KR102565742B1

KR102565742B1 - 라이다 장치

Info

Publication number: KR102565742B1
Application number: KR1020200176835A
Authority: KR
Inventors: 조재희; 정필현; 김신영; 정종규
Original assignee: 주식회사 에스오에스랩
Priority date: 2020-11-10
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2023-08-11
Also published as: KR20220063679A; KR102630099B1; KR20220063678A

Abstract

일 실시예에 따른 라이다 장치에 있어서, 다이오드를 이용하여 광을 방출하도록 구성되는 광 방출 회로 - 상기 광 방출 회로는 적어도 하나의 캐패시터, 그라운드에 접지되는 적어도 하나의 그라운드 포인트, 및 상기 다이오드를 통해 흐르는 전류를 스위칭하도록 구성되는 트랜지스터를 포함함 -, 제1 그라운드 포인트 및 상기 트랜지스터의 드레인 사이에 위치하는 제1 노드의 접점에 전기적으로 연결되는 전류 감지 유닛 - 상기 전류 감지 유닛은 상기 접점으로부터 제1 전류를 획득하여 상기 제1 전류를 기초로 제1 신호를 생성함 -, 적어도 하나의 디텍터를 이용하여 상기 광 방출 회로에 의해 방출된 광의 일부분을 감지하고, 상기 광의 일부분을 기초로 제2 신호를 생성하도록 구성된 광 감지 유닛 및 상기 제1 신호를 기초로 제1 시점을 결정하고, 상기 제2 신호를 기초로 제2 시점을 결정하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점을 이용하여 상기 광의 비행 시간을 계산하도록 구성되는 라이다 장치가 제공될 수 있다.

Description

라이다 장치 {A LIDAR DEVICE}

본 발명은 레이저를 이용하여 대상체의 거리 정보를 획득하는 라이다 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 본 발명은 스캔영역을 향해 레이저를 조사하고 상기 스캔영역상에 존재하는 대상체로부터 반사되는 레이저를 감지하여, 거리 정보를 획득하는 라이다 장치에 관한 것이다.

라이다 장치(LiDAR: Light Detecting And Ranging)는 레이저를 이용하여 대상체와의 거리를 탐지하는 장치이다. 또한 라이다 장치는 레이저를 이용한 포인트 클라우드(Point cloud)를 생성하여 주변에 존재하는 사물에 대한 위치정보를 획득할 수 있는 장치이다. 또한, 라이다 장치를 이용한 기상관측, 3차원 맵핑(3D mapping), 자율주행차량, 자율주행드론 및 무인 로봇 센서 등에 대한 연구 역시 활발히 진행되고 있다.

종래의 라이다 장치는 라이다 장치 자체를 기계적으로 회전시키거나, 확산렌즈를 이용하여 스캔영역을 확장해왔다. 그러나 라이다 장치 자체를 기계적으로 회전시키는 경우 다수의 레이저에서 발생하는 열적인 문제나, 기계적 회전에 따라 안정성, 내구성 등에 문제가 있었다. 또한 확산렌즈를 이용하여 스캔영역을 확장시키는 라이다 장치의 경우, 레이저의 확산으로 인해 측정 거리가 줄어드는 문제가 있었다.

최근에는 이러한 문제를 해결하기 위하여 라이다 장치 자체의 기계적 회전을 최소화하거나 안정적인 기계적 스캔으로 스캔영역을 확장하고, 라이다 장치의 성능을 향상시키기 위한 연구가 계속되고 있다.

본 발명의 일 과제는 레이저 출력 시점을 정확하게 검출하기 위한 광 발생 검출 장치의 배치에 관한 것이다.

본 발명의 일 과제는 광 발생 회로의 동작에 따라 결정되는 전류 감지 유닛의 동작에 관한 것이다.

일 실시예에 따라 레이저를 조사하여 대상체의 특성을 결정하는 라이다 장치에 있어서, 적어도 하나의 다이오드를 통해 제1 시점에 레이저를 출력하도록 구성되는 제1 회로- 상기 제1 회로는 적어도 하나의 캐패시터를 포함함-; 상기 제1 회로에 전기적으로 연결되는 제2 회로; 적어도 하나의 디텍터를 이용하여 상기 적어도 하나의 다이오드에서 방출된 레이저의 일부분을 감지하고, 상기 레이저의 일부분을 기초로 제1 신호를 생성하는 센서부; 및 상기 제1 신호를 기초로 상기 센서부에서 상기 레이저의 일부분이 검출되는 시간에 대응되는 제3 시점을 결정하도록 구성되는 제어부;를 포함하고, 상기 제2 회로는 상기 다이오드가 레이저를 출력함에 따라 발생하는 상기 제1 회로 내에서의 제1 전기적 변화에 기초하여 제1 동작을 수행하도록 구성되되, 상기 제1 동작은 상기 제2 회로가 상기 제1 전기적 변화에 대응되는 제2 신호를 생성하는 것을 포함하고,상기 제어부는 상기 제2 신호를 기초로 상기 제1 시점에 대응되는 제2 시점을 결정하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급하지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 광 발생 회로에서 레이저가 출력되는 시점을 직접적으로 검출함으로써 레이저 출력 시점을 검출할 수 있는 라이다 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 광 발생 회로의 충전 또는 방전에 따라서 상이한 동작을 수행하는 전류 감지 유닛을 포함하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 효과들이 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세성 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 라이다 장치에서 스캐닝부의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타낸 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 라이다 장치에 관한 것이다.
도 5는 일 실시예에 따른 라이다 장치의 구성요소를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 라이다 장치의 구성 요소를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 라이다 장치의 구성 요소를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 라이다의 세부 구성 요소를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 광 발생 회로의 레이저 출력 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 광 발생 회로의 레이저 출력 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 라이다 장치가 레이저 출력 시점 및 수신 시점을 검출하는 방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 12는 도 11의 광 발생 회로 및 전류 감지 유닛의 레이저 출력 시점 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 전류 감지 유닛이 광 발생 회로에 전기적으로 연결되는 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 다른 실시예에 따른 광 발생 회로에 전류 감지 유닛이 연결되는 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 다른 실시예에 따른 광 발생 회로에 전류 감지 유닛이 연결되는 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 전류 감지 유닛이 전기적 변화를 감지하여 전기 신호를 생성하기 위한 회로적 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 일 실시예에 따른 전류 감지 유닛으로부터 제1 신호를 수신한 제어부가 제1 신호에 대응되는 레이저 출력 시점을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 일 실시예에 따른 레이저 출력 시점 및 검출 시점의 대응 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 일 실시예에 따른 제어부에서 레이저의 비행 시간을 결정하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 일 실시예에 따른 검출 시점을 기초로 레이저가 산란되는 포인트의 위치를 정의하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 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, 다이오드를 이용하여 광을 방출하도록 구성되는 광 방출 회로 - 상기 광 방출 회로는 적어도 하나의 캐패시터, 그라운드에 접지되는 적어도 하나의 그라운드 포인트, 및 상기 다이오드를 통해 흐르는 전류를 스위칭하도록 구성되는 트랜지스터를 포함함 -, 제1 그라운드 포인트 및 상기 트랜지스터의 드레인 사이에 위치하는 제1 노드의 접점에 전기적으로 연결되는 전류 감지 유닛 - 상기 전류 감지 유닛은 상기 접점으로부터 제1 전류를 획득하여 상기 제1 전류를 기초로 제1 신호를 생성함 -, 적어도 하나의 디텍터를 이용하여 상기 광 방출 회로에 의해 방출된 광의 일부분을 감지하고, 상기 광의 일부분을 기초로 제2 신호를 생성하도록 구성된 광 감지 유닛 및 상기 제1 신호를 기초로 제1 시점을 결정하고, 상기 제2 신호를 기초로 제2 시점을 결정하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점을 이용하여 상기 광의 비행 시간을 계산하도록 구성되는 라이다 장치가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 접점은 상기 제1 노드에서 전류가 분기되는 지점일 수 있다.

여기서, 상기 제1 노드는 상기 트랜지스터의 소스에 직접적으로 연결되지 않을 수 있다.

여기서, 상기 제1 노드는 상기 적어도 하나의 캐패시터 및 상기 트랜지스터의 드레인 사이에 위치할 수 있다.

여기서, 상기 전류 감지 유닛은 상기 제1 신호의 크기가 미리 결정된 크기 범위 내에 포함되도록 전압을 조정할 수 있다.

여기서, 상기 제1 시점은 상기 다이오드의 광 방출 시점과 같거나, 상기 다이오드의 광 방출 시점 이후의 소정 시점일 수 있다.

여기서, 상기 제1 시점은 상기 트랜지스터의 게이트에 전압이 인가되는 시점 후의 소정 시점일 수 있다.

여기서, 상기 제어부는 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호 각각에 제1 임계값 및 제2 임계값 각각을 이용하여 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점을 결정할 수 있다.

여기서, 상기 제어부는 상기 다이오드가 광을 방출하게 하기 위한 트리거 신호를 제3 시점에 생성하고, 상기 제1 시점은 상기 제3 시점으로부터 제1 딜레이만큼 지연되고, 상기 다이오드의 광 방출 시점은 상기 제3 시점으로부터 제2 딜레이만큼 지연되고, 상기 제1 딜레이 및 상기 제2 딜레이는 가변되되, 상기 제1 딜레이는 상기 제2 딜레이 이상일 수 있다.

여기서, 상기 제1 시점은 상기 다이오드의 광 방출 시점으로부터 제3 딜레이만큼 지연되고, 상기 제어부는 상기 광의 비행 시간 및 상기 제3 딜레이를 기초로 상기 광이 산란되는 포인트의 특성을 결정할 수 있다.

여기서, 상기 라이다 장치는 상기 광이 산란되는 포인트의 위치를 정의하도록 구성되는 스캐너를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 시점을 기초로 상기 포인트의 위치를 결정하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 레이저를 조사하여 대상체의 특성을 결정하는 라이다 장치에 있어서, 적어도 하나의 다이오드를 통해 제1 시점에 레이저를 출력하도록 구성되는 제1 회로- 상기 제1 회로는 적어도 하나의 캐패시터를 포함함-, 상기 제1 회로에 전기적으로 연결되는 제2 회로, 적어도 하나의 디텍터를 이용하여 상기 적어도 하나의 다이오드에서 방출된 레이저의 일부분을 감지하고, 상기 레이저의 일부분을 기초로 제1 신호를 생성하는 센서부 및 상기 제1 신호를 기초로 상기 센서부에서 상기 레이저의 일부분이 검출되는 시간에 대응되는 제3 시점을 결정하도록 구성되는 제어부를 포함하고, 상기 제2 회로는 상기 다이오드가 레이저를 출력함에 따라 발생하는 상기 제1 회로 내에서의 제1 전기적 변화에 기초하여 제1 동작을 수행하도록 구성되되, 상기 제1 동작은 상기 제2 회로가 상기 제1 전기적 변화에 대응되는 제2 신호를 생성하는 것을 포함하고, 상기 제어부는 상기 제2 신호를 기초로 상기 제1 시점에 대응되는 제2 시점을 결정하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 제1 회로는 적어도 하나의 그라운드 포인트, 및 상기 다이오드를 통해 흐르는 전류를 스위칭하도록 구성되는 트랜지스터를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제2 회로는 상기 적어도 하나의 그라운드 포인트 및 상기 트랜지스터의 드레인 사이에 위치하는 제1 노드의 접점에서 상기 제1 회로와 전기적으로 연결될 수 있다.

여기서, 상기 제2 회로는 상기 적어도 하나의 캐패시터 및 상기 트랜지스터의 드레인 사이에 위치하는 제1 노드의 접점에서 상기 제1 회로와 전기적으로 연결될 수 있다.

여기서, 상기 제어부는 상기 제2 시점 및 상기 제3 시점을 기초로 상기 라이다 장치와 상기 대상체 사이의 거리를 결정할 수 있다.

여기서, 상기 제어부는 상기 제2 시점을 기초로 상기 제1 시점을 계산하고, 상기 제1 시점 및 상기 제3 시점을 기초로 상기 라이다 장치와 상기 대상체 사이의 거리를 결정할 수 있다.

여기서, 상기 제1 시점은 상기 제1 회로의 온도에 의존하여 결정되되, 상기 제2 회로는 상기 제2 시점 및 상기 제1 시점의 차이가 소정 오차값 이내가 되도록 설계될 수 있다.

여기서, 상기 제1 전기적 변화는 상기 적어도 하나의 캐패시터가 방전됨에 따라 발생하는 상기 제2 회로에 흐르는 전류, 또는 상기 제2 회로에 인가되는 전압 중 적어도 하나에 기초할 수 있다.

여기서, 상기 제2 회로는 상기 제1 회로 내에서의 제2 전기적 변화에 기초하여 제2 동작을 수행하도록 구성되되, 상기 제2 전기적 변화는 상기 적어도 하나의 캐패시터가 충전됨에 따라 발생하는 상기 제2 회로에 흐르는 전류 또는 상기 제2 회로에 인가되는 전압 중 적어도 하나에 기초하고, 상기 제2 동작은 상기 제2 전기적 변화에 대응하여 상기 제2 신호를 생성하지 않는 동작을 포함할 수 있다.

1. 라이다 장치의 기본 원리

1.1. 일 실시예에 따른 라이다 장치의 기본 구성 및 동작 방법

도 1은 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(100)는 레이저 출력부(110), 스캐닝부(120), 센서부(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다. 그러나, 전술한 구성에 국한되지 않고, 상기 라이다 장치(100)는 상기 구성보다 많거나 적은 구성을 갖는 장치일 수 있다. 예를 들어, 상기 라이다 장치는 상기 스캐닝부 없이 상기 레이저 출력부, 상기 센서부 및 상기 제어부만으로 구성될 수 있다.

또한, 라이다 장치(100)에 포함된 레이저 출력부(110), 스캐닝부(120), 센서부(130) 및 제어부(140) 각각은 복수개로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 라이다 장치는 복수 개의 레이저 출력부, 복수 개의 스캐닝부, 복수 개의 센서부로 구성될 수 있다. 물론, 단일 레이저 출력부, 복수 개의 스캐닝부, 단일 센서부로 구성될 수도 있다.

라이다 장치(100)에 포함된 레이저 출력부(110), 스캐닝부(120), 센서부(130) 및 제어부(140) 각각은 복수개의 하위 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 라이다 장치는 복수 개의 레이저 출력 소자가 하나의 어레이로 레이저 출력부를 구성할 수 있다.

상기 레이저 출력부(110)는 레이저를 출사할 수 있다. 상기 라이다 장치(100)는 상기 출사된 레이저를 이용하여 대상체까지의 거리를 측정할 수 있다.

또한, 상기 레이저 출력부(110)는 하나 이상의 레이저 출력 소자를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 레이저 출력부(110)는 단일 레이저 출력 소자를 포함할 수 있으며, 복수 개의 레이저 출력소자를 포함할 수 있다. 또한 복수 개의 레이저 출력 소자를 포함하는 경우 상기 복수 개의 레이저 출력 소자가 하나의 어레이를 구성할 수 있다.

또한, 상기 레이저 출력부(110)는 905nm대역의 레이저를 출사시킬 수 있으며, 1550nm대역의 레이저를 출사시킬 수 있다. 또한 상기 레이저 출력부(110)는 800nm에서 1000nm사이 파장의 레이저를 출사시킬 수 있는 등 출사된 레이저의 파장은 다양한 범위에 걸쳐있을 수도 있으며, 특정 범위에 있을 수도 있다.

또한, 상기 레이저 출력부(110)의 레이저 출력소자가 복수개인 경우 각 레이저 출력소자는 같은 파장대역의 레이저를 출사시킬 수 있으며, 서로 다른 파장대역의 레이저를 출사시킬 수 있다. 예를 들어, 2개의 레이저 출력소자를 포함하는 레이저 출력부의 경우, 하나의 레이저 출력소자는 905nm대역의 레이저를 출사시킬 수 있으며, 다른 하나의 레이저 출력소자는 1550nm대역의 레이저를 출사시킬 수 있다.

또한 상기 레이저 출력 소자는 레이저 다이오드(Laser Diode:LD), Solid-state laser, high power laser, Light entitling diode(LED), 빅셀(Vertical cavity Surface emitting Laser : VCSEL), External cavity diode laser(ECDL) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

스캐닝부(120)는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 조사방향 및/또는 크기를 변경할 수 있다. 예를 들어, 상기 스캐닝부(120)는 출사된 레이저의 이동방향을 변경하여 레이저의 조사방향을 변경시킬 수 있으며, 출사된 레이저를 발산시키거나 위상을 변화시켜 레이저의 크기를 변경시키거나 조사방향을 변경시킬 수도 있고, 레이저를 발산시키고 레이저의 이동방향을 변경시켜 레이저의 조사 방향 및 크기를 변경시킬 수도 있다.

또한 상기 스캐닝부(120)는 상기 레이저 출력부(110)에서 조사되는 레이저의 조사방향 및/또는 크기를 변경시킴으로써 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.

또한 상기 스캐닝부(120)는 출사된 레이저의 이동방향을 변경시키기 위해 고정된 각도로 레이저의 이동방향을 변경하는 고정미러, 기 설정된 각도 범위에서 노딩(nodding)하며 지속적으로 레이저의 이동방향을 변경하는 노딩미러 및 일 축을 기준으로 회전하며 지속적으로 레이저의 이동방향을 변경하는 회전미러를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

또한 상기 스캐닝부(120)는 출사된 레이저를 발산시키기 위하여 렌즈, 프리즘, 액체 렌즈(Microfluidie lens), Liquid Crystal 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

또한 상기 스캐닝부(120)는 출사된 레이저의 위상을 변화시키고 이를 통하여 조사 방향을 변경하기 위하여 OPA(Optical phased array)등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

또한 상기 노딩미러는 출사된 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경시켜, 레이저의 조사영역을 확장 또는 변경시키는 것으로 기 설정된 각도 범위에서 노딩할 수 있다. 여기서 노딩은 하나 또는 다수의 축을 기준으로 회전하며, 일정 각도 범위 내에서 왕복운동을 하는 것을 지칭할 수 있다. 또한 상기 노딩미러는 공진스캐너(Resonance scanner), MEMs mirror, VCM(Voice Coil Motor)등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한 상기 회전미러는 출사된 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경시켜, 레이저의 조사영역을 확장 또는 변경시키는 것으로, 일 축을 기준으로 회전할 수 있다. 또한 상기 회전미러는 단면미러가 축을 기준으로 회전하는 것일 수 있으며, 원뿔형 미러가 축을 기준으로 회전하는 것일 수도 있고, 다면 미러가 축을 기준으로 회전하는 것일 수도 있으나, 이에 한정되지 않고, 축을 기준으로 각도범위 제한 없이 회전하는 미러일 수 있다.

또한 상기 스캐닝부(120)는 단일한 스캐닝부로 구성될 수도 있고, 복수개의 스캐닝부로 구성될 수도 있다. 또한 상기 스캐닝부는 하나 또는 둘 이상의 광학요소를 포함 할 수 있으며, 그 구성에 제한이 없다.

센서부(130)는 라이다 장치(100)의 스캔영역 상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 감지할 수 있다.

또한, 상기 센서부(130)는 하나 이상의 디텍터를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 센서부(130)는 단일 디텍터를 포함할 수 있으며, 복수 개의 디텍터로 구성된 디텍터 어레이를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 상기 센서부(130)는 하나의 APD(Avalanche Photodiode)를 포함할 수 있으며, 복수 개의 SPAD(Single-photon avalanche diode)이 어레이로 구성된 SiPM(Silicon PhotoMultipliers)를 포함할 수도 있다. 또한 복수개의 APD를 단일 채널로 구성할 수 있으며, 복수개의 채널로 구성할 수도 있다.

또한 상기 디텍터는 PN 포토다이오드, 포토트랜지스터, PIN 포토다이오드, APD, SPAD, SiPM, CCD(Charge-Coupled Device)등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

제어부(140)는 감지된 레이저에 기초하여 상기 라이다 장치로부터 스캔영역 상에 위치하는 대상체까지의 거리를 판단할 수 있다. 또한, 상기 제어부(140)는 상기 레이저 출력부(110), 상기 스캐닝부(120), 상기 센서부(130) 등 상기 라이다 장치의 각 구성요소의 동작을 제어할 수 있다.

이하에서는 상기 스캐닝부(120)에 대해서 보다 더 상세하게 설명한다.

도 2는 일 실시예에 따른 라이다 장치에서 스캐닝부의 기능을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 레이저 출력부(110)에서 출사되는 레이저의 조사영역에 따라 상기 스캐닝부(120)의 기능이 다를 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 레이저 출력부(110)가 단일 레이저 출력소자를 갖는 경우 레이저 출력부에서 출사되는 레이저(111)의 조사영역은 점 형태일 수 있다. 이 때, 스캐닝부(120)는 상기 레이저(111)의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치의 스캔영역을 선 형태 또는 면 형태로 확장시킬 수 있다.

또한 상기 스캐닝부(120)는 점 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(111)의 이동방향을 지속적으로 변경하여 레이저의 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라, 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.

또한 상기 스캐닝부(120)는 점 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(111)를 발산하게 하여 상기 레이저의 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라, 라이다 장치의 스캔영역을 선 또는 면 형태로 확장시킬 수 있다.

또한 상기 스캐닝부(120)는 점 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(111)의 위상을 변경하여 레이저의 크기 및 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라, 라이다 장치의 스캔영역을 선 또는 면 형태로 확장시킬 수 있다.

또한 상기 스캐닝부(120)는 1차적으로 점 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(111)의 이동방향을 지속적으로 변경하고, 2차적으로 상기 레이저의 이동방향을 앞서 변경한 이동방향과 다른 방향으로 변경하여 상기 레이저의 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치(100)의 스캔영역을 면 형태로 확장 시킬 수 있다.

또한 상기 스캐닝부(120)는 1차적으로 점 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(111)의 이동방향을 지속적으로 변경하고, 2차적으로 상기 레이저를 발산하게 하여 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.

또한 상기 스캐닝부(120)는 1차적으로 점 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(111)를 발산시키고, 2차적으로 상기 발산된 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하여 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.

다른 일 실시예에 따르면 상기 레이저 출력부(110)가 복수 개의 레이저 출력소자로 구성된 경우 레이저 출력부에서 출사되는 레이저(112)의 조사영역은 선 형태일 수 있다. 여기서 스캐닝부(120)는 상기 레이저(112)의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.

이 때, 상기 스캐닝부(120)는 선 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(112)의 이동방향을 지속적으로 변경하여 상기 레이저의 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.

또한 상기 스캐닝부(120)는 선 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(112)를 발산시켜 상기 레이저의 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.

또한 상기 스캐닝부(120)는 선 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(112)의 위상을 변화시켜 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라, 상기 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.

다른 일 실시예에 따르면 상기 레이저 출력부(110)가 일렬로 배열된 어레이로 구성된 레이저 출력소자를 포함하는 경우 레이저 출력부(110)에서 출사되는 레이저(112)의 조사영역은 선 형태일 수 있다. 여기서 스캐닝부(120)는 상기 레이저(112)의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.

다른 일 실시예에 따르면 상기 레이저 출력부(110)가 복수 개의 레이저 출력소자로 구성된 경우 레이저 출력부(110)에서 출사되는 레이저(113)의 조사영역은 면 형태일 수 있다. 여기서 스캐닝부(120)는 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.

이 때, 상기 스캐닝부(120)는 면 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(113)의 이동방향을 지속적으로 변경하여 상기 레이저의 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.

또한 상기 스캐닝부(120)는 면 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(113)를 발산시켜 상기 레이저의 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.

또한 상기 스캐닝부(120)는 면 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(113)의 위상을 변화시켜 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라, 상기 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.

다른 일 실시예에 따르면 면 형태의 어레이로 구성된 레이저 출력소자를 포함하는 경우 레이저 출력부(110)에서 출사되는 레이저(113)의 조사영역은 면 형태일 수 있다. 여기서 스캐닝부(120)는 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.

이하에서는 상기 레이저 출력부에서 출사되는 레이저의 조사영역이 점 형태인 라이다 장치에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3은 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타낸 블록도이다.

도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저 출력부(110), 제1 스캐닝부(121), 제2 스캐닝부(126) 및 센서부(130)를 포함할 수 있다.

상기 레이저 출력부(110) 및 상기 센서부(130)은 도 1 및 도 2에서 설명되었으므로, 이하에서 상기 레이저 출력부(110) 및 상기 센서부(130)에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1 및 도 2에서 전술된 스캐닝부(120)는 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 제2 스캐닝부(126)를 포함할 수 있다.

상기 제1 스캐닝부(121)는 상기 출사된 레이저의 조사방향 및/또는 크기를 변경하여 레이저의 조사영역을 선 형태로 확장시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 스캐닝부(121)는 상기 출사된 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하여 레이저의 조사영역을 선 형태로 확장시킬 수 있다. 또한, 상기 제1 스캐닝부(121)는 상기 출사된 레이저를 선 형태로 발산시켜 상기 레이저의 조사영역을 선 형태로 확장시킬 수도 있다.

또한 상기 제2 스캐닝부(126)는 상기 제1 스캐닝부(121)에서 조사된 레이저의 조사방향 및/또는 크기를 변경하여 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 스캐닝부(126)는 상기 제1 스캐닝부(121)에서 조사된 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하여 상기 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다. 또한 상기 제2 스캐닝부(126)는 상기 제1 스캐닝부에서 조사된 레이저를 발산시켜 상기 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 면 형태로 확장시킬 수 있다.

도 3을 참조하면, 도 3에서는 상기 라이다 장치(100)에서 출사된 레이저의 광경로가 표시된다. 구체적으로, 상기 레이저 출력부(110)는 레이저를 출사할 수 있다. 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저는 상기 제1 스캐닝부(121)에 도달하고, 상기 제1 스캐닝부(121)는 상기 레이저를 상기 제2 스캐닝부(126)를 향하여 조사할 수 있다. 또한. 상기 레이저는 제2 스캐닝부(126)에 도달하고, 상기 제2 스캐닝부(126)는 상기 스캔영역(150)을 향하여 상기 레이저를 조사할 수 있다. 또한 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 상기 레이저는 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사되어 상기 제2 스캐닝부(126)를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있다. 상기 센서부(130)는 상기 제2 스캐닝부(126)를 통하여 조사된 상기 레이저를 감지할 수 있다.

라이다 장치(100)는 레이저를 이용하여 라이다 장치(100)로부터 대상체(160)까지의 거리를 측정하기 위한 장치일 수 있다. 따라서 라이다 장치(100)는 대상체(160)를 향해 레이저를 조사해야야 하며, 이에 따라, 라이다 장치(100)는 효율적으로 대상체와의 거리를 측정하기 위한 조사방법을 가질 수 있다. 여기서 조사방법은 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저가 스캔영역상(150)에 위치하는 대상체(160)에 도달하기까지의 조사경로를 결정하고, 스캔영역(150)을 결정하기 위한 방법을 포함할 수 있다. 따라서 이하에서는 상기 라이다 장치의 조사경로 및 스캔영역(150)에 대하여 설명하기로 한다.

구체적으로, 상기 레이저 출력부(110)는 상기 제1 스캐닝부(121)를 향하여 레이저를 출사시킬 수 있으며, 상기 제1 스캐닝부(121)는 출사된 레이저를 상기 제2 스캐닝부(126)를 향해 조사시킬 수 있으며, 상기 제2 스캐닝부(126)는 조사된 레이저를 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 향해 조사시킬 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 조사영역은 점 형태이며, 상기 출사된 레이저는 상기 제1 스캐닝부(121)를 통하여 상기 제2 스캐닝부(126)를 향해 조사될 수 있다. 이 때, 상기 제1 스캐닝부(121)에서 조사영역이 점 형태인 상기 레이저의 조사방향 및/또는 크기를 변경하여 상기 레이저의 조사영역을 선 형태로 확장시킬 수 있다. 즉, 상기 제1 스캐닝부(121)는 상기 레이저 출력부로(110)부터 조사영역이 점 형태인 레이저를 전달받아 조사영역이 선 형태인 레이저를 상기 제2 스캐닝부(126)를 향해 조사할 수 있다.

이 때, 상기 제2 스캐닝부(126)에서 조사영역이 선 형태인 상기 레이저의 조사방향 및/또는 크기를 변경하여 상기 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있으며, 상기 제1 스캐닝부(121)에서 조사된 레이저는 상기 제2 스캐닝부(126)를 통하여 상기 스캔영역을 향해 조사될 수 있다. 즉, 상기 제2 스캐닝부(126)는 조사영역이 선 형태인 레이저를 상기 제1 스캐닝부(121) 로부터 전달받아 조사영역이 면 형태인 레이저를 상기 스캔영역(150)을 향해 조사할 수 있다. 그리고 상기 제2 스캐닝부(126)에서 조사영역이 면 형태인 레이저를 조사함으로써 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 면 형태로 확장시킬 수 있다.

라이다 장치(100)는 대상체로부터 반사된 레이저를 감지하여야 하며, 이에 따라 라이다 장치(100)는 효율적으로 대상체와의 거리를 측정하기 위한 수광방법을 가질 수 있다. 여기서 수광방법은 대상체에서 반사된 레이저가 센서부에 도달하기까지의 수광경로를 결정하고, 센서부에 도달하는 레이저의 양을 결정하기 위한 방법을 포함할 수 있다. 따라서 이하에서 상기 라이다 장치(100)의 수광경로 및 센서부에 도달하는 레이저의 양에 대하여 설명하기로 한다.

구체적으로 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 레이저는 상기 라이다 장치의 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사될 수 있다. 또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저는 상기 제2 스캐닝부(126)를 향할 수 있으며, 상기 제2 스캐닝부(126)는 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저를 전달받아 반사하여 상기 센서부(130)를 향해 조사할 수 있다. 이 때, 상기 대상체(160)의 색상, 재질 등 또는 상기 레이저의 입사각 등에 따라 상기 대상체(160)로부터 반사되는 레이저의 성질이 달라질 수 있다.

또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저는 상기 제2 스캐닝부(126)를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있다. 즉, 상기 대상체로(160)부터 반사된 상기 레이저는 상기 제2 스캐닝부(126)만을 통하여 상기 센서부를 향해 조사될 수 있으며, 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 제2 스캐닝(126)부 모두를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되지 않을 수 있다. 또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저는 상기 제2 스캐닝부(126)만을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있으며, 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 제2 스캐닝(126)부 모두를 통하지 않고 상기 센서부(130)를 향해 조사되지 않을 수 있다. 따라서 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양은 제2 스캐닝부(126)에 기초하여 결정될 수 있다.

또한, 도 3에서는 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저가 상기 제2 스캐닝부(126)만을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되는 것으로 표현하였으나. 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라, 상기 대상체(160) 로부터 반사된 레이저는 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 제2 스캐닝부(126)를 거쳐 상기 센서부(130)에 도달될 수도 있다. 또한, 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저는 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 제2 스캐닝부(126)를 거치지 않고 상기 센서부(130)에 도달될 수도 있다.

상술한 바와 같이 점 형태의 레이저를 출사하는 레이저 출력부(110), 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126)를 포함하는 라이다 장치는 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126)를 이용하여 스캔영역(150)을 면 형태로 확장시킬 수 있다. 따라서, 라이다 장치 자체의 기계적회전을 통하여 스캔영역을 면 형태로 확장시키는 라이다 장치보다 내구성 및 안정성 측면에서 좋은 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 레이저의 확산을 이용하여 스캔영역을 면 형태로 확장시키는 라이다 장치보다 더 먼거리까지 측정이 가능할 수 있다. 또한, 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 제2 스캐닝(126)의 동작을 제어하면 원하는 관심영역(Region Of Interest)으로 레이저를 조사할 수 있다.

라이다 장치(100)의 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 조사영역이 점 형태인 경우, 라이다 장치(100)는 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126)를 포함할 수 있다. 여기서 조사영역이 점 형태인 출사된 레이저는 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126)를 통하여 레이저의 조사영역이 면 형태로 확장되며, 이에 따라 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)이 면 형태로 확장될 수 있다.

또한 라이다 장치(100)는 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 요구할 수 있다. 따라서 수직방향에서 요구할 수 있는 시야각과 수평방향에서 요구할 수 있는 시야각이 다른 경우, 제1 스캐닝부(121)에서 상대적으로 좁은 시야각을 요구하는 방향으로 레이저의 이동방향을 변경시키고, 제2 스캐닝부(126)에서 상대적으로 넓은 시야각을 요구하는 방향으로 레이저의 이동방향을 변경시키는 것이 라이다 장치(100)의 전체적인 크기를 줄일 수 있다.

또한 라이다 장치(100)는 스캔영역(150)을 향해 조사된 레이저가 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사되는 경우, 반사된 레이저를 감지하여 거리를 측정하는 장치이다. 여기서 레이저는 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)의 색상, 재질 또는 대상체(160)를 향해 조사되는 레이저의 입사각 등에 따라 사방으로 난반사될 수 있다. 따라서 먼 거리에 있는 대상체(160)의 거리를 측정하기 위해서 레이저의 확산을 줄여야 할 수 있으며, 이를 위해 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126)는 레이저의 크기를 확장시키지 않되, 이동방향을 지속적으로 변경하여 레이저의 조사영역을 확장시키는 것일 수 있다.

또한 라이다 장치(100)가 3차원으로 스캔을 하기 위하여 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126)는 레이저의 이동방향을 서로 다른 방향으로 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 스캐닝부(121)는 지면과 수직한 방향으로 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하며, 제2 스캐닝부(126)는 지면과 수평한 방향으로 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경할 수 있다.

또한 라이다 장치(100)에서 제1 스캐닝부(121)는 레이저 출력부(110)로부터 조사영역이 점 형태인 레이저를 전달받는 반면, 제2 스캐닝부(126)는 제1 스캐닝부(121)로부터 조사영역이 선 형태인 레이저를 전달받을 수 있다. 따라서 제2 스캐닝부(126)는 제1 스캐닝부(121) 보다 크기가 클 수 있다. 또한 이에 따라, 크기가 작은 제1 스캐닝부(121)가 크기가 큰 제2 스캐닝부(126) 보다 스캐닝속도가 빠를 수 있다. 여기서 스캐닝 속도는 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하는 속도를 의미할 수 있다.

또한 라이다 장치(100)는 스캔영역(150)을 향해 조사된 레이저가 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사되는 경우, 반사된 레이저를 감지하여 거리를 측정하는 장치이다. 여기서 레이저는 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)의 색상, 재질 또는 대상체(160)를 향해 조사되는 레이저의 입사각 등에 따라 사방으로 난반사될 수 있다. 따라서 먼 거리에 있는 대상체(160)의 거리를 측정하기 위해 센서부(130)에서 감지할 수 있는 레이저의 양을 증가시켜야 할 수 있으며, 이를 위해 대상체(160)에서 반사된 레이저는 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126) 중 크기가 큰 제2 스캐닝부(126)만을 통하여 센서부(130)를 향해 조사될 수 있다.

따라서 상술한 기능을 원활히 수행할 수 있도록, 라이다 장치(100)의 제1 스캐닝부(121)는 노딩미러를 포함할 수 있으며, 라이다 장치(100)의 제2 스캐닝부(126)는 회전 다면 미러를 포함할 수 있다.

이하에서는 제1 스캐닝부(121)는 노딩미러를 포함하며, 제2 스캐닝부(126)는 회전 다면 미러를 포함하는 라이다 장치에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 4는 일 실시예에 따른 라이다 장치에 관한 것이다.

도 4는 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(100)는 레이저 출력부(110), 노딩미러(122), 회전 다면 미러(127) 및 센서부(130)를 포함할 수 있다.

도 3에서 전술된 제1 스캐닝부(121)는 노딩미러(122)를 포함할 수 있으며, 제2 스캐닝부(126)는 회전 다면 미러(127)를 포함할 수 있다.

상기 노딩미러(122)는 전술한 제1 스캐너부(121)의 일 구현예일 수 있다. 상기 노딩미러(122)는 일 축을 기준으로 기 설정된 각도 범위에서 노딩할 수 있으며, 두 축을 기준으로 기 설정된 각도 범위에서 노딩할 수도 있다. 이 때, 상기 노딩미러(122)가 일 축을 기준으로 기 설정된 각도 범위에서 노딩할 경우 상기 노딩미러에서 조사된 레이저의 조사영역은 선 형태일 수 있다. 또한, 상기 노딩미러(122)가 두 축을 기준으로 기 설정된 각도 범위에서 노딩할 경우 상기 노딩미러에서 조사된 레이저의 조사영역은 면 형태일 수 있다.

또한 상기 노딩미러(122)의 노딩속도는 기 설정된 각도 전 범위에서 동일할 수 있으며, 기 설정된 각도 전 범위에서 상이할 수도 있다. 예를 들어, 상기 노딩미러(122)는 기 설정된 각도 전 범위에서 동일한 각속도로 노딩할 수 있다. 또한 예를 들어, 상기 노딩미러(122)는 기 설정된 각도의 양 끝에서 상대적으로 느리며, 기 설정된 각도의 중앙 부분에서 상대적으로 빠른 각 속도로 노딩할 수 있다.

또한 상기 노딩미러(122)는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저를 전달받아 반사하며, 기 설정된 각도 범위에서 노딩함에 따라 상기 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 레이저의 조사영역은 선 또는 면 형태로 확장될 수 있다.

또한, 상기 회전 다면 미러(127)는 전술한 상기 제2 스캐너(126)의 일 구현예일 수 있다. 상기 회전 다면 미러(127)는 일 축을 기준으로 회전할 수 있다. 여기서 상기 회전 다면 미러(127)는 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저를 전달받아 반사하며, 일 축을 기준으로 회전함에 따라 상기 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경시킬 수 있다. 그리고 이에 따라, 상기 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있으며, 결과적으로 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(310)을 면 형태로 확장시킬 수 있다.

또한 상기 회전 다면 미러(127)의 회전속도는 회전하는 각도 전 범위에서 동일할 수 있으며, 회전하는 각도 범위에서 서로 상이할 수도 있다. 예를 들어, 상기 회전 다면 미러(127)에서 조사되는 레이저의 방향이 스캔영역(310)의 중심부분을 향할 때 회전속도가 상기 회전 다면 미러(127)에서 조사되는 레이저의 방향이 스캔영역(310)의 사이드 부분을 향할 때 회전속도보다 상대적으로 느릴 수 있다. 또한 상기 회전 다면 미러(127)의 회전 차수에 따라서 회전속도가 서로 다를 수 있다.

또한 상기 라이다 장치(100)의 수직 시야각을 수평 시야각보다 좁게 설정하는 경우, 상기 노딩미러(122)는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 이동방향을 지면에 대하여 수직인 방향으로 지속적으로 변경시켜 레이저의 조사영역을 지면에 대하여 수직 방향인 선 형태로 확장시킬 수 있다. 그리고 이 때, 상기 회전 다면미러(127)는 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저의 이동방향을 지면에 대하여 수평인 방향으로 지속적으로 변경시켜 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(310)을 면 형태로 확장시킬 수 있다. 따라서 상기 노딩미러(122)는 수직으로 스캔영역(310)을 확장시키며, 상기 회전 다면 미러(127)는 수평으로 스캔영역(310)을 확장시킬 수 있다.

또한 상기 노딩미러(122)는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저를 반사시키므로 상기 노딩미러(122)의 크기는 상기 레이저의 직경과 유사할 수 있다. 그러나 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저는 조사영역이 선 형태이므로 상기 회전 다면 미러(127)의 크기는 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저를 반사시키기 위해 상기 조사영역의 크기 이상일 수 있다. 따라서 상기 노딩미러(122)의 크기가 상기 회전 다면 미러(127)의 크기보다 작을 수 있으며, 상기 노딩미러(122)의 노딩속도는 상기 회전 다면 미러(127)의 회전속도보다 빠를 수 있다.

이하에서는 상술한 구성을 가지는 상기 라이다 장치(100)의 레이저 조사 방법 및 레이저 수광 방법에 대하여 설명하기로 한다.

다시 도 4를 참조하면, 상기 라이다 장치(100)의 상기 레이저가 출사될 때부터 감지될 때까지 레이저의 이동경로를 알 수 있다. 구체적으로, 상기 라이다 장치(100)의 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저는 상기 노딩미러(122)를 통하여 상기 회전 다면 미러(127)를 향해 조사되며, 상기 회전 다면 미러(127)를 향해 조사된 상기 레이저는 상기 회전 다면 미러(127)를 통해 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 향해 조사될 수 있다. 또한 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 상기 레이저는 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사되어 상기 회전 다면 미러(127)를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있다. 또한 상기 센서부(130)는 상기 회전 다면 미러(127)를 통하여 조사된 상기 레이저를 감지할 수 있다.

라이다 장치(100)는 레이저를 이용하여 라이다 장치(100)로부터 대상체(160)까지의 거리를 측정하기 위한 장치일 수 있다. 따라서 라이다 장치(100)는 대상체(160)를 향해 레이저를 조사해야 하며, 이에 따라 라이다 장치(100)는 효율적으로 대상체(160)와의 거리를 측정하기 위한 조사방법을 가질 수 있다. 여기서 조사방법은 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저가 스캔영역(150)상에 위치하는 대상체(160)에 도달하기까지의 조사경로를 결정하고, 스캔영역(150)을 결정하기 위한 방법을 포함할 수 있다. 따라서 이하에서는 상기 라이다 장치(100)의 조사경로 및 스캔영역(150)에 대하여 설명하기로 한다.

구체적으로, 상기 레이저 출력부(110)에서 상기 노딩미러(122)를 향하여 레이저를 출사시킬 수 있으며, 상기 노딩미러(122)는 출사된 레이저를 전달받아 반사하여 상기 회전 다면 미러(127)를 향해 조사시킬 수 있으며, 상기 회전 다면 미러(127)는 조사된 레이저를 전달받아 반사하여 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 향해 조사시킬 수 있다.

이 때, 상기 레이저 출력부(110)에서 상기 노딩미러(122)를 향해 레이저를 출사할 수 있으며, 이 때 상기 출사된 레이저의 조사영역은 점 형태일 수 있다.

여기서, 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저는 상기 노딩미러(122)를 통하여 상기 회전 다면 미러(127)를 향해 조사될 수 있다. 이 때, 상기 노딩미러(122)에서 조사영역이 점 형태인 상기 레이저의 조사방향을 변경하여 상기 레이저의 조사영역을 선 형태로 확장시킬 수 있다. 즉, 상기 노딩미러(122)는 상기 레이저 출력부(110)로부터 조사영역이 점 형태인 레이저를 전달받아 조사영역이 선 형태인 레이저를 상기 회전 다면 미러(127)를 향해 조사할 수 있다.

이 때, 상기 노딩미러(122)는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 이동방향을 지면에 대하여 수직인 방향으로 지속적으로 변경시켜 레이저의 조사영역을 지면에 대하여 수직 방향인 선 형태로 확장시킬 수 있다.

또한 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저는 상기 회전 다면 미러(127)를 통하여 상기 스캔영역(150)을 향해 조사될 수 있다. 이 때, 상기 회전 다면 미러(127)에서 조사영역이 선 형태인 상기 레이저의 조사방향을 변경하여 상기 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다. 즉, 상기 회전 다면 미러(127)는 조사영역이 선 형태인 레이저를 상기 노딩미러(122)로부터 전달받아 조사영역이 면 형태인 레이저를 상기 스캔영역(150)을 향해 조사할 수 있다. 그리고 상기 회전 다면 미러(127)에서 조사영역이 면 형태인 레이저를 조사함으로써 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 면 형태로 확장시킬 수 있다.

또한 상기 회전 다면 미러(127)는 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저의 이동방향을 지면에 대하여 수평인 방향으로 지속적으로 변경시켜 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.

또한 이 경우, 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)은 상기 노딩미러(122)의 기 설정된 각도 및 상기 회전 다면 미러(127)의 반사면의 수에 기초하여 결정될 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치(100)의 시야각이 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 노딩미러(122)가 지면에 대하여 수직한 방향으로 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하는 경우 상기 라이다 장치(100)의 수직시야각은 상기 노딩미러(122)의 기 설정된 각도에 기초하여 결정될 수 있다. 또한 상기 회전 다면 미러(127)가 지면에 대하여 수평한 방향으로 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하는 경우 상기 라이다 장치(100)의 수평시야각은 상기 회전 다면 미러(127)의 반사면의 수에 기초하여 결정될 수 있다.

라이다 장치(100)는 레이저를 이용하여 라이다 장치(100)로부터 대상체(160)까지의 거리를 측정하기 위한 장치일 수 있다. 따라서 대상체(160)로부터 반사된 레이저를 감지하여야 하며, 이에 따라 라이다 장치(100)는 효율적으로 대상체(160)와의 거리를 측정하기 위한 수광방법을 가질 수 있다. 여기서 수광방법은 대상체(160)에서 반사된 레이저가 센서부(130)에 도달하기까지의 수광경로를 결정하고, 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양을 결정하기 위한 방법을 포함할 수 있다. 따라서 이하에서 상기 라이다 장치(100)의 수광경로 및 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양에 대하여 설명하기로 한다.

구체적으로, 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 레이저는 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사될 수 있다. 또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저는 상기 회전 다면 미러(127)를 향할 수 있으며, 상기 회전 다면 미러(127)는 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저를 전달받아 반사하여 상기 센서부(130)를 향해 조사할 수 있다. 이 때, 상기 대상체(160)의 색상, 재질 등 또는 상기 레이저의 입사각 등에 따라 상기 대상체(160)로부터 반사되는 레이저의 성질이 달라질 수 있다.

또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저는 상기 회전 다면 미러(127)를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있다. 즉, 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저는 상기 회전 다면 미러만(127)을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있으며, 상기 노딩미러(122) 및 상기 회전 다면 미러(127) 모두를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되지 않을 수 있다. 또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저는 상기 회전 다면 미러만(127)을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있으며, 상기 노딩미러(122) 및 상기 회전 다면 미러(127) 모두를 통하지 않고 상기 센서부(130)를 향해 조사되지 않을 수 있다. 따라서 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양은 상기 회전 다면 미러(127)에 기초하여 결정될 수 있다.

여기서 상기 대상체로(160)부터 반사된 레이저를 상기 회전 다면 미러(127)만을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되게 하는 것은 상기 노딩미러(122) 및 상기 회전 다면 미러(127) 모두를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되게 하는 것보다 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양을 증가시킬 수 있으며, 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양을 보다 고르게할 수 있다.

구체적으로 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저를 상기 회전 다면 미러(127)만을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되게 하는 경우 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양은 상기 회전 다면 미러(127)의 반사면의 크기 및 상기 회전 다면 미러(127)의 회전 각도에 기초하여 결정될 수 있다.

이에 반해 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저를 상기 노딩미러(122) 및 상기 회전 다면 미러(127) 모두를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되게 하는 경우 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양은 상기 노딩미러(122)의 크기, 상기 노딩미러(122)의 노딩 각도, 상기 회전 다면 미러(127)의 반사면의 크기 및 상기 회전 다면 미러(127)의 회전 각도에 기초하여 결정될 수 있다. 즉, 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양은 상기 노딩미러(122)의 크기와 상기 회전 다면 미러(127)의 크기 중 더 작은 크기를 가진 것에 기초하여 결정될 수 있으며, 상기 노딩미러(122)의 노딩각도 및 상기 회전 다면 미러(127)의 회전각도에 의해서 달라질 수 있다. 따라서 상기 회전 다면 미러만(127)을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되게 하는 경우보다 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양이 작으며, 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양의 변화가 클 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 라이다 장치의 구성요소를 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 복수의 레이저 출력부, 복수의 스캐닝 부, 및 복수의 센서부를 포함할 수 있다.

일 예로, 상기 라이다 장치는 제1 레이저 출력부, 제2 레이저 출력부, 제1 스캐닝부, 제2 스캐닝부, 및 센서부를 포함할 수 있다.

상기 제1 스캐닝부(2821)는 일정 각도 범위 내에서 회전하는 노딩미러를 포함할 수 있으며, 상기 제2 스캐닝부(2822)는 축을 기준으로 회전하는 회전 다면 미러를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

기본적으로, 상기 제1 및 제2 스캐닝부(2821,2822)는 상기 제1 및 제2 레이저 출력부(2811,2812)로부터 출력된 제1 및 제2 레이저를 이용하여 라이다 장치의 시야각(FOV:Field of view)를 형성할 수 있다.

보다 구체적으로 상기 제1 및 제2 스캐닝부(2821,2822)는 상기 제1 레이저 출력부(2811)로부터 출력된 상기 제1 레이저를 이용하여 제1 시야각을 형성할 수 있으며, 상기 제2 레이저 출력부(2812)로부터 출력된 상기 제2 레이저를 이용하여 제2 시야각을 형성할 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 스캐닝부(2821,2822)를 통해 외부로 조사된 레이저는 스캔 영역 내에 위치하는 대상체로부터 반사되어 상기 센서부(2830)로 수광될 수 있다.

예를 들어, 상기 스캔 영역 내에 위치하는 대상체로부터 반사된 레이저는 상기 제2 스캐닝부(2822)를 통해 상기 센서부(2830)로 수광될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 상기 대상체로부터 반사된 레이저는 상기 제1 및 제2 스캐닝부(2821,2822)를 통해 상기 센서부(2830)로 수광될 수도 있으며, 상기 제1 및 제2 스캐닝부(2821,2822)를 모두 통하지 않고 수광될 수도 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 라이다 장치의 구성 요소를 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 상기 라이다 장치(3100)는 제1 레이저 출력부(3111), 제2 레이저 출력부(3112), 제1 스캐닝부(3121), 제2 스캐닝부(3122), 제3 스캐닝부(3123), 제1 센서부(3131) 및 제2 센서부(3132)를 포함할 수 있다.

이때, 일 실시예에 따른 상기 제1 스캐닝부(3121)는 일정 각도 범위 내에서 회전하는 노딩 미러를 포함할 수 있으며, 상기 제2 스캐닝부(3122)는 일정 각도 범위 내에서 회전하는 노딩 미러를 포함할 수 있고, 상기 제3 스캐닝부(3123)는 축을 기준으로 회전하는 회전 다면 미러를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 제1, 제2 및 제3 스캐닝부(3121,3122,3123)를 통해 외부로 조사된 레이저는 스캔 영역 내에 위치하는 대상체로부터 반사되어 상기 제1 및 제2 센서부(3131,3132)로 수광될 수 있다.

예를 들어, 상기 스캔 영역 내에 위치하는 제1 대상체로부터 반사된 제1 레이저는 상기 제3 스캐닝부(3123)를 통해 상기 제1 센서부(3131)로 수광될 수 있으며, 상기 스캔 영역 내에 위치하는 제2 대상체로부터 반사된 제2 레이저는 상기 제3 스캐닝부(3123)를 통해 상기 제2 센서부(3132)로 수광될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 상기 제1 대상체로부터 반사된 상기 제1 레이저는 상기 제1 및 제3 스캐닝부(3121,3123)를 통해 상기 제1 센서부(3131)로 수광될 수도 있으며, 상기 제2 대상체로부터 반사된 상기 제2 레이저는 상기 제2 및 제3 스캐닝부(3122,3123)를 통해 상기 제2 센서부(3132)로 수광될 수도 있고, 상기 제1, 제2 및 제3 스캐닝부(3121,3122,3123) 모두 통하지 않고 수광될 수도 있다.

도 7은 일 실시예에 따른 라이다 장치의 구성 요소를 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, 상기 라이다 장치(3400)는 제1 레이저 출력부(3411), 제2 레이저 출력부(3412), 제3 레이저 출력부(3413), 제4 레이저 출력부(3414), 제1 스캐닝부(3421), 제2 스캐닝부(3422), 제3 스캐닝부(3423), 제1 센서부(3431) 및 제2 센서부(3432)를 포함할 수 있다.

또한, 일 실시예에 따른 상기 제1 스캐닝부(3421)는 일정 각도 범위 내에서 회전하는 노딩 미러를 포함할 수 있으며, 상기 제2 스캐닝부(3422)는 일정 각도 범위 내에서 회전하는 노딩 미러를 포함할 수 있고, 상기 제3 스캐닝부(3423)는 축을 기준으로 회전하는 회전 다면 미러를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 제1, 제2 및 제3 스캐닝부(3421,3422,3423)를 통해 외부로 조사된 레이저는 스캔 영역 내에 위치하는 대상체로부터 반사되어 상기 제1 및 제2 센서부(3431,3432)로 수광될 수 있다.

예를 들어, 상기 스캔 영역 내에 위치하는 제1 대상체로부터 반사된 제1 레이저는 상기 제3 스캐닝부(3423)를 통해 상기 제1 센서부(3431)로 수광될 수 있으며, 상기 스캔 영역 내에 위치하는 제2 대상체로부터 반사된 제2 레이저는 상기 제3 스캐닝부(3423)를 통해 상기 제1 센서부(3431)로 수광 될 수 있고, 상기 스캔 영역 내에 위치하는 제3 대상체로부터 반사된 제3 레이저는 상기 제3 스캐닝부(3423)를 통해 상기 제2 센서부(3432)로 수광될 수 있고, 상기 스캔 영역 내에 위치하는 제4 대상체로부터 반사된 제4 레이저는 상기 제3 스캐닝부(3423)를 통해 상기 제2 센서부(3432)로 수광 될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 도 7에 도시되지는 않았으나, 상기 각각의 레이저 들은 상기 제1 내지 제3 스캐닝부(3421,3422,3423) 중 적어도 일부의 스캐닝부를 통해 센서부로 수광될 수도 있으며, 어느 하나의 스캐닝부도 통하지 않고 센서부로 수광될 수도 있다.

이하에서는 라이다 장치에 포함되는 레이저 출력부가 레이저를 출력하는 시점을 검출하기 위한 장치 및 방법에 대해서 설명한다.

2. 일 실시예에 따른 레이저 출력 시점을 검출하기 위한 라이다 장치

2.1. 일 실시예에 따른 라이다 장치의 세부 구성

도 8은 도 1에 도시된 라이다의 세부 구성 요소를 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(5000)에 포함되는 광 발생 장치(5001)는 다이오드를 통해 레이저를 출력하도록 구성되는 광 발생 회로(5100), 및 레이저 출력 시점을 검출하기 위한 광 발생 검출 장치(5200)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 광 발생 검출 장치(5200)는 상기 광 발생 회로(5100) 내의 전기적 변화를 감지하여 상기 광 발생 회로(5100)의 다이오드에서 레이저가 출력되는 시점을 검출할 수 있다. 여기서, 상기 광 발생 검출 장치(5200)에 의해 검출되는 시점은 상기 레이저가 실제로 출력되는 시점과 동일할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 레이저가 실제로 출력되는 시점보다 소정 시간 후의 시점일 수도 있다.

예를 들어, 상기 광 발생 검출 장치(5200)는 상기 광 발생 회로(5100)에서 레이저가 출력되는지 여부를 간접적으로 판단하여 레이저 출력 시점을 검출할 수 있다.

구체적으로, 상기 광 발생 검출 장치(5200)는 상기 광 발생 회로(5100)로부터 소정 거리 떨어진 위치에 배치되는 소정의 회로 장치를 포함할 수 있다. 이때, 레이저 출력을 위해 상기 광 발생 회로(5100)에 전류가 흐름에 따라 상기 소정의 회로 장치에 유도 전류가 흐를 수 있다. 또한, 상기 라이다 장치는 상기 유도 전류가 흐르는 시점을 기초로 레이저 출력 시점을 검출할 수 있다.

또한, 예를 들어, 상기 광 발생 검출 장치(5200)는 상기 광 발생 회로(5100)에서 레이저가 출력됨에 따라 발생하는 전기적 변화를 직접적으로 판단하여 레이저 출력 시점을 검출할 수 있다.

구체적으로, 상기 광 발생 검출 장치(5200)는 상기 광 발생 회로(5100) 상의 소정의 접점에 회로적으로 연결되는 전류 감지 유닛을 포함할 수 있다. 이때, 상기 전류 감지 유닛은 상기 광 발생 회로(5100)에 전기적으로 연결되어, 상기 광 발생 회로(5100)가 레이저를 출력함에 따라 발생하는 상기 광 발생 회로(5100) 내에서의 전기적 변화를 감지할 수 있다. 또한, 상기 라이다 장치는 상기 전기적 변화를 기초로 레이저 출력 시점을 검출할 수 있다.

또한, 상기 전류 감지 유닛은 상기 광 발생 회로(5100)에 전기적으로 연결되어 상기 광 발생 회로(5100)의 노드상의 접점으로부터 전류를 공급받는 회로적 구성으로 설계될 수 있다.

또한, 상기 전류 감지 유닛은 다이오드로 전류의 유입을 결정하는 전기적 스위치의 작동을 직접적으로 감지하는 장치를 회로적으로 구성한 것일 수 있다.

또한, 상기 전류 감지 유닛은 온도 변화 등에 의해 상기 광 발생 회로(5100)에 전기적 특성이 변동된 경우, 이에 따른 다이오드 내에 전류가 유입되는 정확한 시점을 감지하도록 설계될 수 있다.

또한, 상기 광 발생 검출 장치(5200)는 상기 광 발생 장치(5001)에 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 광 발생 장치(5001)와 독립적으로 배치될 수도 있다. 예를 들어, 상기 라이다 장치(5000)는 상기 광 발생 장치(5001)와 별개로 광 발생 검출 장치(5200)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 광 발생 검출 장치(5200)는 상기 전류 감지 유닛을 포함할 수 있다. 물론, 상기 전류 감지 유닛 자체가 상기 광 발생 검출 장치(5200)를 의미할 수도 있다.

또한, 상기 광 발생 검출 장치(5200)는 상기 광 발생 회로(5100) 내의 전기적 변화에 대응하여 전기적 신호를 생성할 수 있고, 상기 전기적 신호를 제어부에 전송할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 광 발생 검출 장치(5200)에 포함되는 전류 감지 유닛을 통해 상기 광 발생 회로(5100)에서의 레이저 출력 시점을 검출하기 위한 구체적인 방법은 아래에서 설명한다.

또한, 도 8을 참조하면, 상기 라이다 장치(5000)에 포함되는 스캐닝부(5300)는 수직 방향 시야각을 확보하기 위한 제1 스캐너(5310) 및 수평 방향 시야각을 확보하기 위한 제2 스캐너(5320)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 스캐너(5310)는 수직 방향으로 노딩하는 멤스미러(MEMS)를 포함할 수 있고, 상기 제2 스캐너(5320)는 회전 축을 기준으로 수평 방향으로 회전하는 다면 미러를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 스캐닝부(5300)에 포함될 수 있는 스캐너의 종류 및 역할에 대해서는 도 1 내지 도 7과 관련된 설명에서 상세히 설명하였으므로 생략하기로 한다.

또한, 도 8을 참조하면, 상기 라이다 장치(5000)에 포함되는 센서부(5400)는 대상체에서 산란된 레이저를 검출하기 위한 적어도 하나의 디텍터(5410) 및 상기 적어도 하나의 디텍터(5410)로부터 획득된 광 신호를 수신하여 전기 신호를 생성하는 수신 신호 처리 회로(5420)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 수신 신호 처리 회로(5420)는 시간-디지털 변환 회로(TDC, Time-to-digital converter), 아날로그-디지털 변환 회로(ADC, Analog to digital converter) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 수신 신호 처리 회로(5420)는 상기 적어도 하나의 디텍터(5410)에 연결되어 상기 적어도 하나의 디텍터로부터 감지된 광 신호를 전기 신호로 변환하여 제어부로 전송할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 센서부(5400)는 디텍터부, 광 감지 유닛 등 적어도 하나의 디텍터를 이용하여 광을 감지하는 다른 용어로 표현될 수 있음은 물론이다.

상기 센서부(5400)에 포함될 수 있는 디텍터의 종류 및 상기 센서부의 배치에 대해서는 도 1 내지 도 7과 관련된 설명에서 상세히 설명하였으므로 생략하기로 한다.

또한, 도 8을 참조하면, 상기 라이다 장치(5000)에 포함되는 제어부(5500)는 상기 라이다 장치(5000)를 제어하는 프로세서 및 상기 라이다 장치(5000)에 포함되는 다양한 구성 요소를 제어하는 컨트롤러를 통칭하는 장치일 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(5500)는 상기 광 발생 회로(5100)에 레이저 출력을 위한 트리거 신호를 전송하는 광 신호 발생 시점 제어부(5510), 레이저의 비행 시간(Time of Flight : TOF)을 결정하기 위한 시간 계수기(5520), 디지털 신호를 처리하기 위한 디지털 신호 처리부(5530), 및 스캐닝부에 포함된 적어도 하나의 스캐너를 제어하기 위한 스캐너 제어부(5540) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

아래에서는 일 실시예에 따른 라이다 장치의 레이저 출력 시점을 기초로 대상체의 특성을 결정하는 방법에 대해 상세히 설명한다.

2.2. 일 실시예에 따른 레이저 출력 시점 검출을 위한 라이다 장치

2.2.1. 일 실시예에 따른 광 발생 회로의 작동 방법

도 9 및 도 10은 일 실시예에 따른 광 발생 회로의 레이저 출력 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 9를 참조하면, 상기 광 발생 회로(5100)는 상기 적어도 하나의 다이오드(5120)에 전류를 공급하기 위한 적어도 하나의 캐패시터(5110), 상기 광 발생 회로(5100)가 그라운드에 접지되는 지점을 의미하는 적어도 하나의 그라운드 포인트(5140), 상기 적어도 하나의 다이오드(5120)에 전류를 스위칭하기 위한 트랜지스터(5130), 및 트리거 신호를 수신하여 상기 트랜지스터(5130)에 트리거 신호를 전달하는 게이트 드라이버(5150)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 적어도 하나의 다이오드(5120)를 통해 레이저를 출력하기 위한 다양한 구성을 더 포함할 수 있다.

도 10을 참조하면, 상기 라이다 장치에 포함된 제어부는 상기 적어도 하나의 캐패시터(5110)에 고전압(H.V)을 인가하여 상기 적어도 하나의 캐패시터(1510)를 충전할 수 있다(S5001).

또한, 상기 제어부는 상기 광 신호 발생 시점 제어부를 통해 상기 광 발생 회로(5100)가 다이오드(5120)를 통해 레이저를 출력하기 위한 트리거 신호를 상기 게이트 드라이버(5150)에 전송할 수 있다(S5002).

또한, 상기 제어부가 상기 트리거 신호를 기초로 상기 트랜지스터(5130)에 전압을 인가하는 경우, 상기 적어도 하나의 캐패시터가 방전되고, 이에 따라 상기 광 발생 회로 내에 전류가 흐를 수 있다(S5003). 이때, 상기 적어도 하나의 캐패시터(5110)에 의해 공급된 전압에 의해 생성된 전류는 상기 적어도 하나의 그라운드 포인트(5140)를 통해 상기 다이오드(5120)로 흐를 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 적어도 하나의 캐패시터(5110)로부터 공급된 전류가 상기 다이오드(5120)로 흐름에 따라, 상기 다이오드(5120)는 레이저를 출력할 수 있다(S5004).

다만, 상기 광 발생 회로의 구성에 따른 레이저 출력 방식은 상기와 같은 방식에 한정되는 것은 아니고, 당업자에 알려진 다양한 레이저 출력 회로의 구성에 의해 달성되는 방식을 포함할 수 있다.

2.2.2. 일 실시예에 따른 전류 감지 유닛의 레이저 출력 시점 검출 방법

도 11은 일 실시예에 따른 라이다 장치가 레이저 출력 시점 및 수신 시점을 검출하는 방법을 설명하기 위한 블록도이다.

도 11을 참조하면, 상기 광 신호 발생 시점 제어부(5510)는 상기 광 발생 회로(5100)에 트리거 신호를 전송할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부(5500)는 레이저를 출력하기 위해 상기 광 신호 발생 시점 제어부(5510)를 통해 상기 광 발생 회로(5100)에 레이저 출력에 대한 트리거 신호를 전송할 수 있다. 이 경우, 상기 트리거 신호를 수신한 상기 광 발생 회로(5100)는 상술한 방식(목차 2.2.1.)을 기초로 적어도 하나의 다이오드를 통해 레이저를 출력할 수 있다.

상기 광 발생 회로(5100)에서 레이저가 출력되는 시점을 검출하기 위해, 상기 광 발생 검출 장치(5200)는 상기 광 발생 회로(5100)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 상기 광 발생 검출 장치(5200)는 상기 광 발생 회로(5100)에 전기적으로 연결 받아 전류를 감지하는 전류 감지 유닛(5210)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 광 발생 검출 장치(5200) 또는 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 광 발생 회로(5100) 내에서의 전기적인 변화에 기초하여 제1 신호(5610)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 광 발생 회로(5100)의 다이오드를 발광시키기 위한 전류의 일부분을 이용하여 상기 제1 신호(5610)를 생성하여 시간 계수기(5520)로 전송할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 제어부(5500)에 포함되는 스캐너 제어부(5540)는 적어도 하나의 스캐너를 제어할 수 있다. 이때, 상기 스캐너 제어부(5540)는 수직 방향 시야각을 확보하기 위한 스캐너 및 수평 방향 시야각을 확보하기 위한 스캐너를 제어할 수 있다. 일 예로, 상기 스캐너 제어부(5540)는 수직 방향 스캔을 위한 멤스미러의 노딩 속도를 제어할 수 있다. 다른 예로, 상기 스캐너 제어부(5540)는 수평 방향 스캔을 위한 다면 미러의 회전 속도를 제어할 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 상기 스캐너 제어부(5540)는 상기 적어도 하나의 스캐너를 다양한 방식으로 제어하여 상기 라이다 장치의 스캔 패턴을 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부(5500)는 상기 레이저의 출력에 대응되어 상기 적어도 하나의 스캐너를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(5500)는 상기 레이저를 출력하기 위한 트리거 신호를 생성한 경우, 상기 스캐너 제어부(5540)를 통해 상기 적어도 하나의 스캐너를 동작시킬 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 센서부(5400)에 포함된 적어도 하나의 디텍터(5410)는 상기 광 발생 회로로부터 출력되어 대상체에서 반사된 레이저의 적어도 일부분을 감지할 수 있다. 이때, 상기 수신 신호 처리 회로(5420)는 상기 적어도 하나의 디텍터(5410)에 의해 감지된 광 신호를 기초로 제2 신호(5620)를 생성하여 상기 시간 계수기(5520)로 전송할 수 있다.

또한, 상기 제어부(5500)는 상기 제1 신호(5610) 및 상기 제2 신호(5620)를 처리하여 레이저의 비행 시간을 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부에 포함된 시간계수기(5520) 및 디지털 신호 처리부(5530)는 상기 제1 신호(5610)를 기초로 레이저의 출력 시점을 검출할 수 있고, 상기 제2 신호(5620)를 통해 상기 레이저의 수신 시점을 결정할 수 있다.

또한, 상기 제어부(5500)는 상기 레이저의 출력 시점 및 상기 레이저의 수신 시점을 기초로 상기 레이저의 비행 시간을 계산하여 상기 레이저가 반사된 대상체의 특성을 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(5500)는 상기 레이저의 비행 시간을 기초로 라이다 장치로부터 상기 대상체까지의 거리를 결정할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

도 12는 도 11의 광 발생 회로 및 전류 감지 유닛의 레이저 출력 시점 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 12를 참조하면, 상기 제어부(5500)는 상기 광 발생 검출 장치(5200) 또는 상기 전류 감지 유닛(5210)에 의해 생성된 신호를 기초로 레이저 출력 시점을 생성할 수 있다.

또한, 상기 라이다 장치에 포함된 제어부는 상기 적어도 하나의 캐패시터에 고전압(H.V)을 인가하여 상기 적어도 하나의 캐패시터를 충전할 수 있다(S5005). 또한, 상기 고전압에 의해 상기 적어도 하나의 캐패시터가 충전될 때 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 광 발생 회로(5100) 내에서 발생하는 전기적 변화를 감지할 수 있다.

예를 들어, 상기 적어도 하나의 캐패시터가 충전됨에 따라, 상기 전류 감지 유닛(5210)에 상기 고전압이 인가될 수 있다. 이 경우, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 전기적 변화에 대응하여 소정의 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 캐패시터가 충전됨에 따라 상기 광 발생 회로 내에 전기적 변화가 발생하더라도, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 레이저 출력 시점 검출을 위한 제1 신호를 생성하지 않기 위한 동작을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 적어도 하나의 캐패시터의 충전시에 인가된 고전압에 의한 전류를 그라운드로 흐르도록 설계될 수 있고, 이에 따라 상기 레이저 출력 시점 검출을 위한 제1 신호를 생성하지 않을 수 있다.

또한, 상기 제어부(5500)는 상기 광 신호 발생 시점 제어부(5510)를 통해 상기 광 발생 회로가 다이오드(5120)를 통해 레이저를 출력하기 위한 트리거 신호를 상기 게이트 드라이버에 전송할 수 있다(S5006). 이때, 상기 제어부는 적어도 하나의 스캐너를 동작시키기 위한 트리거 신호를 동시에 생성하여 상기 스캐너 제어부를 통해 전송할 수 있다. 물론, 이에 한정되지 않고, 상기 적어도 하나의 스캐너를 동작시키기 위한 트리거 신호는 상기 레이저 출력을 위한 트리거 신호와 독립적으로 생성될 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 트리거 신호를 기초로 상기 트랜지스터에 전압을 인가하여 캐패시터를 방전시킬 수 있고, 이에 따라, 상기 광 발생 회로(5100) 내에 전류가 흐르게 할 수 있다(S5007). 이때, 상기 적어도 하나의 캐패시터(5110)에 의해 공급된 전압에 의해 생성된 전류는 상기 적어도 하나의 그라운드 포인트(5140)를 통해 상기 다이오드(5120)로 흐를 수 있다.

또한, 적어도 하나의 캐패시터(5110)에 의해 생성된 전류의 일부분은 상기 광 발생 회로(5100)와 상기 전류 감지 유닛(5210)이 연결되는 접점에서 분기되어 상기 전류 감지 유닛(5210)으로 흐를 수 있다(S5008). 예를 들어, 상기 전류 감지 유닛(5210)이 상기 적어도 하나의 캐패시터(5110) 및 상기 적어도 하나의 그라운드 포인트(5140) 사이에 위치하는 노드에 전기적으로 연결되는 경우, 상기 적어도 하나의 캐패시터(5110)에 의해 생성된 전류가 상기 전류 감지 유닛(5210)과 상기 광 발생 회로(5100)가 연결되는 접점에서 분기될 수 있다. 이에 따라, 상기 전류는 상기 접점에서 일부는 상기 전류 감지 유닛(5210)으로 흐르고, 나머지는 상기 적어도 하나의 그라운드 포인트(5140)를 통해 상기 다이오드(5120)로 흐를 수 있다.

또한, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 감지된 전류를 기초로 레이저 출력 시점 검출을 위한 제1 신호(5610)를 생성할 수 있다. 또한, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 생성된 제1 신호(5610)를 상기 제어부에 전달할 수 있다(S5009). 보다 구체적으로, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 적어도 하나의 캐패시터(5110)로부터 공급된 전압 및 이에 따른 상기 광 발생 회로 상의 접점에서 분기된 전류 중 적어도 하나를 기초로 상기 제1 신호(5610)를 생성하여 상기 제어부에 전달할 수 있다. 이때, 상기 제1 신호(5610)는 아날로그 형태의 신호일 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 디지털 형태의 신호일 수도 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 제1 신호(5610)를 기초로 레이저 출력 시점을 생성할 수 있다(S5010). 예를 들어, 상기 제어부는 상기 제1 신호(5610)를 기초로 제1 시점을 결정할 수 있다. 이때, 상기 제1 시점은 상기 다이오드를 통해 레이저가 실제로 출력되는 시점에 대응될 수 있다. 다시 말해, 상기 제어부는 상기 제1 시점을 상기 레이저의 출력 시점으로 결정하여 레이저의 비행 시간을 결정할 수 있다. 물론, 실시예에 따라 상기 제어부는 상기 제1 시점을 기초로 실제 레이저 출력 시점을 계산할 수도 있다.

2.2.3. 광 발생 회로 및 전류 감지 유닛의 위치 관계

도 13은 일 실시예에 따른 전류 감지 유닛이 광 발생 회로에 전기적으로 연결되는 위치를 설명하기 위한 도면이다.

도 13을 참조하면, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 광 발생 회로(5100)의 적어도 하나의 다이오드가 레이저를 출력함에 따라 상기 광 발생 회로(5100) 내에서 발생하는 전기적 변화를 감지하기 위해 상기 광 발생 회로(5100)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 광 발생 회로(5100)가 레이저를 출력함에 따라 발생하는 전기적 변화가 가장 큰 위치에 전기적으로 연결될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 상기 전기적 변화는 전압 강하, 전류의 흐름, 또는 전류의 변화 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 광 발생 회로(5100)에 포함되는 적어도 하나의 노드에 연결될 수 있다. 여기서, 노드는 전기적 요소를 연결하는 회로적 구성을 의미할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 노드는 회로 내의 전기적 요소 사이의 전류가 흐를 수 있는 연결부를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 노드는 상기 전기적 요소 사이에 배치된 전선 등을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 적어도 하나의 노드는 상기 광 발생 회로(5100)에 배치되는 위치에 따라 구분될 수 있다. 또한, 상기 적어도 하나의 노드는 상기 노드가 연결하는 전기적 구성의 차이에 따라 구분될 수 있다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 노드는 제1 노드(5160), 제2 노드(5161), 제3 및 제4 노드(5162), 및 제5 노드(5163)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 노드(5160)는 상기 캐패시터(5110) 및 상기 트랜지스터의 드레인(5130a)를 전기적으로 연결하는 노드를 의미할 수 있다. 또한, 상기 제2 노드(5161)은 상기 적어도 하나의 다이오드(5120) 및 상기 캐패시터(5110)를 전기적으로 연결하는 노드를 의미할 수 있다. 또한, 상기 제3 및 제4 노드(5162)는 상기 적어도 하나의 다이오드(5120) 및 상기 제1 그라운드 포인트(5140)를 전기적으로 연결하는 노드를 의미할 수 있다. 또한, 상기 제4 노드(5163)는 상기 제1 그라운드 포인트(5140) 및 상기 트랜지스터의 소스(5140b)를 전기적으로 연결하는 노드를 의미할 수 있다.

이때, 상기 광 발생 회로(5100)에 포함되는 적어도 하나의 노드는 상기된 바와 같이 한정되는 것은 아니고, 상기 광 발생 회로(5100)를 구성하는 전기적 요소의 종류 및 개수에 따라 상기 적어도 하나의 노드의 개수 및 위치 등이 변할 수 있다.

상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 광 발생 회로(5100)에 포함된 트랜지스터의 드레인(5130a) 및 제1 그라운드 포인트(5140) 사이에 위치하는 복수의 노드(5160, 5161, 5162) 중 적어도 하나의 노드에 전기적으로 연결될 수 있다.

이때, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 충전된 상기 적어도 하나의 캐패시터(5110)의 양극 및 상기 트랜지스터의 드레인(5130a) 사이의 제1 노드(5160)에 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 광 발생 회로 내에서 전기적 변화가 가장 두드러지는 위치의 상기 제1 노드(5160)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 보다 정확한 레이저 출력 시점을 검출하기 위해서 전압을 공급하는 상기 적어도 하나의 캐패시터(5110)의 양극 근처에 위치할 수 있다. 상기 전류 감지 유닛(5210)이 상기 캐패시터(5110)의 양극에 인접하게 위치함에 따라, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 광 발생 회로(5100) 내부의 전기적 변화를 보다 정확하게 감지할 수 있다.

또한, 상기 제1 노드(5160)는 상기 전류 감지 유닛(5210)이 연결되는 접점을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 접점은 상기 전류 감지 유닛(5210)이 상기 광 발생 회로(5100)에 포함되는 노드 상에서 연결되는 지점을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

이때, 상기 캐패시터(5110)로부터 생성된 전류는 상기 접점에서 분기될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 캐패시터(5110)로부터 생성된 전류는 상기 적어도 하나의 다이오드(5120)로 흐르되, 상기 접점에서 적어도 일부 분기되어 상기 전류 감지 유닛(5210)으로 흐를 수 있다.

또한, 이에 한정되지 않고, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 적어도 하나의 캐패시터(5110) 및 상기 적어도 하나의 다이오드(5120) 사이의 제2 노드(5161)에 연결될 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 적어도 하나의 다이오드(5120) 및 상기 제1 그라운드 포인트(5140) 사이의 제3 또는 제4 노드(5162)에 연결될 수 있다.

또한, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 광 발생 회로(5100) 내의 전기적 변화를 검출하기 어려운 위치에 배치되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 광 발생 회로(5100)에 포함되는 적어도 하나의 소자에 의해 발생하는 노이즈가 두드러지는 적어도 하나의 노드에 연결되지 않을 수 있다. 구체적으로, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 제1 그라운드 포인트(5140) 및 상기 트랜지스터의 소스(5130b) 사이의 제5 노드(5163)에 연결되지 않을 수 있다. 물론, 실시예에 따라, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 제5 노드(5163)에 연결될 수도 있다.

도 14 및 도 15는 다른 실시예에 따른 광 발생 회로에 전류 감지 유닛이 연결되는 위치를 설명하기 위한 도면이다.

도 14 및 도 15를 참조하면, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 레이저 출력을 위한 광 발생 회로의 구성 방식에 관계없이, 상기 광 발생 회로 상의 적어도 하나의 캐패시터 및 적어도 하나의 그라운드 포인트 사이에 위치할 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 전류 감지 유닛(5200)은 충전된 상기 적어도 하나의 캐패시터의 양극의 근처에 위치할 수 있다.

예를 들어, 도 14를 참조하면, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 일 실시예에 따른 광 발생 회로(5101)에 포함되는 적어도 하나의 캐패시터(5111)의 양극 근처에 전기적으로 연결될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 도 15를 참조하면, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 다른 일 실시예에 따른 광 발생 회로(5102)에 포함되는 다이오드에서의 레이저 출력 시점에 대응되는 시점을 검출하기 위해 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 다이오드 및 트랜지스터 사이에 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 적어도 하나의 캐패시터(5112)의 양극 근처에 전기적으로 연결될 수 있다.

2.2.4. 전류 감지 유닛의 동작 방법

도 16은 일 실시예에 따른 전류 감지 유닛이 전기적 변화를 감지하여 전기 신호를 생성하기 위한 회로적 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 16을 참조하면, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 광 발생 회로의 적어도 하나의 캐패시터에 의해 공급된 고전압 및 이에 따른 전류의 적어도 일부를 인가받을 수 있다.

또한, 이 경우, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 고전압을 일정 수준으로 낮추기 위한 전압 강압부(5211)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 고전압을 상기 제1 신호를 생성하기에 적정한 범위 내의 전압대로 강압시킨 전기 신호를 생성할 수 있다.

또한, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 전기 신호에서 잡음을 제거할 수 있다. 이때, 상기 잡음은 상기 전류 감지 유닛(5210) 및 상기 광 발생 회로(5100)에 포함된 적어도 하나의 소자의 동작에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 잡음 성분 제거부(5212)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 잡음 성분 제거부(5212)는 상기 전기 신호에서 상기 전류 감지 유닛(5210) 및 상기 광 발생 회로(5100)에 포함된 적어도 하나의 저항에 의해 생성된 지터를 제거하는 회로적 구성을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 잡음 성분 제거부는 전기적 필터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 잡음 성분 제거부(5212)는 상기 전기 신호 중 잡음 성분을 제외한 신호를 통과시키기 위한 필터를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 제어부가 처리하기에 적정한 출력을 가지는 제1 신호를 생성하기 위한 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 전기 신호의 출력 임피던스를 조정하는 출력 임피던스 조정부(5213)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 상기 출력 임피던스 조정부(5213)는 상기 잡음 성분이 제거된 전기 신호의 진폭을 일정 수준으로 증폭시키기 위한 구성을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 전류 신호를 전압 신호로 변환하기 위한 전류/전압 변환부, 전압을 회로적으로 분배하기 위한 전압 분배부 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기와 같은 회로적 구성을 이용하여 레이저 출력 시점을 결정하기 위한 제1 신호를 출력할 수 있다. 이때, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 제1 신호를 상기 제어부에 전송할 수 있고, 상기 제어부는 상기 제1 신호를 기초로 레이저 출력 시점을 검출할 수 있다.

이하에서는 상기 제어부가 레이저 출력 시점 및 레이저 수신 시점을 검출하여 레이저의 비행 시간을 계산하기 위한 방법에 대해서 설명한다.

2.2.5. 레이저 출력 시점의 결정 및 레이저 비행 시간 계산 방법

도 17은 일 실시예에 따른 전류 감지 유닛으로부터 제1 신호를 수신한 제어부가 제1 신호에 대응되는 레이저 출력 시점을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 17을 참조하면, 상기 제어부는 상기 전류 감지 유닛으로부터 수신한 제1 신호(5610)를 기초로 레이저 출력 시점을 결정할 수 있다. 이때, 상기 제1 신호(5610)는 상기 전류 감지 유닛이 최종적으로 출력한 전압 신호를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 제1 신호(5610)는 상기 전류 감지 유닛이 레이저 출력을 검출함으로써 생성한 전압 신호를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 제어부에 포함되는 시간 계수기는 상기 전류 감지 유닛으로부터 수신한 제1 신호(5610)를 기초로 레이저 출력 시점에 대응되는 검출 시점(t10, t11, t12)을 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 광 발생 회로에 전기적으로 연결된 전류 감지 유닛은 트리거 신호 발생에 따라 전류를 공급받고, 상기 전류를 기초로 제1 신호(5610)를 생성할 수 있다. 이때, 상기 제1 신호(5610)를 수신한 시간 계수기는 상기 제1 신호(5610)를 기초로 레이저 출력 시점에 대응되는 검출 시점(t10, t11, t12)을 결정할 수 있다.

일 예로, 상기 제어부는 상기 제1 신호(5610)를 수신한 경우, 상기 제1 신호(5610)의 크기가 제1 임계값(T1) 이상인지 여부를 결정하여 상기 제1 신호(5610)를 검출할 수 있다. 이때, 상기 제1 신호(5610)가 상기 제1 임계값(T1) 이상의 신호 크기를 가지는 경우, 상기 제어부는 상기 제1 신호(5610) 및 상기 제1 임계값(T1)을 기초로 레이저 출력 시점에 대응되는 검출 시점(t10, t11, t12)을 결정할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 제1 임계값(T1)의 신호 크기에 대응되는 최초의 시점을 신호 검출 시점(t10)으로 결정할 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 상기 제1 임계값(T1)의 신호 크기에 대응되는 최후의 시점을 신호 검출 시점으로 결정할 수도 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 상기 제1 임계값(T1)의 신호 크기에 대응되는 적어도 하나의 시점들의 평균 값을 검출 시점으로 결정할 수도 있다.

다른 예로, 상기 제어부는 상기 제1 신호(5610)의 크기의 변곡점을 기초로 레이저 출력 시점에 대응되는 검출 시점(t11, t12)를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부는 상기 제1 신호(5610)의 크기가 상승하는 구간의 변곡점에 대응되는 시점을 검출 시점(t11)으로 결정할 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 상기 제어부는 상기 제1 신호(5610)의 크기가 하강하는 구간의 변곡점에 대응되는 시점을 검출 시점(t12)으로 결정할 수도 있다.

또 다른 예로, 상기 제어부는 상기 제1 신호(5610)의 상승 엣지(rising edge) 또는 하락 엣지(falling edge)를 기초로 레이저 출력 시점에 대응되는 검출 시점을 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부는 상기 제1 신호가 최초로 검출되는 시점 또는 상기 제1 신호가 검출되지 않는 최후의 시점을 검출 시점으로 결정할 수 있다.

또한, 상기 제어부가 레이저 출력 시점에 대응되는 검출 시점을 결정하는 방식은 상기와 같은 방식에 한정되는 것은 아니고, 당업자에게 알려진 전기적 신호를 이용해 시점을 검출하는 방식이 적용될 수 있음은 물론이다.

도 18은 일 실시예에 따른 레이저 출력 시점 및 검출 시점의 대응 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 18을 참조하면, 상기 제어부는 제1 트리거 시점(t20)에 트리거 신호를 생성할 수 있다. 이때, 상기 광 발생 장치는 상기 트리거 신호를 획득하여 상기 광 발생 회로를 동작시킬 수 있다. 또한, 상기 광 발생 회로는 적어도 하나의 다이오드를 통해 제1 출력 시점(t21)에 레이저를 출력할 수 있다.

이때, 상기 제1 출력 시점(t21)은 상기 제1 트리거 시점(t20)으로부터 제1 출력 딜레이(d1) 후의 시점일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 광 발생 회로에서 상기 트리거 신호를 획득하여 상기 광 발생 회로에 포함된 적어도 하나의 소자가 동작하여 상기 다이오드가 레이저를 출력하는 경우, 상기 적어도 하나의 소자의 동작 시간에 따라 상기 제1 트리거 시점(t20)과 상기 출력 시점(t21)이 상이해질 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 출력 딜레이(d1)는 상기 트리거 신호 생성으로부터 레이저 출력 시까지 상기 광 발생 회로 내에서 발생하는 시간적인 지연을 의미할 수 있다.

또한, 상기 광 발생 회로 내의 작동 온도가 변화하는 등 작동 환경이 변화됨에 따라, 상기 광 발생 회로에 포함되는 적어도 하나의 소자의 동작 시간이 시점에 따라 상이해질 수 있으며, 이에 따라 상기 제1 출력 딜레이(d1)가 변동될 수 있다. 예를 들어, 상기 광 발생 회로 내의 온도가 증가하는 경우, 상기 제1 출력 딜레이(d1)가 상승하여 트리거 시점으로부터 출력 시점까지의 시간 간격이 증가할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 상기 제1 출력 딜레이(d1) 및 온도와의 의존성을 기초로 온도를 추정할 수 있다. 예를 들어, 상기 라이다 장치는 상기 광 발생 회로 내의 온도에 따른 상기 제1 출력 딜레이(d1)를 저장하여 상기 온도와 상기 제1 출력 딜레이(d1)와 관련된 룩업 테이블을 저장할 수 있다. 또한, 이 경우, 상기 라이다 장치는 상기 룩업 테이블을 기초로, 상기 제1 딜레이(d1)에 대응되는 온도를 추정할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 제어부는 상기 제1 트리거 시점(t20)에서의 상기 광 발생 회로의 작동 환경과 다른 작동 환경인 제2 트리거 시점(t20')에 트리거 신호를 생성할 수 있다. 이때, 상기 광 발생 회로는 상기 트리거 신호를 기초로 제2 출력 시점(t21')에 레이저를 출력할 수 있다.

여기서, 상기 제2 출력 시점(t21')은 상기 제2 트리거 시점(t20')으로부터 제2 출력 딜레이(d1') 후의 시점일 수 있다. 이때, 상기 제2 출력 딜레이(d1')는 상기 제1 출력 딜레이(d1)와 상이할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2 트리거 시점(t20')에서의 광 발생 회로의 작동 환경이 상기 제1 트리거 시점(t20)에서의 작동 환경과 상이함에 따라, 상기 제2 출력 딜레이(d1')는 상기 제1 출력 딜레이(d1)와 상이해질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 제2 출력 딜레이(d1')는 상기 제1 출력 딜레이(d1)와 동일할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2 트리거 시점(t20')에서의 광 발생 회로의 작동 환경이 상기 제1 트리거 시점(t20)에서의 작동 환경이 상이하더라도 상기 작동 환경에 포함되는 다양한 요인들에 의해서 상기 제2 출력 딜레이(d1')가 상기 제1 출력 딜레이(d1)와 동일할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 제1 트리거 시점(t20)에 트리거 신호를 제공받은 광 발생 회로에 전기적으로 연결된 전류 감지 유닛은 상기 광 발생 회로와 연결된 접점으로부터 흐르는 전류를 기초로 제1 신호(5610)를 생성하여 상기 제어부에 전송할 수 있다. 이때, 상기 제어부는 상기 제1 신호(5610)를 기초로 제1 검출 시점(t22)을 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부는 상기 제1 신호(5610)의 크기가 제2 임계값(T2)과 동일해지는 최초의 시점을 제1 검출 시점(t22)으로 결정할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 제1 검출 시점(t22)은 상기 제1 출력 시점(t21)으로부터 제1 검출 딜레이(d2) 후의 시점일 수 있다. 예를 들어, 상기 전류 감지 유닛 및 상기 제어부에 의한 검출 시점 생성 시간은 상기 광 발생 회로를 통한 레이저 출력을 위한 동작 시간 보다 더 지연될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 상기 제1 검출 딜레이(d2)는 상기 레이저 출력 시부터 상기 제어부가 상기 전류 감지 유닛에의해 생성된 제1 신호(5610)를 기초로 시점을 검출할때까지의 시간 지연을 의미할 수 있다.

또한, 상기 제1 검출 딜레이(d2)는 상기 전류 감지 유닛에서 제1 신호(5610)를 생성하기 위해 소모되는 시간을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 검출 딜레이(d2)는 상기 광 발생 회로의 작동 환경과 관련없이 실질적으로 동일하게 유지될 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 제1 검출 딜레이(d2)는 상기 광 발생 회로의 작동 환경과 관련없이 일정한 값을 나타낼 수 있다.

구체적으로, 제2 트리거 시점(t20')에 트리거 신호를 수신한 상기 광 발생 회로에 전기적으로 연결된 전류 감지 유닛은 상기 광 발생 회로와 연결된 접점으로부터 흐르는 전류를 기초로 제1 신호(5611)를 생성하여 상기 제어부에 전송할 수 있다. 이때, 상기 제어부는 상기 제1 신호(5611)를 기초로 제2 검출 시점(t22')을 결정할 수 있다. 여기서, 상기 제2 신호 검출 시점(t22')은 상기 제2 출력 시점(t21')으로부터 제2 검출 딜레이(d2') 후의 시점일 수 있다.

여기서, 상기 제2 검출 딜레이(d2')는 상기 제1 검출 딜레이(d2)와 실질적으로 동일할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2 검출 딜레이(d2')가 결정되는 상기 전류 감지 유닛 내에서의 회로적 요인은 상기 제1 검출 딜레이(d2)가 결정되는 상기 전류 감지 유닛 내에서의 회로적 요인과 실질적으로 동일함에 따라, 상기 제2 검출 딜레이(d2')는 상기 제1 검출 딜레이(d2)와 실질적으로 동일할 수 있다.

물론, 이에 한정되는 것은 아니고, 실시예에 따라 상기 제2 검출 딜레이(d2')는 상기 제1 검출 딜레이(d1')와 상이할 수도 있다.

도 19는 일 실시예에 따른 제어부에서 레이저의 비행 시간을 결정하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 19를 참조하면, 상기 제어부는 적어도 두개의 기준 시점을 기초로 레이저의 비행 시간(TOF, Time of flight)을 계산할 수 있다. 이때, 상기 레이저의 비행 시간은 레이저가 상기 라이다 장치로부터 출력될 때부터 상기 라이다 장치로 수신될 때까지의 비행 시간을 의미할 수 있다. 또한, 상기 적어도 두개의 기준 시점은 제1 기준 시점 및 제2 기준 시점을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 기준 시점은 상기 광 발생 장치로부터 레이저가 출력되는 시점을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 레이저 출력 시점으로 판단된 검출 시점을 의미할 수도 있다. 또한, 상기 제2 기준 시점은 상기 레이저가 대상체로부터 반사되어 상기 센서부에 수신되는 시점을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 제어부는 제1 신호(5610)을 기초로 상기 제1 기준 시점을 검출할 수 있다. 이때, 상기 제어부는 전류 감지 유닛으로부터 수신한 제1 신호(5610)를 기초로 검출 시점(t30)을 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부에 포함되는 시간 계수기는 상기 전류 감지 유닛으로부터 상기 제1 신호(5610)를 수신할 수 있고, 제1 임계값(T3)을 이용하여 레이저 출력 시점에 대응되는 검출 시점(t30)을 결정할 수 있다.

이때, 상기 제어부는 상기 검출 시점(t30)을 상기 제1 기준 시점으로 설정할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 제어부는 상기 검출 시점(t30)을 기초로 실제 레이저 출력 시점을 계산하여 상기 출력 시점(미도시)을 상기 제1 기준 시점을 설정할 수도 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부는 상기 출력 시점 및 상기 검출 시점 사이의 시간 간격을 의미하는 검출 딜레이를 기초로, 상기 출력 시점을 계산할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 수신 신호 처리 회로로부터 수신한 제2 신호(5620)를 기초로 레이저 수신 시점(t31)을 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 시간 계수기는 상기 수신 신호 처리 회로로부터 상기 제2 신호(5620)를 수신할 수 있고, 제2 임계값(T4)을 이용하여 레이저 수신 시점(t31)을 결정할 수 있다. 이때, 상기 레이저 수신 시점(t31)은 출력된 레이저의 일부분이 상기 적어도 하나의 디텍터에 의해 검출된 시점을 의미할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 레이저 수신 시점(t31)을 상기 제2 기준 시점으로 설정할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 제1 기준 시점 및 상기 제2 기준 시점을 기초로 상기 레이저의 비행 시간을 계산할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 레이저의 비행 시간을 기초로 상기 레이저가 반사된 대상체의 특성을 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부는 상기 비행 시간을 기초로 상기 대상체까지의 거리를 계산할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

2.2.6. 일 실시예에 따른 스캐너의 위치 모니터링

도 20은 일 실시예에 따른 검출 시점을 기초로 레이저가 산란되는 포인트의 위치를 정의하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 20을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 다이오드를 통해 레이저를 출력하는 광 발생 회로(5100), 상기 광 발생 회로(5100)에 전기적으로 연결되어 제1 신호(5610)를 생성하는 전류 감지 유닛(5210), 적어도 하나의 스캐너(5700), 및 상기 라이다 장치 및 상기 라이다 장치의 구성의 동작을 제어하는 제어부(5500)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 광 발생 회로(5100)는 레이저를 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 광 발생 회로(5100)는 적어도 하나의 다이오드를 통해 제1 레이저(L1), 제2 레이저(L2) 및 제3 레이저(L3)를 출력할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 적어도 하나의 스캐너(5700)는 레이저 출력부로부터 출력된 레이저의 시야각을 넓히도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 스캐너(5700)는 멤스 미러, 다면 미러, 갈바노 미러 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 적어도 하나의 스캐너(5700)의 구성 및 동작 방법에 관한 내용은 도 1 내지 도 7과 관련된 설명에서 상세히 하였으므로, 생략하기로 한다.

또한, 상기 적어도 하나의 스캐너(5700)는 소정의 회전축을 기준으로 회전할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(5500)는 상기 적어도 하나의 스캐너(5700)가 회전에 따라 위치하는 포지션(po1, po2, po3)을 감지할 수 있다.

또한, 상기 적어도 하나의 스캐너(5700)는 레이저가 산란되는 포인트의 위치를 정의할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 적어도 하나의 스캐너(5700)의 포지션에 따라 상기 광 발생 회로(5100)로부터 출력된 레이저가 조사되는 포인트의 위치가 결정될 수 있다.

일 예로, 상기 적어도 하나의 스캐너(5700)가 제1 포지션(po1)에 위치하는 경우, 상기 제1 레이저(L1)는 제1 포인트(p1)로 조사될 수 있다. 다른 예로, 상기 적어도 하나의 스캐너(5700)가 제2 포지션(po2)에 위치하는 경우, 상기 제2 레이저(L2)는 제2 포인트(p2)로 조사될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 적어도 하나의 스캐너(5700)가 제3 포지션(po3)에 위치하는 경우, 상기 제3 레이저(L3)는 제3 포인트(p3)로 조사될 수 있다.

또한, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 레이저의 출력 시점을 검출하기 위한 제1 신호(5610)를 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전류 감지 유닛(5210)은 상기 광 발생 회로(5100)에서 레이저가 출력되는 경우, 상기 레이저가 출력됨에 따라 발생하는 상기 광 발생 회로(5100) 내의 전기적 변화를 감지하여 상기 제1 신호(5610)를 출력할 수 있다.

또한, 상기 제어부(5500)는 상기 제1 신호(5610)를 기초로 상기 레이저 출력 시점에 대응되는 검출 시점(t40, t41, t42)를 결정할 수 있다. 이때, 상기 제어부(5500)는 상기 제1 신호(5610)의 크기가 소정의 임계값(T5)에 대응되는 시점을 상기 검출 시점(t40, t41, t42)으로 결정할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

예를 들어, 상기 제어부(5500)는 상기 제1 레이저(L1)의 출력 시점에 대응되는 제1 검출 시점(t40), 상기 제2 레이저(L2)의 출력 시점에 대응되는 제2 검출 시점(t41) 및 상기 제3 레이저(L3)의 출력 시점에 대응되는 제3 검출 시점(t42)을 결정할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 제어부(5500)는 상기 검출 시점(t40, t41, t42)을 기초로 상기 포인트의 위치(p1, p2, p3)를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부(5500)는 상기 검출 시점(t40, t41, t42)에 대응되는 상기 적어도 하나의 스캐너의 포지션(po1, po2, po3)을 감지하여, 상기 적어도 하나의 스캐너의 포지션(po1, po2, po3)에 의해 정의되는 상기 포인트의 위치(p1, p2, p3)를 결정할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 제어부(5500)는 스캐너 제어부를 통해 상기 적어도 하나의 스캐너(5700)의 동작을 제어할 수 있고, 이에 따라, 상기 적어도 하나의 스커내의 포지션에 대한 정보를 실시간으로 저장할 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 상기 제어부(5500)는 상기 적어도 하나의 스캐너(5700)의 회전 시작 위치와 상기 적어도 하나의 스캐너(5700)의 회전 속도를 기초로 시간에 따른 상기 적어도 하나의 스캐너(5700)의 포지션을 결정할 수 있다.

일 예로, 상기 제어부(5500)는 상기 제1 검출 시점(t40)을 생성한 경우, 상기 제1 검출 시점(t40)에 대응되는 상기 적어도 하나의 스캐너의 제1 포지션(po1)을 감지하여, 상기 제1 포지션(po1)에 따라 정의되는 상기 제1 레이저(L1)가 산란되는 제1 포인트(p1)를 결정할 수 있다. 다른 예로, 상기 제어부(5500)는 상기 제2 검출 시점(t41)을 생성한 경우, 상기 제2 검출 시점(t41)에 대응되는 상기 적어도 하나의 스캐너의 제2 포지션(po2)을 감지하여, 상기 제2 포지션(po2)에 따라 정의되는 상기 제2 레이저(L2)가 산란되는 제2 포인트(p2)를 결정할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제어부(5500)는 상기 제3 검출 시점(t42)을 생성한 경우, 상기 제3 검출 시점(t42)에 대응되는 상기 적어도 하나의 스캐너의 제3 포지션(po3)을 감지하여, 상기 제3 포지션(po3)에 따라 정의되는 상기 제3 레이저(L3)가 산란되는 제3 포인트(p3)를 결정할 수 있다.

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.

5000 라이다 장치
5001 광 발생 장치
5100 광 발생 회로
5200 광 발생 검출 장치
5210 전류 감지 유닛
5300 스캐닝부
5400 센서부
5500 제어부

Claims

전하를 충전하고 방전하는 캐패시터;
그라운드에 연결되는 그라운드 포인트;
상기 캐패시터 및 상기 그라운드 포인트 사이에 개재되며, 미리 정해진 파장의 레이저를 생성하기 위한 적어도 하나의 다이오드;
상기 캐패시터와 그라운드 포인트 사이에 위치하는 트랜지스터;
상기 캐패시터 및 상기 그라운드 포인트 사이의 전류에 의한 전기적 변화에 기초하여 적어도 하나의 신호를 생성하는 전류 감지 유닛;
상기 미리 정해진 파장의 광을 센싱하는 디텍터; 및
상기 다이오드의 동작을 제어하고 상기 디텍터로부터 수신된 출력값에 기초하여 상기 미리 정해진 파장의 레이저의 비행시간(Time of Flight)를 측정하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는,
제1 시점에 상기 트랜지스터에 트리거 신호를 인가하고,
상기 트랜지스터에 상기 트리거 신호가 인가되어 상기 캐패시터에 충전된 전하가 상기 다이오드를 통해 상기 그라운드 포인트로 흐름에 따라 발생하는 상기 캐패시터 및 상기 그라운드 포인트 사이의 전류에 의한 전기적 변화에 기초하여 상기 전류 감지 유닛이 생성한 제1 신호를 획득하고,
상기 제1 신호에 기초하여, 상기 다이오드로부터 레이저가 출력된 레이저 출력 시점을 산출하고,
상기 디텍터로부터 수신된 출력값에 기초하여, 상기 레이저의 수신 시점을 산출하고,
상기 제1 시점 대신 상기 레이저 출력 시점 및 상기 레이저의 수신 시점을 이용하여 상기 레이저의 비행시간을 산출하는
라이다 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 전류 감지 유닛의 일단은 상기 캐패시터와 상기 다이오드 사이의 노드에 연결되는
라이다 장치.
제1항에 있어서,
상기 전류 감지 유닛의 일단은 상기 다이오드와 상기 그라운드 포인트 사이의 노드에 연결되는
라이다 장치.
제1항에 있어서,
상기 센싱된 전류에 따라 생성된 제1 신호에 기초하여 산출된 상기 레이저 출력 시점은 상기 제1 시점 보다 더 늦은
라이다 장치.
제1항에 있어서,
상기 라이다 장치는 상기 광이 산란되는 포인트의 위치를 정의하도록 구성되는 스캐너를 더 포함하는
라이다 장치.
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