체(30)가 상기 수광부(20) 방향으로 반사하여 제 2 유도광(L4)을 형성할 수 있다.
따라서, 상기 수광부(20)에는 점선으로 표시된 조사광(L1)-제 1 유도광(L2)-측정용 반사광(L3)-제 2 유도광(L4)의 경로를 따라 수광되어 거리를 측정할 수 있고, 그 이전에, 상기 조사광(L1)의 다른 일부분은 상기 반사체(30)에 반사되어 상기 수광부(20) 방향으로 확인용 반사광(L5)의 형태로 수광될 수 있다.
즉, 상기 수광부(20)에는 실선으로 표시된 조사광(L1)-확인용 반사광(L5)의 경로를 따라 수광되어 상기 발광부(10) 또는 상기 수광부(20)의 정상 상태 여부를 확인할 수 있다.
도 2는 도 1의 정상 판별부(40)를 나타내는 블록도이고, 도 3은 도 1의 정상 판별부(40)에서 판별하는 확인용 반사광(L5)의 전기적 신호의 파형의 세기 및 파형의 폭을 나타내는 그래프이다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 정상 판별부(40)는, 상기 수광부(20)에서 수광되는 첫 번째 전기적 신호를 측정하고, 상기 전기적 신호가 상기 확인용 반사광(L5)의 수신 시간에 해당되는 경우, 이를 상기 확인용 반사광(L5)의 전기적 신호로 식별하는 확인용 반사광 식별부(41)와, 상기 확인용 반사광(L5)의 전기적 신호의 파형 세기(A)를 측정하여 기준 파형 세기와 비교하는 파형 세기 비교부(42)와, 상기 확인용 반사광(L5)의 전기적 신호의 파형 폭(W)을 측정하여 기준 파형 폭과 비교하는 파형 폭 비교부(43) 및 상기 확인용 반사광(L5)의 전기적 신호의 상기 파형 세기(A)가 기준 파형 세기의 허용치 이내이고, 상기 파형 폭(W)이 기준 파형 폭의 허용치 이내인 경우, 상기 발광부(10)를 정상 상태로 진단하는 정상 진단부(44)를 포함할 수 있다.
그러므로, 예컨대, 정상 상태의 상기 발광부(10)와 상기 수광부(20)일 경우, 수신되는 정상 상태의 파형의 세기 및 폭에 비하여, 만약, 상기 확인용 반사광(L5)의 전기적 신호의 상기 파형 세기(A)가 기준 파형 세기의 허용치를 벗어나거나, 상기 파형 폭(W)이 기준 파형 폭의 허용치를 벗어나는 경우, 이는 상기 발광부(10) 또는 상기 수광부(20)가 제 역할을 하지 못하여 예컨대, 레이저 다이오드의 출력이 줄어들거나 발광 시간이 줄어드는 등 상기 발광부(10)의 이상이거나, 포토 다이오드의 민감도가 떨어지거나 수광 시간이 줄어드는 등 수광부(20)의 이상임을 알 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 라이다 장치(100)는, 상기 발광부(10)가 정상으로 판별된 경우, 상기 수광부(20)에서 수광되는 두 번째 전기적 신호를 상기 측정용 반사광(L3)으로 판별하고, TOF(Time of Flight)를 환산하여 상기 대상물(1)과의 거리를 측정하는 거리 측정부(50)를 더 포함할 수 있다.
도 4는 도 3의 전기적 신호의 일례를 나타내는 실제 반사 파형 그래프이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 실제 반사 파형을 분석해 보면, 레이저 펄스파가 발생되면, 시간에 따라서 매우 짧은 시간 안에 1차 반사파가 규칙적으로 수신되고, 상기 대상물의 거리에 따라 불규칙적으로 수신됨을 알 수 있다.
따라서, 상기 1차 반사파는 상기 확인용 반사광(L5)에 의한 전기적 신호임을 알 수 있고, 상기 2차 반사파는 상기 측정용 반사광(L3)에 의한 전기적 신호임을 알 수 있다.
그러므로, 이러한 상기 1차 반사파를 비교하여 상기 발광부(10) 또는 상기 수광부(20)의 정상 상태를 주기적 또는 실시간으로 확인하여 각종 안전 사고를 미연에 방지하고, 수리나 정비를 용이하게 할 수 있게 하여 상기 라이다 장치(100)의 신뢰도와 정밀도를 향상시킬 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 라이다의 진단 장치는, 거리측정용 조사광(L1)을 발생시키는 발광부(10)의 정상 상태를 확인할 수 있도록 상기 발광부(10)에서 발생된 상기 조사광(L1) 중 일부를 상기 조사광(L1)에 의해 상기 대상물(1)로부터 반사된 측정용 반사광(L3)을 수광할 수 있는 수광부(20) 방향으로 반사시켜서 확인용 반사광(L5)을 형성할 수 있는 반사체(30) 및 상기 수광부(20)로 수신된 상기 확인용 반사광(L5)의 전기적 신호를 측정하고, 기준치와 비교하여 상기 발광부(10)의 정상 상태를 판별하는 정상 판별부(40)를 포함할 수 있다.
여기서, 이러한 상기 반사체(30) 및 상기 정상 판별부(40)는 그 역할과 구성이 상술된 본 발명의 라이다 장치(100)의 그것들과 동일할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
그러므로, 본 발명의 라이다의 진단 장치는, 기존의 라이다 장치에 추가로 설치하여 상기 발광부(10)의 정상 상태 또는 상기 수광부(20)의 정상 상태를 주기적 또는 실시간으로 확인할 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 라이다의 진단 방법은, 발광부(10)를 이용하여 거리측정용 조사광(L1)을 발생시키는 단계와, 수광부(20)를 이용하여 상기 조사광(L1)에 의해 상기 대상물(1)로부터 반사된 측정용 반사광(L3)을 수광하는 단계와, 상기 발광부(10)의 정상 상태를 확인할 수 있도록 상기 발광부(10)에서 발생된 상기 조사광(L1) 중 일부를 반사체(30)를 이용하여 상기 수광부(20) 방향으로 반사시켜서 확인용 반사광(L5)을 형성하는 단계 및 상기 수광부(20)로 수신된 상기 확인용 반사광(L5)의 전기적 신호를 측정하고, 기준치와 비교하여 상기 발광부(10)의 정상 상태를 판별하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 수광부(20)로 수신된 상기 확인용 반사광(L5)의 전기적 신호를 측정하고, 기준치와 비교하여 상기 발광부(10)의 정상 상태를 판별하는 단계는, 상기 수광부(20)에서 수광되는 첫 번째 전기적 신호를 측정하고, 상기 전기적 신호가 상기 확인용 반사광(L5)의 수신 시간에 해당되는 경우, 이를 상기 확인용 반사광(L5)의 전기적 신호로 식별하는 단계와, 상기 확인용 반사광(L5)의 전기적 신호의 파형 세기(A)를 측정하여 기준 파형 세기와 비교하는 단계와, 상기 확인용 반사광(L5)의 전기적 신호의 파형 폭(W)을 측정하여 기준 파형 폭과 비교하는 단계 및 상기 확인용 반사광(L5)의 전기적 신호의 상기 파형 세기(A)가 기준 파형 세기의 허용치 이내이고, 상기 파형 폭(W)이 기준 파형 폭의 허용치 이내인 경우, 상기 발광부를 정상 상태로 진단하는 단계를 포함할 수 있다.
이어서, 상기 수광부(20)로 수신된 상기 확인용 반사광(L5)의 전기적 신호를 측정하고, 기준치와 비교하여 상기 발광부(10)의 정상 상태를 판별하는 단계는, 상기 발광부(10)가 정상으로 판별된 경우, 상기 수광부(20)에서 수광되는 두 번째 전기적 신호를 상기 측정용 반사광(L3)으로 판별하고, TOF(Time of Flight)를 환산하여 상기 대상물(1)과의 거리를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 라이다의 진단 방법을 나타내는 순서도이다.
예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 먼저 상기 발광부(10)를 이용하여 거리측정용 조사광(L1), 즉 레이저 펄스를 발생시킬 수 있다(S1).
이어서, 상기 수광부(20)를 이용하여 1차로 수신된 반사파를 측정하여 상기 확인용 반사광(L4)인지 여부를 판별할 수 있다(S2).
이어서, 상기 확인용 반사광(L5)의 전기적 신호의 파형 세기(A)를 측정하여 기준 파형 세기와 비교할 수 있다(S3).
이 때, 기준 파형 세기의 허용 범위를 벗어나면, 진단 결과 에러를 출력할 수 있다(S4).
이어서, 기준 파형 세기의 허용 범위 이내인 경우, 상기 확인용 반사광(L5)의 전기적 신호의 파형 폭(W)을 측정하여 기준 파형 폭과 비교할 수 있다(S5).
이 때, 기준 파형 폭의 허용 범위를 벗어나면, 역시 진단 결과 에러를 출력할 수 있다(S6).
이어서, 기준 파형 폭의 허용 범위 이내인 경우, 즉, 상기 확인용 반사광(L5)의 전기적 신호의 상기 파형 세기(A)가 기준 파형 세기의 허용치 이내이고, 상기 파형 폭(W)이 기준 파형 폭의 허용치 이내인 경우, 상기 발광부(10) 또는 상기 수광부(20)를 정상 상태로 진단할 수 있다(S7).
이어서, 계속 여부를 물어서(S8) 상기 발광부(10) 또는 상기 수광부(20)를 주기적 또는 실시간으로 진단할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 대상물
10: 발광부
20: 수광부
30: 반사체
40: 정상 판별부
41: 확인용 반사광 식별부
42: 파형 세기 비교부
43: 파형 폭 비교부
44: 정상 진단부
50: 거리 측정부
1000: 라이다 장치

Claims (5)

  1. 거리측정용 조사광을 발생시키는 발광부;
    상기 조사광에 의해 상기 대상물로부터 반사된 측정용 반사광을 수광할 수 있는 수광부;
    상기 발광부 또는 상기 수광부의 정상 상태를 확인할 수 있도록 상기 발광부에서 발생된 상기 조사광 중 일부를 상기 수광부 방향으로 반사시켜서 확인용 반사광을 형성할 수 있는 반사체; 및
    상기 수광부로 수신된 상기 확인용 반사광의 전기적 신호를 측정하고, 기준치와 비교하여 상기 발광부 또는 상기 수광부의 정상 상태를 판별하는 정상 판별부;
    를 포함하는, 라이다 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사체는,
    상기 발광부에서 발생된 상기 조사광을 상기 대상물 방향으로 반사시킬 수 있는 적어도 하나의 반사경인, 라이다 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 정상 판별부는,
    상기 수광부에서 수광되는 첫 번째 전기적 신호를 측정하고, 상기 전기적 신호가 상기 확인용 반사광의 수신 시간에 해당되는 경우, 이를 상기 확인용 반사광의 전기적 신호로 식별하는 확인용 반사광 식별부;
    상기 확인용 반사광의 전기적 신호의 파형 세기를 측정하여 기준 파형 세기와 비교하는 파형 세기 비교부;
    상기 확인용 반사광의 전기적 신호의 파형 폭을 측정하여 기준 파형 폭과 비교하는 파형 폭 비교부; 및
    상기 확인용 반사광의 전기적 신호의 상기 파형 세기가 기준 파형 세기의 허용치 이내이고, 상기 파형 폭이 기준 파형 폭의 허용치 이내인 경우, 상기 발광부 또는 상기 수광부를 정상 상태로 진단하는 정상 진단부;
    를 포함하는, 라이다 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 발광부가 정상으로 판별된 경우, 상기 수광부에서 수광되는 두 번째 전기적 신호를 상기 측정용 반사광으로 판별하고, TOF(Time of Flight)를 환산하여 상기 대상물과의 거리를 측정하는 거리 측정부;
    를 더 포함하는, 라이다 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광부는 차량에 설치되는 적어도 하나의 레이저 다이오드이고,
    상기 수광부는 차량에 설치되는 적어도 하나의 포토 다이오드인, 라이다 장치.
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