WO2022102856A1 - 라이다 장치 - Google Patents

라이다 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2022102856A1
WO2022102856A1 PCT/KR2020/018091 KR2020018091W WO2022102856A1 WO 2022102856 A1 WO2022102856 A1 WO 2022102856A1 KR 2020018091 W KR2020018091 W KR 2020018091W WO 2022102856 A1 WO2022102856 A1 WO 2022102856A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
laser
time
unit
output
histogram
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/018091
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
박상우
Original Assignee
주식회사 에스오에스랩
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020200151371A external-priority patent/KR20220064831A/ko
Priority claimed from KR1020200151370A external-priority patent/KR20220064830A/ko
Application filed by 주식회사 에스오에스랩 filed Critical 주식회사 에스오에스랩
Publication of WO2022102856A1 publication Critical patent/WO2022102856A1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S17/894—3D imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a 2D array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G01S7/4815—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone using multiple transmitters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4816—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of receivers alone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4861—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
    • G01S7/4863—Detector arrays, e.g. charge-transfer gates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4865—Time delay measurement, e.g. time-of-flight measurement, time of arrival measurement or determining the exact position of a peak

Definitions

  • the present invention relates to a lidar device, and more particularly, to an apparatus for measuring a distance by minimizing interference due to disturbance, and an apparatus for measuring a distance of each area by changing a detection parameter according to an environment for each area .
  • LiDAR Light Detection and Ranging
  • LiDAR is a device that uses laser to obtain information about the surrounding distance, and thanks to its excellent precision and resolution, and the ability to grasp objects in three dimensions, it is being applied not only to automobiles, but also to various fields such as drones and aircraft.
  • the problem of reducing the interference by other lasers other than the lidar device is becoming an issue.
  • the problem of reducing interference is related to accurate distance measurement, so distances can be distorted by lasers other than LiDAR devices. Therefore, for accurate distance measurement, it is important to minimize interference due to disturbance.
  • One object of the present invention relates to a laser output timing of a laser output unit for minimizing interference due to disturbance.
  • One object of the present invention relates to an apparatus for increasing the accuracy of distance measurement in each area by changing a detection parameter according to an environment for each area.
  • a lidar device determines a characteristic of an object based on a histogram generated by a plurality of data sets acquired for a plurality of time sections, wherein at a first output time, a first laser, a first A laser output unit for outputting a second laser at a second output time and a third laser at a third output time, at least a portion of the first laser at a first detection time, and at least a portion of the second laser at a second detection time and a detector configured to detect at least a portion of the third laser at a third detection time to generate a plurality of output signals, a first data set based on an output signal of the detector generated during a first time period, a second time Based on the histogram including a second data set based on an output signal of the detector generated during a period and a third data set based on an output signal of the detector generated during a third time period, the characteristic of the object a processor for determining, in the histogram, between the first output time and the second output
  • a lidar device is a lidar device that determines a characteristic of an object based on a histogram generated by a plurality of data sets acquired during a plurality of detection cycles, a laser output unit for outputting a laser, the plurality of A histogram including a detector that generates an output signal based on a result of detecting photons during a detection cycle of and a processor for generating the histogram including a plurality of accumulated data each assigned to a time bin of the histogram, wherein the processor generates the histogram based on a result of detecting at least one photon included in the laser A first accumulation including at least one accumulation data allocated to the first to Nth time bins of the histogram, and controlling the laser output timing of the laser output unit so that the acquired data is not allocated to the first to Nth time bins of the histogram at least one accumulation assigned to a time bin after an M-th time bin of the histogram, wherein the time bin after the M-th time bin includes the M
  • a lidar device is a lidar device that determines characteristics of a first region and a second region based on a histogram, and outputs a first laser to a first region and a second laser to a second region a laser output unit that generates a first output signal based on a result of detecting a photon reflected in the first region, and generates a second output signal based on a result of detecting a photon reflected in the second region
  • a detector that generates a detector and a processor that generates a first histogram including a plurality of data sets based on the first output signal and a second histogram including a plurality of data sets based on the second output signal, the processor comprising: , data generated based on a result of detecting at least one photon included in the first laser is not allocated to a time bin before the first reference time bin of the first histogram, but is included in the second laser controlling a laser output timing of the laser output unit so that data generated based on a result
  • a lidar device control method is a control method of a lidar device that determines a characteristic of an object based on a histogram generated by a plurality of data sets acquired during a plurality of detection cycles, the lidar device comprising: , a laser output unit outputting a laser, a detecting unit generating an output signal based on a result of detecting photons during the plurality of detection cycles, and acquiring during the plurality of detection cycles based on an output signal of the detecting unit and a processor for generating a histogram including the plurality of data sets, wherein the histogram includes a plurality of accumulated data each assigned to a time bin of the histogram.
  • the method may include determining the characteristic of the object based on a second accumulated data group including at least one piece of accumulated data allocated to bin including the Mth time bin and the detecting parameter.
  • a lidar device control method is a control method of a lidar device that determines characteristics of a first region and a second region based on a histogram, wherein the lidar device outputs a first laser to the first region and a laser output unit that outputs a second laser to a second region, generates a first output signal based on a result of detecting a photon reflected in the first region, and detects photons reflected in the second region
  • a detection unit generating a second output signal based on a detection result, and a first histogram including a plurality of data sets based on the first output signal and a first histogram including a plurality of data sets based on the second output signal 2 , comprising a processor for generating a histogram, wherein, in the control method of the lidar device, data generated based on a result of detecting at least one photon included in the first laser is a first reference of the first histogram so that data generated based on a result of detecting
  • a lidar device capable of measuring a distance by minimizing interference due to disturbance by controlling the laser output timing of the laser output unit may be provided.
  • a lidar device that increases the accuracy of distance measurement of each region by varying the detection parameters according to the environment for each region.
  • FIG. 1 is a view for explaining a lidar device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a lidar device according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a lidar device according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a laser output unit according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a VCSEL unit according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a VCSEL array according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a side view illustrating a VCSEL array and a metal contact according to an embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a VCSEL array according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a view for explaining a lidar device according to an embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for describing a collimation component according to an embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram for describing a collimation component according to an embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram for describing a collimation component according to an embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram for describing a collimation component according to an embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram for describing a steering component according to an embodiment.
  • 15 and 16 are diagrams for explaining a steering component according to an embodiment.
  • 17 is a diagram for describing a steering component according to an embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram for describing a steering component according to an embodiment.
  • 19 is a view for explaining a metasurface according to an embodiment.
  • 20 is a diagram for explaining a metasurface according to an embodiment.
  • 21 is a view for explaining a metasurface according to an embodiment.
  • 22 is a view for explaining a rotating multi-faceted mirror according to an embodiment.
  • FIG. 23 is a top view for explaining a viewing angle of a rotating multi-faceted mirror in which the number of reflective surfaces is three and the upper and lower portions of the body are equilateral triangles.
  • 24 is a top view for explaining a viewing angle of a rotating multi-faceted mirror in which the number of reflective surfaces is four and the upper and lower portions of the body have a square shape.
  • 25 is a top view for explaining a viewing angle of a rotating multi-faceted mirror having five reflective surfaces and having upper and lower portions of a body in a regular pentagonal shape.
  • 26 is a view for explaining an irradiating portion and a light receiving portion of the rotating multi-faceted mirror according to an embodiment.
  • 27 is a diagram for describing an optic unit according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 28 is a diagram for describing an optic unit according to an exemplary embodiment.
  • 29 is a diagram for describing a meta component according to an embodiment.
  • FIG. 30 is a diagram for describing a meta component according to another embodiment.
  • 31 is a view for explaining a SPAD array according to an embodiment.
  • 32 is a diagram for explaining a histogram of SPAD according to an embodiment.
  • SiPM 34 is a diagram for explaining a histogram of SiPM according to an embodiment.
  • 35 is a view for explaining a semi-flash lidar according to an embodiment.
  • 36 is a diagram for explaining the configuration of a semi-flash lidar according to an embodiment.
  • FIG. 37 is a diagram for explaining a semi-flash lidar according to another exemplary embodiment.
  • 38 is a diagram for describing a configuration of a semi-flash lidar according to another exemplary embodiment.
  • 39 is a diagram for explaining a phenomenon of interference with an external device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 40 is a diagram for describing a plurality of data sets based on a plurality of output signals of a detector according to an exemplary embodiment.
  • 41 is a diagram for explaining a histogram in which a plurality of data sets are accumulated, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 42 is a diagram for describing a plurality of data sets based on a plurality of output signals of a detector according to another exemplary embodiment.
  • 43 is a diagram for describing a histogram in which a plurality of data sets are accumulated, according to another exemplary embodiment.
  • 44 is a view for explaining the timing of the laser output signal of the laser output unit and the timing of the received signal of the detecting unit.
  • 45 is a view for explaining a histogram according to the timing of a laser output signal of the laser output unit.
  • 46 is a diagram for explaining a method of controlling a lidar device according to an embodiment.
  • 47 is a diagram for describing a plurality of data sets based on a plurality of output signals of a detector according to another exemplary embodiment.
  • 48 is a diagram for explaining a histogram in which a plurality of data sets are accumulated, according to another embodiment.
  • 49 is a view for explaining a relationship between a histogram and a laser output time of the laser output unit and a detection time period of the detecting unit according to another embodiment.
  • 50 is a diagram for explaining an embodiment of forming a histogram for each region of an object.
  • 51 is a view for explaining a method of controlling a lidar device according to another embodiment.
  • FIG. 52 is a view for explaining a method of controlling a lidar device according to another embodiment.
  • the lidar device for determining the characteristics of an object based on a histogram generated by a plurality of data sets acquired for a plurality of time sections, a first laser at a first output time, a first laser at a second output time
  • a laser output unit configured to output a second laser and a third laser at a third output time, at least a portion of the first laser at a first detection time, and at least a portion of the second laser and a third laser at a second detection time
  • a detector that detects at least a portion of the third laser at a detection time to generate a plurality of output signals, a first data set based on an output signal of the detector generated during a first time period, and a second time period
  • a processor for determining the characteristic of the object based on the histogram including a second data set based on the output signal of the detector and a third data set based on the output signal of the detector generated during a third time period; Including, wherein the processor, in the histogram, to increase
  • a fifth time interval that is an interval between the first output time and the second detecting time may be different from a sixth time interval that is an interval between the second output time and the third detecting time.
  • the fifth time interval and the sixth time interval may overlap.
  • an optic unit for steering the lasers output from the laser output unit may be included, and the optic unit may steer the first laser, the second laser, and the third laser in a first direction.
  • the optic unit may include at least one of a lens, a micro lens, a prism, and a meta surface.
  • the third time interval and the fourth time interval may be 0.
  • first output time point and the start point of the first time interval are the same
  • second output time point and the start point of the second time interval are the same
  • third output time point and the start point of the third time interval are can be the same.
  • the data generated by the interference laser among the first data set is located in the a-th histogram bin
  • the data generated by the laser emitted from the lidar device is located in the b-th histogram bin
  • the second Among the data sets the data generated by the interference laser is located in the c-th histogram bin
  • the data generated by the laser emitted from the LIDAR device is located in the d-th histogram bin
  • the difference between a and c is It may be greater than the difference between b and d.
  • the data generated by the interference laser among the first data set is located in the a-th histogram bin
  • the data generated by the laser emitted from the lidar device is located in the b-th histogram bin
  • the second Among the data sets the data generated by the interference laser is located in a c-th histogram bin
  • the data generated by the laser emitted from the LIDAR device is located in the d-th histogram bin, wherein a is different from the c , b and d may be the same.
  • the processor determines a detection parameter of the detecting unit based on data present in an x-th histogram bin to a y-th histogram bin of the histogram, wherein the x and y are smaller than the b.
  • a characteristic of the object may be determined by using the detecting parameter.
  • the detecting parameter may include at least one of a gain, a sensitivity, and a threshold.
  • a first range that is a range of a time bin to which data generated by the interference laser is allocated is a second range that is a range of a time bin to which data generated by lasers output from the laser output unit is allocated.
  • the first delay that is the interval between the end point of the first time period and the second output time may be different from the second delay that is the interval between the end point of the second time period and the third output time.
  • the laser output unit may output the first laser, the second laser, and the third laser based on a trigger signal, and the trigger signal may be an irregular signal.
  • the trigger signal may include a first control signal and a second control signal
  • the first control signal may be a regular signal
  • the second control signal may be an irregular signal
  • the trigger signal may be a signal following a predetermined pattern.
  • the laser output unit may include a plurality of VCSELs (Vertical Cavity Surface Emitting Lasers).
  • the detecting unit may include a plurality of single-photon avalanche diodes (SPADs).
  • SPADs single-photon avalanche diodes
  • the lidar device is a lidar device that determines characteristics of an object based on a histogram generated by a plurality of data sets acquired during a plurality of detection cycles, a laser output unit for outputting a laser;
  • a detector that generates an output signal based on a result of detecting photons during the plurality of detection cycles, and the plurality of data sets obtained during the plurality of detection cycles based on an output signal of the detector a processor for generating a histogram, wherein the histogram includes a plurality of accumulated data each assigned to a time bin of the histogram, wherein the processor is configured to: based on a result of detecting at least one photon included in the laser control the laser output time of the laser output unit so that the generated data is not allocated to the first to N-th time bins of the histogram, determine a detecting parameter based on one accumulated data group, and at least one assigned to a time bin after an M-th time bin of the histogram, wherein a
  • a cycle in which the laser output unit outputs the laser may be the same as a cycle of the detection cycle.
  • the second accumulated data group may include data generated based on a result of detecting at least one photon included in the laser.
  • M may be greater than N.
  • M may be the same as N.
  • M may be smaller than N.
  • the laser output unit may output the laser after a time corresponding to the N-th time bin.
  • the detecting parameter may include at least one of a gain, a sensitivity, and a threshold.
  • the processor may determine the detecting parameter by comparing a predetermined reference value with a representative value of the first accumulated data group.
  • the laser output unit may output the laser based on a trigger signal, and the trigger signal may be an irregular signal.
  • the trigger signal may include a first control signal and a second control signal
  • the first control signal may be a regular signal
  • the second control signal may be an irregular signal
  • the trigger signal may be a signal following a predetermined pattern.
  • the laser output unit may include a plurality of VCSELs (Vertical Cavity Surface Emitting Lasers).
  • the detecting unit may include a plurality of single-photon avalanche diodes (SPADs).
  • SPADs single-photon avalanche diodes
  • a laser that outputs a first laser to a first region and a second laser to a second region
  • the output unit generates a first output signal based on a result of detecting the photon reflected in the first area, and generates a second output signal based on a result of detecting the photon reflected in the second area
  • the first reference time bin may be the same as the second reference time bin.
  • the first reference time bin may be different from the second reference time bin.
  • the first detecting parameter may be different from the second detecting parameter.
  • the first detecting parameter and the second detecting parameter may include at least one of a gain, a sensitivity, and a threshold.
  • the processor compares a first reference value with a representative value of at least a portion of a plurality of accumulated data allocated to time bins before the first reference time bin to determine the first detection parameter, and a second reference value
  • the second detection parameter may be determined by comparing representative values of at least some of the plurality of accumulated data allocated to time bins before the second reference time bin with the second reference time bin.
  • the first reference value may be the same as the second reference value.
  • the laser output unit may include a first emitter and a second emitter, the first emitter may output the first laser, and the second emitter may output the second laser.
  • the laser output unit may include a plurality of VCSELs (Vertical Cavity Surface Emitting Lasers).
  • the detecting unit may include a plurality of single-photon avalanche diodes (SPADs).
  • SPADs single-photon avalanche diodes
  • the lidar device in the control method of a lidar device for determining a characteristic of an object based on a histogram generated by a plurality of data sets acquired during a plurality of detection cycles, the lidar device outputs a laser a laser output unit, a detection unit generating an output signal based on a result of detecting photons during the plurality of detection cycles, and a plurality of detection units acquired during the plurality of detection cycles based on an output signal of the detecting unit a processor for generating a histogram including a data set, each histogram including a plurality of accumulated data allocated to a time bin of the histogram, wherein the control method of the lidar device includes at least one of at least one included in the laser controlling the laser output timing of the laser output unit so that data generated based on a result of detecting one photon is not allocated to the first to N-th time bins of the histogram, in the first to N-th time bins of the histogram determining a detecting parameter based
  • the lidar device in the method of controlling a lidar device for determining characteristics of a first region and a second region based on a histogram, the lidar device outputs a first laser to a first region and a second A laser output unit that outputs a second laser to a region, generates a first output signal based on a result of detecting a photon reflected in the first region, and receives a result of detecting a photon reflected in the second region a detector for generating a second output signal based on the detector, and a first histogram including a plurality of data sets based on the first output signal and a second histogram including a plurality of data sets based on the second output signal
  • data generated based on a result of detecting at least one photon included in the first laser is a time before the first reference time bin of the first histogram
  • the laser output unit is not allocated to a bin, and so that data generated based on a result of detecting at least
  • a method for controlling a lidar device including determining a characteristic of the second region based on at least a portion of data and the second detecting parameter.
  • a lidar device is a device for detecting a distance to an object and a position of the object using a laser.
  • the lidar device may output a laser, and when the output laser is reflected from the object, the reflected laser may be received to measure the distance between the object and the lidar device and the position of the object.
  • the distance and position of the object may be expressed through a coordinate system.
  • the distance and position of the object may be expressed in a spherical coordinate system (r, ⁇ , ⁇ ).
  • the present invention is not limited thereto, and may be expressed in a rectangular coordinate system (X, Y, Z) or a cylindrical coordinate system (r, ⁇ , z).
  • the lidar device may use a laser output from the lidar device and reflected from the object to measure the distance of the object.
  • the lidar device may use a time of flight (TOF) of the laser from outputting the laser until it is detected in order to measure the distance of the object.
  • TOF time of flight
  • the LIDAR device may measure the distance to the object by using a difference between a time value based on an output time of the output laser and a time value based on a detected time of the laser reflected and sensed from the object.
  • the LIDAR device may measure the distance to the object by using a difference between a time value in which the output laser is detected immediately without passing through the object and a time value based on a detected time of the laser detected by being reflected from the object.
  • the lidar device sends a trigger signal for emitting a laser beam by the controller and an actual emission time, which is a time at which the laser beam is output from the actual laser output device. Since the laser beam is not actually output between the time of the trigger signal and the actual light emission time, the precision may decrease when included in the flight time of the laser.
  • the actual emission time of the laser beam may be used.
  • an optic is disposed on the laser output device, so that a laser beam output from the laser output device by the optic may be directly sensed by the light receiving unit without passing through the object.
  • the optic may be a mirror, a lens, a prism, a metasurface, or the like, but is not limited thereto.
  • the optic may be one, but may be plural.
  • the sensor unit is disposed on the laser output device, so that the laser beam output from the laser output device can be directly sensed by the sensor unit without passing through the object.
  • the sensor unit may be spaced apart from the laser output device at a distance of 1 mm, 1 um, 1 nm, etc., but is not limited thereto.
  • the sensor unit may be disposed adjacent to the laser output device without being spaced apart.
  • An optic may be present between the sensor unit and the laser output device, but is not limited thereto.
  • the lidar device may use a triangulation method, an interferometry method, a phase shift measurement, etc. in addition to the flight time in order to measure the distance of the object. not limited
  • the lidar device may be installed in a vehicle.
  • the lidar device may be installed on a roof, hood, headlamp or bumper of a vehicle.
  • a plurality of lidar devices may be installed in a vehicle.
  • one lidar device may be for observing the front and the other may be for observing the rear, but is not limited thereto.
  • one lidar device may be for observing the left side and the other lidar device may be for observing the right side, but is not limited thereto.
  • the lidar device according to an embodiment may be installed in a vehicle.
  • the lidar device when the lidar device is installed inside a vehicle, it may be for recognizing a driver's gesture while driving, but is not limited thereto.
  • the lidar device when the lidar device is installed inside or outside the vehicle, it may be for recognizing the driver's face, but is not limited thereto.
  • the lidar device may be installed in an unmanned aerial vehicle.
  • the lidar device includes an unmanned aerial vehicle system (UAV system), a drone, a remote piloted vehicle (RPV), an unmanned aerial vehicle system (UAVs), an unmanned aircraft system (UAS), and a remote piloted air/aerial (RPAV).
  • UAV system unmanned aerial vehicle system
  • RSV remote piloted vehicle
  • UAVs unmanned aerial vehicle system
  • UAS unmanned aircraft system
  • RPAV remote piloted air/aerial
  • Vehicle or RPAS (Remote Piloted Aircraft System) may be installed.
  • a plurality of lidar devices may be installed in the unmanned aerial vehicle.
  • one lidar device may be for observing the front and the other may be for observing the rear, but is not limited thereto.
  • one lidar device may be for observing the left side and the other may be for observing the right side, but is not limited thereto.
  • the lidar device according to an embodiment may be installed in the robot.
  • the lidar device may be installed in personal robots, professional robots, public service robots, other industrial robots, or manufacturing robots.
  • a plurality of lidar devices may be installed in the robot.
  • one lidar device may be for observing the front, and the other may be for observing the rear, but is not limited thereto.
  • one lidar device may be for observing the left side, and the other may be for observing the right side, but is not limited thereto.
  • the lidar device according to an embodiment may be installed in the robot.
  • the lidar device when the lidar device is installed in the robot, it may be for recognizing a human face, but is not limited thereto.
  • lidar device may be installed for industrial security.
  • lidar devices could be installed in smart factories for industrial security.
  • a plurality of lidar devices may be installed in a smart factory for industrial security.
  • one lidar device may be for observing the front and the other may be for observing the rear, but is not limited thereto.
  • one lidar device may be for observing the left and the other may be for observing the right, but is not limited thereto.
  • the lidar device according to an embodiment may be installed for industrial security.
  • the lidar device when installed for industrial security, it may be for recognizing a human face, but is not limited thereto.
  • FIG. 1 is a view for explaining a lidar device according to an embodiment.
  • a lidar apparatus 1000 may include a laser output unit 100 .
  • the laser output unit 100 may emit a laser.
  • the laser output unit 100 may include one or more laser output devices.
  • the laser output unit 100 may include a single laser output device, may include a plurality of laser output devices, and when a plurality of laser output devices are included, the plurality of laser output devices may include one laser output device. You can configure an array.
  • the laser output unit 100 is a laser diode (Laser Diode: LD), solid-state laser, high power laser, light entitling diode (LED), vertical cavity surface emitting laser (VCSEL), external cavity diode laser (ECDL) and the like, but is not limited thereto.
  • Laser Diode LD
  • solid-state laser high power laser
  • LED light entitling diode
  • VCSEL vertical cavity surface emitting laser
  • ECDL external cavity diode laser
  • the laser output unit 100 may output a laser having a predetermined wavelength.
  • the laser output unit 100 may output a laser of a 905 nm band or a laser of a 1550 nm band.
  • the laser output unit 100 may output a laser of a 940 nm band.
  • the laser output unit 100 may output a laser including a plurality of wavelengths between 800 nm and 1000 nm.
  • some of the plurality of laser output devices may output a laser in a 905 nm band, and some may output a laser in a 1500 nm band.
  • the lidar apparatus 1000 may include an optic unit 200 .
  • the optic unit may be variously expressed as a steering unit, a scan unit, and the like, but is not limited thereto.
  • the optic unit 200 may change the flight path of the laser.
  • the optic 200 may change the flight path of the laser so that the laser emitted from the laser output unit 100 faces the scan area.
  • the flight path of the laser may be changed so that the laser reflected from the object located in the scan area is directed toward the sensor unit.
  • the optic unit 200 may change the flight path of the laser by reflecting the laser.
  • the optic unit 200 may reflect the laser emitted from the laser output unit 100 to change the flight path of the laser so that the laser is directed toward the scan area.
  • the flight path of the laser may be changed so that the laser reflected from the object located in the scan area is directed toward the sensor unit.
  • the optic 200 may include various optical means to reflect the laser.
  • the optical unit 200 may include a mirror, a resonance scanner, a MEMS mirror, a voice coil motor (VCM), a polygonal mirror, a rotating mirror, or It may include, but is not limited to, a galvano mirror and the like.
  • the optic unit 200 may change the flight path of the laser by refracting the laser.
  • the optic 200 may refract the laser emitted from the laser output unit 100 to change the flight path of the laser so that the laser is directed toward the scan area.
  • the flight path of the laser may be changed so that the laser reflected from the object located in the scan area is directed toward the sensor unit.
  • the optical unit 200 may include various optical means to refract the laser.
  • the optical unit 200 may include a lens, a prism, a micro lens, or a liquid lens, but is not limited thereto.
  • the optic unit 200 may change the flight path of the laser by changing the phase of the laser.
  • the optic unit 200 may change the phase of the laser emitted from the laser output unit 100 to change the flight path of the laser so that the laser faces the scan area.
  • the flight path of the laser may be changed so that the laser reflected from the object located in the scan area is directed toward the sensor unit.
  • the optic unit 200 may include various optical means to change the phase of the laser.
  • the optical unit 200 may include an optical phased array (OPA), a meta lens, or a metasurface, but is not limited thereto.
  • OPA optical phased array
  • meta lens a meta lens
  • metasurface a metasurface
  • the optic unit 200 may include one or more optical means. Also, for example, the optic 200 may include a plurality of optical means.
  • the lidar device 100 may include a sensor unit 300 .
  • the sensor unit may be variously expressed as a light receiving unit, a receiving unit, etc. in the description of the present invention, but is not limited thereto.
  • the sensor unit 300 may detect a laser.
  • the sensor unit may detect a laser reflected from an object located within the scan area.
  • the sensor unit 300 may receive a laser and may generate an electrical signal based on the received laser.
  • the sensor unit 300 may receive a laser reflected from an object positioned within the scan area, and may generate an electrical signal based thereon.
  • the sensor unit 300 may receive a laser reflected from an object positioned within the scan area through one or more optical means, and may generate an electrical signal based on the received laser beam.
  • the sensor unit 300 may receive a laser reflected from an object located within the scan area through an optical filter, and may generate an electrical signal based on the received laser.
  • the sensor unit 300 may detect a laser based on the generated electrical signal. For example, the sensor unit 300 may detect a laser by comparing a predetermined threshold value with the magnitude of the generated electrical signal, but is not limited thereto. Also, for example, the sensor unit 300 may detect a laser by comparing a predetermined threshold value with a rising edge, a falling edge, or a median value of a rising edge and a falling edge of the generated electrical signal, but is not limited thereto. Also, for example, the sensor unit 300 may detect a laser by comparing a predetermined threshold value with a peak value of the generated electrical signal, but is not limited thereto.
  • the sensor unit 300 may include various sensor elements.
  • the sensor unit 300 includes a PN photodiode, a phototransistor, a PIN photodiode, an avalanche photodiode (APD), a single-photon avalanche diode (SPAD), a silicon photomultipliers (SiPM), a time to digital converter (TDC), Comparator, complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS), or charge coupled device (CCD) may include, but is not limited thereto.
  • the sensor unit 300 may be a 2D SPAD array, but is not limited thereto.
  • the SPAD array may include a plurality of SPAD units, and the SPAD unit may include a plurality of SPADs (pixels).
  • the sensor unit 300 may stack N histograms using the 2D SPAD array. For example, the sensor unit 300 may detect a light reception time of a laser beam reflected from the object and received by using the histogram.
  • the sensor unit 300 may use the histogram to detect a peak point of the histogram as a light reception time of a laser beam reflected from the object, but is not limited thereto. Also, for example, the sensor unit 300 may use the histogram to detect a point at which the histogram is equal to or greater than a predetermined value as a light reception time of the laser beam reflected from the object, but is not limited thereto.
  • the sensor unit 300 may include one or more sensor elements.
  • the sensor unit 300 may include a single sensor element or a plurality of sensor elements.
  • the sensor unit 300 may include one or more optical elements.
  • the sensor unit 300 may include an aperture, a micro lens, a converging lens, or a diffuser, but is not limited thereto.
  • the sensor unit 300 may include one or more optical filters.
  • the sensor unit 300 may receive the laser reflected from the object through an optical filter.
  • the sensor unit 300 may include a band pass filter, a dichroic filter, a guided-mode resonance filter, a polarizer, a wedge filter, and the like, but is not limited thereto.
  • the lidar apparatus 1000 may include a controller 400 .
  • the control unit may be variously expressed as a controller or the like in the description for the present invention, but is not limited thereto.
  • control unit 400 may control the operation of the laser output unit 100 , the optic unit 200 , or the sensor unit 300 .
  • control unit 400 may control the operation of the laser output unit 100 .
  • the controller 400 may control the output timing of the laser output from the laser output unit 100 . Also, the controller 400 may control the power of the laser output from the laser output unit 100 . Also, the controller 400 may control a pulse width of the laser output from the laser output unit 100 . Also, the control unit 400 may control the cycle of the laser output from the laser output unit 100 . In addition, when the laser output unit 100 includes a plurality of laser output devices, the controller 400 may control the laser output unit 100 so that some of the plurality of laser output devices are operated.
  • control unit 400 may control the operation of the optic unit 200 .
  • control unit 400 may control the operation speed of the optic unit 200 .
  • the rotation speed of the rotating mirror can be controlled
  • the optical unit 200 includes a MEMS mirror the repetition period of the MEMS mirror can be controlled.
  • the present invention is not limited thereto.
  • control unit 400 may control the degree of operation of the optic unit 200 .
  • the optical unit 200 includes the MEMS mirror
  • the operating angle of the MEMS mirror may be controlled, but the present invention is not limited thereto.
  • control unit 400 may control the operation of the sensor unit 300 .
  • control unit 400 may control the sensitivity of the sensor unit 300 .
  • control unit 400 may control the sensitivity of the sensor unit 300 by adjusting a predetermined threshold, but is not limited thereto.
  • control unit 400 may control the operation of the sensor unit 300 .
  • control unit 400 may control On/Off of the sensor unit 300 , and when the control unit 300 includes a plurality of sensor elements, the sensor unit operates so that some sensor elements among the plurality of sensor elements are operated. The operation of 300 can be controlled.
  • the controller 400 may determine a distance from the lidar device 1000 to an object located in the scan area based on the laser sensed by the sensor unit 300 .
  • control unit 400 may determine the distance to the object located in the scan area based on the time when the laser is output from the laser output unit 100 and the time when the laser is detected by the sensor unit 300 . .
  • control unit 400 outputs the laser from the laser output unit 100 and immediately detects the laser by the sensor unit 300 without passing through the object, and the laser reflected from the object is detected by the sensor unit 300 .
  • the distance to the object located in the scan area may be determined based on the detected time point.
  • the lidar device 1000 sends a trigger signal for emitting a laser beam by the controller 400 and an actual emission time, which is a time at which the laser beam is output from the actual laser output device. Since the laser beam is not actually output between the time of the trigger signal and the actual light emission time, the precision may decrease when included in the flight time of the laser.
  • the actual emission time of the laser beam may be used. However, it may be difficult to determine the actual emission timing of the laser beam. Therefore, the laser beam output from the laser output device must be delivered to the sensor unit 300 immediately after being output or after being output without passing through the object.
  • an optic is disposed on the laser output device, so that a laser beam output from the laser output device by the optic can be directly sensed by the sensor unit 300 without passing through the object.
  • the optic may be a mirror, a lens, a prism, a metasurface, or the like, but is not limited thereto.
  • the optic may be one, but may be plural.
  • the laser beam output from the laser output device may be directly sensed by the sensor unit 300 without passing through the object.
  • the sensor unit 300 may be spaced apart from the laser output device at a distance of 1 mm, 1 um, 1 nm, etc., but is not limited thereto.
  • the sensor unit 300 may be disposed adjacent to and not spaced apart from the laser output device.
  • An optic may exist between the sensor unit 300 and the laser output device, but is not limited thereto.
  • the laser output unit 100 may output a laser
  • the control unit 400 may obtain a time point at which the laser is output from the laser output unit 100
  • the laser output from the laser output unit 100 may be obtained.
  • the sensor unit 300 may detect the laser reflected from the object
  • the control unit 400 may obtain a time point at which the laser is detected by the sensor unit 300
  • the controller 400 may determine the distance to the object located in the scan area based on the laser output time and the detection time.
  • the laser output unit 100 may output a laser, and the laser output from the laser output unit 100 may be directly detected by the sensor unit 300 without passing through an object located in the scan area.
  • the controller 400 may acquire a point in time at which the laser that has not passed through the object is sensed.
  • the sensor unit 300 may detect the laser reflected from the object
  • the control unit 400 may detect the laser from the sensor unit 300 .
  • the controller 400 may determine the distance to the object located in the scan area based on the detection time of the laser that has not passed through the object and the detection time of the laser reflected from the object.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a lidar device according to an embodiment.
  • a lidar device 1100 may include a laser output unit 100 , an optic unit 200 , and a sensor unit 300 .
  • the laser beam output from the laser output unit 100 may pass through the optic unit 200 . Also, the laser beam passing through the optic unit 200 may be irradiated toward the object 500 . Also, the laser beam reflected from the object 500 may be received by the sensor unit 300 .
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a lidar device according to another exemplary embodiment.
  • a lidar device 1150 may include a laser output unit 100 , an optic unit 200 , and a sensor unit 300 .
  • the laser beam output from the laser output unit 100 may pass through the optic unit 200 . Also, the laser beam passing through the optic unit 200 may be irradiated toward the object 500 . Also, the laser beam reflected from the object 500 may pass through the optic unit 200 again.
  • the optic portion through which the laser beam is rough before being irradiated to the object and the optic portion through which the laser beam reflected on the object passes may be physically the same, but may be physically different optics.
  • the laser beam passing through the optic unit 200 may be received by the sensor unit 300 .
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a laser output unit according to an exemplary embodiment.
  • the laser output unit 100 may include a VCSEL emitter 110 .
  • VCSEL emitter 110 is an upper metal contact 10, an upper DBR layer (20, upper Distributed Bragg reflector), an active layer (40, quantum well), a lower DBR layer (30, lower Distributed Bragg reflector) , a substrate 50 , and a lower metal contact 60 .
  • the VCSEL emitter 110 may emit a laser beam vertically from the top surface.
  • the VCSEL emitter 110 may emit a laser beam in a direction perpendicular to the surface of the upper metal contact 10 .
  • the VCSEL emitter 110 may emit a laser beam perpendicular to the acvite layer 40 .
  • the VCSEL emitter 110 may include an upper DBR layer 20 and a lower DBR layer 30 .
  • the upper DBR layer 20 and the lower DBR layer 30 may include a plurality of reflective layers.
  • a reflective layer having a high reflectance and a reflective layer having a low reflectance may be alternately disposed.
  • the thickness of the plurality of reflective layers may be a quarter of the wavelength of the laser emitted from the VCSEL emitter 110 .
  • the upper DBR layer 20 and the lower DBR layer 30 may be doped with p-type and n-type doping.
  • the upper DBR layer 20 may be doped p-type
  • the lower DBR layer 30 may be doped n-type.
  • the upper DBR layer 20 may be n-type doped
  • the lower DBR layer 30 may be doped p-type.
  • the substrate 50 may be disposed between the lower DBR layer 30 and the lower metal contact 60 .
  • the substrate 50 may also become a p-type substrate, and when the lower DBR layer 30 is doped with n-type, the substrate 50 may also become an n-type substrate. there is.
  • the VCSEL emitter 110 may include an active layer 40 .
  • the active layer 40 may be disposed between the upper DBR layer 20 and the lower DBR layer 30 .
  • the active layer 40 may include a plurality of quantum wells for generating a laser beam.
  • the active layer 40 may emit a laser beam.
  • the VCSEL emitter 110 may include a metal contact for electrical connection with a power source or the like.
  • the VCSEL emitter 110 may include an upper metal contact 10 and a lower metal contact 60 .
  • the VCSEL emitter 110 may be electrically connected to the upper DBR layer 20 and the lower DBR layer 30 through a metal contact.
  • the upper DBR layer 20 is doped with p-type and the lower DBR layer 30 is doped with n-type
  • p-type power is supplied to the upper metal contact 10 to form the upper DBR layer 20 and It is electrically connected
  • n-type power is supplied to the lower metal contact 60 to be electrically connected to the lower DBR layer 30 .
  • n-type power is supplied to the upper metal contact 10 to supply the upper DBR layer. It is electrically connected to the layer 20 , and p-type power is supplied to the lower metal contact 60 to be electrically connected to the lower DBR layer 30 .
  • the VCSEL emitter 110 may include an oxidation area.
  • the oxidation area may be disposed on top of the active layer.
  • the oxidation area may have insulating properties.
  • electrical flow may be restricted in the oxidation area.
  • electrical connections may be restricted in the oxidation area.
  • the oxidation area may serve as an aperture. Specifically, since the oxidation area has insulating properties, a beam generated from the active layer 40 may be emitted only from a portion other than the oxidation area.
  • the laser output unit may include a plurality of VCSEL emitters 110 .
  • the laser output unit may turn on a plurality of VCSEL emitters 110 at once, or may be individually turned on.
  • the laser output unit may emit laser beams of various wavelengths.
  • the laser output unit may emit a laser beam having a wavelength of 905 nm.
  • the laser output unit may emit a laser beam having a wavelength of 1550 nm.
  • a wavelength outputted from the laser output unit may be changed according to a surrounding environment.
  • the output wavelength of the laser output unit may also increase.
  • the laser output unit may decrease the output wavelength as the temperature of the surrounding environment decreases.
  • the ambient environment may include, but is not limited to, temperature, humidity, pressure, concentration of dust, ambient light, altitude, gravity, acceleration, and the like.
  • the laser output unit may emit a laser beam in a direction perpendicular to the support surface.
  • the laser output unit may emit a laser beam in a direction perpendicular to the emission surface.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a VCSEL unit according to an embodiment.
  • the laser output unit 100 may include a VCSEL unit 130 .
  • the VCSEL unit 130 may include a plurality of VCSEL emitters 110 .
  • the plurality of VCSEL emitters 110 may be arranged in a honeycomb structure, but is not limited thereto. In this case, seven VCSEL emitters 110 may be included in one honeycomb structure, but the present invention is not limited thereto.
  • all of the VCSEL emitters 110 included in the VCSEL unit 130 may be irradiated in the same direction.
  • 400 VCSEL emitters 110 included in the VCSEL unit 130 may all be irradiated in the same direction.
  • the VCSEL unit 130 may be distinguished by the irradiation direction of the output laser beam. For example, when all of the N VCSEL emitters 110 output a laser beam in a first direction and all of the M VCSEL emitters 110 output a laser beam in a second direction, the N VCSEL emitters 110 ) may be distinguished as a first VCSEL unit, and the M VCSEL emitters 110 may be distinguished as a second VCSEL unit.
  • the VCSEL unit 130 may include a metal contact.
  • the VCSEL unit 130 may include a p-type metal and an n-type metal.
  • a plurality of VCSEL emitters 110 included in the VCSEL unit 130 may share a metal contact.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a VCSEL array according to an embodiment.
  • the laser output unit 100 may include a VCSEL array 150 .
  • 6 shows an 8X8 VCSEL array, but is not limited thereto.
  • the VCSEL array 150 may include a plurality of VCSEL units 130 .
  • the plurality of VCSEL units 130 may be arranged in a matrix structure, but is not limited thereto.
  • the plurality of VCSEL units 130 may be an N ⁇ N matrix, but is not limited thereto. Also, for example, the plurality of VCSEL units 130 may be an N ⁇ M matrix, but is not limited thereto.
  • the VCSEL array 150 may include a metal contact.
  • the VCSEL array 150 may include a p-type metal and an n-type metal.
  • the plurality of VCSEL units 130 may share a metal contact, but may have independent metal contacts without sharing a metal contact.
  • FIG. 7 is a side view illustrating a VCSEL array and a metal contact according to an embodiment.
  • the laser output unit 100 may include a VCSEL array 151 .
  • 6 illustrates a 4X4 VCSEL array, but is not limited thereto.
  • the VCSEL array 151 may include a first metal contact 11 , a wire 12 , a second metal contact 13 , and a VCSEL unit 130 .
  • the VCSEL array 151 may include a plurality of VCSEL units 130 arranged in a matrix structure.
  • each of the plurality of VCSEL units 130 may be independently connected to the metal contact.
  • the plurality of VCSEL units 130 share the first metal contact 11 and are connected together to the first metal contact, and the second metal contact 13 is not shared so that the second metal contact is independently connected to each other.
  • the plurality of VCSEL units 130 may be directly connected to the first metal contact 11 and connected to the second metal contact through a wire 12 .
  • the required number of wires 12 may be the same as the number of the plurality of VCSEL units 130 .
  • the number of wires 12 may be N * M pieces.
  • first metal contact 11 and the second metal contact 13 may be different from each other.
  • first metal contact 11 may be an n-type metal
  • second metal contact 13 may be a p-type metal
  • first metal contact 11 may be a p-type metal
  • second metal contact 13 may be an n-type metal.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a VCSEL array according to an embodiment.
  • the laser output unit 100 may include a VCSEL array 153 . 7 shows a 4X4 VCSEL array, but is not limited thereto.
  • the VCSEL array 153 may include a plurality of VCSEL units 130 arranged in a matrix structure.
  • the plurality of VCSEL units 130 may share a metal contact, but may have an independent metal contact without sharing a metal contact.
  • the plurality of VCSEL units 130 may share the first metal contact 15 in a row unit.
  • the plurality of VCSEL units 130 may share the second metal contact 17 in units of columns.
  • first metal contact 15 and the second metal contact 17 may be different from each other.
  • first metal contact 15 may be an n-type metal
  • second metal contact 17 may be a p-type metal
  • first metal contact 15 may be a p-type metal
  • second metal contact 17 may be an n-type metal.
  • the VCSEL unit 130 may be electrically connected to the first metal contact 15 and the second metal contact 17 through the wire 12 .
  • the VCSEL array 153 may operate in an addressable manner.
  • a plurality of VCSEL units 130 included in the VCSEL array 153 may operate independently of other VCSEL units.
  • the VCSEL unit in one row and one column may operate.
  • the VCSEL unit in row 1, column 1 and the VCSEL unit in row 1 and column 3 operate.
  • the VCSEL units 130 included in the VCSEL array 153 may operate with a predetermined pattern.
  • the VCSEL unit of 1 row 2 column After the operation of the VCSEL unit of 1 row and 1 column, the VCSEL unit of 1 row 2 column, VCSEL unit of 1 row 3 column, VCSEL unit of 1 row 4 column, VCSEL unit of 2 row 1 column, VCSEL unit of 2 row 2 column, etc. It operates and may have a certain pattern with the last VCSEL unit in 4 rows and 4 columns.
  • the VCSEL unit of 1 row and 1 column After the VCSEL unit of 1 row and 1 column operation, the VCSEL unit of 2 rows and 1 column, the VCSEL unit of 3 rows and 1 column, the VCSEL unit of 4 rows and 1 column, the VCSEL unit of 1 row and 2 columns, the VCSEL unit of 2 rows and 2 columns, etc. It operates as such, and can have a certain pattern with the last VCSEL unit in 4 rows and 4 columns.
  • the VCSEL units 130 included in the VCSEL array 153 may operate with an irregular pattern.
  • the VCSEL units 130 included in the VCSEL array 153 may operate without a pattern.
  • the VCSEL units 130 may operate randomly. When the VCSEL units 130 operate randomly, interference between the VCSEL units 130 can be prevented.
  • the flash method is a method in which a laser beam is spread to an object by divergence of the laser beam.
  • a high-power laser beam is required to direct the laser beam to a distant object.
  • a high-power laser beam has to apply a high voltage, so the power is increased.
  • the scanning method is a method of directing a laser beam emitted from a laser output unit in a specific direction.
  • laser power loss can be reduced. Since the laser power loss can be reduced, compared to the flash method, the scanning method can measure the distance even with the same laser power. In addition, as compared with the flash method, the laser power for measuring the same distance is lower in the scanning method, so that the stability to the human eye can be improved.
  • Laser beam scanning can be accomplished with collimation and steering.
  • laser beam scanning may be performed by collimating the laser beam and then steering the laser beam.
  • laser beam scanning may be performed in a manner of performing collimation after steering.
  • FIG. 9 is a view for explaining a lidar device according to an embodiment.
  • the lidar device 1200 may include a laser output unit 100 and an optic unit.
  • the optic unit may include the BCSC 250 .
  • the BCSC 250 may include a collimation component 210 and a steering component 230 .
  • the BCSC 250 may be configured as follows.
  • the collimation component 210 may first collimate the laser beam, and the collimated laser beam may be steered via the steering component 230 .
  • the steering component 230 may first steer the laser beam, and the steered laser beam may be collimated through the collimation component 210 .
  • the optical path of the lidar device 1200 is as follows.
  • the laser beam emitted from the laser output unit 100 may be directed to the BCSC 250 .
  • the laser beam incident on the BCSC 250 may be collimated by the collimation component 210 and directed to the steering component 230 .
  • a laser beam incident on the steering component 230 may be steered and directed toward an object.
  • the laser beam incident on the object 500 may be reflected by the object 500 and may be directed toward the sensor unit.
  • the laser beam emitted from the laser output unit has directivity, there may be some degree of divergence as the laser beam goes straight. Due to such divergence, the laser beam emitted from the laser output unit may not be incident on the object, or an amount thereof may be very small.
  • the degree of divergence of the laser beam When the degree of divergence of the laser beam is large, the amount of the laser beam incident on the object is reduced, and the amount of the laser beam reflected from the object and directed to the sensor unit is also very reduced due to the divergence, so that a desired measurement result may not be obtained.
  • a distance that the LIDAR device can measure is reduced, and thus a distant object may not be measured.
  • the efficiency of the lidar device may be improved as the degree of divergence of the laser beam emitted from the laser output unit is reduced before the laser beam is incident on the object.
  • the collimation component of the present invention can reduce the degree of divergence of the laser beam.
  • the laser beam passing through the collimation component may become a collimated light.
  • the laser beam passing through the collimation component may have a divergence of 0.4 degrees to 1 degree.
  • the amount of light incident to the object may be increased.
  • the amount of light reflected from the object is also increased, so that the laser beam can be efficiently received.
  • the amount of light incident on the object it may be possible to measure an object at a greater distance with the same laser beam power as compared to before collimation of the laser beam.
  • FIG. 10 is a diagram for describing a collimation component according to an embodiment.
  • the collimation component 210 may be disposed in a direction in which a laser beam emitted from the laser output unit 100 is directed.
  • the collimation component 210 may adjust the degree of divergence of the laser beam.
  • the collimation component 210 may reduce the degree of divergence of the laser beam.
  • the divergence angle of the laser beam emitted from the laser output unit 100 may be 16 degrees to 30 degrees. In this case, after the laser beam emitted from the laser output unit 100 passes through the collimation component 210 , the divergence angle of the laser beam may be 0.4 degrees to 1 degree.
  • FIG. 11 is a diagram for describing a collimation component according to an embodiment.
  • the collimation component 210 may include a plurality of micro lenses 211 and a substrate 213 .
  • the microlens may have a diameter of millimeters (mm), micrometers (um), nanometers (nm), picometers (pm), and the like, but is not limited thereto.
  • a plurality of micro lenses 211 may be disposed on the substrate 213 .
  • the plurality of micro lenses 211 and the substrate 213 may be disposed on the plurality of VCSEL emitters 110 .
  • one of the plurality of micro lenses 211 may be disposed to correspond to one of the plurality of VCSEL emitters 110 , but is not limited thereto.
  • the plurality of micro lenses 211 may collimate the laser beams emitted from the plurality of VCSEL emitters 110 .
  • the laser beam emitted from one of the plurality of VCSEL emitters 110 may be collimated by one of the plurality of micro lenses 211 .
  • the divergence angle of the laser beam emitted from one of the plurality of VCSEL emitters 110 may be reduced after passing through one of the plurality of micro lenses 211 .
  • the plurality of micro lenses may be a refractive index distribution lens, a micro-curved lens, an array lens, a Fresnel lens, or the like.
  • the plurality of microlenses according to an embodiment may be manufactured by a method such as molding, ion exchange, diffusion polymerization, sputtering, and etching.
  • the plurality of micro lenses according to an embodiment may have a diameter of 130um to 150um.
  • the diameter of the plurality of micro lenses may be 140um.
  • the plurality of micro lenses may have a thickness of 400um to 600um.
  • the thickness of the plurality of micro lenses may be 500 ⁇ m.
  • FIG. 12 is a diagram for describing a collimation component according to an embodiment.
  • the collimation component 210 may include a plurality of micro lenses 211 and a substrate 213 .
  • a plurality of micro lenses 211 may be disposed on the substrate 213 .
  • the plurality of micro lenses 211 may be disposed on the front surface and the rear surface of the substrate 213 .
  • the optical axis of the microlens 211 disposed on the surface of the substrate 213 and the microlens 211 disposed on the rear surface of the substrate 213 may coincide.
  • FIG. 13 is a diagram for describing a collimation component according to an embodiment.
  • a collimation component may include a metasurface 220 .
  • the metasurface 220 may include a plurality of nanopillars 221 .
  • the plurality of nanopillars 221 may be disposed on one side of the metasurface 220 .
  • the plurality of nanopillars 221 may be disposed on both sides of the metasurface 220 .
  • the plurality of nanopillars 221 may have a sub-wavelength dimension. For example, an interval between the plurality of nanopillars 221 may be smaller than a wavelength of a laser beam emitted from the laser output unit 100 . Alternatively, the width, diameter, and height of the nanopillars 221 may be smaller than the length of the wavelength of the laser beam.
  • the meta surface 220 may refract the laser beam by adjusting the phase of the laser beam emitted from the laser output unit 100 .
  • the meta surface 220 may refract the laser beam output from the laser output unit 100 in various directions.
  • the meta surface 220 may collimate the laser beam emitted from the laser output unit 100 .
  • the meta surface 220 may reduce the divergence angle of the laser beam emitted from the laser output unit 100 .
  • the divergence angle of the laser beam emitted from the laser output unit 100 may be 15 to 30 degrees, and the divergence angle of the laser beam after passing through the meta surface 220 may be 0.4 to 1.8 degrees.
  • the metasurface 220 may be disposed on the laser output unit 100 .
  • the meta surface 220 may be disposed on the emitting surface side of the laser output unit 100 .
  • the metasurface 220 may be deposited on the laser output unit 100 .
  • the plurality of nanopillars 221 may be formed on the laser output unit 100 .
  • the plurality of nanopillars 221 may form various nanopatterns on the laser output unit 100 .
  • the nanopillars 221 may have various shapes.
  • the nano-pillar 221 may have a shape such as a cylinder, a polygonal pillar, a cone, or a polygonal pyramid.
  • the nanopillars 221 may have an irregular shape.
  • FIG. 14 is a diagram for describing a steering component according to an embodiment.
  • the steering component 230 may be disposed in a direction in which a laser beam emitted from the laser output unit 100 is directed.
  • the steering component 230 may adjust the direction the laser beam is directed.
  • the steering component 230 may adjust the angle between the optical axis of the laser light source and the laser beam.
  • the steering component 230 may steer the laser beam such that an angle between the optical axis of the laser light source and the laser beam is 0° to 30°.
  • the steering component 230 may steer the laser beam such that an angle between the optical axis of the laser light source and the laser beam is -30 degrees to 0 degrees.
  • 15 and 16 are diagrams for explaining a steering component according to an embodiment.
  • the steering component 231 may include a plurality of micro lenses 231 and a substrate 233 .
  • the plurality of micro lenses 232 may be disposed on the substrate 233 .
  • the plurality of micro lenses 232 and the substrate 233 may be disposed on the plurality of VCSEL emitters 110 .
  • one of the plurality of micro lenses 232 may be disposed to correspond to one of the plurality of VCSEL emitters 110 , but is not limited thereto.
  • the plurality of micro lenses 232 may steer the laser beams emitted from the plurality of VCSEL emitters 110 .
  • the laser beam emitted from one of the plurality of VCSEL emitters 110 may be steered by one of the plurality of micro lenses 232 .
  • the optical axis of the micro lens 232 and the optical axis of the VCSEL emitter 110 may not coincide.
  • the laser beam emitted from the VCSEL emitter 110 and passing through the micro lens 232 is on the left can be directed to
  • the optical axis of the VCSEL emitter 110 is to the left of the optical axis of the micro lens 232
  • the laser beam emitted from the VCSEL emitter 110 and passed through the micro lens 232 can point to the right.
  • the degree of steering of the laser beam may increase.
  • the distance between the optical axis of the microlens 232 and the optical axis of the VCSEL emitter 110 is 1um
  • the angle between the optical axis of the laser light source and the laser beam can be greater.
  • 17 is a diagram for describing a steering component according to an embodiment.
  • the steering component 234 may include a plurality of micro prisms 235 and a substrate 236 .
  • a plurality of micro-prisms 235 may be disposed on the substrate 236 .
  • the plurality of micro-prisms 235 and the substrate 236 may be disposed on the plurality of VCSEL emitters 110 .
  • the plurality of micro-prisms 235 may be disposed to correspond to one of the plurality of VCSEL emitters 110 , but is not limited thereto.
  • the plurality of micro-prisms 235 may steer the laser beams emitted from the plurality of VCSEL emitters 110 .
  • the plurality of micro-prisms 235 may change an angle between the optical axis of the laser light source and the laser beam.
  • the angle between the optical axis of the laser light source and the laser beam increases.
  • the angle of the micro prism 235 is 0.05 degrees
  • the laser beam is steered by 35 degrees
  • the angle of the micro prism 235 is 0.25 degrees
  • the laser beam is steered by 15 degrees.
  • the plurality of micro prisms 235 may be a Porro prism, an Amici roof prism, a Pentaprism, a Dove prism, or a Retroreflector prism.
  • the plurality of micro prisms 235 may be made of glass, plastic, fluorite, or the like.
  • the plurality of micro-prisms 235 may be manufactured by molding, etching, or the like.
  • the surface of the micro-prism 235 may be smoothed through a polishing process to prevent diffuse reflection due to surface roughness.
  • the micro prisms 235 may be disposed on both surfaces of the substrate 236 .
  • the micro prisms disposed on the first surface of the substrate 236 steer the laser beam along a first axis
  • the micro prisms disposed on the second surface of the substrate 236 steer the laser beam along the second axis. can do it
  • FIG. 18 is a diagram for describing a steering component according to an embodiment.
  • a steering component may include a metasurface 240 .
  • the metasurface 240 may include a plurality of nanopillars 241 .
  • the plurality of nanopillars 241 may be disposed on one side of the metasurface 240 .
  • a plurality of nanopillars 241 may be disposed on both sides of the metasurface 240 .
  • the meta surface 240 may refract the laser beam by adjusting the phase of the laser beam emitted from the laser output unit 100 .
  • the metasurface 240 may be disposed on the laser output unit 100 .
  • the meta surface 240 may be disposed on the emitting surface side of the laser output unit 100 .
  • the metasurface 240 may be deposited on the laser output unit 100 .
  • the plurality of nanopillars 241 may be formed on the laser output unit 100 .
  • the plurality of nanopillars 241 may form various nanopatterns on the laser output unit 100 .
  • the nanopillars 241 may have various shapes.
  • the nano-pillar 241 may have a shape such as a cylinder, a polygonal pillar, a cone, or a polygonal pyramid.
  • the nanopillars 241 may have an irregular shape.
  • the plurality of nanopillars 241 may form various nanopatterns.
  • the metasurface 240 may steer the laser beam emitted from the laser output unit 100 based on the nanopattern.
  • the nanopillars 241 may form nanopatterns based on various characteristics.
  • the characteristics may include a width (Width, hereinafter W), a spacing (Pitch, hereinafter P), a height (height, hereinafter H) of the nanopillars 241 and the number per unit length.
  • nanopatterns formed based on various characteristics and steering of a laser beam according to the nanopatterns will be described.
  • 19 is a diagram for explaining a metasurface according to an embodiment.
  • the metasurface 240 may include a plurality of nanopillars 241 having different widths (W).
  • the plurality of nanopillars 241 may form a nanopattern based on the width W thereof.
  • the plurality of nanopillars 241 may be arranged such that their widths W1 , W2 , and W3 increase in one direction.
  • the laser beam emitted from the laser output unit 100 may be steered in a direction in which the width W of the nanopillar 241 increases.
  • the metasurface 240 has a first nanopillar 243 having a first width W1 , a second nanopillar 245 having a second width W2 , and a third width W3 .
  • a third nanopillar 247 may be included.
  • the first width W1 may be greater than the second width W2 and the third width W3 .
  • the second width W2 may be greater than the third width W3 . That is, the width W of the nano-pillar 241 may decrease from the first nano-pillar 243 to the third nano-pillar 247 side.
  • the first nano-pillar 243 is emitted from the first direction and the third nano-pillar 247 from the laser output unit 100 .
  • the steering angle ⁇ of the laser beam may vary according to an increase/decrease rate of the width W of the nanopillar 241 .
  • the rate of increase/decrease in the width W of the nanopillars 241 may mean a numerical value representing the degree of increase/decrease in the width W of a plurality of adjacent nanopillars 241 on average.
  • the increase/decrease rate of the width W of the nanopillar 241 is to be calculated.
  • the difference between the first width W1 and the second width W2 may be different from the difference between the second width W2 and the third width W3 .
  • the steering angle ⁇ of the laser beam may vary depending on the width W of the nanopillar 241 .
  • the steering angle ⁇ may increase as the increase/decrease rate of the width W of the nanopillar 241 increases.
  • the nanopillars 241 may form a first pattern having a first increase/decrease rate based on the width W thereof. Also, the nanopillar 241 may form a second pattern having a second increase/decrease rate smaller than the first increase/decrease rate based on the width W thereof.
  • the first steering angle by the first pattern may be greater than the second steering angle by the second pattern.
  • the range of the steering angle ⁇ may be -90 degrees to 90 degrees.
  • 20 is a diagram for explaining a metasurface according to an embodiment.
  • the metasurface 240 may include a plurality of nanopillars 241 having different spacing P between adjacent nanopillars 241 .
  • the plurality of nanopillars 241 may form a nanopattern based on a change in the spacing P between adjacent nanopillars 241 .
  • the metasurface 240 may steer the laser beam emitted from the laser output unit 100 based on a nanopattern formed based on a change in the spacing P between the nanopillars 241 .
  • the distance P between the nanopillars 241 may become smaller in one direction.
  • the distance P may mean a distance between the centers of two adjacent nanopillars 241 .
  • the first interval P1 may be defined as a distance between the center of the first nanopillar 243 and the center of the second nanopillar 245 .
  • the first interval P1 may be defined as the shortest distance between the first nanopillar 243 and the second nanopillar 245 .
  • the laser beam emitted from the laser output unit 100 may be steered in a direction in which the distance P between the nanopillars 241 is decreased.
  • the metasurface 240 may include a first nanopillar 243 , a second nanopillar 245 , and a third nanopillar 247 .
  • the first distance P1 may be obtained based on the distance between the first nanopillars 243 and the second nanopillars 245 .
  • the second distance P2 may be obtained based on the distance between the second nanopillars 245 and the third nanopillars 247 .
  • the first interval P1 may be smaller than the second interval P2 . That is, the distance P may increase from the first nanopillar 243 toward the third nanopillar 247 .
  • the laser beam emitted from the laser output unit 100 passes through the meta surface 240 , the laser beam is emitted from the first direction and the third nano-pillar 247 from the laser output unit 100 . It may be steered in a direction between the first direction, which is a direction toward the 1 nanopillar 243 .
  • the steering angle ⁇ of the laser beam may vary depending on the spacing P between the nanopillars 241 .
  • the steering angle ⁇ of the laser beam may vary according to an increase/decrease rate of the interval P between the nanopillars 241 .
  • the increase/decrease rate of the spacing P between the nanopillars 241 may mean a numerical value representing the average degree of change in the spacing P between the adjacent nanopillars 241 .
  • the steering angle ⁇ of the laser beam may increase as the increase/decrease rate of the interval P between the nanopillars 241 increases.
  • the nanopillars 241 may form a first pattern having a first increase/decrease rate based on the interval P.
  • the nano-pillars 241 may form a second pattern having a second increase/decrease rate based on the interval (P).
  • the first steering angle by the first pattern may be greater than the second steering angle by the second pattern.
  • the steering principle of the laser beam according to the change in the spacing P of the nanopillars 241 described above can be similarly applied even when the number of the nanopillars 241 per unit length is changed.
  • the laser beam emitted from the laser output unit 100 is emitted from the laser output unit 100 in the first direction and the nanopillars per unit length ( 241) may be steered in a direction between the second directions in which the number increases.
  • 21 is a view for explaining a metasurface according to an embodiment.
  • the metasurface 240 may include a plurality of nanopillars 241 having different heights H of the nanopillars 241 .
  • the plurality of nanopillars 241 may form a nanopattern based on a change in height H of the nanopillars 241 .
  • the heights H1 , H2 , and H3 of the plurality of nanopillars 241 may increase in one direction.
  • the laser beam emitted from the laser output unit 100 may be steered in a direction in which the height H of the nanopillar 241 increases.
  • the metasurface 240 has a first nanopillar 243 having a first height H1 , a second nanopillar 245 having a second height H2 , and a third height H3 .
  • a third nanopillar 247 may be included.
  • the third height H3 may be greater than the first height H1 and the second height H2 .
  • the second height H2 may be greater than the first height H1 . That is, the height H of the nano-pillar 241 may increase from the first nano-pillar 243 toward the third nano-pillar 247 .
  • the laser beam emitted from the laser output unit 100 passes through the meta surface 240 , the laser beam is emitted from the laser output unit 100 in a first direction and a third direction from the first nano-pillars 243 . It may be steered in a direction between the second direction, which is a direction toward the nanopillars 247 .
  • the steering angle ⁇ of the laser beam may vary depending on the height H of the nanopillar 241 .
  • the steering angle ⁇ of the laser beam may vary according to an increase/decrease rate of the height H of the nanopillar 241 .
  • the rate of increase/decrease in the height H of the nanopillar 241 may mean a numerical value representing the degree of change in the height H of the adjacent nanopillar 241 on average.
  • the increase/decrease rate of the height H of the nanopillar 241 will be calculated.
  • the difference between the first height H1 and the second height H2 may be different from the difference between the second height H3 and the third height H3 .
  • the steering angle ⁇ of the laser beam may increase as the increase/decrease rate of the height H of the nanopillar 241 increases.
  • the nanopillars 241 may form a first pattern having a first increase/decrease rate based on the height H thereof.
  • the nano-pillars 241 may form a second pattern having a second increase/decrease rate based on the height H thereof.
  • the first steering angle by the first pattern may be greater than the second steering angle by the second pattern.
  • the steering component 230 may include a mirror that reflects the laser beam.
  • the steering component 230 may include a planar mirror, a multi-faceted mirror, a resonant mirror, a MEMS mirror, and a galvano mirror.
  • the steering component 230 may include a polygonal mirror that rotates 360 degrees along one axis and a nodding mirror that repeatedly drives in a preset range along one axis.
  • 22 is a view for explaining a multi-faceted mirror that is a steering component according to an embodiment.
  • the rotating multi-faceted mirror 600 may include a reflective surface 620 and a body, and vertically penetrates the center through the upper part 615 and the lower part 610 of the body. It can be rotated about the rotating shaft 630 that is.
  • the rotating multi-faceted mirror 600 may be composed of only some of the above-described components, and may include more components.
  • the rotating multi-faceted mirror 600 may include a reflective surface 620 and a body, and the body may include only a lower portion 610 .
  • the reflective surface 620 may be supported on the lower portion 610 of the body.
  • the reflective surface 620 is a surface for reflecting the transmitted laser, and may include a reflective mirror, a reflective plastic, or the like, but is not limited thereto.
  • the reflective surface 620 may be installed on a side surface of the body except for the upper portion 610 and the lower portion 615, and may be installed such that the rotation shaft 630 and a normal of each of the reflective surfaces 620 are orthogonal to each other. there is. This may be to repeatedly scan the same scan area by making the scan area of the laser irradiated from each of the reflective surfaces 620 the same.
  • the reflective surface 620 may be installed on a side surface of the body except for the upper part 610 and the lower part 615 , and the normal of each reflective surface 620 has a different angle from the rotation axis 630 , respectively. can be installed. This may be to expand the scan area of the lidar device by making the scan area of the laser irradiated from each of the reflective surfaces 620 different.
  • the reflective surface 620 may have a rectangular shape, but is not limited thereto, and may have various shapes such as a triangle or a trapezoid.
  • the body may include an upper portion 615 , a lower portion 610 , and a column 612 connecting the upper portion 615 and the lower portion 610 to support the reflective surface 620 .
  • the pillar 612 may be installed to connect the centers of the upper part 615 and the lower part 610 of the body, and installed to connect the respective vertices of the upper part 615 and the lower part 610 of the body. may be, and may be installed to connect each corner of the upper part 615 and the lower part 610 of the body, but there is no limitation to the structure for connecting and supporting the upper part 615 and the lower part 610 of the body .
  • the body may be fastened to the driving unit 640 in order to receive a driving force for rotation, and may be fastened to the driving unit 640 through the lower portion 610 of the body, or through the upper portion 615 of the body. It may be fastened to the driving unit 640 .
  • the upper portion 615 and the lower portion 610 of the body may have a polygonal shape.
  • the shape of the upper part 615 of the body and the lower part 610 of the body may be the same, but is not limited thereto, and the shape of the upper part 615 of the body and the lower part 610 of the body are different from each other. You may.
  • the upper portion 615 and the lower portion 610 of the body may have the same size.
  • the present invention is not limited thereto, and the size of the upper portion 615 of the body and the lower portion 610 of the body may be different from each other.
  • the upper portion 615 and/or the lower portion 610 of the body may include an empty space through which air may pass.
  • the rotating multi-faceted mirror 600 is described as a quadrangular prism-shaped hexahedron including four reflective surfaces 620 , but the reflective surfaces 620 of the rotating multi-faceted mirror 600 are necessarily four. It is not necessarily a hexahedron in the form of a tetragonal column.
  • the lidar device may further include an encoder unit.
  • the lidar device may control the operation of the rotating multi-faceted mirror 600 using the detected rotation angle.
  • the encoder unit may be included in the multi-faceted rotating mirror 600 or disposed to be spaced apart from the rotating multi-faceted mirror 600 .
  • a required field of view may be different for a lidar device depending on its use.
  • a fixed lidar device for 3D mapping may require a wide viewing angle in vertical and horizontal directions
  • a lidar device disposed in a vehicle may require a relatively wide viewing angle in the horizontal direction.
  • a relatively narrow viewing angle in the vertical direction may be required.
  • the widest possible viewing angle in the vertical and horizontal directions may be required.
  • the scan area of the lidar device may be determined based on the number of reflective surfaces of the rotating multi-faceted mirror, and accordingly, the viewing angle of the lidar device may be determined. Therefore, the number of reflective surfaces of the rotating multi-faceted mirror can be determined based on the required viewing angle of the lidar device.
  • 23 to 25 are diagrams for explaining the relationship between the number of reflective surfaces and the viewing angle.
  • 23 is a top view for explaining the viewing angle of the rotating multi-faceted mirror 650 in which the number of the reflective surfaces is three and the upper and lower portions of the body are equilateral triangles.
  • a laser 653 may be incident in a direction coincident with the rotation axis 651 of the multi-faceted rotation mirror 650 .
  • the angle formed by the three reflective surfaces may be 60 degrees each.
  • the rotating multi-faceted mirror 650 is rotated a little in the clockwise direction, the laser is reflected upward in the drawing, and the rotating multi-faceted mirror is rotated a little in the counterclockwise direction. The laser may be reflected downward in the drawing. Therefore, when the path of the reflected laser is calculated with reference to FIG. 23, the maximum viewing angle of the rotating multi-faceted mirror can be found.
  • the reflected laser when reflected through the No. 1 reflective surface of the rotating multi-faceted mirror 650 , the reflected laser may be reflected upward at an angle of 120 degrees from the incident laser 653 . Also, when reflected through the third reflective surface of the rotating multi-faceted mirror, the reflected laser may be reflected downward at an angle of 120 degrees from the incident laser.
  • the maximum viewing angle of the rotating multi-faceted mirror may be 240 degrees.
  • 24 is a top view for explaining a viewing angle of a rotating multi-faceted mirror in which the number of the reflective surfaces is four and the upper and lower portions of the body have a square shape.
  • the laser 663 may be incident in a direction coincident with the rotation axis 661 of the rotating multi-faceted mirror 660 .
  • the angle formed by the four reflective surfaces may be 90 degrees each.
  • the laser when the rotating multi-faceted mirror 660 is rotated a little in the clockwise direction, the laser is reflected upward in the drawing, and the rotating multi-faceted mirror 660 is rotated a little in the counterclockwise direction to position In this case, the laser may be reflected downward in the drawing. Therefore, when the path of the reflected laser is calculated with reference to FIG. 24 , the maximum viewing angle of the rotating multi-faceted mirror 660 can be found.
  • the reflected laser when reflected through the first reflective surface of the rotating multi-faceted mirror 660 , the reflected laser may be reflected upwardly at an angle of 90 degrees from the incident laser 663 . Also, when reflected through the fourth reflective surface of the rotating multi-faceted mirror 660 , the reflected laser may be reflected downward at an angle of 90 degrees to the incident laser 663 .
  • the maximum viewing angle of the rotating multi-faceted mirror 660 may be 180 degrees.
  • 24 is a top view for explaining a viewing angle of a rotating multi-faceted mirror in which the number of the reflective surfaces is five and the upper and lower portions of the body have a regular pentagonal shape.
  • the laser 673 may be incident in a direction coincident with the rotation axis 671 of the multi-faceted rotation mirror 670 .
  • the angle formed by the five reflective surfaces may be 108 degrees each.
  • the laser when the rotating multi-faceted mirror 670 is rotated a little in the clockwise direction, the laser is reflected upward in the drawing, and the rotating multi-faceted mirror 670 is rotated a little in the counterclockwise direction. When positioned, the laser may be reflected downward in the drawing. Therefore, when the path of the reflected laser is calculated with reference to FIG. 24, the maximum viewing angle of the rotating multi-faceted mirror can be found.
  • the reflected laser when reflected through the No. 1 reflective surface of the rotating multi-faceted mirror 670 , the reflected laser may be reflected upwardly at an angle of 72 degrees from the incident laser 673 . Also, when reflected through the fifth reflective surface of the rotating multi-faceted mirror 670 , the reflected laser may be reflected downward at an angle of 72 degrees to the incident laser 673 .
  • the maximum viewing angle of the rotating multi-faceted mirror may be 144 degrees.
  • the inner angle of the N-shaped is called theta.
  • the maximum viewing angle of the mirror can be 360 degrees - 2 theta.
  • the viewing angle determined by the rotating multi-faceted mirror in the lidar device may be smaller than the calculated maximum value. Also, at this time, the lidar device may use only a portion of each reflective surface of the rotating multi-faceted mirror for scanning.
  • the rotating multi-faceted mirror may be used to irradiate the laser emitted from the laser output unit toward the scan region of the lidar device, and is reflected from an object existing on the scan region. It can be used to receive the laser from the sensor unit.
  • each reflective surface of the rotating multi-faceted mirror used to irradiate the emitted laser to the scan area of the lidar device will be referred to as an irradiation part.
  • a portion of each reflective surface of the rotating multi-faceted mirror for receiving the laser reflected from the object existing on the scan area to the sensor unit will be referred to as a light receiving portion.
  • 26 is a view for explaining an irradiating portion and a light receiving portion of the rotating multi-faceted mirror according to an embodiment.
  • the laser emitted from the laser output unit 100 may have a dot-shaped irradiation area, and may be incident on the reflective surface of the rotating multi-faceted mirror 700 .
  • the laser emitted from the laser output unit 100 may have an irradiation area in the form of a line or a plane.
  • the irradiation part 720 in the rotating multi-faceted mirror 700 rotates the point where the emitted laser meets the rotating multi-faceted mirror. It may be in the form of a line connected in the direction of rotation of the multi-faceted mirror. Accordingly, in this case, the irradiation portion 720 of the multi-faceted rotating mirror 700 may be positioned on each reflective surface in the form of a line in a direction perpendicular to the rotation axis 710 of the rotating multi-faceted mirror 700 .
  • the laser irradiated from the irradiated portion 720 of the rotating multi-faceted mirror 700 and irradiated to the scan area 510 of the lidar device 1000 is an object 500 present on the scan area 510 .
  • the laser 735 reflected from the object 500 may be reflected in a larger range than the irradiated laser 725 . Therefore, the laser 735 reflected from the object 500 is parallel to the irradiated laser and may be received by the lidar device 1000 in a wider range.
  • the laser 735 reflected from the object 500 may be transmitted larger than the size of the reflective surface of the rotating multi-faceted mirror 700 .
  • the light-receiving portion 730 of the rotating multi-faceted mirror 700 is a portion for receiving the laser 735 reflected from the object 500 to the sensor unit 300, and the reflective surface of the rotating multi-faceted mirror 700 is It may be a portion of the reflective surface that is smaller than the size.
  • the rotating multi-faceted mirror 700 when the laser 735 reflected from the object 500 is transmitted toward the sensor unit 300 through the rotating multi-faceted mirror 700, the rotating multi-faceted mirror 700 Among the reflective surfaces of the , a portion that reflects to be transmitted toward the sensor unit 300 may be the light-receiving portion 730 . Therefore, the light-receiving portion 730 of the rotating multi-faceted mirror 700 may be a portion extending in the rotational direction of the rotating multi-faceted mirror 700 to reflect a portion of the reflecting surface to be transmitted toward the sensor unit 300 . there is.
  • the light-receiving portion 730 of the rotating multi-faceted mirror 700 is transmitted toward the condensing lens among the reflective surfaces.
  • the reflecting part may be a part extending in the rotational direction of the rotating multi-faceted mirror 700 .
  • the irradiating part 720 and the light receiving part 730 of the rotating multi-faceted mirror 700 were described as being spaced apart, but the irradiating part 720 and the light receiving part 730 of the rotating multi-faceted mirror 1550 .
  • a portion may overlap, and the irradiating portion 720 may be included in the light receiving portion 730 .
  • the steering component 230 may include, but is not limited to, an optical phased array (OPA) or the like to change the phase of the emitted laser and change the irradiation direction through this.
  • OPA optical phased array
  • the lidar device may include an optic unit for directing a laser beam emitted from a laser output unit to an object.
  • the optic unit may include a beam collimation and steering component (BCSC) for collimating and steering the laser beam emitted from the laser output unit.
  • BCSC beam collimation and steering component
  • the BCSC may consist of one component or a plurality of components.
  • 27 is a diagram for describing an optic unit according to an exemplary embodiment.
  • the optic unit may include a plurality of components.
  • it may include a collimation component 210 and a steering component 230 .
  • the collimation component 210 may serve to collimate the beam emitted from the laser output unit 100 , and the steering component 230 may perform a collimation function emitted from the collimation component 210 . It can serve to steer the mated beam. As a result, the laser beam emitted from the optic unit can be directed in a predetermined direction.
  • the collimation component 210 may be a micro lens or a metasurface.
  • the optical array may be disposed on one side of the substrate, or the optical array may be disposed on both sides of the substrate.
  • the laser beam may be collimated by a nanopattern formed by a plurality of nanopillars included in the metasurface.
  • the steering component 230 may be a micro lens, a micro prism, or a metasurface.
  • the optic array may be disposed on one side of the substrate, or the optic array may be disposed on both sides of the substrate.
  • the steering component 230 When the steering component 230 is a micro prism, it can be steered by the angle of the micro prism.
  • a laser beam may be steered by a nanopattern formed by a plurality of nanopillars included in the metasurface.
  • the optic unit when the optic unit includes a plurality of components, correct arrangement among the plurality of components may be required.
  • the collimation component and the steering component may be correctly disposed through an alignment mark.
  • a printed circuit board (PCB), a VCSEL array, a collimation component, and a steering component can be correctly placed through an alignment mark.
  • the VCSEL array and the collimation component can be correctly positioned.
  • the collimation component and the steering component can be correctly positioned.
  • FIG. 28 is a diagram for describing an optic unit according to an exemplary embodiment.
  • the optic unit may include one single component.
  • it may include a meta component 270 .
  • the meta component 270 may collimate or steer the laser beam emitted from the laser output unit 100 .
  • the meta-component 270 includes a plurality of metasurfaces to collimate the laser beam emitted from the laser output unit 100 on one metasurface and the collimated laser beam on the other metasurface. can be steered. It will be described in detail with reference to FIG. 29 below.
  • the meta component 270 may include one meta surface to collimate and steer the laser beam emitted from the laser output unit 100 . It will be described in detail with reference to FIG. 24 below.
  • 29 is a diagram for describing a meta component according to an embodiment.
  • the meta component 270 may include a plurality of metasurfaces 271 and 273 .
  • it may include a first metasurface 271 and a second metasurface 273 .
  • the first meta surface 271 may be disposed in a direction in which the laser beam is emitted from the laser output unit 100 .
  • the first metasurface 271 may include a plurality of nanopillars.
  • the first metasurface may form a nanopattern by a plurality of nanopillars.
  • the first metasurface 271 may collimate the laser beam emitted from the laser output unit 100 by the formed nanopattern.
  • the second metasurface 273 may be disposed in a direction in which the laser beam is output from the first metasurface 271 .
  • the second metasurface 273 may include a plurality of nanopillars.
  • the second metasurface 273 may form a nanopattern by a plurality of nanopillars.
  • the second meta surface 273 may steer the laser beam emitted from the laser output unit 100 by the formed nanopattern. For example, as shown in FIG. 24 , the laser beam may be steered in a specific direction by the increase/decrease rate of the width W of the plurality of nanopillars.
  • the laser beam can be steered in a specific direction by the spacing (P), the height (H) and the number per unit length of the plurality of nanopillars.
  • FIG. 30 is a diagram for describing a meta component according to another embodiment.
  • a meta component 270 may include one metasurface 274 .
  • the metasurface 275 may include a plurality of nanopillars on both sides.
  • the metasurface 275 may include a first set of nanopillars 276 on a first surface and a second set of nanopillars 278 on a second surface.
  • the metasurface 275 may be steered after collimating the laser beam emitted from the laser output unit 100 by a plurality of nanopillars forming respective nanopatterns on both surfaces.
  • the first set of nanopillars 276 disposed on one side of the metasurface 275 may form a nanopattern.
  • the laser beam emitted from the laser output unit 100 may be collimated by the nanopattern formed by the first set of nanopillars 276 .
  • the second set of nanopillars 278 disposed on the other side of the metasurface 275 may form a nanopattern.
  • the laser beam passing through the first nanopillars 276 may be steered in a specific direction by the nanopattern formed by the second set of nanopillars 278 .
  • 31 is a view for explaining a SPAD array according to an embodiment.
  • the sensor unit 300 may include a SPAD array 750 .
  • 31 shows an 8X8 SPAD array, but is not limited thereto, and may be 10X10, 12X12, 24X24, 64X64, or the like.
  • the SPAD array 750 may include a plurality of SPADs 751 .
  • the plurality of SPADs 751 may be arranged in a matrix structure, but is not limited thereto, and may be arranged in a circular, oval, honeycomb structure, or the like.
  • the results of the SPAD array 750 may be accumulated in the form of a histogram.
  • 32 is a diagram for explaining a histogram of SPAD according to an embodiment.
  • the SPAD 751 may detect a photon.
  • signals 766 and 767 may be generated.
  • a recovery time may be required until it returns to a state capable of detecting a photon again.
  • the recovery time has not elapsed after the SPAD 751 detects the photon, even if the photon is incident on the SPAD 751 at this time, the SPAD 751 cannot detect the photon. Accordingly, the resolution of the SPAD 751 may be determined by the recovery time.
  • the SPAD 751 may detect photons for a predetermined time after the laser beam is output from the laser output unit.
  • the SPAD 751 may detect photons during a cycle of a predetermined period.
  • the SPAD 751 may detect a photon multiple times during a cycle, depending on the time resolution of the SPAD 751 .
  • the time resolution of the SPAD 751 may be determined by the recovery time of the SPAD 751 .
  • the SPAD 751 may detect photons reflected from the object and photons other than the photons. For example, when the SPAD 751 detects a photon reflected from the object, the SPAD 751 may generate a signal 767 .
  • the SPAD 751 when the SPAD 751 detects a photon other than a photon reflected from the object, the SPAD 751 may generate a signal 766 .
  • photons other than the photon reflected from the object may include sunlight, a laser beam reflected from a window, and the like.
  • the SPAD 751 may detect a photon for a cycle of a predetermined time after the laser beam is output from the laser output unit.
  • the SPAD 751 may detect a photon during the first cycle after outputting the first laser beam from the laser output unit. In this case, the SPAD 751 may generate the first detection signal 761 after detecting the photon.
  • the SPAD 751 may detect a photon during a second cycle after outputting a second laser beam from the laser output unit. In this case, the SPAD 751 may generate a second detection signal 762 after detecting the photon.
  • the SPAD 751 may detect a photon during a third cycle after outputting a third laser beam from the laser output unit. In this case, the SPAD 751 may generate a third detecting signal 763 after detecting the photon.
  • the SPAD 751 may detect a photon during an Nth cycle after outputting an Nth laser beam from the laser output unit. In this case, the SPAD 751 may generate an N-th detection signal 764 after detecting the photon.
  • the first detecting signal 761 , the second detecting signal 762 , and the third detecting signal 763 A signal 766 by a photon other than the photon reflected from the object may be included.
  • the N-th detection signal 764 may be a photon detection signal for an N-th cycle after outputting the N-th laser beam.
  • N may be 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, and the like.
  • Signals by the SPAD 751 may be accumulated in the form of a histogram.
  • the histogram may have a plurality of histogram bins. Signals generated by the SPAD 751 may each correspond to a histogram bin and may be accumulated in the form of a histogram.
  • the histogram may be formed by accumulating signals by one SPAD 751 or by accumulating signals by a plurality of SPADs 751 .
  • the histogram 765 may be formed by accumulating the first detection signal 761 , the second detection signal 762 , the third detection signal 763 , and the N-th detection signals 764 .
  • the histogram 765 may include a signal by a photon reflected from the object or a signal by other photons.
  • the signal by the photons reflected from the object may be larger and more regular than the signals by other photons.
  • the signal by the photon reflected from the object within the cycle may be regularly present at a specific time.
  • the amount of signals caused by sunlight is small and may exist irregularly.
  • a signal with a large amount of accumulation in the histogram at a specific time is a signal due to a photon reflected from the object. Accordingly, a signal having a large accumulation amount among the accumulated histogram 765 may be extracted as a signal due to a photon reflected from the object.
  • a signal having the highest value among the histogram 765 may be simply extracted as a signal due to a photon reflected from the object.
  • a signal of a certain amount 768 or more in the histogram 765 may be extracted as a signal due to a photon reflected from the object.
  • distance information of the object may be calculated based on a generation time of the corresponding signal or a reception time of the photon.
  • the signal extracted from the histogram 765 may be a signal at one scan point.
  • one scan point may correspond to one SPAD.
  • signals extracted from a plurality of histograms may be signals from one scan point.
  • one scan point may correspond to a plurality of SPADs.
  • weighting signals extracted from a plurality of histograms it may be calculated as a signal at one scan point.
  • the weight may be determined by the distance between the SPADs.
  • the signal at the first scan point has a weight of 0.8 on the signal by the first SPAD, a weight of 0.6 on the signal by the second SPAD, a weight of 0.4 on the signal by the third SPAD, and a weight of 0.4 on the signal by the fourth SPAD. It can be calculated by giving the signal a weight of 0.2.
  • the effect of accumulating the histograms several times can be obtained by accumulating the histograms once. Accordingly, the effect of reducing the scan time and reducing the time for obtaining the entire image can be derived.
  • the laser output unit may output a laser beam addressable.
  • the laser output unit may output a laser beam addressably for each big cell unit.
  • the laser output unit outputs the laser beam of the vixel unit of 1 row and 1 column once, then outputs the laser beam of the vixel unit of 1 row and 3 column once, and then outputs the laser beam of the vixel unit of 2 rows and 4 columns once can be printed
  • the laser output unit may output the laser beam of the vixel unit of row A and column B N times, and then output the laser beam of the vixel unit of row C, column D, M times.
  • the SPAD array may receive a laser beam reflected back from the target object among the laser beams output from the corresponding vixel unit.
  • the SPAD unit in row 1 and column 1 and column 1 corresponding to the laser beam is reflected by the object. can be received up to N times.
  • the M vixel units may be operated N times at once.
  • M big cell units may be operated M*N times one by one, or M big cell units may be operated 5 times M*N/5 times.
  • the sensor unit 300 may include a SiPM 780 .
  • the SiPM 780 may include a plurality of microcells 781 and a plurality of microcell units 782 .
  • the microcell may be a SPAD.
  • the microcell unit 782 may be an SPAD array that is a set of a plurality of SPADs.
  • the SiPM 780 may include a plurality of microcell units 782 .
  • 33 shows the SiPM 780 in which the microcell units 782 are arranged in a 4X6 matrix, but is not limited thereto and may be a 10X10, 12X12, 24X24, 64X64 matrix, or the like.
  • the microcell unit 782 may be arranged in a matrix structure, but is not limited thereto, and may be arranged in a circular, oval, honeycomb structure, or the like.
  • the results of the SiPM 780 may be accumulated in the form of a histogram.
  • the histogram by the SPAD 751 may be accumulated by N detection signals formed by one SPAD 751 receiving the laser beam N times.
  • the histogram by the SPAD 751 may be accumulated as X*Y detection signals formed by receiving the Y-th laser beam by the X SPADs 751 .
  • the histogram by the SiPM 780 may be formed by accumulating signals by one microcell unit 782 or by accumulating signals by a plurality of microcell units 782 .
  • one microcell unit 782 may output the laser beam No. 1 from the laser output unit and detect photons reflected from the object to form a histogram.
  • the histogram by the SiPM 780 may be formed by accumulating signals generated by a plurality of microcells included in one microcell unit 782 detecting photons reflected from an object.
  • the plurality of microcell units 782 may output the laser beam No. 1 from the laser output unit and then detect photons reflected from the object to form a histogram.
  • the histogram by the SiPM 780 may be formed by accumulating signals generated by detecting photons reflected from a target object by a plurality of microcells included in the plurality of microcell units 782 .
  • one SPAD 751 or a plurality of SPADs 751 may require the Nth laser beam output of the laser output unit.
  • one microcell unit 782 or a plurality of microcell units 782 may require only one laser beam output.
  • the histogram by the SPAD 751 may take a longer time to accumulate the histogram than the histogram by the SiPM 780 .
  • the histogram by the SiPM 780 has an advantage that the histogram can be formed within a short time with only one laser beam output.
  • SiPM 34 is a diagram for explaining a histogram of SiPM according to an embodiment.
  • the SiPM 780 may detect a photon.
  • microcell unit 782 can detect photons.
  • signals 787 and 788 may be generated.
  • a recovery time may be required until it returns to a state capable of detecting a photon again.
  • the recovery time has not elapsed after the microcell unit 782 detects the photon, even if the photon is incident on the microcell unit 782 at this time, the microcell unit 782 cannot detect the photon. Accordingly, the resolution of the microcell unit 782 may be determined by the recovery time.
  • the microcell unit 782 may detect photons for a predetermined time after the laser beam is output from the laser output unit. In this case, the microcell unit 782 may detect photons during a cycle of a predetermined period. For example, microcell unit 782 may detect a photon multiple times during a cycle, depending on the time resolution of microcell unit 782 . In this case, the time resolution of the microcell unit 782 may be determined by the recovery time of the microcell unit 782 .
  • the microcell unit 782 may detect photons reflected from the object and other photons. For example, the microcell unit 782 may generate a signal 787 when detecting a photon reflected from the object.
  • the microcell unit 782 may generate a signal 788 when detecting a photon other than a photon reflected from the object.
  • photons other than the photon reflected from the object may include sunlight, a laser beam reflected from a window, and the like.
  • the microcell unit 782 may detect a photon for a cycle of a predetermined time after outputting the laser beam from the laser output unit.
  • the first microcell 783 included in the microcell unit 782 may detect a photon during a first cycle after outputting a laser beam from the laser output unit.
  • the first microcell 783 may generate a first detection signal 791 after detecting a photon.
  • the second microcell 784 included in the microcell unit 782 may detect a photon during a first cycle after outputting a laser beam from the laser output unit.
  • the second microcell 784 may generate the first detection signal 792 after detecting the photon.
  • the third microcell 785 included in the microcell unit 782 may detect a photon during a first cycle after outputting a laser beam from the laser output unit. In this case, the third microcell 785 may generate a third detection signal 793 after detecting the photon.
  • the Nth microcell 786 included in the microcell unit 782 may detect a photon during a first cycle after outputting a laser beam from the laser output unit.
  • the Nth microcell 786 may generate an Nth detection signal 794 after detecting the photon.
  • the N-th detecting signal 794 includes a signal 787 or A signal 788 by a photon other than the photon reflected from the object may be included.
  • the Nth detecting signal 764 may be a photon detecting signal of the Nth microcell included in the microcell unit 782 .
  • N may be 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, and the like.
  • Signals by the microcells may be accumulated in the form of a histogram.
  • a histogram may have a plurality of histogram bins.
  • Signals by the microcells may be accumulated in the form of a histogram corresponding to each histogram bin.
  • the histogram may be formed by accumulating signals by one microcell unit 782 , or may be formed by accumulating signals by a plurality of microcell units 782 .
  • the histogram 795 may be formed by accumulating the first detection signal 791 , the second detection signal 792 , the third detection signal 793 , and the N-th detection signals 794 .
  • the histogram 795 may include a signal by a photon reflected from the object or a signal by other photons.
  • the signal by the photons reflected from the object may be larger and more regular than the signals by other photons.
  • the signal by the photon reflected from the object within the cycle may be regularly present at a specific time.
  • the amount of signals caused by sunlight is small and may exist irregularly.
  • a signal with a large amount of accumulation in the histogram at a specific time is a signal due to a photon reflected from the object. Accordingly, a signal having a large accumulation amount among the accumulated histogram 795 may be extracted as a signal due to a photon reflected from the object.
  • a signal having the highest value among the histogram 795 may be extracted as a signal due to a photon reflected from the object.
  • a signal of a certain amount 797 or more in the histogram 795 may be extracted as a signal due to a photon reflected from the object.
  • distance information of the object may be calculated based on the generation time of the corresponding signal or the reception time of the photon.
  • the laser output unit may output a laser beam addressable.
  • the laser output unit may output a laser beam addressably for each big cell unit.
  • the laser output unit outputs the laser beam of the vixel unit of 1 row and 1 column once, then outputs the laser beam of the vixel unit of 1 row and 3 column once, and then outputs the laser beam of the vixel unit of 2 rows and 4 columns once can be printed
  • the laser output unit may output the laser beam of the vixel unit of row A and column B N times, and then output the laser beam of the vixel unit of row C, column D, M times.
  • the SiPM may receive a laser beam reflected back from the target object among the laser beams output from the corresponding vixel unit.
  • the microcell unit in row 1 and column 1 corresponding to row 1 and column 1 is the laser reflected by the object.
  • the beam can be received up to N times.
  • the M vixel units may be operated N times at once.
  • M big cell units may be operated M*N times one by one, or M big cell units may be operated 5 times M*N/5 times.
  • Lidar can be implemented in a number of ways.
  • the lidar may have a flash method and a scanning method.
  • the flash method is a method in which a laser beam is spread to an object by divergence of the laser beam. Since the flash method collects distance information of an object by illuminating a single laser pulse to the FOV, the resolution of the flash type lidar may be determined by a sensor unit or a receiver unit.
  • the scanning method is a method of directing a laser beam emitted from a laser output unit in a specific direction. Since the scanning method illuminates the laser beam to the FOV using a scanner or a steering unit, the resolution of the scanning method lidar may be determined by the scanner or the steering unit.
  • the lidar may be implemented in a mixed manner of a flash method and a scanning method.
  • the mixed method of the flash method and the scanning method may be a semi-flash method or a semi-scanning method.
  • a mixed method of the flash method and the scanning method may be a quasi-flash method or a quasi-scanning method.
  • the semi-flash type lidar or the quasi-flash type lidar may mean a quasi-flash type lidar rather than a complete flash type lidar.
  • one unit of the laser output unit and one unit of the receiving unit may be a flash type lidar, but a plurality of units of the laser output unit and a plurality of units of the receiving unit are gathered, so that it is not a complete flash type lidar but a quasi-flash type lidar can be is
  • a laser beam output from a laser output unit of the semi-flash type lidar or the quasi-flash type lidar may pass through a steering unit, it may be a quasi-flash type lidar rather than a complete flash type lidar.
  • the semi-flash type lidar or the quasi-flash type lidar can overcome the disadvantages of the flash type lidar.
  • a flash-type lidar may be vulnerable to interference between laser beams, and a strong flash is required to detect an object, and a detection range cannot be limited.
  • the semi-flash type lidar or the quasi-flash type lidar can overcome the interference phenomenon between laser beams through the laser beams passing through the steering unit, and can control each laser output unit, so that the detection range can be controlled. may or may not require a strong flash.
  • 35 is a view for explaining a semi-flash lidar according to an embodiment.
  • the semi-flash lidar 800 may include a laser output unit 810 , a beam collimation & steering component (BCSC) 820 , a scanning unit 830 , and a receiving unit 840 .
  • BCSC beam collimation & steering component
  • the semi-flash lidar 800 may include a laser output unit 810 .
  • the laser output unit 810 may include a big cell array.
  • the laser output unit 810 may include a vixel array in which units including a plurality of vixel emitters are gathered.
  • the semi-flash lidar 800 may include a BCSC 820 .
  • the BCSC 820 may include a collimation component 210 and a steering component 230 .
  • the laser beam output from the laser output unit 810 is collimated by the collimation component 210 of the BCSC 820 , and the collimated laser beam is the steering component 230 of the BCSC 820 . ) can be steered.
  • the laser beam output from the first vixel unit included in the laser output unit 810 may be collimated by the first collimation component and steered in the first direction by the first steering component.
  • the laser beam output from the second vixel unit included in the laser output unit 810 may be collimated by the second collimation component and steered in the second direction by the second steering component.
  • the vixel units included in the laser output unit 810 may be steered in different directions. Therefore, unlike the flash method by spreading a single pulse, the laser beam of the laser output unit of the semi-flash type LIDAR can be steered in a specific direction by the BCSC. Therefore, the laser beam output from the laser output unit of the semi-flash type lidar may have directionality by BCSC.
  • the semi-flash lidar 800 may include a scanning unit 830 .
  • the scanning unit 830 may include the optical unit 200 .
  • the scanning unit 830 may include a mirror that reflects a laser beam.
  • the scanning unit 830 may include a plane mirror, a multi-faceted mirror, a resonant mirror, a MEMS mirror, and a galvanometer mirror. Also, for example, the scanning unit 830 may include a multi-faceted mirror that rotates 360 degrees along one axis and a node mirror that is repeatedly driven in a preset range along one axis.
  • the semi-flash type lidar may include a scanning unit. Therefore, unlike the flash method in which the entire image is acquired at once by spreading a single pulse, the semi-flash type lidar can scan the image of the object by the scanning unit.
  • the object may be randomly scanned by the laser output of the laser output unit of the semi-flash type lidar. Therefore, the semi-flash type lidar can intensively scan only a desired region of interest among the entire FOV.
  • the semi-flash lidar 800 may include a receiver 840 .
  • the receiving unit 840 may include the sensor unit 300 .
  • the receiver 840 may be the SPAD array 750 .
  • the receiver 840 may be a SiPM 780 .
  • the receiver 850 may include various sensor elements.
  • the receiver 840 may include, but is not limited to, a PN photodiode, a phototransistor, a PIN photodiode, APD, SPAD, SiPM, TDC, CMOS, or CCD.
  • the receiver 840 may stack histograms. For example, the receiver 840 may detect a light reception time of a laser beam reflected and received from the object 850 by using the histogram.
  • the receiver 840 may include one or more optical elements.
  • the receiver 840 may include an aperture, a micro lens, a converging lens, or a diffuser, but is not limited thereto.
  • the receiver 840 may include one or more optical filters.
  • the receiver 840 may receive the laser reflected from the object through an optical filter.
  • the receiver 840 may include a band pass filter, a dichroic filter, a guided-mode resonance filter, a polarizer, a wedge filter, and the like, but is not limited thereto.
  • the semi-flash type lidar 800 may have a constant optical path between components.
  • light output from the laser output unit 810 may be incident on the scanning unit 830 through the BCSC 820 .
  • light incident to the scanning unit 830 may be reflected and incident to the object 850 .
  • the light incident on the object 850 may be reflected and then incident on the scanning unit 830 again.
  • the light incident on the scanning unit 830 may be reflected and received by the receiving unit 840 .
  • a lens for increasing light transmission/reception efficiency may be additionally inserted into the above optical path.
  • 36 is a diagram for explaining the configuration of a semi-flash lidar according to an embodiment.
  • the semi-flash lidar 800 may include a laser output unit 810 , a scanning unit 830 , and a receiving unit 840 .
  • the laser output unit 810 may include a big cell array 811 . Although only one column of the big cell array 811 is illustrated in FIG. 36 , the present invention is not limited thereto, and the big cell array 811 may have an N ⁇ M matrix structure.
  • the vixel array 811 may include a plurality of vixel units 812 .
  • the vixel unit 812 may include a plurality of vixel emitters.
  • the big cell array 811 may include 25 big cell units 812 .
  • the 25 big cell units 812 may be arranged in one row, but is not limited thereto.
  • the vixel unit 812 may have a diverging angle.
  • the vixel unit 812 may have a horizontal diffusion angle 813 and a vertical diffusion angle 814 .
  • the vixel unit 812 may have a horizontal diffusion angle 813 of 1.2 degrees and a vertical diffusion angle 814 of 1.2 degrees, but is not limited thereto.
  • the scanning unit 830 may receive a laser beam output from the laser output unit 810 .
  • the scanning unit 830 may reflect the laser beam toward the object.
  • the scanning unit 830 may receive a laser beam reflected from the object.
  • the scanning unit 830 may transmit the laser beam reflected from the object to the receiving unit 840 .
  • the area that reflects the laser beam toward the object and the area that receives the laser beam reflected from the object may be the same or different.
  • an area that reflects a laser beam toward the object and an area that receives a laser beam reflected from the object may be within the same reflective surface.
  • the regions may be divided into up and down or left and right within the same reflective surface.
  • an area that reflects a laser beam toward the object and an area that receives a laser beam reflected from the object may be different reflective surfaces.
  • a region that reflects a laser beam toward the object may be a first reflective surface of the scanning unit 830
  • an area that receives a laser beam reflected from the object may be a second reflective surface of the scanning unit 830 .
  • the scanning unit 830 may reflect the 2D laser beam output from the laser output unit 810 toward the object.
  • the lidar device may scan the object in 3D due to rotation or scanning of the scanning unit 830 .
  • the receiver 840 may include a SPAD array 841 . Although only one column of the SPAD array 841 is illustrated in FIG. 36 , the present invention is not limited thereto, and the SPAD array 841 may have an N ⁇ M matrix structure.
  • the SPAD array 841 may include a plurality of SPAD units 842 .
  • the SPAD unit 842 may include a plurality of SPAD pixels 847 .
  • the SPAD unit 842 may include 12 X 12 SPAD pixels 847 .
  • the SPAD pixel 847 may mean one SPAD element, but is not limited thereto.
  • the SPAD array 841 may include 25 SPAD units 842 .
  • the 25 SPAD units 842 may be arranged in one row, but is not limited thereto.
  • the arrangement of the SPAD unit 842 may correspond to the arrangement of the vixel unit 812 .
  • the SPAD unit 842 may have an FOV capable of receiving light.
  • the SPAD unit 842 may have a horizontal FOV 843 and a vertical FOV 844 .
  • the SPAD unit 842 may have a horizontal FOV 843 of 1.2 degrees and a vertical FOV 844 of 1.2 degrees.
  • the FOV of the SPAD unit 842 may be proportional to the number of SPAD pixels 847 included in the SPAD unit 842 .
  • the FOV of the individual SPAD pixel 847 included in the SPAD unit 842 may be determined by the FOV of the SPAD unit 842 .
  • the horizontal FOV 845 and vertical FOV 846 of an individual SPAD pixel 847 are 0.1 degrees
  • the SPAD unit 842 contains N X M of the SPAD pixels 847
  • the The horizontal FOV 843 may be 0.1*N
  • the vertical FOV 844 may be 0.1*M.
  • the horizontal FOV 843 and the vertical FOV 844 of the SPAD unit 842 are 1.2 degrees, and the SPAD unit 842 contains 12 X 12 SPAD pixels 847, individual SPAD pixels
  • the horizontal FOV 845 and vertical FOV 846 of 847 may be 0.1 degree (1.2/12).
  • the receiver 840 may include a SiPM array 841 .
  • the SiPM array 841 in one column is illustrated in FIG. 36 , the present invention is not limited thereto, and the SiPM array 841 may have an N ⁇ M matrix structure.
  • the SiPM array 841 may include a plurality of microcell units 842 .
  • the microcell unit 842 may include a plurality of microcells 847 .
  • the microcell unit 842 may include 12 by 12 microcells 847 .
  • the SiPM array 841 may include 25 microcell units 842 .
  • the 25 microcell units 842 may be arranged in one row, but is not limited thereto.
  • the arrangement of the microcell unit 842 may correspond to the arrangement of the big cell unit 812 .
  • the microcell unit 842 may have an FOV capable of receiving light.
  • the microcell unit 842 can have a horizontal FOV 843 and a vertical FOV 844 .
  • the microcell unit 842 may have a horizontal FOV 843 of 1.2 degrees and a vertical FOV 844 of 1.2 degrees.
  • the FOV of the microcell unit 842 may be proportional to the number of microcells included in the microcell unit 842 .
  • the FOV of the individual microcells 847 included in the microcell unit 842 may be determined by the FOV of the microcell unit 842 .
  • the horizontal FOV 845 and the vertical FOV 846 of an individual microcell 847 are 0.1 degrees
  • the microcell unit 842 contains N X M of microcells 847 , the microcell unit 842 is )
  • the horizontal FOV 843 may be 0.1*N
  • the vertical FOV 844 may be 0.1*M.
  • the individual The horizontal FOV 845 and vertical FOV 846 of the microcell 847 may be 0.1 degrees (1.2/12).
  • one big cell unit 812 may correspond to a plurality of SPAD units or microcell units 842 .
  • a laser beam output from the vixel unit 812 of 1 row and 1 column is reflected by the scanning unit 830 and the object 850, and the SPAD unit or microcell unit 842 of 1 row 1 column and 1 row 2 column ) can be received.
  • a plurality of vixel units 812 may correspond to one SPAD unit or microcell unit 842 .
  • a laser beam output from the vixel unit 812 in one row and one column is reflected by the scanning unit 830 and the object 850 to be received by the SPAD unit or microcell unit 842 in one row and one column. there is.
  • the big cell unit 812 of the laser output unit 810 and the SPAD unit or the microcell unit 842 of the receiving unit 840 may correspond.
  • the horizontal and vertical diffusion angles of the vixel unit 812 may be the same as the horizontal FOV 845 and vertical FOV 846 of the SPAD unit or microcell unit 842 .
  • a laser beam output from the vixel unit 812 in one row and one column is reflected by the scanning unit 830 and the object 850 to be received by the SPAD unit or microcell unit 842 in one row and one column. there is.
  • the laser beam output from the vixel unit 812 in N rows and M columns is reflected by the scanning unit 830 and the object 850 to be received by the SPAD unit or microcell unit 842 in N rows and M columns.
  • the laser beam output from the vixel unit 812 in N rows and M columns and reflected by the scanning unit 830 and the object 850 is received by the SPAD unit or microcell unit 842 in N rows and M columns, and LiDAR Device 800 may have resolution by SPAD unit or microcell unit 842 .
  • the FOV irradiated by the big cell unit 812 is divided into N X M regions to determine the distance information of the object.
  • one big cell unit 812 may correspond to a plurality of SPAD units or microcell units 842 .
  • a laser beam output from the vixel unit 812 of 1 row and 1 column is reflected by the scanning unit 830 and the object 850, and the SPAD unit or microcell unit 842 of 1 row 1 column and 1 row 2 column ) can be received.
  • a plurality of vixel units 812 may correspond to one SPAD unit or microcell unit 842 .
  • a laser beam output from the vixel unit 812 in one row and one column is reflected by the scanning unit 830 and the object 850 to be received by the SPAD unit or microcell unit 842 in one row and one column. there is.
  • the plurality of vixel units 812 included in the laser output unit 810 may operate according to a predetermined sequence or may operate randomly.
  • the SPAD unit or the microcell unit 842 of the receiving unit 840 may also operate in response to the operation of the big cell unit 812 .
  • the third row big cell unit may operate.
  • the fifth vixel unit may operate, and then the seventh vixel unit may operate.
  • the third row SPAD unit or microcell unit 842 may operate.
  • the fifth SPAD unit or microcell unit 842 may operate, and then the seventh SPAD unit or microcell unit 842 may operate.
  • the vixel unit of the vixel array 811 may operate randomly.
  • the SPAD unit or the microcell unit 842 of the receiving unit existing at a position corresponding to the position of the randomly operated vixel unit 812 may operate.
  • FIG. 37 is a diagram for explaining a semi-flash lidar according to another exemplary embodiment.
  • the semi-flash lidar 900 may include a laser output unit 910 , a BCSC 920 , and a receiving unit 940 .
  • the semi-flash lidar 900 may include a laser output unit 910 .
  • the description of the laser output unit 910 may overlap with the laser output unit 810 of FIG. 35 , and thus a detailed description thereof will be omitted.
  • the semi-flash lidar 900 may include a BCSC 920 .
  • the description of the BCSC 920 may overlap with the BCSC 820 of FIG. 35 , and thus a detailed description thereof will be omitted.
  • the semi-flash lidar 900 may include a receiver 940 .
  • the description of the receiver 940 may overlap with that of the receiver 840 of FIG. 35 , and thus a detailed description thereof will be omitted.
  • the semi-flash type lidar 900 may have a constant optical path between components.
  • light output from the laser output unit 910 may be incident on the object 950 through the BCSC 920 .
  • the light incident on the object 950 may be reflected and received by the receiver 940 .
  • a lens for increasing light transmission/reception efficiency may be additionally inserted into the above optical path.
  • the semi-flash lidar 900 of FIG. 37 may not include a scanning unit.
  • the scanning function of the scanning unit may be performed by the laser output unit 910 and the BCSC 920 .
  • the laser output unit 910 may include an addressable Bixel array to partially output a laser beam to an ROI by an addressable operation.
  • the BCSC 920 may include a collimation component and a steering component to provide a specific directionality to the laser beam to irradiate the laser beam to a desired region of interest.
  • the light path of the semi-flash lidar 900 of FIG. 37 may be simplified. By simplifying the light path, it is possible to minimize light loss upon light reception and to reduce the possibility of occurrence of crosstalk.
  • 38 is a diagram for explaining the configuration of a semi-flesh lidar according to another exemplary embodiment.
  • the semi-flash lidar 900 may include a laser output unit 910 and a receiving unit 940 .
  • the laser output unit 910 may include a big cell array 911 .
  • the big cell array 99110 may have an N ⁇ M matrix structure.
  • the vixel array 911 may include a plurality of vixel units 914 .
  • the vixel unit 914 may include a plurality of vixel emitters.
  • the big cell array 811 may include 1250 big cell units 914 having a 50 ⁇ 25 matrix structure, but is not limited thereto.
  • the vixel unit 914 may have a diverging angle.
  • the vixel unit 914 may have a horizontal diffusion angle 915 and a vertical diffusion angle 916 .
  • the vixel unit 914 may have a horizontal diffusion angle 813 of 1.2 degrees and a vertical diffusion angle 814 of 1.2 degrees, but is not limited thereto.
  • the receiver 940 may include a SPAD array 941 .
  • the SPAD array 841 may have an N ⁇ M matrix structure.
  • the SPAD array 941 may include a plurality of SPAD units 944 .
  • the SPAD unit 944 may include a plurality of SPAD pixels 947 .
  • the SPAD unit 944 may include 12 X 12 SPAD pixels 947 .
  • the SPAD array 941 may include 1250 SPAD units 944 in a 50 ⁇ 25 matrix structure.
  • the arrangement of the SPAD unit 944 may correspond to the arrangement of the vixel unit 914 .
  • the SPAD unit 944 may have a FOV capable of receiving light.
  • the SPAD unit 944 may have a horizontal FOV 945 and a vertical FOV 946 .
  • the SPAD unit 944 may have a horizontal FOV 945 of 1.2 degrees and a vertical FOV 946 of 1.2 degrees.
  • the FOV of the SPAD unit 944 may be proportional to the number of SPAD pixels 947 included in the SPAD unit 944 .
  • the FOV of the individual SPAD pixel 947 included in the SPAD unit 944 may be determined by the FOV of the SPAD unit 944 .
  • the horizontal FOV 948 and vertical FOV 949 of an individual SPAD pixel 947 are 0.1 degrees
  • the SPAD unit 944 contains N X M of the SPAD pixel 947
  • the The horizontal FOV 945 may be 0.1*N
  • the vertical FOV 946 may be 0.1*M.
  • the horizontal FOV 945 and vertical FOV 946 of the SPAD unit 944 are 1.2 degrees, and the SPAD unit 944 contains 12 X 12 SPAD pixels 947, individual SPAD pixels
  • the horizontal FOV 948 and vertical FOV 949 of 947 may be 0.1 degree (1.2/12).
  • the receiver 840 may include a SiPM array 941 .
  • the SiPM array 841 may have an N ⁇ M matrix structure.
  • the SiPM array 941 may include a plurality of microcell units 944 .
  • the microcell unit 944 may include a plurality of microcells 947 .
  • the microcell unit 944 may include 12 X 12 microcells 947 .
  • the SiPM array 941 may include 1250 microcell units 944 in a 50 X 25 matrix structure.
  • the arrangement of the microcell units 944 may correspond to the arrangement of the vixel units 914 .
  • the microcell unit 944 may have an FOV capable of receiving light.
  • the microcell unit 944 can have a horizontal FOV 945 and a vertical FOV 946 .
  • microcell unit 944 may have a horizontal FOV 945 of 1.2 degrees and a vertical FOV 946 of 1.2 degrees.
  • the FOV of the microcell unit 944 may be proportional to the number of microcells 947 included in the microcell unit 944 .
  • the FOV of the individual microcells 947 included in the microcell unit 944 may be determined by the FOV of the microcell unit 944 .
  • the horizontal FOV 948 and the vertical FOV 949 of an individual microcell 947 are 0.1 degrees
  • the microcell unit 944 contains N X M of microcells 947, then the microcell unit 944 )
  • the horizontal FOV 945 may be 0.1*N
  • the vertical FOV 946 may be 0.1*M.
  • the individual The horizontal FOV 948 and vertical FOV 949 of the microcell 947 may be 0.1 degrees (1.2/12).
  • the big cell unit 914 of the laser output unit 910 and the SPAD unit or the microcell unit 944 of the receiving unit 940 may correspond.
  • the horizontal and vertical diffusion angles of the vixel unit 914 may be the same as the horizontal FOV 945 and vertical FOV 946 of the SPAD unit or microcell unit 944 .
  • a laser beam output from the vixel unit 914 in one row and one column may be reflected by the object 850 to be received by the SPAD unit or microcell unit 944 in one row and one column.
  • a laser beam output from the vixel unit 914 in N rows and M columns may be reflected by the object 850 to be received by the SPAD unit or microcell unit 944 in N rows and M columns.
  • the laser beam output from the vixel unit 914 in N rows and M columns and reflected by the object 850 is received by the SPAD unit or microcell unit 944 in N rows and M columns, and the lidar device 900 is SPAD It may have resolution by unit or microcell unit 944 .
  • the FOV irradiated by the vixel unit 914 is divided into N X M regions to determine distance information of the object.
  • one big cell unit 914 may correspond to a plurality of SPAD units or microcell units 944 .
  • a laser beam output from the vixel unit 914 in 1 row and 1 column may be reflected by the object 850 and received by the SPAD unit or microcell unit 944 in 1 row 1 column and 1 row 2 column. .
  • the plurality of vixel units 914 may correspond to one SPAD unit or microcell unit 944 .
  • a laser beam output from the vixel unit 914 in one row and one column may be reflected by the object 850 to be received by the SPAD unit or microcell unit 944 in one row and one column.
  • the plurality of vixel units 914 included in the laser output unit 910 may operate according to a predetermined sequence or may operate randomly.
  • the SPAD unit or microcell unit 944 of the receiving unit 940 may also operate in response to the operation of the big cell unit 914 .
  • the vixel unit of 1 row and 3 column may operate. Then, the vixel unit of 1 row and 5 columns may operate, and then the vixel unit of 1 row and 7 columns may operate.
  • the SPAD unit or microcell unit 944 of the first row and first column of the receiver 940 may operate, and then the SPAD unit or the microcell unit 944 of the first row and third column may operate. Then, the SPAD unit or microcell unit 944 in row 1 and column 5 may operate, and then the SPAD unit or microcell unit 944 in row 1 and column 7 may operate.
  • the vixel unit of the vixel array 911 may operate randomly.
  • the SPAD unit or the microcell unit 944 of the receiving unit existing at a position corresponding to the position of the randomly operated vixel unit 914 may operate.
  • 39 is a diagram for explaining a phenomenon of interference with an external device according to an exemplary embodiment.
  • the lidar device 4000 may include a processor 4100 , a laser output unit 4200 , and a detector 4300 .
  • the lidar apparatus 4000 may be the lidar apparatus 1000 of FIG. 1 , the lidar apparatus 1050 of FIG. 2 , or the lidar apparatus 1150 of FIG. 3 . Since the description of the lidar device 4000 may overlap with the description of FIGS. 1, 2, and 3 , a detailed description thereof will be omitted.
  • the processor 4100 may be the controller 400 of FIG. 1 .
  • the processor 4100 may be variously used as a term such as a control unit, a controller, or a control unit. Since the description of the processor 4100 may overlap with that of FIG. 1 , the detailed description thereof will be omitted.
  • the laser output unit 4200 may be the laser output unit 100 of FIGS. 1, 2 or 3 . Since the description of the laser output unit 4200 may overlap with the description of FIGS. 1, 2 and 3 , the detailed description thereof will be omitted.
  • the detecting unit 4300 may be the sensor unit 300 of FIGS. 1, 2 or 3 . Since the description of the detecting unit 4300 may overlap with the description of FIGS. 1, 2, and 3 , a detailed description thereof will be omitted.
  • the processor 4100 may transmit a control signal for outputting a laser to the laser output unit 4200 .
  • the laser output unit 4200 receiving the control signal may output a laser 4210 in response to the control signal.
  • the laser output unit 4200 may include an optic.
  • the laser output unit 4200 may include a lens for collimating the laser beam.
  • the laser output unit 4200 may include a bulk lens including a plurality of lenses. Accordingly, the laser 4210 may be a laser collimated through the optic.
  • the laser 4210 output from the laser output unit 4200 may pass through the optic unit before being irradiated to the object.
  • the optic unit may be the optic unit 200 of FIGS. 1, 2 or 3 . Since the description of the optic unit may overlap with the description of FIGS. 1, 2, or 3 , a detailed description thereof will be omitted.
  • the laser 4210 may be scattered by being irradiated to an object or a specific area.
  • the reflective laser 4310 that is a part of the laser 4210 may be received by the detecting unit 4300 .
  • the detector 4300 may receive the reflected laser 4310 and generate an output signal.
  • the detector 4300 may generate, store, or transmit a data set to the processor 4100 based on the output signal.
  • the processor 4100 may generate or store a data set based on an output signal received from the detector 4300 .
  • the data set may be a set of data corresponding to a plurality of time intervals.
  • the plurality of time sections of the data set may be times corresponding to time bins of the histogram.
  • the data corresponding to the plurality of time sections may be data for 0 ns to 1 ns, data for 1 ns to 2 ns, data for 2 ns to 3 ns, etc., but is not limited thereto.
  • the processor 4100 may store a plurality of data sets based on the output signal generated by the detector 4300 .
  • the processor 4100 may generate a histogram by accumulating a plurality of data sets.
  • the processor 4100 may acquire a detection time point at which the reflected laser 4310 is sensed by the detector 4300 through a histogram generated by accumulating a plurality of data sets.
  • the method of obtaining the detection time point may overlap with the description of FIG. 32 , and thus the detailed description thereof will be omitted.
  • the detecting unit 4300 may be the SPAD array 750 of FIG. 31 .
  • the plurality of SPADs 751 included in the detecting unit may detect the reflected laser 4310 reflected in different regions, respectively.
  • the processor 4100 may store a plurality of data sets based on output signals generated by the plurality of SPADs 751 . Accordingly, the processor 4100 may generate histograms for each region.
  • the first SPAD may detect a laser reflected from the first area.
  • the processor 4100 may generate a first histogram by accumulating a plurality of data sets based on the output signal of the first SPAD.
  • the second SPAD may detect a laser reflected in a second area different from the first area.
  • the processor 4100 may generate a second histogram by accumulating a plurality of data sets based on the output signal of the second SPAD.
  • the processor 4100 may generate N histograms corresponding to the N SPADs 751 included in the detector 4300 . Accordingly, the processor 4100 may determine characteristics of each region, such as a distance and a center point, with respect to N regions included in the FOV of the detector 4300 .
  • the histogram generated by the processor 4100 of the lidar device 4000 outputs the laser 4210 through the laser output unit 4200 and receives the reflected laser 4310 reflected from the object through the detector 4300 .
  • the external device 4400 may be a device that outputs a laser other than the laser 4210 output from the lidar device 4000 . That is, the external device 4400 may be a device that outputs the interference laser 4410 instead of the laser 4210 output from the lidar device 4000 .
  • the external device 4400 may be a lidar device included in another vehicle or a lidar device different from the lidar device 4000 , such as a lidar device included in road infrastructure.
  • the external device 4400 may be a headlight of another vehicle, a laser light emitting device of road infrastructure, or the like.
  • the external device 4400 is not limited to the described device, and may include any device irradiating the interference laser 4410 .
  • the processor 4100 may inaccurately extract the detection time of the reflective laser 4310 reflected on the object.
  • the interference laser 4410 when data generated by the interference laser 4410 is generated in the vicinity of a specific histogram time bin, in the vicinity of a specific time bin of a histogram in which a plurality of data sets are accumulated, the data generated by the interference laser 4410 is generated in the vicinity of a specific time bin. Data will be allocated.
  • the 20th time bin of the histogram in which 1024 data sets are accumulated or near the 20th time bin is generated by the interfering laser 4410
  • the generated data will be allocated.
  • the processor 4100 converts the data generated by the interference laser 4410 to the reflected laser 4310 reflected from the object. ) can be incorrectly extracted as data generated by
  • the processor 4100 needs to control the laser output timing of the laser output unit 4200 .
  • FIG. 40 is a diagram for describing a plurality of data sets based on a plurality of output signals of a detector according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 40 is a view for explaining an embodiment in which the laser output unit 4200 outputs the laser 4210 with a predetermined period.
  • the data generated by the interference laser 4410 output from the external device 4400 is a threshold value in the histogram generated by the processor 4100 . It can be included with more than one value.
  • the processor 4100 extracts the detection timing of the reflective laser 4310 reflected from the object through the histogram, data generated by the interfering laser 4410 may become an obstacle.
  • the laser output unit 4200 outputs the laser 4210 with a predetermined period
  • a time bin to which data generated by the interference laser 4410 is allocated will be described in detail.
  • the laser output unit 4200 may output a laser through the emitter 4220 .
  • the external device 4400 may output the interference laser 4410 .
  • the detector 4300 may detect a photon through the detector 4320 .
  • the photon may be included in the reflective laser 4310 in which the laser output from the emitter 4220 is reflected back to the object, or may be included in the interference laser 4410 output from an external device.
  • the photon may be included in external noise such as sunlight.
  • the detector 4320 may generate an output signal as it detects a photon.
  • the detector 4320 or the processor 4100 may generate data sets 4111 , 4112 , and 4113 including a plurality of data based on the output signal of the detector 4320 .
  • the processor 4100 may generate 50, 100, 500, 1024, 2048, or 4096 data sets based on the output signal of the detector 4320 , but is not limited thereto.
  • the processor 4100 may generate a histogram by accumulating the plurality of data sets 4111 , 4112 , and 4113 .
  • the processor 4100 may generate a histogram by accumulating 50, 100, 500, 1024, 2048, or 4096 data sets, but is not limited thereto.
  • the processor 4100 may determine a characteristic of the object based on the generated histogram.
  • the emitter 4220 may output the laser 4210 every first period p.
  • the emitter 4220 outputs a first laser at a first time point t1, and a second time point at a second time point t2, which is a time point after the first period p from the first time point t1.
  • laser can be output.
  • the emitter 4220 may output the third laser at a third time point t3 that is a time point after the first period p rather than the second time point t2 .
  • the detector 4320 may detect photons during the first time period w1 , the second time period w2 , and the third time period w3 .
  • the interval between the start point of the first time section w1 and the first time point t1, the interval between the start point of the second time section w2 and the second time point t2, and the third time section w3 may be the first time interval.
  • the first time interval can be divided into a zero case and a non-zero case.
  • the first time interval w1 includes a first time point t1 at which the first laser is output, and the second time interval w2 outputs the second laser light.
  • a second time point t2 may be included, and the third time period w3 may include a third time point t3 at which the third laser is output.
  • the starting point of the first time interval w1 is the same as the first time point t1
  • the starting point of the second time interval w2 is the same as the second time point t2
  • the third time interval The starting point of (w3) may be the same as the third time point (t3).
  • the detector 4320 may detect a photon from the point in time when the emitter 4220 outputs the laser. Since the minimum measurable distance of the lidar device 4000 using the emitter 4220 and the detector 4320 is shortened, as a result, short-range measurement of the lidar device 4000 is possible.
  • the first time period t1 is not included in the first time period w1
  • the second time period t2 is not included in the second time period w2.
  • the third time period t3 may not be included in the third time period w3.
  • the starting point of the first time interval w1 is a time point after the first time interval from the first time point t1
  • the starting point of the second time interval w1 is from the second time point t2.
  • the start point of the third time interval w3 may be a time point after the first time interval from the third time point t3.
  • the minimum distance that the lidar device 4000 can measure may be smaller. For example, if the first time interval is greater than a predetermined value, the lidar device 4000 may not detect an object that is less than a predetermined distance. Since the minimum measurable distance of the lidar device 4000 using the emitter 4220 and the detector 4320 increases, as a result, short-range measurement of the lidar device 4000 may become impossible.
  • the processor 4100 or the detector 4320 generates a first data set 4111 based on the result of detecting photons during the first time period w1, and the second time period w2 ), a second data set 4112 may be generated based on the result of detecting photons during there is.
  • the interfering laser detection time 4420 of FIG. 40 is a result showing the time at which the detector 4320 detects the interfering laser 4410 according to time.
  • the detector 4320 detects the first interference laser at the first interference time s1 included in the first time period w1, and the second interference time point ( The second interfering laser may be detected at s2), and the third interfering laser may be detected at a third interfering time s3 included in the third time period w3.
  • the first data set 4111 includes data generated by the first interfering laser
  • the second data set 4112 includes data generated by the second interfering laser
  • the third data set 4113 may include data generated by the third interfering laser.
  • the interference laser 4410 may be constantly detected in the photon sensing sections w1 , w2 , and w3 of the detector 4320 . Therefore, the interfering laser 4410 may be detected by the detector 4320 during a specific time bin period. For example, referring to FIG. 40 , the interfering laser 4410 may be detected by the detector 4320 during a time interval of the fourth time bin or a time interval of a time bin near the fourth time bin.
  • the histogram accumulating a plurality of data sets may include data generated by the interference laser 4410 having a numerical value greater than or equal to a predetermined value in the specific time bin period.
  • FIG. 41 is a diagram for explaining a histogram in which a plurality of data sets are accumulated, according to an exemplary embodiment.
  • the histogram of FIG. 41 is a result of accumulating a plurality of data sets based on the output signal of the detector 4320 of FIG. 40 .
  • the histogram includes a first data set 4111 , a second data set 4112 , a third data set 4113 , a fourth data set 4114 , and a fifth data set 4115 to Nth It may include a data set 4116 .
  • Each data set may include data allocated to a plurality of histogram time bins.
  • each data set may include data generated by the interfering laser 4410 and data generated by the reflected laser 4310 .
  • the first data set 4111 may include data generated by the interference laser 4410 in the fourth time bin and data generated by the reflective laser 4310 in the 15th time bin. there is.
  • the second data set 4112, the third data set 4113, the fourth data set 4114, and the fifth data set 4115 to the Nth data set 4116 also interfere with the fourth time bin of each data set.
  • Data generated by the laser 4410 may be included, and data generated by the reflective laser 4310 may be included in the 15th time bin.
  • the positions of the time bins to which the data generated by the interference laser 4410 are allocated are the fourth in the first data set 4111 , the fourth in the second data set 4112 , and the third data set 4113 . ) is also the 4th, so they can all be the same. That is, the positions of the time bins to which data generated by the interference laser 4410 are allocated may be the same or similar for each data set.
  • the position of the time bin to which the data generated by the reflective laser 4310 is allocated is the 15th in the first data set 4111, the 15th in the second data set 4112, and the third data set ( 4113), as it is the 15th, all may be the same. That is, the positions of the time bins to which data generated by the reflective laser 4310 are allocated may be the same or similar for each data set.
  • the data generated by the reflective laser 4310 included in the data set is at or near a specific time bin.
  • data generated by the reflective laser 4310 may be generated in the vicinity of the 15th time bin, such as the 15th time bin or the 14th and 16th time bins.
  • the detector 4320 also detects photons for a certain period of time in each first period p. can do. For example, the detector 4320 may detect photons during the first time period w1 , the second time period w2 , and the third time period w3 .
  • the first time point t1 which is the time when the emitter 4220 outputs the first laser, becomes the start point of the first time period w1 , and the emitter 4220 outputs the second laser.
  • the second time point t2, which is a time point, may be an end point of the first time period w2.
  • the second time point t2 which is the time when the emitter 4220 outputs the second laser, becomes the start point of the second time period w2
  • the second time point t2 is the time when the emitter 4220 outputs the third laser.
  • the third time point t3 may be an end point of the second time period w2.
  • a third time point t3 which is a time point at which the emitter 4220 outputs the third laser, may be a start point of the third time period w3 .
  • data generated by the interference laser 4410 output from the external device 4400 can also be generated at or near a specific histogram time bin.
  • data generated by the interfering laser 4410 may be generated in the vicinity of a fourth time bin, such as a fourth time bin or third and fifth time bins.
  • the accumulated histogram may include data generated by the interference laser 4410 in the fourth time bin and data generated by the reflective laser 4310 in the 15th time bin.
  • the processor 4100 may extract the detection timing of the reflective laser 4310 through data having a predetermined numerical value or a numerical value greater than or equal to the threshold value 4130 in the histogram. However, since the data generated by the interference laser 4410 and the data generated by the reflected laser 4310 are each generated in a specific time bin, the histogram in which a plurality of data sets are accumulated has a numerical value greater than or equal to the threshold value 4130 . There may be a plurality of data.
  • data 4121 generated by the interference laser 4410 having a numerical value greater than or equal to the threshold value 4130 may be allocated to the fourth time bin of the histogram.
  • data 4122 generated by the reflective laser 4310 having a numerical value greater than or equal to the threshold value 4130 may be allocated to a fifteenth time bin of the histogram.
  • the processor 4100 extracts the detection timing of the reflective laser 4310 through any data among a plurality of data having a numerical value greater than or equal to the threshold value 4130 . There may be a problem with whether
  • the processor 4100 may solve the above problem by allowing the data generated by the interference laser 4410 to be irregularly generated in various time bins rather than in a specific time bin. That is, when the processor 4100 generates a histogram by accumulating a plurality of data sets, the processor 4100 determines that data generated by the interference laser 4410 assigned to a specific time bin is a numerical value greater than or equal to the threshold value 4130. you can make sure you don't have it.
  • the processor 4100 increases the temporal dispersion of the data generated by the interfering laser 4410 so that the data generated by the interfering laser 4410 in a specific time bin does not have a numerical value greater than or equal to the threshold 4130 .
  • the processor 4100 increases the temporal dispersion of data generated by the interference laser 4410 , and the laser 4210 emitted from the laser output unit 4200 in the lidar device 4000 is reflected by the object.
  • the temporal dispersion of the data generated by the received reflected laser 4310 should be reduced.
  • the processor 4100 reduces the temporal dispersion of data generated by the reflected laser 4310 reflected on the same object, so that the data can be accumulated in a specific time bin and have a numerical value greater than or equal to a predetermined value, the laser output
  • the laser output time of the unit 4200 and the detection time period of the detecting unit 4300 may be controlled.
  • FIG. 42 is a diagram for describing a plurality of data sets based on a plurality of output signals of a detector according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 42 is a view for explaining an embodiment in which the laser output unit 4200 outputs the laser 4210 with a non-uniform cycle.
  • the histogram generated by the processor 4100 includes data generated by the interference laser 4410 output from the external device 4400. It can be included with a value below a certain value.
  • the processor 4100 extracts the detection timing of the laser 4310 reflected from the object through the histogram, data generated by the interfering laser 4410 may not become an obstacle.
  • the laser output unit 4200 may output a laser through the emitter 4220 .
  • the external device 4400 may output the interference laser 4410 .
  • the detector 4300 may detect a photon through the detector 4320 .
  • the photon may be included in the laser output from the emitter 4220 or may be included in the interference laser 4410 .
  • the photon may be included in external noise such as sunlight.
  • a description of a process of generating a histogram through a plurality of data sets based on an output signal of the detector 4320 may be overlapped with that of FIG. 40 , and thus detailed description thereof will be omitted.
  • the emitter 4220 may output the laser 4210 at irregular intervals.
  • the emitter 4220 outputs a first laser at a first time point t1, a second laser output at a second time point t2, and a third laser output at a third time point t3. can do.
  • the interval between the first time point t1 and the second time point t2 may be different from the interval between the second time point t2 and the third time point t3 .
  • the interval between the first time point t1 and the second time point t2 may be the sum of the first time period w1 and the first delay dd1.
  • the interval between the second time point t2 and the third time point t3 may be the sum of the second time period w2 and the second delay dd2.
  • the size of the first time period w1 and the second time period w2 may be the same, but is not limited thereto. Also, in this case, the sizes of the first delay dd1 and the second delay dd2 may be different, but the present invention is not limited thereto.
  • the interval between the first time point t1 and the second time point t2 may be 3 us, and the interval between the second time point t2 and the third time point t3 may be 2.5 us.
  • the first time period w1 and the second time period w2 may be equal to 2us
  • the first delay dd1 may be 1us
  • the second delay dd2 may be 0.5us.
  • the emitter 4220 of the laser output unit 4200 outputs the laser 4210 at irregular intervals may be implemented in various ways.
  • the processor 4100 may transmit a trigger signal to the laser output unit 4200 so that the emitter 4220 of the laser output unit 4200 may output the laser 4210 .
  • the trigger signal may be the sum of the first control signal and the second control signal.
  • the first control signal may be a signal having a regular period.
  • the first control signal may be a signal in which the emission period of the emitter 4220 of FIG. 40 , that is, the first period p is repeated.
  • the second control signal may be a signal having an irregular period.
  • the second control signal may include a signal having a random time interval.
  • the second control signal may include a signal by a random function, a signal using jitter, and a signal determined by a predetermined sequence.
  • the second control signal is a signal having a time interval of T, 2T, 3T, 4T, in which the interval between signals is a multiple of a predetermined time (T), or a signal having an interval between signals of T, 3T, 2T, 4T It may be a signal that follows a predetermined sequence.
  • the processor 4100 may transmit a trigger signal to the laser output unit 4200 so that the emitter 4220 of the laser output unit 4200 may output the laser 4210 .
  • the trigger signal may be an irregular single signal, not the sum of the first and second control signals described above.
  • the trigger signal itself may be a signal having an irregular period.
  • the trigger signal may include a signal by a random function, and may include a signal determined by a predetermined sequence.
  • the trigger signal may be a signal having a time interval that is a multiple of a predetermined time or a signal following a predetermined sequence.
  • the detector 4320 may detect photons during the first time period w1 , the second time period w2 , and the third time period w3 .
  • the interval between the start point of the first time section w1 and the first time point t1, the interval between the start point of the second time section w2 and the second time point t2, and the third time section w3 may be the first time interval.
  • a case in which the first time interval is 0 and a case in which the first time interval is not 0 may overlap with the description of FIG. 40 , and thus a detailed description thereof will be omitted.
  • the processor 4100 or the detector 4320 generates a first data set 4131 based on a result of detecting photons during the first time period w1, and the second time period w2 ), a second data set 4132 may be generated based on the result of detecting photons during there is.
  • the detector 4320 detects the first interference laser at the first interference time s1 included in the first time period w1, and the second interference time point ( The second interfering laser may be detected at s2), and the third interfering laser may be detected at a third interfering time s3 included in the third time period w3.
  • the processor 4100 or the detector 4320 generates data generated by the first interfering laser during the first time period w1, and generates data generated by the second interfering laser during the second time interval w2. and may generate data generated by the third interfering laser during the third time period w3.
  • the first data set 4131 includes data generated by the first interfering laser
  • the second data set 4132 includes data generated by the second interfering laser
  • the third data set 4133 may include data generated by the third interfering laser.
  • the interference laser 4410 is the detector ( 4320), it may be detected not only during a specific time bin period, but during various time bin periods. That is, in the embodiment of FIG. 42 , the range of a time bin to which data generated by the interference laser 4410 is allocated may be wider than that of FIG. 40 .
  • the interfering laser 4410 operates in a first time period ( It may be detected at the first interference time s1 within w1). As a result, data generated by the interference laser 4410 may be generated in the tenth time bin of the first data set 4131 .
  • the interference laser 4410 will be detected at the second detection time point s2 within the second time period w2.
  • data generated by the interference laser 4410 may be generated in the fourth time bin of the second data set 4132 .
  • the interference laser 4410 will be detected at the third detection time point s3 within the third time period w3.
  • data generated by the interference laser 4410 may be generated in the second time bin of the third data set 4133 .
  • the position of the time bin to which the data generated by the interference laser 4410 is allocated is the tenth in the first data set 4131 , the fourth in the second data set 4132 , and the third data set 4133 ), since it is the second, all may be different. That is, the position of the time bin to which the data generated by the interference laser 4410 is allocated may be different for each data set.
  • the data generated by the interfering laser 4410 is not generated only during a specific time bin interval, but is generated in various time bin intervals, so that a plurality of data sets
  • the accumulated histogram may not include data generated by the interference laser 4410 having a numerical value greater than or equal to a predetermined value.
  • the histogram 4140 of FIG. 43 is a result of accumulating a plurality of data sets based on the output signal of the detector 4320 of FIG. 42 .
  • the histogram 4140 includes a first data set 4131 , a second data set 4132 , a third data set 4133 , a fourth data set 4134 , and a fifth data set 4135 . to N-th data set 4136 may be included.
  • Each data set may include data allocated to a plurality of histogram time bins.
  • each data set may include data generated by the interference laser 4410 and data generated by the laser 4310 in which the laser output from the laser output unit 4200 is reflected back to the object.
  • the first data set 4131 may include data generated by the interference laser 4410 in the 10th time bin and data generated by the reflective laser 4310 in the 15th time bin. there is.
  • the second data set 4132 may include data generated by the interfering laser 4410 in the fourth time bin and data generated by the reflective laser 4310 in the 15th time bin.
  • the third data set 4133 may include data generated by the interfering laser 4410 in the second time bin and data generated by the reflective laser 4310 in the 15th time bin.
  • the fourth data set 4134 may include data generated by the interfering laser 4410 in the 8th time bin and data generated by the reflective laser 4310 in the 15th time bin.
  • the fifth data set 4135 may include data generated by the interfering laser 4410 in the sixth time bin and data generated by the reflective laser 4310 in the 15th time bin.
  • the N-th data set 4136 includes data generated by the interfering laser 4410 in the twelfth time bin, and data generated by the reflective laser 4310 in the 15th time bin.
  • the data generated by the interfering laser 4410 is not generated at or near a specific time bin, but is generated in various time bins.
  • data generated by the interference laser 4410 may be generated in the 10th, 4th, 2nd, 8th, 6th, and 12th time bins of each data set.
  • the processor 4100 may increase the temporal dispersion of data generated by the interference laser 4410 by causing the laser output unit 4200 to output the laser 4210 with an irregular period. Accordingly, in the histogram 4140 in which a plurality of data sets are accumulated, the value of data generated by the interference laser 4410 cannot be greater than or equal to a predetermined value (threshold value 4130).
  • the output time of the laser 4210 of the laser output unit 4200 and the time period in which the detector 4320 detects a photon are constant (or synchronized), it is generated by the reflected laser 4310 included in the data set.
  • Data may be generated at or near a specific time bin.
  • the data generated by the reflective laser 4310 may be generated in the vicinity of the 15th time bin, such as the 15th time bin or the 14th and 16th time bins of each data set.
  • the processor 4100 sets the interval between the output point of the laser 4210 of the laser output unit 4200 and the start point of the detection section of the detector 4320 to be constant, so that the laser output unit 4200 emits the laser 4210. It is possible to reduce the temporal dispersion of the data generated by the Accordingly, in the histogram 4140 in which a plurality of data sets are accumulated, only data generated by the reflection laser 4310 may have a numerical value greater than or equal to a predetermined numerical value (threshold value 4130 ).
  • the processor 4100 may extract the detection time of the reflected laser 4310 through the histogram 4140 .
  • the processor 4100 may extract data having a numerical value greater than or equal to a threshold value 4130 from among data in the histogram 4140 , and extract a detection time of the reflective laser 4310 based on a time interval of the data.
  • the process of extracting the detection time of the reflective laser 4310 is more It can be easy.
  • the processor 4100 reduces the temporal dispersion of the data generated by the reflective laser 4310 and increases the temporal dispersion of the data generated by the interfering laser 4410 , so that it has a numerical value greater than or equal to the threshold value 4130 .
  • the detection time of the reflective laser 4310 can be easily extracted.
  • the processor 4100 may erroneously extract the detection timing of the reflective laser 4310 based on the data 4121 generated by the interference laser 4410 .
  • the processor 4100 is truly The detection timing of the reflective laser 4310 may be correctly extracted based on the data 4142 generated by the reflective laser 4310 .
  • the processor 4100 may extract the detection time of the reflected laser 4310 by using the center of mass of the data in the histogram.
  • the processor 4100 may determine a section in which data having the highest numerical value exists or data having the highest numerical value and its vicinity. It is also possible to extract the detection time of the reflective laser 4310 based on a section in which data of .
  • the value of data generated in the fifth time bin having a time interval of 4us to 5us is 50, and 4 having a time interval of 3us to 4us
  • the value of data generated in the th time bin is 40
  • the value of data generated in the 6th time bin having a time interval of 5us to 6us is 30.
  • the processor 4100 detects the reflective laser 4310 by the detector 4320 in the period of 4us to 5us, which is the time period of the fifth time bin. can be judged to have been In this case, additionally, the processor 4100 may extract the detection time by referring to the numerical values of data generated in the fourth time bin and the data generated in the sixth time bin, which are the time bins before and after the fifth time bin. can
  • the processor 4100 performs the reflection laser ( It may be determined that the 4310 is detected by the detector 4320 .
  • the processor 4100 may divide the time interval 4us to 5us of the fifth time bin with a ratio of the numerical value of data generated in the fourth time bin and the numerical value of data generated in the sixth time bin. . That is, the processor 4100 may determine that the reflected laser 4310 is detected at 4.42us by the detector 4320 through the ratio (40:30, that is, 4:3), but is not limited thereto. Calculation methods may vary.
  • a method for the processor 4100 to find a detection point of the reflection laser 4310 in the histogram may be any method applicable to those of ordinary skill in the art.
  • 44 is a view for explaining the timing of the laser output signal of the laser output unit and the timing of the received signal of the detecting unit.
  • the laser output unit 4200 may include an emitter 4230 that outputs a laser, and the detector 4300 may include a detector 4330 that detects photons.
  • the emitter 4230 outputs a first laser at a first time point t1, outputs a second laser at a second time point t2, and a third At a time point t3, a third laser may be output.
  • a time interval equal to the first period p1 exists between the first time point t1 and the second time point t2, and a second period p2 exists between the second time point t2 and the third time point t3. There may be as many time intervals as there are.
  • the first time interval may be the sum of the fixed period p and the first delay dd1
  • the second time interval may be the sum of the fixed period p and the second delay dd2.
  • the first period p1 and the second period p2 may be the same.
  • the first period p1 and the second period p2 may be different.
  • the processor 4100 makes the first period p1 and the second period p2 different from the laser output of the emitter 4230. You can control the timing.
  • the processor 4100 irregularly controls the output timing of the emitter 4230, such as the first cycle p1 and the second cycle p2, so that the first time point t1, the second time point t2, and the third A time point t3 may be determined.
  • the processor 4100 transmits a trigger signal to the emitter 4230 to have a constant fixed period (p), and adds irregular variable delays (d1, d2) to the trigger signal, a first time point (t1), A second time point t2 and a third time point t3 may be determined.
  • the detailed information is omitted because it overlaps with the description of the previous part.
  • the detector 4330 may detect a photon for a predetermined period under the control of the processor 4100 . Referring to FIG. 44 , the detector 4330 may detect photons during the first time period w1 , the second time period w2 , and the third time period w3 .
  • the interval between the first time point t1 and the start point of the first time period w1, the interval between the second time point t2 and the start point of the second time period w2, and the third time point t3 and the second time period w1 All intervals between the start points of the three time intervals 3 may have the same first time interval.
  • the reason why the interval between the laser output point of the emitter 4230 and the start point of the photon detection time interval of the detector is the same is to reduce temporal dispersion of data generated by the reflected laser 4310 .
  • the lasers are reflected on the same area or object, so that the calculated value by the first laser is
  • the distance of the region, the distance of the region calculated by the second laser, and the distance of the region calculated by the third laser should all be the same.
  • all the intervals between the laser output time of the emitter 4230 and the start point of the photon detection time interval of the detector may be the same as the first time interval so that the distances calculated by the lasers are all the same.
  • the case where the first time interval is 0 and the case where it is not 0 may overlap with the description of FIG. 40 , and thus the detailed description thereof will be omitted.
  • the laser output from the emitter 4230 may be detected within the photon detection section of the detector 4330 .
  • the detector 4330 is a reflective laser ( 4310) may be detected at the first detecting time point d1.
  • the detector 4330 is a reflective laser that is reflected back to the object among the second lasers output by the emitter 4230 at the second time t2 during the second time period w2 that is the photon detection period. 4310 may be sensed at the second detecting time point d2.
  • the detector 4330 is a reflective laser that is reflected back to the object among the third lasers output by the emitter 4230 at the third time t3 during the third time period w3 which is the photon detection period. 4310 may be detected at the third detecting time point d3.
  • the interval between the laser output time of the emitter 4230 and the start point of the photon detection time interval of the detector is the same as the first time interval, the interval between the first time point (t1) and the first detection time point (d1); Both the interval between the second time point t2 and the second detection time point d2 and the interval between the third time point t3 and the third detection time point d3 may be the same.
  • the first distribution interval a1 that is the interval between the first time point t1 and the second detection time point d2 is the second time point t2 and It may be different from the second distribution interval a2 that is the interval between the third detection time points d3.
  • the interval between the laser output time of the emitter 4230 and the start point of the photon detection time interval of the detector is the same as the first time interval
  • the interval between the laser output time and the detection time of the laser is the same
  • the first distribution interval a1 and the second distribution interval a2 are different, the temporal distribution of the data generated by the interfering laser 4410 is wide, and the The temporal distribution of data can be narrow.
  • a range of a time bin to which data generated by the interfering laser 4410 is allocated is wide, and a time to which data generated by the reflective laser 4310 is allocated.
  • a histogram can be created so that the range of bins is narrow.
  • a range of a time bin to which data generated by the interference laser 4410 is allocated is a first range
  • a range of a time bin to which data generated by the reflective laser 4310 is allocated is the first range.
  • the second range may be narrower than the range.
  • 45 is a view for explaining a histogram according to the timing of a laser output signal of the laser output unit.
  • 45A is a view for explaining the first histogram 4500 according to the timing of the output signal of the laser output unit of FIG. 40 .
  • 45B is a view for explaining the second histogram 4600 according to the timing of the output signal of the laser output unit of FIG. 42 .
  • data having a numerical value greater than or equal to a threshold in the first histogram 4500 may be first data 4510 and second data 4520 .
  • the first data 4510 may be data generated by the laser output from the laser output unit 4200
  • the second data 4520 may be data generated by the interference laser 4410 .
  • the processor 4100 may calculate the distance based on data having a numerical value equal to or greater than a threshold value. In this case, the processor 4100 may calculate the distance based on the first data 4510 or calculate the distance based on the second data 4520 . However, when the processor 4100 calculates the distance based on the second data 4520 , an error may occur in the distance measurement.
  • the third data 4610 may be unique as data having a numerical value greater than or equal to a threshold in the second histogram 4600 .
  • the fourth data 4620 may be a plurality of data having a numerical value equal to or less than a threshold value.
  • the third data 4610 may be data generated by the laser output from the laser output unit 4200
  • the fourth data 4620 may be data generated by the interference laser 4410 .
  • the processor 4100 reduces the temporal dispersion of data generated by the laser output from the laser output unit 4200, the data is accumulated in a narrow time bin and the third data 4610 having a numerical value greater than or equal to a threshold value can be created.
  • the processor 4100 increases the temporal dispersion of the data generated by the interference laser 4410, the data is accumulated in a wide time bin of a certain section and the fourth data 4620 having a numerical value less than a threshold value is generated. can be created
  • the processor 4100 may calculate the distance based on data having a numerical value equal to or greater than a threshold value. In this case, since the third data 4610 is the only data having a numerical value greater than or equal to the threshold in the second histogram 4600 , a distance may be calculated based on the third data 4610 .
  • the processor 4100 may calculate a more accurate distance when calculating the distance of the object through the second histogram 4600 than when calculating the distance of the object through the first histogram 4500 .
  • 46 is a diagram for explaining a method of controlling a lidar device according to an embodiment.
  • the control method of the lidar device includes determining a laser output time (S4110), determining a start point of a time period for detecting the laser of the detector (S4120), and the output signal of the detector It may include generating a histogram based on the histogram ( S4130 ) and determining a characteristic of the object based on the histogram data ( S4140 ).
  • the step of determining the laser output time includes determining the first laser output time t1 , the second laser output time t2 , and the third laser output time t3 of FIG. 42 .
  • the detailed information may be overlapped with that of FIG. 42 and thus will be omitted.
  • the step ( S4120 ) of determining the start point of the time period for detecting the laser of the detector includes the start point of the first time period w1 of FIG. 42 , the start point of the second time period w2 and the second It may include determining a start point of the 3 time period w3.
  • the detailed information may be overlapped with that of FIG. 42 and thus will be omitted.
  • the step of generating the histogram based on the output signal of the detector ( S4130 ) includes the first data set 4131 , the second data set 4132 , the third data set 4133 of FIG. 43 .
  • the method may include generating the histogram 4140 by accumulating the fourth data set 4134 , the fifth data set 4135 to the Nth data set 4136 .
  • the detailed information may overlap with that of FIG. 43 and thus will be omitted.
  • the step of determining the characteristic of the object based on the histogram data may include calculating or determining the distance, the center point, the position coordinate of the object, and the like. This may be duplicated with the above description, and thus will be omitted.
  • the detecting parameter of the detecting unit 4300 may be determined corresponding to the detecting environment.
  • the detecting parameter may be determined according to an amount of external noise or a degree of saturation of data generated by the reflected laser 4310 .
  • the detection parameter of the histogram for the first region may be greater than the detection parameter for the second region.
  • the threshold value of the histogram for the first region may be greater than the threshold value for the second region.
  • the threshold value of the histogram for the first region is high, it is possible to improve the accuracy of distance measurement for the first region having a greater amount of noise than the second region.
  • data for determining the detection parameter should not include data generated by the laser output from the laser output unit 4200 . That is, there should be no influence of the laser output from the laser output unit 4200 in the environment in which the detection parameter is measured.
  • the laser output unit 4200 should not output a laser during the time period in which the detection parameter is determined. Accordingly, the processor 4100 may control the laser output unit 4200 to output a laser after a time period in which the detection parameter is determined.
  • 47 is a diagram for describing a plurality of data sets based on a plurality of output signals of a detector according to another exemplary embodiment.
  • the laser output unit 4200 may output a laser through the emitter 5220 . Also, the detector 4300 may detect a photon through the detector 5320 .
  • the photon may be included in the reflective laser 4310 in which the laser output from the emitter 5220 is reflected back to the object.
  • the photon may be included in external noise such as sunlight.
  • the detector 5320 may generate an output signal as it detects a photon.
  • the detector 5320 or the processor 4100 may generate data sets 5111 , 5112 , and 5113 including a plurality of data based on the output signal of the detector 5320 .
  • the processor 4100 may generate 50, 100, 500, 1024, 2048, or 4096 data sets based on the output signal of the detector 5320 , but is not limited thereto.
  • the processor 4100 may generate a histogram by accumulating the plurality of data sets 5111 , 5112 , and 5113 .
  • the processor 4100 may generate a histogram by accumulating 50, 100, 500, 1024, 2048, or 4096 data sets, but is not limited thereto.
  • the processor 4100 may determine a characteristic of the object based on the generated histogram.
  • the emitter 5220 may output the laser 4210 every first period p.
  • the emitter 5220 outputs a first laser at a first time point t1 and a second time point at a second time point t2 that is a time point after the first period p from the first time point t1 .
  • laser can be output.
  • the emitter 5220 may output the third laser at a third time point t3 that is a time point after the first period p rather than the second time point t2 .
  • the detector 5320 may detect photons during the first time period w1 , the second time period w2 , and the third time period w3 .
  • the time period may also be used as a term for a detecting time window of the detector 5320 .
  • the laser output timing of the emitter 5220 may exist within the detection time window of the detector 5320 .
  • the first time point t1 exists within the first time interval w1
  • the second time point t2 exists within the second time interval w2
  • the third time point t3 exists within the third time period. It may exist within the interval w3.
  • the sizes of the first time period w1 , the second time period w2 , and the third time period w3 that are the detection time windows of the detector 5320 may all be the same.
  • the size of the first period p which is the laser output period of the emitter 5220 , may be the same as the size of the detection time periods w1 , w2 , and w3 of the detector 5320 , but is not limited thereto. .
  • the detector 5320 detects the first laser output at the first time point t1 at the first detection time point r1, and removes the second laser output at the second time point t2.
  • the second detection time point r2 may be detected, and the third laser output at the third time point t3 may be detected at the third detection time point r3.
  • the processor 4100 or the detector 5320 generates the first data set 5111 based on the result of detecting photons during the first time period w1, and collects the photons in the second time period w2.
  • a second data set 5112 may be generated based on the detection result, and a third data set 5113 may be generated based on a result of detecting photons during the third time period w3.
  • the first data set 5111 includes data generated by the first laser
  • the second data set 5112 includes data generated by the second laser
  • the third data set 5113 includes data generated by the second laser. data generated by the third laser.
  • the processor 4100 makes the relationship between the laser output time of the emitter 5220 and the photon detection time interval of the detector 5320 constant, so that the data generated by the reflected laser 4310 is displayed at a specific time of each data set. It can be made available to be assigned to a bean.
  • the processor 4100 makes the interval between the laser output time of the emitter 5220 and the start point of the photon detection time interval of the detector 5320 constant, so that the data generated by the reflected laser 4310 is each It can be assigned to a specific timebin of a data set.
  • the processor 4100 may control the emitter 5220 to output the first laser after a reference interval from the start point of the first time period w1 of the detector 5320 .
  • the processor 4100 outputs a second laser beam after the reference interval from the start point of the second time interval w2 of the detector 5320 by the emitter 5220 , and the third time interval w3 of the detector 5320 . ) can be controlled to output the third laser after the reference interval from the starting point.
  • the first time point t1 is a time point after the reference interval from the start point of the first time interval w1
  • the second time point t2 is a time point after the reference interval from the start point of the second time interval w2
  • the third time point t3 may be a time point after the reference interval from the start point of the third time period w3.
  • the processor 4100 reduces the temporal dispersion of data generated by the reflected laser 4310 in the histogram by making the relationship between the laser output time of the emitter 5220 and the photon detection time interval of the detector 5320 constant. can do it Accordingly, when the processor 4100 generates a histogram by accumulating a plurality of data sets, data generated by the reflected laser 4310 included in the histogram is accumulated in a specific time bin to have a predetermined value or a numerical value greater than or equal to a threshold value. can
  • FIG. 48 is a diagram for explaining a histogram in which a plurality of data sets are accumulated, according to another embodiment.
  • the histogram of FIG. 48 is a result of accumulating a plurality of data sets based on the output signal of the detector 5320 .
  • the histogram 5140 includes a first data set 5111 , a second data set 5112 , a third data set 5113 , a fourth data set 5114 , and a fifth data set 5115 . to the K-th data set 5116 may be included.
  • the first data set 5111, the second data set 5112, the third data set 5113, the fourth data set 5114, the fifth data set 5115 to the K-th data set 5116 are It may be a set of data generated during each of a plurality of cycles of the detector.
  • the first data set 5111 is data generated during a first time period w1 that is a detector cycle
  • the second data set 5112 is data generated during a second time period w2 that is a detector cycle
  • the third data set 5113 may be data generated during the third time period w3 that is the detector cycle.
  • Each data set may include data allocated to a plurality of histogram time bins.
  • each data set may include data generated by the reflected laser 4310 .
  • the first data set 5111 may include data generated by the reflective laser 4310 in the fifteenth time bin.
  • the second data set 5112, the third data set 5113, the fourth data set 5114, and the fifth data set 5115 to the K-th data set 5116 are also reflected in the 15th time bin of each data set.
  • Data generated by the laser 4310 may be included.
  • the histogram 5140 may include a plurality of accumulated data 5145 . Specifically, accumulated data may be allocated to each time bin of the histogram 5140 .
  • the first accumulated data 5141 may be allocated to the first time bin of the histogram 5140 .
  • second accumulated data 5142 which is data generated by the reflection laser 4310 , may be allocated to a 15th time bin of the histogram 5140 .
  • the processor 4100 may determine a detection parameter or extract a detection time point of the reflective laser 4310 by using the plurality of accumulated data 5145 included in the histogram 5140 .
  • the processor 4100 may determine the detection parameter based on the accumulated data allocated to the first to Nth time bins among the plurality of accumulated data 5145 included in the histogram 5140 .
  • the detecting parameter may be a gain, sensitivity, or a threshold value 5130 of the histogram 5140 of the detector 5320, but is not limited thereto, and may be another variable according to the detecting environment. there is.
  • the processor 4100 performs the analysis of the reflected laser 4310 through the detection parameter and accumulated data allocated to the time bin after the M-th time bin among the plurality of accumulated data 5145 included in the histogram 5140 .
  • the detection time can be extracted.
  • time bins subsequent to the M-th time bin may include the M-th time bin.
  • the processor 4100 uses the accumulated data having a numerical value equal to or greater than a predetermined value or a threshold value (which may be included in the detection parameter) among accumulated data allocated to the time bin after the M-th time bin, the reflected laser 4310 It is possible to extract the detection time of
  • the processor 4100 may generate the reflected laser 4310 through the second accumulated data 5142, which is accumulated data having a numerical value greater than or equal to the threshold value 5130, among accumulated data allocated to the time bin after the Mth time bin. It is possible to extract the detection time of
  • 49 is a view for explaining a relationship between a histogram and a laser output time of the laser output unit and a detection time period of the detecting unit according to another embodiment.
  • a histogram 5140 may include at least one or more accumulated data groups.
  • the histogram 5140 may include a first accumulated data group 5150 and a second accumulated data group 5160 .
  • the first accumulated data group 5150 may be a plurality of accumulated data groups including at least one accumulated data allocated to the first to Nth time bins of the histogram 5140 .
  • the first accumulated data group 5150 includes at least a portion of the accumulated data 5141 allocated to the first time bin to the accumulated data 5151 allocated to the tenth time bin.
  • N may have a different numerical value.
  • the second accumulated data group 5160 may be a plurality of accumulated data groups including at least one accumulated data allocated to a time bin subsequent to the M-th time bin of the histogram 5140 .
  • the second accumulated data group 5160 may be a group of accumulated data allocated to the Mth time bin to the last time bin of the histogram 5140 , and may be a group of accumulated data allocated to the Mth time bin to the last time bin of the histogram 5140 . It may be a group including at least a part.
  • the second accumulated data group 5160 includes at least a portion of the accumulated data 5161 allocated to the eleventh time bin to the accumulated data allocated to the twenty-fifth time bin.
  • M may have a different numerical value.
  • the second accumulated data group 5160 may be a group of accumulated data allocated to the eleventh time bin to the twentieth time bin.
  • the second accumulated data group 5160 may include accumulated data allocated to a fourteenth time bin to a twentieth time bin among accumulated data allocated to the eleventh time bin to the twenty-fifth time bin. It may be a group of
  • the processor 4100 may control the laser output timing of the emitter 5220 included in the laser output unit 4200 .
  • the processor 4100 may control the laser output timing of the emitter 5220 so that data generated by the laser output from the emitter 5220 is not included in the first accumulated data group 5150 .
  • the processor 4100 performs the emitter ( 5220) can control the laser output timing.
  • the processor 4100 may control the emitter 5220 to output the laser after a predetermined time from the start point of the detection time window section of the detector 5320 .
  • the processor 4100 may control the emitter 5220 to output the laser after a time corresponding to the N-th time bin among the detection time windows of the detector 5320 .
  • the processor 4100 emits the laser after the time corresponding to the 10th time bin or after the time corresponding to the 11th time bin in the detection time window of the detector 5320 by the emitter 5220 output can be controlled.
  • the time corresponding to the 11th time bin may be included.
  • the relationship between the N-th time bin and the M-th time bin may be divided into the following three cases.
  • the first is the case where N and M are the same.
  • the second case is when M is greater than N.
  • the third case is when M is less than N.
  • the first accumulated data group may include at least one accumulated data allocated to the first to Nth time bins.
  • the second accumulated data group may include at least one accumulated data allocated after the Nth time bin. Accordingly, the first accumulated data group and the second accumulated data group may include overlapping accumulated data (ie, accumulated data allocated to the Nth time bin).
  • the processor 4100 may control the emitter 5220 to output the laser after a time corresponding to the Nth time bin so that data generated by the reflective laser 4310 is not included in the first accumulated data group. there is.
  • the first accumulated data group includes at least one accumulated data allocated to the first to tenth time bins
  • the second accumulated data group includes the tenth time bin It may include at least one accumulated data allocated thereafter.
  • the processor 4100 may control the emitter 5220 to output the laser after a time corresponding to the tenth time bin or after a time corresponding to the eleventh time bin.
  • the time corresponding to the 10th time bin is 9 ns to 10 ns
  • the time corresponding to the 11th time bin may be 10ns to 11ns.
  • the processor 4100 may control the emitter 5220 to output the laser 10 ns after the start point of the detection time window of the detector 5320 .
  • the first accumulated data group may include at least one accumulated data allocated to the first to Nth time bins.
  • the second accumulated data group may include at least one accumulated data allocated after the Mth time bin, which is a time bin that is temporally later than the Nth time bin. Accordingly, the first accumulated data group and the second accumulated data group cannot contain overlapping accumulated data.
  • the processor 4100 controls the emitter 5220 to output the laser after a time corresponding to the M-th time bin so that the data generated by the reflective laser 4310 is not included in the first accumulated data group.
  • the first accumulated data group includes at least one accumulated data allocated to the first to tenth time bins
  • the second accumulated data group includes the eleventh time bin. It may include at least one accumulated data allocated after the time bin.
  • the processor 4100 may control the emitter 5220 to output the laser after a time corresponding to the tenth time bin or after a time corresponding to the eleventh time bin.
  • the time corresponding to the 10th time bin is 9 ns to 10 ns
  • the time corresponding to the 11th time bin may be 10ns to 11ns.
  • the processor 4100 may control the emitter 5220 to output the laser 10 ns after the start point of the detection time window of the detector 5320 .
  • the first accumulated data group may include at least one accumulated data allocated to the first to Nth time bins.
  • the second accumulated data group may include at least one accumulated data allocated after the Mth time bin, which is a time bin that is temporally earlier than the Nth time bin. Accordingly, the first accumulated data group and the second accumulated data group may include overlapping accumulated data.
  • the processor 4100 may control the emitter 5220 to output the laser after a time corresponding to the Nth time bin so that data generated by the reflective laser 4310 is not included in the first accumulated data group. there is.
  • the first accumulated data group includes at least one accumulated data allocated to a first time bin to a tenth time bin
  • the second accumulated data group includes a ninth It may include at least one accumulated data allocated after the time bin.
  • the processor 4100 may control the emitter 5220 to output the laser after a time corresponding to the tenth time bin or after a time corresponding to the eleventh time bin.
  • the time corresponding to the 10th time bin is 9 ns to 10 ns
  • the time corresponding to the 11th time bin may be 10ns to 11ns.
  • the processor 4100 may control the emitter 5220 to output the laser 10 ns after the start point of the detection time window of the detector 5320 .
  • the processor 4100 may control the emitter 5220 to output the laser after a time corresponding to the N-th time bin.
  • M is greater than N so that the first accumulation data group and the second accumulation data group do not include overlapping accumulation data, but is not limited thereto, and M and N are the purpose of the processor 4100 . can be determined according to
  • the processor 4100 may control the laser output timing of the laser output unit 4200 so that the laser output from the laser output unit 4200 does not have an effect on the environment for measuring the detection parameter.
  • the processor 4100 may not output the laser during the period in which the detection parameter is measured, and may output the laser after the period.
  • the histogram generated by the processor 4100 accumulating a plurality of data sets based on the output signal of the detector 4300 includes the first section for measuring the detection parameter and data generated by the reflected laser 4310 A second section may be included.
  • the first accumulated data group 5150 may include at least some of the accumulated data in the first section
  • the second accumulated data group 5160 may include at least some of the accumulated data in the second section.
  • the processor 4100 may control the laser output unit 4200 to output the laser after at least a partial period from the start point of the detection time window of the detector 5320 .
  • the processor 4100 may determine a detection parameter of the detector 4300 based on the data of the first accumulated data group 5150 . Alternatively, the processor 4100 may adjust a preset detection parameter of the detector 4300 based on the data of the first accumulated data group 5150 .
  • the processor 4100 may calculate a representative value of the accumulated data of the first accumulated data group 5150 .
  • the processor 4100 may determine the detection parameter by comparing the representative value with a predetermined reference value.
  • the representative value may be a value having the largest numerical value, an average value, or a median value.
  • the detecting environment may be an environment in which external noise is easily detected by the detecting unit 4300 .
  • the processor 4100 may reduce the sensitivity of the detector 5320 included in the detector 4300 or the gain of the detector 4300 .
  • the detecting environment may be an environment in which it is difficult for the detector 5320 to detect the reflected laser 4310 due to external noise.
  • the processor 4100 may increase the threshold value 5130 used to extract data generated by the reflection laser 4310 .
  • the processor 4100 may extract the detection timing of the reflective laser 4310 from the data of the second accumulated data group 5160 .
  • the processor 4100 may extract the detection timing of the reflective laser 4310 based on the detection parameter obtained through the data of the first accumulated data group 5150 and the data of the second accumulated data group 5160 .
  • the processor 4100 may extract the detection timing of the reflective laser 4310 through data having a numerical value greater than or equal to the threshold value 5130 among data of the second accumulated data group 5160 .
  • the threshold value 5130 may be a value determined or adjusted based on data of the first accumulated data group 5150 .
  • the processor 4100 detects the reflective laser 4310 through the second accumulated data 5142 having a value equal to or greater than the threshold 5130 among data of the second accumulated data group 5160 . can be extracted.
  • the method for the processor 4100 to extract the detection timing of the reflective laser 4310 through data having a numerical value greater than or equal to the threshold value 5130 among data of the histogram may be overlapped with the above-described information, and thus detailed information is omitted. do.
  • 50 is a diagram for explaining an embodiment of forming a histogram for each region of an object.
  • the lidar device 4000 irradiates a laser to the object 5420 through the laser output unit 5410 , and detects the reflected laser reflected from the object 5420 through the detecting unit 5430 .
  • the processor 4100 of the lidar device 4000 may generate a plurality of histograms 5440 and 5450 based on the output signal of the detector 5430 that has sensed the laser.
  • the laser output unit 5410 may include a plurality of emitters.
  • the laser output unit 5410 may include a first emitter 5411 and a second emitter 5413 .
  • the emitter may be a laser diode (LD), solid-state laser, high power laser, light entitling diode (LED), vertical cavity surface emitting laser (VCSEL), external cavity diode laser (ECDL), etc. not limited
  • the detector 5430 may include a plurality of detectors.
  • the detector 5430 may include a first detector 5431 and a second detector 5433 .
  • the detector is a PN photodiode, phototransistor, PIN photodiode, Avalanche Photodiode (APD), Single-photon avalanche diode (SPAD), Silicon PhotoMultipliers (SiPM), Time to Digital Converter (TDC), Comparator, CMOS (Complementary metal) -oxide-semiconductor) or a charge coupled device (CCD), but is not limited thereto.
  • the first emitter 5411 and the second emitter 5413 may simultaneously output the laser, but the present invention is not limited thereto and may not simultaneously output the laser.
  • the second emitter 5413 may output a laser.
  • the laser output period of the first emitter 5411 and the laser output period of the second emitter 5413 may be the same, but are not limited thereto and may be different.
  • the first emitter 5411 may output a laser with a first period
  • the second emitter 5413 may output a laser with a second period greater than the first period.
  • the detection time windows of the first detector 5431 and the second detector 5433 may have the same size, but are not limited thereto and may be different.
  • the detection time window of the first detector 5431 may be a first time interval
  • the detection time window of the second detector 5433 may be a second time interval greater than the first time interval.
  • the first emitter 5411 may irradiate a laser to the first area 5421 of the object 5420 .
  • the laser reflected from the first area 5421 may be detected by the first detector 5431 .
  • the second emitter 5413 may irradiate a laser to the second region 5423 of the object 5420 .
  • the laser reflected from the second region 5423 may be detected by the second detector 5433 .
  • the position of the emitter in the laser output unit 5410 may correspond to the position of the detector in the detector.
  • the position of the first emitter 5411 in the laser output unit 5410 may correspond to the position of the first detector 5431 in the detector 5430 .
  • the position of the second emitter 5413 in the laser output unit 5410 may correspond to the position of the second detector 54330 in the detector 5430 .
  • the first emitter 5411 is an emitter arranged at (2,2) position among a plurality of emitters arranged in a matrix form of the laser output unit 5410
  • the first detector 5431 is Among a plurality of detectors arranged in a matrix form of the detector 5430 , the detector may be a detector arranged at (2,2).
  • the second emitter 5413 is an emitter arranged at (7,4) positions among a plurality of emitters arranged in a matrix form of the laser output unit 5410
  • the second detector 5433 is may be a detector arranged at the (7,4) position among a plurality of detectors arranged in a matrix form of the detector 5430 .
  • the correspondence of the positions of the emitter and the detector is not limited to the above embodiment in which the position values of the emitter and the detector are the same, and the laser output from the emitter is sensed according to specifying the emitter of the laser output unit 5410 . It can be any case that can be seen that the detector is also specified.
  • the processor 4100 may generate a histogram based on an output signal of the detector 5430 that has detected a photon. Specifically, the processor 4100 may generate a histogram by accumulating a plurality of data sets based on an output signal of the detector 5430 that has detected a photon.
  • the processor 4100 may generate a histogram for each region of the object. Specifically, the processor 4100 may irradiate a laser to each region of the object through the laser output unit 4200 . The laser reflected from each region is sensed by the detector 4300 , and the detector 4300 may generate an output signal according to a result of detecting photons for each region.
  • the processor 4100 may generate a histogram for each region based on the output signal. For example, the processor 4100 may generate a first histogram ( 5440) can be created.
  • the processor 4100 may generate a second histogram based on an output signal of the second detector 5433 detecting a laser reflected from the second region 5423 among the lasers output from the second emitter 5413 . (5450) can be created.
  • the processor 4100 may determine a detection parameter corresponding to a detection environment of each area for each area of the object. Accordingly, the detecting parameter may be different for each region.
  • the processor 4100 determines the first detection parameter based on the first histogram 5440 generated for the first area 5421 , and the second area 5423 is generated for the second area 5423 . 2 A second detecting parameter may be determined based on the histogram 5450 .
  • the first area 5421 may be an area having a lot of sunlight noise
  • the second area 5423 may be an area having less sunlight noise than the first area 5421 .
  • the processor 4100 needs to differently determine a detection parameter such as a threshold value for each region of the object.
  • the processor 4100 may determine the first detection parameter based on data of the first accumulated data group 5441 of the first histogram 5440 . In this case, the processor 4100 may determine the characteristic of the first region 5421 based on the first detection parameter and data of the second accumulated data group 5443 of the first histogram 5440 .
  • the processor 4100 determines the distance, position coordinates, reflectance, and material of the first region 5421 based on the first detection parameter and the data of the second accumulated data group 5443 of the first histogram 5440 . Information, speed, direction of movement, etc. can be determined.
  • the processor 4100 may determine the second detection parameter based on data of the first accumulated data group 5451 of the second histogram 5450 . In this case, the processor 4100 may determine the characteristic of the second region 5423 based on the second detecting parameter and data of the second accumulated data group 5453 of the second histogram 5450 .
  • the processor 4100 determines the distance, position coordinates, reflectance, and material of the second region 5423 based on the second detection parameter and the data of the second accumulated data group 5453 of the second histogram 5450 . Information, speed, direction of movement, etc. can be determined.
  • the processor 4100 may determine a detection parameter for each area, respectively. Accordingly, the processor 4100 may determine the characteristic of each region according to the detection environment of each region, thereby improving the accuracy of the determined characteristic.
  • 51 is a view for explaining a method of controlling a lidar device according to another embodiment.
  • a method of controlling a lidar device includes outputting a laser (S5110), generating a histogram based on a photon detection result (S5120), and based on the data of the histogram
  • the method may include determining the detecting parameter ( S5130 ) and determining the characteristic of the object based on the histogram data and the detecting parameter ( S5140 ).
  • the step of outputting the laser includes outputting the first laser at a first time point t1 in FIG. 47 , outputting the second laser at a second time point t2 , and a third time point ( It may include outputting a third laser at t3).
  • the detailed description may overlap with the description of FIG. 47 and thus will be omitted.
  • the first laser, the second laser, and the third laser may be irradiated to the same area or irradiated in the same direction.
  • the step of generating the histogram based on the photon detection result ( S5120 ) includes the first data set 5111 , the second data set 5112 , the third data set 5113 , and the fourth data set
  • the method may include accumulating the fifth data set 5115 to the K-th data set 5116 to generate the histogram 5140 .
  • the detailed description may overlap with the description of FIG. 48 and thus will be omitted.
  • the detection parameter is adjusted, calculated, or determined based on the first accumulated data group 5150 of the histogram 5140 of FIG. 49 .
  • the detection parameter may include the step of The detailed description may overlap with the description of FIG. 49 and thus will be omitted.
  • the step of determining the characteristic of the object based on the histogram data and the detecting parameter may include the second accumulated data group 5160 of the histogram 5140 of FIG. 49 and the detecting parameter based on the detecting parameter. It may include determining a characteristic of the object.
  • the detailed description may overlap with the description of FIG. 49 and thus will be omitted.
  • FIG. 52 is a view for explaining a method of controlling a lidar device according to another embodiment.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 라이다 장치에 있어서 제1 출력 시점에 제1 레이저, 제2 출력 시점에 제2 레이저 및 제3 출력 시점에 제3 레이저를 출력하는 레이저 출력부, 제1 디텍팅 시점에 상기 제1 레이저의 적어도 일부, 제2 디텍팅 시점에 상기 제2 레이저의 적어도 일부 및 제3 디텍팅 시점에 상기 제3 레이저의 적어도 일부를 감지하여 복수의 출력 신호를 생성하는 디텍팅부, 제1 시간 구간 동안 생성된 상기 디텍팅부의 출력 신호에 기초한 제1 데이터 셋, 제2 시간 구간 동안 생성된 상기 디텍팅부의 출력 신호에 기초한 제2 데이터 셋 및 제3 시간 구간 동안 생성된 상기 디텍팅부의 출력 신호에 기초한 제3 데이터 셋을 포함하는 상기 히스토그램에 기초하여, 상기 대상체의 특성을 결정하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

라이다 장치
본 발명은 라이다 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 외란에 의한 간섭을 최소화하여 거리를 측정하는 장치 및 영역별 환경에 따라 디텍팅 파라미터를 달리하여 각 영역의 거리를 측정하는 장치에 관한 것이다.
근래에, 자율주행자동차 및 무인자동차에 대한 관심과 함께 라이다(LiDAR: Light Detection and Ranging)가 각광받고 있다. 라이다는 레이저를 이용하여 주변의 거리 정보를 획득하는 장치로서, 정밀도 및 해상도가 뛰어나며 사물을 입체로 파악할 수 있다는 장점 덕분에, 자동차뿐만 아니라 드론, 항공기 등 다양한 분야에 적용되고 있는 추세이다.
한편, 라이다 장치 외 다른 레이저에 의한 간섭을 줄이기 위한 문제가 이슈화되고 있다. 간섭을 줄이는 문제는 정확한 거리 측정과 관련되어 있어, 라이다 장치 외 다른 레이저에 의해 거리가 왜곡될 수 있다. 따라서, 정확한 거리 측정을 위해, 외란에 의한 간섭을 최소화하는 것이 중요하다.
본 발명의 일 과제는 외란에 의한 간섭을 최소화하기 위한 레이저 출력부의 레이저 출력 타이밍에 관한 것이다.
본 발명의 일 과제는 영역별 환경에 따라 디텍팅 파라미터를 달리하여 각 영역의 거리 측정에 대한 정확도를 증가시키는 장치에 관한 것이다.
일 실시예에 따른 라이다 장치는 복수의 시간 구간동안 획득된 복수의 데이터 셋에 의해 생성된 히스토그램에 기초하여 대상체의 특성을 결정하는 라이다 장치에 있어서, 제1 출력 시점에 제1 레이저, 제2 출력 시점에 제2 레이저 및 제3 출력 시점에 제3 레이저를 출력하는 레이저 출력부, 제1 디텍팅 시점에 상기 제1 레이저의 적어도 일부, 제2 디텍팅 시점에 상기 제2 레이저의 적어도 일부 및 제3 디텍팅 시점에 상기 제3 레이저의 적어도 일부를 감지하여 복수의 출력 신호를 생성하는 디텍팅부, 제1 시간 구간 동안 생성된 상기 디텍팅부의 출력 신호에 기초한 제1 데이터 셋, 제2 시간 구간 동안 생성된 상기 디텍팅부의 출력 신호에 기초한 제2 데이터 셋 및 제3 시간 구간 동안 생성된 상기 디텍팅부의 출력 신호에 기초한 제3 데이터 셋을 포함하는 상기 히스토그램에 기초하여, 상기 대상체의 특성을 결정하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 히스토그램 중 상기 라이다 장치의 외부로부터 방출된 간섭 레이저에 의해 생성된 데이터의 시간적 분산을 증가시키기 위해, 상기 제1 출력 시점과 상기 제2 출력 시점 사이의 간격인 제1 시간 간격이 상기 제2 출력 시점과 상기 제3 출력 시점 사이의 간격인 제2 시간 간격과 상이하도록 상기 레이저 출력부의 레이저 출력 시점을 결정하고, 상기 히스토그램 중 상기 라이다 장치 내에서 방출된 레이저에 의해 생성된 데이터의 시간적 분산을 감소시키기 위해, 상기 제1 출력 시점 및 상기 제1 시간 구간의 시작 시점 사이의 간격인 제3 시간 간격이 상기 제2 출력 시점 및 상기 제2 시간 구간의 시작 시점 사이의 간격인 제4 시간 간격과 동일하도록 상기 레이저 출력부의 레이저 출력 시점 및 상기 디텍팅부가 레이저를 디텍팅하는 시간 구간의 시작 시점을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 라이다 장치는 복수의 디텍팅 사이클 동안 획득된 복수의 데이터 셋에 의해 생성된 히스토그램에 기초하여 대상체의 특성을 결정하는 라이다 장치로서, 레이저를 출력하는 레이저 출력부, 상기 복수의 디텍팅 사이클 동안 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 출력 신호를 생성하는 디텍팅부 및 상기 디텍팅부의 출력 신호에 기초하여 상기 복수의 디텍팅 사이클 동안 획득된 상기 복수의 데이터 셋을 포함하는 히스토그램- 상기 히스토그램은 각각 상기 히스토그램의 타임 빈에 할당되는 복수의 축적 데이터를 포함함 -을 생성하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 레이저에 포함된 적어도 하나의 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 생성된 데이터가 상기 히스토그램의 첫번째 내지 N번째 타임 빈에 할당되지 않도록 상기 레이저 출력부의 레이저 출력 시점을 제어하고, 상기 히스토그램의 첫번째 내지 N번째 타임 빈에 할당된 적어도 하나의 축적 데이터를 포함하는 제1 축적 데이터 그룹에 기초하여 디텍팅 파라미터를 결정하고, 상기 히스토그램의 M번째 타임 빈 이후의 타임 빈- 상기 M번째 타임 빈 이후의 타임 빈은 상기 M번째 타임 빈을 포함함 -에 할당된 적어도 하나의 축적 데이터를 포함하는 제2 축적 데이터 그룹 및 상기 디텍팅 파라미터에 기초하여 상기 대상체의 특성을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 라이다 장치는 히스토그램에 기초하여 제1 영역 및 제2 영역의 특성을 결정하는 라이다 장치로서, 제1 영역에 제1 레이저를 출력하고, 제2 영역에 제2 레이저를 출력하는 레이저 출력부, 상기 제1 영역에서 반사된 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 제1 출력 신호를 생성하고, 상기 제2 영역에서 반사된 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 제2 출력 신호를 생성하는 디텍팅부 및 상기 제1 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋을 포함하는 제1 히스토그램 및 상기 제2 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋을 포함하는 제2 히스토그램을 생성하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 제1 레이저에 포함된 적어도 하나의 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 생성된 데이터가 상기 제1 히스토그램의 제1 기준 타임 빈 전의 타임 빈에 할당되지 않고, 상기 제2 레이저에 포함된 적어도 하나의 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 생성된 데이터가 상기 제2 히스토그램의 제2 기준 타임 빈 전의 타임 빈에 할당되지 않도록 상기 레이저 출력부의 레이저 출력 시점을 제어하고, 상기 제1 히스토그램의 상기 제1 기준 타임 빈 전의 타임 빈들에 할당된 복수의 축적 데이터 중 적어도 일부에 기초하여 제1 디텍팅 파라미터를 결정하고, 상기 제2 히스토그램의 상기 제2 기준 타임 빈 전의 타임 빈들에 할당된 복수의 축적 데이터 중 적어도 일부에 기초하여 제2 디텍팅 파라미터를 결정하고, 상기 제1 히스토그램의 상기 제1 기준 타임 빈 이후의 타임 빈- 상기 제1 기준 타임 빈 이후의 타임 빈은 상기 제1 기준 타임 빈을 포함함 -에 할당된 복수의 축적 데이터 중 적어도 일부 및 상기 제1 디텍팅 파라미터에 기초하여 상기 제1 영역의 특성을 결정하고, 상기 제2 히스토그램의 상기 제2 기준 타임 빈 이후의 타임 빈- 상기 제2 기준 타임 빈 이후의 타임 빈은 상기 제2 기준 타임 빈을 포함함 -에 할당된 복수의 축적 데이터 중 적어도 일부 및 상기 제2 디텍팅 파라미터에 기초하여 상기 제2 영역의 특성을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 라이다 장치 제어 방법은 복수의 디텍팅 사이클 동안 획득된 복수의 데이터 셋에 의해 생성된 히스토그램에 기초하여 대상체의 특성을 결정하는 라이다 장치의 제어 방법으로서, 상기 라이다 장치는, 레이저를 출력하는 레이저 출력부, 상기 복수의 디텍팅 사이클 동안 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 출력 신호를 생성하는 디텍팅부 및 상기 디텍팅부의 출력 신호에 기초하여 상기 복수의 디텍팅 사이클 동안 획득된 상기 복수의 데이터 셋을 포함하는 히스토그램- 상기 히스토그램은 각각 상기 히스토그램의 타임 빈에 할당되는 복수의 축적 데이터를 포함함 -을 생성하는 프로세서를 포함하고, 상기 라이다 장치의 제어 방법은, 상기 레이저에 포함된 적어도 하나의 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 생성된 데이터가 상기 히스토그램의 첫번째 내지 N번째 타임 빈에 할당되지 않도록 상기 레이저 출력부의 레이저 출력 시점을 제어하는 단계, 상기 히스토그램의 첫번째 내지 N번째 타임 빈에 할당된 적어도 하나의 축적 데이터를 포함하는 제1 축적 데이터 그룹에 기초하여 디텍팅 파라미터를 결정하는 단계 및 상기 히스토그램의 M번째 타임 빈 이후의 타임 빈- 상기 M번째 타임 빈 이후의 타임 빈은 상기 M번째 타임 빈을 포함함 -에 할당된 적어도 하나의 축적 데이터를 포함하는 제2 축적 데이터 그룹 및 상기 디텍팅 파라미터에 기초하여 상기 대상체의 특성을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 라이다 장치 제어 방법은 히스토그램에 기초하여 제1 영역 및 제2 영역의 특성을 결정하는 라이다 장치의 제어 방법으로서, 상기 라이다 장치는, 제1 영역에 제1 레이저를 출력하고, 제2 영역에 제2 레이저를 출력하는 레이저 출력부, 상기 제1 영역에서 반사된 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 제1 출력 신호를 생성하고, 상기 제2 영역에서 반사된 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 제2 출력 신호를 생성하는 디텍팅부, 및 상기 제1 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋을 포함하는 제1 히스토그램 및 상기 제2 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋을 포함하는 제2 히스토그램을 생성하는 프로세서를 포함하고, 상기 라이다 장치의 제어 방법은, 상기 제1 레이저에 포함된 적어도 하나의 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 생성된 데이터가 상기 제1 히스토그램의 제1 기준 타임 빈 전의 타임 빈에 할당되지 않고, 상기 제2 레이저에 포함된 적어도 하나의 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 생성된 데이터가 상기 제2 히스토그램의 제2 기준 타임 빈 전의 타임 빈에 할당되지 않도록 상기 레이저 출력부의 레이저 출력 시점을 제어하는 단계, 상기 제1 히스토그램의 상기 제1 기준 타임 빈 전의 타임 빈들에 할당된 복수의 축적 데이터 중 적어도 일부에 기초하여 제1 디텍팅 파라미터를 결정하는 단계, 상기 제2 히스토그램의 상기 제2 기준 타임 빈 전의 타임 빈들에 할당된 복수의 축적 데이터 중 적어도 일부에 기초하여 제2 디텍팅 파라미터를 결정하는 단계, 상기 제1 히스토그램의 상기 제1 기준 타임 빈 이후의 타임 빈- 상기 제1 기준 타임 빈 이후의 타임 빈은 상기 제1 기준 타임 빈을 포함함 -에 할당된 복수의 축적 데이터 중 적어도 일부 및 상기 제1 디텍팅 파라미터에 기초하여 상기 제1 영역의 특성을 결정하는 단계 및 상기 제2 히스토그램의 상기 제2 기준 타임 빈 이후의 타임 빈- 상기 제2 기준 타임 빈 이후의 타임 빈은 상기 제2 기준 타임 빈을 포함함 -에 할당된 복수의 축적 데이터 중 적어도 일부 및 상기 제2 디텍팅 파라미터에 기초하여 상기 제2 영역의 특성을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 레이저 출력부의 레이저 출력 타이밍을 제어함으로써 외란에 의한 간섭을 최소화하여 거리를 측정할 수 있는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 영역별 환경에 따라 디텍팅 파라미터를 달리함으로써 각 영역의 거리 측정에 대한 정확도를 증가시키는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 효과들이 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 레이저 출력부를 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 VCSEL unit을 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 VCSEL array를 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 VCSEL array 및 메탈 컨택을 나타낸 측면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 VCSEL array를 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 15 및 도 16는 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 19은 일 실시예에 따른 메타표면을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 일 실시예에 따른 메타표면을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 일 실시예에 따른 메타표면을 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 일 실시예에 따른 회전 다면 미러를 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 반사면의 수가 3개이며 몸체의 상부 및 하부가 정삼각형 형태인 회전 다면 미러의 시야각에 대하여 설명하기 위한 상면도이다.
도 24는 반사면의 수가 4개이며 몸체의 상부 및 하부가 정사각형 형태인 회전 다면 미러의 시야각에 대하여 설명하기 위한 상면도이다.
도 25는 반사면의 수가 5개이며 몸체의 상부 및 하부가 정오각형 형태인 회전 다면 미러의 시야각에 대하여 설명하기 위한 상면도이다.
도 26은 일 실시예에 따른 회전 다면 미러의 조사부분 및 수광부분을 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 일 실시예에 따른 옵틱부를 설명하기 위한 도면이다.
도 28은 일 실시예에 따른 옵틱부를 설명하기 위한 도면이다.
도 29는 일 실시예에 따른 메타 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 30은 다른 일 실시예에 따른 메타 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 31은 일 실시예에 따른 SPAD 어레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 32는 일 실시예에 따른 SPAD의 히스토그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 33은 일 실시예에 따른 SiPM을 설명하기 위한 도면이다.
도 34는 일 실시예에 따른 SiPM의 히스토그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 35는 일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다를 설명하기 위한 도면이다.
도 36은 일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 37은 다른 일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다를 설명하기 위한 도면이다.
도 38은 다른 일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 39는 일 실시예에 따른 외부 장치와의 간섭 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 40은 일 실시예에 따른 디텍팅부의 복수의 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋을 설명하기 위한 도면이다.
도 41은 일 실시예에 따른 복수의 데이터 셋이 축적된 히스토그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 42는 다른 일 실시예에 따른 디텍팅부의 복수의 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋을 설명하기 위한 도면이다.
도 43은 다른 일 실시예에 따른 복수의 데이터 셋이 축적된 히스토그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 44는 레이저 출력부의 레이저 출력 신호의 타이밍과 디텍팅부의 수신 신호의 타이밍을 설명하기 위한 도면이다.
도 45는 레이저 출력부의 레이저 출력 신호의 타이밍에 따른 히스토그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 46은 일 실시예에 따른 라이다 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 47은 또 다른 일 실시예에 따른 디텍팅부의 복수의 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋을 설명하기 위한 도면이다.
도 48은 또 다른 일 실시예에 따른 복수의 데이터 셋이 축적된 히스토그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 49는 또 다른 일 실시예에 따른 히스토그램과 레이저 출력부의 레이저 출력 시점 및 디텍팅부의 디텍팅 시간 구간과의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 50은 대상체의 영역별 히스토그램 형성의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 51은 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 52는 또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분양에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 가능한 현재 널리 사용되고 있는 일반적인 용어를 선택하였으나 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 의도, 판례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 이와 달리 특정한 용어를 임의의 의미로 정의하여 사용하는 경우에는 그 용어의 의미에 관하여 별도로 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.
본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것으로 도면에 도시된 형상은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 필요에 따라 과장되어 표시된 것일 수 있으므로 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다.
일 실시예에 따르면 복수의 시간 구간동안 획득된 복수의 데이터 셋에 의해 생성된 히스토그램에 기초하여 대상체의 특성을 결정하는 라이다 장치에 있어서, 제1 출력 시점에 제1 레이저, 제2 출력 시점에 제2 레이저 및 제3 출력 시점에 제3 레이저를 출력하는 레이저 출력부, 제1 디텍팅 시점에 상기 제1 레이저의 적어도 일부, 제2 디텍팅 시점에 상기 제2 레이저의 적어도 일부 및 제3 디텍팅 시점에 상기 제3 레이저의 적어도 일부를 감지하여 복수의 출력 신호를 생성하는 디텍팅부, 제1 시간 구간 동안 생성된 상기 디텍팅부의 출력 신호에 기초한 제1 데이터 셋, 제2 시간 구간 동안 생성된 상기 디텍팅부의 출력 신호에 기초한 제2 데이터 셋 및 제3 시간 구간 동안 생성된 상기 디텍팅부의 출력 신호에 기초한 제3 데이터 셋을 포함하는 상기 히스토그램에 기초하여, 상기 대상체의 특성을 결정하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 히스토그램 중 상기 라이다 장치의 외부로부터 방출된 간섭 레이저에 의해 생성된 데이터의 시간적 분산을 증가시키기 위해, 상기 제1 출력 시점과 상기 제2 출력 시점 사이의 간격인 제1 시간 간격이 상기 제2 출력 시점과 상기 제3 출력 시점 사이의 간격인 제2 시간 간격과 상이하도록 상기 레이저 출력부의 레이저 출력 시점을 결정하고, 상기 히스토그램 중 상기 라이다 장치 내에서 방출된 레이저에 의해 생성된 데이터의 시간적 분산을 감소시키기 위해, 상기 제1 출력 시점 및 상기 제1 시간 구간의 시작 시점 사이의 간격인 제3 시간 간격이 상기 제2 출력 시점 및 상기 제2 시간 구간의 시작 시점 사이의 간격인 제4 시간 간격과 동일하도록 상기 레이저 출력부의 레이저 출력 시점 및 상기 디텍팅부가 레이저를 디텍팅하는 시간 구간의 시작 시점을 결정하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 제1 출력 시점과 상기 제2 디텍팅 시점 사이의 간격인 제5 시간 간격은 상기 제2 출력 시점과 상기 제3 디텍팅 시점 사이의 간격인 제6 시간 간격과 상이할 수 있다.
여기서, 상기 제5 시간 간격과 상기 제6 시간 간격은 오버랩될 수 있다.
여기서, 상기 레이저 출력부로부터 출력된 레이저들을 스티어링 시키는 옵틱부를 포함하고, 상기 옵틱부는 상기 제1 레이저, 상기 제2 레이저 및 상기 제3 레이저를 제1 방향으로 스티어링 시킬 수 있다.
여기서, 상기 옵틱부는 렌즈, 마이크로 렌즈, 프리즘, 메타 표면 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제3 시간 간격 및 상기 제4 시간 간격은 0일 수 있다.
여기서, 상기 제1 출력 시점과 상기 제1 시간 구간의 시작점은 동일하고, 상기 제2 출력 시점과 상기 제2 시간 구간의 시작점은 동일하고, 상기 제3 출력 시점과 상기 제3 시간 구간의 시작점은 동일할 수 있다.
여기서, 상기 제1 데이터 셋 중 상기 간섭 레이저에 의해 생성된 데이터는 a번째 히스토그램 빈에 위치하되, 상기 라이다 장치 내에서 방출된 레이저에 의해 생성된 데이터는 b번째 히스토그램 빈에 위치하고, 상기 제2 데이터 셋 중 상기 간섭 레이저에 의해 생성된 데이터는 c번째 히스토그램 빈에 위치하되, 상기 라이다 장치 내에서 방출된 레이저에 의해 생성된 데이터는 d번째 히스토그램 빈에 위치하고, 상기 a와 상기 c의 차이는 상기 b와 상기 d의 차이보다 클 수 있다.
여기서, 상기 제1 데이터 셋 중 상기 간섭 레이저에 의해 생성된 데이터는 a번째 히스토그램 빈에 위치하되, 상기 라이다 장치 내에서 방출된 레이저에 의해 생성된 데이터는 b번째 히스토그램 빈에 위치하고, 상기 제2 데이터 셋 중 상기 간섭 레이저에 의해 생성된 데이터는 c번째 히스토그램 빈에 위치하되, 상기 라이다 장치 내에서 방출된 레이저에 의해 생성된 데이터는 d번째 히스토그램 빈에 위치하고, 상기 a는 상기 c와 상이하고, 상기 b와 상기 d는 동일할 수 있다.
여기서, 상기 프로세서는, 상기 히스토그램 중 x번째 히스토그램 빈 내지 y번째 히스토그램 빈- 상기 x 및 상기 y는 상기 b보다 작음 -에 존재하는 데이터에 기초하여, 상기 디텍팅부의 디텍팅 파라미터를 결정하고, 상기 디텍팅 파라미터를 이용하여, 상기 대상체의 특성을 결정할 수 있다.
여기서, 상기 디텍팅 파라미터는 게인(gain), 민감도(sensitivity) 및 문턱 값(threshold) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 히스토그램 중 상기 간섭 레이저에 의해 생성된 데이터가 할당된 타임 빈의 범위인 제1 범위는 상기 레이저 출력부로부터 출력된 레이저들에 의해 생성된 데이터가 할당된 타임 빈의 범위인 제2 범위보다 클 수 있다.
여기서, 상기 제1 시간 구간의 종점과 상기 제2 출력 시점 사이의 간격인 제1 딜레이는 상기 제2 시간 구간의 종점과 상기 제3 출력 시점 사이의 간격인 제2 딜레이와 상이할 수 있다.
여기서, 상기 레이저 출력부는 트리거 신호에 기초하여 상기 제1 레이저, 상기 제2 레이저 및 상기 제3 레이저를 출력하고, 상기 트리거 신호는 불규칙적인 신호일 수 있다.
여기서, 상기 트리거 신호는 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호를 포함하고, 상기 제1 제어 신호는 규칙적인 신호이고, 상기 제2 제어 신호는 불규칙적인 신호일 수 있다.
여기서, 상기 트리거 신호는 소정의 패턴을 따르는 신호일 수 있다.
여기서, 상기 레이저 출력부는 복수의 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 디텍팅부는 복수의 SPAD(Single-Photon Avalanche Diode)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 라이다 장치는 복수의 디텍팅 사이클 동안 획득된 복수의 데이터 셋에 의해 생성된 히스토그램에 기초하여 대상체의 특성을 결정하는 라이다 장치에 있어서, 레이저를 출력하는 레이저 출력부, 상기 복수의 디텍팅 사이클 동안 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 출력 신호를 생성하는 디텍팅부 및 상기 디텍팅부의 출력 신호에 기초하여 상기 복수의 디텍팅 사이클 동안 획득된 상기 복수의 데이터 셋을 포함하는 히스토그램- 상기 히스토그램은 각각 상기 히스토그램의 타임 빈에 할당되는 복수의 축적 데이터를 포함함 -을 생성하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 레이저에 포함된 적어도 하나의 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 생성된 데이터가 상기 히스토그램의 첫번째 내지 N번째 타임 빈에 할당되지 않도록 상기 레이저 출력부의 레이저 출력 시점을 제어하고, 상기 히스토그램의 첫번째 내지 N번째 타임 빈에 할당된 적어도 하나의 축적 데이터를 포함하는 제1 축적 데이터 그룹에 기초하여 디텍팅 파라미터를 결정하고, 상기 히스토그램의 M번째 타임 빈 이후의 타임 빈- 상기 M번째 타임 빈 이후의 타임 빈은 상기 M번째 타임 빈을 포함함 -에 할당된 적어도 하나의 축적 데이터를 포함하는 제2 축적 데이터 그룹 및 상기 디텍팅 파라미터에 기초하여 상기 대상체의 특성을 결정하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 레이저 출력부가 상기 레이저를 출력하는 주기는 상기 디텍팅 사이클의 주기와 동일할 수 있다.
여기서, 상기 제2 축적 데이터 그룹은 상기 레이저에 포함된 적어도 하나의 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 생성된 데이터를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 M은 상기 N보다 클 수 있다.
여기서, 상기 M은 상기 N과 동일할 수 있다.
여기서, 상기 M은 상기 N보다 작을 수 있다.
여기서, 상기 레이저 출력부는 상기 N번째 타임 빈에 대응되는 시간 후에 상기 레이저를 출력할 수 있다.
여기서, 상기 디텍팅 파라미터는 게인(gain), 민감도(sensitivity) 및 문턱 값(threshold) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 프로세서는 미리 정해진 기준 값과 상기 제1 축적 데이터 그룹의 대표값을 비교하여 상기 디텍팅 파라미터를 결정할 수 있다.
여기서, 상기 레이저 출력부는 트리거 신호에 기초하여 상기 레이저를 출력하고, 상기 트리거 신호는 불규칙적인 신호일 수 있다.
여기서, 상기 트리거 신호는 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호를 포함하고, 상기 제1 제어 신호는 규칙적인 신호이고, 상기 제2 제어 신호는 불규칙적인 신호일 수 있다.
여기서, 상기 트리거 신호는 소정의 패턴을 따르는 신호일 수 있다.
여기서, 상기 레이저 출력부는 복수의 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 디텍팅부는 복수의 SPAD(Single-Photon Avalanche Diode)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 히스토그램에 기초하여 제1 영역 및 제2 영역의 특성을 결정하는 라이다 장치에 있어서, 제1 영역에 제1 레이저를 출력하고, 제2 영역에 제2 레이저를 출력하는 레이저 출력부, 상기 제1 영역에서 반사된 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 제1 출력 신호를 생성하고, 상기 제2 영역에서 반사된 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 제2 출력 신호를 생성하는 디텍팅부 및 상기 제1 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋을 포함하는 제1 히스토그램 및 상기 제2 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋을 포함하는 제2 히스토그램을 생성하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 제1 레이저에 포함된 적어도 하나의 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 생성된 데이터가 상기 제1 히스토그램의 제1 기준 타임 빈 전의 타임 빈에 할당되지 않고, 상기 제2 레이저에 포함된 적어도 하나의 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 생성된 데이터가 상기 제2 히스토그램의 제2 기준 타임 빈 전의 타임 빈에 할당되지 않도록 상기 레이저 출력부의 레이저 출력 시점을 제어하고, 상기 제1 히스토그램의 상기 제1 기준 타임 빈 전의 타임 빈들에 할당된 복수의 축적 데이터 중 적어도 일부에 기초하여 제1 디텍팅 파라미터를 결정하고, 상기 제2 히스토그램의 상기 제2 기준 타임 빈 전의 타임 빈들에 할당된 복수의 축적 데이터 중 적어도 일부에 기초하여 제2 디텍팅 파라미터를 결정하고, 상기 제1 히스토그램의 상기 제1 기준 타임 빈 이후의 타임 빈- 상기 제1 기준 타임 빈 이후의 타임 빈은 상기 제1 기준 타임 빈을 포함함 -에 할당된 복수의 축적 데이터 중 적어도 일부 및 상기 제1 디텍팅 파라미터에 기초하여 상기 제1 영역의 특성을 결정하고, 상기 제2 히스토그램의 상기 제2 기준 타임 빈 이후의 타임 빈- 상기 제2 기준 타임 빈 이후의 타임 빈은 상기 제2 기준 타임 빈을 포함함 -에 할당된 복수의 축적 데이터 중 적어도 일부 및 상기 제2 디텍팅 파라미터에 기초하여 상기 제2 영역의 특성을 결정하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 제1 기준 타임 빈은 상기 제2 기준 타임 빈과 동일할 수 있다.
여기서, 상기 제1 기준 타임 빈은 상기 제2 기준 타임 빈과 상이할 수 있다.
여기서, 상기 제1 디텍팅 파라미터는 상기 제2 디텍팅 파라미터와 상이할 수 있다.
여기서, 상기 제1 디텍팅 파라미터 및 상기 제2 디텍팅 파라미터는 게인(gain), 민감도(sensitivity) 및 문턱 값(threshold) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 프로세서는, 제1 기준 값과 상기 제1 기준 타임 빈 전의 타임 빈들에 할당된 복수의 축적 데이터 중 적어도 일부의 대표값을 비교하여 상기 제1 디텍팅 파라미터를 결정하고, 제2 기준 값과 상기 제2 기준 타임 빈 전의 타임 빈들에 할당된 복수의 축적 데이터 중 적어도 일부의 대표값을 비교하여 상기 제2 디텍팅 파라미터를 결정할 수 있다.
여기서, 상기 제1 기준 값은 상기 제2 기준 값과 동일할 수 있다.
여기서, 상기 레이저 출력부는 제1 이미터 및 제2 이미터를 포함하고, 상기 제1 이미터는 상기 제1 레이저를 출력하고, 상기 제2 이미터는 상기 제2 레이저를 출력할 수 있다.
여기서, 상기 레이저 출력부는 복수의 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 디텍팅부는 복수의 SPAD(Single-Photon Avalanche Diode)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 디텍팅 사이클 동안 획득된 복수의 데이터 셋에 의해 생성된 히스토그램에 기초하여 대상체의 특성을 결정하는 라이다 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 라이다 장치는, 레이저를 출력하는 레이저 출력부, 상기 복수의 디텍팅 사이클 동안 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 출력 신호를 생성하는 디텍팅부 및 상기 디텍팅부의 출력 신호에 기초하여 상기 복수의 디텍팅 사이클 동안 획득된 상기 복수의 데이터 셋을 포함하는 히스토그램- 상기 히스토그램은 각각 상기 히스토그램의 타임 빈에 할당되는 복수의 축적 데이터를 포함함 -을 생성하는 프로세서를 포함하고, 상기 라이다 장치의 제어 방법은, 상기 레이저에 포함된 적어도 하나의 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 생성된 데이터가 상기 히스토그램의 첫번째 내지 N번째 타임 빈에 할당되지 않도록 상기 레이저 출력부의 레이저 출력 시점을 제어하는 단계, 상기 히스토그램의 첫번째 내지 N번째 타임 빈에 할당된 적어도 하나의 축적 데이터를 포함하는 제1 축적 데이터 그룹에 기초하여 디텍팅 파라미터를 결정하는 단계 및 상기 히스토그램의 M번째 타임 빈 이후의 타임 빈- 상기 M번째 타임 빈 이후의 타임 빈은 상기 M번째 타임 빈을 포함함 -에 할당된 적어도 하나의 축적 데이터를 포함하는 제2 축적 데이터 그룹 및 상기 디텍팅 파라미터에 기초하여 상기 대상체의 특성을 결정하는 단계를 포함하는 라이다 장치 제어 방법이 제공될 수 있다..
일 실시예에 따르면, 히스토그램에 기초하여 제1 영역 및 제2 영역의 특성을 결정하는 라이다 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 라이다 장치는, 제1 영역에 제1 레이저를 출력하고, 제2 영역에 제2 레이저를 출력하는 레이저 출력부, 상기 제1 영역에서 반사된 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 제1 출력 신호를 생성하고, 상기 제2 영역에서 반사된 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 제2 출력 신호를 생성하는 디텍팅부, 및 상기 제1 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋을 포함하는 제1 히스토그램 및 상기 제2 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋을 포함하는 제2 히스토그램을 생성하는 프로세서를 포함하고, 상기 라이다 장치의 제어 방법은, 상기 제1 레이저에 포함된 적어도 하나의 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 생성된 데이터가 상기 제1 히스토그램의 제1 기준 타임 빈 전의 타임 빈에 할당되지 않고, 상기 제2 레이저에 포함된 적어도 하나의 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 생성된 데이터가 상기 제2 히스토그램의 제2 기준 타임 빈 전의 타임 빈에 할당되지 않도록 상기 레이저 출력부의 레이저 출력 시점을 제어하는 단계, 상기 제1 히스토그램의 상기 제1 기준 타임 빈 전의 타임 빈들에 할당된 복수의 축적 데이터 중 적어도 일부에 기초하여 제1 디텍팅 파라미터를 결정하는 단계, 상기 제2 히스토그램의 상기 제2 기준 타임 빈 전의 타임 빈들에 할당된 복수의 축적 데이터 중 적어도 일부에 기초하여 제2 디텍팅 파라미터를 결정하는 단계, 상기 제1 히스토그램의 상기 제1 기준 타임 빈 이후의 타임 빈- 상기 제1 기준 타임 빈 이후의 타임 빈은 상기 제1 기준 타임 빈을 포함함 -에 할당된 복수의 축적 데이터 중 적어도 일부 및 상기 제1 디텍팅 파라미터에 기초하여 상기 제1 영역의 특성을 결정하는 단계 및 상기 제2 히스토그램의 상기 제2 기준 타임 빈 이후의 타임 빈- 상기 제2 기준 타임 빈 이후의 타임 빈은 상기 제2 기준 타임 빈을 포함함 -에 할당된 복수의 축적 데이터 중 적어도 일부 및 상기 제2 디텍팅 파라미터에 기초하여 상기 제2 영역의 특성을 결정하는 단계를 포함하는 라이다 장치 제어 방법이 제공될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 라이다 장치를 설명한다.
라이다 장치는 레이저를 이용하여 대상체와의 거리 및 대상체의 위치를 탐지하기 위한 장치이다. 예를 들어, 라이다 장치는 레이저를 출력할 수 있고, 출력된 레이저가 대상체에서 반사된 경우 반사된 레이저를 수신하여 대상체와 라이다 장치의 거리 및 대상체의 위치를 측정할 수 있다. 이때, 대상체의 거리 및 위치는 좌표계를 통해 표현될 수 있다. 예를 들어, 대상체의 거리 및 위치는 구좌표계(r, θ, φ)로 표현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 직교좌표계(X, Y, Z) 또는 원통 좌표계(r, θ, z) 등으로 표현될 수 있다.
또한, 라이다 장치는 대상체의 거리를 측정하기 위해 라이다 장치에서 출력되어 대상체에서 반사된 레이저를 이용할 수 있다.
일 실시예에 따른 라이다 장치는 대상체의 거리를 측정하기 위해 레이저가 출력된 후 감지되기 까지 레이저의 비행 시간 (TOF : Time Of Flight)을 이용할 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치는 출력된 레이저의 출력 시간에 기초한 시간 값과 대상체에서 반사되어 감지된 레이저의 감지된 시간에 기초한 시간 값의 차이를 이용하여, 대상체의 거리를 측정할 수 있다.
또한, 라이다 장치는 출력된 레이저가 대상체를 거치지 않고 바로 감지된 시간 값과 대상체에서 반사되어 감지된 레이저의 감지된 시간에 기초한 시간 값의 차이를 이용하여 대상체의 거리를 측정할 수 있다.
라이다 장치가 제어부에 의해 레이저 빔을 출광하기 위한 트리거 신호를 보내는 시점과 실제 레이저 출력 소자에서 레이저 빔이 출력되는 시간인 실제 출광 시점은 차이가 있을 수 있다. 상기 트리거 신호의 시점과 실제 출광 시점 사이에서는 실제로 레이저 빔이 출력되지 않았으므로, 레이저의 비행 시간에 포함되면 정밀도가 감소할 수 있다.
레이저 빔의 비행 시간 측정에 정밀도를 향상시키기 위해서는, 레이저 빔의 실제 출광 시점을 이용할 수 있다. 그러나, 레이저 빔의 실제 출광 시점을 파악하는 것은 어려울 수 있다. 그러므로, 레이저 출력 소자에서 출력된 레이저 빔은 출력 되자마자, 또는 출력된 후 대상체를 거치지 않고 곧바로 센서부로 전달되어야 한다.
예를 들어, 레이저 출력 소자의 상부에 옵틱이 배치되어, 상기 옵틱에 의해 레이저 출력 소자에서 출력된 레이저 빔은 대상체를 거치지 않고 바로 수광부에 감지될 수 있다. 상기 옵틱은 미러, 렌즈, 프리즘, 메타표면 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 옵틱은 하나일 수 있으나, 복수 개일 수 있다.
또한, 예를 들어, 레이저 출력 소자의 상부에 센서부가 배치되어, 레이저 출력 소자에서 출력된 레이저 빔은 대상체를 거치지 않고 바로 센서부에 감지될 수 있다. 상기 센서부는 레이저 출력 소자와 1mm, 1um, 1nm 등의 거리를 두고 이격될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또는, 상기 센서부는 레이저 출력 소자와 이격되지 않고 인접하게 배치될 수도 있다. 상기 센서부와 상기 레이저 출력 소자 사이에는 옵틱이 존재할 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 대상체의 거리를 측정하기 위해 비행 시간 외에도 삼각 측량법(Triangulation method), 간섭계 방법(Interferometry method), 위상 변화 측정법(Phase shift measurement) 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따른 라이다 장치는 차량에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치는 차량의 루프, 후드, 헤드램프 또는 범퍼 등에 설치될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 라이다 장치가 차량에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치 2개가 차량의 루프에 설치되는 경우, 하나의 라이다 장치는 전방을 관측하기 위한 것이고, 나머지 하나는 후방을 관측하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 예를 들어, 라이다 장치 2개가 차량의 루프에 설치되는 경우, 하나의 라이다 장치는 좌측을 관측하기 위한 것이고, 나머지 하나는 우측을 관측하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 라이다 장치가 차량에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치가 차량 내부에 설치되는 경우, 주행 중 운전자의 제스쳐를 인식하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한 예를 들어, 라이다 장치가 차량 내부 또는 차량 외부에 설치되는 경우, 운전자의 얼굴을 인식하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따른 라이다 장치는 무인 비행체에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치는 무인항공기 시스템(UAV System), 드론(Drone), RPV(Remote Piloted Vehicle), UAVs(Unmanned Aerial Vehicle System), UAS(Unmanned Aircraft System), RPAV(Remote Piloted Air/Aerial Vehicle) 또는 RPAS(Remote Piloted Aircraft System) 등에 설치될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 라이다 장치가 무인 비행체에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치 2개가 무인 비행체에 설치되는 경우, 하나의 라이다 장치는 전방을 관측하기 위한 것이고, 나머지 하나는 후방을 관측하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 예를 들어, 라이다 장치 2개가 무인 비행체에 설치되는 경우, 하나의 라이다 장치는 좌측을 관측하기 위한 것이고, 나머지 하나는 우측을 관측하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따른 라이다 장치는 로봇에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치는 개인용 로봇, 전문 로봇, 공공 서비스 로봇, 기타 산업용 로봇 또는 제조업용 로봇 등에 설치될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 라이다 장치가 로봇에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치 2개가 로봇에 설치되는 경우, 하나의 라이다 장치는 전방을 관측하기 위한 것이고, 나머지 하나는 후방을 관측하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 예를 들어, 라이다 장치 2개가 로봇에 설치되는 경우, 하나의 라이다 장치는 좌측을 관측하기 위한 것이고, 나머지 하나는 우측을 관측하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 라이다 장치가 로봇에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치가 로봇에 설치되는 경우, 사람의 얼굴을 인식하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 산업 보안을 위해 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치는 산업 보안을 위해 스마트 공장에 설치될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 라이다 장치가 산업 보안을 위해 스마트 공장에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치 2개가 스마트 공장에 설치되는 경우, 하나의 라이다 장치는 전방을 관측하기 위한 것이고, 나머지 하나는 후방을 관측하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 예를 들어, 라이다 장치 2개가 스마트 공장에 설치되는 경우, 하나의 라이다 장치는 좌측을 관측하기 위한 것이고, 나머지 하나는 우측을 관측하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 라이다 장치가 산업 보안을 위해 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치가 산업 보안을 위해 설치되는 경우, 사람의 얼굴을 인식하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이하에서는 라이다 장치의 구성요소들의 다양한 실시예들에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1000)는 레이저 출력부(100)를 포함할 수 있다.
이때, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)는 레이저를 출사할 수 있다.
또한, 레이저 출력부(100)는 하나 이상의 레이저 출력 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부(100)는 단일 레이저 출력 소자를 포함할 수 있으며, 복수 개의 레이저 출력 소자를 포함할 수도 있고, 또한 복수 개의 레이저 출력 소자를 포함하는 경우 복수 개의 레이저 출력 소자가 하나의 어레이를 구성할 수 있다.
또한, 레이저 출력부(100)는 레이저 다이오드(Laser Diode:LD), Solid-state laser, High power laser, Light entitling diode(LED), Vertical Cavity Surface Emitting Laser(VCSEL), External cavity diode laser(ECDL) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 레이저 출력부(100)는 일정 파장의 레이저를 출력할 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부(100)는 905nm대역의 레이저 또는 1550nm 대역의 레이저를 출력할 수 있다. 또한, 예를 들어, 레이저 출력부(100)는 940nm 대역의 레이저를 출력할 수 있다. 또한, 예를 들어, 레이저 출력부(100)는 800nm 내지 1000nm 사이의 복수 개의 파장을 포함하는 레이저를 출력할 수 있다. 또한, 레이저 출력부(100)가 복수 개의 레이저 출력 소자를 포함하는 경우, 복수 개의 레이저 출력 소자의 일부는 905nm 대역의 레이저를 출력할 수 있으며, 다른 일부는 1500nm 대역의 레이저를 출력할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1000)는 옵틱부(200)를 포함할 수 있다.
상기 옵틱부는 본 발명에 대한 설명에 있어서, 스티어링부, 스캔부 등으로 다양하게 표현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이때, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다. 예를 들어, 옵틱부(200)는 레이저 출력부(100)에서 출사된 레이저가 스캔 영역을 향하도록 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다. 또한, 예를 들어, 스캔 영역 내에 위치하는 대상체로부터 반사된 레이저가 센서부를 향하도록 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저를 반사함으로써 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다. 예를 들어, 옵틱부(200)는 레이저 출력부(100)에서 출사된 레이저를 반사하여, 레이저가 스캔 영역을 향하도록 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다. 또한, 예를 들어, 스캔 영역 내에 위치하는 대상체로부터 반사된 레이저가 센서부를 향하도록 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저를 반사하기 위하여 다양한 광학 수단들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 옵틱부(200)는 미러(mirror), 공진 스캐너(Resonance scanner), 멤스 미러(MEMS mirror), VCM(Voice Coil Motor), 다면 미러(Polygonal mirror), 회전 미러(Rotating mirror) 또는 갈바노 미러(Galvano mirror) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저를 굴절시킴으로써 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다. 예를 들어, 옵틱부(200)는 레이저 출력부(100)에서 출사된 레이저를 굴절시켜, 레이저가 스캔 영역을 향하도록 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다. 또한, 예를 들어, 스캔 영역 내에 위치하는 대상체로부터 반사된 레이저가 센서부를 향하도록 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저를 굴절시키기 위하여 다양한 광학 수단들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 옵틱부(200)는 렌즈(lens), 프리즘(prism), 마이크로렌즈(Micro lens) 또는 액체 렌즈(Microfluidie lens) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저의 위상을 변화시킴으로써 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다. 예를 들어, 옵틱부(200)는 레이저 출력부(100)에서 출사된 레이저의 위상을 변화시켜, 레이저가 스캔 영역을 향하도록 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다. 또한, 예를 들어, 스캔 영역 내에 위치하는 대상체로부터 반사된 레이저가 센서부를 향하도록 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저의 위상을 변화시키기 위하여 다양한 광학 수단들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 옵틱부(200)는 OPA(Optical Phased Array), 메타 렌즈(Meta lens) 또는 메타 표면(Metasurface) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 하나 이상의 광학 수단을 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 옵틱부(200)는 복수 개의 광학 수단을 포함할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(100)는 센서부(300)를 포함할 수 있다.
상기 센서부는 본 발명에 대한 설명에 있어서 수광부, 수신부 등으로 다양하게 표현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이때, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 레이저를 감지할 수 있다. 예를 들어, 센서부는 스캔 영역 내에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 감지할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 레이저를 수신할 수 있으며, 수신된 레이저를 기초로 전기 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 센서부(300)는 스캔 영역 내에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 수신할 수 있으며, 이를 기초로 전기 신호를 생성할 수 있다. 또한, 예를 들어, 센서부(300)는 스캔 영역 내에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 하나 이상의 광학수단을 통해 수신할 수 있으며, 이를 기초로 전기 신호를 생성할 수 있다. 또한, 예를 들어, 센서부(300)는 스캔 영역 내에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 광학 필터를 거쳐 수신할 수 있으며, 이를 기초로 전기 신호를 생성할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 생성된 전기 신호를 기초로 레이저를 감지할 수 있다. 예를 들어, 센서부(300)는 미리 정해진 문턱 값과 생성된 전기 신호의 크기를 비교하여 레이저를 감지할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 예를 들어, 센서부(300)는 미리 정해진 문턱 값과 생성된 전기 신호의 rising edge, falling edge 또는 rising edge와 falling edge의 중앙값을 비교하여 레이저를 감지할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 예를 들어, 센서부(300)는 미리 정해진 문턱 값과 생성된 전기 신호의 피크 값을 비교하여 레이저를 감지할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 다양한 센서 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서부(300)는 PN 포토 다이오드, 포토트랜지스터, PIN 포토다이오드, APD(Avalanche Photodiode), SPAD(Single-photon avalanche diode), SiPM(Silicon PhotoMultipliers), TDC(Time to Digital Converter), Comparator, CMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor) 또는 CCD(charge coupled device) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 센서부(300)는 2D SPAD array일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한 예를 들어, SPAD array는 복수 개의 SPAD unit을 포함하고, SPAD unit은 복수 개의 SPAD(pixel)을 포함할 수 있다.
이때, 센서부(300)는 2D SPAD array를 이용하여 N번의 히스토그램(histogram)을 쌓을 수 있다. 예를 들어, 센서부(300)는 히스토그램을 이용하여, 대상체로부터 반사되어 수광되는 레이저 빔의 수광 시점을 감지할 수 있다.
예를 들어, 센서부(300)는 히스토그램을 이용하여, 히스토그램의 피크(peak) 지점을 대상체로부터 반사되어 수광되는 레이저 빔의 수광 시점으로 감지할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한 예를 들어, 센서부(300)는 히스토그램을 이용하여, 히스토그램이 미리 정해진 값 이상인 지점을 대상체로부터 반사되어 수광되는 레이저 빔의 수광시점으로 감지할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 하나 이상의 센서 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서부(300)는 단일 센서 소자를 포함할 수 있으며, 복수 개의 센서 소자를 포함할 수도 있다.
또한, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 하나 이상의 광학 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서부(300)는 Aperture, 마이크로 렌즈(Micro lens), 수렴 렌즈(converging lens) 또는 Diffuser 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 하나 이상의 광학 필터(Optical Filter)를 포함할 수 있다. 센서부(300)는 대상체에서 반사된 레이저를 광학 필터를 거쳐 수신할 수 있다. 예를 들어, 센서부(300)는 Band pass filter, Dichroic filter, Guided-mode resonance filter, Polarizer, Wedge filter 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다시 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1000)는 제어부(400)를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 본 발명을 위한 설명에 있어너 컨트롤러 등으로 다양하게 표현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이때, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 레이저 출력부(100), 옵틱부(200) 또는 센서부(300)의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 레이저 출력부(100)의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(400)는 레이저 출력부(100)에서 출력되는 레이저의 출력 시점을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 레이저 출력부(100)에서 출력되는 레이저의 파워를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 레이저 출력부(100)에서 출력되는 레이저의 펄스 폭(Pulse Width)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 레이저 출력부(100)에서 출력되는 레이저의 주기를 제어할 수 있다. 또한, 레이저 출력부(100)가 복수 개의 레이저 출력 소자를 포함하는 경우, 제어부(400)는 복수 개의 레이저 출력 소자 중 일부가 동작되도록 레이저 출력부(100)를 제어할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 옵틱부(200)의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(400)는 옵틱부(200) 동작 속도를 제어할 수 있다. 구체적으로 옵틱부(200)가 회전 미러를 포함하는 경우 회전 미러의 회전 속도를 제어할 수 있으며, 옵틱부(200)가 멤스 미러(MEMS mirror)를 포함하는 경우 사이 멤스 미러의 반복 주기를 제어할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 제어부(400)는 옵틱부(200)의 동작 정도를 제어할 수 있다. 구체적으로, 옵틱부(200)가 멤스 미러를 포함하는 경우 멤스 미러의 동작 각도를 제어할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 센서부(300)의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(400)는 센서부(300)의 민감도를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(400)는 미리 정해진 문턱 값을 조절하여 센서부(300)의 민감도를 제어할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 제어부(400)는 센서부(300)의 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(400)는 센서부(300)의 On/Off를 제어할 수 있으며, 제어부(300)가 복수 개의 센서 소자를 포함하는 경우 복수 개의 센서 소자 중 일부의 센서 소자가 동작되도록 센서부(300)의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 센서부(300)에서 감지된 레이저에 기초하여 라이다 장치(1000)로부터 스캔 영역 내에 위치하는 대상체까지의 거리를 판단할 수 있다.
예를 들어, 제어부(400)는 레이저 출력부(100)에서 레이저가 출력된 시점과 센서부(300)에서 레이저가 감지된 시점에 기초하여 스캔 영역 내에 위치하는 대상체까지의 거리를 판단할 수 있다. 또한, 예를 들어, 제어부(400)는 레이저 출력부(100)에서 레이저가 출력되어 대상체를 거치지 않고 바로 센서부(300)에서 레이저가 감지된 시점 및 대상체에서 반사된 레이저가 센서부(300)에서 감지된 시점에 기초하여 스캔 영역 내에 위치하는 대상체까지의 거리를 판단할 수 있다.
라이다 장치(1000)가 제어부(400)에 의해 레이저 빔을 출광하기 위한 트리거 신호를 보내는 시점과 실제 레이저 출력 소자에서 레이저 빔이 출력되는 시간인 실제 출광 시점은 차이가 있을 수 있다. 상기 트리거 신호의 시점과 실제 출광 시점 사이에서는 실제로 레이저 빔이 출력되지 않았으므로, 레이저의 비행 시간에 포함되면 정밀도가 감소할 수 있다.
레이저 빔의 비행 시간 측정에 정밀도를 향상시키기 위해서는, 레이저 빔의 실제 출광 시점을 이용할 수 있다. 그러나, 레이저 빔의 실제 출광 시점을 파악하는 것은 어려울 수 있다. 그러므로, 레이저 출력 소자에서 출력된 레이저 빔은 출력 되자마자, 또는 출력된 후 대상체를 거치지 않고 곧바로 센서부(300)로 전달되어야 한다.
예를 들어, 레이저 출력 소자의 상부에 옵틱이 배치되어, 상기 옵틱에 의해 레이저 출력 소자에서 출력된 레이저 빔은 대상체를 거치지 않고 바로 센서부(300)에 감지될 수 있다. 상기 옵틱은 미러, 렌즈, 프리즘, 메타표면 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 옵틱은 하나일 수 있으나, 복수 개일 수 있다.
또한, 예를 들어, 레이저 출력 소자의 상부에 센서부(300)가 배치되어, 레이저 출력 소자에서 출력된 레이저 빔은 대상체를 거치지 않고 바로 센서부(300)에 감지될 수 있다. 상기 센서부(300)는 레이저 출력 소자와 1mm, 1um, 1nm 등의 거리를 두고 이격될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또는, 상기 센서부(300)는 레이저 출력 소자와 이격되지 않고 인접하게 배치될 수도 있다. 상기 센서부(300)와 상기 레이저 출력 소자 사이에는 옵틱이 존재할 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다.
구체적으로, 레이저 출력부(100)는 레이저를 출력할 수 있고, 제어부(400)는 레이저 출력부(100)에서 레이저가 출력된 시점을 획득할 수 있으며, 레이저 출력부(100)에서 출력된 레이저가 스캔 영역 내에 위치하는 대상체에서 반사된 경우 센서부(300)는 대상체에서 반사된 레이저를 감지할 수 있고, 제어부(400)는 센서부(300)에서 레이저가 감지된 시점을 획득할 수 있으며, 제어부(400)는 레이저의 출력 시점 및 감지 시점에 기초하여 스캔 영역 내에 위치하는 대상체까지의 거리를 판단할 수 있다.
또한, 구체적으로, 레이저 출력부(100)에서 레이저를 출력할 수 있고, 레이저 출력부(100)에서 출력된 레이저가 스캔 영역 내에 위치하는 대상체를 거지치 않고 바로 센서부(300)에 의해 감지될 수 있고, 제어부(400)는 대상체를 거치지 않은 레이저가 감지된 시점을 획득할 수 있다. 레이저 출력부(100)에서 출력된 레이저가 스캔 영역 내에 위치하는 대상체에서 반사된 경우 센서부(300)는 대상체에서 반사된 레이저를 감지할 수 있고, 제어부(400)는 센서부(300)에서 레이저가 감지된 시점을 획득할 수 있으며, 제어부(400)는 대상체를 거치지 않은 레이저의 감지 시점 및 대상체에서 반사된 레이저의 감지 시점에 기초하여 스캔 영역 내에 위치하는 대상체까지의 거리를 판단할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1100)는 레이저 출력부(100), 옵틱부(200) 및 센서부(300)를 포함할 수 있다.
레이저 출력부(100), 옵틱부(200) 및 센서부(300)는 도 1에서 설명되었으므로, 이하에서 상세한 설명은 생략하기로 한다.
레이저 출력부(100)에서 출력된 레이저 빔은 옵틱부(200)를 거칠 수 있다. 또한 옵틱부(200)를 거친 레이저 빔은 대상체(500)를 향해 조사될 수 있다. 또한 대상체(500)에서 반사된 레이저 빔은 센서부(300)에 수광될 수 있다.
도 3은 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치(1150)는 레이저 출력부(100), 옵틱부(200) 및 센서부(300)를 포함할 수 있다.
레이저 출력부(100), 옵틱부(200) 및 센서부(300)는 도 1에서 설명되었으므로, 이하에서 상세한 설명은 생략하기로 한다.
레이저 출력부(100)에서 출력된 레이저 빔은 옵틱부(200)를 거칠 수 있다. 또한 옵틱부(200)를 거친 레이저 빔은 대상체(500)를 향해 조사될 수 있다. 또한 대상체(500)에서 반사된 레이저 빔은 다시 옵틱부(200)를 거칠 수 있다.
이때, 대상체에 조사되기 전 레이저 빔이 거친 옵틱부와 대상체에 반사된 레이저 빔이 거치는 옵틱부는 물리적으로 동일한 옵틱부일 수 있으나, 물리적으로 다른 옵틱부일 수도 있다.
옵틱부(200)를 거친 레이저 빔은 센서부(300)에 수광될 수 있다.
이하에서는 VCSEL을 포함하는 레이저 출력부의 다양한 실시예들에 대하여 상세하게 설명한다.
도 4는 일 실시예에 따른 레이저 출력부를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)는 VCSEL emitter(110)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 VCSEL emitter(110)는 상부 메탈 컨택(10), 상부 DBR 레이어(20, upper Distributed Bragg reflector), active 레이어(40, quantum well), 하부 DBR 레이어(30, lower Distributed Bragg reflector), 기판(50, substrate) 및 하부 메탈 컨택(60)을 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 VCSEL emitter(110)는 상단 표면에서 수직으로 레이저 빔을 방출할 수 있다. 예를 들어, VCSEL emitter(110)는 상부 메탈 컨택(10)의 표면과 수직인 방향으로 레이저 빔을 방출할 수 있다. 또한, 예를 들어, VCSEL emitter(110)는 acvite 레이어(40)에 수직으로 레이저 빔을 방출할 수 있다.
일 실시예에 따른 VCSEL emitter(110)는 상부 DBR 레이어(20) 및 하부 DBR 레이어(30)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 상부 DBR 레이어(20) 및 하부 DBR 레이어(30)는 복수 개의 반사층으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 반사층은 반사율이 높은 반사층과 반사율이 낮은 반사층이 교대로 배치될 수 있다. 이때, 복수 개의 반사층의 두께는 VCSEL emitter(110)에서 방출되는 레이저 파장의 4분의 1일 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 상부 DBR 레이어(20) 및 하부 DBR 레이어(30)는 p형 및 n형으로 도핑될 수 있다. 예를 들어, 상부 DBR 레이어(20)는 p형으로 도핑되고, 하부 DBR 레이어(30)는 n형으로 도핑될 수 있다. 또는, 예를 들어, 상부 DBR 레이어(20)는 n형으로 도핑되고, 하부 DBR 레이어(30)는 p형으로 도핑될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면 하부 DBR 레이어(30)와 하부 메탈 컨택(60) 사이에는 substrate(50)가 배치될 수 있다. 하부 DBR 레이어(30)가 p형으로 도핑되는 경우 Substrate(50)도 p형 substrate가 될 수 있고, 하부 DBR 레이어(30)가 n형으로 도핑되는 경우 Substrate(50)도 n형 substrate가 될 수 있다.
일 실시예에 따른 VCSEL emitter(110)는 active 레이어(40)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 active 레이어(40)는 상부 DBR 레이어(20) 및 하부 DBR 레이어(30) 사이에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 active 레이어(40)는 레이저 빔을 생성하는 복수 개의 퀀텀 웰(Quantum well)을 포함할 수 있다. Active 레이어(40)는 레이저 빔을 방출시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 VCSEL emitter(110)는 전원 등과의 전기적 연결을 위해 메탈 컨택을 포함할 수 있다. 예를 들어 VCSEL emitter(110)는 상부 메탈 컨택(10) 및 하부 메탈 컨택(60)을 포함할 수 있다.
또한 일 실시예에 따른 VCSEL emitter(110)는 메탈 컨택을 통해 상부 DBR 레이어(20) 및 하부 DBR 레이어(30)와 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 상부 DBR 레이어(20)가 p형으로 도핑되고 하부 DBR 레이어(30)가 n형으로 도핑되는 경우, 상부 메탈 컨택(10)에는 p형 전원이 공급되어 상부 DBR 레이어(20)와 전기적으로 연결되고, 하부 메탈 컨택(60)에는 n형 전원이 공급되어 하부 DBR 레이어(30)와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한 예를 들어, 예를 들어, 상부 DBR 레이어(20)가 n형으로 도핑되고 하부 DBR 레이어(30)가 p형으로 도핑되는 경우, 상부 메탈 컨택(10)에는 n형 전원이 공급되어 상부 DBR 레이어(20)와 전기적으로 연결되고, 하부 메탈 컨택(60)에는 p형 전원이 공급되어 하부 DBR 레이어(30)와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따른 VCSEL emitter(110)는 oxidation area를 포함할 수 있다. Oxidation area는 active layer의 상부에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 oxidation area는 절연성을 띌 수 있다. 예를 들어, oxidation area에는 전기적 흐름이 제한될 수 있다. 예를 들어, oxidation area에는 전기적 연결이 제한될 수 있다.
또한 일 실시예에 따른 oxidation area는 aperture의 역할을 할 수 있다. 구체적으로, oxidation area는 절연성을 가지므로, oxidation area가 아닌 부분에서만 active layer(40)로부터 생성된 빔이 방출될 수 있다.
일 실시예에 따른 레이저 출력부는 복수 개의 VCSEL emitter(110)를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력부는 복수 개의 VCSEL emitter(110)들을 한번에 on시킬 수 있거나, 개별적으로 on시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 레이저 출력부는 다양한 파장의 레이저 빔을 출사할 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부는 파장이 905nm인 레이저 빔을 출사할 수 있다. 또한 예를 들어, 레이저 출력부는 1550nm의 파장을 갖는 레이저 빔을 출사할 수 있다.
또한 일 실시예에 따른 레이저 출력부는 출력되는 파장이 주변 환경에 의해 변화될 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부는 주변 환경의 온도가 증가할수록, 출력되는 파장도 증가할 수 있다. 또는 예를 들어, 레이저 출력부는 주변 환경의 온도가 감소할수록, 출력되는 파장도 감소할 수 있다. 상기 주변 환경이란, 온도, 습도, 압력, 먼지의 농도, 주변 광량, 고도, 중력, 가속도 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
레이저 출력부는 지지면과 수직한 방향으로 레이저 빔을 출사할 수 있다. 또는, 레이저 출력부는 상기 출사면과 수직한 방향으로 레이저 빔을 출사할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 VCSEL unit을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)는 VCSEL unit(130)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 VCSEL unit(130)은 복수 개의 VCSEL emitter(110)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 VCSEL emitter(110)들은 허니콤(honeycomb)구조로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 1개의 허니콤 구조에는 VCSEL emitter(110) 7개가 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한 일 실시예에 따른 VCSEL unit(130)에 포함된 VCSEL emitter(110)들은 모두 동일한 방향으로 조사될 수 있다. 예를 들어, VCSEL unit(130)에 포함된 400개의 VCSEL emitter(110)들은 모두 동일한 방향으로 조사될 수 있다.
또한, VCSEL unit(130)은 출력된 레이저 빔의 조사 방향에 의해 구별될 수 있다. 예를 들어, N개의 VCSEL emitter(110)들이 모두 제1 방향으로 레이저 빔을 출력하고, M개의 VCSEL emitter(110)들이 모두 제2 방향으로 레이저 빔을 출력하는 경우, 상기 N개의 VCSEL emitter(110)들은 제1 VCSEL unit으로 구별되고, 상기 M개의 VCSEL emitter(110)들은 제2 VCSEL unit으로 구별될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 VCSEL unit(130)은 메탈 컨택을 포함할 수 있다. 예를 들어, VCSEL unit(130)은 p형 메탈 및 n형 메탈을 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, VCSEL unit(130)에 포함된 복수 개의 VCSEL emitter(110)는 메탈 컨택을 공유할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 VCSEL array를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)는 VCSEL array(150)를 포함할 수 있다. 도 6은 8X8 VCSEL array를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따른 VCSEL array(150)는 복수 개의 VCSEL unit(130)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 VCSEL unit(130)은 매트릭스 구조로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 상기 복수 개의 VCSEL unit(130)은 N X N 매트릭스일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한 예를 들어, 상기 복수 개의 VCSEL unit(130)은 N X M 매트릭스일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 VCSEL array(150)는 메탈 컨택을 포함할 수 있다. 예를 들어, VCSEL array(150)는 p형 메탈 및 n형 메탈을 포함할 수 있다. 이때, 복수 개의 VCSEL unit(130)은 메탈 컨택을 공유할 수도 있으나, 메탈 컨택을 공유하지 않고 각각 독립된 메탈 컨택을 가질 수도 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 VCSEL array 및 메탈 컨택을 나타낸 측면도이다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)는 VCSEL array(151)를 포함할 수 있다. 도 6은 4X4 VCSEL array를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않는다. VCSEL array(151)는 제1 메탈 컨택(11), 와이어(12), 제2 메탈 컨택(13) 및 VCSEL unit(130)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 VCSEL array(151)는 매트릭스 구조로 배치된 복수 개의 VCSEL unit(130)을 포함할 수 있다. 이때, 복수 개의 VCSEL unit(130)은 각각 메탈 컨택에 독립적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 VCSEL unit(130)은 제1 메탈 컨택(11)을 공유하여 제1 메탈 컨택에는 함께 연결되고, 제2 메탈 컨택(13)은 공유하지 않아 제2 메탈 컨택에는 독립적으로 연결될 수 있다. 또한, 예를 들어, 복수 개의 VCSEL unit(130)은 제1 메탈 컨택(11)에는 직접적으로 연결되고, 제2 메탈 컨택에는 와이어(12)를 통해 연결될 수 있다. 이때, 필요한 와이어(12)의 개수는 복수 개의 VCSEL unit(130)의 개수와 같을 수 있다. 예를 들어, VCSEL array(151)가 N X M 매트릭스 구조로 배치된 복수 개의 VCSEL unit(130)을 포함할 경우, 와이어(12)의 개수는 N * M 개가 될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제1 메탈 컨택(11)과 제2 메탈 컨택(13)은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 메탈 컨택(11)은 n형 메탈이고, 제2 메탈 컨택(13)은 p형 메탈일 수 있다. 반대로, 제1 메탈 컨택(11)은 p형 메탈이고, 제2 메탈 컨택(13)은 n형 메탈일 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 VCSEL array를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)는 VCSEL array(153)를 포함할 수 있다. 도 7은 4X4 VCSEL array를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따른 VCSEL array(153)는 매트릭스 구조로 배치된 복수 개의 VCSEL unit(130)을 포함할 수 있다. 이때, 복수 개의 VCSEL unit(130)은 메탈 컨택을 공유할 수도 있으나, 메탈 컨택을 공유하지 않고 독립된 메탈 컨택을 가질 수도 있다. 예를 들어, 복수 개의 VCSEL unit(130)은 행(row) 단위로 제1 메탈 컨택(15)을 공유할 수 있다. 또한, 예를 들어, 복수 개의 VCSEL unit(130)은 열(column) 단위로 제2 메탈 컨택(17)을 공유할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제1 메탈 컨택(15)과 제2 메탈 컨택(17)은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 메탈 컨택(15)은 n형 메탈이고, 제2 메탈 컨택(17)은 p형 메탈일 수 있다. 반대로, 제1 메탈 컨택(15)은 p형 메탈이고, 제2 메탈 컨택(17)은 n형 메탈일 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 VCSEL unit(130)은 제1 메탈 컨택(15) 및 제2 메탈 컨택(17)과 와이어(12)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따른 VCSEL array(153)는 어드레서블(addressable)하게 동작할 수 있다. 예를 들어, VCSEL array(153)에 포함된 복수의 VCSEL unit(130)들은 다른 VCSEL unit과 상관 없이 독립적으로 동작할 수 있다.
예를 들어, 1행의 제1 메탈 컨택(15)과 1열의 제2 메탈 컨택(17)에 전원을 공급하면, 1행 1열의 VCSEL unit이 동작할 수 있다. 또한 예를 들어, 1행의 제1 메탈 컨택(15)과 1열 및 3열의 제2 메탈 컨택(17)에 전원을 공급하면, 1행 1열의 VCSEL unit 및 1행 3열의 VCSEL unit이 동작할 수 있다.
일 실시예에 따르면, VCSEL array(153)에 포함된 VCSEL unit(130)들은 일정한 패턴을 가지고 동작할 수 있다.
예를 들어, 1행 1열의 VCSEL unit 동작 후 1행 2열의 VCSEL unit, 1행 3열의 VCSEL unit, 1행 4열의 VCSEL unit, 2행 1열의 VCSEL unit, 2행 2열의 VCSEL unit 등이 순서대로 동작하고, 4행 4열의 VCSEL unit을 마지막으로 하는 일정한 패턴을 가질 수 있다.
또한 예를 들어, 1행 1열의 VCSEL unit 동작 후 2행 1열의 VCSEL unit, 3행 1열의 VCSEL unit, 4행 1열의 VCSEL unit, 1행 2열의 VCSEL unit, 2행 2열의 VCSEL unit 등이 순서대로 동작하고, 4행 4열의 VCSEL unit을 마지막으로 하는 일정한 패턴을 가질 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, VCSEL array(153)에 포함된 VCSEL unit(130)들은 불규칙한 패턴을 가지고 동작할 수 있다. 또는, VCSEL array(153)에 포함된 VCSEL unit(130)들은 패턴을 가지지 않고 동작할 수 있다.
예를 들어, VCSEL unit(130)들이 랜덤으로 동작할 수 있다. VCSEL unit(130)들이 랜덤으로 동작할 경우, VCSEL unit(130)들간의 간섭이 방지될 수 있다.
레이저 출력부에서 방출되는 레이저 빔을 대상체로 향하게 하는 방법은 여러가지가 있을 수 있다. 그 중 플래시 방식은 레이저 빔의 발산에 의해 레이저 빔이 대상체로 퍼져나가는 것을 이용한 방식이다. 플래시 방식에서 원거리에 존재하는 대상체에 레이저 빔을 향하게 하기 위해서는 높은 파워의 레이저 빔이 필요하다. 높은 파워의 레이저 빔은 높은 전압을 인가해야 하므로 전력이 커진다. 또한, 사람의 눈에도 데미지를 줄 수 있어 플래시 방식을 사용하는 라이다가 측정할 수 있는 거리에는 한계가 있다.
스캐닝 방식은 레이저 출력부에서 방출되는 레이저 빔을 특정 방향으로 향하게 하는 방식이다. 스캐닝 방식 레이저 빔을 특정 방향으로 향하게 함으로써 레이저 파워 손실을 줄일 수 있다. 레이저 파워 손실을 줄일 수 있으므로, 플래시 방식과 비교했을 때 동일한 레이저 파워를 사용하더라도 라이다가 측정할 수 있는 거리는 스캐닝 방식이 더 길다. 또한, 플래시 방식과 비교했을 때 동일 거리 측정을 위한 레이저 파워는 스캐닝 방식이 더 낮으므로, 사람의 눈에 대한 안정성이 향상될 수 있다.
레이저 빔 스캐닝은 콜리메이션과 스티어링으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔 스캐닝은 레이저 빔을 콜리메이션 한 후 스티어링을 하는 방식으로 이루어질 수 있다. 또한, 예를 들어, 레이저 빔 스캐닝은 스티어링을 한 후 콜리메이션을 하는 방식으로 이루어질 수 있다.
이하에서는 BCSC(Beam Collimation and Steering component)를 포함하는 옵틱부의 다양한 실시예들에 대하여 상세하게 설명한다.
도 9는 일 실시예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1200)는 레이저 출력부(100), 옵틱부를 포함할 수 있다. 이때, 옵틱부는 BCSC(250)을 포함할 수 있다. 또한, BCSC(250)는 콜리메이션 컴포넌트(210, Collimation component) 및 스티어링 컴포넌트(230, Steering component)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 BCSC(250)는 다음과 같이 구성될 수 있다. 콜리메이션 컴포넌트(210)가 먼저 레이저 빔을 콜리메이션 시키고, 콜리메이션 된 레이저 빔은 스티어링 컴포넌트(230)를 거쳐 스티어링될 수 있다. 또는, 스티어링 컴포넌트(230)가 먼저 레이저 빔을 스티어링 시키고, 스티어링 된 레이저 빔은 콜리메이션 컴포넌트(210)를 거쳐 콜리메이션될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1200)의 광 경로는 다음과 같다. 레이저 출력부(100)에서 방출된 레이저 빔은 BCSC(250)로 향할 수 있다. BCSC(250)로 입사된 레이저 빔은 콜리메이션 컴포넌트(210)에 의해서 콜리메이션되어 스티어링 컴포넌트(230)로 향할 수 있다. 스티어링 컴포넌트(230)로 입사된 레이저 빔은 스티어링되어 대상체로 향할 수 있다. 대상체(500)로 입사된 레이저 빔은 대상체(500)에 의해 반사되어 센서부로 향할 수 있다.
레이저 출력부에서 방출되는 레이저 빔은 직진성(Directivity)을 갖는다고 하더라도, 레이저 빔이 직진함에 따라 어느 정도의 발산(divergence)이 있을 수 있다. 이러한 발산에 의해, 레이저 출력부에서 방출되는 레이저 빔이 대상체에 입사되지 않거나, 입사되더라도 그 양이 매우 적을 수 있다.
레이저 빔의 발산 정도가 큰 경우, 대상체에 입사되는 레이저 빔의 양이 적어지고, 대상체에서 반사되어 센서부로 향하는 레이저 빔도 그 발산에 의해 양이 매우 적어져, 원하는 측정 결과를 얻지 못할 수 있다. 또는, 레이저 빔의 발산 정도가 큰 경우, 라이다 장치가 측정할 수 있는 거리가 줄어들어, 원거리의 대상체는 측정을 못할 수 있다.
따라서, 대상체로 레이저 빔을 입사시키기 전에, 레이저 출력부에서 방출되는 레이저 빔의 발산 정도를 줄일수록 라이다 장치의 효율이 향상될 수 있다. 본원 발명의 콜리메이션 컴포넌트는 레이저 빔의 발산 정도를 줄일 수 있다. 콜리메이션 컴포넌트를 거친 레이저 빔은 평행광이 될 수 있다. 또는 콜리메이션 컴포넌트를 거친 레이저 빔은 발산 정도가 0.4도 내지 1도일 수 있다.
레이저 빔의 발산 정도를 줄일 경우, 대상체로 입사되는 광량은 증가될 수 있다. 대상체로 입사되는 광량이 증가될 경우, 대상체에서 반사되는 광량도 증가되어 레이저 빔의 수신이 효율적으로 이루어질 수 있다. 또한, 대상체로 입사되는 광량이 증가될 경우, 레이저 빔을 콜리메이션 하기 전과 비교했을 때, 같은 레이저 빔 파워로 더 먼 거리에 있는 대상체도 측정이 가능할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트(210)는 레이저 출력부(100)에서 방출된 레이저 빔이 향하는 방향에 배치될 수 있다. 콜리메이션 컴포넌트(210)는 레이저 빔의 발산 정도를 조절할 수 있다. 콜리메이션 컴포넌트(210)는 레이저 빔의 발산 정도를 줄일 수 있다.
예를 들어, 레이저 출력부(100)에서 방출되는 레이저 빔의 발산 각도는 16도 내지 30도일 수 있다. 이때, 레이저 출력부(100)에서 방출된 레이저 빔이 콜리메이션 컴포넌트(210)를 거친 후에는, 레이저 빔의 발산 각도가 0.4도 내지 1도일 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트(210)는 복수 개의 마이크로 렌즈(211) 및 기판(213)을 포함할 수 있다.
상기 마이크로 렌즈는 지름이 밀리미터(mm), 마이크로미터(um), 나노미터(nm), 피코미터(pm) 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 렌즈(211)는 기판(213) 상에 배치될 수 있다. 복수 개의 마이크로 렌즈(211) 및 기판(213)은 복수 개의 VCSEL emitter(110)의 상부에 배치될 수 있다. 이때, 복수 개의 마이크로 렌즈(211) 중 하나는 복수 개의 VCSEL emitter(110) 중 하나에 대응되도록 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 렌즈(211)는 복수 개의 VCSEL emitter(110)에서 방출된 레이저 빔을 콜리메이션 시킬 수 있다. 이때, 복수 개의 VCSEL emitter(110) 중 하나에서 방출된 레이저 빔은 복수 개의 마이크로 렌즈(211) 중 하나에 의해 콜리메이션 될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 VCSEL emitter(110) 중 하나에서 방출된 레이저 빔의 발산 각도는 복수 개의 마이크로 렌즈(211) 중 하나를 거친 후 감소될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 렌즈는 굴절률 분포형 렌즈, 미소곡면 렌즈, 어레이 렌즈 및 프레넬 렌즈 등이 될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 렌즈는 몰딩, 이온 교환, 확산 중합, 스퍼터링 및 에칭 등의 방법으로 제작될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 렌즈는 그 직경이 130um 내지 150um 일 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 마이크로 렌즈의 직경은 140um일 수 있다. 또한, 복수 개의 마이크로 렌즈는 그 두께가 400um 내지 600um 일 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 마이크로 렌즈의 두께는 500um 일 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트(210)는 복수 개의 마이크로 렌즈(211) 및 기판(213)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 렌즈(211)는 기판(213) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 마이크로 렌즈(211)는 기판(213)의 표면 및 배면 상에 배치될 수 있다. 이때, 기판(213)의 표면에 배치된 마이크로 렌즈(211)와 기판(213)의 배면에 배치된 마이크로 렌즈(211)의 광축(optical axis)은 일치될 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트는 메타표면(220, metasurface)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 메타표면(220)은 복수의 나노기둥(221)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 나노기둥(221)은 메타표면(220)의 일측면에 배치될 수 있다. 또한, 예를 들어, 복수의 나노기둥(221)은 메타표면(220)의 양면에 배치될 수 있다.
복수의 나노기둥(221)은 서브-파장(sub-wavelength)치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 나노기둥(221)사이의 간격은 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔의 파장보다 작을 수 있다. 또는, 나노기둥(221)의 폭, 직경 및 높이는 레이저 빔의 파장의 길이보다 작을 수 있다.
메타표면(220)은 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔의 위상을 조절함으로써 상기 레이저 빔을 굴절시킬 수 있다. 메타표면(220)은 레이저 출력부(100)로부터 다양한 방향으로 출력되는 레이저 빔을 굴절시킬 수 있다.
메타표면(220)은 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔을 콜리메이션 시킬 수 있다. 또한, 메타표면(220)은 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔의 발산각도를 줄일 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔의 발산각도는 15도 내지 30도이고, 메타표면(220)을 거친 후의 레이저 빔의 발산각도는 0.4도 내지 1.8도일 수 있다.
메타표면(220)은 레이저 출력부(100)상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 메타표면(220)은 레이저 출력부(100)의 상기 출사면측에 배치될 수 있다.
또는, 메타표면(220)은 레이저 출력부(100)상에 증착될 수 있다. 복수의 나노기둥(221)은 레이저 출력부(100)의 상부에 형성될 수 있다. 상기 복수의 나노기둥(221)은 레이저 출력부(100)상에서 다양한 나노패턴을 형성할 수 있다.
나노기둥(221)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 나노기둥(221)은 원기둥, 다각기둥, 원뿔, 다각뿔 등의 형상을 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 나노기둥(221)은 불규칙적인 형상을 가질 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트(230)는 레이저 출력부(100)에서 방출된 레이저 빔이 향하는 방향에 배치될 수 있다. 스티어링 컴포넌트(230)는 레이저 빔이 향하는 방향을 조절할 수 있다. 스티어링 컴포넌트(230)는 레이저 광원의 광축과 레이저 빔이 이루는 각도를 조절할 수 있다.
예를 들어, 스티어링 컴포넌트(230)는 레이저 광원의 광축과 레이저 빔이 이루는 각도가 0도 내지 30도가 되도록 레이저 빔을 스티어링 할 수 있다. 또는, 예를 들어, 스티어링 컴포넌트(230)는 레이저 광원의 광축과 레이저 빔이 이루는 각도가 -30도 내지 0도가 되도록 레이저 빔을 스티어링 할 수 있다.
도 15 및 도 16은 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트(231)는 복수 개의 마이크로 렌즈(231) 및 기판(233)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 렌즈(232)는 기판(233) 상에 배치될 수 있다. 복수 개의 마이크로 렌즈(232) 및 기판(233)은 복수 개의 VCSEL emitter(110)의 상부에 배치될 수 있다. 이때, 복수 개의 마이크로 렌즈(232) 중 하나는 복수 개의 VCSEL emitter(110) 중 하나에 대응되도록 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 렌즈(232)는 복수 개의 VCSEL emitter(110)에서 방출된 레이저 빔을 스티어링 시킬 수 있다. 이때, 복수 개의 VCSEL emitter(110) 중 하나에서 방출된 레이저 빔은 복수 개의 마이크로 렌즈(232) 중 하나에 의해 스티어링 될 수 있다.
이때, 마이크로 렌즈(232)의 광축과 VCSEL emitter(110)의 광축은 일치하지 않을 수 있다. 예를 들어, 도 14를 참조하면, VCSEL emitter(110)의 광축이 마이크로 렌즈(232)의 광축보다 오른쪽에 있는 경우, VCSEL emitter(110)에서 방출되어 마이크로 렌즈(232)를 거친 레이저 빔은 왼쪽으로 향할 수 있다. 또한, 예를 들어, 도 15를 참조하면, VCSEL emitter(110)의 광축이 마이크로 렌즈(232)의 광축보다 왼쪽에 있는 경우, VCSEL emitter(110)에서 방출되어 마이크로 렌즈(232)를 거친 레이저 빔은 오른쪽으로 향할 수 있다.
또한, 마이크로 렌즈(232)의 광축과 VCSEL emitter(110)의 광축 사이의 거리가 멀어질수록, 레이저 빔의 스티어링 정도가 커질 수 있다. 예를 들어, 마이크로 렌즈(232)의 광축과 VCSEL emitter(110)의 광축 사이의 거리가 1um인 경우보다 10um인 경우에 레이저 광원의 광축과 레이저 빔이 이루는 각도가 더 커질 수 있다.
도 17은 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 17을 참조하면, 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트(234)는 복수 개의 마이크로 프리즘(235) 및 기판(236)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 프리즘(235)은 기판(236) 상에 배치될 수 있다. 복수 개의 마이크로 프리즘(235) 및 기판(236)은 복수 개의 VCSEL emitter(110)의 상부에 배치될 수 있다. 이때, 복수 개의 마이크로 프리즘(235)은복수 개의 VCSEL emitter(110) 중 하나에 대응되도록 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 프리즘(235)은 복수 개의 VCSEL emitter(110)에서 방출된 레이저 빔을 스티어링 시킬 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 마이크로 프리즘(235)은 레이저 광원의 광축과 레이저 빔이 이루는 각도를 변화시킬 수 있다.
이때, 마이크로 프리즘(235)의 각도가 작을수록, 레이저 광원의 광축과 레이저 빔이 이루는 각도가 증가한다. 예를 들어, 마이크로 프리즘(235)의 각도가 0.05도인 경우 레이저 빔이 35도 스티어링 되고, 마이크로 프리즘(235)의 각도가 0.25도인 경우, 레이저 빔이 15도 스티어링 된다.
또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 프리즘(235)은 Porro prism, Amici roof prism, Pentaprism, Dove prism, Retroreflector prism 등이 될 수 있다. 또한, 복수 개의 마이크로 프리즘(235)은 유리, 플라스틱 또는 형석 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 복수 개의 마이크로 프리즘(235)은 몰딩, 에칭 등의 방법으로 제작될 수 있다.
이때, 마이크로 프리즘(235)의 표면을 폴리싱(polishing) 공정을 통해 매끄럽게 하여 표면 거칠기로 인한 난반사를 방지할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마이크로 프리즘(235)은 기판(236)의 양면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 기판(236)의 제1 면에 배치된 마이크로 프리즘은 레이저 빔을 제1 축으로 스티어링 시키고, 기판(236)의 제2 면에 배치된 마이크로 프리즘은 레이저 빔을 제2 축으로 스티어링 시킬 수 있다.
도 18은 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 18을 참조하면, 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트는 메타표면(240)을 포함할 수 있다.
메타표면(240)은 복수의 나노기둥(241)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 나노기둥(241)은 메타표면(240)의 일측면에 배치될 수 있다. 또한, 예를 들어, 복수의 나노기둥(241)은 메타표면(240)의 양면에 배치될 수 있다.
메타표면(240)은 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔의 위상을 조절함으로써 상기 레이저 빔을 굴절시킬 수 있다.
메타표면(240)은 레이저 출력부(100)상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 메타표면(240)은 레이저 출력부(100)의 상기 출사면측에 배치될 수 있다.
또는, 메타표면(240)은 레이저 출력부(100)상에 증착될 수 있다. 복수의 나노기둥(241)은 레이저 출력부(100)의 상부에 형성될 수 있다. 상기 복수의 나노기둥(241)은 레이저 출력부(100)상에서 다양한 나노패턴을 형성할 수 있다.
나노기둥(241)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 나노기둥(241)은 원기둥, 다각기둥, 원뿔, 다각뿔 등의 형상을 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 나노기둥(241)은 불규칙적인 형상을 가질 수 있다.
복수의 나노기둥(241)은 다양한 나노패턴을 형성할 수 있다. 메타표면(240)은 상기 나노패턴에 기초하여 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔을 스티어링할 수 있다.
나노기둥(241)은 다양한 특성에 기초하여 나노패턴을 형성할 수 있다. 상기 특성은 나노기둥(241)의 폭(Width, 이하 W), 간격(Pitch, 이하 P), 높이(Height, 이하 H) 및 단위 길이 당 개수를 포함할 수 있다.
이하에서는, 다양한 특성에 기초하여 형성되는 나노패턴 및 그에 따른 레이저 빔의 스티어링에 대하여 설명한다.
도 19는 일 실시예에 따른 메타표면을 설명하기 위한 도면이다.
도 19를 참조하면, 일 실시예에 따른 메타표면(240)은 폭(W)이 상이한 복수 개의 나노기둥(241)을 포함할 수 있다.
복수의 나노기둥(241)은 그 폭(W)에 기초하여 나노패턴을 형성할 수 있다. 예를 들면, 복수의 나노기둥(241)은 일 방향으로 갈수록 그 폭(W1, W2, W3)이 증가하도록 배치될 수 있다. 이때, 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔은 나노기둥(241)의 폭(W)이 증가하는 방향으로 스티어링될 수 있다.
예를 들어, 메타표면(240)은 제1 폭(W1)을 갖는 제1 나노기둥(243), 제2 폭(W2)을 갖는 제2 나노기둥(245), 제3 폭(W3)을 갖는 제3 나노기둥(247)을 포함할 수 있다. 제1 폭(W1)은 제2 폭(W2) 및 제3 폭(W3)보다 클 수 있다. 제2 폭(W2)은 제3 폭(W3)보다 클 수 있다. 즉, 제1 나노기둥(243)으로부터 제3 나노기둥(247) 측으로 갈수록 나노기둥(241)의 폭(W)이 감소할 수 있다. 이때, 레이저 출력부(100)로부터 출사된 레이저 빔이 메타표면(240)을 거칠 경우, 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 제1 방향과 제3 나노기둥(247)으로부터 제1 나노기둥(243)으로의 방향인 제2 방향의 사이 방향으로 스티어링될 수 있다.
한편, 상기 레이저 빔의 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241)의 폭(W)의 증감률에 따라 달라질 수 있다. 여기서 나노기둥(241)의 폭(W)의 증감률이란 인접한 복수의 나노기둥(241)의 폭(W)의 증감 정도를 평균적으로 나타낸 수치를 의미할 수 있다.
제1 폭(W1)과 제2 폭(W2)의 차이 및 제2 폭(W2)과 제3 폭(W3)의 차이에 기초하여 나노기둥(241)의 폭(W)의 증감률이 산출될 수 있다.
제1 폭(W1)과 제2 폭(W2)의 차이는 제2 폭(W2)과 제3 폭(W3)의 차이와 다를 수 있다.
레이저 빔의 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241)의 폭(W)에 따라 달리질 수 있다.
구체적으로, 상기 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241)의 폭(W)의 증감률이 증가할수록 커질 수 있다.
예를 들어, 나노기둥(241)은 그 폭(W)에 기초하여 제1 증감률을 가지는 제1 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 나노기둥(241)은 그 폭(W)에 기초하여 상기 제1 증감률보다 작은 제2 증감률을 가지는 제2 패턴을 형성할 수 있다.
이때, 상기 제1 패턴에 의한 제1 스티어링 각도는, 상기 제2 패턴에 의한 제2 스티어링 각도보다 클 수 있다.
한편, 상기 스티어링 각도(θ)의 범위는 -90도에서 90도일 수 있다.
도 20은 일 실시예에 따른 메타표면을 설명하기 위한 도면이다.
도 20을 참조하면, 일 실시예에 따른 메타표면(240)은 인접한 나노기둥(241) 사이의 간격(P)이 상이한 복수 개의 나노기둥(241)을 포함할 수 있다.
복수의 나노기둥(241)은 인접한 나노기둥(241) 사이의 간격(P)의 변화에 기초하여 나노패턴을 형성할 수 있다. 메타표면(240)은 나노기둥(241) 사이의 간격(P)의 변화에 기초하여 형성되는 나노패턴에 기초하여 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔을 스티어링할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 나노기둥(241) 사이의 간격(P)은 일 방향으로 갈수록 작아질 수 있다. 여기서, 상기 간격(P)이란 인접한 두 나노기둥(241)의 중심간의 거리를 의미할 수 있다. 예컨대, 제1 간격(P1)은 제1 나노기둥(243)의 중심과 제2 나노기둥(245)의 중심간의 거리로 정의될 수 있다. 또는, 제1 간격(P1)은 제1 나노기둥(243)과 제2 나노기둥(245)의 최단거리로 정의될 수 있다.
레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔은 상기 나노기둥(241) 사이의 간격(P)이 작아지는 방향으로 스티어링될 수 있다.
메타표면(240)은 제1 나노기둥(243), 제2 나노기둥(245) 및 제3 나노기둥(247)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 나노기둥(243) 및 제2 나노기둥(245) 사이의 거리에 기초하여 제1 간격(P1)이 획득될 수 있다. 마찬가지로, 제2 나노기둥(245) 및 제3 나노기둥(247) 사이의 거리에 기초하여 제2 간격(P2)이 획득될 수 있다. 이때, 제1 간격(P1)은 제2 간격(P2)보다 작을 수 있다. 즉, 제1 나노기둥(243)으로부터 제3 나노기둥(247) 측으로 갈수록 상기 간격(P)이 커질 수 있다.
이때, 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔이 메타표면(240)을 거지는 경우, 상기 레이저 빔은 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 제1 방향과 제3 나노기둥(247)으로부터 제1 나노기둥(243)으로의 방향인 제1 방향의 사이 방향으로 스티어링될 수 있다.
상기 레이저 빔의 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241) 사이의 간격(P)에 따라 달라질 수 있다.
구체적으로, 상기 레이저 빔의 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241) 사이의 간격(P)의 증감률에 따라 달라질 수 있다. 여기서, 나노기둥(241) 사이의 간격(P)의 증감률이란 인접한 나노기둥(241) 사이의 간격(P)의 변화 정도를 평균적으로 나타낸 수치를 의미할 수 있다.
상기 레이저 빔의 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241) 사이의 간격(P)의 증감률이 증가할수록 커질 수 있다.
예를 들어, 나노기둥(241)은 그 간격(P)에 기초하여 제1 증감률을 가지는 제1 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 나노기둥(241)은 그 간격(P)에 기초하여 제2 증감률을 가지는 제2 패턴을 형성할 수 있다.
이때, 상기 제1 패턴에 의한 제1 스티어링각도는, 상기 제2 패턴에 의한 제2 스티어링각도보다 클 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 나노기둥(241)의 간격(P)의 변화에 따른 레이저 빔의 스티어링 원리는 단위 길이 당 나노기둥(241)의 개수가 변하는 경우에도 유사하게 적용될 수 있다.
예를 들어, 단위 길이 당 나노기둥(241)의 개수가 변하는 경우, 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔은, 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 제1 방향과 단위 길이 당 나노기둥(241)의 개수가 증가하는 제2 방향의 사이 방향으로 스티어링될 수 있다.
도 21은 일 실시예에 따른 메타표면을 설명하기 위한 도면이다.
도 21을 참조하면, 일 실시예에 따른 메타표면(240)은 나노기둥(241)의 높이(H)가 상이한 복수 개의 나노기둥(241)을 포함할 수 있다.
복수의 나노기둥(241)은 나노기둥(241)의 높이(H)의 변화에 기초하여 나노패턴을 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 나노기둥(241)의 높이(H1, H2, H3)는 일 방향으로 갈수록 증가할 수 있다. 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔은 상기 나노기둥(241)의 높이(H)가 증가하는 방향으로 스티어링될 수 있다.
예를 들어, 메타표면(240)은 제1 높이(H1)를 갖는 제1 나노기둥(243), 제2 높이(H2)를 갖는 제2 나노기둥(245) 및 제3 높이(H3)를 갖는 제3 나노기둥(247)을 포함할 수 있다. 제3 높이(H3)은 제1 높이(H1) 및 제2 높이(H2)보다 클 수 있다. 제2 높이(H2)는 제1 높이(H1)보다 클 수 있다. 즉, 제1 나노기둥(243)으로부터 제3 나노기둥(247) 측으로 갈수록 나노기둥(241)의 높이(H)가 증가할 수 있다. 이때, 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔이 메타표면(240)을 거치는 경우, 상기 레이저 빔은 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 제1 방향과 제1 나노기둥(243)으로부터 제3 나노기둥(247)으로의 방향인 제2 방향의 사이 방향으로 스티어링될 수 있다.
상기 레이저 빔의 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241)의 높이(H)에 따라 달라질 수 있다.
구체적으로, 상기 레이저 빔의 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241)의 높이(H)의 증감률에 따라 달라질 수 있다. 여기서, 나노기둥(241)의 높이(H)의 증감률이란 인접한 나노기둥(241)의 높이(H) 변화 정도를 평균적으로 나타낸 수치를 의미할 수 있다.
제1 높이(H1)와 제2 높이(H2)의 차이 및 제2 높이(H2)와 제3 높이(H3)의 차이에 기초하여 나노기둥(241)의 높이(H)의 증감률이 산출될 수 있다. 제1 높이(H1)와 제2 높이(H2)의 차이는 제2 높이(H3)와 제3 높이(H3)의 차이와 다를 수 있다.
상기 레이저 빔의 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241)의 높이(H)의 증감률이 증가할수록 커질 수 있다.
예를 들어, 나노기둥(241)은 그 높이(H)에 기초하여 제1 증감률을 가지는 제1 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 나노기둥(241)은 그 높이(H)에 기초하여 제2 증감률을 가지는 제2 패턴을 형성할 수 있다.
이때, 상기 제1 패턴에 의한 제1 스티어링각도는, 상기 제2 패턴에 의한 제2 스티어링각도보다 클 수 있다.
일 실시예에 따르면, 스티어링 컴포넌트(230)는 레이저 빔을 반사하는 미러를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스티어링 컴포넌트(230)는 평면 미러, 다면 미러, 레조넌트 미러(resonant mirror), 멤스 미러(MEMS mirror) 및 갈바노 미러(galvano mirror)를 포함할 수 있다.
또는, 스티어링 컴포넌트(230)는 일 축을 따라 360도 회전하는 다면 미러(polygonal mirror) 및 일 축을 따라 기 설정된 범위에서 반복 구동하는 노딩 미러(nodding mirror)를 포함할 수 있다.
도 22는 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트인 다면 미러를 설명하기 위한 도면이다.
도 22를 참조하면, 일 실시예에 따른 회전 다면 미러(600)는 반사면(620), 및 몸체를 포함할 수 있으며, 상기 몸체의 상부(615)와 하부(610)를 중심을 수직으로 관통하는 회전축(630)을 중심으로 회전할 수 있다. 다만 상기 회전 다면 미러(600)는 상술한 구성 중 일부만으로 구성될 수 있으며, 더 많은 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 회전 다면 미러(600)는 반사면(620) 및 몸체를 포함할 수 있으며, 상기 몸체는 하부(610)만으로 구성 될 수 있다. 이 때 상기 반사면(620)은 상기 몸체의 하부(610)에 지지될 수 있다.
상기 반사면(620)은 전달받은 레이저를 반사하기 위한 면으로 반사 미러, 반사 가능한 플라스틱 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 반사면(620)은 상기 몸체의 상부(610) 및 하부(615)를 제외한 옆면에 설치될 수 있으며, 상기 회전축(630)과 상기 각 반사면(620)의 법선이 직교하도록 설치될 수 있다. 이는 상기 각 반사면(620)에서 조사되는 레이저의 스캔영역을 동일하게 하여 동일한 스캔영역을 반복적으로 스캔 하기 위함일 수 있다.
또한 상기 반사면(620)은 상기 몸체의 상부(610) 및 하부(615)를 제외한 옆면에 설치될 수 있으며, 상기 각 반사면(620)의 법선이 상기 회전축(630)과 각각 상이한 각도를 가지도록 설치될 수 있다. 이는 상기 각 반사면(620)에서 조사되는 레이저의 스캔영역을 상이하게 하여 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키기 위함일 수 있다.
또한 상기 반사면(620)은 직사각형 형태일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 삼각형, 사다리꼴 등 다양한 형태일 수 있다.
또한 상기 몸체는 상기 반사면(620)을 지지하기 위한 것으로 상부(615), 하부(610) 및 상부(615)와 하부(610)를 연결하는 기둥(612)을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 기둥(612)은 상기 몸체의 상부(615) 및 하부(610)의 중심을 연결하도록 설치될 수 있으며, 상기 몸체의 상부(615) 및 하부(610)의 각 꼭지점을 연결하도록 설치될 수도 있고, 상기 몸체의 상부(615) 및 하부(610)의 각 모서리를 연결하도록 설치될 수도 있으나, 상기 몸체의 상부(615) 및 하부(610)를 연결하여 지지하기 위한 구조에 한정은 없다.
또한 상기 몸체는 회전하기 위한 구동력을 전달받기 위해서 구동부(640)에 체결될 수 있으며, 상기 몸체의 하부(610)를 통하여 구동부(640)에 체결될 수도 있고, 상기 몸체의 상부(615)를 통하여 구동부(640)에 체결될 수도 있다.
또한 상기 몸체의 상부(615) 및 하부(610)는 다각형의 형태일 수 있다. 이 때, 상기 몸체의 상부(615)와 상기 몸체의 하부(610)의 형태는 동일할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 상기 몸체의 상부(615)와 상기 몸체의 하부(610)의 형태가 서로 상이할 수도 있다.
또한 상기 몸체의 상부(615) 및 하부(610)는 크기가 동일할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고 상기 몸체의 상부(615)와 상기 몸체의 하부(610)의 크기가 서로 상이할 수도 있다.
또한 상기 몸체의 상부(615) 및/또는 하부(610)는 공기가 지나다닐 수 있는 빈 공간을 포함할 수 있다.
도 22에서는 상기 회전 다면 미러(600)가 4개의 반사면(620)을 포함하는 4각 기둥 형태의 육면체로 설명이 되어 있으나, 상기 회전 다면 미러(600)의 반사면(620)이 반드시 4개인 것은 아니며, 반드시 4각 기둥 형태의 6면체인 것은 아니다.
또한 상기 회전 다면 미러(600)의 회전 각도를 탐지하기 위하여, 라이다 장치는 인코더부를 더 포함할 수 있다. 또한 라이다 장치는 상기 탐지된 회전 각도를 이용하여 상기 회전 다면 미러(600)의 동작을 제어할 수 있다. 이 때, 상기 인코더부는 상기 회전 다면 미러(600)에 포함될 수도 있고, 상기 회전 다면 미러(600)와 이격되어 배치될 수도 있다.
라이다 장치는 그 용도에 따라 요구되는 시야각(FOV)이 다를 수 있다. 예를 들어, 3차원 지도(3D Mapping)을 위한 고정형 라이다 장치의 경우는 수직, 수평방향으로 최대한 넓은 시야각을 요구할 수 있으며, 차량에 배치되는 라이다 장치의 경우는 수평방향으로 상대적으로 넓은 시야각에 비해 수직방향으로 상대적으로 좁은 시야각을 요구할 수 있다. 또한 드론(Dron)에 배치되는 라이다의 경우는 수직, 수평방향으로 최대한 넓은 시야각을 요구 할 수 있다.
또한 라이다 장치의 스캔영역은 회전 다면 미러의 반사면의 수에 기초하여 결정될 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치의 시야각이 결정될 수 있다. 따라서 요구되는 라이다 장치의 시야각에 기초하여 회전 다면 미러의 반사면의 수를 결정 할 수 있다.
도 23 내지 도 25는 반사면의 수와 시야각의 관계에 대하여 설명하는 도면이다.
도 23 내지 도 25에는 반사면이 3개, 4개, 5개인 경우에 대하여 설명하나, 상기 반사면의 수는 정해져 있지 않으며, 반사면의 수가 다른 경우 이하 설명을 유추하여 손쉽게 계산할 수 있을 것이다. 또한 도 22 내지 도 24에는 몸체의 상부 및 하부가 정다각형인 경우에 대하여 설명하나, 몸체의 상부 및 하부가 정다각형이 아닌 경우에도 이하 설명을 유추하여 손쉽게 계산할 수 있다.
도 23은 상기 반사면의 수가 3개이며 상기 몸체의 상부 및 하부가 정삼각형 형태인 회전 다면 미러(650)의 시야각에 대하여 설명하기 위한 상면도이다.
도 23을 참조하면, 레이저(653)는 상기 회전 다면 미러(650)의 회전축(651)과 일치하는 방향으로 입사될 수 있다. 여기서, 상기 회전 다면 미러(650)의 상부는 정삼각형 형태이므로 3개의 반사면이 이루는 각도는 각 60도 일 수 있다. 그리고 도 23을 참조하면, 상기 회전 다면 미러(650)가 시계방향으로 조금 회전하여 위치하는 경우 상기 레이저는 도면상에서 위쪽부분으로 반사되며, 상기 회전 다면 미러가 반시계 방향으로 조금 회전하여 위치하는 경우 상기 레이저는 도면상에서 아래쪽부분으로 반사될 수 있다. 따라서 도 23을 참조하여 반사되는 레이저의 경로를 계산하면 상기 회전 다면 미러의 최대 시야각을 알 수 있다.
예를 들어, 상기 회전 다면 미러(650)의 1번 반사면을 통하여 반사되는 경우, 반사된 레이저는 상기 입사된 레이저(653)와 위쪽으로 120도의 각도로 반사될 수 있다. 또한 상기 회전 다면 미러의 3번 반사면을 통하여 반사되는 경우, 반사된 레이저는 상기 입사된 레이저와 아래쪽으로 120도의 각도로 반사될 수 있다.
따라서 상기 회전 다면 미러(650)의 상기 반사면의 수가 3개이며, 상기 몸체의 상부 및 하부가 정삼각형 형태인 경우, 상기 회전 다면 미러의 최대 시야각은 240도 일 수 있다.
도 24는 상기 반사면의 수가 4개이며 상기 몸체의 상부 및 하부가 정사각형 형태인 회전 다면 미러의 시야각에 대하여 설명하기 위한 상면도이다.
도 24를 참조하면, 레이저(663)는 상기 회전 다면 미러(660)의 회전축(661)과 일치하는 방향으로 입사될 수 있다. 여기서, 상기 회전 다면 미러(660)의 상부는 정사각형 형태 이므로 4개의 반사면이 이루는 각도는 각 90도 일 수 있다. 그리고 도 24를 참조하면 상기 회전 다면 미러(660)가 시계방향으로 조금 회전하여 위치하는 경우 상기 레이저는 도면상에서 위쪽부분으로 반사되며, 상기 회전 다면 미러(660)가 반시계 방향으로 조금 회전하여 위치하는 경우 상기 레이저는 도면상에서 아래쪽부분으로 반사될 수 있다. 따라서 도 24를 참조하여 반사되는 레이저의 경로를 계산하면 상기 회전 다면 미러(660)의 최대 시야각을 알 수 있다.
예를 들어, 상기 회전 다면 미러(660)의 1번 반사면을 통하여 반사되는 경우, 반사된 레이저는 상기 입사된 레이저(663)와 위쪽으로 90도의 각도로 반사될 수 있다. 또한 상기 회전 다면 미러(660)의 4번 반사면을 통하여 반사되는 경우, 반사된 레이저는 상기 입사된 레이저(663)와 아래쪽으로 90도의 각도로 반사될 수 있다.
따라서 상기 회전 다면 미러(660)의 상기 반사면의 수가 4개이며, 상기 몸체의 상부 및 하부가 정사각형 형태인 경우, 상기 회전 다면 미러(660)의 최대 시야각은 180도 일 수 있다.
도 24는 상기 반사면의 수가 5개이며 상기 몸체의 상부 및 하부가 정오각형 형태인 회전 다면 미러의 시야각에 대하여 설명하기 위한 상면도이다.
도 24를 참조하면, 레이저(673)는 상기 회전 다면 미러(670)의 회전축(671)과 일치하는 방향으로 입사될 수 있다. 여기서, 상기 회전 다면 미러(670)의 상부는 정오각형 형태 이므로 5개의 반사면이 이루는 각도는 각 108도 일 수 있다. 그리고 도 24를 참조하면, 상기 회전 다면 미러(670)가 시계방향으로 조금 회전하여 위치하는 경우 상기 레이저는 도면상에서 위쪽부분으로 반사되며, 상기 회전 다면 미러(670)가 반시계 방향으로 조금 회전하여 위치하는 경우 상기 레이저는 도면상에서 아래쪽부분으로 반사될 수 있다. 따라서 도 24를 참조하여 반사되는 레이저의 경로를 계산하면 상기 회전 다면 미러의 최대 시야각을 알 수 있다.
예를 들어, 상기 회전 다면 미러(670)의 1번 반사면을 통하여 반사되는 경우, 반사된 레이저는 상기 입사된 레이저(673)와 위쪽으로 72도의 각도로 반사될 수 있다. 또한 상기 회전 다면 미러(670)의 5번 반사면을 통하여 반사되는 경우, 반사된 레이저는 상기 입사된 레이저(673)와 아래쪽으로 72도의 각도로 반사될 수 있다.
따라서 상기 회전 다면 미러(670)의 상기 반사면의 수가 5개이며, 상기 몸체의 상부 및 하부가 정오각형 형태인 경우, 상기 회전 다면 미러의 최대 시야각은 144도 일 수 있다.
결과적으로 상술한 도 23 내지 도 25를 참조하면, 상기 회전 다면 미러의 반사면의 수가 N개이고, 상기 몸체의 상부 및 하부가 N각형인 경우, 상기 N각형의 내각을 세타라 하면, 상기 회전 다면 미러의 최대 시야각은 360도-2세타가 될 수 있다.
다만, 상술한 상기 회전 다면 미러의 시야각은 최대값을 계산한 것일 뿐이므로 라이다 장치에서 상기 회전 다면 미러에 의해 결정되는 시야각은 상기 계산한 최대값보다 작을 수 있다. 또한 이 때 라이다 장치는 상기 회전 다면 미러의 각 반사면의 일부분만을 스캐닝에 이용할 수 있다.
라이다 장치의 스캐닝부가 회전 다면 미러를 포함하는 경우 회전 다면 미러는 레이저 출력부에서 출사된 레이저를 라이다 장치의 스캔영역을 향해 조사하기 위해 이용될 수 있으며, 스캔영역상에 존재하는 대상체로부터 반사된 레이저를 센서부로 수광시키기 위해 이용될 수 있다.
여기서 출사된 레이저를 라이다 장치의 스캔영역으로 조사하기 위해 이용되는 회전 다면 미러의 각 반사면의 일 부분을 조사부분으로 지칭하기로 한다. 또한 스캔영역상에 존재하는 대상체로부터 반사된 레이저를 센서부로 수광시키기 위한 회전 다면 미러의 각 반사면의 일 부분을 수광부분으로 지칭하기로 한다.
도 26은 일 실시예에 따른 회전 다면 미러의 조사부분 및 수광부분을 설명하기 위한 도면이다.
도 26을 참조하면, 레이저 출력부(100)에서 출사된 레이저는 점 형태의 조사영역을 가질 수 있으며, 회전 다면 미러(700)의 반사면에 입사될 수 있다. 다만, 도 26에는 표현되지 않았으나, 상기 레이저 출력부(100)에서 출사된 레이저는 선 또는 면 형태의 조사영역을 가질 수 있다.
상기 레이저 출력부(100)에서 출사된 레이저가 점 형태의 조사영역을 갖는 경우, 상기 회전 다면 미러(700)에서 조사부분(720)은 상기 출사된 레이저가 상기 회전 다면 미러와 만나는 점을 상기 회전 다면 미러의 회전방향으로 이은 선 형태가 될 수 있다. 따라서 이 경우 상기 회전 다면 미러(700)의 조사부분(720)은 각 반사면에 상기 회전 다면 미러(700)의 회전축(710)과 수직한 방향의 선 형태로 위치할 수 있다.
또한 상기 회전 다면 미러(700)의 조사부분(720)에서 조사되어, 라이다 장치(1000)의 스캔영역(510)으로 조사된 레이저는 상기 스캔영역(510)상에 존재하는 대상체로(500)부터 반사될 수 있으며, 상기 대상체(500)로부터 반사된 레이저(735)는 조사된 레이저(725)보다 큰 범위에서 반사될 수 있다. 따라서 상기 대상체(500)로부터 반사된 레이저(735)는 조사된 레이저와 평행하며, 더 넓은 범위로 라이다 장치(1000)로 수광 될 수 있다.
이 때, 상기 대상체(500)로부터 반사된 레이저(735)는 상기 회전 다면 미러(700)의 반사면의 크기보다 크게 전달될 수 있다. 그러나 상기 회전 다면 미러(700)의 수광부분(730)은 상기 대상체(500)로부터 반사된 레이저(735)를 센서부(300)로 수광시키기 위한 부분으로 상기 회전 다면 미러(700)의 반사면의 크기보다 작은 상기 반사면의 일 부분일 수 있다.
예를 들어, 도 26에서 표현된 바와 같이 상기 대상체(500)로부터 반사된 레이저(735)가 상기 회전 다면 미러(700)를 통해서 센서부(300)를 향해 전달되는 경우 상기 회전 다면 미러(700)의 반사면 중 상기 센서부(300)를 향해 전달되도록 반사하는 부분이 수광부분(730)이 될 수 있다. 따라서 상기 회전 다면 미러(700)의 수광부분(730)은 상기 반사면 중 상기 센서부(300)를 향해 전달되도록 반사하는 일 부분을 상기 회전 다면 미러(700)의 회전방향으로 연장시킨 부분일 수 있다.
또한 상기 회전 다면 미러(700)와 상기 센서부(300) 사이에 집광렌즈를 더 포함하는 경우, 상기 회전 다면 미러(700)의 수광부분(730)은 상기 반사면 중 상기 집광렌즈를 향해 전달되도록 반사하는 일 부분을 상기 회전 다면 미러(700)의 회전방향으로 연장시킨 부분일 수 있다.
다만 도 26에서는 상기 회전 다면 미러(700)의 조사부분(720)과 수광부분(730)을 이격되어 있는 것처럼 설명하였으나, 상기 회전 다면 미러(1550)의 조사부분(720)과 수광부분(730)은 일부가 겹칠 수도 있으며, 상기 조사부분(720)이 상기 수광부분(730)의 내부에 포함 될 수도 있다.
또한 일 실시예에 따르면, 스티어링 컴포넌트(230)는 출사된 레이저의 위상을 변화시키고 이를 통하여 조사 방향을 변경하기 위하여 OPA(Optical phased array)등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저 출력부에서 방출되는 레이저 빔을 대상체로 향하게 하는 옵틱부를 포함할 수 있다.
상기 옵틱부는 레이저 출력부에서 방출되는 레이저 빔을 콜리메이션 시키고 스티어링 시키는 BCSC(Beam Collimation and Steering Component)를 포함할 수 있다. 상기 BCSC는 하나의 컴포넌트로 구성될 수도 있고, 복수개의 컴포넌트로 구성될 수도 있다.
도 27은 일 실시예에 따른 옵틱부를 설명하기 위한 도면이다.
도 27을 참조하면, 일 실시예에 따른 옵틱부는 복수 개의 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 콜리메이션 컴포넌트(210) 및 스티어링 컴포넌트(230)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 콜리메이션 컴포넌트(210)는 레이저 출력부(100)에서 방출된 빔을 콜리메이션 시키는 역할을 수행할 수 있고, 스티어링 컴포넌트(230)는 콜리메이션 컴포넌트(210)에서 방출된 콜리메이션된 빔을 스티어링 시키는 역할을 수행할 수 있다. 결과적으로, 옵틱부에서 방출되는 레이저 빔은 미리 정해진 방향으로 향하게 될 수 있다.
콜리메이션 컴포넌트(210)는 마이크로 렌즈가 될 수도 있고, 메타표면이 될 수도 있다.
콜리메이션 컴포넌트(210)가 마이크로 렌즈인 경우, 기판의 한쪽 면에 옵틱 어레이가 배치될 수도 있고, 기판의 양면에 옵틱 어레이가 배치될 수도 있다.
콜리메이션 컴포넌트(210)가 메타표면인 경우, 메타표면에 포함된 복수의 나노기둥에 의해 형성된 나노패턴에 의해 레이저 빔이 콜리메이션될 수 있다.
스티어링 컴포넌트(230)는 마이크로 렌즈가 될 수도 있고, 마이크로 프리즘이 될 수도 있고, 메타표면이 될 수도 있다.
스티어링 컴포넌트(230)가 마이크로 렌즈인 경우, 기판의 한쪽 면에 옵틱 어레이가 배치될 수도 있고, 기판의 양면에 옵틱 어레이가 배치될 수도 있다.
스티어링 컴포넌트(230)가 마이크로 프리즘인 경우, 마이크로 프리즘의 각도에 의해 스티어링 시킬 수 있다.
스티어링 컴포넌트(230)가 메타표면인 경우, 메타표면에 포함된 복수의 나노기둥에 의해 형성된 나노패턴에 의해 레이저 빔이 스티어링될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 옵틱부가 복수개의 컴포넌트를 포함하는 경우, 복수개의 컴포넌트들 사이에 올바른 배치가 필요할 수 있다. 이때, 얼라인(alignment) 마크(mark)를 통해 콜리메이션 컴포넌트와 스티어링 컴포넌트를 올바르게 배치할 수 있다. 또한, 얼라인(alignment) 마크(mark)를 통해 PCB(Printed Circuit Board), VCSEL array, 콜리메이션 컴포넌트 및 스티어링 컴포넌트를 올바르게 배치할 수 있다.
예를 들어, VCSEL array에 포함된 VCSEL unit들 사이 또는 VCSEL array의 엣지 부분에 얼라인 마크를 삽입하여 VCSEL array와 콜리메이션 컴포넌트를 올바르게 배치할 수 있다.
또한 예를 들어, 콜리메이션 컴포넌트의 사이 또는 엣지 부분에 얼라인 마크를 삽입하여 콜리메이션 컴포넌트와 스티어링 컴포넌트를 올바르게 배치할 수 있다.
도 28은 일 실시예에 따른 옵틱부를 설명하기 위한 도면이다.
도 28을 참조하면, 일 실시예에 따른 옵틱부는 하나의 단일 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메타 컴포넌트(270)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 메타 컴포넌트(270)는 레이저 출력부(100)에서 출사되는 레이저 빔을 콜리메이션 시킬 수도 있고, 스티어링 시킬 수도 있다.
예를 들어, 메타 컴포넌트(270)는 복수 개의 메타표면을 포함하여, 하나의 메타표면에서는 레이저 출력부(100)에서 출사되는 레이저 빔을 콜리메이션 시키고, 다른 하나의 메타표면에서는 콜리메이션된 레이저 빔을 스티어링시킬 수 있다. 이하의 도 29에서 구체적으로 설명한다.
또는 예를 들어, 메타 컴포넌트(270)는 하나의 메타표면을 포함하여 레이저 출력부(100)에서 출사되는 레이저 빔을 콜리메이션 시키고, 스티어링시킬 수 있다. 이하의 도 24에서 구체적으로 설명한다.
도 29는 일 실시예에 따른 메타 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 29를 참조하면, 일 실시예에 따른 메타 컴포넌트(270)는 복수 개의 메타표면(271, 273)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 메타표면(271) 및 제2 메타표면(273)을 포함할 수 있다.
제1 메타표면(271)은 레이저 출력부(100)에서 레이저 빔이 출사되는 방향에 배치될 수 있다. 제1 메타표면(271)은 복수 개의 나노기둥을 포함할 수 있다. 제1 메타표면은 복수 개의 나노기둥에 의해 나노패턴을 형성할 수 있다. 제1 메타표면(271)은 상기 형성된 나노패턴에 의해 레이저 출력부(100)에서 출사되는 레이저 빔을 콜리메이션시킬 수 있다.
제2 메타표면(273)은 제1 메타표면(271)에서 레이저 빔이 출력되는 방향에 배치될 수 있다. 제2 메타표면(273)은 복수 개의 나노기둥을 포함할 수 있다. 제2 메타표면(273)은 복수 개의 나노기둥에 의해 나노패턴을 형성할 수 있다. 제2 메타표면(273)은 상기 형성된 나노패턴에 의해 레이저 출력부(100)에서 출사되는 레이저 빔을 스티어링시킬 수 있다. 예를 들어, 도 24에 도시된 바와 같이, 복수 개의 나노기둥의 폭(W)의 증감률에 의해 레이저 빔을 특정 방향으로 스티어링시킬 수 있다. 또한, 복수 개의 나노기둥들의 간격(P), 높이(H) 및 단위 길이 당 개수 등에 의해 레이저 빔을 특정 방향으로 스티어링시킬 수 있다.
도 30은 다른 일 실시예에 따른 메타 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 30을 참조하면, 일 실시예에 따른 메타 컴포넌트(270)는 하나의 메타표면(274)을 포함할 수 있다.
메타표면(275)은 양면에 복수의 나노기둥을 포함할 수 있다. 예를 들어, 메타표면(275)은 제1 면에 제1 나노기둥세트(276)를 포함하고, 제2 면에 제2 나노기둥세트(278)를 포함할 수 있다.
메타표면(275)은 양면에 각각의 나노패턴을 형성하는 복수의 나노기둥에 의해, 레이저 출력부(100)에서 출사되는 레이저 빔을 콜리메이션 시킨 후 스티어링시킬 수 있다.
예를 들어, 메타표면(275)의 일측에 배치된 제1 나노기둥세트(276)는 나노패턴을 형성할 수 있다. 제1 나노기둥세트(276)에 의해 형성된 상기 나노패턴에 의해 레이저 출력부(100)에서 출사되는 레이저 빔을 콜리메이션시킬 수 있다. 메타표면(275)의 타측에 배치된 제2 나노기둥세트(278)는 나노패턴을 형성할 수 있다. 제2 나노기둥세트(278)에 의해 형성된 상기 나노패턴에 의해 제1 나노기둥(276)을 거친 레이저 빔이 특정 방향으로 스티어링될 수 있다.
도 31은 일 실시예에 따른 SPAD 어레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 31을 참조하면, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 SPAD 어레이(750)를 포함할 수 있다. 도 31은 8X8 SPAD 어레이를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 10X10, 12X12, 24X24, 64X64 등이 될 수 있다.
일 실시예에 따른 SPAD 어레이(750)는 복수의 SPAD(751)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 SPAD(751)은 매트릭스 구조로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 원형, 타원형, 허니콤 구조 등으로 배치될 수 있다.
SPAD 어레이(750)에 레이저 빔이 입사되면, 아발란치(avalanche) 현상에 의해 광자를 디텍팅(detecting)할 수 있다. 일 실시예에 따르면, SPAD 어레이(750)에 의한 결과를 히스토그램(histogram)의 형태로 축적할 수 있다.
도 32는 일 실시예에 따른 SPAD의 히스토그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 32를 참조하면, 일 실시예에 따른 SPAD(751)는 광자를 디텍팅할 수 있다. SPAD(751)가 광자를 디텍팅할 경우, 신호(766, 767)가 생성될 수 있다.
SPAD(751)가 광자를 디텍팅한 후, 다시 광자를 디텍팅할 수 있는 상태로 되돌아가기까지 회복 시간(recovery time)이 필요할 수 있다. SPAD(751)가 광자를 디텍팅한 후 회복 시간이 지나지 않은 경우, 이때 광자가 SPAD(751)에 입사가 되더라도, SPAD(751)는 광자를 디텍팅할 수 없게 된다. 따라서, SPAD(751)의 레졸루션(resolution)은 회복 시간에 의해 정해질 수 있다.
일 실시예에 따르면, SPAD(751)는 레이저 출력부에서 레이저 빔이 출력되고 나서 일정 시간동안 광자를 디텍팅할 수 있다. 이때, SPAD(751)는 일정 기간의 사이클동안 광자를 디텍팅할 수 있다. 예를 들어, SPAD(751)는 사이클동안 SPAD(751)의 타임 레졸루션(time resolution)에 따라 광자를 여러 번 디텍팅할 수 있다. 이때, SPAD(751)의 타임 레졸루션은 SPAD(751)의 회복 시간에 의해 정해질 수 있다.
일 실시예에 따르면, SPAD(751)는 대상체에서 반사된 광자 및 이외의 광자를 디텍팅할 수 있다. 예를 들어, SPAD(751)는 대상체에서 반사된 광자를 디텍팅할 경우, 신호(767)를 생성할 수 있다.
또한 예를 들어, SPAD(751)는 대상체에서 반사된 광자 이외의 광자를 디텍팅할 경우, 신호(766)를 생성할 수 있다. 이때, 대상체에서 반사된 광자 이외의 광자란 햇빛, 윈도우에서 반사된 레이저 빔 등이 있을 수 있다.
일 실시예에 따르면, SPAD(751)는 레이저 출력부에서 레이저 빔을 출력한 이후 일정 시간의 사이클동안 광자를 디텍팅할 수 있다.
예를 들어, SPAD(751)는 레이저 출력부에서 첫번째 레이저 빔을 출력한 후 제1 사이클 동안 광자를 디텍팅 할 수 있다. 이때, SPAD(751)는 광자를 디텍팅한 후 제1 디텍팅 신호(761)를 생성할 수 있다.
또한 예를 들어, SPAD(751)는 레이저 출력부에서 두번째 레이저 빔을 출력한 후 제2 사이클 동안 광자를 디텍팅 할 수 있다. 이때, SPAD(751)는 광자를 디텍팅한 후 제2 디텍팅 신호(762)를 생성할 수 있다.
또한 예를 들어, SPAD(751)는 레이저 출력부에서 세번째 레이저 빔을 출력한 후 제3 사이클 동안 광자를 디텍팅 할 수 있다. 이때, SPAD(751)는 광자를 디텍팅한 후 제3 디텍팅 신호(763)를 생성할 수 있다.
또한 예를 들어, SPAD(751)는 레이저 출력부에서 N번째 레이저 빔을 출력한 후 제N 사이클 동안 광자를 디텍팅 할 수 있다. 이때, SPAD(751)는 광자를 디텍팅한 후 제N 디텍팅 신호(764)를 생성할 수 있다.
이때, 제1 디텍팅 신호(761), 제2 디텍팅 신호(762), 제3 디텍팅 신호(763) 쪋 제N 디텍팅 신호(764)에는 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호(767) 또는 대상체에서 반사된 광자 이외의 광자에 의한 신호(766)가 포함될 수 있다.
이때, 제N 디텍팅 신호(764)는 N번째 레이저 빔을 출력한 후 제N 사이클 동안의 광자 디텍팅 신호일 수 있다. 예를 들어, N은 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300 등이 될 수 있다.
SPAD(751)에 의한 신호들은 히스토그램의 형태로 축적될 수 있다. 히스토그램은 복수의 히스토그램 빈(bin)을 가질 수 있다. SPAD(751)에 의한 신호들은 각각 히스토그램 빈에 대응되어 히스토그램의 형태로 축적될 수 있다.
예를 들어, 히스토그램은 하나의 SPAD(751)에 의한 신호들을 축적하여 형성될 수도 있고, 복수의 SPAD(751)에 의한 신호들을 축적하여 형성될 수도 있다.
예를 들어, 제1 디텍팅 신호(761), 제2 디텍팅 신호(762), 제3 디텍팅 신호(763) 쪋 제N 디텍팅 신호(764)들을 축적하여 히스토그램(765)을 만들 수 있다. 이때, 히스토그램(765)은 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호 또는 이외의 광자에 의한 신호를 포함할 수 있다.
대상체의 거리 정보를 획득하기 위해서는, 히스토그램(765)에서 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호를 추출할 필요가 있다. 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호는 이외의 광자에 의한 신호보다 양이 많고 규칙적일 수 있다.
이때, 사이클 내에서 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호는 특정한 시간에 규칙적으로 존재할 수 있다. 반면, 햇빛에 의한 신호는 그 양이 적으며 불규칙적으로 존재할 수 있다.
특정 시간에 히스토그램의 축적 양이 많은 신호가 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호일 가능성이 높다. 따라서, 축적된 히스토그램(765) 중 축적 양이 많은 신호를 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호로 추출할 수 있다.
예를 들어, 히스토그램(765) 중 단순히 가장 높은 값의 신호를 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호로 추출할 수 있다. 또한 예를 들어, 히스토그램(765) 중 일정량(768) 이상의 신호를 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호로 추출할 수 있다.
위에서 설명한 방법 외에도, 히스토그램(765) 중 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호로 추출할 수 있는 다양한 알고리즘이 존재할 수 있다.
히스토그램(765) 중 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호를 추출한 다음, 해당 신호의 발생 시간 또는 광자의 수신 시간 등을 기초로 대상체의 거리 정보를 산출할 수 있다.
예를 들어, 히스토그램(765)에서 추출한 신호는 하나의 스캔 포인트(scan point)에서의 신호일 수 있다. 이때, 하나의 스캔 포인트는 하나의 SPAD에 대응될 수 있다.
다른 예를 들어, 복수의 히스토그램에서 추출한 신호들은 하나의 스캔 포인트에서의 신호일 수 있다. 이때, 하나의 스캔 포인트는 복수의 SPAD에 대응될 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 복수의 히스토그램에서 추출한 신호들에 가중치를 두어 하나의 스캔 포인트에서의 신호로 산출할 수 있다. 이때, 가중치는 SPAD 사이의 거리에 의해 정해질 수 있다.
예를 들어, 제1 스캔 포인트에서의 신호는 제1 SPAD에 의한 신호에 0.8의 가중치, 제2 SPAD에 의한 신호에 0.6의 가중치, 제3 SPAD에 의한 신호에 0.4의 가중치, 제4 SPAD에 의한 신호에 0.2의 가중치를 두어 산출될 수 있다.
복수의 히스토그램에서 추출한 신호들에 가중치를 두어 하나의 스캔 포인트에서의 신호로 산출하는 경우, 한번의 히스토그램 축적으로 여러 번 히스토그램을 축적한 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 스캔 시간이 감소되고, 전체 이미지를 얻는 시간이 감소되는 효과가 도출될 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따르면, 레이저 출력부는 어드레서블(addressable)하게 레이저 빔을 출력할 수 있다. 또는 레이저 출력부는 빅셀 유닛별로 어드레서블하게 레이저 빔을 출력할 수 있다.
예를 들어, 레이저 출력부는 1행 1열의 빅셀 유닛의 레이저 빔을 1번 출력한 후 1행 3열의 빅셀 유닛의 레이저 빔을 1번 출력하고, 이후 2행 4열의 빅셀 유닛의 레이저 빔을 1번 출력할 수 있다. 이와 같이, 레이저 출력부는 A행 B열의 빅셀 유닛의 레이저 빔을 N번 출력한 후 C행 D열의 빅셀 유닛의 레이저 빔을 M번 출력할 수 있다.
이때, SPAD 어레이는 대응되는 빅셀 유닛으로부터 출력된 레이저 빔 중 대상체에 반사되어 되돌아오는 레이저 빔을 수광할 수 있다.
예를 들어, 레이저 출력부의 레이저 빔 출력 시퀀스(sequence) 중 1행 1열의 빅셀 유닛이 N번 레이저 빔을 출력한 경우, 1행 1열과 대응되는 1행 1열의 SPAD 유닛이 대상체에 반사된 레이저 빔을 최대 N번 수광할 수 있다.
또한 예를 들어, SPAD의 히스토그램에 반사된 레이저 빔을 N번 축적되어야 하고, 레이저 출력부의 빅셀 유닛이 M개가 있는 경우, M개의 빅셀 유닛을 한꺼번에 N번 동작시킬 수 있다. 또는 M개의 빅셀 유닛을 1개씩 M*N번 동작시킬 수도 있고, M개의 빅셀 유닛을 5개씩 M*N/5번 동작시킬 수도 있다.
도 33은 일 실시예에 따른 SiPM을 설명하기 위한 도면이다.
도 33을 참조하면, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 SiPM(780)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 SiPM(780)은 복수의 마이크로셀(microcell, 781) 및 복수의 마이크로셀 유닛(782)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로셀은 SPAD일 수 있다. 또한 예를 들어, 마이크로셀 유닛(782)는 복수의 SPAD의 집합인 SPAD 어레이일 수 있다.
일 실시예에 따른 SiPM(780)는 복수의 마이크로셀 유닛(782)을 포함할 수 있다. 도 33은 마이크로셀 유닛(782)이 4X6 매트릭스로 배치된 SiPM(780)을 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않고 10X10, 12X12, 24X24, 64X64 매트릭스 등이 될 수 있다. 또한, 마이크로셀 유닛(782)은 매트릭스 구조로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 원형, 타원형, 허니콤 구조 등으로 배치될 수 있다.
SiPM(780)에 레이저 빔이 입사되면, 아발란치 현상에 의해 광자를 디텍팅할 수 있다. 일 실시예에 따르면, SiPM(780)에 의한 결과를 히스토그램의 형태로 축적할 수 있다.
SiPM(780)에 의한 히스토그램과 SPAD(751)에 의한 히스토그램은 몇가지 차이점이 있다.
위에서 설명한 바와 같이, SPAD(751)에 의한 히스토그램은 하나의 SPAD(751)가 N번 레이저 빔을 받아서 형성된 N개의 디텍팅 신호로 축적된 것일 수 있다. 또한, SPAD(751)에 의한 히스토그램은 X개의 SPAD(751)가 Y번 레이저 빔을 받아서 형성된 X*Y개의 디텍팅 신호로 축적된 것일 수 있다.
반면, SiPM(780)에 의한 히스토그램은 하나의 마이크로셀 유닛(782)에 의한 신호들을 축적하여 형성될 수도 있고, 복수의 마이크로셀 유닛(782)에 의한 신호들을 축적하여 형성될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 하나의 마이크로셀 유닛(782)은 레이저 출력부에서 1번 레이저 빔을 출력한 후 대상체로부터 반사된 광자들을 디텍팅하여 히스토그램을 형성할 수 있다.
예를 들어, SiPM(780)에 의한 히스토그램은 하나의 마이크로셀 유닛(782)에 포함된 복수의 마이크로셀들이 대상체로부터 반사된 광자들을 디텍팅하여 만든 신호를 축적하여 형성될 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 복수의 마이크로셀 유닛(782)은 레이저 출력부에서 1번 레이저 빔을 출력한 후 대상체로부터 반사된 광자들을 디텍팅하여 히스토그램을 형성할 수 있다.
예를 들어, SiPM(780)에 의한 히스토그램은 복수의 마이크로셀 유닛(782)에 포함된 복수의 마이크로셀들이 대상체로부터 반사된 광자들을 디텍팅하여 만든 신호를 축적하여 형성될 수 있다.
SPAD(751)에 의한 히스토그램은 하나의 SPAD(751) 또는 복수의 SPAD(751)가 레이저 출력부의 N번 레이저 빔 출력이 필요할 수 있다. 그러나 SiPM(780)에 의한 히스토그램은 하나의 마이크로셀 유닛(782) 또는 복수의 마이크로셀 유닛(782)이 1번의 레이저 빔 출력만을 필요로 할 수 있다.
따라서, SPAD(751)에 의한 히스토그램은 SiPM(780)에 의한 히스토그램보다 히스토그램을 축적하기까지 오랜 시간이 걸릴 수 있다. SiPM(780)에 의한 히스토그램은 1번의 레이저 빔 출력만으로 히스토그램을 빠른 시간 내에 형성할 수 있다는 장점이 있다.
도 34는 일 실시예에 따른 SiPM의 히스토그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 34를 참조하면, 일 실시예에 따른 SiPM(780)은 광자를 디텍팅할 수 있다. 예를 들어, 마이크로셀 유닛(782)은 광자를 디텍팅할 수 있다. 마이크로셀 유닛(782)이 광자를 디텍팅할 경우, 신호(787, 788)가 생성될 수 있다.
마이크로셀 유닛(782)이 광자를 디텍팅한 후, 다시 광자를 디텍팅할 수 있는 상태로 되돌아가기까지 회복 시간이 필요할 수 있다. 마이크로셀 유닛(782)이 광자를 디텍팅한 후 회복 시간이 지나지 않은 경우, 이때 광자가 마이크로셀 유닛(782)에 입사가 되더라도, 마이크로셀 유닛(782)은 광자를 디텍팅할 수 없게 된다. 따라서, 마이크로셀 유닛(782)의 레졸루션(resolution)은 회복 시간에 의해 정해질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마이크로셀 유닛(782)은 레이저 출력부에서 레이저 빔이 출력되고 나서 일정 시간동안 광자를 디텍팅할 수 있다. 이때, 마이크로셀 유닛(782)은 일정 기간의 사이클동안 광자를 디텍팅할 수 있다. 예를 들어, 마이크로셀 유닛(782)은 사이클동안 마이크로셀 유닛(782)의 타임 레졸루션(time resolution)에 따라 광자를 여러 번 디텍팅할 수 있다. 이때, 마이크로셀 유닛(782)의 타임 레졸루션은 마이크로셀 유닛(782)의 회복 시간에 의해 정해질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마이크로셀 유닛(782)은 대상체에서 반사된 광자 및 이외의 광자를 디텍팅할 수 있다. 예를 들어, 마이크로셀 유닛(782)은 대상체에서 반사된 광자를 디텍팅할 경우, 신호(787)를 생성할 수 있다.
또한 예를 들어, 마이크로셀 유닛(782)은 대상체에서 반사된 광자 이외의 광자를 디텍팅할 경우, 신호(788)를 생성할 수 있다. 이때, 대상체에서 반사된 광자 이외의 광자란 햇빛, 윈도우에서 반사된 레이저 빔 등이 있을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마이크로셀 유닛(782)은 레이저 출력부에서 레이저 빔을 출력한 이후 일정 시간의 사이클동안 광자를 디텍팅할 수 있다.
예를 들어, 마이크로셀 유닛(782)에 포함된 제1 마이크로셀(783)은 레이저 출력부에서 레이저 빔을 출력한 후 제1 사이클 동안 광자를 디텍팅 할 수 있다. 이때, 제1 마이크로셀(783)은 광자를 디텍팅한 후 제1 디텍팅 신호(791)를 생성할 수 있다.
또한 예를 들어, 마이크로셀 유닛(782)에 포함된 제2 마이크로셀(784)은 레이저 출력부에서 레이저 빔을 출력한 후 제1 사이클 동안 광자를 디텍팅 할 수 있다. 이때, 제2 마이크로셀(784)은 광자를 디텍팅한 후 제1 디텍팅 신호(792)를 생성할 수 있다.
또한 예를 들어, 마이크로셀 유닛(782)에 포함된 제3 마이크로셀(785)은 레이저 출력부에서 레이저 빔을 출력한 후 제1 사이클 동안 광자를 디텍팅 할 수 있다. 이때, 제3 마이크로셀(785)은 광자를 디텍팅한 후 제3 디텍팅 신호(793)를 생성할 수 있다.
또한 예를 들어, 마이크로셀 유닛(782)에 포함된 제N 마이크로셀(786)은 레이저 출력부에서 레이저 빔을 출력한 후 제1 사이클 동안 광자를 디텍팅 할 수 있다. 이때, 제N 마이크로셀(786)은 광자를 디텍팅한 후 제N 디텍팅 신호(794)를 생성할 수 있다.
이때, 제1 디텍팅 신호(791), 제2 디텍팅 신호(792), 제3 디텍팅 신호(793) 쪋 제N 디텍팅 신호(794)에는 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호(787) 또는 대상체에서 반사된 광자 이외의 광자에 의한 신호(788)가 포함될 수 있다.
이때, 제N 디텍팅 신호(764)는 마이크로셀 유닛(782)에 포함된 N번째 마이크로셀의 광자 디텍팅 신호일 수 있다. 예를 들어, N은 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300 등이 될 수 있다.
마이크로셀들에 의한 신호들은 히스토그램의 형태로 축적될 수 있다. 히스토그램은 복수의 히스토그램 빈을 가질 수 있다. 마이크로셀들에 의한 신호들은 각각 히스토그램 빈에 대응되어 히스토그램의 형태로 축적될 수 있다.
예를 들어, 히스토그램은 하나의 마이크로셀 유닛(782)에 의한 신호들을 축적하여 형성될 수도 있고, 복수의 마이크로셀 유닛(782)에 의한 신호들을 축적하여 형성될 수도 있다.
예를 들어, 제1 디텍팅 신호(791), 제2 디텍팅 신호(792), 제3 디텍팅 신호(793) 쪋 제N 디텍팅 신호(794)들을 축적하여 히스토그램(795)을 만들 수 있다. 이때, 히스토그램(795)은 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호 또는 이외의 광자에 의한 신호를 포함할 수 있다.
대상체의 거리 정보를 획득하기 위해서는, 히스토그램(795)에서 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호를 추출할 필요가 있다. 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호는 이외의 광자에 의한 신호보다 양이 많고 규칙적일 수 있다.
이때, 사이클 내에서 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호는 특정한 시간에 규칙적으로 존재할 수 있다. 반면, 햇빛에 의한 신호는 그 양이 적으며 불규칙적으로 존재할 수 있다.
특정 시간에 히스토그램의 축적 양이 많은 신호가 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호일 가능성이 높다. 따라서, 축적된 히스토그램(795) 중 축적 양이 많은 신호를 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호로 추출할 수 있다.
예를 들어, 히스토그램(795) 중 단순히 가장 높은 값의 신호를 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호로 추출할 수 있다. 또한 예를 들어, 히스토그램(795) 중 일정량(797) 이상의 신호를 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호로 추출할 수 있다.
위에서 설명한 방법 외에도, 히스토그램(795) 중 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호로 추출할 수 있는 다양한 알고리즘이 존재할 수 있다.
히스토그램(795) 중 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호를 추출한 다음, 해당 신호의 발생 시간 또는 광자의 수신 시간 등을 기초로 대상체의 거리 정보를 산출할 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따르면, 레이저 출력부는 어드레서블(addressable)하게 레이저 빔을 출력할 수 있다. 또는 레이저 출력부는 빅셀 유닛별로 어드레서블하게 레이저 빔을 출력할 수 있다.
예를 들어, 레이저 출력부는 1행 1열의 빅셀 유닛의 레이저 빔을 1번 출력한 후 1행 3열의 빅셀 유닛의 레이저 빔을 1번 출력하고, 이후 2행 4열의 빅셀 유닛의 레이저 빔을 1번 출력할 수 있다. 이와 같이, 레이저 출력부는 A행 B열의 빅셀 유닛의 레이저 빔을 N번 출력한 후 C행 D열의 빅셀 유닛의 레이저 빔을 M번 출력할 수 있다.
이때, SiPM은 대응되는 빅셀 유닛으로부터 출력된 레이저 빔 중 대상체에 반사되어 되돌아오는 레이저 빔을 수광할 수 있다.
예를 들어, 레이저 출력부의 레이저 빔 출력 시퀀스(sequence) 중 1행 1열의 빅셀 유닛이 N번 레이저 빔을 출력한 경우, 1행 1열과 대응되는 1행 1열의 마이크로셀 유닛이 대상체에 반사된 레이저 빔을 최대 N번 수광할 수 있다.
또한 예를 들어, SiPM의 히스토그램에 반사된 레이저 빔을 N번 축적되어야 하고, 레이저 출력부의 빅셀 유닛이 M개가 있는 경우, M개의 빅셀 유닛을 한꺼번에 N번 동작시킬 수 있다. 또는 M개의 빅셀 유닛을 1개씩 M*N번 동작시킬 수도 있고, M개의 빅셀 유닛을 5개씩 M*N/5번 동작시킬 수도 있다.
라이다는 여러가지 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 라이다에는 플래시 방식과 스캐닝 방식이 있을 수 있다.
전술한 바와 같이, 플래시 방식은 레이저 빔의 발산에 의해 레이저 빔이 대상체로 퍼져나가는 것을 이용한 방식이다. 플래시 방식은 단일 레이저 펄스를 FOV에 조명하여 대상체의 거리 정보를 수집하므로, 플래시 방식 라이다의 분해능(resolution)은 센서부 또는 수신부에 의해 정해질 수 있다.
또한 전술한 바와 같이, 스캐닝 방식은 레이저 출력부에서 방출되는 레이저 빔을 특정 방향으로 향하게 하는 방식이다. 스캐닝 방식은 스캐너 또는 스티어링부를 이용하여 레이저 빔을 FOV에 조명하므로, 스캐닝 방식 라이다의 분해능은 스캐너 또는 스티어링부에 의해 정해질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 라이다가 플래시 방식과 스캐닝 방식의 혼합 방식으로 구현될 수 있다. 이때, 플래시 방식과 스캐닝 방식의 혼합 방식은 세미 플래시(semi-flash) 방식 또는 세미 스캐닝(semi-scanning) 방식이 될 수 있다. 또는 플래시 방식과 스캐닝 방식의 혼합 방식은 콰지 플래시(quasi-flash) 방식 또는 콰지 스캐닝(quasi-scanning) 방식이 될 수 있다.
상기 세미 플래시 방식 라이다 또는 상기 콰지 플래시 방식 라이다는 완전한 플래시 방식이 아닌 준 플래시 방식 라이다를 의미하는 것일 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부의 유닛 하나와 수신부의 유닛 하나는 플래시 방식 라이다일 수 있으나, 레이저 출력부의 복수의 유닛들과 수신부의 복수의 유닛들이 모여, 완전한 플래시 방식 라이다가 아닌 준 플래시 방식 라이다일 수 있다.
또한 예를 들어, 상기 세미 플래시 방식 라이다 또는 상기 콰지 플래시 방식 라이다의 레이저 출력부에서 출력된 레이저 빔은 스티어링부를 거칠 수 있으므로, 완전한 플래시 방식 라이다가 아닌 준 플래시 방식 라이다일 수 있다.
상기 세미 플래시 방식 라이다 또는 상기 콰지 플래시 방식 라이다는 플래시 방식 라이다의 단점을 극복할 수 있다. 예를 들어, 플래시 방식 라이다는 레이저 빔간의 간섭 현상에 취약할 수 있고, 대상체 감지를 위해서는 강한 플래시가 필요하고 또한 감지 범위를 제한할 수 없는 문제가 존재했다.
그러나, 상기 세미 플래시 방식 라이다 또는 상기 콰지 플래시 방식 라이다는 레이저 빔들이 스티어링부를 거쳐, 레이저 빔간의 간섭 현상을 극복할 수 있고, 레이저 출력 유닛 하나하나를 제어할 수 있어, 감지 범위를 제어할 수 있고, 강한 플래시가 필요하지 않을 수 있다.
도 35는 일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다를 설명하기 위한 도면이다.
도 35를 참조하면, 일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다(800)는 레이저 출력부(810), BCSC(Beam Collimation & Steering Component, 820), 스캐닝부(830) 및 수신부(840)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다(800)는 레이저 출력부(810)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부(810)는 빅셀 어레이를 포함할 수 있다. 이때 레이저 출력부(810)는 복수의 빅셀 이미터를 포함하는 유닛들이 모인 빅셀 어레이를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다(800)는 BCSC(820)를 포함할 수 있다. 예를 들어, BCSC(820)는 콜리메이션 컴포넌트(210) 및 스티어링 컨포넌트(230)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 레이저 출력부(810)에서 출력된 레이저 빔이 BCSC(820)의 콜리메이션 컴포넌트(210)에 의해 콜리메이션되고, 콜리메이션 된 레이저 빔은 BCSC(820)의 스티어링 컴포넌트(230)를 거쳐 스티어링될 수 있다.
예를 들어, 레이저 출력부(810)에 포함된 제1 빅셀 유닛으로부터 출력된 레이저 빔은 제1 콜리메이션 컴포넌트에 의해 콜리메이션되고, 제1 스티어링 컴포넌트에 의해 제1 방향으로 스티어링될 수 있다.
또한 예를 들어, 레이저 출력부(810)에 포함된 제2 빅셀 유닛으로부터 출력된 레이저 빔은 제2 콜리메이션 컴포넌트에 의해 콜리메이션되고, 제2 스티어링 컴포넌트에 의해 제2 방향으로 스티어링될 수 있다.
이때, 레이저 출력부(810)에 포함된 빅셀 유닛들은 각각 다른 방향으로 스티어링될 수 있다. 따라서, 단일 펄스의 확산에 의한 플래시 방식과는 달리, 세미 플래시 방식 라이다의 레이저 출력부의 레이저 빔은 BCSC에 의해 특정 방향으로 스티어링될 수 있다. 그러므로, 세미 플래시 방식 라이다의 레이저 출력부로부터 출력된 레이저 빔은 BCSC에 의해 방향성을 갖을 수 있다.
일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다(800)는 스캐닝부(830)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스캐닝부(830)는 옵틱부(200)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스캐닝부(830)는 레이저 빔을 반사하는 미러를 포함할 수 있다.
예를 들어, 스캐닝부(830)는 평면 미러, 다면 미러, 레조넌트 미러, 멤스 미러 및 갈바노 미러를 포함할 수 있다. 또한 예를 들어, 스캐닝부(830)는 일 축을 따라 360도 회전하는 다면 미러 및 일 축을 따라 기 설정된 범위에서 반복 구동하는 노딩 미러를 포함할 수 있다.
세미 플래시 방식 라이다는 스캐닝부를 포함할 수 있다. 따라서, 단일 펄스의 확산에 의해 한번에 전체 이미지를 획득하는 플래시 방식과는 달리, 세미 플래시 방식 라이다는 스캐닝부에 의해 대상체의 이미지를 스캔할 수 있다.
또한, 세미 플래시 방식 라이다의 레이저 출력부의 레이저 출력에 의해 대상체를 랜덤 스캔할 수도 있다. 그러므로, 세미 플래시 방식 라이다는 전체 FOV 중 원하는 관심 영역만을 집중적으로 스캔할 수 있다.
일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다(800)는 수신부(840)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수신부(840)는 센서부(300)를 포함할 수 있다. 또한 예를 들어, 수신부(840)는 SPAD 어레이(750)일 수 있다. 또한 예를 들어, 수신부(840)는 SiPM(780)일 수 있다.
수신부(850)는 다양한 센서 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수신부(840)는 PN 포토 다이오드, 포토트랜지스터, PIN 포토 다이오드, APD, SPAD, SiPM, TDC, CMOS 또는 CCD 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이때, 수신부(840)는 히스토그램(histogram)을 쌓을 수 있다. 예를 들어, 수신부(840)는 히스토그램을 이용하여, 대상체(850)로부터 반사되어 수광되는 레이저 빔의 수광 시점을 감지할 수 있다.
일 실시예에 따른 수신부(840)는 하나 이상의 광학 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수신부(840)는 Aperture, 마이크로 렌즈(Micro lens), 수렴 렌즈(converging lens) 또는 Diffuser 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 수신부(840)는 하나 이상의 광학 필터(Optical Filter)를 포함할 수 있다. 수신부(840)는 대상체에서 반사된 레이저를 광학 필터를 거쳐 수신할 수 있다. 예를 들어, 수신부(840)는 Band pass filter, Dichroic filter, Guided-mode resonance filter, Polarizer, Wedge filter 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 세미 플래시 방식의 라이다(800)는 구성 요소들 사이에 일정한 광 경로를 가질 수 있다.
예를 들어, 레이저 출력부(810)에서 출력된 광은 BCSC(820)를 거쳐 스캐닝부(830)에 입사될 수 있다. 또한, 스캐닝부(830)로 입사된 광은 반사되어 대상체(850)로 입사될 수 있다. 또한, 대상체(850)에 입사된 광은 반사되어 다시 스캐닝부(830)에 입사될 수 있다. 또한, 스캐닝부(830)에 입사된 광은 반사되어 수신부(840)에 수신될 수 있다. 위의 광경로에 송수광 효율을 증대시키기 위한 렌즈가 추가적으로 삽입될 수 있다.
도 36은 일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 36을 참조하면, 일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다(800)는 레이저 출력부(810), 스캐닝부(830) 및 수신부(840)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 레이저 출력부(810)는 빅셀 어레이(811)를 포함할 수 있다. 도 36에는 1열(column)의 빅셀 어레이(811)만 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 빅셀 어레이(811)는 N X M 매트릭스 구조일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 빅셀 어레이(811)는 복수의 빅셀 유닛(812)을 포함할 수 있다. 이때, 빅셀 유닛(812)은 복수의 빅셀 이미터(emitter)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 빅셀 어레이(811)는 25개의 빅셀 유닛(812)을 포함할 수 있다. 이때, 25개의 빅셀 유닛(812)은 1열로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 빅셀 유닛(812)은 확산 각도(diverging angle)를 가질 수 있다. 예를 들어, 빅셀 유닛(812)은 수평(horizontal) 확산 각도(813) 및 수직(vertical) 확산 각도(814)를 가질 수 있다. 예를 들어, 빅셀 유닛(812)은 1.2도의 수평 확산 각도(813) 및 1.2도의 수직 확산 각도(814)를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 스캐닝부(830)는 레이저 출력부(810)로부터 출력된 레이저 빔을 수신할 수 있다. 이때, 스캐닝부(830)는 레이저 빔을 대상체를 향해 반사시킬 수 있다. 또한, 스캐닝부(830)는 대상체로부터 반사된 레이저 빔을 수신할 수 있다. 이때, 스캐닝부(830)는 대상체로부터 반사된 레이저 빔을 수신부(840)로 전달할 수 있다.
이때, 대상체를 향해 레이저 빔을 반사시키는 영역과 대상체로부터 반사된 레이저 빔을 수신하는 영역은 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 예를 들어, 대상체를 향해 레이저 빔을 반사시키는 영역과 대상체로부터 반사된 레이저 빔을 수신하는 영역은 동일 반사면 내에 있을 수 있다. 이때, 상기 영역들은 동일 반사면 내에 상하 또는 좌우로 구분될 수 있다.
또한 예를 들어, 대상체를 향해 레이저 빔을 반사시키는 영역과 대상체로부터 반사된 레이저 빔을 수신하는 영역은 다른 반사면일 수 있다. 예를 들어, 대상체를 향해 레이저 빔을 반사시키는 영역은 스캐닝부(830)의 제1 반사면이고, 대상체로부터 반사된 레이저 빔을 수신하는 영역은 스캐닝부(830)의 제2 반사면일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 스캐닝부(830)는 레이저 출력부(810)로부터 출력된 2D 레이저 빔을 대상체를 향해 반사시킬 수 있다. 이때, 라이다 장치는 스캐닝부(830)의 회전 또는 스캐닝으로 인해 대상체를 3D로 스캔할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 수신부(840)는 SPAD 어레이(841)를 포함할 수 있다. 도 36에는 1열의 SPAD 어레이(841)만 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고, SPAD 어레이(841)는 N X M 매트릭스 구조일 수 있다.
일 실시예에 따르면, SPAD 어레이(841)는 복수의 SPAD 유닛(842)을 포함할 수 있다. 이때, SPAD 유닛(842)은 복수의 SPAD pixel(847)를 포함할 수 있다. 예를 들어, SPAD 유닛(842)은 12 X 12의 SPAD pixel(847)을 포함할 수 있다. 이때, SPAD pixel(847)은 SPAD 소자 하나를 의미하는 것일 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한 예를 들어, SPAD 어레이(841)는 25개의 SPAD 유닛(842)을 포함할 수 있다. 이때, 25개의 SPAD 유닛(842)은 1열로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한 이때, SPAD 유닛(842)의 배열은 빅셀 유닛(812)의 배열에 대응될 수 있다.
일 실시예에 따르면, SPAD 유닛(842)은 수광할 수 있는 FOV를 가질 수 있다. 예를 들어, SPAD 유닛(842)은 수평 FOV(843) 및 수직 FOV(844)를 가질 수 있다. 예를 들어, SPAD 유닛(842)은 1.2도의 수평 FOV(843) 및 1.2도의 수직 FOV(844)를 가질 수 있다.
이때, SPAD 유닛(842)의 FOV는 SPAD 유닛(842)에 포함된 SPAD pixel(847)의 개수에 비례할 수 있다. 또는, SPAD 유닛(842)의 FOV에 의해 SPAD 유닛(842)에 포함된 개별 SPAD pixel(847)의 FOV가 정해질 수 있다.
예를 들어, 개별 SPAD pixel(847)의 수평 FOV(845) 및 수직 FOV(846)가 0.1도일 때, SPAD 유닛(842)이 N X M의 SPAD pixel(847)을 포함한다면, SPAD 유닛(842)의 수평 FOV(843)는 0.1*N이 되고, 수직 FOV(844)는 0.1*M이 될 수 있다.
또한 예를 들어, SPAD 유닛(842)의 수평 FOV(843) 및 수직 FOV(844)가 1.2도이고, SPAD 유닛(842)이 12 X 12의 SPAD pixel(847)을 포함할 때, 개별 SPAD pixel(847)의 수평 FOV(845) 및 수직 FOV(846)은 0.1도(1.2/12)일 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 수신부(840)는 SiPM 어레이(841)를 포함할 수 있다. 도 36에는 1열의 SiPM 어레이(841)만 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고, SiPM 어레이(841)는 N X M 매트릭스 구조일 수 있다.
일 실시예에 따르면, SiPM 어레이(841)는 복수의 마이크로셀 유닛(842)을 포함할 수 있다. 이때, 마이크로셀 유닛(842)은 복수의 마이크로셀(847)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로셀 유닛(842)은 12 X 12의 마이크로셀(847)을 포함할 수 있다.
또한 예를 들어, SiPM 어레이(841)는 25개의 마이크로셀 유닛(842)을 포함할 수 있다. 이때, 25개의 마이크로셀 유닛(842)은 1열로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한 이때, 마이크로셀 유닛(842)의 배열은 빅셀 유닛(812)의 배열에 대응될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마이크로셀 유닛(842)은 수광할 수 있는 FOV를 가질 수 있다. 예를 들어, 마이크로셀 유닛(842)은 수평 FOV(843) 및 수직 FOV(844)를 가질 수 있다. 예를 들어, 마이크로셀 유닛(842)은 1.2도의 수평 FOV(843) 및 1.2도의 수직 FOV(844)를 가질 수 있다.
이때, 마이크로셀 유닛(842)의 FOV는 마이크로셀 유닛(842)에 포함된 마이크로셀의 개수에 비례할 수 있다. 또는, 마이크로셀 유닛(842)의 FOV에 의해 마이크로셀 유닛(842)에 포함된 개별 마이크로셀(847)의 FOV가 정해질 수 있다.
예를 들어, 개별 마이크로셀(847)의 수평 FOV(845) 및 수직 FOV(846)가 0.1도일 때, 마이크로셀 유닛(842)이 N X M의 마이크로셀(847)을 포함한다면, 마이크로셀 유닛(842)의 수평 FOV(843)는 0.1*N이 되고, 수직 FOV(844)는 0.1*M이 될 수 있다.
또한 예를 들어, 마이크로셀 유닛(842)의 수평 FOV(843) 및 수직 FOV(844)가 1.2도이고, 마이크로셀 유닛(842)이 12 X 12의 마이크로셀(847)을 포함할 때, 개별 마이크로셀(847)의 수평 FOV(845) 및 수직 FOV(846)은 0.1도(1.2/12)일 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 하나의 빅셀 유닛(812)과 복수의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)이 대응될 수 있다. 예를 들어, 1행 1열의 빅셀 유닛(812)으로부터 출력된 레이저 빔은 스캐닝부(830) 및 대상체(850)에 의해 반사되어 1행 1열 및 1행 2열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)에 수광될 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따르면, 복수의 빅셀 유닛(812)과 하나의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)이 대응될 수 있다. 예를 들어, 1행 1열의 빅셀 유닛(812)으로부터 출력된 레이저 빔은 스캐닝부(830) 및 대상체(850)에 의해 반사되어 1행 1열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)에 수광될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 레이저 출력부(810)의 빅셀 유닛(812)과 수신부(840)의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)이 대응될 수 있다.
예를 들어, 빅셀 유닛(812)의 수평 확산 각도 및 수직 확산 각도는 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)의 수평 FOV(845) 및 수직 FOV(846)와 동일할 수 있다.
예를 들어, 1행 1열의 빅셀 유닛(812)으로부터 출력된 레이저 빔은 스캐닝부(830) 및 대상체(850)에 의해 반사되어 1행 1열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)에 수광될 수 있다.
또한 예를 들어, N행 M열의 빅셀 유닛(812)으로부터 출력된 레이저 빔은 스캐닝부(830) 및 대상체(850)에 의해 반사되어 N행 M열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)에 수광될 수 있다.
이때, N행 M열의 빅셀 유닛(812)으로부터 출력되어 스캐닝부(830) 및 대상체(850)에 의해 반사된 레이저 빔은 N행 M열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)에 수광되고, 라이다 장치(800)는 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)에 의해 분해능을 가질 수 있다.
예를 들어, SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)이 N행 M열의 SPAD pixel 또는 마이크로셀(847)을 포함한다면, 빅셀 유닛(812)이 조사되는 FOV를 N X M 영역으로 나누어 대상체의 거리 정보를 파악할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 하나의 빅셀 유닛(812)과 복수의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)이 대응될 수 있다. 예를 들어, 1행 1열의 빅셀 유닛(812)으로부터 출력된 레이저 빔은 스캐닝부(830) 및 대상체(850)에 의해 반사되어 1행 1열 및 1행 2열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)에 수광될 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따르면, 복수의 빅셀 유닛(812)과 하나의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)이 대응될 수 있다. 예를 들어, 1행 1열의 빅셀 유닛(812)으로부터 출력된 레이저 빔은 스캐닝부(830) 및 대상체(850)에 의해 반사되어 1행 1열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)에 수광될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 레이저 출력부(810)가 포함하는 복수의 빅셀 유닛(812)은 일정한 시퀀스에 따라 동작할 수도 있고, 랜덤으로 동작할 수도 있다. 이때, 수신부(840)의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)도 빅셀 유닛(812)의 동작에 대응되어 동작할 수 있다.
예를 들어, 빅셀 어레이(811)의 제1 행 빅셀 유닛이 동작한 다음, 제3 행 빅셀 유닛이 동작할 수 있다. 그 다음, 제5 빅셀 유닛이 동작하고, 그 다음 제7 빅셀 유닛이 동작할 수 있다.
이때, 수신부(840)의 제1 행 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)이 동작한 다음, 제3 행 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)이 동작할 수 있다. 그 다음, 제5 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)이 동작하고, 그 다음 제7 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)이 동작할 수 있다.
또한 예를 들어, 빅셀 어레이(811)의 빅셀 유닛이 랜덤하게 동작할 수 있다. 이때, 랜덤하게 동작하는 빅셀 유닛(812)의 위치와 대응되는 위치에 존재하는 수신부의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)이 동작할 수 있다.
도 37은 다른 일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다를 설명하기 위한 도면이다.
도 37을 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다(900)는 레이저 출력부(910), BCSC(920) 및 수신부(940)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다(900)는 레이저 출력부(910)를 포함할 수 있다. 레이저 출력부(910)에 대한 설명은 도 35의 레이저 출력부(810)와 중복될 수 있어, 자세한 설명은 생략한다.
일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다(900)는 BCSC(920)를 포함할 수 있다. BCSC(920)에 대한 설명은 도 35의 BCSC(820)와 중복될 수 있어, 자세한 설명은 생략한다.
일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다(900)는 수신부(940)를 포함할 수 있다. 수신부(940)에 대한 설명은 도 35의 수신부(840)와 중복될 수 있어, 자세한 설명은 생략한다.
일 실시예에 따르면, 세미 플래시 방식의 라이다(900)는 구성 요소들 사이에 일정한 광 경로를 가질 수 있다.
예를 들어, 레이저 출력부(910)에서 출력된 광은 BCSC(920)를 거쳐 대상체(950)로 입사될 수 있다. 또한, 대상체(950)에 입사된 광은 반사되어 수신부(940)에 수신될 수 있다. 위의 광경로에 송수광 효율을 증대시키기 위한 렌즈가 추가적으로 삽입될 수 있다.
도 35의 세미 플래시 라이다(800)와 비교하였을 때, 도 37의 세미 플래시 라이다(900)는 스캐닝부를 포함하지 않을 수 있다. 스캐닝부의 스캔 역할을 레이저 출력부(910) 및 BCSC(920)에 의해 이뤄질 수 있다.
예를 들어, 레이저 출력부(910)는 어드레서블(addressable) 빅셀 어레이를 포함하여, 어드레서블한 동작에 의해 관심 영역에 대해 부분적으로 레이저 빔을 출력할 수 있다.
또한 예를 들어, BCSC(920)는 콜리메이션 컴포넌트 및 스티어링 컴포넌트를 포함하여, 원하는 관심 영역에 레이저 빔을 조사하도록 레이저 빔에 특정 방향성을 제공할 수 있다.
또한, 도 35의 세미 플래시 라이다(800)와 비교하였을 때, 도 37의 세미 플래시 라이다(900)의 광 경로는 단순해질 수 있다. 광 경로를 단순화함으로써, 수광시 광 손실을 최소화할 수 있고, 크로스토크(crosstalk)의 발생 가능성을 감소시킬 수 있다.
도 38은 다른 일 실시예에 따른 세미 플레시 라이다의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 38을 참조하면, 일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다(900)는 레이저 출력부(910) 및 수신부(940)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 레이저 출력부(910)는 빅셀 어레이(911)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 빅셀 어레이99110)는 N X M 매트릭스 구조일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 빅셀 어레이(911)는 복수의 빅셀 유닛(914)을 포함할 수 있다. 이때, 빅셀 유닛(914)은 복수의 빅셀 이미터(emitter)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 빅셀 어레이(811)는 50 X 25 매트릭스 구조의 1250개의 빅셀 유닛(914)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 빅셀 유닛(914)은 확산 각도(diverging angle)를 가질 수 있다. 예를 들어, 빅셀 유닛(914)은 수평(horizontal) 확산 각도(915) 및 수직(vertical) 확산 각도(916)를 가질 수 있다. 예를 들어, 빅셀 유닛(914)은 1.2도의 수평 확산 각도(813) 및 1.2도의 수직 확산 각도(814)를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 수신부(940)는 SPAD 어레이(941)를 포함할 수 있다. 예를 들어, SPAD 어레이(841)는 N X M 매트릭스 구조일 수 있다.
일 실시예에 따르면, SPAD 어레이(941)는 복수의 SPAD 유닛(944)을 포함할 수 있다. 이때, SPAD 유닛(944)은 복수의 SPAD pixel(947)를 포함할 수 있다. 예를 들어, SPAD 유닛(944)은 12 X 12의 SPAD pixel(947)을 포함할 수 있다.
또한 예를 들어, SPAD 어레이(941)는 50 X 25 매트릭스 구조의 1250개의 SPAD 유닛(944)을 포함할 수 있다. 이때, SPAD 유닛(944)의 배열은 빅셀 유닛(914)의 배열에 대응될 수 있다.
일 실시예에 따르면, SPAD 유닛(944)은 수광할 수 있는 FOV를 가질 수 있다. 예를 들어, SPAD 유닛(944)은 수평 FOV(945) 및 수직 FOV(946)를 가질 수 있다. 예를 들어, SPAD 유닛(944)은 1.2도의 수평 FOV(945) 및 1.2도의 수직 FOV(946)를 가질 수 있다.
이때, SPAD 유닛(944)의 FOV는 SPAD 유닛(944)에 포함된 SPAD pixel(947)의 개수에 비례할 수 있다. 또는, SPAD 유닛(944)의 FOV에 의해 SPAD 유닛(944)에 포함된 개별 SPAD pixel(947)의 FOV가 정해질 수 있다.
예를 들어, 개별 SPAD pixel(947)의 수평 FOV(948) 및 수직 FOV(949)가 0.1도일 때, SPAD 유닛(944)이 N X M의 SPAD pixel(947)을 포함한다면, SPAD 유닛(944)의 수평 FOV(945)는 0.1*N이 되고, 수직 FOV(946)는 0.1*M이 될 수 있다.
또한 예를 들어, SPAD 유닛(944)의 수평 FOV(945) 및 수직 FOV(946)가 1.2도이고, SPAD 유닛(944)이 12 X 12의 SPAD pixel(947)을 포함할 때, 개별 SPAD pixel(947)의 수평 FOV(948) 및 수직 FOV(949)은 0.1도(1.2/12)일 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 수신부(840)는 SiPM 어레이(941)를 포함할 수 있다. 예를 들어, SiPM 어레이(841)는 N X M 매트릭스 구조일 수 있다.
일 실시예에 따르면, SiPM 어레이(941)는 복수의 마이크로셀 유닛(944)을 포함할 수 있다. 이때, 마이크로셀 유닛(944)은 복수의 마이크로셀(947)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로셀 유닛(944)은 12 X 12의 마이크로셀(947)을 포함할 수 있다.
또한 예를 들어, SiPM 어레이(941)는 50 X 25 매트릭스 구조의 1250개의 마이크로셀 유닛(944)을 포함할 수 있다. 이때, 마이크로셀 유닛(944)의 배열은 빅셀 유닛(914)의 배열에 대응될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마이크로셀 유닛(944)은 수광할 수 있는 FOV를 가질 수 있다. 예를 들어, 마이크로셀 유닛(944)은 수평 FOV(945) 및 수직 FOV(946)를 가질 수 있다. 예를 들어, 마이크로셀 유닛(944)은 1.2도의 수평 FOV(945) 및 1.2도의 수직 FOV(946)를 가질 수 있다.
이때, 마이크로셀 유닛(944)의 FOV는 마이크로셀 유닛(944)에 포함된 마이크로셀(947)의 개수에 비례할 수 있다. 또는, 마이크로셀 유닛(944)의 FOV에 의해 마이크로셀 유닛(944)에 포함된 개별 마이크로셀(947)의 FOV가 정해질 수 있다.
예를 들어, 개별 마이크로셀(947)의 수평 FOV(948) 및 수직 FOV(949)가 0.1도일 때, 마이크로셀 유닛(944)이 N X M의 마이크로셀(947)을 포함한다면, 마이크로셀 유닛(944)의 수평 FOV(945)는 0.1*N이 되고, 수직 FOV(946)는 0.1*M이 될 수 있다.
또한 예를 들어, 마이크로셀 유닛(944)의 수평 FOV(945) 및 수직 FOV(946)가 1.2도이고, 마이크로셀 유닛(944)이 12 X 12의 마이크로셀(947)을 포함할 때, 개별 마이크로셀(947)의 수평 FOV(948) 및 수직 FOV(949)은 0.1도(1.2/12)일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 레이저 출력부(910)의 빅셀 유닛(914)과 수신부(940)의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)이 대응될 수 있다.
예를 들어, 빅셀 유닛(914)의 수평 확산 각도 및 수직 확산 각도는 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)의 수평 FOV(945) 및 수직 FOV(946)와 동일할 수 있다.
예를 들어, 1행 1열의 빅셀 유닛(914)으로부터 출력된 레이저 빔은 대상체(850)에 의해 반사되어 1행 1열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)에 수광될 수 있다.
또한 예를 들어, N행 M열의 빅셀 유닛(914)으로부터 출력된 레이저 빔은 대상체(850)에 의해 반사되어 N행 M열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)에 수광될 수 있다.
이때, N행 M열의 빅셀 유닛(914)으로부터 출력되어 대상체(850)에 의해 반사된 레이저 빔은 N행 M열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)에 수광되고, 라이다 장치(900)는 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)에 의해 분해능을 가질 수 있다.
예를 들어, SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)이 N행 M열의 SPAD pixel 또는 마이크로셀(947)을 포함한다면, 빅셀 유닛(914)이 조사되는 FOV를 N X M 영역으로 나누어 대상체의 거리 정보를 파악할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 하나의 빅셀 유닛(914)과 복수의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)이 대응될 수 있다. 예를 들어, 1행 1열의 빅셀 유닛(914)으로부터 출력된 레이저 빔은 대상체(850)에 의해 반사되어 1행 1열 및 1행 2열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)에 수광될 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따르면, 복수의 빅셀 유닛(914)과 하나의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)이 대응될 수 있다. 예를 들어, 1행 1열의 빅셀 유닛(914)으로부터 출력된 레이저 빔은 대상체(850)에 의해 반사되어 1행 1열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)에 수광될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 레이저 출력부(910)가 포함하는 복수의 빅셀 유닛(914)은 일정한 시퀀스에 따라 동작할 수도 있고, 랜덤으로 동작할 수도 있다. 이때, 수신부(940)의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)도 빅셀 유닛(914)의 동작에 대응되어 동작할 수 있다.
예를 들어, 빅셀 어레이(911)의 1행 1열의 빅셀 유닛이 동작한 다음, 1행 3열의 빅셀 유닛이 동작할 수 있다. 그 다음, 1행 5열의 빅셀 유닛이 동작하고, 그 다음 1행 7열의 빅셀 유닛이 동작할 수 있다.
이때, 수신부(940)의 1행 1열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)이 동작한 다음, 1행 3열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)이 동작할 수 있다. 그 다음, 1행 5열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)이 동작하고, 그 다음 1행 7열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)이 동작할 수 있다.
또한 예를 들어, 빅셀 어레이(911)의 빅셀 유닛이 랜덤하게 동작할 수 있다. 이때, 랜덤하게 동작하는 빅셀 유닛(914)의 위치와 대응되는 위치에 존재하는 수신부의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)이 동작할 수 있다.
이하에서는 외부 장치로부터 간섭 신호를 최소화할 수 있는 프로세서 및 그 제어 방법에 대해 설명한다.
도 39는 일 실시예에 따른 외부 장치와의 간섭 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 39를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(4000)는 프로세서(4100), 레이저 출력부(4200) 및 디텍팅부(4300)를 포함할 수 있다.
라이다 장치(4000)는 도 1의 라이다 장치(1000)일 수도 있고, 도 2의 라이다 장치(1050)일 수도 있고, 도 3의 라이다 장치(1150)일 수도 있다. 라이다 장치(4000)에 대한 설명은 도 1, 도 2 및 도 3에 대한 설명과 중복될 수 있으므로, 자세한 내용은 생략한다.
프로세서(4100)는 도 1의 제어부(400)일 수 있다. 프로세서(4100)는 제어부, 컨트롤러 또는 컨트롤 유닛 등의 용어로 다양하게 쓰일 수 있다. 프로세서(4100)에 대한 설명은 도 1에 대한 설명과 중복될 수 있으므로, 자세한 내용은 생략한다.
레이저 출력부(4200)는 도 1, 도 2 또는 도 3의 레이저 출력부(100)일 수 있다. 레이저 출력부(4200)에 대한 설명은 도 1, 도 2 및 도 3에 대한 설명과 중복될 수 있으므로, 자세한 내용은 생략한다.
디텍팅부(4300)는 도 1, 도 2 또는 도 3의 센서부(300)일 수 있다. 디텍팅부(4300)에 대한 설명은 도 1, 도 2 및 도 3에 대한 설명과 중복될 수 있으므로, 자세한 내용은 생략한다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(4100)는 레이저 출력부(4200)에 레이저를 출력하도록 하는 제어 신호를 전송할 수 있다. 상기 제어 신호를 수신한 레이저 출력부(4200)는 상기 제어 신호에 응답하여, 레이저(4210)를 출력할 수 있다.
이때, 레이저 출력부(4200)는 옵틱을 포함할 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부(4200)는 레이저 빔을 콜리메이션 시키는 렌즈를 포함할 수 있다. 또한 예를 들어, 레이저 출력부(4200)는 복수의 렌즈를 포함하는 벌크 렌즈를 포함할 수 있다. 따라서, 레이저(4210)는 옵틱을 통과하여 콜리메이션된 레이저일 수 있다.
또는, 레이저 출력부(4200)로부터 출력된 레이저(4210)는 대상체로 조사되기 전, 옵틱부를 거칠 수 있다. 이때, 상기 옵틱부는 도 1, 도 2 또는 도 3의 옵틱부(200)일 수 있다. 옵틱부에 대한 설명은 도 1, 도 2 또는 도 3에 대한 설명과 중복될 수 있으므로, 자세한 내용은 생략한다.
레이저(4210)는 대상체 또는 특정 영역에 조사되어 산란될 수 있다. 이때, 레이저(4210) 중 일부인 반사 레이저(4310)는 디텍팅부(4300)에 수신될 수 있다.
디텍팅부(4300)는 반사 레이저(4310)를 수신하여 출력 신호를 생성할 수 있다. 디텍팅부(4300)는 출력 신호에 기초하여 데이터 셋을 생성, 저장 또는 프로세서(4100)로 전송할 수 있다. 또는 프로세서(4100)는 디텍팅부(4300)로부터 수신한 출력 신호에 기초하여 데이터 셋을 생성 또는 저장할 수 있다.
이때, 데이터 셋은 복수의 시간 구간 동안 대응되는 데이터들의 집합일 수 있다. 또한 이때, 데이터 셋의 복수의 시간 구간은 히스토그램의 타임 빈에 대응되는 시간일 수 있다. 예를 들어, 복수의 시간 구간에 대응되는 데이터는 0ns ~ 1ns 동안의 데이터, 1ns ~ 2ns 동안의 데이터, 2ns ~ 3ns 동안의 데이터 등일 수 있으나, 위 수치에 한정되지 않는다.
프로세서(4100)는 디텍팅부(4300)가 생성한 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋들을 저장할 수 있다. 프로세서(4100)는 복수의 데이터 셋들을 축적하여 히스토그램을 생성할 수 있다.
프로세서(4100)는 복수의 데이터 셋들을 축적하여 생성한 히스토그램을 통해, 반사 레이저(4310)가 디텍팅부(4300)에 감지된 디텍팅 시점을 획득할 수 있다. 디텍팅 시점을 획득하는 방법은 도 32의 설명과 중복될 수 있어, 자세한 내용은 생략한다.
일 실시예에 따르면, 디텍팅부(4300)는 도 31의 SPAD 어레이(750)일 수 있다. 이때, 디텍팅부에 포함된 복수의 SPAD(751)는 각각 다른 영역에서 반사된 반사 레이저(4310)를 감지할 수 있다. 따라서, 프로세서(4100)는 복수의 SPAD(751)가 생성한 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋들을 저장할 수 있다. 따라서, 프로세서(4100)는 각각의 영역에 대한 히스토그램들을 생성할 수 있다.
예를 들어, 제1 SPAD는 제1 영역에서 반사된 레이저를 감지할 수 있다. 프로세서(4100)는 제1 SPAD의 출력신호에 기초한 복수의 데이터 셋들을 축적하여 제1 히스토그램을 생성할 수 있다.
또한 예를 들어, 제2 SPAD는 제1 영역과 상이한 제2 영역에서 반사된 레이저를 감지할 수 있다. 프로세서(4100)는 제2 SPAD의 출력신호에 기초한 복수의 데이터 셋들을 축적하여 제2 히스토그램을 생성할 수 있다.
위의 과정들에 따라, 프로세서(4100)는 디텍팅부(4300)에 포함된 N개의 SPAD(751)에 대응되는 N개의 히스토그램을 생성할 수 있다. 따라서, 프로세서(4100)는 디텍팅부(4300)의 FOV에 포함된 N개의 영역에 대하여, 거리, 중심점 등 각 영역의 특성을 결정할 수 있다.
라이다 장치(4000)의 프로세서(4100)가 레이저 출력부(4200)를 통해 레이저(4210)를 출력하고, 디텍팅부(4300)를 통해 대상체에서 반사된 반사 레이저(4310)를 수신하여 생성한 히스토그램에는 외부 장치(4400)에서 출력된 간섭 레이저(4410)로 인해 생성된 데이터가 포함될 수 있다.
외부 장치(4400)는 라이다 장치(4000)로부터 출력된 레이저(4210)가 아닌 다른 레이저를 출력하는 장치일 수 있다. 즉, 외부 장치(4400)는 라이다 장치(4000)로부터 출력된 레이저(4210)가 아닌 간섭 레이저(4410)를 출력하는 장치일 수 있다.
예를 들어, 외부 장치(4400)는 다른 차량에 포함된 라이다 장치이거나, 도로의 인프라에 포함된 라이다 장치 등 라이다 장치(4000)와 또 다른 라이다 장치일 수 있다. 또한 예를 들어, 외부 장치(4400)는 다른 차량의 헤드라이트, 도로 인프라의 레이저 발광 장치 등일 수 있다. 외부 장치(4400)는 기술한 장치에 한정되지 않고, 간섭 레이저(4410)를 조사하는 모든 장치를 포함할 수 있다.
프로세서(4100)가 생성한 히스토그램에 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터가 포함될 경우, 프로세서(4100)는 대상체에 반사된 반사 레이저(4310)의 디텍팅 시점을 부정확하게 추출할 수 있다.
예를 들어, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터가 특정 히스토그램 타임 빈의 근처에 생성되는 경우, 복수의 데이터 셋이 축적된 히스토그램의 특정 타임 빈의 근처에는 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터가 할당될 것이다.
구체적으로, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터가 20번째 타임 빈 또는 그 근처에 생성되는 경우, 1024개의 데이터 셋이 축적된 히스토그램의 20번째 타임 빈 또는 그 근처에는 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터가 할당될 것이다.
이때, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터가, 히스토그램의 문턱 값(threshold) 이상의 수치일 경우, 프로세서(4100)는 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터를 대상체에서 반사된 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터로 잘못 추출할 수 있다.
따라서, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터가 히스토그램의 문턱 값 이상의 수치로 축적되지 않도록 하기 위해, 프로세서(4100)는 레이저 출력부(4200)의 레이저 출력 시점을 제어할 필요가 있다.
이하에서 프로세서(4100)의 레이저 출력부(4200)의 레이저 출력 시점 제어에 따른 히스토그램 내 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터 형태에 대해 설명한다.
도 40은 일 실시예에 따른 디텍팅부의 복수의 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋을 설명하기 위한 도면이다. 특히, 도 40은 레이저 출력부(4200)가 레이저(4210)를 일정 주기를 가지고 출력하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
레이저 출력부(4200)가 레이저(4210)를 일정 주기를 가지고 출력할 경우, 프로세서(4100)가 생성하는 히스토그램에는 외부 장치(4400)가 출력하는 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터가 문턱 값 이상의 수치를 가지고 포함될 수 있다.
따라서, 프로세서(4100)가 히스토그램을 통해 대상체에서 반사된 반사 레이저(4310)의 디텍팅 시점을 추출할 때, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터가 방해 요소가 될 수 있다.
이하에서는 레이저 출력부(4200)가 레이저(4210)를 일정 주기를 가지고 출력할 때, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터가 할당되는 타임 빈에 대해 자세히 설명한다.
도 40을 참조하면, 레이저 출력부(4200)는 이미터(4220)를 통해 레이저를 출력할 수 있다. 또한, 외부 장치(4400)는 간섭 레이저(4410)를 출력할 수 있다. 또한, 디텍터부(4300)는 디텍터(4320)를 통해 광자를 디텍팅할 수 있다.
이때, 광자는 이미터(4220)로부터 출력된 레이저가 대상체에 반사되어 되돌아오는 반사 레이저(4310)에 포함된 것일 수도 있고, 외부 장치로부터 출력된 간섭 레이저(4410)에 포함된 것일 수도 있다. 또는, 광자는 햇빛 등의 외부 노이즈에 포함된 것일 수도 있다.
디텍터(4320)는 광자를 디텍팅함에 따라 출력 신호를 생성할 수 있다. 디텍터(4320) 또는 프로세서(4100)는 상기 디텍터(4320)의 출력 신호에 기초하여, 복수의 데이터를 포함하는 데이터 셋(4111, 4112, 4113)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(4100)는 상기 디텍터(4320)의 출력 신호에 기초하여, 50, 100, 500, 1024, 2048 또는 4096개의 데이터 셋을 생성할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
결과적으로, 프로세서(4100)는 복수의 데이터 셋(4111, 4112, 4113)을 축적하여 히스토그램을 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(4100)는 50, 100, 500, 1024, 2048 또는 4096개의 데이터 셋을 축적하여 히스토그램을 생성할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 프로세서(4100)는 생성된 히스토그램에 기초하여 대상체의 특성을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 이미터(4220)는 제1 주기(p)마다 레이저(4210)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 이미터(4220)는 제1 시점(t1)에 제1 레이저를 출력하고, 제1 시점(t1)보다 제1 주기(p) 뒤의 시점인 제2 시점(t2)에 제2 레이저를 출력할 수 있다. 또한, 이미터(4220)는 제2 시점(t2)보다 제1 주기(p) 뒤의 시점인 제3 시점(t3)에 제3 레이저를 출력할 수 있다.
디텍터(4320)는 제1 시간 구간(w1), 제2 시간 구간(w2) 및 제3 시간 구간(w3) 동안 광자를 디텍팅할 수 있다.
이때, 제1 시간 구간(w1)의 시작점과 제1 시점(t1) 사이의 간격, 제2 시간 구간(w2)의 시작점과 제2 시점(t2) 사이의 간격 및 제3 시간 구간(w3)의 시작점과 제3 시점(t3) 사이의 간격은 제1 시간 간격일 수 있다.
제1 시간 간격은 0인 경우와 0이 아닌 경우로 나누어 살펴볼 수 있다.
먼저, 제1 시간 간격이 0인 경우를 살펴보면, 제1 시간 구간(w1)에는 제1 레이저를 출력한 제1 시점(t1)이 포함되고, 제2 시간 구간(w2)에는 제2 레이저를 출력한 제2 시점(t2)이 포함되고, 제3 시간 구간(w3)에는 제3 레이저를 출력한 제3 시점(t3)이 포함될 수 있다.
구체적으로 예를 들어, 제1 시간 구간(w1)의 시작점은 제1 시점(t1)과 동일하고, 제2 시간 구간(w2)의 시작점은 제2 시점(t2)과 동일하고, 제3 시간 구간(w3)의 시작점은 제3 시점(t3)과 동일할 수 있다.
제1 시간이 0인 경우, 디텍터(4320)는 이미터(4220)가 레이저를 출력한 시점부터 광자를 디텍팅할 수 있다. 이미터(4220) 및 디텍터(4320)를 이용한 라이다 장치(4000)의 최소 측정 가능한 거리가 짧아지므로, 결국, 라이다 장치(4000)의 근거리 측정이 가능해진다.
또는, 제1 시간 간격이 0이 아닌 경우를 살펴보면, 제1 시간 구간(w1)에 제1 시점(t1)이 포함되지 않고, 제2 시간 구간(w2)에 제2 시점(t2)이 포함되지 않고, 제3 시간 구간(w3)에 제3 시점(t3)이 포함되지 않을 수 있다.
구체적으로 예를 들어, 제1 시간 구간(w1)의 시작점은 제1 시점(t1)으로부터 제1 시간 간격 이후의 시점이고, 제2 시간 구간(w1)의 시작점은 제2 시점(t2)으로부터 상기 제1 시간 간격 이후의 시점이고, 제3 시간 구간(w3)의 시작점은 제3 시점(t3)으로부터 상기 제1 시간 간격 이후의 시점일 수 있다.
이때, 상기 제1 시간 간격이 작을수록, 라이다 장치(4000)가 측정할 수 있는 최소 거리가 작아질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 시간 간격이 일정 수치보다 크다면, 라이다 장치(4000)는 일정 거리 미만에 존재하는 물체를 감지하지 못할 수 있다. 이미터(4220) 및 디텍터(4320)를 이용한 라이다 장치(4000)의 최소 측정 가능한 거리가 길어지므로, 결국, 라이다 장치(4000)의 근거리 측정이 불가능해질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(4100) 또는 디텍터(4320)는 제1 시간 구간(w1)동안 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 제1 데이터 셋(4111)을 생성하고, 제2 시간 구간(w2)동안 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 제2 데이터 셋(4112)을 생성하고, 제3 시간 구간(w3)동안 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 제3 데이터 셋(4113)을 생성할 수 있다.
도 40의 간섭 레이저 디텍팅 시점(4420)은 디텍터(4320)가 간섭 레이저(4410)를 디텍팅한 시점을 시간에 따라 나타낸 결과이다.
예를 들어, 디텍터(4320)는 제1 시간 구간(w1)에 포함된 제1 간섭 시점(s1)에 제1 간섭 레이저를 감지하고, 제2 시간 구간(w2)에 포함된 제2 간섭 시점(s2)에 제2 간섭 레이저를 감지하고, 제3 시간 구간(w3)에 포함된 제3 간섭 시점(s3)에 제3 간섭 레이저를 감지할 수 있다.
따라서, 제1 데이터 셋(4111)은 제1 간섭 레이저에 의해 생성된 데이터를 포함하고, 제2 데이터 셋(4112)은 제2 간섭 레이저에 의해 생성된 데이터를 포함하고, 제3 데이터 셋(4113)에는 제3 간섭 레이저에 의해 생성된 데이터를 포함할 수 있다.
간섭 레이저(4410)의 발광 주기가 일정할 경우, 간섭 레이저(4410)는 디텍터(4320)의 광자 감지 구간(w1, w2, w3)에 일정하게 디텍팅될 수 있다. 그러므로, 간섭 레이저(4410)는 특정 타임 빈 구간 동안에 디텍터(4320)에 감지될 수 있다. 예를 들어, 도 40을 참조하면, 4번째 타임 빈의 시간 구간 또는 4번째 타임 빈 근처의 타임 빈의 시간 구간 동안에 간섭 레이저(4410)는 디텍터(4320)에 감지될 수 있다.
간섭 레이저(4410)가 특정 타임 빈 구간 동안 디텍터(4320)에 감지될 경우, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터는 특정 타임 빈 구간에 생성될 수 있다. 따라서, 복수의 데이터 셋을 축적한 히스토그램은 상기 특정 타임 빈 구간에 일정 값 이상의 수치를 가지는 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터를 포함할 수 있다.
도 41은 일 실시예에 따른 복수의 데이터 셋이 축적된 히스토그램을 설명하기 위한 도면이다. 도 41의 히스토그램은 도 40의 디텍터(4320)의 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋이 축적된 결과이다.
일 실시예에 따르면, 히스토그램은 제1 데이터 셋(4111), 제2 데이터 셋(4112), 제3 데이터 셋(4113), 제4 데이터 셋(4114), 제5 데이터 셋(4115) 내지 제N 데이터 셋(4116)을 포함할 수 있다.
각 데이터 셋은 복수의 히스토그램 타임 빈에 할당된 데이터들을 포함할 수 있다. 특히, 각 데이터 셋은 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터 및 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 데이터 셋(4111)은 4번째 타임 빈에 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터를 포함하고, 15번째 타임 빈에 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터를 포함할 수 있다.
제2 데이터 셋(4112), 제3 데이터 셋(4113), 제4 데이터 셋(4114), 제5 데이터 셋(4115) 내지 제N 데이터 셋(4116)도 각 데이터 셋의 4번째 타임 빈에 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터를 포함하고, 15번째 타임 빈에 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터를 포함할 수 있다.
위 예에서, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터가 할당되는 타임 빈의 위치는 제1 데이터 셋(4111)에서도 4번째, 제2 데이터 셋(4112)에서도 4번째, 제3 데이터 셋(4113)에서도 4번째이므로 모두 동일할 수 있다. 즉, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터가 할당되는 타임 빈의 위치는 데이터 셋마다 모두 동일하거나 비슷할 수 있다.
또한 위 예에서, 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터가 할당되는 타임 빈의 위치는 제1 데이터 셋(4111)에서도 15번째, 제2 데이터 셋(4112)에서도 15번째, 제3 데이터 셋(4113)에서도 15번째이므로 모두 동일할 수 있다. 즉, 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터가 할당되는 타임 빈의 위치는 데이터 셋마다 모두 동일하거나 비슷할 수 있다.
도 40의 레이저 출력부(4200)는 규칙적으로 제1 주기(p) 마다 레이저(4210)를 출력하므로, 데이터 셋에 포함된 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터는 특정 타임 빈 또는 그 근처에 생성될 수 있다. 예를 들어, 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터는 15번째 타임 빈 또는 14번째 및 16번째 타임 빈 등 15번째 타임 빈의 근처에서 생성될 수 있다.
또한 예를 들어, 레이저 출력부(4200)가 규칙적으로 제1 주기(p) 마다 레이저(4210)를 출력함에 따라, 디텍터(4320)도 제1 주기(p) 마다 일정 시간 구간 동안 광자를 디텍팅할 수 있다. 예를 들어, 디텍터(4320)는 제1 시간 구간(w1), 제2 시간 구간(w2) 및 제3 시간 구간(w3) 동안 광자를 디텍팅할 수 있다.
구체적인 예를 들어, 이미터(4220)가 제1 레이저를 출력한 시점인 제1 시점(t1)이 제1 시간 구간(w1)의 시작점이 되고, 이미터(4220)가 제2 레이저를 출력한 시점인 제2 시점(t2)이 제1 시간 구간(w2)의 끝점일 수 있다.
또한, 이미터(4220)가 제2 레이저를 출력한 시점인 제2 시점(t2)이 제2 시간 구간(w2)의 시작점이 되고, 이미터(4220)가 제3 레이저를 출력한 시점인 제3 시점(t3)이 제2 시간 구간(w2)의 끝점일 수 있다. 또한, 이미터(4220)가 제3 레이저를 출력한 시점인 제3 시점(t3)이 제3 시간 구간(w3)의 시작점이 될 수 있다.
디텍터(4320)가 광자를 디텍팅하는 시간 구간이 일정 주기를 가지고 반복되므로, 외부 장치(4400)로부터 출력된 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터도 특정 히스토그램 타임 빈 또는 그 근처에서 생성될 수 있다. 예를 들어, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터는 4번째 타임 빈 또는 3번째 및 5번째 타임 빈 등 4번째 타임 빈의 근처에서 생성될 수 있다.
따라서, 제1 데이터 셋(4111), 제2 데이터 셋(4112), 제3 데이터 셋(4113), 제4 데이터 셋(4114), 제5 데이터 셋(4115) 내지 제N 데이터 셋(4116)이 축적된 히스토그램은 4번째 타임 빈에는 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터를, 15번째 타임 빈에는 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터를 포함할 수 있다.
프로세서(4100)는 히스토그램 내에서 일정 수치 또는 문턱 값(4130) 이상의 수치를 가지는 데이터를 통해 반사 레이저(4310)의 디텍팅 시점을 추출할 수 있다. 그러나, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터 및 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터가 각각 특정 타임 빈에 생성되므로, 복수의 데이터 셋이 축적된 히스토그램에는 문턱 값(4130) 이상의 수치를 가지는 데이터가 복수개일 수 있다.
예를 들어, 히스토그램의 4번째 타임 빈에는 문턱 값(4130) 이상의 수치를 가지는 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터(4121)가 할당될 수 있다. 또한 예를 들어, 히스토그램의 15번째 타임 빈에는 문턱 값(4130) 이상의 수치를 가지는 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터(4122)가 할당될 수 있다.
이때, 프로세서(4100)가 디텍팅 시점을 추출하는 과정에 있어서, 프로세서(4100)는 문턱 값(4130) 이상의 수치를 가지는 복수의 데이터 중 어떤 데이터를 통해 반사 레이저(4310)의 디텍팅 시점을 추출할지에 대하여 문제가 있을 수 있다.
이때, 프로세서(4100)는 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터가 특정 타임 빈에 생성되지 않고 불규칙하게 다양한 타임 빈에 생성되도록 하여, 위 문제를 해결할 수 있다. 즉, 프로세서(4100)가 복수의 데이터 셋을 축적하여 히스토그램을 생성할 때, 프로세서(4100)는 특정 타임 빈에 할당된 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터가 문턱 값(4130) 이상의 수치를 가지지 않도록 할 수 있다.
즉, 프로세서(4100)는 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터의 시간적 분산을 증가시켜, 특정 타임 빈에 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터가 문턱 값(4130) 이상의 수치를 가지지 않도록 할 수 있다.
이때, 프로세서(4100)는 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터의 시간적 분산은 증가시키고, 라이다 장치(4000) 내의 레이저 출력부(4200)에서 방출된 레이저(4210)가 대상체에 의해서 반사되어 수신되는 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터의 시간적 분산은 감소시켜야한다.
즉, 프로세서(4100)는 동일한 대상체에 대하여 반사된 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터의 시간적 분산을 감소시켜, 상기 데이터가 특정 타임 빈에 축적되어 일정 값 이상의 수치를 가질 수 있도록, 레이저 출력부(4200)의 레이저 출력 시점과 디텍팅부(4300)의 디텍팅하는 시간 구간을 제어할 수 있다.
이하에서는 프로세서(4100)가 레이저 출력부(4200)의 레이저 출력 시점 및 디텍팅부(4300)의 디텍팅하는 시간 구간을 제어하는 방법에 대해서 설명한다.
도 42는 다른 일 실시예에 따른 디텍팅부의 복수의 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋을 설명하기 위한 도면이다. 특히, 도 42는 레이저 출력부(4200)가 레이저(4210)를 일정하지 않은 주기를 가지고 출력하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
레이저 출력부(4200)가 레이저(4210)를 일정하지 않은 주기를 가지고 출력할 경우, 프로세서(4100)가 생성하는 히스토그램에는 외부 장치(4400)가 출력하는 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터가 일정 수치 이하의 수치를 가지고 포함될 수 있다.
따라서, 프로세서(4100)가 히스토그램을 통해 대상체에서 반사된 레이저(4310)의 디텍팅 시점을 추출할 때, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터가 방해 요소가 되지 않을 수 있다.
도 42를 참조하면, 도 40과 마찬가지로, 레이저 출력부(4200)는 이미터(4220)를 통해 레이저를 출력할 수 있다. 또한, 외부 장치(4400)는 간섭 레이저(4410)를 출력할 수 있다. 또한, 디텍터부(4300)는 디텍터(4320)를 통해 광자를 디텍팅할 수 있다.
이때, 광자는 이미터(4220)로부터 출력된 레이저에 포함된 것일 수도 있고, 간섭 레이저(4410)에 포함된 것일 수도 있다. 또는, 광자는 햇빛 등의 외부 노이즈에 포함된 것일 수도 있다.
디텍터(4320)의 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋을 통해 히스토그램을 생성하는 과정에 대한 설명은 도 40과 중복될 수 있으므로, 자세한 내용은 생략한다.
일 실시예에 따르면, 이미터(4220)는 불규칙적인 간격을 가지고 레이저(4210)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 이미터(4220)는 제1 시점(t1)에 제1 레이저를 출력하고, 제2 시점(t2)에 제2 레이저를 출력하고, 제3 시점(t3)에 제3 레이저를 출력할 수 있다. 이때, 제1 시점(t1)과 제2 시점(t2) 사이의 간격은 제2 시점(t2)과 제3 시점(t3) 사이의 간격과 상이할 수 있다.
예를 들어, 제1 시점(t1)과 제2 시점(t2) 사이의 간격은 제1 시간 구간(w1) 및 제1 딜레이(dd1)의 합일 수 있다. 또한 예를 들어, 제2 시점(t2)과 제3 시점(t3) 사이의 간격은 제2 시간 구간(w2) 및 제2 딜레이(dd2)의 합일 수 있다.
이때, 제1 시간 구간(w1)과 제2 시간 구간(w2)의 크기는 동일할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한 이때, 제1 딜레이(dd1)와 제2 딜레이(dd2)의 크기는 상이할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
구체적인 예를 들어, 제1 시점(t1)과 제2 시점(t2) 사이의 간격은 3us이고, 제2 시점(t2)과 제3 시점(t3) 사이의 간격은 2.5us일 수 있다. 이때, 제1 시간 구간(w1) 및 제2 시간 구간(w2)은 동일하게 2us이고, 제1 딜레이(dd1)는 1us, 제2 딜레이(dd2)는 0.5us일 수 있다.
레이저 출력부(4200)의 이미터(4220)가 불규칙적인 간격을 가지고 레이저(4210)를 출력하는 것은 여러가지 방법으로 구현이 가능할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(4100)는 레이저 출력부(4200)에 트리거 신호를 전송하여, 레이저 출력부(4200)의 이미터(4220)가 레이저(4210)를 출력하도록 할 수 있다. 이때, 상기 트리거 신호는 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호의 합일 수 있다.
예를 들어, 제1 제어 신호는 규칙적인 주기를 가지는 신호일 수 있다. 구체적으로, 제1 제어 신호는 도 40의 이미터(4220)가 가지는 방출 주기, 즉, 제1 주기(p)가 반복되는 신호일 수 있다.
또한 예를 들어, 제2 제어 신호는 불규칙적인 주기를 가지는 신호일 수 있다. 구체적으로, 제2 제어 신호는 시간 간격이 랜덤한 신호를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 제어 신호는 랜덤 함수에 의한 신호를 포함할 수 있고, 지터(jitter)를 이용한 신호를 포함할 수 있고, 일정 시퀀스에 의해 정해진 신호를 포함할 수 있다.
구체적인 예를 들어, 제2 제어 신호는 신호간의 간격이 일정 시간(T)의 배수인, T, 2T, 3T, 4T의 시간 간격을 가지는 신호이거나, 신호간의 간격이 T, 3T, 2T, 4T의 미리 정해진 시퀀스를 따르는 신호일 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 프로세서(4100)는 레이저 출력부(4200)에 트리거 신호를 전송하여, 레이저 출력부(4200)의 이미터(4220)가 레이저(4210)를 출력하도록 할 수 있다. 이때, 상기 트리거 신호는 위에서 설명한 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호의 합이 아닌, 불규칙적인 단일 신호일 수 있다.
예를 들어, 트리거 신호 자체가 불규칙적인 주기를 가지는 신호일 수 있다. 구체적으로, 트리거 신호는 랜덤 함수에 의한 신호를 포함할 수 있고, 일정 시퀀스에 의해 정해진 신호를 포함할 수 있다.
구체적인 예를 들어, 트리거 신호는 위에서 설명한 제2 제어 신호와 마찬가지로, 일정 시간의 배수인 시간 간격을 가지는 신호이거나, 미리 정해진 시퀀스를 따르는 신호일 수 있다.
위에서 언급한 두 가지 방법에 한정되지 않고, 이미터(4220)가 레이저(4210)를 불규칙적으로 출력하도록 하기 위해, 프로세서(4100)가 불규칙한 시간 간격을 가지는 트리거 신호를 생성하는 방법은 다양할 수 있다.
도 40의 설명과 마찬가지로, 디텍터(4320)는 제1 시간 구간(w1), 제2 시간 구간(w2) 및 제3 시간 구간(w3) 동안 광자를 디텍팅할 수 있다.
이때, 제1 시간 구간(w1)의 시작점과 제1 시점(t1) 사이의 간격, 제2 시간 구간(w2)의 시작점과 제2 시점(t2) 사이의 간격 및 제3 시간 구간(w3)의 시작점과 제3 시점(t3) 사이의 간격은 제1 시간 간격일 수 있다.
상기 제1 시간 간격이 0인 경우와 0이 아닌 경우에 대해서는 도 40의 설명과 중복될 수 있으므로, 자세한 내용은 생략한다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(4100) 또는 디텍터(4320)는 제1 시간 구간(w1)동안 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 제1 데이터 셋(4131)을 생성하고, 제2 시간 구간(w2)동안 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 제2 데이터 셋(4132)을 생성하고, 제3 시간 구간(w3)동안 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 제3 데이터 셋(4133)을 생성할 수 있다.
예를 들어, 디텍터(4320)는 제1 시간 구간(w1)에 포함된 제1 간섭 시점(s1)에 제1 간섭 레이저를 감지하고, 제2 시간 구간(w2)에 포함된 제2 간섭 시점(s2)에 제2 간섭 레이저를 감지하고, 제3 시간 구간(w3)에 포함된 제3 간섭 시점(s3)에 제3 간섭 레이저를 감지할 수 있다.
프로세서(4100) 또는 디텍터(4320)는 제1 시간 구간(w1) 동안 제1 간섭 레이저에 의해 생성된 데이터를 생성하고, 제2 시간 구간(w2) 동안 제2 간섭 레이저에 의해 생성된 데이터를 생성하고, 제3 시간 구간(w3) 동안 제3 간섭 레이저에 의해 생성된 데이터를 생성할 수 있다.
따라서, 제1 데이터 셋(4131)에는 제1 간섭 레이저에 의해 생성된 데이터가 포함되고, 제2 데이터 셋(4132)에는 제2 간섭 레이저에 의해 생성된 데이터가 포함되고, 제3 데이터 셋(4133)에는 제3 간섭 레이저에 의해 생성된 데이터가 포함될 수 있다.
도 40과 달리, 이미터(4220)의 레이저 방출 시점 및 디텍터(4320)의 광자를 디텍팅하는 시간 구간(w1, w2, w3)이 일정 주기를 가지지 않기 때문에, 간섭 레이저(4410)는 디텍터(4320)에 특정 타임 빈 구간 동안에만 감지되는 것이 아니라, 다양한 타임 빈 구간 동안에 감지될 수 있다. 즉, 도 42의 실시예에서는, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터가 할당되는 타임 빈의 범위가 도 40에 비해 넓을 수 있다.
예를 들어, 도 42의 간섭 레이저 디텍팅 시점(4420)을 참조하면, 이미터(4220)가 제1 레이저를 출력한 제1 시점(t1) 이후, 간섭 레이저(4410)는 제1 시간 구간(w1) 내의 제1 간섭 시점(s1)에 감지될 수 있다. 그 결과, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터는 제1 데이터 셋(4131)의 10번째 타임 빈에 생성될 수 있다.
또한 예를 들어, 이미터(4220)가 제2 레이저를 출력한 제2 시점(t2) 이후, 간섭 레이저(4410)는 제2 시간 구간(w2) 내의 제2 디텍팅 시점(s2)에 감지될 수 있다. 그 결과, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터는 제2 데이터 셋(4132)의 4번째 타임 빈에 생성될 수 있다.
또한 예를 들어, 이미터(4220)가 제3 레이저를 출력한 제3 시점(t3) 이후, 간섭 레이저(4410)는 제3 시간 구간(w3) 내의 제3 디텍팅 시점(s3)에 감지될 수 있다. 그 결과, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터는 제3 데이터 셋(4133)의 2번째 타임 빈에 생성될 수 있다.
위 예에서, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터가 할당되는 타임 빈의 위치는 제1 데이터 셋(4131)에서는 10번째, 제2 데이터 셋(4132)에서는 4번째, 제3 데이터 셋(4133)에서는 2번째이므로 모두 상이할 수 있다. 즉, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터가 할당되는 타임 빈의 위치는 데이터 셋마다 다를 수 있다.
따라서, 간섭 레이저(4410)이 디텍터(4320)에 감지될 때, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터는 특정 타임 빈 구간 동안에만 생성되지 않고 다양한 타임 빈 구간에 생성되므로, 복수의 데이터 셋을 축적한 히스토그램은 일정 수치 이상의 수치를 가지는 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터를 포함하지 않을 수 있다.
도 43은 다른 일 실시예에 따른 복수의 데이터 셋이 축적된 히스토그램을 설명하기 위한 도면이다. 도 43의 히스토그램(4140)은 도 42의 디텍터(4320)의 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋이 축적된 결과이다.
일 실시예에 따르면, 히스토그램(4140)은 제1 데이터 셋(4131), 제2 데이터 셋(4132), 제3 데이터 셋(4133), 제4 데이터 셋(4134), 제5 데이터 셋(4135) 내지 제N 데이터 셋(4136)을 포함할 수 있다.
각 데이터 셋은 복수의 히스토그램 타임 빈에 할당된 데이터들을 포함할 수 있다. 특히, 각 데이터 셋은 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터 및 레이저 출력부(4200)로부터 출력된 레이저가 대상체에 반사되어 되돌아오는 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 데이터 셋(4131)은 10번째 타임 빈에 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터를 포함하고, 15번째 타임 빈에 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터를 포함할 수 있다.
또한 예를 들어, 제2 데이터 셋(4132)은 4번째 타임 빈에 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터를 포함하고, 15번째 타임 빈에 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터를 포함할 수 있다.
또한 예를 들어, 제3 데이터 셋(4133)은 2번째 타임 빈에 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터를 포함하고, 15번째 타임 빈에 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터를 포함할 수 있다.
또한 예를 들어, 제4 데이터 셋(4134)은 8번째 타임 빈에 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터를 포함하고, 15번째 타임 빈에 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터를 포함할 수 있다.
또한 예를 들어, 제5 데이터 셋(4135)은 6번째 타임 빈에 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터를 포함하고, 15번째 타임 빈에 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터를 포함할 수 있다.
또한 예를 들어, 제N 데이터 셋(4136)은 12번째 타임 빈에 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터를 포함하고, 15번째 타임 빈에 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터를 포함할 수 있다.
도 42의 레이저 출력부(4200)는 불규칙한 주기를 가지고 레이저(4210)를 출력하므로, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터는 특정 타임 빈 또는 그 근처에 생성되지 않고, 다양한 타임 빈에 생성될 수 있다. 예를 들어, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터는 각 데이터 셋의 10번째, 4번째, 2번째, 8번째, 6번째, 12번째 타임 빈에 생성될 수 있다.
프로세서(4100)는 레이저 출력부(4200)가 불규칙한 주기를 가지고 레이저(4210)를 출력하게 함으로써, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터의 시간적 분산을 증가시킬 수 있다. 따라서, 복수의 데이터 셋이 축적된 히스토그램(4140)에는 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터의 수치가 일정 수치(문턱 값, 4130) 이상이 될 수 없다.
반대로, 레이저 출력부(4200)의 레이저(4210) 출력 시점과 디텍터(4320)가 광자를 검출하는 시간 구간의 시점이 일정(또는 동기화)하므로, 데이터 셋에 포함된 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터는 특정 타임 빈 또는 그 근처에서 생성될 수 있다. 예를 들어, 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터는 각 데이터 셋의 15번째 타임 빈 또는 14번째 및 16번째 타임 빈 등 15번째 타임 빈의 근처에서 생성될 수 있다.
프로세서(4100)는 레이저 출력부(4200)의 레이저(4210) 출력 시점과 디텍터(4320)의 검출 구간의 시작점 사이의 간격을 일정하게 함으로써, 레이저 출력부(4200)가 방출한 레이저(4210)에 의해 생성된 데이터의 시간적 분산을 감소시킬 수 있다. 따라서, 복수의 데이터 셋이 축적된 히스토그램(4140)에는 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터만이 일정 수치(문턱 값, 4130) 이상의 수치를 가질 수 있다.
프로세서(4100)는 히스토그램(4140)을 통해 반사 레이저(4310)의 감지 시간을 추출할 수 있다. 프로세서(4100)는 히스토그램(4140) 내의 데이터 중 문턱 값(4130) 이상의 수치를 가지는 데이터를 추출하고, 상기 데이터의 시간 구간에 기초하여 반사 레이저(4310)의 감지 시간을 추출할 수 있다.
이때, 도 43의 히스토그램(4140)은 문턱 값(4130) 이상의 수치를 가지는 데이터의 개수가 도 41의 히스토그램(4120)의 개수보다 작기 때문에, 반사 레이저(4310)의 감지 시간을 추출하는 과정이 더 용이할 수 있다.
즉, 프로세서(4100)는 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터의 시간적 분산은 감소시키고, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터의 시간적 분산은 증가시켜, 문턱 값(4130) 이상의 수치를 가지는 데이터의 개수를 최소화함으로써 반사 레이저(4310)의 감지 시간을 용이하게 추출할 수 있다.
예를 들어, 도 41의 히스토그램(4120)은 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터의 시간적 분산이 작으므로, 문턱 값(4130) 이상의 수치를 가지는 데이터의 개수가 2개가 되어, 프로세서(4100)는 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터(4121)를 기초로 반사 레이저(4310)의 디텍팅 시점을 잘못 추출할 수 있다.
그러나, 도 43의 히스토그램(4140)은 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터의 시간적 분산이 크므로, 문턱 값(4130) 이상의 수치를 가지는 데이터의 개수가 1개가 되어, 프로세서(4100)는 진정 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터(4142)를 기초로 반사 레이저(4310)의 디텍팅 시점을 올바르게 추출할 수 있다.
프로세서(4100)가 히스토그램 내에서 반사 레이저(4310)의 디텍팅 타임을 추출하는 방법에 있어서, 문턱 값(4130)을 이용한 추출 방법에 대해서만 서술하였으나, 이에 한정되지 않고 다양한 방법이 적용될 수 있다.
예를 들어, 프로세서(4100)는 히스토그램 내의 데이터들의 질량 중심(center of mass)를 이용하여 반사 레이저(4310)의 디텍팅 타임을 추출할 수도 있다.
또한 예를 들어, 프로세서(4100)는 히스토그램 내에 문턱 값(4130) 이상의 수치를 가지는 복수의 생성된 데이터가 존재할 경우, 가장 높은 수치를 가지는 데이터가 존재하는 구간 또는 가장 높은 수치를 가지는 데이터와 그 근처의 데이터들이 존재하는 구간에 기초하여 반사 레이저(4310)의 디텍팅 타임을 추출할 수도 있다.
구체적인 예를 들어, 문턱 값(4130) 이상의 수치를 가지는 복수의 데이터 중, 4us ~ 5us의 시간 구간을 가지는 5번째 타임 빈에 생성된 데이터의 수치는 50이고, 3us ~ 4us의 시간 구간을 가지는 4번째 타임 빈에 생성된 데이터의 수치는 40이고, 5us ~ 6us의 시간 구간을 가지는 6번째 타임 빈에 생성된 데이터의 수치는 30인 경우가 존재할 수 있다.
이때, 가장 높은 수치를 가지는 데이터는 5번째 타임 빈에 생성된 데이터이므로, 프로세서(4100)는 5번째 타임 빈의 시간 구간인 4us ~ 5us의 구간에 반사 레이저(4310)가 디텍터(4320)에 감지된 것으로 판단할 수 있다. 이때 추가적으로, 프로세서(4100)는 5번째 타임 빈의 전, 후 타임빈인 4번째 타임 빈에 생성된 데이터의 수치 및 6번째 타임 빈에 생성된 데이터의 수치를 참고하여, 디텍팅 시점을 추출할 수 있다.
예를 들어, 4번째 타임 빈에 생성된 수치가 6번째 타임 빈에 생성된 수치보다 크므로, 프로세서(4100)는 5번째 타임 빈의 시간 구간의 중간점인 4.5us 이전의 시점에서 반사 레이저(4310)가 디텍터(4320)에 감지된 것으로 판단할 수 있다.
구체적인 예를 들어, 프로세서(4100)는 5번째 타임 빈의 시간 구간인 4us ~ 5us를 4번째 타임 빈에 생성된 데이터의 수치 및 6번째 타임 빈에 생성된 데이터의 수치의 비율을 가지고 나눌 수 있다. 즉, 프로세서(4100)는 상기 비율(40:30, 즉 4:3)을 통해, 반사 레이저(4310)가 디텍터(4320)에 4.42us에 감지된 것으로 판단할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 상기 비율을 통한 계산법은 다양할 수 있다.
위의 예시에 한정되지 않고, 프로세서(4100)가 히스토그램 내에서 반사 레이저(4310)의 디텍팅 시점을 찾는 방법은 통상의 기술자라면 적용시킬 수 있는 모든 방법이 될 수 있을 것이다.
도 44는 레이저 출력부의 레이저 출력 신호의 타이밍과 디텍팅부의 수신 신호의 타이밍을 설명하기 위한 도면이다.
도 44를 참조하면, 레이저 출력부(4200)는 레이저를 출력하는 이미터(4230)를 포함하고, 디텍팅부(4300)는 광자를 감지하는 디텍터(4330)를 포함할 수 있다.
이미터(4230)와 디텍터(4330)에 대한 설명은 전술한 내용과 중복되므로, 자세한 내용은 생략한다.
일 실시예에 따르면, 이미터(4230)는 프로세서(4100)의 제어에 의해 제1 시점(t1)에 제1 레이저를 출력하고, 제2 시점(t2)에 제2 레이저를 출력하고, 제3 시점(t3)에는 제3 레이저를 출력할 수 있다.
제1 시점(t1)과 제2 시점(t2) 사이는 제1 주기(p1) 만큼의 시간 간격이 존재하고, 제2 시점(t2)과 제3 시점(t3) 사이는 제2 주기(p2) 만큼의 시간 간격이 존재할 수 있다.
제1 시간 간격은 고정 주기(p)와 제1 딜레이(dd1)의 합일 수 있고, 제2 시간 간격은 고정 주기(p)와 제2 딜레이(dd2)의 합일 수 있다. 이때, 제1 딜레이(dd1)와 제2 딜레이(dd2)가 동일할 경우, 제1 주기(p1)와 제2 주기(p2)는 동일할 수 있다. 또는, 제1 딜레이(dd1)와 제2 딜레이(dd2)가 상이할 경우, 제1 주기(p1)와 제2 주기(p2)는 상이할 수 있다.
프로세서(4100)는 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터의 시간적 분산을 증가시키기 위해, 상기 제1 주기(p1)와 상기 제2 주기(p2)를 상이하게 하여 이미터(4230)의 레이저 출력 시점을 제어할 수 있다.
프로세서(4100)는 이미터(4230)의 출력 시점 자체를 제1 주기(p1) 및 제2 주기(p2) 등 불규칙적으로 제어함으로써, 제1 시점(t1), 제2 시점(t2), 제3 시점(t3)을 결정할 수 있다. 또는 프로세서(4100)는 이미터(4230)에 일정한 고정 주기(p)를 갖도록 트리거 신호를 전송하고, 상기 트리거 신호에 불규칙적인 가변 딜레이(d1, d2)를 더함으로써, 제1 시점(t1), 제2 시점(t2), 제3 시점(t3)을 결정할 수 있다. 자세한 내용은 앞부분의 설명과 중복되므로 생략한다.
일 실시예에 따르면, 디텍터(4330)는 프로세서(4100)의 제어에 의해 일정 주기 동안 광자를 디텍팅할 수 있다. 도 44를 참조하면, 디텍터(4330)는 제1 시간 구간(w1), 제2 시간 구간(w2) 및 제3 시간 구간(w3) 동안 광자를 디텍팅할 수 있다.
이때, 제1 시점(t1)과 제1 시간 구간(w1)의 시작점 사이의 간격, 제2 시점(t2)과 제2 시간 구간(w2)의 시작점 사이의 간격 및 제3 시점(t3)과 제3 시간 구간(3)의 시작점 사이의 간격은 모두 동일하게 제1 시간 간격을 가질 수 있다.
이미터(4230)의 레이저 출력 시점과 디텍터의 광자 감지 시간 구간의 시작점 사이의 간격이 모두 동일한 이유는, 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터의 시간적 분산을 감소시키기 위해서이다.
즉, 동일한 영역 또는 대상체로 향하는 제1 레이저, 제2 레이저 및 제3 레이저가 반사되어 디텍터(4330)에 감지될 때, 상기 레이저들은 동일한 영역 또는 대상체에 반사되었기 때문에, 제1 레이저에 의해 산출된 상기 영역의 거리, 제2 레이저에 의해 산출된 상기 영역의 거리 및 제3 레이저에 의해 산출된 상기 영역의 거리는 모두 동일하여야 한다.
따라서, 상기 레이저들에 의해 산출된 거리가 모두 동일하도록, 이미터(4230)의 레이저 출력 시점과 디텍터의 광자 감지 시간 구간의 시작점 사이의 간격은 모두 제1 시간 간격으로 동일할 수 있다.
이때, 상기 제1 시간 간격이 0인 경우와 0이 아닌 경우에 대해서는 도 40의 설명과 중복될 수 있으므로, 자세한 내용은 생략한다.
일 실시예에 따르면, 디텍터(4330)의 광자 감지 구간 내에 이미터(4230)가 출력한 레이저가 감지될 수 있다.
예를 들어, 디텍터(4330)는 광자 감지 구간인 제1 시간 구간(w1) 동안 이미터(4230)에 의해 제1 시점(t1)에 출력된 제1 레이저 중 대상체에 반사되어 되돌아오는 반사 레이저(4310)를 제1 디텍팅 시점(d1)에 감지할 수 있다.
또한 예를 들어, 디텍터(4330)는 광자 감지 구간인 제2 시간 구간(w2) 동안 이미터(4230)에 의해 제2 시점(t2)에 출력된 제2 레이저 중 대상체에 반사되어 되돌아오는 반사 레이저(4310)를 제2 디텍팅 시점(d2)에 감지할 수 있다.
또한 예를 들어, 디텍터(4330)는 광자 감지 구간인 제3 시간 구간(w3) 동안 이미터(4230)에 의해 제3 시점(t3)에 출력된 제3 레이저 중 대상체에 반사되어 되돌아오는 반사 레이저(4310)를 제3 디텍팅 시점(d3)에 감지할 수 있다.
이미터(4230)의 레이저 출력 시점과 디텍터의 광자 감지 시간 구간의 시작점 사이의 간격이 모두 제1 시간 간격으로 동일한 경우, 제1 시점(t1)과 제1 디텍팅 시점(d1) 사이의 간격, 제2 시점(t2)과 제2 디텍팅 시점(d2) 사이의 간격 및 제3 시점(t3)과 제3 디텍팅 시점(d3) 사이의 간격은 모두 동일할 수 있다.
이때, 이미터(4230)의 레이저 출력 주기가 불규칙할 경우, 제1 시점(t1)과 제2 디텍팅 시점(d2) 사이의 간격인 제1 분포 간격(a1)은 제2 시점(t2)과 제3 디텍팅 시점(d3) 사이의 간격인 제2 분포 간격(a2)과 상이할 수 있다.
1) 이미터(4230)의 레이저 출력 시점과 디텍터의 광자 감지 시간 구간의 시작점 사이의 간격이 모두 제1 시간 간격으로 동일하고, 2) 레이저 출력 시점과 레이저의 디텍팅 시점 사이의 간격이 동일하고, 3) 상기 제1 분포 간격(a1) 및 상기 제2 분포 간격(a2)이 상이하기 때문에, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터의 시간적 분포는 넓고, 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터의 시간적 분포는 좁을 수 있다.
따라서, 프로세서(4100)는 복수의 데이터 셋을 축적할 때, 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터가 할당되는 타임 빈의 범위는 넓고, 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터가 할당되는 타임 빈의 범위는 좁도록 히스토그램을 생성할 수 있다.
다시 말해, 히스토그램 내에서 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터가 할당되는 타임 빈의 범위는 제1 범위이고, 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터가 할당되는 타임 빈의 범위는 상기 제1 범위보다 좁은 제2 범위일 수 있다.
도 45는 레이저 출력부의 레이저 출력 신호의 타이밍에 따른 히스토그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 45(a)는 도 40의 레이저 출력부의 출력 신호 타이밍에 따른 제1 히스토그램(4500)을 설명하기 위한 도면이다. 도 45(b)는 도 42의 레이저 출력부의 출력 신호 타이밍에 따른 제2 히스토그램(4600)을 설명하기 위한 도면이다.
도 45(a)를 참조하면, 제1 히스토그램(4500) 내에서 문턱 값 이상의 수치를 가지는 데이터는 제1 데이터(4510) 및 제2 데이터(4520)일 수 있다.
제1 데이터(4510)는 레이저 출력부(4200)로부터 출력된 레이저에 의해 생성된 데이터이고, 제2 데이터(4520)는 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터일 수 있다.
프로세서(4100)는 제1 히스토그램(4500)을 통해 대상체의 거리를 산출할 때, 문턱 값 이상의 수치를 가지는 데이터를 기초로 거리를 산출할 수 있다. 이때, 프로세서(4100)는 제1 데이터(4510)를 기초로 거리를 산출할 수도 있고, 제2 데이터(4520)를 기초로 거리를 산출할 수도 있다. 그러나, 프로세서(4100)가 제2 데이터(4520)를 기초로 거리를 산출할 경우, 거리 측정에 오류가 생길 수 있다.
도 45(b)를 참조하면, 제2 히스토그램(4600) 내에서 문턱 값 이상의 수치를 가지는 데이터는 제3 데이터(4610)가 유일할 수 있다. 또한, 제2 히스토그램(4600) 내에서 제4 데이터(4620)는 문턱 값 이하의 수치를 가지는 복수의 데이터일 수 있다.
이때, 제3 데이터(4610)는 레이저 출력부(4200)로부터 출력된 레이저에 의해 생성된 데이터이고, 제4 데이터(4620)는 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터일 수 있다.
프로세서(4100)는 레이저 출력부(4200)로부터 출력된 레이저에 의해 생성된 데이터의 시간적 분산을 감소시키므로, 상기 데이터가 협범위의 타임 빈에 축적되어 문턱 값 이상의 수치를 가지는 제3 데이터(4610)가 생성될 수 있다.
또한 프로세서(4100)는 간섭 레이저(4410)에 의해 생성된 데이터의 시간적 분산을 증가시키므로, 상기 데이터가 일정 구간의 광범위의 타임 빈에 축적되어 문턱 값 이하의 수치를 가지는 제4 데이터(4620)가 생성될 수 있다.
프로세서(4100)는 제2 히스토그램(4600)을 통해 대상체의 거리를 산출할 때, 문턱 값 이상의 수치를 가지는 데이터를 기초로 거리를 산출할 수 있다. 이때, 제2 히스토그램(4600) 내에서 문턱 값 이상의 수치를 가지는 데이터는 제3 데이터(4610) 뿐이므로, 제3 데이터(4610)를 기초로 거리를 산출할 수 있다.
따라서, 프로세서(4100)는 제1 히스토그램(4500)를 통해 대상체의 거리를 산출할 때보다, 제2 히스토그램(4600)를 통해 대상체의 거리를 산출할 때, 더 정확한 거리를 산출할 수 있다.
도 46은 일 실시예에 따른 라이다 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 46을 참조하면, 라이다 장치의 제어 방법은 레이저 출력 시점을 결정하는 단계(S4110), 디텍팅부의 레이저를 디텍팅하는 시간 구간의 시작점을 결정하는 단계(S4120), 디텍팅부의 출력 신호에 기초하여 히스토그램을 생성하는 단계(S4130) 및 히스토그램의 데이터에 기초하여 대상체의 특성을 결정하는 단계(S4140)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 레이저 출력 시점을 결정하는 단계(S4110)는 도 42의 제1 레이저 출력 시점(t1), 제2 레이저 출력 시점(t2) 및 제3 레이저 출력 시점(t3)을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 자세한 내용은 도 42의 내용과 중복될 수 있어 생략한다.
일 실시예에 따르면, 디텍팅부의 레이저를 디텍팅하는 시간 구간의 시작점을 결정하는 단계(S4120)는 도 42의 제1 시간 구간(w1)의 시작점, 제2 시간 구간(w2)의 시작점 및 제3 시간 구간(w3)의 시작점을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 자세한 내용은 도 42의 내용과 중복될 수 있어 생략한다.
일 실시예에 따르면, 디텍팅부의 출력 신호에 기초하여 히스토그램을 생성하는 단계(S4130)는 도 43의 제1 데이터 셋(4131), 제2 데이터 셋(4132), 제3 데이터 셋(4133), 제4 데이터 셋(4134), 제5 데이터 셋(4135) 내지 제N 데이터 셋(4136)을 축적하여 히스토그램(4140)을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 자세한 내용은 도 43의 내용과 중복될 수 있어 생략한다.
일 실시예에 따르면, 히스토그램의 데이터에 기초하여 대상체의 특성을 결정하는 단계(S4140)는 대상체의 거리, 중심점, 위치 좌표 등을 산출 또는 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 대해서는 위의 설명과 중복될 수 있어 생략한다.
이하에서는 라이다 장치의 프로세서가 디텍팅 환경에 따른 디텍팅 파라미터를 결정하는 방법에 대해서 설명한다.
디텍팅부(4300)의 디텍팅 파라미터는 디텍팅 환경에 대응하여 정해질 수 있다. 예를 들어, 디텍팅 파라미터는 외부 노이즈의 양이나 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터의 포화(saturation) 정도에 따라 정해질 수 있다.
거리 측정의 정확도를 향상시키기 위해서는 측정하는 영역마다 디텍팅 파라미터를 다르게 결정해야 한다. 예를 들어, 제1 영역의 노이즈가 제2 영역의 노이즈보다 많은 경우, 제1 영역에 대한 히스토그램의 디텍팅 파라미터는 제2 영역에 대한 디텍팅 파라미터보다 커야할 수 있다.
구체적으로, 제1 영역에 대한 히스토그램의 문턱 값은 제2 영역에 대한 문턱 값보다 커야할 수 있다. 결과적으로, 제1 영역에 대한 히스토그램의 문턱 값이 높기 때문에, 제2 영역보다 많은 양의 노이즈를 가진 제1 영역에 대해서 거리 측정의 정확도를 향상시킬 수 있다.
디텍팅 파라미터는 외부 환경에 의해 달라질 수 있으므로, 디텍팅 파라미터를 결정하기 위한 데이터에는 레이저 출력부(4200)로부터 출력된 레이저에 의한 데이터가 포함되지 않아야 한다. 즉, 디텍팅 파라미터를 측정하는 환경에는 레이저 출력부(4200)로부터 출력된 레이저의 영향이 없어야 한다.
다시 말해, 디텍팅 파라미터를 결정하는 시간 구간 동안에는 레이저 출력부(4200)가 레이저를 출력하지 않아야 한다. 따라서, 프로세서(4100)는 상기 디텍팅 파라미터를 결정하는 시간 구간 이후에 레이저를 출력하도록 레이저 출력부(4200)를 제어할 수 있다.
도 47은 또 다른 일 실시예에 따른 디텍팅부의 복수의 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋을 설명하기 위한 도면이다.
도 47을 참조하면, 레이저 출력부(4200)는 이미터(5220)를 통해 레이저를 출력할 수 있다. 또한, 디텍팅부(4300)는 디텍터(5320)를 통해 광자를 디텍팅할 수 있다.
이때, 상기 광자는 이미터(5220)로부터 출력된 레이저가 대상체에 반사되어 되돌아오는 반사 레이저(4310)에 포함된 것일 수 있다. 또는, 광자는 햇빛 등의 외부 노이즈에 포함된 것일 수도 있다.
디텍터(5320)는 광자를 디텍팅함에 따라 출력 신호를 생성할 수 있다. 디텍터(5320) 또는 프로세서(4100)는 상기 디텍터(5320)의 출력 신호에 기초하여, 복수의 데이터를 포함하는 데이터 셋(5111, 5112, 5113)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(4100)는 상기 디텍터(5320)의 출력 신호에 기초하여, 50, 100, 500, 1024, 2048 또는 4096개의 데이터 셋을 생성할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
결과적으로, 프로세서(4100)는 복수의 데이터 셋(5111, 5112, 5113)을 축적하여 히스토그램을 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(4100)는 50, 100, 500, 1024, 2048 또는 4096개의 데이터 셋을 축적하여 히스토그램을 생성할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 프로세서(4100)는 생성된 히스토그램에 기초하여 대상체의 특성을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 이미터(5220)는 제1 주기(p)마다 레이저(4210)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 이미터(5220)는 제1 시점(t1)에 제1 레이저를 출력하고, 제1 시점(t1)보다 제1 주기(p) 뒤의 시점인 제2 시점(t2)에 제2 레이저를 출력할 수 있다. 또한, 이미터(5220)는 제2 시점(t2)보다 제1 주기(p) 뒤의 시점인 제3 시점(t3)에 제3 레이저를 출력할 수 있다.
디텍터(5320)는 제1 시간 구간(w1), 제2 시간 구간(w2) 및 제3 시간 구간(w3) 동안 광자를 디텍팅할 수 있다. 상기 시간 구간은 디텍터(5320)의 디텍팅 타임 윈도우(detecting time window)의 용어로도 쓰일 수 있다.
이때, 이미터(5220)의 레이저 출력 시점은 디텍터(5320)의 디텍팅 타임 윈도우 내에 존재할 수 있다. 예를 들어, 제1 시점(t1)은 제1 시간 구간(w1) 내에 존재하고, 제2 시점(t2)은 제2 시간 구간(w2) 내에 존재하고, 제3 시점(t3)은 제3 시간 구간(w3) 내에 존재할 수 있다.
이때, 디텍터(5320)의 디텍팅 타임 윈도우인 제1 시간 구간(w1), 제2 시간 구간(w2) 및 제3 시간 구간(w3)의 크기는 모두 동일할 수 있다.
또한 이때, 이미터(5220)의 레이저 출력 주기인 제1 주기(p)의 크기는 디텍터(5320)의 디텍팅 시간 구간(w1, w2, w3)의 크기와 동일할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 디텍터(5320)는 제1 시점(t1)에 출력된 제1 레이저를 제1 디텍팅 시점(r1)에 감지하고, 제2 시점(t2)에 출력된 제2 레이저를 제2 디텍팅 시점(r2)에 감지하고, 제3 시점(t3)에 출력된 제3 레이저를 제3 디텍팅 시점(r3)에 감지할 수 있다.
이때, 프로세서(4100) 또는 디텍터(5320)는 제1 시간 구간(w1) 동안 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 제1 데이터 셋(5111)을 생성하고, 제2 시간 구간(w2) 안 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 제2 데이터 셋(5112)을 생성하고, 제3 시간 구간(w3) 동안 광자를 디텍팅한 결과에 기초하여 제3 데이터 셋(5113)을 생성할 수 있다.
따라서, 제1 데이터 셋(5111)은 제1 레이저에 의해 생성된 데이터를 포함하고, 제2 데이터 셋(5112)은 제2 레이저에 의해 생성된 데이터를 포함하고, 제3 데이터 셋(5113)은 제3 레이저에 의해 생성된 데이터를 포함할 수 있다.
프로세서(4100)는 이미터(5220)의 레이저 출력 시점과 디텍터(5320)의 광자 디텍팅 시간 구간 사이의 관계를 일정하게 하여, 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터가 각 데이터 셋의 특정 타임 빈에 할당될 수 있도록 할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(4100)가 이미터(5220)의 레이저 출력 시점과 디텍터(5320)의 광자 디텍팅 시간 구간의 시작점 사이의 간격을 일정하게 함으로써, 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터는 각 데이터 셋의 특정 타임빈에 할당될 수 있다.
예를 들어, 프로세서(4100)는 이미터(5220)가 디텍터(5320)의 제1 시간 구간(w1)의 시작점으로부터 기준 간격 이후에 제1 레이저를 출력하도록 제어할 수 있다. 또한 프로세서(4100)는 이미터(5220)가 디텍터(5320)의 제2 시간 구간(w2)의 시작점으로부터 상기 기준 간격 이후에 제2 레이저를 출력하고, 디텍터(5320)의 제3 시간 구간(w3)의 시작점으로부터 상기 기준 간격 이후에 제3 레이저를 출력하도록 제어할 수 있다.
따라서, 제1 시점(t1)은 제1 시간 구간(w1)의 시작점으로부터 기준 간격 이후의 시점이고, 제2 시점(t2)은 제2 시간 구간(w2)의 시작점으로부터 상기 기준 간격 이후의 시점이고, 제3 시점(t3)은 제3 시간 구간(w3)의 시작점으로부터 상기 기준 간격 이후의 시점일 수 있다.
프로세서(4100)는 이미터(5220)의 레이저 출력 시점과 디텍터(5320)의 광자 디텍팅 시간 구간 사이의 관계를 일정하게 하여, 히스토그램 내의 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터들의 시간적 분산을 감소시킬 수 있다. 따라서, 프로세서(4100)가 복수의 데이터 셋을 축적하여 히스토그램을 생성할 때, 히스토그램에 포함된 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터는 특정 타임 빈에 축적되어 일정 값 또는 문턱 값 이상의 수치를 가질 수 있다.
도 48은 또 다른 일 실시예에 따른 복수의 데이터 셋이 축적된 히스토그램을 설명하기 위한 도면이다. 도 48의 히스토그램은 디텍터(5320)의 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋이 축적된 결과이다.
일 실시예에 따르면, 히스토그램(5140)은 제1 데이터 셋(5111), 제2 데이터 셋(5112), 제3 데이터 셋(5113), 제4 데이터 셋(5114), 제5 데이터 셋(5115) 내지 제K 데이터 셋(5116)을 포함할 수 있다.
이때, 제1 데이터 셋(5111), 제2 데이터 셋(5112), 제3 데이터 셋(5113), 제4 데이터 셋(5114), 제5 데이터 셋(5115) 내지 제K 데이터 셋(5116)은 디텍터의 각 복수의 사이클 동안 생성된 데이터들의 집합일 수 있다.
예를 들어, 제1 데이터 셋(5111)은 디텍터 사이클인 제1 시간 구간(w1) 동안 생성된 데이터이고, 제2 데이터 셋(5112)는 디텍터 사이클인 제2 시간 구간(w2) 동안 생성된 데이터이고, 제3 데이터 셋(5113)은 디텍터 사이클인 제3 시간 구간(w3) 동안 생성된 데이터일 수 있다.
각 데이터 셋은 복수의 히스토그램 타임 빈에 할당된 데이터들을 포함할 수 있다. 특히, 각 데이터 셋은 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 데이터 셋(5111)은 15번째 타임 빈에 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터를 포함할 수 있다.
제2 데이터 셋(5112), 제3 데이터 셋(5113), 제4 데이터 셋(5114), 제5 데이터 셋(5115) 내지 제K 데이터 셋(5116)도 각 데이터 셋의 15번째 타임 빈에 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터를 포함할 수 있다.
히스토그램(5140)은 복수의 축적 데이터(5145)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 히스토그램(5140)의 각 타임 빈에는 축적 데이터가 할당될 수 있다.
예를 들어, 히스토그램(5140)의 첫번째 타임 빈에는 제1 축적 데이터(5141)가 할당될 수 있다. 또한 예를 들어, 히스토그램(5140)의 15번째 타임 빈에는 반사 레이저(4310)에 의한 데이터인 제2 축적 데이터(5142)가 할당될 수 있다.
프로세서(4100)는 히스토그램(5140)에 포함된 복수의 축적 데이터(5145)를 이용하여 디텍팅 파라미터를 결정하거나 반사 레이저(4310)의 디텍팅 시점을 추출할 수 있다.
먼저, 프로세서(4100)는 히스토그램(5140)에 포함된 복수의 축적 데이터(5145) 중 첫번째 타임 빈 내지 N번째 타임 빈에 할당된 축적 데이터들을 통해 디텍팅 파라미터를 결정할 수 있다.
이때, 디텍팅 파라미터는 디텍터(5320)의 게인(gain), 민감도(sensitivity) 또는 히스토그램(5140)의 문턱 값(5130)일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 디텍팅 환경에 따른 다른 변수가 될 수 있다.
다음으로, 프로세서(4100)는 히스토그램(5140)에 포함된 복수의 축적 데이터(5145) 중 M번째 타임 빈 이후의 타임 빈에 할당된 축적 데이터들 및 상기 디텍팅 파라미터를 통해 반사 레이저(4310)의 디텍팅 시점을 추출할 수 있다. 이때, M번째 타임 빈 이후의 타임 빈은 M번째 타임 빈을 포함할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(4100)는 M번째 타임 빈 이후의 타임 빈에 할당된 축적 데이터들 중 일정 수치 또는 문턱 값(디텍팅 파라미터에 포함될 수 있음) 이상의 수치를 가지는 축적 데이터를 통해 반사 레이저(4310)의 디텍팅 시점을 추출할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(4100)는 M번째 타임 빈 이후의 타임 빈에 할당된 축적 데이터들 중 문턱 값(5130) 이상의 수치를 가지는 축적 데이터인 제2 축적 데이터(5142)를 통해 반사 레이저(4310)의 디텍팅 시점을 추출할 수 있다.
도 49는 또 다른 일 실시예에 따른 히스토그램과 레이저 출력부의 레이저 출력 시점 및 디텍팅부의 디텍팅 시간 구간과의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 49를 참조하면, 일 실시예에 따른 히스토그램(5140)은 적어도 하나 이상의 축적 데이터 그룹을 포함할 수 있다. 예를 들어, 히스토그램(5140)은 제1 축적 데이터 그룹(5150) 및 제2 축적 데이터 그룹(5160)을 포함할 수 있다.
제1 축적 데이터 그룹(5150)은 히스토그램(5140)의 첫번째 타임 빈 내지 N번째 타임 빈에 할당된 적어도 하나의 축적 데이터를 포함하는 복수의 축적 데이터 그룹일 수 있다. 이때, 도 48의 히스토그램(5140)의 예시에서, 제1 축적 데이터 그룹(5150)은 첫번째 타임 빈에 할당된 축적 데이터(5141) 내지 열번째 타임 빈에 할당된 축적 데이터(5151) 중 적어도 일부를 포함하는 축적 데이터들의 그룹(즉, N=10 인 경우)으로 표현되어 있으나, 이에 한정되지 않고 N은 다른 수치를 가질 수 있다.
제2 축적 데이터 그룹(5160)은 히스토그램(5140)의 M번째 타임 빈 이후의 타임 빈에 할당된 적어도 하나의 축적 데이터를 포함하는 복수의 축적 데이터 그룹일 수 있다. 이때, 제2 축적 데이터 그룹(5160)은 히스토그램(5140)의 M번째 타임 빈 내지 마지막 타임 빈에 할당된 축적 데이터들의 그룹일 수도 있고, M번째 타임 빈 내지 마지막 타임 빈에 할당된 축적 데이터들 중 적어도 일부를 포함하는 그룹일 수도 있다.
이때, 도 49의 히스토그램(5140)의 예시에서, 제2 축적 데이터 그룹(5160)은 열 한번째 타임 빈에 할당된 축적 데이터(5161) 내지 스물 다섯번째 타임 빈에 할당된 축적 데이터 중 적어도 일부를 포함하는 축적 데이터들의 그룹(즉, M=11 인 경우)으로 표현되어 있으나, 이에 한정되지 않고 M은 다른 수치를 가질 수 있다.
또는, 위 예시에 한정되지 않고, 제2 축적 데이터 그룹(5160)은 열 한번째 타임 빈 내지 스무번째 타임 빈에 할당된 축적 데이터들의 그룹일 수 있다.
또는, 위 예시에 한정되지 않고, 제2 축적 데이터 그룹(5160)은 열 한번째 타임 빈 내지 스물 다섯번째 타임 빈에 할당된 축적 데이터들 중 열 네번째 타임 빈 내지 스무번째 타임 빈에 할당된 축적 데이터들의 그룹일 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(4100)는 레이저 출력부(4200)에 포함된 이미터(5220)의 레이저 출력 시점을 제어할 수 있다. 이때, 프로세서(4100)는 이미터(5220)로부터 출력된 레이저에 의해 생성된 데이터가 제1 축적 데이터 그룹(5150)에 포함되지 않도록, 이미터(5220)의 레이저 출력 시점을 제어할 수 있다.
즉, 이미터(5220)로부터 출력된 레이저가 대상체에 반사되어 되돌아오는 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터가 제1 축적 데이터 그룹(5150)에 포함되지 않도록, 프로세서(4100)는 이미터(5220)의 레이저 출력 시점을 제어할 수 있다.
이때, 프로세서(4100)는 이미터(5220)가 디텍터(5320)의 디텍팅 타임 윈도우 구간의 시작 지점으로부터 일정 시간 이후에 레이저를 출력하도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(4100)는 이미터(5220)가 디텍터(5320)의 디텍팅 타임 윈도우 중 N번째 타임 빈에 대응되는 시간 후에 레이저를 출력하도록 제어할 수 있다.
도 48의 예를 들어, 프로세서(4100)는 이미터(5220)가 디텍터(5320)의 디텍팅 타임 윈도우 중 10번째 타임 빈에 대응되는 시간 후 또는 11번째 타임 빈에 대응되는 시간 이후에 레이저를 출력하도록 제어할 수 있다. 이때, 11번째 타임 빈에 대응되는 시간 이후는 11번째 타임 빈에 대응되는 시간을 포함할 수 있다.
이하에서는 N번째 타임 빈과 M번째 타임 빈 사이의 관계에 따른 레이저 출력 시점을 자세히 살펴본다.
N번째 타임 빈과 M번째 타임 빈의 관계는 다음과 같은 세 가지 경우로 나뉠 수 있다. 첫번째는, N과 M이 동일한 경우이다. 두번째는, M이 N보다 큰 경우이다. 세번째는 M이 N보다 작은 경우이다.
먼저 첫번째 경우인 M과 N이 동일한 경우에 대해서 살펴보자면, 제1 축적 데이터 그룹은 첫번째 타임 빈 내지 N번째 타임 빈에 할당된 적어도 하나의 축적 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 제2 축적 데이터 그룹은 N번째 타임 빈 이후에 할당된 적어도 하나의 축적 데이터를 포함할 수 있다. 따라서, 제1 축적 데이터 그룹 및 제2 축적 데이터 그룹은 중복되는 축적 데이터(즉, N번째 타임 빈에 할당된 축적 데이터)를 포함할 수도 있다.
이때, 프로세서(4100)는 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터가 제1 축적 데이터 그룹에 포함되지 않도록, 이미터(5220)가 N번째 타임 빈에 대응되는 시간 후에 레이저를 출력하도록 제어할 수 있다.
구체적으로 예를 들어, M과 N이 10인 경우, 제1 축적 데이터 그룹은 첫번째 타임 빈 내지 10번째 타임 빈에 할당된 적어도 하나의 축적 데이터를 포함하고, 제2 축적 데이터 그룹은 10번째 타임 빈 이후에 할당된 적어도 하나의 축적 데이터를 포함할 수 있다.
이때, 프로세서(4100)는 이미터(5220)가 10번째 타임 빈에 대응되는 시간 후 또는 11번째 타임 빈에 대응되는 시간 이후에 레이저를 출력하도록 제어할 수 있다.
구체적인 예를 들어, 타임 빈의 시간 간격이 1ns이고, 첫번째 타임 빈에 대응되는 시간 구간이 0ns ~ 1ns인 경우, 10번째 타임 빈에 대응되는 시간은 9ns ~ 10ns, 11번째 타임 빈에 대응되는 시간은 10ns ~ 11ns일 수 있다.
이때, 프로세서(4100)는 이미터(5220)가 디텍터(5320)의 디텍팅 타임 윈도우의 시작점으로부터 10ns 후에 레이저를 출력하도록 제어할 수 있다.
또한 두번째 경우인 M이 N보다 큰 경우에 대해서 살펴보자면, 제1 축적 데이터 그룹은 첫번째 타임 빈 내지 N번째 타임 빈에 할당된 적어도 하나의 축적 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 제2 축적 데이터 그룹은 N번째 타임 빈 보다 시간적으로 늦은 타임 빈인 M번째 타임 빈 이후에 할당된 적어도 하나의 축적 데이터를 포함할 수 있다. 따라서, 제1 축적 데이터 그룹 및 제2 축적 데이터 그룹은 중복되는 축적 데이터를 포함할 수 없다.
이때, 프로세서(4100)는 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터가 제1 축적 데이터 그룹에 포함되지 않도록, 이미터(5220)가 M번째 타임 빈에 대응되는 시간 이후에 레이저를 출력하도록 제어할 수 있다.
구체적으로 예를 들어, M이 11이고 N이 10인 경우, 제1 축적 데이터 그룹은 첫번째 타임 빈 내지 10번째 타임 빈에 할당된 적어도 하나의 축적 데이터를 포함하고, 제2 축적 데이터 그룹은 11번째 타임 빈 이후에 할당된 적어도 하나의 축적 데이터를 포함할 수 있다.
이때, 프로세서(4100)는 이미터(5220)가 10번째 타임 빈에 대응되는 시간 후 또는 11번째 타임 빈에 대응되는 시간 이후에 레이저를 출력하도록 제어할 수 있다.
구체적인 예를 들어, 타임 빈의 시간 간격이 1ns이고, 첫번째 타임 빈에 대응되는 시간 구간이 0ns ~ 1ns인 경우, 10번째 타임 빈에 대응되는 시간은 9ns ~ 10ns, 11번째 타임 빈에 대응되는 시간은 10ns ~ 11ns일 수 있다.
이때, 프로세서(4100)는 이미터(5220)가 디텍터(5320)의 디텍팅 타임 윈도우의 시작점으로부터 10ns 후에 레이저를 출력하도록 제어할 수 있다.
또한 세번째 경우인 M이 N보다 작은 경우에 대해서 살펴보자면, 제1 축적 데이터 그룹은 첫번째 타임 빈 내지 N번째 타임 빈에 할당된 적어도 하나의 축적 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 제2 축적 데이터 그룹은 N번째 타임 빈 보다 시간적으로 이른 타임 빈인 M번째 타임 빈 이후에 할당된 적어도 하나의 축적 데이터를 포함할 수 있다. 따라서, 제1 축적 데이터 그룹 및 제2 축적 데이터 그룹은 중복되는 축적 데이터를 포함할 수도 있다.
이때, 프로세서(4100)는 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터가 제1 축적 데이터 그룹에 포함되지 않도록, 이미터(5220)가 N번째 타임 빈에 대응되는 시간 후에 레이저를 출력하도록 제어할 수 있다.
구체적으로 예를 들어, M이 9이고 N이 10인 경우, 제1 축적 데이터 그룹은 첫번째 타임 빈 내지 10번째 타임 빈에 할당된 적어도 하나의 축적 데이터를 포함하고, 제2 축적 데이터 그룹은 9번째 타임 빈 이후에 할당된 적어도 하나의 축적 데이터를 포함할 수 있다.
이때, 프로세서(4100)는 이미터(5220)가 10번째 타임 빈에 대응되는 시간 후 또는 11번째 타임 빈에 대응되는 시간 이후에 레이저를 출력하도록 제어할 수 있다.
구체적인 예를 들어, 타임 빈의 시간 간격이 1ns이고, 첫번째 타임 빈에 대응되는 시간 구간이 0ns ~ 1ns인 경우, 10번째 타임 빈에 대응되는 시간은 9ns ~ 10ns, 11번째 타임 빈에 대응되는 시간은 10ns ~ 11ns일 수 있다.
이때, 프로세서(4100)는 이미터(5220)가 디텍터(5320)의 디텍팅 타임 윈도우의 시작점으로부터 10ns 후에 레이저를 출력하도록 제어할 수 있다.
결론적으로, M과 N의 관계와 상관없이 프로세서(4100)는 이미터(5220)가 레이저를 N번째 타임 빈에 대응되는 시간 후에 출력하도록 제어할 수 있다. 그러나, 제1 축적 데이터 그룹 및 제2 축적 데이터 그룹이 중복되는 축적 데이터를 포함하지 않도록, M은 N보다 큰 경우가 바람직할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, M과 N은 프로세서(4100)의 목적에 따라 결정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(4100)는 디텍팅 파라미터를 측정하는 환경에 레이저 출력부(4200)로부터 출력된 레이저의 영향이 없도록 레이저 출력부(4200)의 레이저 출력 시점을 제어할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(4100)는 디텍팅 파라미터를 측정하는 구간에는 레이저를 출력하지 않고, 상기 구간 후에 레이저를 출력할 수 있다.
따라서, 프로세서(4100)가 디텍팅부(4300)의 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋을 축적하여 생성한 히스토그램에는 디텍팅 파라미터를 측정하는 제1 구간 및 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터가 포함된 제2 구간이 포함될 수 있다.
이때, 제1 축적 데이터 그룹(5150)은 제1 구간에서의 축적 데이터들 중 적어도 일부를 포함하고, 제2 축적 데이터 그룹(5160)은 제2 구간에서의 축적 데이터들 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
결론적으로, 디텍팅 파라미터를 결정하기 위한 데이터들은 레이저 출력부(4200)가 레이저를 출력하기 전에 생성되어야 한다. 따라서, 프로세서(4100)는 디텍터(5320)의 디텍팅 타임 윈도우의 시작점으로부터 적어도 일부 구간 이후에 레이저를 출력하도록 레이저 출력부(4200)를 제어할 수 있다.
프로세서(4100)는 제1 축적 데이터 그룹(5150)의 데이터들을 통해 디텍팅부(4300)의 디텍팅 파라미터를 결정할 수 있다. 또는 프로세서(4100)는 제1 축적 데이터 그룹(5150)의 데이터들을 통해 디텍팅부(4300)의 기설정된 디텍팅 파라미터를 조절할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(4100)는 제1 축적 데이터 그룹(5150)의 축적 데이터들의 대표값을 산출할 수 있다. 프로세서(4100)는 상기 대표값을 미리 정해진 기준값과 비교하여 디텍팅 파라미터를 결정할 수 있다. 이때, 상기 대표값은 가장 큰 수치를 가지는 값, 평균값 또는 중앙값 등이 될 수 있다.
예를 들어, 상기 대표값이 기준값보다 클 경우, 디텍팅 환경은 외부 노이즈가 디텍팅부(4300)에 감지되기 쉬운 환경일 수 있다. 이때, 프로세서(4100)는 디텍팅부(4300)에 포함된 디텍터(5320)의 민감도 또는 디텍팅부(4300)의 게인을 감소시킬 수 있다.
또한 예를 들어, 상기 평균값이 문턱 값(5130) 이상인 경우, 디텍팅 환경은 디텍터(5320)가 외부 노이즈에 의해 반사 레이저(4310)를 감지하기 어려운 환경일 수 있다. 이때, 프로세서(4100)는 반사 레이저(4310)에 의해 생성된 데이터를 추출하는 데에 사용되는 문턱 값(5130)을 증가시킬 수 있다.
프로세서(4100)는 제2 축적 데이터 그룹(5160)의 데이터들을 통해 반사 레이저(4310)의 디텍팅 시점을 추출할 수 있다. 특히, 프로세서(4100)는 제1 축적 데이터 그룹(5150)의 데이터들을 통해 획득한 디텍팅 파라미터 및 제2 축적 데이터 그룹(5160)의 데이터에 기초하여 반사 레이저(4310)의 디텍팅 시점을 추출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(4100)는 제2 축적 데이터 그룹(5160)의 데이터 중 문턱 값(5130) 이상의 수치를 가지는 데이터를 통해 반사 레이저(4310)의 디텍팅 시점을 추출할 수 있다. 이때, 상기 문턱 값(5130)은 제1 축적 데이터 그룹(5150)의 데이터들을 통해 결정되거나 조절된 값일 수 있다.
도 49의 예를 들어, 프로세서(4100)는 제2 축적 데이터 그룹(5160)의 데이터 중 문턱 값(5130) 이상의 수치를 가지는 제2 축적 데이터(5142)를 통해 반사 레이저(4310)의 디텍팅 시점을 추출할 수 있다.
프로세서(4100)가 히스토그램의 데이터 중 문턱 값(5130) 이상의 수치를 가지는 데이터를 통해 반사 레이저(4310)의 디텍팅 시점을 추출하는 방법에 대해서는 위 기술한 내용과 중복될 수 있어, 자세한 내용은 생략한다.
도 50은 대상체의 영역별 히스토그램 형성의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 50을 참조하면, 라이다 장치(4000)는 레이저 출력부(5410)를 통해 대상체(5420)에 레이저를 조사하고, 디텍팅부(5430)를 통해 대상체(5420)에서 반사된 반사 레이저를 감지할 수 있다. 이때, 라이다 장치(4000)의 프로세서(4100)는 레이저를 감지한 디텍팅부(5430)의 출력 신호에 기초하여 복수의 히스토그램(5440, 5450)을 생성할 수 있다.
레이저 출력부(5410)는 복수의 이미터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부(5410)는 제1 이미터(5411) 및 제2 이미터(5413)를 포함할 수 있다.
이때, 이미터는 레이저 다이오드(Laser Diode:LD), Solid-state laser, High power laser, Light entitling diode(LED), Vertical Cavity Surface Emitting Laser(VCSEL), External cavity diode laser(ECDL) 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
디텍팅부(5430)는 복수의 디텍터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디텍팅부(5430)는 제1 디텍터(5431) 및 제2 디텍터(5433)를 포함할 수 있다.
이때, 디텍터는 PN 포토 다이오드, 포토트랜지스터, PIN 포토다이오드, APD(Avalanche Photodiode), SPAD(Single-photon avalanche diode), SiPM(Silicon PhotoMultipliers), TDC(Time to Digital Converter), Comparator, CMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor) 또는 CCD(charge coupled device) 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 제1 이미터(5411) 및 제2 이미터(5413)는 레이저를 동시에 출력할 수도 있으나, 이에 한정되지 않고 동시에 출력하지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 이미터(5411)가 레이저를 출력한 이후 제2 이미터(5413)가 레이저를 출력할 수 있다.
또는 제1 이미터(5411)의 레이저 출력 주기 및 제2 이미터(5413)의 레이저 출력 주기는 동일할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 상이할 수도 있다. 예를 들어, 제1 이미터(5411)는 제1 주기를 가지고 레이저를 출력하고, 제2 이미터(5413)은 상기 제1 주기보다 큰 제2 주기를 가지고 레이저를 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 디텍터(5431) 및 제2 디텍터(5433)의 디텍팅 타임 윈도우의 크기는 동일할 수도 있으나, 이에 한정되지 않고 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 디텍터(5431)의 디텍팅 타임 윈도우는 제1 시간 간격이고, 제2 디텍터(5433)의 디텍팅 타임 윈도우는 상기 제1 시간 간격보다 큰 제2 시간 간격일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 이미터(5411)는 대상체(5420)의 제1 영역(5421)에 레이저를 조사할 수 있다. 이때, 상기 제1 영역(5421)에서 반사된 레이저는 제1 디텍터(5431)에 감지될 수 있다.
또한, 제2 이미터(5413)는 대상체(5420)의 제2 영역(5423)에 레이저를 조사할 수 있다. 이때, 상기 제2 영역(5423)에서 반사된 레이저는 제2 디텍터(5433)에 감지될 수 있다.
이때, 레이저 출력부(5410) 내의 이미터의 위치는 디텍팅부 내의 디텍터의 위치와 대응될 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부(5410) 내의 제1 이미터(5411)의 위치는 디텍팅부(5430) 내의 제1 디텍터(5431)의 위치와 대응될 수 있다. 또한 예를 들어, 레이저 출력부(5410) 내의 제2 이미터(5413)의 위치는 디텍팅부(5430) 내의 제2 디텍터(54330)의 위치와 대응될 수 있다.
구체적인 예를 들어, 제1 이미터(5411)는 레이저 출력부(5410)의 매트릭스 형태로 배치된 복수의 이미터들 중 (2,2) 위치에 배열된 이미터이고, 제1 디텍터(5431)는 디텍팅부(5430)의 매트릭스 형태로 배치된 복수의 디텍터 중 (2,2) 위치에 배열된 디텍터일 수 있다.
또한 구체적인 예를 들어, 제2 이미터(5413)는 레이저 출력부(5410)의 매트릭스 형태로 배치된 복수의 이미터들 중 (7,4) 위치에 배열된 이미터이고, 제2 디텍터(5433)는 디텍팅부(5430)의 매트릭스 형태로 배치된 복수의 디텍터 중 (7,4) 위치에 배열된 디텍터일 수 있다.
그러나 이미터와 디텍터의 위치가 대응된다는 것은 이미터와 디텍터의 위치값이 동일한 위 실시예에 한정되지 않고, 레이저 출력부(5410)의 이미터를 특정함에 따라 상기 이미터로부터 출력된 레이저를 감지하는 디텍터도 특정된다고 볼 수 있는 모든 경우가 될 수 있다.
프로세서(4100)는 광자를 감지한 디텍팅부(5430)의 출력 신호에 기초하여 히스토그램을 생성할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(4100)는 광자를 감지한 디텍팅부(5430)의 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋을 축적하여 히스토그램을 생성할 수 있다.
이때, 프로세서(4100)는 대상체의 영역마다 히스토그램을 생성할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(4100)는 레이저 출력부(4200)를 통해 대상체의 각 영역에 레이저를 조사할 수 있다. 각 영역에서 반사된 레이저는 디텍팅부(4300)에 감지되고, 디텍팅부(4300)는 각 영역별로 광자를 디텍팅한 결과에 따른 출력 신호를 생성할 수 있다.
이때, 프로세서(4100)는 상기 출력 신호에 기초하여 각 영역별 히스토그램을 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(4100)는 제1 이미터(5411)로부터 출력된 레이저 중 제1 영역(5421)에서 반사된 레이저를 감지한 제1 디텍터(5431)의 출력 신호에 기초하여 제1 히스토그램(5440)을 생성할 수 있다.
또한 예를 들어, 프로세서(4100)는 제2 이미터(5413)로부터 출력된 레이저 중 제2 영역(5423)에서 반사된 레이저를 감지한 제2 디텍터(5433)의 출력 신호에 기초하여 제2 히스토그램(5450)을 생성할 수 있다.
프로세서(4100)는 대상체의 각 영역마다 각 영역의 디텍팅 환경에 대응되는 디텍팅 파라미터를 결정할 수 있다. 따라서, 디텍팅 파라미터는 영역마다 상이할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(4100)는 제1 영역(5421)에 대해 생성된 제1 히스토그램(5440)에 기초하여 제1 디텍팅 파라미터를 결정하고, 제2 영역(5423)에 대해 생성된 제2 히스토그램(5450)에 기초하여 제2 디텍팅 파라미터를 결정할 수 있다.
예를 들어, 제1 영역(5421)은 햇빛 노이즈가 많은 영역이고, 제2 영역(5423)은 상기 제1 영역(5421)보다 햇빛 노이즈가 적은 영역일 수 있다. 이때, 제1 영역(5421)과 제2 영역(5423)의 문턱 값이 동일한 경우, 각 영역에서 반사된 반사 레이저의 디텍팅 시점 추출에 대한 정확도는 제1 영역(5421)에서의 정확도가 제2 영역(5423)에서의 정확도보다 낮을 수 있다. 따라서, 프로세서(4100)는 대상체의 각 영역별로 문턱 값 등 디텍팅 파라미터를 다르게 결정할 필요가 있다.
프로세서(4100)는 제1 히스토그램(5440)의 제1 축적 데이터 그룹(5441)의 데이터에 기초하여 제1 디텍팅 파라미터를 결정할 수 있다. 이때, 프로세서(4100)는 상기 제1 디텍팅 파라미터 및 제1 히스토그램(5440)의 제2 축적 데이터 그룹(5443)의 데이터에 기초하여 제1 영역(5421)의 특성을 결정할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(4100)는 제1 디텍팅 파라미터 및 제1 히스토그램(5440)의 제2 축적 데이터 그룹(5443)의 데이터에 기초하여 제1 영역(5421)의 거리, 위치 좌표, 반사율, 재질 정보, 속도, 이동 방향 등을 결정할 수 있다.
프로세서(4100)는 제2 히스토그램(5450)의 제1 축적 데이터 그룹(5451)의 데이터에 기초하여 제2 디텍팅 파라미터를 결정할 수 있다. 이때, 프로세서(4100)는 상기 제2 디텍팅 파라미터 및 제2 히스토그램(5450)의 제2 축적 데이터 그룹(5453)의 데이터에 기초하여 제2 영역(5423)의 특성을 결정할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(4100)는 제2 디텍팅 파라미터 및 제2 히스토그램(5450)의 제2 축적 데이터 그룹(5453)의 데이터에 기초하여 제2 영역(5423)의 거리, 위치 좌표, 반사율, 재질 정보, 속도, 이동 방향 등을 결정할 수 있다.
프로세서(4100)는 영역별로 디텍팅 파라미터를 각각 결정할 수 있다. 따라서, 프로세서(4100)는 각 영역의 디텍팅 환경에 따라 각 영역의 특성을 결정할 수 있어, 상기 결정된 특성에 대한 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 51은 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 51을 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 제어 방법은 레이저를 출력하는 단계(S5110), 광자 디텍팅 결과에 기초하여 히스토그램을 생성하는 단계(S5120), 히스토그램의 데이터에 기초하여 디텍팅 파라미터를 결정하는 단계(S5130) 및 히스토그램의 데이터 및 디텍팅 파라미터에 기초하여 대상체의 특성을 결정하는 단계(S5140)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 레이저를 출력하는 단계(S5110)는 도 47의 제1 시점(t1)에 제1 레이저를 출력하고, 제2 시점(t2)에 제2 레이저를 출력하고, 제3 시점(t3)에 제3 레이저를 출력하는 단계를 포함할 수 있다. 자세한 내용은 도 47의 설명과 중복될 수 있어 생략한다. 이때, 제1 레이저, 제2 레이저 및 제3 레이저는 동일한 영역으로 조사 또는 동일한 방향으로 조사될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광자 디텍팅 결과에 기초하여 히스토그램을 생성하는 단계(S5120)는 제1 데이터 셋(5111), 제2 데이터 셋(5112), 제3 데이터 셋(5113), 제4 데이터 셋(5114), 제5 데이터 셋(5115) 내지 제K 데이터 셋(5116)을 축적하여 히스토그램(5140)을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 자세한 내용은 도 48의 설명과 중복될 수 있어 생략한다.
일 실시예에 따른 히스토그램의 데이터에 기초하여 디텍팅 파라미터를 결정하는 단계(S5130)는 도 49의 히스토그램(5140)의 제1 축적 데이터 그룹(5150)에 기초하여 디텍팅 파라미터를 조정, 산출 또는 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 자세한 내용은 도 49의 설명과 중복될 수 있어 생략한다.
일 실시예에 따른 히스토그램의 데이터 및 디텍팅 파라미터에 기초하여 대상체의 특성을 결정하는 단계(S5140)는 도 49의 히스토그램(5140)의 제2 축적 데이터 그룹(5160) 및 상기 디텍팅 파라미터에 기초하여 대상체의 특성을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 자세한 내용은 도 49의 설명과 중복될 수 있어 생략한다.
도 52는 또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 52(a)를 참조하면, 또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 제어 방법은 제1 영역을 향해 제1 레이저를 출력하는 단계(S5210), 광자 디텍팅 결과에 기초하여 제1 히스토그램을 생성하는 단계(S5220), 제1 히스토그램의 데이터에 기초하여 제1 디텍팅 파라미터를 결정하는 단계(S5230) 및 제1 히스토그램의 데이터 및 제1 디텍팅 파라미터에 기초하여 제1 영역의 특성을 결정하는 단계(S5240)를 포함할 수 있다.
도 52(b)를 참조하면, 또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 제어 방법은 제1 영역을 향해 제2 레이저를 출력하는 단계(S5215), 광자 디텍팅 결과에 기초하여 제2 히스토그램을 생성하는 단계(S5225), 제2 히스토그램의 데이터에 기초하여 제2 디텍팅 파라미터를 결정하는 단계(S5235) 및 제2 히스토그램의 데이터 및 제2 디텍팅 파라미터에 기초하여 제2 영역의 특성을 결정하는 단계(S5245)를 포함할 수 있다.
도 52(a)는 제1 영역에 대한 특성을 결정하기 위한 라이다 장치의 제어 방법이고, 도 52(b)는 제2 영역에 대한 특성을 결정하기 위한 라이다 장치의 제어 방법이다.
도 52(a)의 방법 및 52(b)의 방법은 동시에 수행될 수도 있으나, 이에 한정되지 않고 동시에 수행되지 않을 수도 있다. 예를 들어, 라이다 장치는 제1 영역 및 제2 영역에 대한 특성을 동시에 결정할 수 있다. 또한 예를 들어, 라이다 장치는 제1 영역에 대한 특성을 결정한 후 제2 영역에 대한 특성을 결정할 수도 있다.
또는 예를 들어, 라이다 장치는 제1 영역의 디텍팅 파라미터를 결정하고, 제2 영역의 디텍팅 파라미터를 결정한 후, 제1 영역 및 제2 영역의 특성을 결정할 수도 있다.
도 52(a) 및 도 52(b)에 대한 설명은 이전 내용 및 도 51에 대한 설명과 중복될 수 있어, 자세한 내용은 생략한다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
전술한 바와 같이, 상기 발명의 실시를 위한 최선의 형태에서, 관련된 사항을 기술하였다.

Claims (18)

  1. 복수의 시간 구간동안 획득된 복수의 데이터 셋에 의해 생성된 히스토그램에 기초하여 대상체의 특성을 결정하는 라이다 장치에 있어서,
    제1 출력 시점에 제1 레이저, 제2 출력 시점에 제2 레이저 및 제3 출력 시점에 제3 레이저를 출력하는 레이저 출력부;
    제1 디텍팅 시점에 상기 제1 레이저의 적어도 일부, 제2 디텍팅 시점에 상기 제2 레이저의 적어도 일부 및 제3 디텍팅 시점에 상기 제3 레이저의 적어도 일부를 감지하여 복수의 출력 신호를 생성하는 디텍팅부;
    제1 시간 구간 동안 생성된 상기 디텍팅부의 출력 신호에 기초한 제1 데이터 셋, 제2 시간 구간 동안 생성된 상기 디텍팅부의 출력 신호에 기초한 제2 데이터 셋 및 제3 시간 구간 동안 생성된 상기 디텍팅부의 출력 신호에 기초한 제3 데이터 셋을 포함하는 상기 히스토그램에 기초하여, 상기 대상체의 특성을 결정하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 히스토그램 중 상기 라이다 장치의 외부로부터 방출된 간섭 레이저에 의해 생성된 데이터의 시간적 분산을 증가시키기 위해, 상기 제1 출력 시점과 상기 제2 출력 시점 사이의 간격인 제1 시간 간격이 상기 제2 출력 시점과 상기 제3 출력 시점 사이의 간격인 제2 시간 간격과 상이하도록 상기 레이저 출력부의 레이저 출력 시점을 결정하고,
    상기 히스토그램 중 상기 라이다 장치 내에서 방출된 레이저에 의해 생성된 데이터의 시간적 분산을 감소시키기 위해, 상기 제1 출력 시점 및 상기 제1 시간 구간의 시작 시점 사이의 간격인 제3 시간 간격이 상기 제2 출력 시점 및 상기 제2 시간 구간의 시작 시점 사이의 간격인 제4 시간 간격과 동일하도록 상기 레이저 출력부의 레이저 출력 시점 및 상기 디텍팅부가 레이저를 디텍팅하는 시간 구간의 시작 시점을 결정하는
    라이다 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 출력 시점과 상기 제2 디텍팅 시점 사이의 간격인 제5 시간 간격은 상기 제2 출력 시점과 상기 제3 디텍팅 시점 사이의 간격인 제6 시간 간격과 상이한
    라이다 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제5 시간 간격과 상기 제6 시간 간격은 오버랩되는
    라이다 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 출력부로부터 출력된 레이저들을 스티어링 시키는 옵틱부를 포함하고,
    상기 옵틱부는 상기 제1 레이저, 상기 제2 레이저 및 상기 제3 레이저를 제1 방향으로 스티어링 시키는
    라이다 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 옵틱부는 렌즈, 마이크로 렌즈, 프리즘, 메타 표면 중 적어도 하나를 포함하는
    라이다 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제3 시간 간격 및 상기 제4 시간 간격은 0인
    라이다 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 출력 시점과 상기 제1 시간 구간의 시작점은 동일하고, 상기 제2 출력 시점과 상기 제2 시간 구간의 시작점은 동일하고, 상기 제3 출력 시점과 상기 제3 시간 구간의 시작점은 동일한
    라이다 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 데이터 셋 중 상기 간섭 레이저에 의해 생성된 데이터는 a번째 히스토그램 빈에 위치하되, 상기 라이다 장치 내에서 방출된 레이저에 의해 생성된 데이터는 b번째 히스토그램 빈에 위치하고,
    상기 제2 데이터 셋 중 상기 간섭 레이저에 의해 생성된 데이터는 c번째 히스토그램 빈에 위치하되, 상기 라이다 장치 내에서 방출된 레이저에 의해 생성된 데이터는 d번째 히스토그램 빈에 위치하고,
    상기 a와 상기 c의 차이는 상기 b와 상기 d의 차이보다 큰
    라이다 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 데이터 셋 중 상기 간섭 레이저에 의해 생성된 데이터는 a번째 히스토그램 빈에 위치하되, 상기 라이다 장치 내에서 방출된 레이저에 의해 생성된 데이터는 b번째 히스토그램 빈에 위치하고,
    상기 제2 데이터 셋 중 상기 간섭 레이저에 의해 생성된 데이터는 c번째 히스토그램 빈에 위치하되, 상기 라이다 장치 내에서 방출된 레이저에 의해 생성된 데이터는 d번째 히스토그램 빈에 위치하고,
    상기 a는 상기 c와 상이하고, 상기 b와 상기 d는 동일한
    라이다 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 히스토그램 중 x번째 히스토그램 빈 내지 y번째 히스토그램 빈- 상기 x 및 상기 y는 상기 b보다 작음 -에 존재하는 데이터에 기초하여, 상기 디텍팅부의 디텍팅 파라미터를 결정하고,
    상기 디텍팅 파라미터를 이용하여, 상기 대상체의 특성을 결정하는
    라이다 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 디텍팅 파라미터는 게인(gain), 민감도(sensitivity) 및 문턱 값(threshold) 중 적어도 하나를 포함하는
    라이다 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 히스토그램 중 상기 간섭 레이저에 의해 생성된 데이터가 할당된 타임 빈의 범위인 제1 범위는 상기 레이저 출력부로부터 출력된 레이저들에 의해 생성된 데이터가 할당된 타임 빈의 범위인 제2 범위보다 큰
    라이다 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 시간 구간의 종점과 상기 제2 출력 시점 사이의 간격인 제1 딜레이는 상기 제2 시간 구간의 종점과 상기 제3 출력 시점 사이의 간격인 제2 딜레이와 상이한
    라이다 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 출력부는 트리거 신호에 기초하여 상기 제1 레이저, 상기 제2 레이저 및 상기 제3 레이저를 출력하고,
    상기 트리거 신호는 불규칙적인 신호인
    라이다 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 트리거 신호는 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호를 포함하고,
    상기 제1 제어 신호는 규칙적인 신호이고, 상기 제2 제어 신호는 불규칙적인 신호인
    라이다 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 트리거 신호는 소정의 패턴을 따르는 신호인
    라이다 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 출력부는 복수의 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser)을 포함하는
    라이다 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 디텍팅부는 복수의 SPAD(Single-Photon Avalanche Diode)를 포함하는
    라이다 장치.
PCT/KR2020/018091 2020-11-12 2020-12-10 라이다 장치 WO2022102856A1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2020-0151371 2020-11-12
KR10-2020-0151370 2020-11-12
KR1020200151371A KR20220064831A (ko) 2020-11-12 2020-11-12 라이다 장치
KR1020200151370A KR20220064830A (ko) 2020-11-12 2020-11-12 라이다 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022102856A1 true WO2022102856A1 (ko) 2022-05-19

Family

ID=81454351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2020/018091 WO2022102856A1 (ko) 2020-11-12 2020-12-10 라이다 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20220146682A1 (ko)
WO (1) WO2022102856A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117250619B (zh) * 2023-11-08 2024-01-26 烟台初心航空科技有限公司 低虚警高可靠防撞雷达装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110114795A (ko) * 2010-04-14 2011-10-20 국방과학연구소 주파수 변조 연속파 레이다에서 간섭 제거를 위한 시스템 간 동기화 방법
US20160139243A1 (en) * 2013-06-13 2016-05-19 Basf Se Detector for optically detecting at least one object
US20180329061A1 (en) * 2017-05-15 2018-11-15 Ouster, Inc. Spinning lidar unit with micro-optics aligned behind stationary window
US20190250257A1 (en) * 2018-02-13 2019-08-15 Sense Photonics, Inc. Methods and systems for high-resolution long-range flash lidar
KR20190131050A (ko) * 2017-03-01 2019-11-25 아우스터, 인크. 라이더를 위한 정확한 광검출기 측정

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110114795A (ko) * 2010-04-14 2011-10-20 국방과학연구소 주파수 변조 연속파 레이다에서 간섭 제거를 위한 시스템 간 동기화 방법
US20160139243A1 (en) * 2013-06-13 2016-05-19 Basf Se Detector for optically detecting at least one object
KR20190131050A (ko) * 2017-03-01 2019-11-25 아우스터, 인크. 라이더를 위한 정확한 광검출기 측정
US20180329061A1 (en) * 2017-05-15 2018-11-15 Ouster, Inc. Spinning lidar unit with micro-optics aligned behind stationary window
US20190250257A1 (en) * 2018-02-13 2019-08-15 Sense Photonics, Inc. Methods and systems for high-resolution long-range flash lidar

Also Published As

Publication number Publication date
US20220146682A1 (en) 2022-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021096266A2 (ko) 레이저 출력 어레이 및 이를 이용한 라이다 장치
WO2019135494A1 (ko) 라이다 장치
WO2021235778A1 (ko) 라이다 장치
WO2019135495A1 (ko) 거리 산출 방법 및 이를 수행하는 라이다 장치
WO2021040250A1 (ko) 빅셀 어레이 및 이를 이용한 라이다 장치
WO2021045529A1 (ko) 라이다 장치
AU2019262482B2 (en) Plurality of autonomous mobile robots and controlling method for the same
WO2013183955A1 (en) Obstacle sensing module and cleaning robot including the same
WO2015130134A1 (ko) 청소 로봇 및 그에 포함되는 원격 제어기
WO2024128546A1 (ko) 고해상도 라이다 데이터를 생성하기 위해 이용하는 라이다 장치
WO2020171324A1 (en) Plurality of autonomous mobile robots and controlling method for the same
WO2022102856A1 (ko) 라이다 장치
WO2018174539A1 (ko) 반도체소자 패키지 및 자동 초점 장치
WO2022164289A1 (ko) 대상체의 기하학적 특성을 반영하여 확장된 표현 범위를 가지는 인텐시티 정보를 생성하는 방법 및 그러한 방법을 수행하는 라이다 장치
WO2016028021A1 (ko) 청소 로봇 및 그 제어 방법
WO2019212277A1 (en) Plurality of autonomous mobile robots and controlling method for the same
WO2018212608A1 (ko) 구동형 마킹 시스템, 구동형 마킹 장치의 제어방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체
WO2021235640A1 (ko) 라이다 장치
WO2021177692A1 (ko) 거리 측정 카메라 장치
WO2023101038A1 (ko) 라이다 장치
WO2023127990A1 (ko) 라이다 장치
WO2021187773A1 (ko) 카메라 엑추에이터 및 이를 포함하는 카메라 장치
WO2021149859A1 (ko) 잔디 깎기 로봇 및 그 제어 방법
WO2024128357A1 (ko) 라이다 데이터 생성 방법 및 이를 이용하는 라이다 장치
WO2023054883A1 (ko) 라이다 장치에 대한 성능 평가 방법 및 라이다 장치에 대한 성능 평가 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20961725

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 14/09/2023)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20961725

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1