KR102390881B1 - 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치 및 방법 - Google Patents

포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102390881B1
KR102390881B1 KR1020200002073A KR20200002073A KR102390881B1 KR 102390881 B1 KR102390881 B1 KR 102390881B1 KR 1020200002073 A KR1020200002073 A KR 1020200002073A KR 20200002073 A KR20200002073 A KR 20200002073A KR 102390881 B1 KR102390881 B1 KR 102390881B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
photodiode
external environmental
distance
external
photodiodes
Prior art date
Application number
KR1020200002073A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102390881B9 (ko
KR20210086369A (ko
Inventor
김영균
Original Assignee
현대모비스 주식회사
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
Application filed by 현대모비스 주식회사 filed Critical 현대모비스 주식회사
Publication of KR20210086369A publication Critical patent/KR20210086369A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102390881B1 publication Critical patent/KR102390881B1/ko
Publication of KR102390881B9 publication Critical patent/KR102390881B9/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
    • G01S7/483—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
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/4204—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors with determination of ambient light
    • 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
    • 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
    • G01S7/489—Gain of receiver varied automatically during pulse-recurrence period
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G01J2001/4446—Type of detector
    • G01J2001/446—Photodiode

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치는, 거리 감지 대상체로부터 반사된 빛을 복수의 포토다이오드를 통해 수신하여 전류 신호를 출력하는 광 수신부, 상기 출력된 전류 신호를 기반으로 비행시간을 산출하여 상기 거리 감지 대상체까지의 거리를 측정하는 거리 측정부, 외부 환경 조건을 센싱하는 외부 환경 센서, 및 상기 복수의 포토다이오드 중에서 상기 센싱된 외부 환경 조건에 대응되는 포토다이오드를 선택하여 상기 거리 측정부와 연결시키고, 상기 선택된 포토다이오드에 맞게 내부 회로의 임피던스를 변경하는 제어부를 포함한다.

Description

포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치 및 방법{Apparatus and method for receiving lidar signal using photodiode selectively}
본 발명은 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 라이다 수신 장치의 외부 환경 조건에 따른 포토다이오드를 선택적으로 사용하고, 포토다이오드에 맞게 내부 회로 특성을 변경함으로써, 외부 환경 변화로 인해 제한된 포토다이오드의 사용 환경을 확대할 수 있는, 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치 및 방법에 관한 것이다.
라이다(LIDAR: Light Detection And Ranging)는 빛을 활용해 거리를 측정하고 물체를 감지하는 기술이다. 라이다는 레이저를 발사하여 산란되거나 반사되는 레이저가 돌아오는 시간과 강도, 주파수의 변화, 편광 상태의 변화 등으로부터 측정 대상물의 거리와 농도, 속도, 형상 등 물리적 성질을 측정하는 것을 말한다.
극초단파를 이용하여 대상물까지의 왕복 시간을 관측함으로써 거리를 구하는 레이더(RADAR: Radio Detection And Ranging)와 유사하지만, 전파를 이용하는 레이더와 달리 빛을 이용한다는 차이가 있으며, 이러한 점에서 '영상 레이더'라고 칭해지기도 한다.
라이다는 1930년대 기상 관측을 위해 처음 개발되었다가 레이저 기술이 등장한 1960년대 이르러서 본격적으로 활용되기 시작했다. 당시에는 주로 항공분야와 위성에 적용되었으나 이후 영역을 넓히며 지구환경, 탐사, 자동차, 로봇 등에 적용되었다. 라이다 장치는 위성이나 항공기에서 레이저 펄스를 방출하고, 대기중의 입자에 의해 후방 산란되는 펄스를 지상 관측소에서 수신하는 항공 라이다가 주류를 이루어왔으며, 이러한 항공 라이다는 바람 정보와 함께 먼지, 연기, 에어로졸, 구름 입자 등의 존재와 이동을 측정하고, 대기중의 먼지입자의 분포 또는 대기 오염도를 분석하는데 사용되어왔다.
최근에는 송신계와 수신계가 모두 지상에 설치되어 장애물 탐지, 지형 모델링, 대상물까지의 위치 획득 기능을 수행하는 지상 라이다도 감시정찰로봇, 전투로봇, 무인수상함, 무인헬기 등의 국방 분야나, 민수용 이동 로봇, 지능형자동차, 무인자동차 등의 민수용 분야에 대한 적용을 염두에 두고 활발히 연구가 이루어지고 있다.
한편, 라이다 센서는 거리감지를 위해 레이저 다이오드(LD, Laser Diode)와 포토다이오드 어레이(PD, Photodiode Array)를 이용한다. 라이다 장치는 레이저 다이오드(LD)에서 발사한 빛을 물체가 맞고 돌아온 후, 포토다이오드(PD)에서 흡수하여 전류화시켜 신호화한다. 이때, 외부 환경조건 범위에 따라 사용 가능한 포토다이오드에 한계가 생기게 된다.
본 발명의 실시예들은 라이다 수신 장치의 외부 환경 조건에 따른 포토다이오드를 선택적으로 사용하고, 포토다이오드에 맞게 내부 회로 특성을 변경함으로써, 외부 환경 변화로 인해 제한된 포토다이오드의 사용 환경을 확대할 수 있는, 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들은 포토다이오드에 맞게 내부 회로의 임피던스를 변경함으로써, 포토다이오드 변경으로 인한 내부 회로의 적응성(Flexibility)을 증대시킬 수 있는, 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들은 외부 환경 조건에 맞게 포토다이오드를 통해 수신된 빛의 파장 범위를 선택하여 밴드패스 필터링함으로써, 외부 환경 변화로 인해 제한된 포토다이오드의 사용 환경을 확대할 수 있는, 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위의 환경에서도 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 거리 감지 대상체로부터 반사된 빛을 복수의 포토다이오드를 통해 수신하여 전류 신호를 출력하는 광 수신부; 상기 출력된 전류 신호를 기반으로 비행시간을 산출하여 상기 거리 감지 대상체까지의 거리를 측정하는 거리 측정부; 외부 환경 조건을 센싱하는 외부 환경 센서; 및 상기 복수의 포토다이오드 중에서 상기 센싱된 외부 환경 조건에 대응되는 포토다이오드를 선택하여 상기 거리 측정부와 연결시키고, 상기 선택된 포토다이오드에 맞게 내부 회로의 임피던스를 변경하는 제어부를 포함하는, 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치가 제공될 수 있다.
상기 외부 환경 센서는, 외부 환경 조건 중에서 외부 조도를 센싱하는 조도 센서를 포함할 수 있다.
상기 복수의 포토다이오드 각각은, 외부 환경 조건 중에서 조도에 따라 서로 다른 민감도를 가질 수 있다.
상기 제어부는, 외부 환경 조건마다 매핑되는 각각의 포토다이오드가 기저장된 룩업 테이블을 기초로 하여, 상기 복수의 포토다이오드 중에서 상기 센싱된 외부 환경 조건에 대응되는 포토다이오드를 선택할 수 있다.
상기 복수의 포토다이오드는, 외부 환경 조건의 전체 범위를 커버하고, 상기 복수의 포토다이오드 각각은 상기 전체 범위 중에서 서로 다른 범위를 커버할 수 있다.
상기 복수의 포토다이오드 각각이 커버하는 서로 다른 범위는 외부 환경 조건의 일부 범위가 서로 겹쳐질 수 있다.
상기 제어부는, 상기 선택된 포토다이오드의 출력 임피던스에 매칭되도록, 상기 거리 측정부를 구성하는 내부 회로의 입력 임피던스를 변경할 수 있다.
상기 거리 측정부는, 상기 출력된 전류 신호를 전압 신호로 변환하는 트랜스임피던스 증폭기; 상기 변환된 전압 신호를 증폭하는 이득 증폭기; 상기 증폭된 전압 신호와 기준 신호와 비교하는 비교기; 및 상기 비교기의 출력을 이용하여 비행 시간을 산출하고, 상기 산출된 비행 시간을 통해 상기 거리 감지 대상체까지의 거리를 측정하는 측정부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 외부 환경 센서를 통해 외부 환경 조건을 센싱하는 단계; 복수의 포토다이오드 중에서 상기 센싱된 외부 환경 조건에 대응되는 포토다이오드를 선택하는 단계; 거리 감지 대상체로부터 반사된 빛을 상기 선택된 포토다이오드를 통해 수신하여 전류 신호를 출력하는 단계; 상기 선택된 포토다이오드에 맞게 내부 회로의 임피던스를 변경하는 단계; 및 상기 임피던스가 변경된 내부 회로를 통해 상기 출력된 전류 신호를 기반으로 비행시간을 산출하여 상기 거리 감지 대상체까지의 거리를 측정하는 단계를 포함하는, 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 방법이 제공될 수 있다.
상기 외부 환경 센서는, 외부 환경 조건 중에서 외부 조도를 센싱하는 조도 센서를 포함할 수 있다.
상기 복수의 포토다이오드 각각은, 외부 환경 조건 중에서 조도에 따라 서로 다른 민감도를 가질 수 있다.
상기 포토다이오드를 선택하는 단계는, 외부 환경 조건마다 매핑되는 각각의 포토다이오드가 기저장된 룩업 테이블을 기초로 하여, 상기 복수의 포토다이오드 중에서 상기 센싱된 외부 환경 조건에 대응되는 포토다이오드를 선택할 수 있다.
상기 복수의 포토다이오드는, 외부 환경 조건의 전체 범위를 커버하고, 상기 복수의 포토다이오드 각각은 상기 전체 범위 중에서 서로 다른 범위를 커버할 수 있다.
상기 복수의 포토다이오드 각각이 커버하는 서로 다른 범위는 외부 환경 조건의 일부 범위가 서로 겹쳐질 수 있다.
상기 임피던스를 변경하는 단계는, 상기 선택된 포토다이오드의 출력 임피던스에 매칭되도록, 상기 포토다이오드와 선택적으로 연결된 내부 회로의 입력 임피던스를 변경할 수 있다.
상기 거리를 측정하는 단계는, 상기 임피던스가 변경된 내부 회로를 통해, 상기 출력된 전류 신호를 전압 신호로 변환하는 단계; 상기 변환된 전압 신호를 증폭하는 단계; 상기 증폭된 전압 신호와 기준 신호와 비교하는 단계; 및 상기 비교된 결과를 이용하여 비행 시간을 산출하고, 상기 산출된 비행 시간을 통해 상기 거리 감지 대상체까지의 거리를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 거리 감지 대상체로부터 반사된 빛을 포토다이오드를 통해 수신하여 전류 신호를 출력하되, 상기 포토다이오드의 파장 범위에 따라 선택적으로 밴드패스 필터링하는 광 수신부; 상기 출력된 전류 신호를 기반으로 비행시간을 산출하여 상기 거리 감지 대상체까지의 거리를 측정하는 거리 측정부; 외부 환경 조건을 센싱하는 외부 환경 센서; 및 상기 센싱된 외부 환경 조건에 따라 상기 포토다이오드의 파장 범위를 선택하여 밴드패스 필터링을 수행하고, 상기 선택된 포토다이오드의 파장 범위에 맞게 내부 회로의 임피던스를 변경하는 제어부를 포함하는, 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치가 제공될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 외부 환경 센서를 통해 외부 환경 조건을 센싱하는 단계; 상기 센싱된 외부 환경 조건에 대응되는 포토다이오드의 파장 범위를 선택하는 단계; 거리 감지 대상체로부터 반사된 빛을 상기 선택된 포토다이오드의 파장 범위에 따라 선택적으로 밴드패스 필터링하여 전류 신호를 출력하는 단계; 상기 선택된 포토다이오드의 파장 범위에 맞게 내부 회로의 임피던스를 변경하는 단계; 및 상기 임피던스가 변경된 내부 회로를 통해 상기 출력된 전류 신호를 기반으로 비행시간을 산출하여 상기 거리 감지 대상체까지의 거리를 측정하는 단계를 포함하는, 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 방법이 제공될 수 있다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 실시예들은 라이다 수신 장치의 외부 환경 조건에 따른 포토다이오드를 선택적으로 사용하고, 포토다이오드에 맞게 내부 회로 특성을 변경함으로써, 외부 환경 변화로 인해 제한된 포토다이오드의 사용 환경을 확대할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 포토다이오드에 맞게 내부 회로의 임피던스를 변경함으로써, 포토다이오드 변경으로 인한 내부 회로의 적응성(Flexibility)을 증대시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들은 외부 환경 조건에 맞게 포토다이오드를 통해 수신된 빛의 파장 범위를 선택하여 밴드패스 필터링함으로써, 외부 환경 변화로 인해 제한된 포토다이오드의 사용 환경을 확대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 사용되는 복수의 포토다이오드 특성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 사용되는 포토다이오드의 파장에 따른 반응도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 수신 장치에서 복수의 포토다이오드의 연결 구조를 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 수신 장치에서 내부 회로의 임피던스 변경 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 방법에 대한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 수신 방법에서 거리 측정 방법에 대한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 사용되는 포토다이오드 특성을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 사용되는 포토다이오드의 파장에 따른 반응도를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 방법에 대한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치(100)는, 광 수신부(110), 거리 측정부(120), 외부 환경 센서(130) 및 제어부(140)를 포함한다. 그러나 도시된 구성요소 모두가 필수 구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 라이다 신호 수신 장치(100)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 라이다 신호 수신 장치(100)가 구현될 수 있다.
이하, 도 1의 라이다 신호 수신 장치(100)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
우선, 광 수신부(110)는 복수의 포토다이오드를 포함한다. 일례로, 도 1에는 포토다이오드 1(PD1) 및 포토다이오드 2(PD2)가 포함된 광 수신부(110)가 도시되어 있다. 광 수신부(110)는 거리 감지 대상체로부터 반사된 빛을 복수의 포토다이오드를 통해 수신하여 전류 신호를 출력한다.
거리 측정부(120)는 출력된 전류 신호를 기반으로 비행시간을 산출하여 거리 감지 대상체까지의 거리를 측정한다.
한편, 외부 환경 센서(130)는 외부 환경 조건을 센싱한다. 일례로, 외부 환경 센서(130)는 외부 환경 조건 중에서 외부 조도를 센싱할 수 있다. 또는 외부 환경 센서(130)는 외부 환경 조건 중에서 외부 파장을 센싱할 수 있다.
제어부(140)는 광 수신부(110)에 포함된 복수의 포토다이오드 중에서 외부 환경 센서(130)에서 센싱된 외부 환경 조건에 대응되는 포토다이오드를 선택하여 거리 측정부(120)와 연결시킨다. 그러면, 거리 측정부(120)는 복수의 포토다이오드 중에서 연결된 포토다이오드로부터 출력된 전류 신호를 기반으로 비행시간을 산출하여 거리 감지 대상체까지의 거리를 측정한다. 또한, 제어부(140)는 선택된 포토다이오드에 맞게 내부 회로의 임피던스를 변경한다.
실시예들에 따르면, 제어부(140)는 외부 환경 조건마다 매핑되는 각각의 포토다이오드가 기저장된 룩업 테이블을 저장한다. 제어부(140)는 기저장된 룩업 테이블을 기초로 하여, 복수의 포토다이오드 중에서 외부 환경 센서(130)에서 센싱된 외부 환경 조건에 대응되는 포토다이오드를 선택할 수 있다.
실시예들에 따르면, 제어부(140)는 선택된 포토다이오드의 출력 임피던스에 매칭되도록, 거리 측정부(120)를 구성하는 내부 회로의 입력 임피던스를 변경할 수 있다.
한편, 실시예들에 따르면, 거리 측정부(120)는 트랜스임피던스 증폭기(121), 이득 증폭기(122), 비교기(123) 및 측정부(124)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예는 복수의 포토다이오드를 포함한 광 수신부(110)를 이용한다. 일례로, 도 2에 도시된 바와 같이, 2개의 포토다이오드 즉, 포토다이오드 1(PD1) 및 포토다이오드 2(PD2)가 포함된 광 수신부(110)를 예시로 설명하기로 한다. 특정 개수의 포토다이오드는 한정되지 않는다.
거리 측정부(120)는 MCU(125)에 의해 제어되는 집적 회로(IC, Integrated Circuit)로 구현될 수 있다. 집적 회로(IC)는 트랜스임피던스 증폭기(TIA, Transimpedance Amplifier)(121), 이득 증폭기(PGA, Programmable Gain Amplifier)(122), 비교기(Comparator)(123), 측정부(124) 및 MCU(Main Control Unit)(125)로 구현될 수 있다.
트랜스임피던스 증폭기(TIA)(121)는 광 수신부(110)로부터 출력된 전류 신호를 전압 신호로 변환한다.
이득 증폭기(PGA)(122)는 트랜스임피던스 증폭기(121)에서 변환된 전압 신호를 증폭한다.
비교기(123)는 이득 증폭기(122)에서 증폭된 전압 신호와 기준 신호와 비교한다.
측정부(124)는 비교기(123)의 출력을 이용하여 비행 시간을 산출하고, 그 산출된 비행 시간을 통해 거리 감지 대상체까지의 거리를 측정할 수 있다.
광 수신부(110)에 포함된 포토다이오드 1(PD1) 및 포토다이오드(PD2)는 전원 관리 IC(PMIC, Power Management Integrated Circuit)를 통해 전원을 공급받고, 각각 스위치(SW)를 통해 거리 측정부(120)의 트랜스임피던스 증폭기(121)와 연결되어 있다. 제어부(140)는 외부 환경 조건에 대응되는 포토다이오드와 연결된 스위치를 선택하여 ON 시키고, 선택된 포토다이오드를 거리 측정부(120)의 트랜스임피던스 증폭기(121)와 연결시킨다. 즉, 외부 환경 조건에 따라 복수의 포토다이오드 중에서 어느 하나의 포토다이오드가 거리 측정부(120)의 트랜스임피던스 증폭기(121)와 연결될 수 있다. 또는 제어부(140)는 외부 환경 조건에 대응되는 포토다이오드에 PMIC를 통해 전원을 공급하고 다른 포토다이오드에 전원 공급을 중지할 수 있다.
MCU(125)는 거리 측정과 관련하여 집적 회로를 전체적으로 제어한다. 또한, MCU(125)는 제어부(140)의 제어에 따라 포토다이오드와 연결된 PMIC를 SPI(Serial Peripheral Interface) 통신을 통해 제어할 수 있다. MCU(125)는 제어부(140)와 통신을 통해 거리 측정부(120)와 연결된 포토다이오드의 출력 임피던스에 매칭되도록, 내부 회로의 입력 임피던스를 변경할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 사용되는 복수의 포토다이오드 특성을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 외부 환경 센서(130)는 외부 환경 중에서 조도를 감지하는 조도 센서 또는 파장 센싱이 가능한 이미지 센서 등일 수 있다. 그리고 포토다이오드 1(PD1)과 포토다이오드 2(PD2)는 특정 조도 범위(Range)를 커버하지 못하는 포토다이오드 범위를 가진다. 특정 파장에서의 노이즈 레벨이 높은 상황을 나타낸다. 복수의 포토다이오드 전체는 전체 조도 범위를 커버할 수 있다.
실시예들에 따르면, 복수의 포토다이오드 각각은 외부 환경 조건 중에서 조도에 따라 서로 다른 민감도를 가질 수 있다.
실시예들에 따르면, 복수의 포토다이오드는 외부 환경 조건의 전체 범위를 커버하고, 복수의 포토다이오드 각각은 전체 범위 중에서 서로 다른 범위를 커버할 수 있다.
실시예들에 따르면, 복수의 포토다이오드 각각이 커버하는 서로 다른 범위는 외부 환경 조건의 일부 범위가 서로 겹쳐질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 사용되는 포토다이오드의 파장에 따른 반응도를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 포토다이오드는 포토다이오드의 종류에 따라 파장(Wavelength)에 따른 반응도(Responsibility)가 다르다. 예를 들면, 파장이 700nm인 경우, 포토다이오드 1(PD1)은 포토다이오드 2(PD2)보다 반응도가 높다. 파장이 900nm인 경우, 포토다이오드 1(PD1)은 포토다이오드 2(PD2)보다 반응도가 낮다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 수신 장치에서 복수의 포토다이오드의 연결 구조를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 포토다이오드 각각은 거리 측정부(120)의 트랜스임피던스 증폭기(121)와 각 스위치를 통해 연결된다.
일례로, 포토다이오드 1(PD1)은 스위치 1을 통해 거리 측정부(120)의 트랜스임피던스 증폭기(121)와 연결된다. 포토다이오드 2(PD2)는 스위치 2를 통해 거리 측정부(120)의 트랜스임피던스 증폭기(121)와 연결된다. 여기서, 라이다 신호 경로는 포토다이오드로부터 출력된 전류 신호가 거리 측정부(120)의 트랜스임피던스 증폭기(121)를 거쳐 이득 증폭기(122)로 전달된다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 수신 장치에서 내부 회로의 임피던스 변경 구조를 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 일반적인 라이다 신호 수신 장치에서 내부 회로의 입력 임피던스는 입력단(Vinp)을 기준으로 상하 방향으로 1/gm와 ro로 설정된다.
이때, 라이다 신호 수신 장치(100)가 외부 환경 조건(예컨대, 조도)에 따른 다른 포토다이오드를 선택하여 거리 측정부(120)에 연결되면, 출력 임피던스가 달라진다. 라이다 신호 수신 장치(100)는 해당 포토다이오드의 출력 임피던스에 매칭하도록 내부 회로의 입력 임피던스 값을 조절하는 MCU(125) 및 스위치 회로를 포함한다.
도 7에 도시된 바와 같이, MCU(125)는 라이다 신호 수신 장치(100)에서 내부 회로의 입력 임피던스를 변경할 수 있다. MCU(125)는 거리 측정부(120)의 트랜스임피던스 증폭기(121)에 포함된 스위치를 제어하여 내부 회로의 입력 임피던스를 1/gm * 1/n와 같이 변경할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 수신 장치(100)는 선택된 포토다이오드의 출력 임피던스에 매칭하도록, 내부 회로의 입력 임피던스를 조절할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 방법에 대한 순서도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 단계 S101에서, 라이다 신호 수신 장치(100)는 외부 환경 조건을 센싱한다.
단계 S102에서, 라이다 신호 수신 장치(100)는 복수의 포토다이오드 중에서 센싱된 외부 환경 조건에 대응되는 포토다이오드를 선택한다. 여기서, 라이다 신호 수신 장치(100)는 외부 환경 조건마다 매핑되는 각각의 포토다이오드가 기저장된 룩업 테이블을 기초로 하여, 복수의 포토다이오드 중에서 센싱된 외부 환경 조건에 대응되는 포토다이오드를 선택할 수 있다.
단계 S103에서, 라이다 신호 수신 장치(100)는 거리 감지 대상체로부터 반사된 빛을 그 선택된 포토다이오드를 통해 수신하여 전류 신호를 출력한다.
단계 S104에서, 라이다 신호 수신 장치(100)는 선택된 포토다이오드에 맞게 내부 회로의 임피던스를 변경한다. 여기서, 라이다 신호 수신 장치(100)는 선택된 포토다이오드의 출력 임피던스에 매칭되도록, 내부 회로의 입력 임피던스를 변경할 수 있다.
단계 S105에서, 라이다 신호 수신 장치(100)는 임피던스가 변경된 내부 회로를 통해 그 출력된 전류 신호를 기반으로 비행시간을 산출하여 거리 감지 대상체까지의 거리를 측정한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 수신 방법에서 거리 측정 방법에 대한 순서도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 단계 S201에서, 라이다 신호 수신 장치(100)는 임피던스가 변경된 내부 회로를 통해, 출력된 전류 신호를 전압 신호로 변환한다.
단계 S202에서, 라이다 신호 수신 장치(100)는 변환된 전압 신호를 증폭한다.
단계 S203에서, 라이다 신호 수신 장치(100)는 증폭된 전압 신호와 기준 신호와 비교한다.
단계 S204에서, 라이다 신호 수신 장치(100)는 비교기(123)의 출력을 이용하여 비행 시간을 산출하고, 그 산출된 비행 시간을 통해 상기 거리 감지 대상체까지의 거리를 측정한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치(100)는, 광 수신부(110), 거리 측정부(120), 외부 환경 센서(130) 및 제어부(140)를 포함한다. 그러나 도시된 구성요소 모두가 필수 구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 라이다 신호 수신 장치(100)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 라이다 신호 수신 장치(100)가 구현될 수 있다.
이하, 도 10의 라이다 신호 수신 장치(100)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
우선, 광 수신부(110)는 풀커버 조도 범위를 커버하는 포토다이오드를 포함한다. 일례로, 도 10에는 풀커버 조도 범위를 커버하는 포토다이오드 3(PD3)이 포함된 광 수신부(110)가 도시되어 있다. 광 수신부(110)는 거리 감지 대상체로부터 반사된 빛을 복수의 포토다이오드 3(PD3)을 통해 수신하여 전류 신호를 출력하되, 포토다이오드의 파장 범위에 따라 선택적으로 밴드패스 필터링한다.
거리 측정부(120)는 출력된 전류 신호를 기반으로 비행시간을 산출하여 거리 감지 대상체까지의 거리를 측정한다.
한편, 외부 환경 센서(130)는 외부 환경 조건을 센싱한다. 일례로, 외부 환경 센서(130)는 외부 환경 조건 중에서 외부 조도를 센싱할 수 있다. 또는 외부 환경 센서(130)는 외부 환경 조건 중에서 외부 파장을 센싱할 수 있다.
제어부(140)는 외부 환경 센서(130)에서 센싱된 외부 환경 조건에 따라 포토다이오드 3(PD3)의 파장 범위를 선택하여 밴드패스 필터링을 수행한다.
그러면, 거리 측정부(120)는 포토다이오드 3(PD3)으로부터 출력된 전류 신호를 기반으로 비행시간을 산출하여 거리 감지 대상체까지의 거리를 측정한다. 또한, 제어부(140)는 선택된 포토다이오드의 파장 범위에 맞게 내부 회로의 임피던스를 변경한다.
실시예들에 따르면, 제어부(140)는 외부 환경 조건마다 매핑되는 포토다이오드의 파장 범위가 기저장된 룩업 테이블을 저장한다. 제어부(140)는 기저장된 룩업 테이블을 기초로 하여, 외부 환경 센서(130)에서 센싱된 외부 환경 조건에 대응되는 포토다이오드의 파장 범위를 선택할 수 있다.
실시예들에 따르면, 제어부(140)는 선택된 포토다이오드의 파장 범위에 매칭되도록, 거리 측정부(120)를 구성하는 내부 회로의 입력 임피던스를 변경할 수 있다.
한편, 실시예들에 따르면, 거리 측정부(120)는 트랜스임피던스 증폭기(121), 이득 증폭기(122), 비교기(123) 및 측정부(124)를 포함할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 다른 실시예는 풀커버 조도 범위를 커버하는 포토다이오드를 포함한 광 수신부(110)를 이용한다. 일례로, 도 11에 도시된 바와 같이, 하나의 포토다이오드 즉, 포토다이오드 3(PD3)이 포함된 광 수신부(110)를 예시로 설명하기로 한다.
거리 측정부(120)는 MCU(125)에 의해 제어되는 집적 회로(IC, Integrated Circuit)로 구현될 수 있다. 집적 회로(IC)는 트랜스임피던스 증폭기(TIA, Transimpedance Amplifier)(121), 이득 증폭기(PGA, Programmable Gain Amplifier)(122), 비교기(Comparator)(123), 측정부(124) 및 MCU(Main Control Unit)(125)로 구현될 수 있다.
트랜스임피던스 증폭기(TIA)(121)는 광 수신부(110)로부터 출력된 전류 신호를 전압 신호로 변환한다.
이득 증폭기(PGA)(122)는 트랜스임피던스 증폭기(121)에서 변환된 전압 신호를 증폭한다.
비교기(123)는 이득 증폭기(122)에서 증폭된 전압 신호와 기준 신호와 비교한다.
측정부(124)는 비교기(123)의 출력을 이용하여 비행 시간을 산출하고, 그 산출된 비행 시간을 통해 거리 감지 대상체까지의 거리를 측정할 수 있다.
광 수신부(110)에 포함된 포토다이오드 3(PD3)은 바이어스(Bias)와 연결된다. 포토다이오드 3(PD3)은 특정 파장 범위를 밴드패스 필터링하는 필터를 통해 거리 측정부(120)의 트랜스임피던스 증폭기(121)와 연결되어 있다.
제어부(140)는 외부 환경 조건에 대응되는 포토다이오드의 파장 범위를 선택하고, 그 선택된 포토다이오드의 파장 범위에 따라 선택적으로 밴드패스 필터링하도록 포토다이오드 3(PD3)와 연결된 필터를 제어한다. 거리 감지 대상체로부터 반사된 빛은 포토다이오드를 통해 수신되어 전류 신호로 출력될 때, 포토다이오드의 파장 범위에 따라 선택적으로 밴드패스 필터링하는 필터를 거쳐 거치 측정부(120)로 출력된다.
그리고 MCU(125)는 거리 측정과 관련하여 집적 회로를 전체적으로 제어한다. 또한, MCU(125)는 제어부(140)와 통신을 통해 거리 측정부(120)와 연결된 포토다이오드의 파장 범위에 매칭되도록, 내부 회로의 입력 임피던스를 변경할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 사용되는 포토다이오드 특성을 나타낸 도면이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 외부 환경 센서(130)는 외부 환경 중에서 조도를 감지하는 조도 센서 또는 파장 센싱이 가능한 이미지 센서 등일 수 있다. 그리고 포토다이오드 3(PD3)은 풀커버 조도 범위(Range)를 커버한다. 이는 특정 파장에서의 노이즈 레벨이 높지 않고 전체적으로 노이즈 레벨이 낮은 상황을 나타낸다. 하나의 포토다이오드 3(PD3)은 전체 조도 범위를 커버할 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 사용되는 포토다이오드의 파장에 따른 반응도를 나타낸 도면이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 풀커버 조도 범위를 커버하는 포토다이오드 파장(Wavelength)에 따른 반응도(Responsibility)도가 일부 최외각 파장 범위를 제외하고는 일정하게 높다. 따라서 파장이 700nm이거나 파장이 900nm인 경우, 포토다이오드 3(PD3)은 일정한 반응도를 가진다.
일례로, 제어부(140)는 광 수신부(110)에 포함된 필터를 제어하여 파장이 700nm을 중심으로 하는 제1 파장 범위(210)를 선택하고, 광 수신부(110)는 그 선택된 제1 파장 범위(210)에 따라 밴드패스 필터링을 수행할 수 있다.
다른 예로, 제어부(140)는 광 수신부(110)에 포함된 필터를 제어하여 파장이 900nm을 중심으로 하는 제2 파장 범위(220)를 선택하고, 광 수신부(110)는 그 선택된 제2 파장 범위(220)에 따라 밴드패스 필터링을 수행할 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 방법에 대한 순서도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 단계 S301에서, 라이다 신호 수신 장치(100)는 외부 환경 조건을 센싱한다.
단계 S302에서, 라이다 신호 수신 장치(100)는 외부 환경 조건에 대응되는 포토다이오드의 파장 범위를 선택한다.
단계 S303에서, 라이다 신호 수신 장치(100)는 거리 감지 대상체로부터 반사된 빛을 선택된 포토다이오드의 파장 범위에 따라 밴드패스 필터링하여 전류 신호를 출력한다.
단계 S304에서, 라이다 신호 수신 장치(100)는 선택된 포토다이오드의 파장 범위에 맞게 내부 회로의 임피던스를 변경한다.
단계 S305에서, 라이다 신호 수신 장치(100)는 임피던스가 변경된 내부 회로를 통해 그 출력된 전류 신호를 기반으로 비행시간을 산출하여 거리 감지 대상체까지의 거리를 측정한다.
상술한 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
이상, 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 라이다 신호 수신 장치
110: 광 수신부
111, 112: 스위치
120: 거리 측정부
121: 트랜스임피던스 증폭기
122: 이득 증폭기
123: 비교기
124: 측정부
125: MCU
130: 외부 환경 센서
140: 제어부

Claims (18)

  1. 거리 감지 대상체로부터 반사된 빛을 복수의 포토다이오드를 통해 수신하여 전류 신호를 출력하는 광 수신부;
    상기 출력된 전류 신호를 기반으로 비행시간을 산출하여 상기 거리 감지 대상체까지의 거리를 측정하는 거리 측정부;
    외부 환경 조건을 센싱하는 외부 환경 센서; 및
    상기 복수의 포토다이오드 중에서 상기 센싱된 외부 환경 조건에 대응되는 포토다이오드를 선택하여 상기 거리 측정부와 연결시키고, 상기 선택된 포토다이오드에 맞게 내부 회로의 임피던스를 변경하는 제어부를 포함하되,
    상기 외부 환경 조건은 외부 조도 및 외부 파장을 포함하고,
    상기 복수의 포토다이오드는,
    외부 조도의 전체 범위를 커버하고, 상기 복수의 포토다이오드 각각은 상기 전체 범위 중에서 서로 다른 외부 조도 범위를 커버하는 특정 커버 포토다이오드 및 상기 전체 범위를 커버하는 풀커버 포토다이오드를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 풀커버 포토다이오드를 선택한 경우, 상기 센싱된 외부 파장에 따라 상기 풀커버 포토 다이오드의 파장 범위를 선택하여 밴드패스 필터링을 수행하고 상기 선택된 포토다이오드의 파장 범위에 맞게 거리측정부를 구성하는 상기 내부 회로의 입력 임피던스를 변경하며,
    상기 특정커버 포토다이오드를 선택한 경우, 상기 센싱된 외부 조도에 대응되는 상기 특정커버 포토다이오드를 선택하고, 상기 선택된 특정커버 포토다이오드가 상기 거리 측정부와 연결됨에 따라 달라지는 출력 임피던스에 매칭되도록 상기 거리측정부를 구성하는 상기 내부 회로의 입력 임피던스를 변경하는 것을 특징으로 하는, 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부 환경 센서는,
    외부 환경 조건 중에서 외부 조도를 센싱하는 조도 센서 또는 파장 센싱이 가능한 이미지 센서를 포함하는, 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 포토다이오드 각각은,
    외부 환경 조건 중에서 조도에 따라 서로 다른 민감도를 가지는, 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    외부 환경 조건마다 매핑되는 각각의 포토다이오드가 기저장된 룩업 테이블을 기초로 하여, 상기 복수의 포토다이오드 중에서 상기 센싱된 외부 환경 조건에 대응되는 포토다이오드를 선택하는, 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 선택된 포토다이오드의 출력 임피던스에 매칭되도록, 상기 거리 측정부를 구성하는 내부 회로의 입력 임피던스를 변경하는, 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 거리 측정부는,
    상기 출력된 전류 신호를 전압 신호로 변환하는 트랜스임피던스 증폭기;
    상기 변환된 전압 신호를 증폭하는 이득 증폭기;
    상기 증폭된 전압 신호와 기준 신호와 비교하는 비교기; 및
    상기 비교기의 출력을 이용하여 비행 시간을 산출하고, 상기 산출된 비행 시간을 통해 상기 거리 감지 대상체까지의 거리를 측정하는 측정부를 포함하는, 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치.
  9. 외부 환경 센서를 통해 외부 환경 조건을 센싱하는 단계;
    복수의 포토다이오드 중에서 상기 센싱된 외부 환경 조건에 대응되는 포토다이오드를 선택하는 단계;
    거리 감지 대상체로부터 반사된 빛을 상기 선택된 포토다이오드를 통해 수신하여 전류 신호를 출력하는 단계;
    상기 선택된 포토다이오드에 맞게 내부 회로의 임피던스를 변경하는 단계; 및
    상기 임피던스가 변경된 내부 회로를 통해 상기 출력된 전류 신호를 기반으로 비행시간을 산출하여 상기 거리 감지 대상체까지의 거리를 측정하는 단계를 포함하되,
    상기 외부 환경 조건은 외부 조도 및 외부 파장을 포함하고,
    상기 복수의 포토다이오드는,
    외부 조도의 전체 범위를 커버하고, 상기 복수의 포토다이오드 각각은 상기 전체 범위 중에서 서로 다른 외부 조도 범위를 커버하는 특정 커버 포토다이오드 및 상기 전체 범위를 커버하는 풀커버 포토다이오드를 포함하고,
    상기 임피던스를 변경하는 단계는,
    상기 풀커버 포토다이오드를 선택한 경우, 상기 센싱된 외부 파장에 따라 상기 풀커버 포토 다이오드의 파장 범위를 선택하여 밴드패스 필터링을 수행하고 상기 선택된 포토다이오드의 파장 범위에 맞게 거리측정부를 구성하는 상기 내부 회로의 입력 임피던스를 변경하며,
    상기 특정커버 포토다이오드를 선택한 경우, 상기 센싱된 외부 조도에 대응되는 상기 특정커버 포토다이오드를 선택하고, 상기 선택된 특정커버 포토다이오드가 상기 거리 측정부와 연결됨에 따라 달라지는 출력 임피던스에 매칭되도록 상기 거리측정부를 구성하는 상기 내부 회로의 입력 임피던스를 변경하는 것을 특징으로 하는, 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 외부 환경 센서는,
    외부 환경 조건 중에서 외부 조도를 센싱하는 조도 센서 또는 파장 센싱이 가능한 이미지 센서를 포함하는, 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 포토다이오드 각각은,
    외부 환경 조건 중에서 조도에 따라 서로 다른 민감도를 가지는, 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 포토다이오드를 선택하는 단계는,
    외부 환경 조건마다 매핑되는 각각의 포토다이오드가 기저장된 룩업 테이블을 기초로 하여, 상기 복수의 포토다이오드 중에서 상기 센싱된 외부 환경 조건에 대응되는 포토다이오드를 선택하는, 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 포토다이오드는,
    외부 환경 조건의 전체 범위를 커버하고, 상기 복수의 포토다이오드 각각은 상기 전체 범위 중에서 서로 다른 범위를 커버하는, 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 포토다이오드 각각이 커버하는 서로 다른 범위는 외부 환경 조건의 일부 범위가 서로 겹쳐지는, 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 임피던스를 변경하는 단계는,
    상기 선택된 포토다이오드의 출력 임피던스에 매칭되도록, 상기 포토다이오드와 선택적으로 연결된 내부 회로의 입력 임피던스를 변경하는, 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 거리를 측정하는 단계는,
    상기 임피던스가 변경된 내부 회로를 통해, 상기 출력된 전류 신호를 전압 신호로 변환하는 단계;
    상기 변환된 전압 신호를 증폭하는 단계;
    상기 증폭된 전압 신호와 기준 신호와 비교하는 단계; 및
    상기 비교된 결과를 이용하여 비행 시간을 산출하고, 상기 산출된 비행 시간을 통해 상기 거리 감지 대상체까지의 거리를 측정하는 단계를 포함하는, 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
KR1020200002073A 2019-12-30 2020-01-07 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치 및 방법 KR102390881B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190178689 2019-12-30
KR20190178689 2019-12-30

Publications (3)

Publication Number Publication Date
KR20210086369A KR20210086369A (ko) 2021-07-08
KR102390881B1 true KR102390881B1 (ko) 2022-04-26
KR102390881B9 KR102390881B9 (ko) 2023-05-11

Family

ID=76894166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200002073A KR102390881B1 (ko) 2019-12-30 2020-01-07 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102390881B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023048549A1 (ko) * 2021-09-27 2023-03-30 주식회사 유진로봇 라이다 센서 및 그 제어 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010107448A (ja) * 2008-10-31 2010-05-13 Toyota Motor Corp 距離測定装置
JP5867616B2 (ja) * 2012-10-15 2016-02-24 富士通株式会社 方向判別装置、方向判別方法、方向判別制御プログラム
WO2018211831A1 (ja) * 2017-05-18 2018-11-22 シャープ株式会社 光検出器および携帯型電子機器
JP2019074419A (ja) * 2017-10-17 2019-05-16 スタンレー電気株式会社 測距装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101877128B1 (ko) * 2016-11-04 2018-08-07 한국광기술원 동적 제어를 이용한 적응형 발광 신호의 광량 제어장치
KR101890033B1 (ko) * 2016-11-04 2018-08-20 한국광기술원 동적 제어를 이용한 적응형 수광 신호의 감도 제어장치
KR102086026B1 (ko) * 2017-10-26 2020-03-06 현대오트론 주식회사 라이다 장치, 라이다 신호 처리 장치 및 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010107448A (ja) * 2008-10-31 2010-05-13 Toyota Motor Corp 距離測定装置
JP5867616B2 (ja) * 2012-10-15 2016-02-24 富士通株式会社 方向判別装置、方向判別方法、方向判別制御プログラム
WO2018211831A1 (ja) * 2017-05-18 2018-11-22 シャープ株式会社 光検出器および携帯型電子機器
JP2019074419A (ja) * 2017-10-17 2019-05-16 スタンレー電気株式会社 測距装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR102390881B9 (ko) 2023-05-11
KR20210086369A (ko) 2021-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11768278B2 (en) Lidar receiving apparatus, lidar system and laser ranging method
CN211236238U (zh) 光检测和测距(lidar)系统及无人载运工具
CN111868560B (zh) 取决于脉冲类型选择lidar脉冲检测器
US11774556B2 (en) Combination photodetector arrays for extended dynamic range
US9069060B1 (en) Circuit architecture for optical receiver with increased dynamic range
CN210142193U (zh) 一种测距装置、移动平台
KR102086026B1 (ko) 라이다 장치, 라이다 신호 처리 장치 및 방법
KR102317072B1 (ko) 라이다 시스템에서의 시간-디지털 변환 방법 및 장치
KR102390881B1 (ko) 포토다이오드를 선택적으로 이용한 라이다 신호 수신 장치 및 방법
JP2021514463A (ja) アバランシェフォトダイオード（ａｐｄ）ブラインドを軽減するためのシステムおよび方法
CN211505895U (zh) 激光发射装置、峰值保持电路、测距装置和移动平台
CN115702364A (zh) 一种雷达系统、可移动设备与雷达探测方法
CN110456373A (zh) 激光雷达的接收电路、激光雷达及激光雷达的测距方法
US20180128904A1 (en) Lidar scanner with optical amplification
CN111492261B (zh) 一种激光接收电路及测距装置、移动平台
US20200241120A1 (en) Apparatus and method for increasing lidar sensing distance
US20210203290A1 (en) Apparatus and method for canceling receiver input offset in distance sensing system
WO2020113564A1 (zh) 一种激光接收电路及测距装置、移动平台
US12055664B2 (en) Dual photodiode light detection and ranging
JP2009272902A (ja) 光受信回路とこれを有する光ビーコン及び車載機
KR102030458B1 (ko) 라이다 신호 처리 장치 및 처리 방법
KR20210086416A (ko) 거리 감지 시스템에서의 수신단 입력 오프셋 제거 장치 및 방법
Kufner et al. Hybrid design of an optical detector for terrestrial laser range finding
US20230194685A1 (en) Active/passive pixel current injection and bias testing
KR20190048675A (ko) 라이다 신호 처리 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]