KR20220065589A - 광 검출 장치, 이를 포함하는 라이다 장치 및 거리 측정 방법 - Google Patents

광 검출 장치, 이를 포함하는 라이다 장치 및 거리 측정 방법 Download PDF

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Abstract

일 실시예는, 발광부를 포함하는 송광부로부터 피사체를 향해 방출되고, 상기 피사체에 의해 반사되는 광을 검출하는 광 검출 장치를 제공한다.
상기 광 검출 장치는, 상기 발광부로부터 상기 피사체를 향해 방출되고, 상기 피사체에 의해 반사되는 광을 수광하는 복수 개의 광 검출 소자를 구비하는 수광부 및상기 수광부에 의해 수광된 광에 의한 전기 신호를 처리하는 신호 처리부를 포함할 수 있다.
상기 수광부는 복수 개의 서브 수광 영역을 구비하는 적어도 하나의 수광 영역을 포함하고, 상기 복수 개의 서브 수광 영역 각각에는 상기 복수 개의 광 검출 소자가 각각 마련될 수 있다. 상기 신호 처리부는 상기 복수 개의 광 검출 소자와 일대일 대응되도록 구비되는 복수 개의 전류-전압 신호 변환기와 상기 적어도 하나의 수광 영역과 일대일 대응되는 적어도 하나의 신호 합산기를 포함할 수 있다.

Description

광 검출 장치, 이를 포함하는 라이다 장치 및 거리 측정 방법{light detecting device, LIDAR device including the light detecting device and method for measuring distance}
본 개시의 기술적 사상은 일반적으로 광 검출 장치, 이를 포함하는 라이다 장치 및 거리 측정 방법에 한 것이다.
라이다(LiDAR; Light Detection and Ranging) 시스템은 다양한 분야, 예를 들어, 우주항공, 지질학, 3차원 지도, 자동차, 로봇, 드론 등에 응용되고 있다.
라이다 시스템은 기본 동작 원리로 빛의 왕복 비행시간 측정법(Time Of Flight, 이하 TOF라 한다)을 이용한다. 즉, 광원을 이용하여 피사체를 향해 광을 송신하고 다시 센서에서 이를 수신하며, 고속 전기회로를 이용하여 광의 비행 시간을 계측한다. 광의 비행 시간으로부터 피사체까지의 거리가 연산될 수 있다. 피사체의 각 위치 별로 연산된 거리로부터 피사체에 대한 깊이 영상이 프로세싱될 수 있다.
이러한 방법에서, 센서가 광원으로부터의 광뿐만 아니라, 태양광 등의 외광을 수신함으로써 광의 비행 시간을 계측함에 있어, 노이즈가 포함된 광을 이용하게 되어, 광의 비행 시간 측정의 정확도가 떨어질 수 있는 한계가 있다.
본 개시의 예시적인 실시예에 따라 적은 노이즈를 수광할 수 있는 구조의 광 검출 장치와 이 광 검출 장치를 포함함으로써 향상된 광의 비행 시간 측정의 정확도를 가지는 라이다 장치 및 거리 측정 방법을 제공한다.
그러나, 본 개시의 예시적인 실시예가 해결하고자 하는 과제가 상기한 바에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예는,
발광부를 포함하는 송광부로부터 피사체를 향해 방출되고, 상기 피사체에 의해 반사되는 광을 검출하는 광 검출 장치를 제공한다.
상기 광 검출 장치는, 상기 발광부로부터 상기 피사체를 향해 방출되고, 상기 피사체에 의해 반사되는 광을 수광하는 복수 개의 광 검출 소자를 구비하는 수광부 및상기 수광부에 의해 수광된 광에 의한 전기 신호를 처리하는 신호 처리부를 포함할 수 있다.
상기 수광부는 복수 개의 서브 수광 영역을 구비하는 적어도 하나의 수광 영역을 포함하고, 상기 복수 개의 서브 수광 영역 각각에는 상기 복수 개의 광 검출 소자가 각각 마련되며, 상기 신호 처리부는 상기 복수 개의 광 검출 소자와 일대일 대응되도록 구비되는 복수 개의 전류-전압 신호 변환기와 상기 적어도 하나의 수광 영역과 일대일 대응되는 적어도 하나의 신호 합산기를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 수광 영역 각각은 상기 수광부의 하나의 픽셀에 대응될 수 있다.
상기 복수 개의 서브 수광 영역은, 상기 적어도 하나의 수광 영역 중 어느 하나를 N개(N은 자연수)의 영역으로 분할하여 형성한 영역일 수 있다.
상기 복수 개의 서브 수광 영역 각각의 크기는, 상기 발광부로부터 상기 피사체를 향해 방출되고, 상기 피사체에 의해 반사되어 입사하는 광의 입사 영역의 면적보다 작을 수 있다.
상기 수광부는 복수 개의 수광 영역을 포함하고, 상기 신호 처리부는 상기 복수 개의 수광 영역과 일대일 대응되는 복수 개의 신호 합산기를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 신호 합산기는, 상기 복수 개의 수광 영역 중 제1 수광 영역에 포함되는 복수 개의 제1 광 검출 소자와 일대일 대응되는 복수 개의 제1 전류-전압 신호 변환기에 의해 변환된 전압 신호들을 합산하는 제1 신호 합산기 및 상기 복수 개의 수광 영역 중 제2 수광 영역에 포함되는 복수 개의 제2 광 검출 소자와 일대일 대응되는 복수 개의 제2 전류-전압 신호 변환기에 의해 변환된 전압 신호들을 합산하는 제2 신호 합산기를 포함할 수 있다.
상기 신호 처리부는 상기 복수 개의 전류-전압 신호 변환기와 일대일 대응되는 복수 개의 오프셋 제거 필터를 포함할 수 있다.
상기 신호 처리부는 상기 복수 개의 전류-전압 신호 변환기와 일대일 대응되는 복수 개의 증폭기를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 광 검출 소자는, 애벌런치 포토 다이오드(Avalanche Photo Diode) 또는 싱글 포톤 애벌런치 다이오드(Single Photon Avalenche Diode) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
다른 일 실시예는,
광을 방출하는 발광부를 포함하는 송광부, 상기 발광부로부터 피사체를 향해 방출되고, 상기 피사체에 의해 반사되는 광을 수광하는 복수 개의 광 검출 소자를 구비하는 수광부와 상기 수광부에 의해 수광된 광에 의한 전기 신호를 처리하는 신호 처리부를 포함하는 광 검출 장치 및 상기 신호 처리부에 의해 처리된 전기 신호를 이용하여 광의 비행 시간을 산출하는 프로세서를 포함하는 라이다 장치를 제공한다.
상기 수광부는 복수 개의 서브 수광 영역을 구비하는 적어도 하나의 수광 영역을 포함하고, 상기 복수 개의 서브 수광 영역 각각에는 상기 복수 개의 광 검출 소자가 각각 마련되며, 상기 신호 처리부는 상기 복수 개의 광 검출 소자와 일대일 대응되도록 구비되는 복수 개의 전류-전압 신호 변환기와 상기 적어도 하나의 수광 영역과 일대일 대응되는 적어도 하나의 신호 합산기를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 수광 영역 각각은 상기 수광부의 하나의 픽셀에 대응될 수 있다.
상기 복수 개의 서브 수광 영역은, 상기 적어도 하나의 수광 영역 중 어느 하나를 N개(N은 자연수)의 영역으로 분할하여 형성한 영역일 수 있다.
상기 복수 개의 서브 수광 영역 각각의 크기는, 상기 발광부로부터 상기 피사체를 향해 방출되고, 상기 피사체에 의해 반사되어 입사하는 광의 입사 영역의 면적보다 작을 수 있다..
상기 수광부는 복수 개의 수광 영역을 포함하고, 상기 신호 처리부는 상기 복수 개의 수광 영역과 일대일 대응되는 복수 개의 신호 합산기를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 신호 합산기는, 상기 복수 개의 수광 영역 중 제1 수광 영역에 포함되는 복수 개의 제1 광 검출 소자와 일대일 대응되는 복수 개의 제1 전류-전압 신호 변환기에 의해 변환된 전압 신호들을 합산하는 제1 신호 합산기 및 상기 복수 개의 수광 영역 중 제2 수광 영역에 포함되는 복수 개의 제2 광 검출 소자와 일대일 대응되는 복수 개의 제2 전류-전압 신호 변환기에 의해 변환된 전압 신호들을 합산하는 제2 신호 합산기를 포함할 수 있다.
상기 신호 처리부는 상기 복수 개의 전류-전압 신호 변환기와 일대일 대응되는 복수 개의 오프셋 제거 필터를 포함할 수 있다.
상기 신호 처리부는 상기 복수 개의 전류-전압 신호 변환기와 일대일 대응되는 복수 개의 증폭기를 포함할 수 있다.
상기 송광부는 복수 개의 발광부를 포함하고, 상기 복수 개의 발광부는 서로 다른 점광원을 생성할 수 있다.
상기 송광부는, 상기 발광부로부터 방출되어 상기 피사체로 향하는 상기 광의 진행 방향을 조절하는 빔 스티어링 소자를 더 포함할 수 있다.
상기 송광부는, 상기 발광부로부터 방출되는 광을 콜리메이팅하는 콜리메이터를 더 포함할 수 있다.
상기 라이다 장치는, 상기 수광부 전면에 배치되어 상기 피사체에 의해 반사되는 광을 상기 광 검출 장치에 집속시키는 수광 광학부를 더 포함할 수 있다.
상기 수광부는 복수 개의 수광 영역을 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 수광 영역은, 상기 피사체의 서로 다른 위치에서 반사되어 서로 다른 수광 위치로 입사되는 광을 검출하도록 상기 서로 다른 수광 위치에 각각 마련될 수 있다.
다른 일 실시예는,
광원을 이용하여 피사체에 광을 조사하는 단계, 상기 피사체에 의해 반사되어 복수 개의 서브 수광 영역을 포함하는 수광 영역에 입사하는 상기 광을 상기 복수 개의 서브 수광 영역 별로 독립적으로 수광하는 단계, 상기 복수 개의 서브 수광 영역 별로 독립적으로 수광된 광에 의한 전기 신호들을 상기 복수 개의 서브 수광 영역 별로 독립적으로 변조시키는 단계, 상기 독립적으로 변조된 전기 신호들을 합산하는 단계 및 상기 전기 신호를 합산하는 단계에서 합산된 전기 신호를 기초로 상기 광의 비행 시간을 산출하는 단계를 포함하는 거리 측정 방법을 제공한다.
상기 거리 측정 방법은, 상기 전기 신호들을 상기 복수 개의 서브 수광 영역 별로 독립적으로 변조시키는 단계 이후, 상기 변조된 전기 신호들을 합산하는 단계 이전에, 상기 독립적으로 변조된 전기 신호들에 대해 복수 개의 서브 수광 영역 별로 독립적으로 오프셋을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 서브 수광 영역 각각의 크기는, 상기 광원으로부터 방출되고 상기 피사체에 의해 반사되어 입사하는 광의 입사 영역의 면적보다 작을 수 있다.
상기 수광 영역은 상기 피사체에 대한 하나의 픽셀에 대응될 수 있다.
상술한 광 검출 장치, 이를 포함하는 라이다 장치 및 거리 측정 방법에 따르면 광 검출 장치에 포함된 광 검출 소자의 크기를 적절히 조절함으로써 광 검출 장치가 수광하는 노이즈를 최소화 시킬 수 있고, 이에 따라 광의 비행 시간 측정의 정확도가 향상될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 라이다 장치의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 수광부에 포함된 적어도 하나의 수광 영역 중 어느 하나의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 3은 도 1의 수광부에 포함된 적어도 하나의 수광 영역 중 어느 하나의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 4는 도 1의 수광부에 포함된 적어도 하나의 수광 영역 중 어느 하나와 신호 처리부 및 프로세서의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 5는 비교예에 따른 수광 영역의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 6은 비교예에 따른 수광 영역과 신호 처리부 및 프로세서의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 7은 도 5의 비교예에 따른 수광 영역에 포함된 광 검출 소자가 외광이 없는 경우에 수광한 광에 의한 전기 신호를 도 6의 신호 처리부가 처리한 결과를 시간의 흐름에 따라 나타내는 제1 곡선의 그래프이다.
도 8은 도 5의 비교예에 따른 수광 영역에 포함된 광 검출 소자가 외광이 있는 경우에 수광한 광에 의한 전기 신호를 도 6의 신호 처리부가 처리한 결과를 시간의 흐름에 따라 나타내는 제2 곡선의 그래프이다.
도 9는 도 2의 수광 영역에 포함된 복수 개의 광 검출 소자가 외광이 있는 경우에 수광한 광에 의한 전기 신호를 도 4의 신호 처리부가 처리한 결과를 시간의 흐름에 따라 나타낸 제3 곡선의 그래프와 도 7 및 도 8의 제1 곡선과 제2 곡선을 비교하여 나타낸 것이다.
도 10은 도 1의 라이다 장치에 적용될 수 있는 송광부의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 11은 도 1의 광 검출 장치에 포함된 수광부에 광을 집속시키는 수광 광학부의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 12는 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 13은 일 실시예에 따른 거리 측정 방법을 간략하게 도시한 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 예시적인 실시예에 따른 광 검출 장치, 이를 포함하는 라이다 장치 및 거리 측정 방법에 대해 상세히 설명한다. 이하의 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성과 편의를 위하여 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예들은 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
“상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 한정되는 것은 아니다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 광 검출 장치, 이를 포함하는 라이다 장치 및 거리 측정 방법은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 일 실시예에 따른 라이다 장치(1000)의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다. 도 2는 도 1의 수광부(210)에 포함된 적어도 하나의 수광 영역(20) 중 어느 하나의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다. 도 3은 도 1의 수광부(210)에 포함된 적어도 하나의 수광 영역(20) 중 어느 하나의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다. 도 4는 도 1의 수광부(210)에 포함된 적어도 하나의 수광 영역(20) 중 어느 하나와 신호 처리부(400) 및 프로세서(30)의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1000)는 피사체(OBJ)를 향해 광을 방출하는 발광부(10)를 포함하는 송광부(100), 송광부(100)로부터 피사체(OBJ)를 향해 방출되고, 피사체(OBJ)에 의해 반사되는 광을 검출하는 광 검출 장치(200)와 광 검출 장치(200)에 의해 수광된 광에 의한 전기 신호를 이용하여 광의 비행 시간을 산출하는 프로세서(30)를 포함할 수 있다.
광 검출 장치(200)는 수광부(210)와 신호 처리부(220)를 포함할 수 있다. 수광부(210)는 발광부(10)로부터 피사체(OBJ)를 향해 방출되고, 피사체(OBJ)에 의해 반사되는 광을 수광하는 복수 개의 광 검출 소자를 구비할 수 있다. 신호 처리부(220)는 수광부(210)에 의해 수광된 광에 의한 전기 신호를 처리하도록 구성될 수 있다. 프로세서(30)는 신호 처리부(220)에 의해 처리된 전기 신호를 이용하여 광의 비행 시간을 산출하도록 구성될 수 있다. 라이다 장치(1000)는 송광부(100), 수광부(210)의 구동을 제어하는 제어부(300)를 포함할 수 있다. 프로세서(30)는 제어부(300)에 포함되는 구성일 수 있다.
발광부(10)는 발광 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광부(10)는 레이저 다이오드(laser diode; LD), 측면 발광 레이저 (Edge emitting laser), 수직 공진형 표면 발광 레이저 (Vertical-cavity surface emitting laser; VCSEL) 분포궤환형 레이저(Distributed feedback laser), 발광 다이오드 (light emitting diode; LED), 슈퍼 발광 다이오드(super luminescent diode; SLD) 중 어느 하나의 발광 소자를 포함할 수 있다. 발광부(10)는 피사체(OBJ)의 위치, 형상의 분석에 사용할 광을 생성할 수 있다. 발광부(10)는 피사체(OBJ)의 위치, 형상 분석에 적합한 파장 대역의 광을 생성할 수 있다. 예를 들어, 발광부(10)는 적외선 대역 파장의 광을 생성 및 방출할 수 있다. 적외선 대역의 광을 사용하면 태양광을 비롯한 가시광선 영역의 자연광과 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 그러나 반드시 적외선 대역에 한정되는 것은 아니며 발광부(10)는 다양한 파장 대역의 빛을 방출할 수 있다. 발광부(10)는 펄스파(pulsed wave) 또는 연속파(continuous wave)를 생성할 수 있다.
송광부(100)는 발광부(10)로부터 방출되는 광이 피사체(OBJ)를 향해 진행하도록 광의 진행 방향을 변경할 수 있다. 송광부(100)는 소정의 영역에 걸쳐 광을 방출함으로써, 소정의 관측 시야(Field of view)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 송광부(100)는 피사체(OBJ)가 포함된 영역에 광을 방출함으로써 관측 시야(Field of View)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 피사체(OBJ)가 포함된 소정 영역을 스캐닝하기 위해, 송광부(100)는 3차원 공간 상의 발광부(10)의 위치를 적절히 조절함으로써 발광부(10)로부터 방출되는 광에 의한 관측 시야(Field of View)를 형성할 수 있다. 이 관측 시야(Field of View)를 통해서 피사체(OBJ)가 포함된 소정 영역이 스캐닝될 수 있다. 예를 들어, 송광부(100)로부터 방출되는 광에 의해서 25개의 픽셀(px)을 포함하는 5 x 5 크기의 관측 시야(Field of View)가 형성될 수 있다. 도 1에는 5 x 5 크기의 관측 시야(Field of View)가 도시되었으나, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니다.
발광부(10)는 점광원을 생성할 수 있다. 여기서 점광원이란 관측 시야(Field of View)에 포함된 복수 개의 픽셀(px) 중 어느 하나에 대응되는 광원을 의미할 수 있다. 송광부(100)에는 발광부(10)로부터 방출되는 광의 진행 경로를 변경시키는 소정의 광학계(미도시)가 더 포함될 수 있다. 이에 따라, 발광부(10)에 의해 생성된 점광원으로부터 방출되는 광은, 송광부(100)에 의해 진행 방향이 변경되어, 관측 시야(Field of View)의 복수 개의 픽셀(px)을 형성하도록 대상체(OBBJ) 측으로 보내질 수 있다. 다시 말해, 발광부(10)에 의해 생성된 점광원으로부터 방출되는 광의 진행 방향이 송광부(100)에 의해 순차적으로 변경되는 동안, 복수 개의 픽셀(px)이 순차적으로 형성되어 소정의 관측 시야(Field of View)가 형성될 수 있다.
송광부(100)는 복수 개의 발광부(10)를 포함할 수 있다. 이 경우, 소정의 관측 시야(Field of View)는 복수 개의 발광부(10)에 의해 형성된 서로 다른 복수 개의 점광원으로부터 방출된 광에 의해 형성될 수 있다. 이에 따라, 송광부(100)가 하나의 발광부(10)를 포함하는 경우에 비해, 복수 개의 발광부(10)를 포함하는 경우에 소정의 관측 시야(Field of View)가 더욱 이른 시간 내에 형성될 수 있다. 복수 개의 발광부(10)를 구비하는 송광부(100)의 예시적인 구성에 대해서는 도 10을 참조하여 후술한다.
수광부(210)는 발광부(10)에 의해 생성된 점광원으로부터 방출되어 피사체(OBJ)에 의해 반사되는 광을 수광하는 적어도 하나의 수광 영역(20)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 수광부(210)는 피사체(OBJ)로부터의 반사광을 위치에 따라 구분하여 검출할 수 있는 복수 개의 수광 영역(20)을 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 수광부(210)는 하나의 수광 영역(20)을 포함할 수도 있다.
수광부(210)가 복수 개의 수광 영역(20)을 포함하는 경우, 예를 들어, 복수 개의 수광 영역(20)은 이차원 어레이 형태로 마련될 수 있다. 복수 개의 수광 영역(20)은 피사체(OBJ)의 서로 다른 위치에서 반사되어 서로 다른 수광 위치로 입사되는 광을 검출하도록 상기 서로 다른 수광 위치에 각각 마련될 수 있다. 도 1에는 복수 개의 수광 영역(20)이 이차원 어레이 형태로 배열된 구성이 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것이며, 복수 개의 수광 영역(20)은 일차원적으로 배열될 수도 있다.
라이다 장치(1000)가 광의 비행 시간을 보다 정확히 측정하기 위해서는 외광(e.g 태양광)에 의한 노이즈 발생을 최소화해야 할 필요가 있다. 외광에 의한 영향을 최소화하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따른 적어도 하나의 수광 영역(20) 각각의 예시적인 구성을 도 2를 참조하여 후술한다.
도 2를 참조하면, 적어도 하나의 수광 영역(20) 각각은 복수 개의 서브 수광 영역(SA1 ~ SA16)을 구비할 수 있다. 적어도 하나의 수광 영역(20) 각각은 수광부(210)의 하나의 픽셀(pixel)에 대응될 수 있다. 이에 따라, 적어도 하나의 수광 영역(20) 각각을 복수 개의 수광 영역(SA1 ~ SA16)으로 분할하는 것은, 수광부(210)의 하나의 픽셀을 복수 개의 영역으로 분할하는 것과 같다.
복수 개의 서브 수광 영역(SA1 ~ SA16)은 적어도 하나의 수광 영역(20) 중 어느 하나를 N개(N은 자연수)의 영역으로 분할하여 형성한 영역일 수 있다. 복수 개의 서브 수광 영역(SA1 ~ SA16)의 면적은 서로 동일할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 복수 개의 서브 수광 영역(SA1 ~ SA16) 중 적어도 어느 두 개의 면적은 서로 다를 수 있다. 도 2를 참조하면, 하나의 수광 영역(20)이 예를 들어, 16개로 분할될 수 있다. 다시 말해, 하나의 수광 영역(20)은 16개의 서브 수광 영역(SA1 ~ SA16)을 포함할 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것이며, 본 개시에 따른 다양한 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 적어도 어느 하나의 수광 영역(20) 중 어느 하나는 16개 보다 적거나 많은 개수의 서브 수광 영역으로 분할될 수 있다.
복수 개의 서브 수광 영역(SA1 ~ SA16) 각각에는 복수 개의 광 검출 소자(도 4의 PD1, PD2, PD3, ..., PD16)가 각각 마련될 수 있다. 복수 개의 서브 수광 영역(SA1 ~ SA16) 중 일부 영역에만 발광부(10)로부터 방출되어 피사체(OBJ)에 의해 반사된 광이 입사할 수 있다. 다시 말해, 발광부(10)로부터 피사체(OBJ)를 향해 방출되고, 피사체(OBJ)에 의해 반사되어 입사한 광의 입사 영역(LA1)의 면적은 적어도 하나의 수광 영역(20) 각각의 면적보다 작을 수 있다. 또한, 발광부(10)로부터 피사체(OBJ)를 향해 방출되고, 피사체(OBJ)에 의해 반사되어 입사한 광의 입사 영역(LA1)의 면적은 복수 개의 서브 수광 영역(SA1 ~ SA16) 각각의 크기보다 클 수 있다.
도 2를 참조하면, 예를 들어, 복수 개의 서브 수광 영역(SA1 ~ SA16) 중 수광 영역(20)의 중앙에 위치한 일부 서브 수광 영역(SA6, SA7, SA10, SA11)에만 발광부(10)로부터 방출되어 피사체(OBJ)에 의해 반사된 광이 입사할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 도 3에 도시된 바와 같이, 발광부(10)로부터 방출되어 피사체(OBJ)에 의해 반사된 광의 입사 영역(LA2)은 복수 개의 서브 수광 영역(SA1 ~ SA16) 전체에 걸칠 수 있다. 이하에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 발광부(10)로부터 방출되어 피사체(OBJ)에 의해 반사된 광이 일부 서브 수광 영역(SA6, SA7, SA10, SA11)에 입사한 경우에 대해 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 수광 영역(20) 중 어느 하나에 대해, 발광부(10)로부터 방출되고 피사체(OBJ)에 의해 반사되어 입사한 광의 세기를 'Sg' 라 할 때, 일부 서브 수광 영역(SA6, SA7, SA10, SA11) 각각에 대해, 피사체(OBJ)에 의해 반사되어 입사한 광의 세기는 각각 'Sg/4' 일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 피사체(OBJ)에 의해 반사되어 입사한 광의 입사 영역(LA1)의 모양 및 위치에 따라, 일부 서브 수광 영역(SA6, SA7, SA10, SA11) 각각에 피사체(OBJ)에 의해 반사되어 입사한 광의 세기는 일부 서브 수광 영역(SA6, SA7, SA10, SA11)마다 서로 조금씩 차이가 있을 수 있다. 이하에서는 피사체(OBJ)에 의해 반사되어 일부 서브 수광 영역(SA6, SA7, SA10, SA11)에 입사한 광의 양이 모두 동일한 경우를 가정하여 설명한다.
한편, 적어도 하나의 수광 영역(20) 중 어느 하나에 대해, 입사한 외광(예를 들어, 태양광)의 세기를 'N'이라 할 수 있다. 외광은 노이즈(Noise)를 야기할 수 있다. 복수 개의 서브 수광 영역(SA1 ~ SA16) 각각에 대해 입사한 외광의 세기는 각각 'N/16' 일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 복수 개의 서브 수광 영역(SA1 ~ SA16) 각각에 대해 입사한 외광의 세기는 복수 개의 서브 수광 영역(SA1 ~ SA16)의 개수에 따라서 달라질 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 복수 개의 서브 수광 영역(SA1 ~ SA16)의 개수가 16개인 경우에 한하여 설명한다. 한편, 전술한 바와 같이, 복수 개의 서브 수광 영역(SA1 ~ SA16) 각각에 대해 입사한 외광의 세기가 각각 'N/16' 인 경우는, 복수 개의 서브 수광 영역(SA1 ~ SA16)을 동일한 면적의 16개의 영역으로 나눈 경우이다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 복수 개의 서브 수광 영역(SA1 ~ SA16)을 서로 다른 면적의 영역으로 나눈 경우, 복수 개의 서브 수광 영역(SA1 ~ SA16) 각각에 대해 입사한 외광의 세기는 각 영역의 면적에 따라 서로 다를 수 있다.
도 2를 참조하면, 복수 개의 서브 수광 영역(SA1 ~ SA16) 중에서, 발광부(10)로부터 방출되어 피사체(OBJ)에 의해 반사된 광 및 외광이 동시에 입사한 일부 서브 수광 영역(SA6, SA7, SA10, SA11) 각각에 입사한 광의 세기는 각각 'Sg/4 + N/16' 일 수 있다.
도 4를 참조하면, 적어도 하나의 수광 영역(20)은 복수 개의 광 검출 소자(PD1, PD2, PD3, ..., PD16)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 서브 수광 영역(SA1, SA2, SA3, ..., SA16) 각각에는 복수 개의 광 검출 소자(PD1, PD2, PD3, ..., PD16)가 각각 마련될 수 있다. 도 3에는 복수 개의 광 검출 소자(PD1, PD2, PD3, ..., PD16)가 16개인 예가 도시되었으나, 본 개시의 다양한 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 적어도 하나의 수광 영역(20) 각각에 포함된 복수 개의 서브 수광 영역(SA1, SA2, SA3, ..., SA16)의 개수가 16개보다 많은 경우에는, 이에 따라, 복수 개의 광 검출 소자(PD1, PD2, PD3, ..., PD16)의 개수가 16개보다 많을 수 있다. 다시 말해, 복수 개의 광 검출 소자(PD1, PD2, PD3, ..., PD16)의 개수는 복수 개의 서브 수광 영역(SA1, SA2, SA3, ..., SA16)의 개수에 대응될 수 있다.
복수 개의 광 검출 소자(PD1, PD2, PD3, ..., PD16)는 광을 센싱할 수 있는 센서로서, 예를 들어, 광 에너지에 의해 전기 신호를 발생시키는 수광 소자일 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 광 검출 소자(PD1, PD2, PD3, ..., PD16)는 입사광의 에너지를 이용하여 전류를 발생시킬 수 있다. 수광 소자의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 복수 개의 광 검출 소자(PD1, PD2, PD3, ..., PD16)는 센싱 감도가 높은 애벌런치 포토 다이오드(Avalanche Photo Diode; APD) 또는 싱글 포톤 애벌런치 다이오드(Single Photon Avalanche Diode; SPAD) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
복수 개의 광 검출 소자(PD1, PD2, PD3, ..., PD16)에 의해 발생한 전류는 신호 처리부(220)로 전달될 수 있다. 신호 처리부(220)는 복수 개의 광 검출 소자(PD1, PD2, PD3, ..., PD16)와 일대일 대응되도록 구비되는 복수 개의 전류-전압 신호 변환기(t1, t2, t3, ..., t16)(Transimpedance; TIA)를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1 광 검출 소자(PD1)에 의해 수광된 광에 의한 전류 신호는 제1 전류-전압 신호 변환기(t1)에 의해서 전압 신호로 변환될 수 있다. 또한, 제2 광 검출 소자(PD2)에 의해 수광된 광에 의한 전류 신호는 제2 전류-전압 신호 변환기(t2)에 의해서 전압 신호로 변환될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 제16 광 검출 소자(PD16)에 의해 수광된 광에 의한 전류 신호는 제16 전류-전압 신호 변환기(t16)에 의해서 전압 신호로 변환될 수 있다.
신호 처리부(220)는 복수 개의 전류-전압 신호 변환기(t1, t2, t3, ..., t16)와 일대일 대응되도록 구비되는 복수 개의 오프셋(offset) 제거 필터(o1, o2, o3, ..., o16)를 더 포함할 수 있다. 복수 개의 오프셋 제거 필터(o1, o2, o3, ..., o16)는 고주파 필터(high pass filter; HPF) 또는 저주파 필터(low pass filter; LPF)를 포함할 수 있다. 도 4에는 복수 개의 오프셋 제거 필터(o1, o2, o3, ..., o16)가 고주파 필터(HPF)인 경우가 도시되어 있다. 복수 개의 오프셋 제거 필터(o1, o2, o3, ..., o16)는 복수 개의 광 검출 소자(PD1, PD2, PD3, ..., PD16)에 입사한 외광에 의한 오프셋의 적어도 일부를 제거하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 제1 오프셋 제거 필터(o1)는 제1 전류-전압 신호 변환기(t1)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 오프셋 제거 필터(o1)는 제1 광 검출 소자(PD1)에 입사한 N/16의 세기를 가지는 외광에 의한 오프셋의 적어도 일부를 제거할 수 있다. 또한, 제2 오프셋 제거 필터(o2)는 제2 전류-전압 신호 변환기(t2)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 제2 오프셋 제거 필터(o2)는 제2 광 검출 소자(PD2)에 입사한 N/16의 세기를 가지는 외광에 의한 오프셋의 적어도 일부를 제거할 수 있다. 이와 같은 방식으로, 제16 오프셋 제거 필터(o16)는 제16 전류-전압 신호 변환기(t16)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 제16 오프셋 제거 필터(o16)는 제16 광 검출 소자(PD16)에 입사한 N/16의 세기를 가지는 외광에 의한 오프셋의 적어도 일부를 제거할 수 있다.
신호 처리부(220)는 복수 개의 전류-전압 신호 변환기(t1, t2, t3, ..., t16)와 일대일 대응되도록 구비되는 복수 개의 증폭기(Amp)를 더 포함할 수 있다. 복수 개의 증폭기(Amp)는 복수 개의 오프셋 제거 필터(o1, o2, o3, ..., o16)와 일체로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 복수 개의 증폭기(Amp)는 복수 개의 오프셋 제거 필터(o1, o2, o3, ..., o16)와 독립적으로 마련될 수도 있다. 복수 개의 증폭기(Amp) 각각은 복수 개의 오프셋 제거 필터(o1, o2, o3, ..., o16)로부터의 오프셋의 적어도 일부가 제거된 신호들의 값을 증폭시킬 수 있다.
신호 처리부(220)는 적어도 하나의 수광 영역(20) 각각과 일대일 대응되는 신호 합산기(80)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 신호 합산기(80)는 적어도 하나의 수광 영역(20) 중 제1 수광 영역에 포함되는 복수 개의 광 검출 소자(PD1, PD2, PD3, ..., PD16)와 일대일 대응되는 복수 개의 전류-전압 신호 변환기(t1, t2, t3, ..., t16)에 의해 변환된 전압 신호들을 합산하는 제1 신호 합산기를 포함할 수 있다. 또한, 신호 합산기(80)는 적어도 하나의 수광 영역(20) 중 제2 수광 영역에 포함되는 복수 개의 광 검출 소자(PD1, PD2, PD3, ..., PD16)와 일대일 대응되는 복수 개의 전류-전압 신호 변환기(t1, t2, t3, ..., t16)를 통해 변환된 전압 신호를 합산하는 제2 신호 합산기를 더 포함할 수 있다.
복수 개의 전류-전압 신호 변환기(t1, t2, t3, ..., t16)와 신호 합산기(80) 사이에는 복수 개의 오프셋 제거 필터(o1, o2, o3, ..., o16)가 마련될 수 있다. 이에 따라, 복수 개의 오프셋 제거 필터(o1, o2, o3, ..., o16)에 의해 오프셋의 적어도 일부가 제거된 신호들이 신호 합산기(80)에 의해 합산될 수 있다.
신호 합산기(80)에 의해 합산된 신호는 제어부(300)에 포함된 프로세서(30)로 전달될 수 있다. 프로세서(30)는 적어도 하나의 수광 영역(20) 각각에 대응되는 복수 개의 비교기(91)(Comparator)와 복수 개의 타임 카운터(92)를 포함할 수 있다. 타임 카운터(92)는 TDC(Time to Digital Converter)로 구현될 수 있다. 또한, 프로세서(30)는 적어도 하나의 수광 영역(20) 각각에 대응되는 복수 개의 아날로그-디지털 컨버터(93)(Analog-to-digital convertor; ADC)와 복수 개의 TCSPC(94)(Time Correlated Single Photon Counting)를 포함할 수 있다. 도 3에는 프로세서(30)가 비교기(91), 타임 카운터(92), 아날로그-디지털 컨버터(93) 및 TCSPC(94)를 각각 하나씩 포함하고 있는 것을 도시하였으나, 본 개시에 따른 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 프로세서(30)는 복수 개의 비교기(91), 복수 개의 타임 카운터(92), 복수 개의 아날로그-디지털 컨버터(93) 및 복수 개의 TCSPC(94)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수광부(210)에 복수 개의 수광 영역(20)이 마련된 경우에, 프로세서(30)는 복수 개의 수광 영역(20)의 개수에 대응하는 만큼의 복수 개의 비교기(91), 복수 개의 타임 카운터(92), 복수 개의 아날로그-디지털 컨버터(93) 및 복수 개의 TCSPC(94)를 포함할 수 있다.
복수 개의 비교기(91)는 신호 합산기(80)로부터 전달된 신호와 설정된 기준값을 비교하여 소정의 디지털 신호를 생성할 수 있다. 복수 개의 비교기(91) 각각으로부터의 상기 소정의 디지털 신호가 입력되면, 복수 개의 타임 카운터(92) 각각은, 송광부(100)에 의한 광 조사 시점으로부터 클락 신호(clock signal)가 몇 주기 생성되었는지를 계산하여, 광의 비행 시간을 측정할 수 있다. 또한, 복수 개의 타임 카운터(92) 각각은 측정된 광의 비행 시간들 각각에 대한 정보를 레지스터에 저장할 수 있다. 한편, 복수 개의 아날로그-디지털 컨버터(93)는 신호 합산기(80)로부터 전달된 신호를 샘플링하여 소정의 디지털 신호를 생성할 수 있다. 복수 개의 TCSPC(94)는 복수 개의 아날로그-디지털 컨버터(93) 각각으로부터 입력되는 상기 소정의 디지털 신호를 이용하여 광의 비행 시간을 측정할 수 있다.
신호 처리부(220)에 의해 변환, 오프셋 제거, 증폭된 전기 신호는 제어부(300)로 전달될 수 있다. 제어부(300)는 송광부(100) 및 수광부(210)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제어부(300)는 송광부(100)에 전기 신호를 전달하여, 송광부(100)가 특정 파장 및 에너지를 가지는 광을 방출하도록 제어할 수 있다. 나아가, 송광부(100)가 관측 시야(Field of View)의 특정 픽셀(px)에 광을 조사한 경우, 제어부(300)가 수광부(210)에 전기 신호를 전달하여, 이 특정 픽셀(px)에 대응되는 적어도 하나의 수광 영역(20) 중 어느 하나가 동작하여 광을 수광하도록 제어할 수 있다.
프로세서(30)는 수신된 전기 신호를 분석하여 피사체(OBJ)의 존재 여부, 위치, 형상, 물성 등의 분석을 수행할 수 있다. 프로세서(30)는 예를 들어, 광 비행 시간(Time of Flight) 측정을 위한 연산과 이로부터 피사체(OBJ)의 3차원 형상 판별을 수행하거나, 라만 분석법을 이용한 피사체(OBJ)의 종류, 성분, 농도, 물성 분석을 수행할 수 있다.
프로세서(30)에서는 다양한 연산 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 직접 시간 측정 방법은 피사체(OBJ)에 펄스광을 투사하고 피사체에 반사되어 광이 돌아오는 시간을 타이머로 측정하여 거리를 구한다. 상관법(correlation)은 펄스광을 피사체(OBJ)에 투사하고 피사체(OBJ)에 반사되어 돌아오는 반사광의 밝기로부터 거리를 측정한다. 위상지연 측정 방법은 사인파와 같은 연속파(continuous wave) 광을 피사체(OBJ)에 투사하고 피사체(OBJ)에 반사되어 돌아오는 반사광의 위상차를 감지하여 거리로 환산하는 방법이다.
프로세서(30)는 연산 결과, 즉, 피사체(OBJ)의 형상, 위치, 물성에 대한 정보를 다른 유닛으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 피사체(OBJ)의 3차원 형상이나 동작, 위치에 대한 정보가 필요한 자율 구동 기기에 상기한 정보가 전송될 수 있다. 또는, 피사체(OBJ)의 물성 정보, 예를 들어, 생체 정보를 활용하는 의료 기기에 상기한 정보가 전송될 수 있다. 또는, 결과가 전송되는 다른 유닛은 결과를 출력하는 디스플레이 장치나 프린터일 수도 있다. 이외에도, 스마트폰, 휴대폰, PDA(personal digital assistant), 랩톱(laptop), PC, 및 기타 모바일 또는 비모바일 컴퓨팅 장치일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
라이다 장치(1000)는 제어부(300)에서 수행하는 동작을 위한 프로그램 및 기타 데이터들이 저장되는 메모리(미도시)를 포함할 수 있다.
라이다 장치(1000)는 전방 물체에 대한 3차원 정보를 실시간으로 획득하는 센서로 활용될 수 있어 자율 구동 기기, 예를 들어, 무인자동차, 자율주행차, 로봇, 드론 등에 적용될 수 있다. 라이다 장치(1000)는 복수의 스캔 라인을 따라 동시에 피사체(OBJ)를 스캔할 수 있으므로, 빠른 속도로 피사체(OBJ)에 대한 분석이 가능하다.
도 5는 비교예에 따른 수광 영역(50)의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다. 도 6은 비교예에 따른 수광 영역(50)과 신호 처리부(221) 및 프로세서(32)의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 발광부(10)로부터 피사체(OBJ)를 향해 방출되고, 피사체(OBJ)에 의해 반사되어 입사한 비교예에 따른 수광 영역(50)에 입사한 광의 입사 영역(LA3)은 도 2의 광의 입사 영역(LA1)과 동일하다. 동일한 양의 광이 입사한 경우, 비교예에 따른 수광 영역(50)이 광을 수광하는 방식과 도 2의 수광 영역(20)이 광을 수광하는 방식이 어떻게 다른지 아래 설명을 통해 알 수 있다.
비교예에 따른 수광 영역(50)은 서브 수광 영역을 포함하지 않을 수 있다. 도 6을 참조하면, 수광 영역(50)은 하나의 광 검출 소자(PDx)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 수광 영역(50) 전체 면적에 대응하는 면적을 가지는 하나의 광 검출 소자(PDx)가 마련될 수 있다. 이에 따라, 수광 영역(50)에 대해, 발광부(10)로부터 방출되고 피사체(OBJ)에 의해 반사되어 입사한 광의 세기를 'Sg'라 하고, 외광의 세기를 'N' 이라 할 때, 수광 영역(50) 전체에 입사한 광의 세기는 'Sg+N' 일 수 있다. 비교예에 따른 수광 영역(50)은 입사광을 하나의 광 검출 소자(PDx)를 이용하여 수광할 수 있다. 다시 말해, 수광 영역(50)은 입사광을 복수 개의 서브 수광 영역별로 분할하여 수광하지 않는다. 이에 따라, 수광 영역(50)에 포함된 광 검출 소자(PDx)가 수광한 외광의 세기는 'N'으로서, 도 4의 복수 개의 광 검출 소자(PD1, PD2, PD3, ..., PD16) 각각이 수광한 외광의 세기 'N/16' 보다 크다.
비교예에 따른 수광 영역(50)에 포함된 광 검출 소자(PDx)에 의해 발생한 전류는 신호 처리부(221)로 전달될 수 있다. 신호 처리부(221)는 광검출 소자(PDx)와 일대일 대응되도록 구성되는 전류-전압 신호 변환기(tx)를 포함할 수 있다. 또한, 신호 처리부(221)는 전류-전압 신호 변환기(tx)와 일대일 대응되도록 구성되는 오프셋 제거 필터(ox) 및 증폭기(Amp)를 포함할 수 있다. 증폭기(Amp)는 오프셋 제거 필터(ox)와 일체형으로 형성될 수 있다. 오프셋 제거 필터(ox)는 N의 세기를 가지는 외광에 의한 오프셋의 적어도 일부를 제거할 수 있다.
신호 처리부(221)에 의해 처리된 신호는 프로세서(32)로 전달될 수 있다. 프로세서(32)는 수광 영역(50)에 대응되는 비교기(95)와 타임 카운터(96)를 포함할 수 있다. 타임 카운터(96)는 TDC(Time to Digital Converter)로 구현될 수 있다. 또한, 프로세서(32)는 수광 영역(50) 각각에 대응되는 복수 개의 아날로그-디지털 컨버터(97)(ADC)와 TCSPC(98)(Time Correlated Single Photon Counting)를 포함할 수 있다.
도 7은 도 5의 비교예에 따른 수광 영역(50)에 포함된 광 검출 소자(PDx)가 외광이 없는 경우에 수광한 광에 의한 전기 신호를 도 6의 신호 처리부(221)가 처리한 결과를 시간의 흐름에 따라 나타내는 제1 곡선(K1)의 그래프이다. 도 8은 도 5의 비교예에 따른 수광 영역(50)에 포함된 광 검출 소자(PDx)가 외광이 있는 경우에 수광한 광에 의한 전기 신호를 도 6의 신호 처리부(221)가 처리한 결과를 시간의 흐름에 따라 나타내는 제2 곡선(K2)의 그래프이다. 도 7 및 도 8의 그래프의 가로축은 시간을 의미하고, 세로축은 전압 신호의 크기 의미한다.
도 7을 참조하면, 제1 곡선(K1)에 따르면 외광이 없는 경우(예를 들어, 실내 공간에서 광을 수광하는 경우)에 제1 구간(약 0.16μs 내지 0.22μs)과 제2 구간(약 0.42μs 내지 0.48μs)에 발광부(도 1의 10)로부터 방출되어 피사체(OBJ)에 의해 반사된 광에 의한 전기 신호가 광 검출 소자(PDx)로부터 검출될 수 있다. 광 검출 소자(PDx)로부터 검출된 전기 신호는 신호 처리부(221)에 의해 처리될 수 있다.
상기 제1 구간 및 제2 구간에 각각 측정된 발광부(10)로부터의 광에 의한 전기 신호의 제1 피크값(P1)은 약 320mV이고, 제2 피크값(P2)은 약 180mV일 수 있다. 제1 피크값(P1) 및 제2 피크값(P2)은 발광부(10)로부터의 방출되어 입사한 광에 의해서 나타날 수 있다. 여기서, 제1 피크값(P1) 및 제2 피크값(P2)이 서로 다른 이유는, 발광부(10)로부터의 방출되어 입사한 광이 상기 제1 구간 및 제2 구간에서 서로 다른 세기를 가질 수 있기 때문이다.
또한, 제1 곡선(K1)에 따르면, 상기 제1 구간 및 제2 구간 이외 구간, 즉, 발광부(10)로부터의 광이 수광되지 않는 구간에서의 전기 신호(약 0mV)는 제1 기준값(RV1)으로 표시될 수 있다. 이 경우, 제1 피크값(P1)과 제1 기준값(RV1)의 차이는 제1 차이(PK1)로 지칭될 수 있고, 제2 피크값(P2)과 제1 기준값(RV1)의 차이는 제2 차이(PK2)로 지칭될 수 있다.
도 5 및 도 8을 참조하면, 제2 곡선(K2)에 따르면 외광이 있는 경우에 제3 구간(약 0.16μs 내지 0.19μs)과 제4 구간(약 0.42μs 내지 0.43μs)에 발광부(도 1의 10)로부터 방출되어 피사체(OBJ)에 의해 반사된 광에 의한 전기 신호가 광 검출 소자(PDx)로부터 검출될 수 있다. 광 검출 소자(PDx)로부터 검출된 전기 신호는 신호 처리부(221)에 의해 처리될 수 있다.
상기 제3 구간 및 제4 구간에 각각 측정된 발광부(10)로부터의 광에 의한 전기 신호의 제3 피크값(P3)은 약 320mV이고, 제4 피크값(P2)은 약 180mV일 수 있다. 제3 피크값(P3) 및 제4 피크값(P4)은 발광부(10)로부터의 방출되어 입사한 광에 의해서 나타날 수 있다. 여기서, 제3 피크값(P3) 및 제4 피크값(P4)이 서로 다른 이유는, 발광부(10)로부터의 방출되어 입사한 광이 상기 제3 구간 및 제4 구간에서 서로 다른 세기를 가질 수 있기 때문이다.
또한, 제2 곡선(K2)에 따르면, 상기 제3 구간 및 제4 구간 이외 구간, 즉, 발광부(10)로부터의 광이 수광되지 않는 구간에서의 전기 신호(약 140mV)는 제2 기준값(RV2)으로 표시될 수 있다. 제2 기준값(RV2)은 외광에 의한 오프셋일 수 있다. 예를 들어, 도 5의 외광(세기 'N'을 가지는 광)에 의해서, 제1 기준값(RV1)으로부터 오프셋이 발생하여 제2 기준값(RV2)이 나타날 수 있다. 따라서 제2 기준값(RV2)은 제1 기준값(RV1)보다 높을 수 있다. 이 경우, 제3 피크값(P3)과 제2 기준값(RV2)의 차이는 제3 차이(PK3)로 지칭될 수 있고, 제4 피크값(P4)과 제2 기준값(RV2)의 차이는 제4 차이(PK4)로 지칭될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 외광이 존재하는 경우와 존재하지 않는 경우에, 발광부(10)로부터 방출되고 피사체(OBJ)에 의해 반사되어 입사한 광의 세기가 동일하다면, 도 5의 광 검출 소자(PDx)에 의해 수광된 광에 의한 전기 신호의 피크값은 두 경우에 서로 동일할 수 있다. 예를 들어, 제1 피크값(P1)과 제3 피크값(P3)은 동일하고, 제2 피크값(P2)과 제4 피크값(P4)은 동일할 수 있다.
그러나, 발광부(10)로부터의 광을 수광하지 않는 구간에서, 외광이 존재하는 경우에 광 검출 소자(PDx)에 의해 검출된 전기 신호는 외광이 존재하지 않는 경우에 광 검출 소자(PDx)에 의해 검출된 전기 신호보다 높을 수 있다. 예를 들어, 외광이 존재하는 경우의 제2 기준값(RV2)은 외광이 존재하지 않는 경우의 제1 기준값(RV1)보다 높을 수 있다. 이에 따라, 제3 차이(PK3)는 제1 차이(PK1)보다 작고, 제4 차이(PK4)는 제2 차이(PK2)보다 작을 수 있다. 피크값(P1, P2, P3, P4)과 기준값(RV1, RV2)의 차이가 클수록 비교기(도 6의 95)에 의한 피크 검출이 보다 정확히 이루어질 수 있고, 이에 따라 보다 정확한 광의 이동 시간 측정이 가능할 수 있다. 따라서, 제3 차이(PK3)는 제1 차이(PK1)보다 작고, 제4 차이(PK4)는 제2 차이(PK2)보다 작으므로, 도 8의 경우와 같이 외광이 존재하는 경우는 도 7의 경우와 같이 외광이 존재하지 않는 경우에 비해, 프로세서(32)에 의한 광의 이동 시간 측정의 정확도가 낮아질 수 있다.
도 9는 도 2의 수광 영역(20)에 포함된 복수 개의 광 검출 소자(도 4의 PD1, PD2, PD3, ..., PD16)가 외광이 있는 경우에 수광한 광에 의한 전기 신호를 도 4의 신호 처리부(220)가 처리한 결과를 시간의 흐름에 따라 나타낸 제3 곡선(K3)의 그래프와 도 7 및 도 8의 제1 곡선(K1)과 제2 곡선(K2)을 비교하여 나타낸 것이다. 도 9의 그래프의 가로축은 시간을 의미하고, 세로축은 전압 신호의 크기를 의미한다.
도 2 및 도 9를 참조하면, 제3 곡선(K3)에 따르면 외광이 있는 경우에 제5 구간(약 0.16μs 내지 0.2μs)과 제 6구간(약 0.42μs 내지 0.44μs)에 발광부(도 1의 10)로부터 방출되어 피사체(OBJ)에 의해 반사되어 입사한 광에 의한 전기 신호가 복수 개의 광 검출 소자(PD1, PD2, PD3, ..., PD16) 중 일부 광 검출 소자(PD6, PD7, PD10, PD11)로부터 검출될 수 있다. 복수 개의 광 검출 소자(PD1, PD2, PD3, ..., PD16)로부터 검출된 전기 신호는 신호 처리부(220)에 의해 처리될 수 있다.
상기 제5 구간 및 제6 구간에 각각 측정된 발광부(10)로부터의 광에 의한 전기 신호의 제5 피크값(P3)은 약 320mV이고, 제6 피크값(P2)은 약 180mV일 수 있다. 제5 피크값(P5) 및 제6 피크값(P6)은 발광부(10)로부터의 방출되어 입사한 광에 의해서 나타날 수 있다. 여기서, 제5 피크값(P5) 및 제6 피크값(P6)이 서로 다른 이유는, 발광부(10)로부터의 방출되어 입사한 광가 상기 제5 구간 및 제6 구간에서 서로 다른 세기를 가질 수 있기 때문이다.
또한, 제3 곡선(K3)에 따르면, 상기 제5 구간 및 제6 구간 이외 구간, 즉, 발광부(10)로부터의 광이 수광되지 않는 구간에서의 전기 신호(약 40mV)는 제3 기준값(RV3)으로 표시될 수 있다. 제3 기준값(RV3)은 외광에 의한 오프셋일 수 있다. 예를 들어, 도 2의 복수 개의 광 검출 소자(PD1, PD2, PD3, ..., PD16) 각각이 검출한 외광(세기 'N/16'을 가지는 광)에 의해서, 제1 기준값(RV1)으로부터 오프셋(offset)이 발생하여 제3 기준값(RV3)이 나타날 수 있다. 따라서 제3 기준값(RV3)은 제1 기준값(RV1)보다 높을 수 있다. 이 경우, 제5 피크값(P5)과 제3 기준값(RV3)의 차이는 제5 차이(PK5)로 지칭될 수 있고, 제6 피크값(P6)과 제3 기준값(RV3)의 차이는 제6 차이(PK6)로 지칭될 수 있다.
다시 도 2 및 도 5를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 수광 영역(20)과 비교예에 따른 수광 영역(50)에 입사한 외광의 세기는 'N'으로 같다. 그러나, 도 9에 도시된 바와 같이, 모두 세기 N의 외광에 의해 발생한 오프셋인 제3 기준값(RV3)과 제2 기준값(RV2)은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제3 기준값(RV3)은 제2 기준값(RV2)보다 낮을 수 있다. 그 이유는 다음과 같다.
먼저, 도 5 및 도 6을 참조하면, 비교예에 따른 수광 영역(50)에서는, 세기 N의 외광은 하나의 광 검출 소자(PDx)에 의해 수광될 수 있다. 하나의 광 검출 소자(PDx)에 의해 검출된 세기 N의 외광에 의한 오프셋 중 적어도 일부는 광 검출 소자(PDx)와 연결된 오프셋 제거 필터(ox)에 의해 제거될 수 있다. 이처럼, 도 9의 제2 기준값(RV2)을 나타내는 외광에 의한 오프셋은 도 6의 하나의 광 검출 소자(PDx)에 의해 검출된 신호가 광 검출 소자(PDx)와 연결된 오프셋 제거 필터(ox)에 의해 적어도 일부가 제거된 결과이다.
이와 달리, 도 2 및 도 4를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 적어도 하나의 수광 영역(20) 중 어느 하나에서는, 세기 N의 외광이 복수 개의 광 검출 소자(PD1, PD2, PD3, ..., PD16) 각각에 의해 세기 N/16의 광으로 분할되어 수광될 수 있다. 복수 개의 광 검출 소자(PD1, PD2, PD3, ..., PD16) 각각에 의해 검출된 세기 N/16의 광에 의한 오프셋 중 적어도 일부는 복수 개의 광 검출 소자(PD1, PD2, PD3, ..., PD16)와 각각 연결된 복수 개의 오프셋 제거 필터(o1, o2, o3, ..., o16) 각각에 의해 제거될 수 있다. 이처럼, 도 9의 제3 기준값(RV3)을 나타내는 외광에 의한 오프셋은 도 4의 복수 개의 광 검출 소자(PD1, PD2, PD3, ..., PD16)에 의해 검출된 신호 각각이 복수 개의 오프셋 제거 필터(o1, o2, o3, ..., o16) 각각에 의해 적어도 일부가 제거되고, 합산된 결과이다.
이와 같이, 도 9의 제2 기준값(RV2)은 N의 세기를 가지는 외광에 대해 하나의 오프셋 제거 필터(ox)에 의한 오프셋 제거가 이루어진 결과이고, 도 9의 제3 기준값(RV3)은 N의 세기를 가지는 외광에 대해 복수 개의 오프셋 제거 필터(o1, o2, o3, ..., o16)에 의한 오프셋 제거가 이루어진 결과이므로, 제3 기준값(RV3)이 제2 기준값(RV2)보다 낮은 것이다.
나아가, 다시 도 9를 참조하면, 제5 차이(PK5)는 제3 차이(PK3)보다 크고, 제6 차이(PK6)는 제4 차이(PK4)보다 크다. 이에 따라, 도 2에 도시된 본 개시의 일 실시예에 따른 적어도 하나의 수광 영역(20) 중 어느 하나로 광을 수광하는 경우, 도 5에 도시된 비교예에 따른 수광 영역(50)으로 광을 수광 하는 경우에 비해, 프로세서(도 1의 30)에 의한 광의 이동 시간 측정의 정확도가 높아질 수 있다. 제5 차이(PK5)는 제3 차이(PK3)보다 크고, 제6 차이(PK6)는 제4 차이(PK4)보다 큰 이유는, 다음과 같다.
제3 차이(PK3) 및 제4 차이(PK4)는 도 5 및 도 6의 비교예에 따른 수광 영역(50)에 포함된 하나의 광 검출 소자(PDx)가 세기 N의 외광과 세기 Sg의 발광부(10)로부터의 광을 모두 수광함에 따른 결과이다. 반면에, 제5 차이(PK5) 및 제3 차이(PK3) 도 2 및 도 4의 본 개시의 일 실시예에 따른 적어도 하나의 수광 영역(20) 중 어느 하나에 포함된 복수 개의 광 검출 소자(PD1, PD2, PD3, ..., PD16) 중 일부의 광 검출 소자(PD6, PD7, PD10, PD11)가 외광과 세기 Sg의 발광부(10)로부터의 광을 분할하여 수광하고 이를 다시 합산한 결과에 따른 것이다.
이 경우, 비교예에 따른 수광 영역(50)에 포함된 광 검출 소자(PDx)가 수광한 외광에 대한 발광부(10)로부터의 광의 비율(Sg/N)은, 본 개시의 일 실시예에 따른 적어도 하나의 수광 영역(20) 중 어느 하나에 포함된 일부의 광 검출 소자(PD6, PD7, PD10, PD11) 각각이 수광한 외광에 대한 발광부(10)로부터의 광의 비율((Sg/4)/(N/16)=4*(Sg/N)) 보다 작다. 이와 같이, 비교예와 본 개시의 일 실시예에서, 광 검출 소자가 수광하는 외광에 대한 발광부(10)로부터의 광의 비율의 차이가 발생하므로, 제5 차이(PK5)는 제3 차이(PK3)보다 크고, 제6 차이(PK6)는 제4 차이(PK4)보다 큰 것이다.
도 10은 도 1의 라이다 장치(1000)에 적용될 수 있는 송광부(100)의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 10을 참조하면, 송광부(100)는 복수 개의 발광부(10)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(sub) 상에 복수 개의 발광부(10)가 서로 이격되어 마련될 수 있다. 복수 개의 발광부(10)는 서로 평행하게 일 방향으로 나란히 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 발광부(10)는 제1 방향(x축 방향)으로 나란히 배치되고, 제2 방향(z축 방향)으로 광을 방출하도록 마련될 수 있다. 이에 따라, 복수 개의 발광부(10) 각각에 의해 형성된 서로 다른 복수 개의 점광원으로부터 서로 평행 방향으로 광(L)이 진행할 수 있다. 제1 방향(x축 방향) 및 제2 방향(z축 방향)은 서로 수직한 방향일 수 있다.
또한, 송광부(100)는 발광부(10)로부터 방출되는 광을 콜리메에팅하는 콜리메이터(12)를 더 포함할 수 있다. 도 10에는 콜리메이터(12)가 복수 개의 발광부(10)의 전면에 마련된 구성이 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 송광부(100)가 하나의 발광부(10)를 포함하는 경우에도, 송광부(100)는 콜리메이터(12)를 포함할 수 있다. 콜리메이터(12)는 발광부(10)로부터 출사되는 광의 진행 경로 상에 마련될 수 있다. 복수 개의 발광부(10)에 의해 형성된 복수 개의 점광원으로부터 진행하는 광은 콜리메이터(12)에 의해 콜리메이팅될 수 있다.
도 11은 도 1의 광 검출 장치(200)에 포함된 수광부(210)에 광을 집속시키는 수광 광학부(230)의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 11을 참조하면, 라이다 장치(1000)는 수광부(210) 전면에 배치되어 피사체(OBJ)에 의해 반사되는 광을 수광부(210)에 집속시키는 수광 광학부(230)를 더 포함할 수 있다. 수광 광학부(230)는 피사체(OBJ)에 의해 반사되는 광을 수광부(210)의 복수 개의 픽셀(a1, a2)에 집속시킬 수 있다. 수광부(210)의 복수 개의 픽셀(a1, a2)는 도 1의 적어도 하나의 수광 영역(20) 각각에 대응될 수 있다. 예를 들어, 수광 광학부(230)는 입사광을 집속시키는 집속렌즈를 포함할 수 있다. 송광부(100)에 의해 형성된 관측 시야(Field of View)의 복수 개의 픽셀(p1, p2)로부터의 광은 수광 광학부(230)에 의해 수광부(210)의 복수 개의 픽셀(a1, a2)로 각각 집속될 수 있다. 예를 들어, 관측 시야(Field of View)에 포함된 제1 픽셀(p1)로부터의 광은 제1 픽셀(a1)로 집속될 수 있다. 또한, 관측 시야(Field of View)에 포함된 제2 픽셀(p2)로부터의 광은 제2 픽셀(a2)로 집속될 수 있다.
도 12는 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치(1100)의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다. 도 12의 라이다 장치(1100)는 빔 스티어랑 소자(40)를 더 포함하는 것을 제외하고는, 도 1의 라이다 장치(1000)와 실질적으로 동일할 수 있다. 도 12를 설명함에 있어, 도 1 내지 도 11과 중복되는 내용은 생략한다.
송광부(110)는 발광부(10)로부터 방출되어 피사체(OBJ)로 향하는 광의 진행 방향을 조절하는 빔 스티어링 소자(40)를 포함할 수 있다. 빔 스티어링 소자(40)는 발광부(10)로부터 방출되는 광의 진행 경로를 변경할 수 있다. 예를 들어, 빔 스티어링 소자(40)는 발광부(10)로부터 방출되는 광의 진행 방향을 변경하는 미러, 렌즈 등으로 구성되는 소정의 광학계(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어 빔 스티어링 소자(40)는 서로 교차하는 두 개의 축을 각각 기준으로 하여 회전이 가능한 두 개의 미러를 구비하는 광학계를 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 빔 스티어링 소자(40)는 발광부(10)로부터 방출되는 광의 진행 경로를 변경할 수 있는 다양한 장치를 포함할 수 있다. 빔 스티어링 소자(40)에 의해 발광부(10)로부터 방출되는 광의 진행 방향이 순차적으로 변경되고, 이에 따라, 복수 개의 픽셀(px)을 가지는 관측 시야(Field of View)가 형성될 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 거리 측정 방법을 간략하게 도시한 순서도이다.
도 13을 참조하면, 일 실시예에 따른 거리 측정 방법은 피사체에 광을 조사하는 제1 단계(S101), 피사체에 의해 반사되는 광을 수광하는 제2 단계(S102), 수광한 광에 의한 전기 신호들을 변조시키는 제3 단계(S103), 변조된 전기 신호들을 합산하는 제4 단계(S104) 및 광의 비행 시간을 산출하는 제5 단계(S105)를 포함할 수 있다.
제1 단계(S101)에서는 발광 소자를 포함하며, 점광원을 생성하는 발광부를 이용하여 피사체에 광을 조사할 수 있다. 점광원이란 피사체에 대한 하나의 픽셀에 대응되는 광원을 의미한다. 하나의 발광부는 하나의 발광 소자를 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 하나의 발광부는 복수 개의 발광 소자를 포함할 수 있고, 이 경우, 복수 개의 발광 소자가 하나의 점광원을 생성할 수 있다. 복수 개의 발광 소자를 통해 생성한 점광원을 이용하는 경우, 하나의 발광 소자를 통해 생성한 점광원을 이용하는 경우보다, 더 강한 세기를 가지는 광을 피사체에 조사할 수 있다. 제1 단계(S101)에서는 발광부로부터 방출되는 광을 피사체가 포함되는 소정 영역에 조사할 수 있다. 예를 들어, 상기 소정 영역은 복수 개의 픽셀을 포함할 수 있고, 발광부로부터 방출되는 광을 상기 복수 개의 픽셀에 순차적으로 조사할 수 있다. 다시 말해, 발광부에 의해 생성되는 점광원으로부터 방출되는 광은 피사체가 포함되는 소정 영역의 복수 개의 픽셀 중 어느 하나에 대응될 수 있다. 나아가, 점광원으로부터의 광의 진행 방향을 변경하여 점광원으로부터 방출되는 광이 피사체가 포함되는 소정 영역의 복수 개의 픽셀에 순차적으로 조사되도록 할 수 있다. 이를 위해, 상기 발광부로부터 진행하는 광의 진행 방향을 변경하는 빔 스티어링 소자를 이용할 수 있다.
한편, 제1 단계(S101)에서는 복수 개의 발광부를 이용하여 피사체에 광을 조사할 수 있다. 이처럼 복수 개의 발광부를 이용하여 피사체에 광을 조사하는 경우, 하나의 발광부를 이용하는 경우에 비해, 보다 이른 시간 내에 피사체가 포함되는 소정 영역에 광을 조사할 수 있다.
제2 단계(S102)에서는 발광부에 의해 생성된 점광원으로부터 방출되어 피사체에 의해 반사되는 광을 수광하는 수광 영역을 복수 개의 서브 수광 영역으로 분할하고, 복수 개의 서브 수광 영역 별로 광을 독립적으로 수광할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 서브 수광 영역 각각에 배치된 복수 개의 광 검출 소자를 이용하여, 입사광을 복수 개의 서브 수광 영역 별로 분할하여 독립적으로 수광할 수 있다.
한편, 하나의 수광 영역은 피사체가 포함되는 소정 영역에 포함된 복수 개의 픽셀 중 어느 하나의 픽셀에 대응되는 영역일 수 있다. 예를 들어, 발광부에 의해 생성된 점광원으로부터 방출되어 피사체가 포함되는 소정 영역에 포함된 복수 개의 픽셀 중 어느 하나의 픽셀에로부터 반사되어 입사한 광은 하나의 수광 영역에 의해 수광될 수 있다. 이러한 하나의 수광 영역은 복수 개의 서브 수광 영역으로 분할될 수 있다. 이에 따라, 복수 개의 서브 수광 영역 각각의 크기는, 발광부에 의해 생성된 점광원으로부터 방출되고 피사체에 의해 반사되어 입사하는 광의 입사 영역의 면적보다 작을 수 있다.
제3 단계(S103)에서는, 복수 개의 광 검출 소자를 통해 수광된 광에 의한 전기 신호들을 복수 개의 서브 수광 영역 별로 독립적으로 변조시킬 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 광 검출 소자와 일대일 연결되는 복수 개의 전류-전압 신호 변환기를 이용하여, 복수 개의 광 검출 소자에 의해 검출된 전류 신호들을 전압 신호들로 변조시킬 수 있다.
예를 들어, 복수 개의 서브 수광 영역 중, 제1 서브 수광 영역에 마련된 제1 광 검출 소자를 통해서 수광한 광에 의한 전류 신호를 제1 전류-전압 신호 변환기를 이용하여 제1 전압 신호로 변환시킬 수 있다. 또한, 복수 개의 서브 수광 영역 중, 제2 서브 수광 영역에 마련된 제2 광 검출 소자를 통해서 수광한 광에 의한 전류 신호를 제2 전류-전압 신호 변환기를 이용하여 제2 전압 신호로 변환시킬 수 있다. 이와 같은 방식으로, 복수 개의 서브 수광 영역마다, 검출된 전류 신호를 전압 신호로 변조시킬 수 있다.
제4 단계(S104)에서는, 제3 단계(S103)에서 복수 개의 서브 수광 영역 별로 독립적으로 변조된 전압 신호들을 합산할 수 있다. 예를 들어, 수광 영역과 일대일 대응되는 신호 합산기를 이용하여, 하나의 수광 영역에 포함되는 복수 개의 광 검출 소자와 이에 일대일 연결되는 복수 개의 전류-전압 신호 변환기를 거쳐 변조된 전압 신호들을 합산할 수 있다. 이에 따라, 하나의 수광 영역을 통해 검출된 광에 의한 전압 신호가 얻어질 수 있다. 복수 개의 수광 영역을 이용하는 경우, 이에 일대일 연결되는 복수 개의 신호 합산기를 이용하여, 각 수광 영역에 대응되는 복수 개의 전압 신호들을 얻을 수 있다.
제5 단계(S105)에서는 제4 단계(S102)에서 합산하여 얻은 전압 신호를 기초로 광의 비행 시간을 산출할 수 있다. 예를 들어, 제5 단계(S105)에서는 광의 비행시간을 산출하는 프로세서를 이용하여 광의 비행 시간을 산출할 수 있다. 상기 프로세서는 예를 들어, 아날로그-디지털 컨버터(Analog-to-digital convertor; ADC)및 TCSPC, 시간-디지털 컨버터(Time-to-digital convertor; TDC) 및 비교기(Comparator) 등을 포함할 수 있다.
한편, 본 개시의 일 실시예에 따른 거리 측정 방법은, 전기 신호들을 복수 개의 서브 수광 영역 별로 독립적으로 변조시키는 제3 단계(S103) 이후, 변조된 전기 신호들을 합산하는 제4 단계(S104) 이전에, 독립적으로 변조된 전기 신호들에 대해 복수 개의 서브 수광 영역 별로 독립적으로 오프셋을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기한 다양한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있다. 따라서, 예시적인 다양한 실시예에 따른 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
10, 11: 발광부
12: 콜리메이터
20, 50: 수광 영역
30, 32: 프로세서
40: 빔 스티어링 소자
t1, t2, t3, t16: 전류-전압 신호 변환기
o1, o2, o3, o16: 오프셋 제거 필터
Amp: 증폭기
80: 신호 합산기
100, 110: 송광부
200: 광 검출 장치
210: 수광부
220: 신호 처리부
230: 수광 광학부
300: 제어부
1000, 1100: 라이다 장치
SA1, SA2, SA3, SA4, SA5, SA6, SA7, SA8, SA9, SA10, SA11, SA12, SA13, SA14, SA15, SA16; 서브 수광 영역
PD1, PD2, PD3, PD16: 광 검출 소자
OBJ: 피사체

Claims (24)

  1. 발광부를 포함하는 송광부로부터 피사체를 향해 방출되고, 상기 피사체에 의해 반사되는 광을 검출하는 광 검출 장치에 있어서,
    상기 발광부로부터 상기 피사체를 향해 방출되고, 상기 피사체에 의해 반사되는 광을 수광하는 복수 개의 광 검출 소자를 구비하는 수광부; 및
    상기 수광부에 의해 수광된 광에 의한 전기 신호를 처리하는 신호 처리부; 를 포함하며,
    상기 수광부는 복수 개의 서브 수광 영역을 구비하는 적어도 하나의 수광 영역을 포함하고, 상기 복수 개의 서브 수광 영역 각각에는 상기 복수 개의 광 검출 소자가 각각 마련되며,
    상기 신호 처리부는 상기 복수 개의 광 검출 소자와 일대일 대응되도록 구비되는 복수 개의 전류-전압 신호 변환기와 상기 적어도 하나의 수광 영역과 일대일 대응되는 적어도 하나의 신호 합산기를 포함하는, 광 검출 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 수광 영역 각각은 상기 수광부의 하나의 픽셀에 대응되는, 광 검출 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 서브 수광 영역은, 상기 적어도 하나의 수광 영역 중 어느 하나를 N개(N은 자연수)의 영역으로 분할하여 형성한 영역인, 광 검출 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 서브 수광 영역 각각의 크기는, 상기 발광부로부터 상기 피사체를 향해 방출되고, 상기 피사체에 의해 반사되어 입사하는 광의 입사 영역의 면적보다 작은, 광 검출 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 수광부는 복수 개의 수광 영역을 포함하고, 상기 신호 처리부는 상기 복수 개의 수광 영역과 일대일 대응되는 복수 개의 신호 합산기를 포함하며,
    상기 복수 개의 신호 합산기는,
    상기 복수 개의 수광 영역 중 제1 수광 영역에 포함되는 복수 개의 제1 광 검출 소자와 일대일 대응되는 복수 개의 제1 전류-전압 신호 변환기에 의해 변환된 전압 신호들을 합산하는 제1 신호 합산기; 및
    상기 복수 개의 수광 영역 중 제2 수광 영역에 포함되는 복수 개의 제2 광 검출 소자와 일대일 대응되는 복수 개의 제2 전류-전압 신호 변환기에 의해 변환된 전압 신호들을 합산하는 제2 신호 합산기; 를 포함하는, 광 검출 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 상기 복수 개의 전류-전압 신호 변환기와 일대일 대응되는 복수 개의 오프셋 제거 필터를 포함하는, 광 검출 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 상기 복수 개의 전류-전압 신호 변환기와 일대일 대응되는 복수 개의 증폭기를 포함하는, 광 검출 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 광 검출 소자는,
    애벌런치 포토 다이오드(Avalanche Photo Diode) 또는 싱글 포톤 애벌런치 다이오드(Single Photon Avalenche Diode) 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 광 검출 장치.
  9. 광을 방출하는 발광부를 포함하는 송광부;
    상기 발광부로부터 피사체를 향해 방출되고, 상기 피사체에 의해 반사되는 광을 수광하는 복수 개의 광 검출 소자를 구비하는 수광부와 상기 수광부에 의해 수광된 광에 의한 전기 신호를 처리하는 신호 처리부를 포함하는 광 검출 장치; 및
    상기 신호 처리부에 의해 처리된 전기 신호를 이용하여 광의 비행 시간을 산출하는 프로세서; 를 포함하며,
    상기 수광부는 복수 개의 서브 수광 영역을 구비하는 적어도 하나의 수광 영역을 포함하고, 상기 복수 개의 서브 수광 영역 각각에는 상기 복수 개의 광 검출 소자가 각각 마련되며,
    상기 신호 처리부는 상기 복수 개의 광 검출 소자와 일대일 대응되도록 구비되는 복수 개의 전류-전압 신호 변환기와 상기 적어도 하나의 수광 영역과 일대일 대응되는 적어도 하나의 신호 합산기를 포함하는, 라이다 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 수광 영역 각각은 상기 수광부의 하나의 픽셀에 대응되는, 라이다 장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 복수 개의 서브 수광 영역은, 상기 적어도 하나의 수광 영역 중 어느 하나를 N개(N은 자연수)의 영역으로 분할하여 형성한 영역인, 라이다 장치.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 복수 개의 서브 수광 영역 각각의 크기는, 상기 발광부로부터 상기 피사체를 향해 방출되고, 상기 피사체에 의해 반사되어 입사하는 광의 입사 영역의 면적 보다 작은, 라이다 장치.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 수광부는 복수 개의 수광 영역을 포함하고, 상기 신호 처리부는 상기 복수 개의 수광 영역과 일대일 대응되는 복수 개의 신호 합산기를 포함하며,
    상기 복수 개의 신호 합산기는,
    상기 복수 개의 수광 영역 중 제1 수광 영역에 포함되는 복수 개의 제1 광 검출 소자와 일대일 대응되는 복수 개의 제1 전류-전압 신호 변환기에 의해 변환된 전압 신호들을 합산하는 제1 신호 합산기; 및
    상기 복수 개의 수광 영역 중 제2 수광 영역에 포함되는 복수 개의 제2 광 검출 소자와 일대일 대응되는 복수 개의 제2 전류-전압 신호 변환기에 의해 변환된 전압 신호들을 합산하는 제2 신호 합산기; 를 포함하는, 라이다 장치.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 상기 복수 개의 전류-전압 신호 변환기와 일대일 대응되는 복수 개의 오프셋 제거 필터를 포함하는, 라이다 장치.
  15. 제9 항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 상기 복수 개의 전류-전압 신호 변환기와 일대일 대응되는 복수 개의 증폭기를 포함하는, 라이다 장치.
  16. 제9 항에 있어서,
    상기 송광부는 복수 개의 발광부를 포함하고, 상기 복수 개의 발광부는 서로 다른 점광원을 생성하는, 라이다 장치.
  17. 제9 항에 있어서,
    상기 송광부는,
    상기 발광부로부터 방출되어 상기 피사체로 향하는 상기 광의 진행 방향을 조절하는 빔 스티어링 소자; 를 더 포함하는 라이다 장치.
  18. 제9 항에 있어서,
    상기 송광부는,
    상기 발광부로부터 방출되는 광을 콜리메이팅하는 콜리메이터; 를 더 포함하는 라이다 장치.
  19. 제9 항에 있어서,
    상기 수광부 전면에 배치되어 상기 피사체에 의해 반사되는 광을 상기 광 검출 장치에 집속시키는 수광 광학부; 를 더 포함하는 라이다 장치.
  20. 제9 항에 있어서,
    상기 수광부는 복수 개의 수광 영역을 포함하고,
    상기 복수 개의 수광 영역은,
    상기 피사체의 서로 다른 위치에서 반사되어 서로 다른 수광 위치로 입사되는 광을 검출하도록 상기 서로 다른 수광 위치에 각각 마련되는, 라이다 장치.
  21. 광원을 이용하여 피사체에 광을 조사하는 단계;
    상기 피사체에 의해 반사되어 복수 개의 서브 수광 영역을 포함하는 수광 영역에 입사하는 상기 광을 상기 복수 개의 서브 수광 영역별로 독립적으로 수광하는 단계;
    상기 복수 개의 서브 수광 영역 별로 독립적으로 수광된 광에 의한 전기 신호들을 상기 복수 개의 서브 수광 영역 별로 독립적으로 변조시키는 단계;
    상기 독립적으로 변조된 전기 신호들을 합산하는 단계; 및
    상기 전기 신호를 합산하는 단계에서 합산된 전기 신호를 기초로 상기 광의 비행 시간을 산출하는 단계; 를 포함하는 거리 측정 방법.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 전기 신호들을 상기 복수 개의 서브 수광 영역 별로 독립적으로 변조시키는 단계 이후, 상기 변조된 전기 신호들을 합산하는 단계 이전에, 상기 독립적으로 변조된 전기 신호들에 대해 복수 개의 서브 수광 영역 별로 독립적으로 오프셋을 제거하는 단계; 를 더 포함하는 거리 측정 방법.
  23. 제21 항에 있어서,
    상기 복수 개의 서브 수광 영역 각각의 크기는, 상기 광원으로부터 방출되고 상기 피사체에 의해 반사되어 입사하는 광의 입사 영역의 면적보다 작은, 거리 측정 방법.
  24. 제21 항에 있어서,
    상기 수광 영역은 상기 피사체에 대한 하나의 픽셀에 대응되는, 거리 측정 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023234760A1 (ko) * 2022-06-03 2023-12-07 아주대학교산학협력단 파이로 전기 특성을 갖는 강유전체 박막을 구비하는 광센서 및 메모리 장치

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9551575B2 (en) * 2009-03-25 2017-01-24 Faro Technologies, Inc. Laser scanner having a multi-color light source and real-time color receiver
US9007600B2 (en) * 2010-05-07 2015-04-14 Mitsubishi Electric Corporation Laser radar system
KR102429879B1 (ko) * 2017-09-13 2022-08-05 삼성전자주식회사 라이다 장치 및 이의 동작 방법
EP3710859B1 (en) * 2018-04-28 2023-04-19 SZ DJI Technology Co., Ltd. Light detection and ranging sensors with multiple emitters and multiple receivers, and associated systems and methods
US10551501B1 (en) * 2018-08-09 2020-02-04 Luminar Technologies, Inc. Dual-mode lidar system
JP2021534412A (ja) * 2018-08-16 2021-12-09 センス・フォトニクス, インコーポレイテッドSense Photonics, Inc. 統合されたｌｉｄａｒ画像センサデバイス及びシステム並びに関連した動作方法
US11536804B2 (en) * 2018-08-29 2022-12-27 Sense Photonics, Inc. Glare mitigation in LIDAR applications
US11644549B2 (en) * 2019-03-06 2023-05-09 The University Court Of The University Of Edinburgh Extended dynamic range and reduced power imaging for LIDAR detector arrays
US20210025994A1 (en) * 2019-07-26 2021-01-28 Melexis Technologies Nv Signal peak detection apparatus and method of signal peak detection
US20220043115A1 (en) * 2020-08-10 2022-02-10 Luminar, Llc Master-oscillator power-amplifier (mopa) light source with optical isolator
US11721031B2 (en) * 2020-10-28 2023-08-08 Stmicroelectronics (Research & Development) Limited Scalable depth sensor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023234760A1 (ko) * 2022-06-03 2023-12-07 아주대학교산학협력단 파이로 전기 특성을 갖는 강유전체 박막을 구비하는 광센서 및 메모리 장치

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