KR102553631B1 - 물체를 감지하기 위한 방법 및 그 전자 장치 - Google Patents

물체를 감지하기 위한 방법 및 그 전자 장치 Download PDF

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Abstract

본 개시는 스캐닝 장치를 이용한 물체 감지 및 거리 측정에 관한 것으로, LiDAR를 위한 빔 편향(beam deflection) 장치는, 베이스(base)와, 영구 자석들과, 상기 영구 자석들에 부착된 자기 부상 반사부(maglev reflector)와, 상기 베이스에 장착된 제어 코일들을 포함할 수 있고, 상기 자기 부상 반사부는, 영구 자석들과 제어 코일들의 전자기 상호 작용으로 인해 부상하도록 구성되며, 상기 제어 코일들은, 수평 방향에서 상기 자기 부상 반사부의 위치를 정의하는 H-제어 코일들과 수직 방향에서 상기 자기 부상 반사부의 위치를 정의하는 V-제어 코일들로 구성될 수 있다.

Description

물체를 감지하기 위한 방법 및 그 전자 장치{METHOD FOR DETECTING OBJECT AND ELECTRONIC DEVICE THEREOF}
본 개시(disclosure)는 물체를 감지하기 위한 방법 및 그 전자 장치에 관한 것이다.
LiDAR(light detection and ranging)는, 물체를 레이저 광선(laser light)으로 비추고 반사된 광선을 분석함으로써, 거리를 측정하는 원격 감지 기술이다. 예를 들어, 자율 주행 차량의 주행(navigation)을 위해, LiDAR는 장애물을 감지하고, 3D(3-dimension) 모바일 데이터(mobile data)를 수집하며, 3D 지도를 생성하는 주요 수단 중 하나로 사용될 수 있다. 그러나, LiDAR 기술을 이용한 일반적인 스캐닝 장치는, 큰 크기, 회전 장치의 수동 조정(manual adjustment), 많은 개수의 광원들 및 수신기들로 인한 높은 복잡도 등의 단점을 가진다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는, 효과적으로 물체를 감지하기 위한 방법 및 그 전자 장치를 제공한다.
또한, 본 개시는, 상대적으로 덜 복잡한 구조의 장치를 이용하여 물체를 감지하기 위한 방법 및 그 전자 장치를 제공한다.
또한, 본 개시는, 광원 및 반사부(reflector)를 이용하여 물체를 감지하기 위한 방법 및 그 전자 장치를 제공한다.
다양한 실시 예들에 따르면, 전자 장치는, 광선들을 방출하는 송신부와, 상기 광선들을 반사하는 반사부와, 상기 반사부의 기울기의 방향 및 각도를 제어함으로써 외부 물체를 향해 상기 광선들을 조향하는 구동부와, 상기 외부 물체에서 반사된 광선들을 상기 반사부를 통해 수신하는 수신부와, 상기 반사된 광선들을 이용하여 상기 외부 물체를 감지하는 프로세서를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 전자 장치의 동작 방법은, 광선들을 방출하는 과정과, 반사부의 기울기의 방향 및 각도를 제어함으로써 외부 물체를 향해 상기 광선들을 조향하는 과정과, 상기 외부 물체에서 반사된 광선들을 상기 반사부를 통해 수신하는 과정과, 상기 반사된 광선들을 이용하여 상기 외부 물체를 감지하는 과정을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, LiDAR를 위한 빔 편향 시스템(beam deflection system)이 제안된다. 시스템은, 6 자유도(degrees of freedom, Dof) 제어를 갖는 자계에서 부상하는 자기 부상 반사부(거울)에 기초한다. 제안된 시스템은 베이스(base), 영구 자석들, 영구 자석들에 부착된 자기 부상 반사부 및 베이스 상에 장착된 제어 코일들을 포함한다. 자기 부상 반사부의 윗면은 광선을 반사할 수 있는 물질로 덮여 있다. 공간 내의 모든 영구 자석들의 위치는 자석과 전류가 공급되는 제어 코일들 사이의 전자기 상호 작용에 의해 정의된다. 자기 부상 반사부는 영구 자석들과 제어 코일들의 전자기 상호 작용으로 인해 부상하도록 구성된다. 제어 코일들은, 수평 방향으로 자기 부상 반사부의 위치를 규정하는 H(horizontal)-제어 코일들(수평 제어 코일들)과 수직 방향으로 자기 부상 반사부의 위치를 규정하는 V(vertical)-제어 코일들(수직 제어 코일들)을 포함한다. 제어 코일들은 실질적으로 전자석들이다.
다양한 실시 예들에 따르면, 스캐닝 시스템이 제안된다. 스캐닝 시스템은, 빔 편향 시스템, 반사부 쪽으로 광선을 방출하도록 구성된 광원 및 반사부로부터 반사된 광선을 수신하도록 구성된 수신기를 포함한다. 예를 들어, 레이저 또는 LED(light emitting diode)가 광원으로 사용될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, LiDAR 시스템이 제안된다. LiDAR 시스템은, 스캐닝 시스템 및 스캐닝 시스템의 동작 결과를 분석하여 물체를 감지하고 감지 물체까지의 거리를 측정하도록 구성된 처리부를 포함한다.
다양한 실시 예들에 따르면, LiDAR 시스템을 이용하여 물체를 감지하고 감지 물체까지의 거리를 측정하는 방법이 제안된다. 방법은, 광원이 반사부에 광선을 방출하는 과정, 반사부의 위치와 경사각을 제어하여 광선의 방향을 정하는 과정, 물체에 반사된 광선을 수신하는 과정, 방출 시간과 수신 시간 사이의 시간 간격을 추정하는 과정 및 추정 결과에 기초하여 물체까지의 거리를 계산하는 과정을 포함한다.
본 개시(disclosure)의 다양한 실시 예들에 따른 방법 및 전자 장치는 반사부(reflector)를 이용하여 물체를 감지하기 위한 광선을 제어함으로써, 적은 개수의 광원을 물체를 감지하고, 장치의 긴 수명을 제공할 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시(disclosure)의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치 동작 환경의 예를 도시한다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 구성을 도시한다.
도 3은 본 개시의 실시 예들에 따른 전자 장치의 흐름도를 도시한다.
도 4는 본 개시의 실시 예들에 따른 전자 장치의 다른 흐름도를 도시한다.
도 5a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 자기력을 이용하여 반사부를 제어하는 전자 장치의 구성을 도시한다.
도 5b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치에서 반사부 및 빔 편향(beam deflection) 장치를 도시한다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 서스펜션(suspension)의 횡단면도를 도시한다.
도 7a는 본 개시의 실시 예들에 따른 전형적인 시간에 따른 V-제어 코일의 공급 전류 그래프를 도시한다.
도 7b는 본 개시의 실시 예들에 따른 전형적인 주기에 따른 V-제어 코일의 소비 전력 그래프를 도시한다.
도 8은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 수평 방향에서의 안정화 환경의 평면도를 도시한다.
도 9a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 자기 부상 반사부(maglev reflector) 기반의 전자 장치에서 수평면의 스캐닝 동작을 도시한다.
도 9b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 자기 부상 반사부(maglev reflector) 기반의 전자 장치에서 수직면의 스캐닝 동작을 도시한다.
도 10은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치에 대한 완전한 적응적 제어를 위한 흐름도를 도시한다.
도 11은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장비에 배치된 복수의 스캐닝 장치의 조정을 위한 흐름도를 도시한다.
도 12은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 대기 측정을 위한 LiDAR 개념을 도시한다.
도 13은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 LiDAR 기반 대기 측정 서비스 흐름도를 도시한다.
도 14a 및 도 14b는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 자동차 상에서의 물체 감지의 일 예를 도시한다.
도 15a는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 3D 스캐닝 지도에 기반한 네비게이션(navigation)에 의해 제어되는 서비스 로봇의 일 예를 도시한다.
도 15b는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 3D 스캐닝 지도의 일 예를 도시한다.
본 개시(disclosure)에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.
이하 본 개시는 물체를 감지하기 위한 방법 및 그 전자 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 반사부(reflector)를 이용하여 제어되는 광선을 이용하여 물체를 감지하기 하기 위한 기술을 설명한다.
이하 설명에서 사용되는 신호를 지칭하는 용어, 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치 동작 환경의 예를 도시한다. 도 1을 참고하면, 전자 장치 110은 적어도 하나의 방향으로 광선(light)을 방출하며(emit), 물체 120으로부터 반사된 광선을 수신한다. 그리고, 전자 장치 110은 반사된 광선에 기반하여 물체 120과의 거리, 형상 등을 결정할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치 110은 광선의 방출 시간 및 반사된 광선의 수신 시간을 이용하여 물체 120을 감지할 수 있다. 여기서, 광선은 ‘레이(ray)’, ‘광 빔(light beam)’, ‘빔(beam)’ 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다. 또한, 전자 장치 110은 ‘스캐닝 장치’, ‘LiDAR 장치’ 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치 110의 구성을 도시한다. 도 2에 예시된 구성은 전자 장치 110의 구성으로서 이해될 수 있다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 2를 참고하면, 전자 장치 110은, 광 송신부 210, 광 수신부 220, 반사부 230, 연결부 240, 구동 제어부 250, 프로세서(processor) 260을 포함한다.
광 송신부 210은 반사부 230으로 초기 광선을 방출하고, 광 수신부 220는 감지 대상 물체(예: 물체 120)로부터 반사된 광선을 수신한다. 이때, 초기 광선은 반사부 230에 반사된 후 물체에 도달하고, 반사된 광선은 반사부 230에 반사된 후 광 수신부 220에 수신될 수 있다. 광 송신부 210는 레이저 송신기 또는 LED(light emitting diode)를 포함할 수 있다. 광 송신부 210에 의해 생성되는 광원은 요구되는 광 특성들에 달리질 수 있다. 광 수신부 220는 애벌랜치 포토다이오드(avalanche photodiode)를 포함할 수 있다.
반사부 230은 광 송신부 210에서 방출된 초기 광선 및 물체로부터 반사된 광선을 반사한다. 반사부 230은 연결부 240 및 구동 제어부 250에 의해 기울어지거나 회전될 수 있다. 반사부 230의 적어도 일면은 광선을 반사할 수 있는 소재로 구성된다. 예를 들어, 반사부 230의 윗면은 광선을 반사할 수 있는 물질로 덮여있을 수 있다.
연결부 240는 반사부 230 및 구동 제어부 250를 연결한다. 연결부 240는 스티킹(sticking), 나사 연결 또는 다른 적절한 부착 수단에 의해 구현될 수 있다. 구동 제어부 250는 반사부 230의 기울기의 방향 및 각도를 제어한다. 이를 위해, 구동 제어부 250는 반사부 230에 물리적 힘을 가하는 기능을 가진다. 다양한 실시 예들에 따라, 구동 제어부 250는 접촉 방식 또는 비 접촉 방식에 따라 반사부 230의 기울기의 방향 및 각도를 제어할 수 있다.
프로세서 260은 광 송신부 210, 광 수신부 220, 구동 제어부 250을 제어한다. 예를 들어, 프로세서 260은 광 송신부 210에서 송신되는 광선의 빈도를 제어하고, 구동 제어부 250로 반사부 230의 기울기를 제어하기 위한 신호를 제공하고, 광 수신부 220로부터 제공되는 반사된 광선에 대한 정보를 이용하여 물체를 감지하기 위한 연산을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 프로세서 260은 초기 광선들의 방출 시간과 반사된 광선들의 수신 시간 사이 시간 간격을 계산하고, 계산된 시간 간격에 기초하여 물체까지의 거리 및 물체의 형상을 추정할 수 있다.
도 3은 본 개시의 실시 예들에 따른 전자 장치의 흐름도를 도시한다. 도 3은 전자 장치 110의 동작 방법을 예시한다.
도 3을 참고하면, 301 단계에서, 전자 장치는 스캐닝 범위(scanning range) 및 광선의 해상도(resolution)를 결정한다. 여기서, 스캐닝 범위는 광선들을 방출할 물리적 영역으로서, 방향 및 그 방향을 중심으로 한 각도로 정의될 수 있다. 스캐닝 범위는 ‘시야각(field-of-view)’ 또는 이와 동등한 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다. 광선의 해상도는 서로 인접한 광선들이 이루는 각도로 표현될 수 있으며, 하나의 각도 값 또는 복수의 각도 값(예: 수직 각도 및 수평 각도)를 포함할 수 있다. 단, 다른 실시 예에 따라, 스캐닝 범위 및 해상도가 미리 정의될 수 있으며, 이 경우 301 단계는 생략될 수 있다.
303 단계에서, 전자 장치는 결정된 범위 및 해상도에 따라 반사부의 기울기를 제어함으로써 광선들을 조향(steering)한다. 예를 들어, 전자 장치는 광 송신부(예: 광 송신부 210)를 이용하여 광선들을 방출하고, 반사부(예: 반사부 230)를 이용하여 방출된 광선들을 반사시킨다. 이 때, 전자 장치는 구동 제어부(예: 구동 제어부 250)를 이용하여 반사부의 경사각을 조절할 수 있으며, 경사각을 조절함으로써 의도한 방향으로 광선을 조향할 수 있다. 즉, 전자 장치는 301 단계에서 결정된 스캐닝 범위에 따라 반사부의 기울기의 방향 및 각도를 조절하고, 301 단계에서 결정된 해상도에 따라 광선들의 방출 속도 및 반사부의 제어 속도를 조절할 수 있다.
305 단계에서, 전자 장치는 반사된 광선들을 이용하여 주변에 존재하는 적어도 하나의 물체를 감지한다. 예를 들어, 전자 장치는 광 수신부(예: 광 수신부 220)를 통해 적어도 하나의 물체로부터 반사된 광선들을 수신할 수 있다. 그리고, 전자 장치는 반사된 광선들을 이용하여 적어도 하나의 물체를 감지할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 광선들의 RTT(round trip time)을 결정하고, RTT들에 기반하여 각 광선이 반사된 지점들과의 거리들을 결정하고, 거리들에 기반하여 적어도 하나의 물체와의 거리 및 형상을 추정할 수 있다.
도 4는 본 개시의 실시 예들에 따른 전자 장치의 다른 흐름도를 도시한다. 도 4는 전자 장치 110의 동작 방법을 예시한다.
도 4를 참고하면, 401 단계에서, 전자 장치는 반사부(예: 반사부 230)에 광선을 방출한다. 이 때, 광선이 방출된 시간을 측정 및 기록한다. 403 단계에서, 전자 장치는 반사부의 위치 및 경사각을 제어하여 광선의 방향을 조절한다. 전자 장치는 구동 제어부(예: 구동 제어부 250)를 이용하여 반사부의 위치 및 경사각을 제어할 수 있다. 405 단계에서, 전자 장치는 물체로부터 반사된 광선을 수신한다. 이 때, 전자 장치는 광선이 수신된 시간을 측정 및 기록한다. 407 단계에서, 전자 장치는 측정된 시간을 기초로 광선 방출 시간과 수신 시간 사이 시간 간격을 계산한다. 409 단계에서, 전자 장치는 계산된 시간 간격에 기초하여 물체까지의 거리를 계산한다.
상술한 바와 같이, 다양한 실시 예에 따른 전자 장치는 반사부를 이용하여 광선을 반사시킴으로써 광선의 자유로운 조향을 수행할 수 있다. 이를 위해, 반사부는 의도된 방향 및 각도의 기울기를 가지도록 제어되어야 한다. 이때, 반사부는 다양한 방식으로 제어될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 반사부는 자기력에 의해 제어될 수 있으며, 이 경우, 반사부는 ‘자기 부상 반사부(maglev reflector)’로 지칭될 수 있다. 자기력을 이용하는 실시 예가 이하 도 5를 참고하여 설명된다.
도 5a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 자기력을 이용하여 반사부를 제어하는 전자 장치의 구성을 도시한다.
도 5a를 참고하면, 광원 510은 반사부 530의 경사에 따라 반사부 530에 의해 상이한 방향으로 반사되는 초기 광선 502을 방출한다. 반사부 530의 경사(또는 자유 공간에서의 위치)는 구동 제어부 250에 해당하는 빔 편향 장치 540에 의해 제어된다. 일 실시 예에 따르면, 반구면 렌즈들 550은 수직면에서 광선을 재지향(redirecting)시키기 위해 사용될 수 있고, 수직 방향으로 스캐닝 시야를 증가시키는 것을 용이하게 한다. 감지 대상 물체 120으로부터 반사된 광선 504은 반사부 530을 거쳐 되돌아온다.
일 실시 예에서, 수신기는 광원 510에 근접하게 위치한다. 또는, 광원 및 수신기는 단일부로 통합될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 레이저는 광원 510로서 사용된다. 다른 실시 예에 따르면, LED가 광원 510로서 사용될 수 있다. 요구되는 광 특성들에 따라 다른 적절한 광원이 또한 사용될 수 있다. 일 실시 예에서, 애벌랜치 포토다이오드(avalanche photodiode)가 수신기로서 사용될 수 있다. 본 개시에 따른 자기 부상 반사부 530은 상기 반사부의 위치의 6 자유도(degrees of freedom, Dof) 제어 가능성을 제공할 수 있다.
도 5b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치에서 반사부 및 빔 편향(beam deflection) 장치를 도시한다.
도 5b를 참고하면, 빔 편향 장치 540는 베이스(base) 542, 영구 자석들 544, 영구 자석들 544에 부착된 자기 부상 반사부 530, 베이스 542 상에 장착된 제어 코일들 546 및 548를 포함한다.
베이스 542은 알루미늄으로 제조될 수 있다. 또한, 베이스 542은 마그네슘으로 제조될 수 있다. 적합한 상자성 물질의 베이스가 구조(중량, 내구성 등) 및 경제적 요건에 따라 채택될 수 있다.
공간 내의 모든 영구 자석들 544의 위치는 영구 자석들 544와 전류가 공급되는 제어 코일들 546 및 548 사이의 전자기 상호 작용에 의해 정의된다. 도 5a의 예시적인 실시 예는 세(3) 개의 영구 자석들을 포함한다. 세 개는 전자 장치 동작을 위해 요구되는 자석들의 최소 개수이다. 그러나, 특정 구현에 따라, 4개 이상의 영구 자석들이 포함될 수 있다. 영구 자석들의 최대 개수는 전자 장치의 크기 및 요구 사항들에 따라 제한될 수 있다.
자기 부상 반사부 530은 영구 자석용 캐리어 요소(carrier element)를 통해 영구 자석들 544에 부착될 수 있다. 화살표가 있는 점선은 영구 자석용 캐리어 요소를 통한 자기 부상 반사부 530의 부착을 나타낸다. 자기 부상 반사부 530은 캐리어 요소에 단단히 고정되어 있다. 부착은 스티킹, 나사 연결 또는 다른 적절한 부착 방법에 의해 구현될 수 있다. 영구 자석용 캐리어 요소는 상자성(paramagnetic) 물질로 만들어야 한다. 자기 부상 반사부 530의 윗면은 광선을 반사할 수 있는 물질로 덮여있다. 예를 들어, 상기 물질은 은, 양극 처리된 알루미늄(anodized aluminium) 또는 다른 적절한 물질 중 하나일 수 있다.
제어 코일들 546 및 548은, 수평 방향으로 자기 부상 반사부 530의 위치를 규정하는 H(horizontal)-제어 코일들(수평 제어 코일들) 546과 수직 방향으로 자기 부상 반사부 530의 위치를 규정하는 V(vertical)-제어 코일들(수직 제어 코일들) 548를 포함한다. 제어 코일들 546 및 548는 실질적으로 전자석들이다.
도 6는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 서스펜션(suspension)의 횡단면도를 도시한다. 도 6을 참고하면, 공급된 직류 Inh(H-제어 코일의 경우) 및 Imv(V-제어 코일의 경우)에 따라 H-제어 코일들 546 및 V-제어 코일들 548은, 힘 Fnh 및 Fmv를 증감시킬 수 있고, 수평 및 수직 방향으로 자석의 위치를 정의할 수 있다. 여기서, n은 1부터 N까지 변경되며, N은 H-제어 코일들의 수이다. m은 1부터 M까지 변경되며, M은 V-제어 코일들의 수이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 오른손방향 나사 법칙에 따라, 자석 544와 제어 코일들 546 및 548간의 자기장 상호 작용으로 인해, 직류가 공급되는 V-제어 코일 548은 수직 방향으로 자석 544에 영향을 미치고, 직류가 공급되는 H-제어 코일 546은 수평 방향으로 자석 544에 영향을 미친다.
수직 방향에서 자석의 위치는 힘 Fmv와 자석에 적용된 중력의 벡터 합으로 정의된다. 힘 Fmv는 대응하는 V-제어 코일 548의 전류에 비례하고 영구 자석 544와 코일 사이의 거리에 반비례하므로, 전류의 증감은 V-제어 코일 548에 대한 영구 자석 544의 이동을 유도한다. 전류의 증가는 V-제어 코일 548로부터 자석이 멀어지도록 유도하고, 전류의 감소는 V-제어 코일 548에 자석이 가까워지도록 유도한다. 자석 544가 상승할 때, 자석을 상승된 위치에 유지하기 위해 V-제어 코일 548의 전류가 증가되어야 한다.
반사부 530의 세 점의 고도를 제어함으로써 임의의 방향으로 반사부 530의 경사각을 설정할 수 있다. 최대 경사각은 전자 장치의 구성 및 전력 요구에 의해 정의된다.
수평 방향에서의 자석의 위치는 H-제어 코일들 546의 단면과 그 모멘트(moment)들에 따라 분포된 힘 Fnh들의 상호 보강(mutual compensation)에 의해 정의된다.
도 7a는 본 개시의 실시 예들에 따른 전형적인 시간에 따른 V-제어 코일의 공급 전류 그래프를 도시한다. 도 7a에 도시된 그래프은 설명을 위한 것이다. 그래프의 다른 실시 예들은 본 개시의 범위 내에서 사용될 수 있다. 그래프에서의 전류 형태는 축을 중심으로한 반사부 530의 회전에 대응한다. 힘 Fmv는 대응하는 V-제어 코일 548의 전류에 비례하고, 전류의 증감은 V-제어 코일 548에 대한 영구 자석 544의 이동을 유도하므로, 상기 그래프에서의 Imax(=0.48A)는 영구 자석 544가 최대 경사각일 때의 V-제어코일에 공급된 전류를 의미하고, Imin(=0.16A)는 영구 자석 544가 최소 경사각일 때의 V-제어코일에 공급된 전류를 의미한다.
도 7b는 본 개시의 실시 예들에 따른 전형적인 주기에 따른 V-제어 코일의 소비 전력 그래프를 도시한다. 도 7b에 도시된 그래프은 설명을 위한 것이다. 그래프의 다른 실시 예들은 본 개시의 범위 내에서 사용될 수 있다. 그래프에서의 전력 형태는 축을 중심으로한 반사부 530의 회전에 대응하며, 상기 주기는 반사부 530의 회전 주기를 나타낸다. 상기 전력은 V-제어 코일 내부 저항을 통해 측정한다. 한 주기 동안, V-제어 코일 하나는 평균적으로 전력 0.3W를 소비하고, 세 개의 V-제어 코일 모두에서 평균적으로 전력 0.9W를 소비한다.
도 8은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 수평 방향에서의 안정화 환경의 평면도을 도시한다. 도 8을 참고하면, 힘들 F1h, F2h, F3h 은 영구 자석들 544와 H-제어 코일들 546간의 상호 작용의 원리를 정의하기 위해 시계 방향으로 지시된다. 그러나, 힘들 F1h, F2h, F3h은, 상이한 방향으로 지향될 수 있고, 영구 자석들 544와 상호 작용하는 제어 코일들 546 및 548에 공급되는 전류에 따라 상이한 값을 가지므로, 힘들 F1h, F2h, F3h 및 그들의 모멘트들 M1h, M2h, M3h을 보강(compensation)할 수 있다. 따라서, 자기 부상 반사부 530의 위치와 경사각은 제어 코일들 546 및 548에 공급되는 전류를 제어함으로써 정의될 수 있다.
제어 코일들 546 및 548에 직류가 공급된다. 제어 코일들 546 및 548로의 전류 공급이 중단된 경우, 자기 부상 반사부 530은 중력의 영향으로 베이스 542에 장착된 코일들 546 및 548에 가라앉을 것이다. 일 실시 예에 따라, 자기 부상 반사부 530은 베이스 542 상에 제공된 특수 지지물(들)(도시되지 않음) 상에 가라앉을 수 있다. 제어 코일들 546 및 548로의 전류 공급이 복원된 경우, 자기 부상 반사부 530은 다시 부상할 것이다.
힘 Fnh의 방향은 벡터 Bnh와 Inh를 고려한 오른손 법칙에 의해 정의되며, 여기서, Bnh는 n번째 H-제어 코일의 자기장 벡터이다. 힘 Fmv의 방향은 벡터 Bmv와 Imv를 고려한 오른손 법칙에 의해 정의되며, 여기서, Bmv는 m번째 V-제어 코일의 자기장 벡터이다. 수직 방향에서, Fmv는 중력과 균형을 이룬다. 본 실시 예에서, 수평 방향에서의 전자 장치는, 도 8에 도시된 바와 같이, 힘들(F1h, F2h, F3h) 및 그들의 모멘트들(M1h, M2h, M3h)의 상호 보강에 의해 균형을 이룬다.
일 실시 예에 따라, 자기 부상으로 인해, 반사부는 전자 장치의 다른 요소들의 기계적인 연결을 포함하지 아니할 수 있다 하나의 광원 및 하나의 수신기를 포함하는 1(단일) 채널을 사용함으로써 더 많은 2D 스캐닝 가능성이 제공된다.
도 9a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 자기 부상 반사부(maglev reflector) 기반의 전자 장치에서 수평면의 스캐닝 동작을 도시한다. 도 9b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 자기 부상 반사부 기반의 전자 장치에서 수직면의 스캐닝 동작을 도시한다.
도 9a 및 9b에 도시된 바와 같이, 수평면 및 수직면에서의 스캐닝 제어는 반사부 530의 경사각을 제어함으로써 제공된다. 상이한 제어 코일들에서의 전류를 제어함으로써 반사부 530의 경사각을 제어하는 것이 가능하다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 수평면에서의 전자 장치 균형은 H-제어 코일들에 의해 제공된다. 반사부 530의 경사를 연속적으로 제어하면 광원 502에서 방출된 초기 광선 502을 수평면 상에서 회전시킬 수 있다. 따라서, 각 섹터(angular sector)를 스캐닝하고 섹터의 너비를 제어할 수 있다.
도 9b에 도시된 바와 같이, V-제어 코일의 전류가 작을수록 제어 코일 근방 반사부 530의 경사각(수평면으로부터의 편향)이 작아지고 그 반대도 마찬가지이다. 그러므로, 제어 코일들의 상이한 전류 값들을 제어함으로써, 세 개의 제어 코일들 근방 반사부 530의 임의의 경사각을 설정하는 것이 가능하다. 이를 통해, 요구되는 위치가 제공된다. 수직면에서의 각도 해상도 910은 제어 코일들에 공급되는 전류에 의해 정의된다.
상술한 다양한 실시 예들에 따라, LiDAR 스캐닝 장치는 소형 장치의 형태로 구현될 수 있다. 또한, 다양한 실시 예들은 LiDAR 스캐닝 장치에 대한 전자식(적응형) 제어 및 자가-조정 가능성(self-calibration possibility)을 제공한다. 또한, 다양한 실시 예들에 따른 LiDAR 스캐닝 장치는 시야각 및 각도 해상도를 동적으로 변경할 수 있다. 또한, 다양한 실시 예들에 따른 LiDAR 스캐닝 장치는 자기 부상 반사부의 진동 저항성(vibration resistance)을 최대 10g(g는 중력 가속도)까지 제공할 수 있다. 또한, 다양한 실시 예들은 LiDAR 스캐닝 장치에 의한 전력 소비량을 감소시킨다.
본 개시의 다른 실시 예에 따르면 스캐닝 장치에 대한 완전한 전자식 (적응적) 제어 및 자가-조정 가능성(self-calibration possibility)이 제안된다. 자가-조정은 계획된 또는 계획되지 않은 전원 끄기(power turn-off) 후 필요할 수 있다. 적응적 제어는 빔 편향 장치의 모든 위치에서 제공된다.
상술한 다양한 실시 예에 따른 전자 장치는 반사부를 이용하여 적응적으로 스캐닝 범위 및 해상도를 조절할 수 있다. 이에 따라, 상황에 적합한 스캐닝이 수행될 수 있다. 즉, 다양한 실시 예에 따른 전자 장치는 다양한 시나리오에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시 예에 따른 전자 장치는 자동차를 운전할 때, 물체들(장애물들 및 움직이는 차들)을 감지하는데 사용될 수 있다. 다양한 실시 예에 따른 전자 장치는 자율 주행 차량에 사용하기에 유리하다. 또한, 다양한 실시 예에 따른 전자 장치는 서비스 로봇들을 제어하기 위한 3D 스캐닝 맵에 기반한 네비게이션(navigation)에 사용될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치는 특정 관심 물체가 발견되는 상황에서 보다 상세한 스캐닝을 위해 스캐닝 범위 및 해상도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 물체가 있는 경우, 전자 장치는 관심 물체 방향에 대한 각도 해상도를 높일 수 있다. 또는, 장거리 스캐닝의 경우, 전자 장치는 시야각을 줄이고, 각도 해상도를 높일 수 있다. 또는, 근거리 스캐닝의 경우, 전자 장치는 시야각을 넓히고, 각도 해상도를 낮출 수 있다.
도 10은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치에 대한 완전한 적응적 제어를 위한 흐름도를 도시한다. 도 10은 전자 장치 100의 동작 방법으로서, 관심 물체가 발견되는 상황에서의 동작들을 예시한다.
도 10을 참고하면, 1001 단계에서, 전자 장치는 관심 물체를 발견한다. 예를 들어, 전자 장치는 스캐닝 동작을 통해 감지되는 물체들 중 관심 물체와 일정 수준 이상 유사한 크기 및 형상을 가지는 물체가 있는지 판단할 수 있다. 즉, 전자 장치는 관심 물체로 정의된 물체의 크기, 형상 중 적어도 하나를 포함하는 특성 정보를 저장하고 있으며, 스캐닝 동작을 통해 감지된 물체와의 유사도(likelihood)를 검사할 수 있다.
1003 단계에서, 전자 장치는 관심 물체까지의 거리가 미리 정의된 임계거리보다 큰지 판단한다. 여기서, 임계거리는 장거리 및 단거리를 구분하기 위한 값으로서, 미리 정의될 수 있다.
만일, 관심 물체까지의 거리가 임계거리보다 큰 경우, 1005 단계에서, 전자 장치는 시야각을 축소하고, 해상도를 높인다. 즉, 전자 장치는 관심 물체를 향한 방향을 중심으로 시야각을 축소할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 V-제어 코일들 중 적어도 하나에 공급되는 전류 값의 조절 범위를 줄임으로써 영구 자석들의 최대 경사각을 감소시키고, 이를 통해, 시야각을 축소하고, 각도 해상도를 높일 수 있다.
반면, 관심 물체까지의 거리가 임계거리보다 작거나 같은 경우, 1007 단계에서, 전자 장치는 시야각을 확장하고, 해상도를 낮춘다. 즉, 전자 장치는 관심 물체를 향한 방향을 중심으로 시야각을 확장할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 V-제어 코일들 중 적어도 하나에 공급되는 전류 값을 조절 범위를 늘림으로써 영구 자석들의 최대 경사각을 증가시키고, 이를 통해, 시야각을 확장하고, 각도 해상도를 낮출 수 있다.
1009 단계에서, 전자 장치는 관심 물체를 감지한다. 즉, 전자 장치는 1005 단계 또는 1007 단계에서 조절된 시야각 및 해상도에 따라 광선들을 방출하고, 반사된 광선들을 이용하여 관심 물체를 보다 상세히 스캐닝할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 제어 코일들에 가해지는 전류 값들을 제어함으로써, 조절된 시야각 및 해상도에 따라 반사부의 경사각을 조절할 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 전자 장치는 전체 스캐닝 범위 중 할당된 일부 범위에 따라 스캐닝 범위 및 해상도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 특정 장비(예: 차량) 에 배치된 복수의 스캐닝 장치들을 조정하기(coordinate) 위한 기법이 적용될 수 있다. 복수의 스캐닝 장치들을 조정하는 기법은 ‘스캐닝 패턴 제어’, ‘스캐닝 스케줄링’으로 지칭될 수 있다. 복수의 스캐닝 장치들이 차량의 서로 다른 측면들에 배치된 경우, 각 스캐닝 장치의 시야각은 차량에 필요한 관찰 영역을 충당하기 위해 제어될 수 있다.
도 11은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장비에 배치된 복수의 스캐닝 장치의 조정을 위한 흐름도를 도시한다. 도 11의 절차를 위해, 복수의 스캐닝 장치들을 조정하는 별도의 조정 장치(coordinating device)가 사용되거나, 또는 복수의 스캐닝 장치들 중 하나가 다른 스캐닝 장치들을 제어할 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해, 조정 장치가 동작 주체로 예시되나, 유사한 동작들이 스캐닝 장치들 중 하나에 의해 수행될 수 있다.
도 11을 참고하면, 1101 단계에서, 조정 장치는 전체 스캐닝 범위를 결정한다. 즉, 조정 장치는 장비(예: 차량)에 배치된 복수의 스캐닝 장치들이 어느 면을 어느 범위에서 스캐닝할 것인지 결정한다.
1103 단계에서, 조정 장치는 복수의 스캐닝 장치들 각각에게 스캐닝 범위를 할당한다. 즉, 전자 장치는 1101 단계에서 결정된 전체 스캐닝 범위를 나누어 스캐닝 장치 각각에 할당함으로써, 하나의 스캐닝 장치가 할당된 범위를 감지하도록 제어할 수 있다. 이때, 각 스캐닝 장치의 스캐닝 범위들은 일부 중첩될 수 있다. 추가적으로, 조정 장치는 스캐닝 장치 각각의 해상도를 더 결정할 수 있다.
1105 단계에서, 조정 장치는 할당된 스캐닝 범위에 기초하여 각 스캐닝 장치의 시야각 및 각도 해상도를 조절한다. 이를 위해, 조정 장치는 스캐닝 범위 및 해상도 중 적어도 하나를 지시하는 정보를 각 스캐닝 장치에게 제공할 수 있다.
1107 단계에서, 조정 장치는 각 스캐닝 장치에 의한 스캐닝 결과를 합성한다. 이에 따라, 조정 장치는 장비 주변의 환경에 대한 종합된 스캐닝 결과를 획득할 수 있다. 예를 들어, 조정 장치는 수집된 데이터를 기반으로 3D 스캐닝 지도를 생성할 수 있다.
도 12은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 대기 측정을 위한 LiDAR 개념을 도시한다. 다양한 실시 예들에 따른 스캐닝 기술은 입자 밀도 추정을 위해 사용될 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 광 송신부 1210에서 송신된 광자 1202는 대기(air) 중 입자(예: 에어로졸 또는 분자)들 1208으로부터 반사된 후, 광 수신부 1220로 수신된다. 수신부 1220에 수신된 광자들 1202은 텔레스코프(telescope) 1230에 의해 수집된다. 이때, 빛의 속도(~3X108m/s)에 기반하여, 광자들이 어느 정도 거리를 왕복했는지가 계산될 수 있다. 입자들에 대한 스캐닝에 관한 실시 예가 이하 도 13을 참고하여 설명된다.
도 13은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 LiDAR 기반 대기 측정 서비스 흐름도를 도시한다. 도 13은 전자 장치의 동작 방법을 예시한다. 도 13을 참고하면, 1301 단계에서, 레이저 발진기가 광선을 방출하고, 방출된 광선은 빔 익스팬더(beam expander)에 인가된다. 1303 단계에서, 인가된 광선은 최적화된 스캐닝을 위해 빔 익스팬더에 의해 넓은 광선으로 확장된다. 빔 익스팬더는 초점 위치를 일치시킨 두 쌍의 렌즈로 구성될 수 있다. 1305 단계에서, 빔 익스팬더에 의해 넓은 광선으로 확장된 광선은 광 송신부를 통해 측정하고자 하는 대기 방향으로 방출된다. 방출된 광선은 대기 중의 입자들에 부딪혀 여러 방면으로 산란한다. 1307 단계에서, 대기 중의 입자들로부터 반사된 광선은 망원경으로 구성된 광 수신기를 통해 스캐닝 장치로 수신된다. 망원경을 통해 보다 효율적인 광선 수신이 가능하다. 1309 단계에서, 수신된 광선은 광 검출기를 통해 전기적 신호로서 검출된다. 광 검출기는 광 신호를 전기적 신호로 변환하도록 구성되며, 애벌랜치 포토다이오드(avalanche photodiode)가 사용될 수 있다. 1311 단계에서, 광 검출기를 통해 검출된 아날로그 전기 신호는 보다 효율적인 신호처리(예; 저장, 조작의 편리성 또는 잡음 등)를 위해 아날로그/디지털 변환기를 통해 디지털 전기 신호로 변환된다. 1313 단계에서, 신호 및 데이터 프로세서는 변환된 디지털 전기 신호를 정보로서 처리하고, 처리된 정보를 기초하여 디바이스 장치의 동작 실행 여부를 판단한다. 1315 단계에서, 신호 및 데이터 프로세서의 판단에 기초하여 디바이스 장치의 동작이 실행된다(예: 자동차 창문 개폐, 에어컨 제어).
도 14a 및 도 14b는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 자동차 상에서의 물체 감지의 일 예를 도시한다. 본 개시는 자동차를 운전할 때, 장애물들 및 움직이는 차들과 같은 물체들을 감지하는데 사용된다. 도 14a에 도시된 바와 같이, 본 개시는 방출된 광선 1402를 이용하여 앞서는 자동차를 감지할 수 있으며, 이를 통해 앞서는 자동차와의 충돌 방지 및 차선 감지 등이 가능하다. 도 14b에 도시된 바와 같이, 본 개시는 방출된 광선 1402를 이용하고 스캐닝 범위 1406 내의 장애 물체로부터 반사된 광선 1404를 수신함으로서 장애 물체 등을 감지할 수 있다. 그러므로, 본 개시는 자율 주행 차량에 사용하기 유리하다.
도 15a는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 3D 스캐닝 지도에 기반한 네비게이션(navigation)에 의해 제어되는 서비스 로봇의 일 예를 도시한다. 도 15b는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 3D 스캐닝 지도의 일 예를 도시한다. 본 개시는 청구된 전자 장치는 서비스 로봇들(예: 헬스 케어, 요리 등을 위한 개인 서비스 로봇들)을 제어하기 위한 3D 스캐닝 지도에 기반한 네비게이션(navigation)에 사용될 수 있다. 도 15a는 헬스 케어를 위한 개인 서비스 로봇 1510의 일 예를 도시한다. 서비스 로봇 1510은, 본 개시의 스캐닝 장치를 이용하여 광선 1502를 방출하고, 스캐닝 범위 1506의 3D 스캐닝을 수행한다. 도 15b에 도시된 바와 같이, 서비스 로봇들의 스캐닝 장치는, 광선 1502를 방출하고 물체로부터 반사된 광선 1504를 수신함으로써 3D 스캐닝을 수행하고, 3D 스캐닝 지도를 작성한다. 3D 스캐닝 지도를 기반한 네비게이션을 통해 상기 서비스 로봇들을 제어할 수 있다.
본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(read only memory, ROM), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(compact disc-ROM, CD-ROM), 디지털 다목적 디스크(digital versatile discs, DVDs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WAN(wide area network), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (19)

  1. 전자 장치에 있어서,
    광선들을 방출하는 송신부와,
    상기 광선들을 반사하는 반사부와,
    베이스(base)와 상기 베이스 상에 배치된 제어 코일들을 포함하고, 상기 반사부의 기울기의 방향 및 각도를 제어함으로써 외부 물체를 향해 상기 광선들을 조향하는 구동부와,
    상기 외부 물체에서 반사된 광선들을 상기 반사부를 통해 수신하는 수신부와,
    상기 반사된 광선들을 이용하여 상기 외부 물체를 감지하는 프로세서를 포함하며,
    상기 반사부는, 상기 반사부에 부착된 영구 자석들과 상기 구동부에 포함된 제어 코일들의 전자기 상호작용에 의해 상기 구동부로부터 자기부상하고,
    상기 제어 코일들은, 수평 방향에서 상기 반사부의 위치를 제어하는 복수 개의 수평-제어 코일들과, 수직 방향에서 상기 반사부의 위치를 제어하는 복수 개의 수직-제어 코일들을 포함하는 전자 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    스캐닝 시야각(field-of-view)을 증가시키기 위한 렌즈를 더 포함하는 전자 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 광선의 방출 시간 및 상기 반사된 광선의 수신 시간 사이의 시간 간격에 기반하여 상기 외부 물체까지의 거리를 측정하는 전자 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는, 스캐닝 범위(scanning range) 및 광선의 해상도(resolution)를 결정하고, 상기 스캐닝 범위 및 상기 해상도에 따라 상기 구동부를 제어하는 전자 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 외부 물체가 미리 정의된 관심 물체인 경우, 상기 스캐닝 범위 및 상기 해상도를 재결정하는 전자 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 관심 물체와의 거리에 기반하여 상기 스캐닝 범위를 확장 또는 축소하는 전자 장치.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 전자 장치 및 적어도 하나의 다른 전자 장치 각각에 스캐닝 범위들을 할당하고, 상기 전자 장치에 할당된 스캐닝 범위에서 스캐닝을 수행하도록 제어하는 전자 장치.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 프로세서는, 다른 장치로부터 상기 전자 장치에 할당된 스캐닝 범위에 대한 정보를 수신하고, 상기 전자 장치에 할당된 스캐닝 범위에서 스캐닝을 수행하도록 제어하는 전자 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 수신부는, 애벌랜치 포토다이오드(avalanche photodiode)를 포함하는 전자 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 송신부는, 레이저 송신기 또는 LED(light emitting diode)를 포함하는 전자 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사부의 적어도 일면은, 은(silver) 또는 양극 처리된 알루미늄(anodized aluminium)으로 구성되는 전자 장치.
  13. 전자 장치의 동작 방법에 있어서,
    상기 전자 장치의 송신부에 의해, 광선들을 방출하는 과정과,
    상기 전자 장치의 구동부에 의해, 반사부의 기울기의 방향 및 각도를 제어함으로써 외부 물체를 향해 상기 광선들을 조향하는 과정과,
    상기 전자 장치의 수신부에 의해, 상기 외부 물체에서 반사된 광선들을 상기 반사부를 통해 수신하는 과정과,
    상기 전자 장치의 프로세서에 의해, 상기 반사된 광선들을 이용하여 상기 외부 물체를 감지하는 과정을 포함하며,
    상기 구동부는, 베이스(base) 및 상기 베이스 상에 배치된 제어 코일들을 포함하고,
    상기 반사부는, 상기 반사부에 부착된 영구 자석들과 상기 구동부에 포함된 제어 코일들의 전자기 상호작용에 의해 상기 구동부로부터 자기부상하고,
    상기 제어 코일들은, 수평 방향에서 상기 반사부의 위치를 제어하는 복수 개의 수평-제어 코일들과, 수직 방향에서 상기 반사부의 위치를 제어하는 복수 개의 수직-제어 코일들을 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 외부 물체를 감지하는 과정은,
    상기 광선의 방출 시간 및 상기 반사된 광선의 수신 시간 사이의 시간 간격에 기반하여 상기 외부 물체까지의 거리를 측정하는 과정을 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    스캐닝 범위(scanning range) 및 광선의 해상도(resolution)를 결정하는 과정과,
    상기 스캐닝 범위 및 상기 해상도에 따라 상기 반사부를 제어하는 구동부를 제어하는 과정을 더 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 외부 물체가 미리 정의된 관심 물체인 경우, 상기 스캐닝 범위 및 상기 해상도를 재결정하는 과정을 더 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 스캐닝 범위 및 상기 해상도를 재결정하는 과정은,
    상기 관심 물체와의 거리에 기반하여 상기 스캐닝 범위를 확장 또는 축소하는 과정을 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 스캐닝 범위 및 상기 해상도를 결정하는 과정은,
    상기 전자 장치 및 적어도 하나의 다른 전자 장치 각각에 스캐닝 범위들을 할당하는 과정을 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
  19. 청구항 15에 있어서,
    상기 스캐닝 범위 및 상기 해상도를 결정하는 과정은,
    다른 장치로부터 상기 전자 장치에 할당된 스캐닝 범위에 대한 정보를 수신하는 과정을 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
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