KR20210144531A - Lidar device - Google Patents

Lidar device Download PDF

Info

Publication number
KR20210144531A
KR20210144531A KR1020200096822A KR20200096822A KR20210144531A KR 20210144531 A KR20210144531 A KR 20210144531A KR 1020200096822 A KR1020200096822 A KR 1020200096822A KR 20200096822 A KR20200096822 A KR 20200096822A KR 20210144531 A KR20210144531 A KR 20210144531A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser beam
time point
unit
detector
emitter
Prior art date
Application number
KR1020200096822A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102633680B1 (en
Inventor
박상우
임찬묵
김동규
Original Assignee
주식회사 에스오에스랩
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 에스오에스랩 filed Critical 주식회사 에스오에스랩
Priority to PCT/KR2020/018097 priority Critical patent/WO2021235640A1/en
Publication of KR20210144531A publication Critical patent/KR20210144531A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102633680B1 publication Critical patent/KR102633680B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4816Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of receivers alone
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/491Details of non-pulse systems
    • G01S7/4912Receivers
    • G01S7/4913Circuits for detection, sampling, integration or read-out
    • G01S7/4914Circuits for detection, sampling, integration or read-out of detector arrays, e.g. charge-transfer gates
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0875Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more refracting elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)
  • Telephone Function (AREA)

Abstract

A LIDAR device of the present invention comprises: an emitter array including a first emitter and a second emitter for outputting laser beams; a detector array including a first detector for receiving a laser beam reflected from a first area and a second detector for receiving a laser beam reflected in a second region; and a processor for determining characteristics of the first area and the second area based on a histogram in which output signals of the detector array are accumulated. The processor is configured to form, to determine the characteristics of the first area and the second area, a first histogram by accumulating multiple data sets based on output signals of the first detector and a second histogram by accumulating multiple data sets based on output signals of the second detector. The first histogram includes a first data set generated based on an output signal of the first detector after a first time point when the first emitter outputs a laser beam, and a second data set generated based on an output signal of the first detector after a second time point when the first emitter outputs a laser beam. The second histogram includes a third data set generated based on an output signal of the second detector after a third time point when the second emitter outputs a laser beam, and the third time point may be between the first time point and the second time point. In accordance with an embodiment of the present invention, the LIDAR device may have an improved frame rate by controlling output timing of laser beams from emitters.

Description

라이다 장치{LIDAR DEVICE}LIDAR DEVICE

본 발명은 라이다 장치에 포함된 이미터 어레이의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 이미터 어레이에 포함된 이미터들의 레이저 빔 출력 시점을 제어하여 라이다 장치의 프레임 레이트를 향상시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for controlling an emitter array included in a lidar device, and more particularly, to a method of improving a frame rate of a lidar device by controlling a laser beam output timing of emitters included in an emitter array is about

근래에, 자율주행자동차 및 무인자동차에 대한 관심과 함께 라이다(LiDAR: Light Detection and Ranging)가 각광받고 있다. 라이다는 레이저를 이용하여 주변의 거리 정보를 획득하는 장치로서, 정밀도 및 해상도가 뛰어나며 사물을 입체로 파악할 수 있다는 장점 덕분에, 자동차뿐만 아니라 드론, 항공기 등 다양한 분야에 적용되고 있는 추세이다.Recently, with interest in autonomous vehicles and driverless vehicles, LiDAR (Light Detection and Ranging) has been in the spotlight. LiDAR is a device that acquires distance information around a laser using a laser, and thanks to its excellent precision and resolution, and the advantage of being able to grasp objects in three dimensions, it is being applied not only to automobiles but also to various fields such as drones and aircraft.

한편, 라이다 장치의 프레임 레이트를 향상시키기 위한 문제가 이슈화되고 있다. 라이다 장치가 측정하는 대상체의 특성에 대한 정확도를 향상시키기 위해, 소정의 시간에 많은 포인트 및 프레임을 획득하는 것이 중요하다.On the other hand, a problem for improving the frame rate of the lidar device is becoming an issue. In order to improve the accuracy of the characteristics of the object measured by the lidar device, it is important to acquire many points and frames at a predetermined time.

본 발명의 일 과제는 이미터 어레이에 포함된 이미터들의 레이저 출력 시점을 컨트롤하는 방법에 관한 것이다.One object of the present invention relates to a method of controlling a laser output timing of emitters included in an emitter array.

일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저 빔을 출력하는 제1 이미터 및 제2 이미터를 포함하는 이미터 어레이, 제1 영역에서 반사된 레이저 빔을 수신하는 제1 디텍터 및 제2 영역에서 반사된 레이저 빔을 수신하는 제2 디텍터를 포함하는 디텍터 어레이, 및 상기 디텍터 어레이의 출력 신호가 축적된 히스토그램에 기초하여 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 특성을 결정하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 특성을 결정하기 위해, 상기 제1 디텍터의 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋을 축적하여 제1 히스토그램 및 상기 제2 디텍터의 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋을 축적하여 제2 히스토그램을 형성하고, 상기 제1 히스토그램은 상기 제1 이미터가 레이저 빔을 출력한 제1 시점 이후 상기 제1 디텍터의 출력 신호에 기초하여 생성된 제1 데이터 셋 및 상기 제1 이미터가 레이저 빔을 출력한 제2 시점 이후 상기 제1 디텍터의 출력 신호에 기초하여 생성된 제2 데이터 셋을 포함하고, 상기 제2 히스토그램은 상기 제2 이미터가 레이저 빔을 출력한 제3 시점 이후 상기 제2 디텍터의 출력 신호에 기초하여 생성된 제3 데이터 셋을 포함하고, 상기 제3 시점은 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점 사이에 존재할 수 있다.A lidar device according to an embodiment includes an emitter array including a first emitter and a second emitter for outputting a laser beam, a first detector for receiving a laser beam reflected from the first region, and a reflection from the second region a detector array including a second detector for receiving the laser beam, and a processor for determining characteristics of the first region and the second region based on a histogram in which an output signal of the detector array is accumulated, the processor comprising: In order to determine the characteristics of the first region and the second region, a plurality of data sets based on the output signal of the first detector are accumulated, and a plurality of data based on the output signal of the first histogram and the second detector is accumulated. A second histogram is formed by accumulating the sets, and the first histogram includes a first data set generated based on an output signal of the first detector after a first time point when the first emitter outputs a laser beam and the second histogram. a second data set generated based on the output signal of the first detector after a second time point at which the first emitter outputs the laser beam, and the second histogram includes a second data set at which the second emitter outputs the laser beam A third data set generated based on the output signal of the second detector after three time points may be included, and the third time point may exist between the first time point and the second time point.

다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 제어 방법은 대상체에 레이저 빔을 조사하는 이미터 어레이 및 상기 대상체에 반사된 레이저 빔을 수신하는 디텍터 어레이를 포함하고, 상기 디텍터 어레이의 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋이 축적된 히스토그램에 기초하여 상기 대상체의 특성을 결정하는 라이다 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 이미터 어레이에 포함된 제1 이미터를 통해 제1 시점 및 제2 시점에 제1 영역으로 레이저 빔을 조사하는 단계, 상기 디텍터 어레이에 포함된 제1 디텍터를 통해 상기 제1 영역에서 반사된 레이저 빔을 수신하는 단계, 상기 제1 시점 이후 상기 제1 디텍터의 출력 신호에 기초한 제1 데이터 셋 및 상기 제2 시점 이후 상기 제1 디텍터의 출력 신호에 기초한 제2 데이터 셋을 포함하는 제1 히스토그램을 형성하는 단계, 상기 이미터 어레이에 포함된 제2 이미터를 통해 제3 시점에 제2 영역으로 레이저 빔을 조사하는 단계, 상기 디텍터 어레이에 포함된 제2 디텍터를 통해 상기 제2 영역에서 반사된 레이저 빔을 수신하는 단계, 및 상기 제3 시점 이후 상기 제2 디텍터의 출력 신호에 기초한 제3 데이터 셋을 포함하는 제2 히스토그램을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제3 시점은 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점 사이에 존재할 수 있다.A control method of a lidar device according to another embodiment includes an emitter array for irradiating a laser beam to an object and a detector array for receiving the laser beam reflected on the object, In the control method of the lidar device for determining the characteristic of the object based on the histogram in which the data set is accumulated, the first region is moved to the first region at the first time point and the second time point through the first emitter included in the emitter array. Irradiating a laser beam, receiving the laser beam reflected from the first area through a first detector included in the detector array, and a first data set based on an output signal of the first detector after the first time point and forming a first histogram including a second data set based on the output signal of the first detector after the second time point, and a second region at a third time point through a second emitter included in the emitter array. irradiating a laser beam to the detector, receiving the laser beam reflected from the second region through a second detector included in the detector array, and a third based on the output signal of the second detector after the third time point and forming a second histogram including the data set, wherein the third time point may exist between the first time point and the second time point.

본 발명의 일 실시예에 따르면 이미터 어레이에 포함된 이미터들의 레이저 출력 시점을 컨트롤하여 프레임 레이트가 향상된 라이다 장치가 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a lidar device having an improved frame rate may be provided by controlling the laser output timing of the emitters included in the emitter array.

본 발명의 일 실시예에 따르면 이미터 어레이에 포함된 이미터들의 레이저 출력 시점을 컨트롤하여 프레임 레이트가 향상시키는 라이다 장치의 제어 방법이 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, there may be provided a method of controlling a lidar device in which a frame rate is improved by controlling a laser output timing of emitters included in an emitter array.

도 1은 일 실시예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 레이저 출력부를 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 VCSEL unit을 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 VCSEL array를 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 VCSEL array 및 메탈 컨택을 나타낸 측면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 VCSEL array를 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 15 및 도 16는 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 19은 일 실시예에 따른 메타표면을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 일 실시예에 따른 메타표면을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 일 실시예에 따른 메타표면을 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 일 실시예에 따른 회전 다면 미러를 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 반사면의 수가 3개이며 몸체의 상부 및 하부가 정삼각형 형태인 회전 다면 미러의 시야각에 대하여 설명하기 위한 상면도이다.
도 24는 반사면의 수가 4개이며 몸체의 상부 및 하부가 정사각형 형태인 회전 다면 미러의 시야각에 대하여 설명하기 위한 상면도이다.
도 25는 반사면의 수가 5개이며 몸체의 상부 및 하부가 정오각형 형태인 회전 다면 미러의 시야각에 대하여 설명하기 위한 상면도이다.
도 26은 일 실시예에 따른 회전 다면 미러의 조사부분 및 수광부분을 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 일 실시예에 따른 옵틱부를 설명하기 위한 도면이다.
도 28은 일 실시예에 따른 옵틱부를 설명하기 위한 도면이다.
도 29는 일 실시예에 따른 메타 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 30은 다른 일 실시예에 따른 메타 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.
도 31은 일 실시예에 따른 SPAD 어레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 32는 일 실시예에 따른 SPAD의 히스토그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 33은 일 실시예에 따른 SiPM을 설명하기 위한 도면이다.
도 34는 일 실시예에 따른 SiPM의 히스토그램을 설명하기 위한 도면이다.
도 35는 일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다를 설명하기 위한 도면이다.
도 36은 일 실시예에 따른 세미 플레시 라이다의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 37은 다른 일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다를 설명하기 위한 도면이다.
도 38은 다른 일 실시예에 따른 세미 플레시 라이다의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 39는 일 실시예에 따른 이미터 어레이 및 디텍터 어레이의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 40은 일 실시예에 따른 이미터 어레이 및 디텍터 어레이의 작동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 41은 일 실시예에 따른 이미터 어레이 및 디텍터 어레이의 작동 순서를 설명하기 위한 도면이다.
도 42는 다른 일 실시예에 따른 이미터 어레이 및 디텍터 어레이의 작동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 43 내지 도 46은 또 다른 일 실시예에 따른 이미터 어레이 및 디텍터 어레이의 작동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 47은 일 실시예에 라이다 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
1 is a view for explaining a lidar device according to an embodiment.
2 is a diagram illustrating a lidar device according to an embodiment.
3 is a diagram illustrating a lidar device according to another exemplary embodiment.
4 is a diagram illustrating a laser output unit according to an exemplary embodiment.
5 is a diagram illustrating a VCSEL unit according to an embodiment.
6 is a diagram illustrating a VCSEL array according to an embodiment.
7 is a side view illustrating a VCSEL array and a metal contact according to an embodiment.
8 is a diagram illustrating a VCSEL array according to an embodiment.
9 is a view for explaining a lidar device according to an embodiment.
10 is a diagram for describing a collimation component according to an embodiment.
11 is a diagram for describing a collimation component according to an embodiment.
12 is a diagram for describing a collimation component according to an embodiment.
13 is a diagram for describing a collimation component according to an embodiment.
14 is a diagram for describing a steering component according to an embodiment.
15 and 16 are diagrams for explaining a steering component according to an embodiment.
17 is a diagram for describing a steering component according to an embodiment.
18 is a diagram for describing a steering component according to an embodiment.
19 is a view for explaining a metasurface according to an embodiment.
20 is a view for explaining a metasurface according to an embodiment.
21 is a view for explaining a metasurface according to an embodiment.
22 is a view for explaining a rotating multi-faceted mirror according to an embodiment.
23 is a top view for explaining a viewing angle of a rotating multi-faceted mirror in which the number of reflection surfaces is three and the upper and lower portions of the body are equilateral triangles.
24 is a top view for explaining a viewing angle of a rotating multi-faceted mirror in which the number of reflective surfaces is four and the upper and lower portions of the body have a square shape.
25 is a top view for explaining a viewing angle of a rotating multi-faceted mirror having five reflective surfaces and having upper and lower portions of a body in a regular pentagonal shape.
26 is a view for explaining an irradiating portion and a light receiving portion of the rotating multi-faceted mirror according to an embodiment.
27 is a view for explaining an optic unit according to an embodiment.
28 is a diagram for describing an optic unit according to an exemplary embodiment.
29 is a diagram for describing a meta component according to an embodiment.
30 is a diagram for describing a meta component according to another embodiment.
31 is a view for explaining a SPAD array according to an embodiment.
32 is a diagram for explaining a histogram of SPAD according to an embodiment.
33 is a diagram for explaining a SiPM according to an embodiment.
34 is a diagram for explaining a histogram of SiPM according to an embodiment.
35 is a diagram for explaining a semi-flash lidar according to an embodiment.
36 is a diagram for explaining a configuration of a semi-flesh lidar according to an exemplary embodiment.
37 is a diagram for explaining a semi-flash lidar according to another exemplary embodiment.
38 is a diagram for explaining the configuration of a semi-flesh lidar according to another exemplary embodiment.
39 is a diagram for explaining operations of an emitter array and a detector array according to an embodiment.
40 is a diagram for explaining a method of operating an emitter array and a detector array according to an embodiment.
41 is a diagram for explaining an operation sequence of an emitter array and a detector array according to an embodiment.
42 is a view for explaining a method of operating an emitter array and a detector array according to another embodiment.
43 to 46 are diagrams for explaining a method of operating an emitter array and a detector array according to another exemplary embodiment.
47 is a flowchart for explaining a method of controlling a lidar device according to an embodiment.

본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분양에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.Since the embodiments described in the present specification are for clearly explaining the spirit of the present invention to those of ordinary skill in the art distribution to which the present invention belongs, the present invention is not limited to the embodiments described in this specification, and the present invention The scope should be construed to include modifications or variations without departing from the spirit of the present invention.

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.The terms used in this specification have been selected as widely used general terms as possible in consideration of the functions in the present invention, but they may vary depending on the intention, precedent, or emergence of new technology of those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. can However, if a specific term is defined and used with an arbitrary meaning, the meaning of the term will be separately described. Therefore, the terms used in this specification should be interpreted based on the actual meaning of the terms and the contents of the entire specification, rather than the names of simple terms.

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.The drawings attached to this specification are for easy explanation of the present invention, and the shapes shown in the drawings may be exaggerated as necessary to help understand the present invention, so the present invention is not limited by the drawings.

본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 도는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다.In the present specification, when it is determined that a detailed description of a known configuration or function related to the present invention may obscure the gist of the present invention, a detailed description thereof will be omitted if necessary.

일 실시예에 따르면, 레이저 빔을 출력하는 제1 이미터 및 제2 이미터를 포함하는 이미터 어레이, 제1 영역에서 반사된 레이저 빔을 수신하는 제1 디텍터 및 제2 영역에서 반사된 레이저 빔을 수신하는 제2 디텍터를 포함하는 디텍터 어레이, 및 상기 디텍터 어레이의 출력 신호가 축적된 히스토그램에 기초하여 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 특성을 결정하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 특성을 결정하기 위해, 상기 제1 디텍터의 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋을 축적하여 제1 히스토그램 및 상기 제2 디텍터의 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋을 축적하여 제2 히스토그램을 형성하고, 상기 제1 히스토그램은 상기 제1 이미터가 레이저 빔을 출력한 제1 시점 이후 상기 제1 디텍터의 출력 신호에 기초하여 생성된 제1 데이터 셋 및 상기 제1 이미터가 레이저 빔을 출력한 제2 시점 이후 상기 제1 디텍터의 출력 신호에 기초하여 생성된 제2 데이터 셋을 포함하고, 상기 제2 히스토그램은 상기 제2 이미터가 레이저 빔을 출력한 제3 시점 이후 상기 제2 디텍터의 출력 신호에 기초하여 생성된 제3 데이터 셋을 포함하고, 상기 제3 시점은 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점 사이에 존재하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.According to an embodiment, an emitter array including a first emitter and a second emitter for outputting a laser beam, a first detector for receiving a laser beam reflected from the first region, and a laser beam reflected from the second region a detector array including a second detector receiving In order to determine the characteristics of the first region and the second region, a plurality of data sets based on the output signal of the first detector are accumulated to accumulate a plurality of data sets based on the output signal of the first histogram and the second detector to form a second histogram, wherein the first histogram includes a first data set generated based on an output signal of the first detector after a first time point at which the first emitter outputs a laser beam, and the first emitter includes a second data set generated based on the output signal of the first detector after a second time point at which the laser beam is output, and the second histogram is after a third time point at which the second emitter outputs the laser beam A lidar device may be provided that includes a third data set generated based on the output signal of the second detector, and the third time point is between the first time point and the second time point.

여기서, 상기 프로세서는 상기 제1 히스토그램 및 상기 제2 히스토그램의 피크에 기초하여 각각 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 특성을 결정할 수 있다.Here, the processor may determine the characteristics of the first region and the second region, respectively, based on peaks of the first histogram and the second histogram.

여기서, 상기 제1 시점 및 상기 제3 시점 사이의 간격은 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점 사이의 간격의 절반일 수 있다.Here, the interval between the first time point and the third time point may be half of the interval between the first time point and the second time point.

여기서, 상기 제2 히스토그램은 상기 제2 이미터가 레이저 빔을 출력한 제4 시점 이후 상기 제2 디텍터의 출력 신호에 기초하여 생성된 제4 데이터 셋을 포함하고, 상기 제2 시점은 상기 제3 시점 및 상기 제4 시점 사이에 존재할 수 있다.Here, the second histogram includes a fourth data set generated based on the output signal of the second detector after a fourth time point at which the second emitter outputs the laser beam, and the second time point is the third time point It may exist between the time point and the fourth time point.

여기서, 상기 제3 시점 및 상기 제4 시점 사이의 간격은 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점 사이의 간격과 동일할 수 있다.Here, the interval between the third time point and the fourth time point may be the same as the interval between the first time point and the second time point.

여기서, 상기 제1 시점 및 상기 제3 시점 사이의 간격은 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점 사이의 간격의 절반보다 클 수 있다.Here, the interval between the first time point and the third time point may be greater than half of the interval between the first time point and the second time point.

여기서, 상기 제1 디텍터는 상기 제3 시점 및 상기 제2 시점 사이에 오프 상태이고, 상기 제2 디텍터는 상기 제1 시점 및 상기 제3 시점 사이에 오프 상태일 수 있다.Here, the first detector may be in an off state between the third time point and the second time point, and the second detector may be in an off state between the first time point and the third time point.

여기서, 상기 이미터 어레이는 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 어레이일 수 있다.Here, the emitter array may be a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) array.

여기서, 상기 디텍터 어레이는 SPAD(Single-Photon Avalanche Diode) 어레이일 수 있다.Here, the detector array may be a single-photon avalanche diode (SPAD) array.

여기서, 상기 라이다 장치는 상기 제1 이미터에서 출력된 제1 레이저 빔을 상기 제1 영역에 조사하고, 상기 제2 이미터에서 출력된 제2 레이저 빔을 상기 제2 영역에 조사하는 옵틱을 포함할 수 있다.Here, the lidar device irradiates the first laser beam output from the first emitter to the first region, and optics for irradiating the second laser beam output from the second emitter to the second region may include

여기서, 상기 옵틱은 렌즈, 프리즘, 마이크로프리즘 어레이, 메타 표면 중 적어도 하나일 수 있다.Here, the optic may be at least one of a lens, a prism, a microprism array, and a meta surface.

여기서, 상기 제1 히스토그램은 상기 제1 이미터가 레이저 빔을 출력한 제4 시점 이후 상기 제1 디텍터의 출력 신호에 기초하여 생성된 제4 데이터 셋을 포함하고, 상기 제1 이미터는 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점 사이의 간격이 제1 간격이 되고, 상기 제2 시점 및 상기 제4 시점 사이의 간격이 상기 제1 간격과 상이한 제2 간격이 되도록 레이저 빔을 출력할 수 있다.Here, the first histogram includes a fourth data set generated based on the output signal of the first detector after a fourth time point when the first emitter outputs the laser beam, and the first emitter includes the first The laser beam may be output so that the interval between the viewpoint and the second viewpoint becomes the first interval, and the interval between the second viewpoint and the fourth viewpoint becomes a second interval different from the first interval.

여기서, 상기 제1 데이터 셋은 제1 시간 구간에서 상기 제1 디텍터의 출력 신호에 기초하여 생성되고, 상기 제2 데이터 셋은 제2 시간 구간에서 상기 제1 디텍터의 출력 신호에 기초하여 생성되고, 상기 제3 데이터 셋은 제3 시간 구간에서 상기 제2 디텍터의 출력 신호에 기초하여 생성되고, 상기 제3 시간 구간은 상기 제1 시간 구간 및 상기 제2 시간 구간과 적어도 일부가 오버랩될 수 있다.Here, the first data set is generated based on the output signal of the first detector in a first time interval, and the second data set is generated based on the output signal of the first detector in a second time interval, The third data set may be generated based on the output signal of the second detector in a third time period, and the third time period may at least partially overlap the first time period and the second time period.

다른 일 실시예에 따르면, 대상체에 레이저 빔을 조사하는 이미터 어레이 및 상기 대상체에 반사된 레이저 빔을 수신하는 디텍터 어레이를 포함하고, 상기 디텍터 어레이의 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋이 축적된 히스토그램에 기초하여 상기 대상체의 특성을 결정하는 라이다 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 이미터 어레이에 포함된 제1 이미터를 통해 제1 시점 및 제2 시점에 제1 영역으로 레이저 빔을 조사하는 단계, 상기 디텍터 어레이에 포함된 제1 디텍터를 통해 상기 제1 영역에서 반사된 레이저 빔을 수신하는 단계, 상기 제1 시점 이후 상기 제1 디텍터의 출력 신호에 기초한 제1 데이터 셋 및 상기 제2 시점 이후 상기 제1 디텍터의 출력 신호에 기초한 제2 데이터 셋을 포함하는 제1 히스토그램을 형성하는 단계, 상기 이미터 어레이에 포함된 제2 이미터를 통해 제3 시점에 제2 영역으로 레이저 빔을 조사하는 단계, 상기 디텍터 어레이에 포함된 제2 디텍터를 통해 상기 제2 영역에서 반사된 레이저 빔을 수신하는 단계, 및 상기 제3 시점 이후 상기 제2 디텍터의 출력 신호에 기초한 제3 데이터 셋을 포함하는 제2 히스토그램을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제3 시점은 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점 사이에 존재하는 라이다 장치의 제어 방법이 제공될 수 있다.According to another embodiment, a histogram including an emitter array irradiating a laser beam to an object and a detector array receiving a laser beam reflected by the object, in which a plurality of data sets based on an output signal of the detector array are accumulated In the control method of the lidar apparatus for determining the characteristics of the object based on , receiving the laser beam reflected from the first area through a first detector included in the detector array, a first data set based on an output signal of the first detector after the first time point, and a first data set after the second time point forming a first histogram including a second data set based on an output signal of the first detector; irradiating a laser beam to a second area at a third time point through a second emitter included in the emitter array Step, receiving the laser beam reflected from the second region through a second detector included in the detector array, and a third data set based on an output signal of the second detector after the third time point A method of controlling a lidar device may be provided, including forming two histograms, wherein the third time point is between the first time point and the second time point.

또 다른 일 실시예에 따르면, 전술한 방법들을 수행하기 위해 프로그램이 기록된 컴퓨터에 의해 독출되어 실행 가능한 코드가 저장된 기록매체가 제공될 수 있다.According to another embodiment, there may be provided a recording medium in which a code that is read and executable by a computer in which a program is recorded to perform the above-described methods is stored.

이하에서는 본 발명의 라이다 장치를 설명한다.Hereinafter, a lidar device of the present invention will be described.

라이다 장치는 레이저를 이용하여 대상체와의 거리 및 대상체의 위치를 탐지하기 위한 장치이다. 예를 들어, 라이다 장치는 레이저를 출력할 수 있고, 출력된 레이저가 대상체에서 반사된 경우 반사된 레이저를 수신하여 대상체와 라이다 장치의 거리 및 대상체의 위치를 측정할 수 있다. 이때, 대상체의 거리 및 위치는 좌표계를 통해 표현될 수 있다. 예를 들어, 대상체의 거리 및 위치는 구좌표계(r, θ,

Figure pat00001
Figure pat00002
)로 표현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 직교좌표계(X, Y, Z) 또는 원통 좌표계(r, θ, z) 등으로 표현될 수 있다.A lidar device is a device for detecting a distance from an object and a position of the object using a laser. For example, the lidar device may output a laser, and when the output laser is reflected from the object, the reflected laser may be received to measure the distance between the object and the lidar device and the position of the object. In this case, the distance and position of the object may be expressed through a coordinate system. For example, the distance and position of the object are determined in the spherical coordinate system (r, θ,
Figure pat00001
Figure pat00002
) can be expressed as However, the present invention is not limited thereto, and may be expressed in a rectangular coordinate system (X, Y, Z) or a cylindrical coordinate system (r, θ, z).

또한, 라이다 장치는 대상체의 거리를 측정하기 위해 라이다 장치에서 출력되어 대상체에서 반사된 레이저를 이용할 수 있다.In addition, the lidar device may use a laser output from the lidar device and reflected from the object to measure the distance of the object.

일 실시예에 따른 라이다 장치는 대상체의 거리를 측정하기 위해 레이저가 출력된 후 감지되기 까지 레이저의 비행 시간 (TOF : Time Of Flight)을 이용할 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치는 출력된 레이저의 출력 시간에 기초한 시간 값과 대상체에서 반사되어 감지된 레이저의 감지된 시간에 기초한 시간 값의 차이를 이용하여, 대상체의 거리를 측정할 수 있다.The lidar device according to an embodiment may use a time of flight (TOF) of the laser from outputting the laser until it is detected in order to measure the distance of the object. For example, the LIDAR device may measure the distance to the object by using a difference between a time value based on an output time of an output laser and a time value based on a detected time of a laser reflected and sensed from the object.

또한, 라이다 장치는 출력된 레이저가 대상체를 거치지 않고 바로 감지된 시간 값과 대상체에서 반사되어 감지된 레이저의 감지된 시간에 기초한 시간 값의 차이를 이용하여 대상체의 거리를 측정할 수 있다.In addition, the LIDAR device may measure the distance of the object by using a difference between a time value in which the output laser is detected immediately without passing through the object and a time value based on a detected time of the laser detected by being reflected from the object.

라이다 장치가 제어부에 의해 레이저 빔을 출광하기 위한 트리거 신호를 보내는 시점과 실제 레이저 출력 소자에서 레이저 빔이 출력되는 시간인 실제 출광 시점은 차이가 있을 수 있다. 상기 트리거 신호의 시점과 실제 출광 시점 사이에서는 실제로 레이저 빔이 출력되지 않았으므로, 레이저의 비행 시간에 포함되면 정밀도가 감소할 수 있다.There may be a difference between the time when the lidar device sends a trigger signal for emitting the laser beam by the controller and the actual emission time, which is the time at which the laser beam is output from the actual laser output device. Since the laser beam is not actually output between the timing of the trigger signal and the actual emission timing, when included in the flight time of the laser, the precision may decrease.

레이저 빔의 비행 시간 측정에 정밀도를 향상시키기 위해서는, 레이저 빔의 실제 출광 시점을 이용할 수 있다. 그러나, 레이저 빔의 실제 출광 시점을 파악하는 것은 어려울 수 있다. 그러므로, 레이저 출력 소자에서 출력된 레이저 빔은 출력 되자마자, 또는 출력된 후 대상체를 거치지 않고 곧바로 센서부로 전달되어야 한다.In order to improve the precision in measuring the time of flight of the laser beam, the actual emission time of the laser beam may be used. However, it may be difficult to determine the actual emission timing of the laser beam. Therefore, the laser beam output from the laser output device must be delivered to the sensor unit immediately after being output, or after being output, without passing through the object.

예를 들어, 레이저 출력 소자의 상부에 옵틱이 배치되어, 상기 옵틱에 의해 레이저 출력 소자에서 출력된 레이저 빔은 대상체를 거치지 않고 바로 수광부에 감지될 수 있다. 상기 옵틱은 미러, 렌즈, 프리즘, 메타표면 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 옵틱은 하나일 수 있으나, 복수 개일 수 있다.For example, an optic is disposed above the laser output device, so that a laser beam output from the laser output device by the optic may be directly sensed by the light receiving unit without passing through the object. The optic may be a mirror, a lens, a prism, a metasurface, or the like, but is not limited thereto. The optic may be one, but may be plural.

또한, 예를 들어, 레이저 출력 소자의 상부에 센서부가 배치되어, 레이저 출력 소자에서 출력된 레이저 빔은 대상체를 거치지 않고 바로 센서부에 감지될 수 있다. 상기 센서부는 레이저 출력 소자와 1mm, 1um, 1nm 등의 거리를 두고 이격될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또는, 상기 센서부는 레이저 출력 소자와 이격되지 않고 인접하게 배치될 수도 있다. 상기 센서부와 상기 레이저 출력 소자 사이에는 옵틱이 존재할 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, for example, the sensor unit is disposed on the laser output device, so that the laser beam output from the laser output device can be directly sensed by the sensor unit without passing through the object. The sensor unit may be spaced apart from the laser output device at a distance of 1 mm, 1 um, 1 nm, etc., but is not limited thereto. Alternatively, the sensor unit may be disposed adjacent to the laser output device without being spaced apart from each other. An optic may exist between the sensor unit and the laser output device, but is not limited thereto.

또한, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 대상체의 거리를 측정하기 위해 비행 시간 외에도 삼각 측량법(Triangulation method), 간섭계 방법(Interferometry method), 위상 변화 측정법(Phase shift measurement) 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, the lidar device according to an embodiment may use a triangulation method, an interferometry method, a phase shift measurement, etc. in addition to the flight time in order to measure the distance of the object. not limited

일 실시예에 따른 라이다 장치는 차량에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치는 차량의 루프, 후드, 헤드램프 또는 범퍼 등에 설치될 수 있다.The lidar device according to an embodiment may be installed in a vehicle. For example, the lidar device may be installed on a roof, hood, headlamp or bumper of a vehicle.

또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 라이다 장치가 차량에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치 2개가 차량의 루프에 설치되는 경우, 하나의 라이다 장치는 전방을 관측하기 위한 것이고, 나머지 하나는 후방을 관측하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 예를 들어, 라이다 장치 2개가 차량의 루프에 설치되는 경우, 하나의 라이다 장치는 좌측을 관측하기 위한 것이고, 나머지 하나는 우측을 관측하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Also, a plurality of lidar devices according to an embodiment may be installed in a vehicle. For example, when two lidar devices are installed on the roof of a vehicle, one lidar device may be for observing the front and the other may be for observing the rear, but is not limited thereto. Also, for example, when two lidar devices are installed on the roof of a vehicle, one lidar device may be for observing the left side and the other lidar device may be for observing the right side, but is not limited thereto.

또한, 일 실시예에 따른 라이다 장치가 차량에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치가 차량 내부에 설치되는 경우, 주행 중 운전자의 제스쳐를 인식하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한 예를 들어, 라이다 장치가 차량 내부 또는 차량 외부에 설치되는 경우, 운전자의 얼굴을 인식하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Also, the lidar device according to an embodiment may be installed in a vehicle. For example, when the lidar device is installed inside a vehicle, it may be for recognizing a driver's gesture while driving, but is not limited thereto. Also, for example, when the lidar device is installed inside or outside the vehicle, it may be for recognizing the driver's face, but is not limited thereto.

일 실시예에 따른 라이다 장치는 무인 비행체에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치는 무인항공기 시스템(UAV System), 드론(Drone), RPV(Remote Piloted Vehicle), UAVs(Unmanned Aerial Vehicle System), UAS(Unmanned Aircraft System), RPAV(Remote Piloted Air/Aerial Vehicle) 또는 RPAS(Remote Piloted Aircraft System) 등에 설치될 수 있다.The lidar device according to an embodiment may be installed in an unmanned aerial vehicle. For example, the lidar device includes an unmanned aerial vehicle system (UAV system), a drone, a remote piloted vehicle (RPV), an unmanned aerial vehicle system (UAVs), an unmanned aircraft system (UAS), and a remote piloted air/aerial (RPAV). Vehicle) or RPAS (Remote Piloted Aircraft System) may be installed.

또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 라이다 장치가 무인 비행체에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치 2개가 무인 비행체에 설치되는 경우, 하나의 라이다 장치는 전방을 관측하기 위한 것이고, 나머지 하나는 후방을 관측하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 예를 들어, 라이다 장치 2개가 무인 비행체에 설치되는 경우, 하나의 라이다 장치는 좌측을 관측하기 위한 것이고, 나머지 하나는 우측을 관측하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, a plurality of lidar devices according to an embodiment may be installed in the unmanned aerial vehicle. For example, when two lidar devices are installed in an unmanned aerial vehicle, one lidar device may be for observing the front, and the other may be for observing the rear, but is not limited thereto. Also, for example, when two lidar devices are installed in an unmanned aerial vehicle, one lidar device may be for observing the left side and the other may be for observing the right side, but is not limited thereto.

일 실시예에 따른 라이다 장치는 로봇에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치는 개인용 로봇, 전문 로봇, 공공 서비스 로봇, 기타 산업용 로봇 또는 제조업용 로봇 등에 설치될 수 있다.The lidar device according to an embodiment may be installed in the robot. For example, the lidar device may be installed in personal robots, professional robots, public service robots, other industrial robots, or manufacturing robots.

또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 라이다 장치가 로봇에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치 2개가 로봇에 설치되는 경우, 하나의 라이다 장치는 전방을 관측하기 위한 것이고, 나머지 하나는 후방을 관측하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 예를 들어, 라이다 장치 2개가 로봇에 설치되는 경우, 하나의 라이다 장치는 좌측을 관측하기 위한 것이고, 나머지 하나는 우측을 관측하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, a plurality of lidar devices according to an embodiment may be installed in the robot. For example, when two lidar devices are installed in the robot, one lidar device may be for observing the front, and the other may be for observing the rear, but is not limited thereto. Also, for example, when two lidar devices are installed in the robot, one lidar device may be for observing the left side, and the other may be for observing the right side, but is not limited thereto.

또한, 일 실시예에 따른 라이다 장치가 로봇에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치가 로봇에 설치되는 경우, 사람의 얼굴을 인식하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, the lidar device according to an embodiment may be installed in the robot. For example, when the lidar device is installed in the robot, it may be for recognizing a human face, but is not limited thereto.

또한, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 산업 보안을 위해 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치는 산업 보안을 위해 스마트 공장에 설치될 수 있다.In addition, the lidar device according to an embodiment may be installed for industrial security. For example, lidar devices can be installed in smart factories for industrial security.

또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 라이다 장치가 산업 보안을 위해 스마트 공장에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치 2개가 스마트 공장에 설치되는 경우, 하나의 라이다 장치는 전방을 관측하기 위한 것이고, 나머지 하나는 후방을 관측하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 예를 들어, 라이다 장치 2개가 스마트 공장에 설치되는 경우, 하나의 라이다 장치는 좌측을 관측하기 위한 것이고, 나머지 하나는 우측을 관측하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, a plurality of lidar devices according to an embodiment may be installed in a smart factory for industrial security. For example, when two lidar devices are installed in a smart factory, one lidar device may be for observing the front and the other may be for observing the rear, but is not limited thereto. Also, for example, when two lidar devices are installed in a smart factory, one lidar device may be for observing the left side and the other may be for observing the right side, but is not limited thereto.

또한, 일 실시예에 따른 라이다 장치가 산업 보안을 위해 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치가 산업 보안을 위해 설치되는 경우, 사람의 얼굴을 인식하기 위한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, the lidar device according to an embodiment may be installed for industrial security. For example, when the lidar device is installed for industrial security, it may be for recognizing a human face, but is not limited thereto.

이하에서는 라이다 장치의 구성요소들의 다양한 실시예들에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, various embodiments of the components of the lidar device will be described in detail.

도 1은 일 실시예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a lidar device according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1000)는 레이저 출력부(100)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a lidar apparatus 1000 according to an embodiment may include a laser output unit 100 .

이때, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)는 레이저를 출사할 수 있다.In this case, the laser output unit 100 according to an embodiment may emit a laser.

또한, 레이저 출력부(100)는 하나 이상의 레이저 출력 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부(100)는 단일 레이저 출력 소자를 포함할 수 있으며, 복수 개의 레이저 출력 소자를 포함할 수도 있고, 또한 복수 개의 레이저 출력 소자를 포함하는 경우 복수 개의 레이저 출력 소자가 하나의 어레이를 구성할 수 있다.Also, the laser output unit 100 may include one or more laser output devices. For example, the laser output unit 100 may include a single laser output device, may include a plurality of laser output devices, and when a plurality of laser output devices are included, the plurality of laser output devices may include one laser output device. You can configure an array.

또한, 레이저 출력부(100)는 레이저 다이오드(Laser Diode:LD), Solid-state laser, High power laser, Light entitling diode(LED), Vertical Cavity Surface Emitting Laser(VCSEL), External cavity diode laser(ECDL) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, the laser output unit 100 includes a laser diode (LD), a solid-state laser, a high power laser, a light entitling diode (LED), a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL), and an external cavity diode laser (ECDL). and the like, but is not limited thereto.

또한, 레이저 출력부(100)는 일정 파장의 레이저를 출력할 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부(100)는 905nm대역의 레이저 또는 1550nm 대역의 레이저를 출력할 수 있다. 또한, 예를 들어, 레이저 출력부(100)는 940nm 대역의 레이저를 출력할 수 있다. 또한, 예를 들어, 레이저 출력부(100)는 800nm 내지 1000nm 사이의 복수 개의 파장을 포함하는 레이저를 출력할 수 있다. 또한, 레이저 출력부(100)가 복수 개의 레이저 출력 소자를 포함하는 경우, 복수 개의 레이저 출력 소자의 일부는 905nm 대역의 레이저를 출력할 수 있으며, 다른 일부는 1500nm 대역의 레이저를 출력할 수 있다.Also, the laser output unit 100 may output a laser having a predetermined wavelength. For example, the laser output unit 100 may output a laser of a 905 nm band or a laser of a 1550 nm band. Also, for example, the laser output unit 100 may output a laser having a band of 940 nm. Also, for example, the laser output unit 100 may output a laser including a plurality of wavelengths between 800 nm and 1000 nm. In addition, when the laser output unit 100 includes a plurality of laser output devices, some of the plurality of laser output devices may output a laser in a 905 nm band, and some may output a laser in a 1500 nm band.

다시 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1000)는 옵틱부(200)를 포함할 수 있다.Referring back to FIG. 1 , the lidar apparatus 1000 according to an embodiment may include an optic unit 200 .

상기 옵틱부는 본 발명에 대한 설명에 있어서, 스티어링부, 스캔부 등으로 다양하게 표현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In the description of the present invention, the optic unit may be variously expressed as a steering unit, a scan unit, and the like, but is not limited thereto.

이때, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다. 예를 들어, 옵틱부(200)는 레이저 출력부(100)에서 출사된 레이저가 스캔 영역을 향하도록 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다. 또한, 예를 들어, 스캔 영역 내에 위치하는 대상체로부터 반사된 레이저가 센서부를 향하도록 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다.In this case, the optic unit 200 according to an embodiment may change the flight path of the laser. For example, the optic unit 200 may change the flight path of the laser so that the laser emitted from the laser output unit 100 faces the scan area. Also, for example, the flight path of the laser may be changed so that the laser reflected from the object located in the scan area is directed toward the sensor unit.

또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저를 반사함으로써 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다. 예를 들어, 옵틱부(200)는 레이저 출력부(100)에서 출사된 레이저를 반사하여, 레이저가 스캔 영역을 향하도록 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다. 또한, 예를 들어, 스캔 영역 내에 위치하는 대상체로부터 반사된 레이저가 센서부를 향하도록 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다.Also, the optic unit 200 according to an embodiment may change the flight path of the laser by reflecting the laser. For example, the optic unit 200 may reflect the laser emitted from the laser output unit 100 to change the flight path of the laser so that the laser is directed toward the scan area. Also, for example, the flight path of the laser may be changed so that the laser reflected from the object located in the scan area is directed toward the sensor unit.

또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저를 반사하기 위하여 다양한 광학 수단들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 옵틱부(200)는 미러(mirror), 공진 스캐너(Resonance scanner), 멤스 미러(MEMS mirror), VCM(Voice Coil Motor), 다면 미러(Polygonal mirror), 회전 미러(Rotating mirror) 또는 갈바노 미러(Galvano mirror) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, the optical unit 200 according to an embodiment may include various optical means to reflect the laser. For example, the optical unit 200 may include a mirror, a resonance scanner, a MEMS mirror, a voice coil motor (VCM), a polygonal mirror, a rotating mirror, or It may include, but is not limited to, a galvano mirror and the like.

또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저를 굴절시킴으로써 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다. 예를 들어, 옵틱부(200)는 레이저 출력부(100)에서 출사된 레이저를 굴절시켜, 레이저가 스캔 영역을 향하도록 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다. 또한, 예를 들어, 스캔 영역 내에 위치하는 대상체로부터 반사된 레이저가 센서부를 향하도록 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다.Also, the optic unit 200 according to an embodiment may change the flight path of the laser by refracting the laser. For example, the optic 200 may refract the laser emitted from the laser output unit 100 to change the flight path of the laser so that the laser faces the scan area. Also, for example, the flight path of the laser may be changed so that the laser reflected from the object located in the scan area is directed toward the sensor unit.

또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저를 굴절시키기 위하여 다양한 광학 수단들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 옵틱부(200)는 렌즈(lens), 프리즘(prism), 마이크로렌즈(Micro lens) 또는 액체 렌즈(Microfluidie lens) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, the optic 200 according to an embodiment may include various optical means to refract the laser. For example, the optical unit 200 may include a lens, a prism, a micro lens, or a liquid lens, but is not limited thereto.

또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저의 위상을 변화시킴으로써 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다. 예를 들어, 옵틱부(200)는 레이저 출력부(100)에서 출사된 레이저의 위상을 변화시켜, 레이저가 스캔 영역을 향하도록 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다. 또한, 예를 들어, 스캔 영역 내에 위치하는 대상체로부터 반사된 레이저가 센서부를 향하도록 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다.Also, the optic unit 200 according to an embodiment may change the flight path of the laser by changing the phase of the laser. For example, the optic 200 may change the phase of the laser emitted from the laser output unit 100 to change the flight path of the laser so that the laser faces the scan area. Also, for example, the flight path of the laser may be changed so that the laser reflected from the object located in the scan area is directed toward the sensor unit.

또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저의 위상을 변화시키기 위하여 다양한 광학 수단들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 옵틱부(200)는 OPA(Optical Phased Array), 메타 렌즈(Meta lens) 또는 메타 표면(Metasurface) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Also, the optic unit 200 according to an embodiment may include various optical means to change the phase of the laser. For example, the optical unit 200 may include an optical phased array (OPA), a meta lens, or a meta surface, but is not limited thereto.

또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 하나 이상의 광학 수단을 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 옵틱부(200)는 복수 개의 광학 수단을 포함할 수 있다.Also, the optic 200 according to an embodiment may include one or more optical means. Also, for example, the optic 200 may include a plurality of optical means.

다시 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(100)는 센서부(300)를 포함할 수 있다.Referring back to FIG. 1 , the lidar device 100 according to an embodiment may include a sensor unit 300 .

상기 센서부는 본 발명에 대한 설명에 있어서 수광부, 수신부 등으로 다양하게 표현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The sensor unit may be variously expressed as a light receiving unit, a receiving unit, etc. in the description of the present invention, but is not limited thereto.

이때, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 레이저를 감지할 수 있다. 예를 들어, 센서부는 스캔 영역 내에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 감지할 수 있다.In this case, the sensor unit 300 according to an embodiment may detect a laser. For example, the sensor unit may detect a laser reflected from an object located within the scan area.

또한, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 레이저를 수신할 수 있으며, 수신된 레이저를 기초로 전기 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 센서부(300)는 스캔 영역 내에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 수신할 수 있으며, 이를 기초로 전기 신호를 생성할 수 있다. 또한, 예를 들어, 센서부(300)는 스캔 영역 내에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 하나 이상의 광학수단을 통해 수신할 수 있으며, 이를 기초로 전기 신호를 생성할 수 있다. 또한, 예를 들어, 센서부(300)는 스캔 영역 내에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 광학 필터를 거쳐 수신할 수 있으며, 이를 기초로 전기 신호를 생성할 수 있다.Also, the sensor unit 300 according to an embodiment may receive a laser and may generate an electrical signal based on the received laser. For example, the sensor unit 300 may receive a laser reflected from an object positioned within the scan area, and may generate an electrical signal based thereon. Also, for example, the sensor unit 300 may receive a laser reflected from an object located in the scan area through one or more optical means, and may generate an electric signal based on the laser beam reflected from the object located within the scan area. Also, for example, the sensor unit 300 may receive a laser reflected from an object located in the scan area through an optical filter, and may generate an electrical signal based on the received laser.

또한, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 생성된 전기 신호를 기초로 레이저를 감지할 수 있다. 예를 들어, 센서부(300)는 미리 정해진 문턱 값과 생성된 전기 신호의 크기를 비교하여 레이저를 감지할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 예를 들어, 센서부(300)는 미리 정해진 문턱 값과 생성된 전기 신호의 rising edge, falling edge 또는 rising edge와 falling edge의 중앙값을 비교하여 레이저를 감지할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 예를 들어, 센서부(300)는 미리 정해진 문턱 값과 생성된 전기 신호의 피크 값을 비교하여 레이저를 감지할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Also, the sensor unit 300 according to an embodiment may detect a laser based on the generated electrical signal. For example, the sensor unit 300 may detect a laser by comparing a predetermined threshold value with the magnitude of the generated electrical signal, but is not limited thereto. Also, for example, the sensor unit 300 may detect a laser by comparing a predetermined threshold value with a rising edge, a falling edge, or a median value of a rising edge and a falling edge of the generated electrical signal, but is not limited thereto. Also, for example, the sensor unit 300 may detect a laser by comparing a predetermined threshold value with a peak value of the generated electrical signal, but is not limited thereto.

또한, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 다양한 센서 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서부(300)는 PN 포토 다이오드, 포토트랜지스터, PIN 포토다이오드, APD(Avalanche Photodiode), SPAD(Single-photon avalanche diode), SiPM(Silicon PhotoMultipliers), TDC(Time to Digital Converter), Comparator, CMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor) 또는 CCD(charge coupled device) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Also, the sensor unit 300 according to an embodiment may include various sensor elements. For example, the sensor unit 300 includes a PN photodiode, a phototransistor, a PIN photodiode, an avalanche photodiode (APD), a single-photon avalanche diode (SPAD), a silicon photomultipliers (SiPM), a time to digital converter (TDC), Comparator, complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS), or charge coupled device (CCD) may be included, but is not limited thereto.

예를 들어, 센서부(300)는 2D SPAD array일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한 예를 들어, SPAD array는 복수 개의 SPAD unit을 포함하고, SPAD unit은 복수 개의 SPAD(pixel)을 포함할 수 있다.For example, the sensor unit 300 may be a 2D SPAD array, but is not limited thereto. Also, for example, the SPAD array may include a plurality of SPAD units, and the SPAD unit may include a plurality of SPADs (pixels).

이때, 센서부(300)는 2D SPAD array를 이용하여 N번의 히스토그램(histogram)을 쌓을 수 있다. 예를 들어, 센서부(300)는 히스토그램을 이용하여, 대상체로부터 반사되어 수광되는 레이저 빔의 수광 시점을 감지할 수 있다.In this case, the sensor unit 300 may stack N histograms using the 2D SPAD array. For example, the sensor unit 300 may detect a light reception time of a laser beam reflected from the object and received by using the histogram.

예를 들어, 센서부(300)는 히스토그램을 이용하여, 히스토그램의 피크(peak) 지점을 대상체로부터 반사되어 수광되는 레이저 빔의 수광 시점으로 감지할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한 예를 들어, 센서부(300)는 히스토그램을 이용하여, 히스토그램이 미리 정해진 값 이상인 지점을 대상체로부터 반사되어 수광되는 레이저 빔의 수광시점으로 감지할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.For example, the sensor unit 300 may use the histogram to detect a peak point of the histogram as a light reception time of a laser beam reflected and received from the object, but is not limited thereto. Also, for example, the sensor unit 300 may use the histogram to detect a point at which the histogram is equal to or greater than a predetermined value as a light reception time of the laser beam reflected from the object, but is not limited thereto.

또한, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 하나 이상의 센서 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서부(300)는 단일 센서 소자를 포함할 수 있으며, 복수 개의 센서 소자를 포함할 수도 있다.Also, the sensor unit 300 according to an embodiment may include one or more sensor elements. For example, the sensor unit 300 may include a single sensor element or a plurality of sensor elements.

또한, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 하나 이상의 광학 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서부(300)는 Aperture, 마이크로 렌즈(Micro lens), 수렴 렌즈(converging lens) 또는 Diffuser 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Also, the sensor unit 300 according to an embodiment may include one or more optical elements. For example, the sensor unit 300 may include an aperture, a micro lens, a converging lens, or a diffuser, but is not limited thereto.

또한, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 하나 이상의 광학 필터(Optical Filter)를 포함할 수 있다. 센서부(300)는 대상체에서 반사된 레이저를 광학 필터를 거쳐 수신할 수 있다. 예를 들어, 센서부(300)는 Band pass filter, Dichroic filter, Guided-mode resonance filter, Polarizer, Wedge filter 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Also, the sensor unit 300 according to an embodiment may include one or more optical filters. The sensor unit 300 may receive the laser reflected from the object through an optical filter. For example, the sensor unit 300 may include a band pass filter, a dichroic filter, a guided-mode resonance filter, a polarizer, a wedge filter, and the like, but is not limited thereto.

다시 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1000)는 제어부(400)를 포함할 수 있다.Referring back to FIG. 1 , the lidar apparatus 1000 according to an embodiment may include a controller 400 .

상기 제어부는 본 발명을 위한 설명에 있어너 컨트롤러 등으로 다양하게 표현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The control unit may be variously expressed as a controller or the like in the description for the present invention, but is not limited thereto.

이때, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 레이저 출력부(100), 옵틱부(200) 또는 센서부(300)의 동작을 제어할 수 있다.In this case, the controller 400 according to an embodiment may control the operation of the laser output unit 100 , the optic unit 200 , or the sensor unit 300 .

또한, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 레이저 출력부(100)의 동작을 제어할 수 있다.In addition, the control unit 400 according to an embodiment may control the operation of the laser output unit 100 .

예를 들어, 제어부(400)는 레이저 출력부(100)에서 출력되는 레이저의 출력 시점을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 레이저 출력부(100)에서 출력되는 레이저의 파워를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 레이저 출력부(100)에서 출력되는 레이저의 펄스 폭(Pulse Width)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 레이저 출력부(100)에서 출력되는 레이저의 주기를 제어할 수 있다. 또한, 레이저 출력부(100)가 복수 개의 레이저 출력 소자를 포함하는 경우, 제어부(400)는 복수 개의 레이저 출력 소자 중 일부가 동작되도록 레이저 출력부(100)를 제어할 수 있다.For example, the controller 400 may control the output timing of the laser output from the laser output unit 100 . Also, the controller 400 may control the power of the laser output from the laser output unit 100 . Also, the controller 400 may control a pulse width of the laser output from the laser output unit 100 . Also, the control unit 400 may control the cycle of the laser output from the laser output unit 100 . Also, when the laser output unit 100 includes a plurality of laser output devices, the controller 400 may control the laser output unit 100 to operate some of the plurality of laser output devices.

또한, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 옵틱부(200)의 동작을 제어할 수 있다.Also, the control unit 400 according to an embodiment may control the operation of the optic unit 200 .

예를 들어, 제어부(400)는 옵틱부(200) 동작 속도를 제어할 수 있다. 구체적으로 옵틱부(200)가 회전 미러를 포함하는 경우 회전 미러의 회전 속도를 제어할 수 있으며, 옵틱부(200)가 멤스 미러(MEMS mirror)를 포함하는 경우 사이 멤스 미러의 반복 주기를 제어할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.For example, the control unit 400 may control the operating speed of the optic unit 200 . Specifically, when the optic unit 200 includes a rotating mirror, the rotation speed of the rotating mirror can be controlled, and when the optic unit 200 includes a MEMS mirror, the repetition period of the MEMS mirror can be controlled. However, the present invention is not limited thereto.

또한, 예를 들어, 제어부(400)는 옵틱부(200)의 동작 정도를 제어할 수 있다. 구체적으로, 옵틱부(200)가 멤스 미러를 포함하는 경우 멤스 미러의 동작 각도를 제어할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Also, for example, the control unit 400 may control the degree of operation of the optic unit 200 . Specifically, when the optical unit 200 includes the MEMS mirror, the operating angle of the MEMS mirror may be controlled, but the present invention is not limited thereto.

또한, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 센서부(300)의 동작을 제어할 수 있다.In addition, the control unit 400 according to an embodiment may control the operation of the sensor unit 300 .

예를 들어, 제어부(400)는 센서부(300)의 민감도를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(400)는 미리 정해진 문턱 값을 조절하여 센서부(300)의 민감도를 제어할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.For example, the control unit 400 may control the sensitivity of the sensor unit 300 . Specifically, the controller 400 may control the sensitivity of the sensor unit 300 by adjusting a predetermined threshold, but is not limited thereto.

또한, 예를 들어, 제어부(400)는 센서부(300)의 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(400)는 센서부(300)의 On/Off를 제어할 수 있으며, 제어부(300)가 복수 개의 센서 소자를 포함하는 경우 복수 개의 센서 소자 중 일부의 센서 소자가 동작되도록 센서부(300)의 동작을 제어할 수 있다.Also, for example, the control unit 400 may control the operation of the sensor unit 300 . Specifically, the control unit 400 may control On/Off of the sensor unit 300 , and when the control unit 300 includes a plurality of sensor elements, the sensor unit operates so that some of the plurality of sensor elements are operated. The operation of 300 can be controlled.

또한, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 센서부(300)에서 감지된 레이저에 기초하여 라이다 장치(1000)로부터 스캔 영역 내에 위치하는 대상체까지의 거리를 판단할 수 있다.Also, the controller 400 according to an exemplary embodiment may determine a distance from the lidar device 1000 to an object located in the scan area based on the laser sensed by the sensor unit 300 .

예를 들어, 제어부(400)는 레이저 출력부(100)에서 레이저가 출력된 시점과 센서부(300)에서 레이저가 감지된 시점에 기초하여 스캔 영역 내에 위치하는 대상체까지의 거리를 판단할 수 있다. 또한, 예를 들어, 제어부(400)는 레이저 출력부(100)에서 레이저가 출력되어 대상체를 거치지 않고 바로 센서부(300)에서 레이저가 감지된 시점 및 대상체에서 반사된 레이저가 센서부(300)에서 감지된 시점에 기초하여 스캔 영역 내에 위치하는 대상체까지의 거리를 판단할 수 있다.For example, the controller 400 may determine the distance to the object located in the scan area based on the time when the laser is output from the laser output unit 100 and the time when the laser is detected by the sensor unit 300 . . In addition, for example, the control unit 400 outputs the laser from the laser output unit 100 and immediately detects the laser by the sensor unit 300 without passing through the object and the laser reflected from the object is detected by the sensor unit 300 . The distance to the object located in the scan area may be determined based on the detected time point.

라이다 장치(1000)가 제어부(400)에 의해 레이저 빔을 출광하기 위한 트리거 신호를 보내는 시점과 실제 레이저 출력 소자에서 레이저 빔이 출력되는 시간인 실제 출광 시점은 차이가 있을 수 있다. 상기 트리거 신호의 시점과 실제 출광 시점 사이에서는 실제로 레이저 빔이 출력되지 않았으므로, 레이저의 비행 시간에 포함되면 정밀도가 감소할 수 있다.There may be a difference between a time when the lidar device 1000 sends a trigger signal for emitting a laser beam by the controller 400 and an actual emission time, which is a time at which the laser beam is output from the actual laser output device. Since the laser beam is not actually output between the timing of the trigger signal and the actual emission timing, when included in the flight time of the laser, the precision may decrease.

레이저 빔의 비행 시간 측정에 정밀도를 향상시키기 위해서는, 레이저 빔의 실제 출광 시점을 이용할 수 있다. 그러나, 레이저 빔의 실제 출광 시점을 파악하는 것은 어려울 수 있다. 그러므로, 레이저 출력 소자에서 출력된 레이저 빔은 출력 되자마자, 또는 출력된 후 대상체를 거치지 않고 곧바로 센서부(300)로 전달되어야 한다.In order to improve the precision in measuring the time of flight of the laser beam, the actual emission time of the laser beam may be used. However, it may be difficult to determine the actual emission timing of the laser beam. Therefore, the laser beam output from the laser output device must be delivered to the sensor unit 300 immediately after being output or after being output without passing through the object.

예를 들어, 레이저 출력 소자의 상부에 옵틱이 배치되어, 상기 옵틱에 의해 레이저 출력 소자에서 출력된 레이저 빔은 대상체를 거치지 않고 바로 센서부(300)에 감지될 수 있다. 상기 옵틱은 미러, 렌즈, 프리즘, 메타표면 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 옵틱은 하나일 수 있으나, 복수 개일 수 있다.For example, an optic is disposed above the laser output device, so that a laser beam output from the laser output device by the optic can be directly sensed by the sensor unit 300 without passing through an object. The optic may be a mirror, a lens, a prism, a metasurface, or the like, but is not limited thereto. The optic may be one, but may be plural.

또한, 예를 들어, 레이저 출력 소자의 상부에 센서부(300)가 배치되어, 레이저 출력 소자에서 출력된 레이저 빔은 대상체를 거치지 않고 바로 센서부(300)에 감지될 수 있다. 상기 센서부(300)는 레이저 출력 소자와 1mm, 1um, 1nm 등의 거리를 두고 이격될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또는, 상기 센서부(300)는 레이저 출력 소자와 이격되지 않고 인접하게 배치될 수도 있다. 상기 센서부(300)와 상기 레이저 출력 소자 사이에는 옵틱이 존재할 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다.Also, for example, since the sensor unit 300 is disposed on the laser output device, the laser beam output from the laser output device may be directly sensed by the sensor unit 300 without passing through the object. The sensor unit 300 may be spaced apart from the laser output device at a distance of 1 mm, 1 um, 1 nm, etc., but is not limited thereto. Alternatively, the sensor unit 300 may be disposed adjacent to the laser output device without being spaced apart. An optic may exist between the sensor unit 300 and the laser output device, but is not limited thereto.

구체적으로, 레이저 출력부(100)는 레이저를 출력할 수 있고, 제어부(400)는 레이저 출력부(100)에서 레이저가 출력된 시점을 획득할 수 있으며, 레이저 출력부(100)에서 출력된 레이저가 스캔 영역 내에 위치하는 대상체에서 반사된 경우 센서부(300)는 대상체에서 반사된 레이저를 감지할 수 있고, 제어부(400)는 센서부(300)에서 레이저가 감지된 시점을 획득할 수 있으며, 제어부(400)는 레이저의 출력 시점 및 감지 시점에 기초하여 스캔 영역 내에 위치하는 대상체까지의 거리를 판단할 수 있다.Specifically, the laser output unit 100 may output a laser, the control unit 400 may obtain a point in time at which the laser is output from the laser output unit 100 , and the laser output from the laser output unit 100 may be obtained. is reflected from the object located in the scan area, the sensor unit 300 may detect the laser reflected from the object, and the control unit 400 may obtain a time point at which the laser is detected by the sensor unit 300, The controller 400 may determine the distance to the object located in the scan area based on the laser output time and the detection time.

또한, 구체적으로, 레이저 출력부(100)에서 레이저를 출력할 수 있고, 레이저 출력부(100)에서 출력된 레이저가 스캔 영역 내에 위치하는 대상체를 거지치 않고 바로 센서부(300)에 의해 감지될 수 있고, 제어부(400)는 대상체를 거치지 않은 레이저가 감지된 시점을 획득할 수 있다. 레이저 출력부(100)에서 출력된 레이저가 스캔 영역 내에 위치하는 대상체에서 반사된 경우 센서부(300)는 대상체에서 반사된 레이저를 감지할 수 있고, 제어부(400)는 센서부(300)에서 레이저가 감지된 시점을 획득할 수 있으며, 제어부(400)는 대상체를 거치지 않은 레이저의 감지 시점 및 대상체에서 반사된 레이저의 감지 시점에 기초하여 스캔 영역 내에 위치하는 대상체까지의 거리를 판단할 수 있다.In addition, specifically, the laser output unit 100 may output a laser, and the laser output from the laser output unit 100 may be directly detected by the sensor unit 300 without passing through an object located in the scan area. Also, the controller 400 may acquire a point in time at which the laser that has not passed through the object is sensed. When the laser output from the laser output unit 100 is reflected from the object located within the scan area, the sensor unit 300 may detect the laser reflected from the object, and the control unit 400 may detect the laser from the sensor unit 300 . may be acquired, and the controller 400 may determine the distance to the object located in the scan area based on the detection time of the laser that has not passed through the object and the detection time of the laser reflected from the object.

도 2는 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating a lidar device according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1050)는 레이저 출력부(100), 옵틱부(200) 및 센서부(300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , a lidar device 1050 according to an embodiment may include a laser output unit 100 , an optic unit 200 , and a sensor unit 300 .

레이저 출력부(100), 옵틱부(200) 및 센서부(300)는 도 1에서 설명되었으므로, 이하에서 상세한 설명은 생략하기로 한다.Since the laser output unit 100 , the optic unit 200 , and the sensor unit 300 have been described with reference to FIG. 1 , a detailed description thereof will be omitted below.

레이저 출력부(100)에서 출력된 레이저 빔은 옵틱부(200)를 거칠 수 있다. 또한 옵틱부(200)를 거친 레이저 빔은 대상체(500)를 향해 조사될 수 있다. 또한 대상체(500)에서 반사된 레이저 빔은 센서부(300)에 수광될 수 있다.The laser beam output from the laser output unit 100 may pass through the optic unit 200 . Also, the laser beam passing through the optic unit 200 may be irradiated toward the object 500 . Also, the laser beam reflected from the object 500 may be received by the sensor unit 300 .

도 3은 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a lidar device according to another exemplary embodiment.

도 3을 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치(1150)는 레이저 출력부(100), 옵틱부(200) 및 센서부(300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , a lidar device 1150 according to another embodiment may include a laser output unit 100 , an optic unit 200 , and a sensor unit 300 .

레이저 출력부(100), 옵틱부(200) 및 센서부(300)는 도 1에서 설명되었으므로, 이하에서 상세한 설명은 생략하기로 한다.Since the laser output unit 100 , the optic unit 200 , and the sensor unit 300 have been described with reference to FIG. 1 , a detailed description thereof will be omitted below.

레이저 출력부(100)에서 출력된 레이저 빔은 옵틱부(200)를 거칠 수 있다. 또한 옵틱부(200)를 거친 레이저 빔은 대상체(500)를 향해 조사될 수 있다. 또한 대상체(500)에서 반사된 레이저 빔은 다시 옵틱부(200)를 거칠 수 있다.The laser beam output from the laser output unit 100 may pass through the optic unit 200 . Also, the laser beam passing through the optic unit 200 may be irradiated toward the object 500 . Also, the laser beam reflected from the object 500 may pass through the optic unit 200 again.

이때, 대상체에 조사되기 전 레이저 빔이 거친 옵틱부와 대상체에 반사된 레이저 빔이 거치는 옵틱부는 물리적으로 동일한 옵틱부일 수 있으나, 물리적으로 다른 옵틱부일 수도 있다.In this case, the optic part through which the laser beam is rough before being irradiated to the object and the optic part through which the laser beam reflected on the object passes may be physically the same, but may be physically different optics.

옵틱부(200)를 거친 레이저 빔은 센서부(300)에 수광될 수 있다.The laser beam passing through the optic unit 200 may be received by the sensor unit 300 .

이하에서는 VCSEL을 포함하는 레이저 출력부의 다양한 실시예들에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, various embodiments of the laser output unit including the VCSEL will be described in detail.

도 4는 일 실시예에 따른 레이저 출력부를 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a laser output unit according to an exemplary embodiment.

도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)는 VCSEL emitter(110)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the laser output unit 100 according to an embodiment may include a VCSEL emitter 110 .

일 실시예에 따른 VCSEL emitter(110)는 상부 메탈 컨택(10), 상부 DBR 레이어(20, upper Distributed Bragg reflector), active 레이어(40, quantum well), 하부 DBR 레이어(30, lower Distributed Bragg reflector), 기판(50, substrate) 및 하부 메탈 컨택(60)을 포함할 수 있다.VCSEL emitter 110 according to an embodiment is an upper metal contact 10, an upper DBR layer (20, upper Distributed Bragg reflector), an active layer (40, quantum well), a lower DBR layer (30, lower Distributed Bragg reflector) , a substrate 50 , and a lower metal contact 60 .

또한, 일 실시예에 따른 VCSEL emitter(110)는 상단 표면에서 수직으로 레이저 빔을 방출할 수 있다. 예를 들어, VCSEL emitter(110)는 상부 메탈 컨택(10)의 표면과 수직인 방향으로 레이저 빔을 방출할 수 있다. 또한, 예를 들어, VCSEL emitter(110)는 acvite 레이어(40)에 수직으로 레이저 빔을 방출할 수 있다. In addition, the VCSEL emitter 110 according to an embodiment may emit a laser beam vertically from the top surface. For example, the VCSEL emitter 110 may emit a laser beam in a direction perpendicular to the surface of the upper metal contact 10 . Also, for example, the VCSEL emitter 110 may emit a laser beam perpendicular to the acvite layer 40 .

일 실시예에 따른 VCSEL emitter(110)는 상부 DBR 레이어(20) 및 하부 DBR 레이어(30)를 포함할 수 있다.The VCSEL emitter 110 according to an embodiment may include an upper DBR layer 20 and a lower DBR layer 30 .

일 실시예에 따른 상부 DBR 레이어(20) 및 하부 DBR 레이어(30)는 복수 개의 반사층으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 반사층은 반사율이 높은 반사층과 반사율이 낮은 반사층이 교대로 배치될 수 있다. 이때, 복수 개의 반사층의 두께는 VCSEL emitter(110)에서 방출되는 레이저 파장의 4분의 1일 수 있다.The upper DBR layer 20 and the lower DBR layer 30 according to an embodiment may include a plurality of reflective layers. For example, in the plurality of reflective layers, a reflective layer having a high reflectance and a reflective layer having a low reflectance may be alternately disposed. At this time, the thickness of the plurality of reflective layers may be a quarter of the wavelength of the laser emitted from the VCSEL emitter (110).

또한, 일 실시예에 따른 상부 DBR 레이어(20) 및 하부 DBR 레이어(30)는 p형 및 n형으로 도핑될 수 있다. 예를 들어, 상부 DBR 레이어(20)는 p형으로 도핑되고, 하부 DBR 레이어(30)는 n형으로 도핑될 수 있다. 또는, 예를 들어, 상부 DBR 레이어(20)는 n형으로 도핑되고, 하부 DBR 레이어(30)는 p형으로 도핑될 수 있다.In addition, the upper DBR layer 20 and the lower DBR layer 30 according to an embodiment may be doped with p-type and n-type doping. For example, the upper DBR layer 20 may be doped p-type, and the lower DBR layer 30 may be doped n-type. Alternatively, for example, the upper DBR layer 20 may be n-type doped, and the lower DBR layer 30 may be doped p-type.

또한, 일 실시예에 따르면 하부 DBR 레이어(30)와 하부 메탈 컨택(60) 사이에는 substrate(50)가 배치될 수 있다. 하부 DBR 레이어(30)가 p형으로 도핑되는 경우 Substrate(50)도 p형 substrate가 될 수 있고, 하부 DBR 레이어(30)가 n형으로 도핑되는 경우 Substrate(50)도 n형 substrate가 될 수 있다.In addition, according to an embodiment, the substrate 50 may be disposed between the lower DBR layer 30 and the lower metal contact 60 . When the lower DBR layer 30 is doped with p-type, the substrate 50 may also become a p-type substrate, and when the lower DBR layer 30 is doped with n-type, the substrate 50 may also become an n-type substrate. have.

일 실시예에 따른 VCSEL emitter(110)는 active 레이어(40)를 포함할 수 있다.The VCSEL emitter 110 according to an embodiment may include an active layer 40 .

일 실시예에 따른 active 레이어(40)는 상부 DBR 레이어(20) 및 하부 DBR 레이어(30) 사이에 배치될 수 있다.The active layer 40 according to an embodiment may be disposed between the upper DBR layer 20 and the lower DBR layer 30 .

일 실시예에 따른 active 레이어(40)는 레이저 빔을 생성하는 복수 개의 퀀텀 웰(Quantum well)을 포함할 수 있다. Active 레이어(40)는 레이저 빔을 방출시킬 수 있다.The active layer 40 according to an embodiment may include a plurality of quantum wells for generating a laser beam. The active layer 40 may emit a laser beam.

일 실시예에 따른 VCSEL emitter(110)는 전원 등과의 전기적 연결을 위해 메탈 컨택을 포함할 수 있다. 예를 들어 VCSEL emitter(110)는 상부 메탈 컨택(10) 및 하부 메탈 컨택(60)을 포함할 수 있다.The VCSEL emitter 110 according to an embodiment may include a metal contact for electrical connection to a power source and the like. For example, the VCSEL emitter 110 may include an upper metal contact 10 and a lower metal contact 60 .

또한 일 실시예에 따른 VCSEL emitter(110)는 메탈 컨택을 통해 상부 DBR 레이어(20) 및 하부 DBR 레이어(30)와 전기적으로 연결될 수 있다.In addition, the VCSEL emitter 110 according to an embodiment may be electrically connected to the upper DBR layer 20 and the lower DBR layer 30 through a metal contact.

예를 들어, 상부 DBR 레이어(20)가 p형으로 도핑되고 하부 DBR 레이어(30)가 n형으로 도핑되는 경우, 상부 메탈 컨택(10)에는 p형 전원이 공급되어 상부 DBR 레이어(20)와 전기적으로 연결되고, 하부 메탈 컨택(60)에는 n형 전원이 공급되어 하부 DBR 레이어(30)와 전기적으로 연결될 수 있다.For example, when the upper DBR layer 20 is doped with p-type and the lower DBR layer 30 is doped with n-type, p-type power is supplied to the upper metal contact 10 to form the upper DBR layer 20 and It is electrically connected, and n-type power is supplied to the lower metal contact 60 to be electrically connected to the lower DBR layer 30 .

또한 예를 들어, 예를 들어, 상부 DBR 레이어(20)가 n형으로 도핑되고 하부 DBR 레이어(30)가 p형으로 도핑되는 경우, 상부 메탈 컨택(10)에는 n형 전원이 공급되어 상부 DBR 레이어(20)와 전기적으로 연결되고, 하부 메탈 컨택(60)에는 p형 전원이 공급되어 하부 DBR 레이어(30)와 전기적으로 연결될 수 있다.Also, for example, when the upper DBR layer 20 is n-type doped and the lower DBR layer 30 is p-type doped, n-type power is supplied to the upper metal contact 10 to supply the upper DBR layer. It is electrically connected to the layer 20 , and p-type power is supplied to the lower metal contact 60 to be electrically connected to the lower DBR layer 30 .

일 실시예에 따른 VCSEL emitter(110)는 oxidation area를 포함할 수 있다. Oxidation area는 active layer의 상부에 배치될 수 있다.The VCSEL emitter 110 according to an embodiment may include an oxidation area. The oxidation area may be disposed on top of the active layer.

일 실시예에 따른 oxidation area는 절연성을 띌 수 있다. 예를 들어, oxidation area에는 전기적 흐름이 제한될 수 있다. 예를 들어, oxidation area에는 전기적 연결이 제한될 수 있다.The oxidation area according to an embodiment may have insulating properties. For example, electrical flow may be restricted in the oxidation area. For example, electrical connections may be restricted in the oxidation area.

또한 일 실시예에 따른 oxidation area는 aperture의 역할을 할 수 있다. 구체적으로, oxidation area는 절연성을 가지므로, oxidation area가 아닌 부분에서만 active layer(40)로부터 생성된 빔이 방출될 수 있다.Also, the oxidation area according to an embodiment may serve as an aperture. Specifically, since the oxidation area has insulating properties, a beam generated from the active layer 40 may be emitted only from a portion other than the oxidation area.

일 실시예에 따른 레이저 출력부는 복수 개의 VCSEL emitter(110)를 포함할 수 있다.The laser output unit according to an embodiment may include a plurality of VCSEL emitters 110 .

또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력부는 복수 개의 VCSEL emitter(110)들을 한번에 on시킬 수 있거나, 개별적으로 on시킬 수 있다.In addition, the laser output unit according to an embodiment may turn on a plurality of VCSEL emitters 110 at once, or may be individually turned on.

일 실시예에 따른 레이저 출력부는 다양한 파장의 레이저 빔을 출사할 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부는 파장이 905nm인 레이저 빔을 출사할 수 있다. 또한 예를 들어, 레이저 출력부는 1550nm의 파장을 갖는 레이저 빔을 출사할 수 있다.The laser output unit according to an embodiment may emit laser beams of various wavelengths. For example, the laser output unit may emit a laser beam having a wavelength of 905 nm. Also, for example, the laser output unit may emit a laser beam having a wavelength of 1550 nm.

또한 일 실시예에 따른 레이저 출력부는 출력되는 파장이 주변 환경에 의해 변화될 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부는 주변 환경의 온도가 증가할수록, 출력되는 파장도 증가할 수 있다. 또는 예를 들어, 레이저 출력부는 주변 환경의 온도가 감소할수록, 출력되는 파장도 감소할 수 있다. 상기 주변 환경이란, 온도, 습도, 압력, 먼지의 농도, 주변 광량, 고도, 중력, 가속도 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, the output wavelength of the laser output unit according to an embodiment may be changed according to the surrounding environment. For example, as the temperature of the surrounding environment increases, the output wavelength of the laser output unit may also increase. Or, for example, the laser output unit may decrease the output wavelength as the temperature of the surrounding environment decreases. The ambient environment may include, but is not limited to, temperature, humidity, pressure, concentration of dust, ambient light, altitude, gravity, acceleration, and the like.

레이저 출력부는 지지면과 수직한 방향으로 레이저 빔을 출사할 수 있다. 또는, 레이저 출력부는 상기 출사면과 수직한 방향으로 레이저 빔을 출사할 수 있다.The laser output unit may emit a laser beam in a direction perpendicular to the support surface. Alternatively, the laser output unit may emit a laser beam in a direction perpendicular to the emission surface.

도 5는 일 실시예에 따른 VCSEL unit을 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a VCSEL unit according to an embodiment.

도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)는 VCSEL unit(130)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the laser output unit 100 according to an embodiment may include a VCSEL unit 130 .

일 실시예에 따른 VCSEL unit(130)은 복수 개의 VCSEL emitter(110)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 VCSEL emitter(110)들은 허니콤(honeycomb)구조로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 1개의 허니콤 구조에는 VCSEL emitter(110) 7개가 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The VCSEL unit 130 according to an embodiment may include a plurality of VCSEL emitters 110 . For example, the plurality of VCSEL emitters 110 may be arranged in a honeycomb structure, but is not limited thereto. In this case, 7 VCSEL emitters 110 may be included in one honeycomb structure, but the present invention is not limited thereto.

또한 일 실시예에 따른 VCSEL unit(130)에 포함된 VCSEL emitter(110)들은 모두 동일한 방향으로 조사될 수 있다. 예를 들어, VCSEL unit(130)에 포함된 400개의 VCSEL emitter(110)들은 모두 동일한 방향으로 조사될 수 있다.In addition, all of the VCSEL emitters 110 included in the VCSEL unit 130 according to an embodiment may be irradiated in the same direction. For example, 400 VCSEL emitters 110 included in the VCSEL unit 130 may all be irradiated in the same direction.

또한, VCSEL unit(130)은 출력된 레이저 빔의 조사 방향에 의해 구별될 수 있다. 예를 들어, N개의 VCSEL emitter(110)들이 모두 제1 방향으로 레이저 빔을 출력하고, M개의 VCSEL emitter(110)들이 모두 제2 방향으로 레이저 빔을 출력하는 경우, 상기 N개의 VCSEL emitter(110)들은 제1 VCSEL unit으로 구별되고, 상기 M개의 VCSEL emitter(110)들은 제2 VCSEL unit으로 구별될 수 있다.In addition, the VCSEL unit 130 may be distinguished by the irradiation direction of the output laser beam. For example, when all of the N VCSEL emitters 110 output a laser beam in a first direction and all of the M VCSEL emitters 110 output a laser beam in a second direction, the N VCSEL emitters 110 ) may be distinguished as a first VCSEL unit, and the M VCSEL emitters 110 may be distinguished as a second VCSEL unit.

또한, 일 실시예에 따른 VCSEL unit(130)은 메탈 컨택을 포함할 수 있다. 예를 들어, VCSEL unit(130)은 p형 메탈 및 n형 메탈을 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, VCSEL unit(130)에 포함된 복수 개의 VCSEL emitter(110)는 메탈 컨택을 공유할 수 있다.In addition, the VCSEL unit 130 according to an embodiment may include a metal contact. For example, the VCSEL unit 130 may include a p-type metal and an n-type metal. Also, for example, a plurality of VCSEL emitters 110 included in the VCSEL unit 130 may share a metal contact.

도 6은 일 실시예에 따른 VCSEL array를 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating a VCSEL array according to an embodiment.

도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)는 VCSEL array(150)를 포함할 수 있다. 도 6은 8X8 VCSEL array를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않는다.Referring to FIG. 6 , the laser output unit 100 according to an embodiment may include a VCSEL array 150 . 6 shows an 8X8 VCSEL array, but is not limited thereto.

일 실시예에 따른 VCSEL array(150)는 복수 개의 VCSEL unit(130)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 VCSEL unit(130)은 매트릭스 구조로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The VCSEL array 150 according to an embodiment may include a plurality of VCSEL units 130 . For example, the plurality of VCSEL units 130 may be arranged in a matrix structure, but is not limited thereto.

예를 들어, 상기 복수 개의 VCSEL unit(130)은 N X N 매트릭스일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한 예를 들어, 상기 복수 개의 VCSEL unit(130)은 N X M 매트릭스일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.For example, the plurality of VCSEL units 130 may be an N×N matrix, but is not limited thereto. Also, for example, the plurality of VCSEL units 130 may be an N×M matrix, but is not limited thereto.

또한, 일 실시예에 따른 VCSEL array(150)는 메탈 컨택을 포함할 수 있다. 예를 들어, VCSEL array(150)는 p형 메탈 및 n형 메탈을 포함할 수 있다. 이때, 복수 개의 VCSEL unit(130)은 메탈 컨택을 공유할 수도 있으나, 메탈 컨택을 공유하지 않고 각각 독립된 메탈 컨택을 가질 수도 있다. Also, the VCSEL array 150 according to an embodiment may include a metal contact. For example, the VCSEL array 150 may include a p-type metal and an n-type metal. In this case, the plurality of VCSEL units 130 may share a metal contact, but may each have an independent metal contact without sharing a metal contact.

도 7은 일 실시예에 따른 VCSEL array 및 메탈 컨택을 나타낸 측면도이다.7 is a side view illustrating a VCSEL array and a metal contact according to an embodiment.

도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)는 VCSEL array(151)를 포함할 수 있다. 도 6은 4X4 VCSEL array를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않는다. VCSEL array(151)는 제1 메탈 컨택(11), 와이어(12), 제2 메탈 컨택(13) 및 VCSEL unit(130)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the laser output unit 100 according to an embodiment may include a VCSEL array 151 . 6 illustrates a 4X4 VCSEL array, but is not limited thereto. The VCSEL array 151 may include a first metal contact 11 , a wire 12 , a second metal contact 13 , and a VCSEL unit 130 .

일 실시예에 따른 VCSEL array(151)는 매트릭스 구조로 배치된 복수 개의 VCSEL unit(130)을 포함할 수 있다. 이때, 복수 개의 VCSEL unit(130)은 각각 메탈 컨택에 독립적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 VCSEL unit(130)은 제1 메탈 컨택(11)을 공유하여 제1 메탈 컨택에는 함께 연결되고, 제2 메탈 컨택(13)은 공유하지 않아 제2 메탈 컨택에는 독립적으로 연결될 수 있다. 또한, 예를 들어, 복수 개의 VCSEL unit(130)은 제1 메탈 컨택(11)에는 직접적으로 연결되고, 제2 메탈 컨택에는 와이어(12)를 통해 연결될 수 있다. 이때, 필요한 와이어(12)의 개수는 복수 개의 VCSEL unit(130)의 개수와 같을 수 있다. 예를 들어, VCSEL array(151)가 N X M 매트릭스 구조로 배치된 복수 개의 VCSEL unit(130)을 포함할 경우, 와이어(12)의 개수는 N * M 개가 될 수 있다.The VCSEL array 151 according to an embodiment may include a plurality of VCSEL units 130 arranged in a matrix structure. In this case, each of the plurality of VCSEL units 130 may be independently connected to the metal contact. For example, the plurality of VCSEL units 130 share the first metal contact 11 and are connected together to the first metal contact, and the second metal contact 13 is not shared so that the second metal contact is independently connected to each other. can Also, for example, the plurality of VCSEL units 130 may be directly connected to the first metal contact 11 and may be connected to the second metal contact through a wire 12 . In this case, the number of required wires 12 may be the same as the number of the plurality of VCSEL units 130 . For example, when the VCSEL array 151 includes a plurality of VCSEL units 130 arranged in an N×M matrix structure, the number of wires 12 may be N×M.

또한, 일 실시예에 따른 제1 메탈 컨택(11)과 제2 메탈 컨택(13)은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 메탈 컨택(11)은 n형 메탈이고, 제2 메탈 컨택(13)은 p형 메탈일 수 있다. 반대로, 제1 메탈 컨택(11)은 p형 메탈이고, 제2 메탈 컨택(13)은 n형 메탈일 수 있다.Also, the first metal contact 11 and the second metal contact 13 according to an embodiment may be different from each other. For example, the first metal contact 11 may be an n-type metal, and the second metal contact 13 may be a p-type metal. Conversely, the first metal contact 11 may be a p-type metal, and the second metal contact 13 may be an n-type metal.

도 8은 일 실시예에 따른 VCSEL array를 나타낸 도면이다.8 is a diagram illustrating a VCSEL array according to an embodiment.

도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)는 VCSEL array(153)를 포함할 수 있다. 도 7은 4X4 VCSEL array를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않는다.Referring to FIG. 8 , the laser output unit 100 according to an embodiment may include a VCSEL array 153 . 7 shows a 4X4 VCSEL array, but is not limited thereto.

일 실시예에 따른 VCSEL array(153)는 매트릭스 구조로 배치된 복수 개의 VCSEL unit(130)을 포함할 수 있다. 이때, 복수 개의 VCSEL unit(130)은 메탈 컨택을 공유할 수도 있으나, 메탈 컨택을 공유하지 않고 독립된 메탈 컨택을 가질 수도 있다. 예를 들어, 복수 개의 VCSEL unit(130)은 행(row) 단위로 제1 메탈 컨택(15)을 공유할 수 있다. 또한, 예를 들어, 복수 개의 VCSEL unit(130)은 열(column) 단위로 제2 메탈 컨택(17)을 공유할 수 있다.The VCSEL array 153 according to an embodiment may include a plurality of VCSEL units 130 arranged in a matrix structure. In this case, the plurality of VCSEL units 130 may share a metal contact, but may have an independent metal contact without sharing a metal contact. For example, the plurality of VCSEL units 130 may share the first metal contact 15 in a row unit. Also, for example, the plurality of VCSEL units 130 may share the second metal contact 17 in units of columns.

또한, 일 실시예에 따른 제1 메탈 컨택(15)과 제2 메탈 컨택(17)은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 메탈 컨택(15)은 n형 메탈이고, 제2 메탈 컨택(17)은 p형 메탈일 수 있다. 반대로, 제1 메탈 컨택(15)은 p형 메탈이고, 제2 메탈 컨택(17)은 n형 메탈일 수 있다.Also, the first metal contact 15 and the second metal contact 17 according to an embodiment may be different from each other. For example, the first metal contact 15 may be an n-type metal, and the second metal contact 17 may be a p-type metal. Conversely, the first metal contact 15 may be a p-type metal, and the second metal contact 17 may be an n-type metal.

또한, 일 실시예에 따른 VCSEL unit(130)은 제1 메탈 컨택(15) 및 제2 메탈 컨택(17)과 와이어(12)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.In addition, the VCSEL unit 130 according to an embodiment may be electrically connected to the first metal contact 15 and the second metal contact 17 through the wire 12 .

일 실시예에 따른 VCSEL array(153)는 어드레서블(addressable)하게 동작할 수 있다. 예를 들어, VCSEL array(153)에 포함된 복수의 VCSEL unit(130)들은 다른 VCSEL unit과 상관 없이 독립적으로 동작할 수 있다.The VCSEL array 153 according to an embodiment may operate in an addressable manner. For example, a plurality of VCSEL units 130 included in the VCSEL array 153 may operate independently of other VCSEL units.

예를 들어, 1행의 제1 메탈 컨택(15)과 1열의 제2 메탈 컨택(17)에 전원을 공급하면, 1행 1열의 VCSEL unit이 동작할 수 있다. 또한 예를 들어, 1행의 제1 메탈 컨택(15)과 1열 및 3열의 제2 메탈 컨택(17)에 전원을 공급하면, 1행 1열의 VCSEL unit 및 1행 3열의 VCSEL unit이 동작할 수 있다.For example, when power is supplied to the first metal contact 15 in one row and the second metal contact 17 in the first column, the VCSEL unit in one row and one column may operate. Also, for example, when power is supplied to the first metal contact 15 in row 1 and the second metal contact 17 in columns 1 and 3, the VCSEL unit in row 1, column 1 and the VCSEL unit in row 1 and column 3 operate. can

일 실시예에 따르면, VCSEL array(153)에 포함된 VCSEL unit(130)들은 일정한 패턴을 가지고 동작할 수 있다.According to an embodiment, the VCSEL units 130 included in the VCSEL array 153 may operate with a predetermined pattern.

예를 들어, 1행 1열의 VCSEL unit 동작 후 1행 2열의 VCSEL unit, 1행 3열의 VCSEL unit, 1행 4열의 VCSEL unit, 2행 1열의 VCSEL unit, 2행 2열의 VCSEL unit 등이 순서대로 동작하고, 4행 4열의 VCSEL unit을 마지막으로 하는 일정한 패턴을 가질 수 있다.For example, after the operation of the VCSEL unit in 1 row and 1 column, the VCSEL unit in 1 row 2 column, VCSEL unit in 1 row 3 column, VCSEL unit in 1 row 4 column, VCSEL unit in 2 row 1 column, VCSEL unit in 2 row 2 column, etc. It can have a certain pattern that operates and ends with a VCSEL unit of 4 rows and 4 columns.

또한 예를 들어, 1행 1열의 VCSEL unit 동작 후 2행 1열의 VCSEL unit, 3행 1열의 VCSEL unit, 4행 1열의 VCSEL unit, 1행 2열의 VCSEL unit, 2행 2열의 VCSEL unit 등이 순서대로 동작하고, 4행 4열의 VCSEL unit을 마지막으로 하는 일정한 패턴을 가질 수 있다.Also, for example, after the VCSEL unit operation in 1 row and 1 column, VCSEL unit in 2 rows and 1 column, VCSEL unit in 3 rows and 1 column, VCSEL unit in 4 rows and 1 column, VCSEL unit in 1 row and 2 columns, VCSEL unit in 2 rows and 2 columns, etc. It operates as is, and can have a certain pattern with the last VCSEL unit in 4 rows and 4 columns.

다른 일 실시예에 따르면, VCSEL array(153)에 포함된 VCSEL unit(130)들은 불규칙한 패턴을 가지고 동작할 수 있다. 또는, VCSEL array(153)에 포함된 VCSEL unit(130)들은 패턴을 가지지 않고 동작할 수 있다.According to another embodiment, the VCSEL units 130 included in the VCSEL array 153 may operate with an irregular pattern. Alternatively, the VCSEL units 130 included in the VCSEL array 153 may operate without a pattern.

예를 들어, VCSEL unit(130)들이 랜덤으로 동작할 수 있다. VCSEL unit(130)들이 랜덤으로 동작할 경우, VCSEL unit(130)들간의 간섭이 방지될 수 있다.For example, the VCSEL units 130 may operate randomly. When the VCSEL units 130 operate randomly, interference between the VCSEL units 130 can be prevented.

레이저 출력부에서 방출되는 레이저 빔을 대상체로 향하게 하는 방법은 여러가지가 있을 수 있다. 그 중 플래시 방식은 레이저 빔의 발산에 의해 레이저 빔이 대상체로 퍼져나가는 것을 이용한 방식이다. 플래시 방식에서 원거리에 존재하는 대상체에 레이저 빔을 향하게 하기 위해서는 높은 파워의 레이저 빔이 필요하다. 높은 파워의 레이저 빔은 높은 전압을 인가해야 하므로 전력이 커진다. 또한, 사람의 눈에도 데미지를 줄 수 있어 플래시 방식을 사용하는 라이다가 측정할 수 있는 거리에는 한계가 있다.There may be various methods for directing the laser beam emitted from the laser output unit to the object. Among them, the flash method is a method in which a laser beam is spread to an object by divergence of the laser beam. In the flash method, a high-power laser beam is required to direct the laser beam to a distant object. A high-power laser beam needs to apply a high voltage, so the power is increased. In addition, since it can damage human eyes, there is a limit to the distance that a lidar using a flash method can measure.

스캐닝 방식은 레이저 출력부에서 방출되는 레이저 빔을 특정 방향으로 향하게 하는 방식이다. 스캐닝 방식 레이저 빔을 특정 방향으로 향하게 함으로써 레이저 파워 손실을 줄일 수 있다. 레이저 파워 손실을 줄일 수 있으므로, 플래시 방식과 비교했을 때 동일한 레이저 파워를 사용하더라도 라이다가 측정할 수 있는 거리는 스캐닝 방식이 더 길다. 또한, 플래시 방식과 비교했을 때 동일 거리 측정을 위한 레이저 파워는 스캐닝 방식이 더 낮으므로, 사람의 눈에 대한 안정성이 향상될 수 있다.The scanning method is a method of directing a laser beam emitted from a laser output unit in a specific direction. By directing the scanning laser beam in a specific direction, laser power loss can be reduced. Since the laser power loss can be reduced, compared to the flash method, the scanning method has a longer range that the lidar can measure even with the same laser power. In addition, since the scanning method has lower laser power for measuring the same distance compared to the flash method, stability to the human eye may be improved.

레이저 빔 스캐닝은 콜리메이션과 스티어링으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔 스캐닝은 레이저 빔을 콜리메이션 한 후 스티어링을 하는 방식으로 이루어질 수 있다. 또한, 예를 들어, 레이저 빔 스캐닝은 스티어링을 한 후 콜리메이션을 하는 방식으로 이루어질 수 있다.Laser beam scanning can be done with collimation and steering. For example, the laser beam scanning may be performed by collimating the laser beam and then steering the laser beam. Also, for example, laser beam scanning may be performed in a manner of performing collimation after steering.

이하에서는 BCSC(Beam Collimation and Steering component)를 포함하는 옵틱부의 다양한 실시예들에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, various embodiments of an optical unit including a beam collimation and steering component (BCSC) will be described in detail.

도 9는 일 실시예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 도면이다.9 is a view for explaining a lidar device according to an embodiment.

도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1200)는 레이저 출력부(100), 옵틱부를 포함할 수 있다. 이때, 옵틱부는 BCSC(250)을 포함할 수 있다. 또한, BCSC(250)는 콜리메이션 컴포넌트(210, Collimation component) 및 스티어링 컴포넌트(230, Steering component)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9 , the lidar device 1200 according to an embodiment may include a laser output unit 100 and an optic unit. In this case, the optic unit may include the BCSC 250 . Also, the BCSC 250 may include a collimation component 210 and a steering component 230 .

일 실시예에 따른 BCSC(250)는 다음과 같이 구성될 수 있다. 콜리메이션 컴포넌트(210)가 먼저 레이저 빔을 콜리메이션 시키고, 콜리메이션 된 레이저 빔은 스티어링 컴포넌트(230)를 거쳐 스티어링될 수 있다. 또는, 스티어링 컴포넌트(230)가 먼저 레이저 빔을 스티어링 시키고, 스티어링 된 레이저 빔은 콜리메이션 컴포넌트(210)를 거쳐 콜리메이션될 수 있다.BCSC 250 according to an embodiment may be configured as follows. The collimation component 210 may first collimate the laser beam, and the collimated laser beam may be steered via the steering component 230 . Alternatively, the steering component 230 may first steer the laser beam, and the steered laser beam may be collimated via the collimation component 210 .

또한, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1200)의 광 경로는 다음과 같다. 레이저 출력부(100)에서 방출된 레이저 빔은 BCSC(250)로 향할 수 있다. BCSC(250)로 입사된 레이저 빔은 콜리메이션 컴포넌트(210)에 의해서 콜리메이션되어 스티어링 컴포넌트(230)로 향할 수 있다. 스티어링 컴포넌트(230)로 입사된 레이저 빔은 스티어링되어 대상체로 향할 수 있다. 대상체(500)로 입사된 레이저 빔은 대상체(500)에 의해 반사되어 센서부로 향할 수 있다.In addition, the optical path of the lidar device 1200 according to an embodiment is as follows. The laser beam emitted from the laser output unit 100 may be directed to the BCSC 250 . The laser beam incident on the BCSC 250 may be collimated by the collimation component 210 and directed to the steering component 230 . A laser beam incident on the steering component 230 may be steered and directed toward an object. The laser beam incident on the object 500 may be reflected by the object 500 and may be directed toward the sensor unit.

레이저 출력부에서 방출되는 레이저 빔은 직진성(Directivity)을 갖는다고 하더라도, 레이저 빔이 직진함에 따라 어느 정도의 발산(divergence)이 있을 수 있다. 이러한 발산에 의해, 레이저 출력부에서 방출되는 레이저 빔이 대상체에 입사되지 않거나, 입사되더라도 그 양이 매우 적을 수 있다. Although the laser beam emitted from the laser output unit has directivity, there may be some degree of divergence as the laser beam goes straight. Due to such divergence, the laser beam emitted from the laser output unit may not be incident on the object, or an amount of the laser beam emitted from the laser output unit may be very small.

레이저 빔의 발산 정도가 큰 경우, 대상체에 입사되는 레이저 빔의 양이 적어지고, 대상체에서 반사되어 센서부로 향하는 레이저 빔도 그 발산에 의해 양이 매우 적어져, 원하는 측정 결과를 얻지 못할 수 있다. 또는, 레이저 빔의 발산 정도가 큰 경우, 라이다 장치가 측정할 수 있는 거리가 줄어들어, 원거리의 대상체는 측정을 못할 수 있다.When the degree of divergence of the laser beam is large, the amount of the laser beam incident on the object is reduced, and the amount of the laser beam reflected from the object and directed to the sensor unit is also very reduced due to the divergence, so that a desired measurement result may not be obtained. Alternatively, when the degree of divergence of the laser beam is large, a distance that the LIDAR device can measure is reduced, and thus a distant object may not be measured.

따라서, 대상체로 레이저 빔을 입사시키기 전에, 레이저 출력부에서 방출되는 레이저 빔의 발산 정도를 줄일수록 라이다 장치의 효율이 향상될 수 있다. 본원 발명의 콜리메이션 컴포넌트는 레이저 빔의 발산 정도를 줄일 수 있다. 콜리메이션 컴포넌트를 거친 레이저 빔은 평행광이 될 수 있다. 또는 콜리메이션 컴포넌트를 거친 레이저 빔은 발산 정도가 0.4도 내지 1도일 수 있다.Therefore, the efficiency of the lidar device may be improved as the degree of divergence of the laser beam emitted from the laser output unit is reduced before the laser beam is incident on the object. The collimation component of the present invention can reduce the degree of divergence of the laser beam. The laser beam passing through the collimation component may become a collimated light. Alternatively, the laser beam passing through the collimation component may have a divergence of 0.4 degrees to 1 degree.

레이저 빔의 발산 정도를 줄일 경우, 대상체로 입사되는 광량은 증가될 수 있다. 대상체로 입사되는 광량이 증가될 경우, 대상체에서 반사되는 광량도 증가되어 레이저 빔의 수신이 효율적으로 이루어질 수 있다. 또한, 대상체로 입사되는 광량이 증가될 경우, 레이저 빔을 콜리메이션 하기 전과 비교했을 때, 같은 레이저 빔 파워로 더 먼 거리에 있는 대상체도 측정이 가능할 수 있다.When the degree of divergence of the laser beam is reduced, the amount of light incident to the object may be increased. When the amount of light incident on the object is increased, the amount of light reflected from the object is also increased, so that the laser beam can be efficiently received. Also, when the amount of light incident on the object is increased, it may be possible to measure an object at a greater distance with the same laser beam power as compared to before collimation of the laser beam.

도 10은 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.10 is a diagram for describing a collimation component according to an embodiment.

도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트(210)는 레이저 출력부(100)에서 방출된 레이저 빔이 향하는 방향에 배치될 수 있다. 콜리메이션 컴포넌트(210)는 레이저 빔의 발산 정도를 조절할 수 있다. 콜리메이션 컴포넌트(210)는 레이저 빔의 발산 정도를 줄일 수 있다.Referring to FIG. 10 , the collimation component 210 according to an embodiment may be disposed in a direction in which a laser beam emitted from the laser output unit 100 is directed. The collimation component 210 may adjust the degree of divergence of the laser beam. The collimation component 210 may reduce the degree of divergence of the laser beam.

예를 들어, 레이저 출력부(100)에서 방출되는 레이저 빔의 발산 각도는 16도 내지 30도일 수 있다. 이때, 레이저 출력부(100)에서 방출된 레이저 빔이 콜리메이션 컴포넌트(210)를 거친 후에는, 레이저 빔의 발산 각도가 0.4도 내지 1도일 수 있다.For example, the divergence angle of the laser beam emitted from the laser output unit 100 may be 16 to 30 degrees. In this case, after the laser beam emitted from the laser output unit 100 passes through the collimation component 210 , the divergence angle of the laser beam may be 0.4 degrees to 1 degree.

도 11은 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.11 is a diagram for describing a collimation component according to an embodiment.

도 11을 참조하면, 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트(210)는 복수 개의 마이크로 렌즈(211) 및 기판(213)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11 , the collimation component 210 according to an embodiment may include a plurality of micro lenses 211 and a substrate 213 .

상기 마이크로 렌즈는 지름이 밀리미터(mm), 마이크로미터(um), 나노미터(nm), 피코미터(pm) 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The microlens may have a diameter of millimeters (mm), micrometers (um), nanometers (nm), picometers (pm), and the like, but is not limited thereto.

일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 렌즈(211)는 기판(213) 상에 배치될 수 있다. 복수 개의 마이크로 렌즈(211) 및 기판(213)은 복수 개의 VCSEL emitter(110)의 상부에 배치될 수 있다. 이때, 복수 개의 마이크로 렌즈(211) 중 하나는 복수 개의 VCSEL emitter(110) 중 하나에 대응되도록 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.A plurality of micro lenses 211 according to an embodiment may be disposed on the substrate 213 . The plurality of micro lenses 211 and the substrate 213 may be disposed on the plurality of VCSEL emitters 110 . At this time, one of the plurality of micro lenses 211 may be disposed to correspond to one of the plurality of VCSEL emitters 110 , but is not limited thereto.

또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 렌즈(211)는 복수 개의 VCSEL emitter(110)에서 방출된 레이저 빔을 콜리메이션 시킬 수 있다. 이때, 복수 개의 VCSEL emitter(110) 중 하나에서 방출된 레이저 빔은 복수 개의 마이크로 렌즈(211) 중 하나에 의해 콜리메이션 될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 VCSEL emitter(110) 중 하나에서 방출된 레이저 빔의 발산 각도는 복수 개의 마이크로 렌즈(211) 중 하나를 거친 후 감소될 수 있다.In addition, the plurality of micro lenses 211 according to an embodiment may collimate the laser beams emitted from the plurality of VCSEL emitters 110 . In this case, the laser beam emitted from one of the plurality of VCSEL emitters 110 may be collimated by one of the plurality of micro lenses 211 . For example, the divergence angle of the laser beam emitted from one of the plurality of VCSEL emitters 110 may be reduced after passing through one of the plurality of micro lenses 211 .

또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 렌즈는 굴절률 분포형 렌즈, 미소곡면 렌즈, 어레이 렌즈 및 프레넬 렌즈 등이 될 수 있다.In addition, the plurality of micro lenses according to an embodiment may be a refractive index distribution lens, a micro-curved lens, an array lens, a Fresnel lens, or the like.

또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 렌즈는 몰딩, 이온 교환, 확산 중합, 스퍼터링 및 에칭 등의 방법으로 제작될 수 있다.In addition, the plurality of microlenses according to an embodiment may be manufactured by a method such as molding, ion exchange, diffusion polymerization, sputtering, and etching.

또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 렌즈는 그 직경이 130um 내지 150um 일 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 마이크로 렌즈의 직경은 140um일 수 있다. 또한, 복수 개의 마이크로 렌즈는 그 두께가 400um 내지 600um 일 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 마이크로 렌즈의 두께는 500um 일 수 있다.In addition, the plurality of micro lenses according to an embodiment may have a diameter of 130um to 150um. For example, a diameter of the plurality of micro lenses may be 140 μm. In addition, the plurality of micro lenses may have a thickness of 400um to 600um. For example, the thickness of the plurality of micro lenses may be 500 μm.

도 12는 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.12 is a diagram for describing a collimation component according to an embodiment.

도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트(210)는 복수 개의 마이크로 렌즈(211) 및 기판(213)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 12 , the collimation component 210 according to an embodiment may include a plurality of micro lenses 211 and a substrate 213 .

일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 렌즈(211)는 기판(213) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 마이크로 렌즈(211)는 기판(213)의 표면 및 배면 상에 배치될 수 있다. 이때, 기판(213)의 표면에 배치된 마이크로 렌즈(211)와 기판(213)의 배면에 배치된 마이크로 렌즈(211)의 광축(optical axis)은 일치될 수 있다.A plurality of micro lenses 211 according to an embodiment may be disposed on the substrate 213 . For example, the plurality of micro lenses 211 may be disposed on the front surface and the rear surface of the substrate 213 . In this case, the optical axis of the microlens 211 disposed on the surface of the substrate 213 and the microlens 211 disposed on the rear surface of the substrate 213 may coincide.

도 13은 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.13 is a diagram for describing a collimation component according to an embodiment.

도 13을 참조하면, 일 실시예에 따른 콜리메이션 컴포넌트는 메타표면(220, metasurface)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 13 , a collimation component according to an embodiment may include a metasurface 220 .

일 실시예에 따른 메타표면(220)은 복수의 나노기둥(221)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 나노기둥(221)은 메타표면(220)의 일측면에 배치될 수 있다. 또한, 예를 들어, 복수의 나노기둥(221)은 메타표면(220)의 양면에 배치될 수 있다.The metasurface 220 according to an embodiment may include a plurality of nanopillars 221 . For example, the plurality of nanopillars 221 may be disposed on one side of the metasurface 220 . Also, for example, a plurality of nanopillars 221 may be disposed on both sides of the metasurface 220 .

복수의 나노기둥(221)은 서브-파장(sub-wavelength)치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 나노기둥(221)사이의 간격은 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔의 파장보다 작을 수 있다. 또는, 나노기둥(221)의 폭, 직경 및 높이는 레이저 빔의 파장의 길이보다 작을 수 있다.The plurality of nanopillars 221 may have a sub-wavelength dimension. For example, an interval between the plurality of nanopillars 221 may be smaller than a wavelength of a laser beam emitted from the laser output unit 100 . Alternatively, the width, diameter, and height of the nanopillars 221 may be smaller than the length of the wavelength of the laser beam.

메타표면(220)은 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔의 위상을 조절함으로써 상기 레이저 빔을 굴절시킬 수 있다. 메타표면(220)은 레이저 출력부(100)로부터 다양한 방향으로 출력되는 레이저 빔을 굴절시킬 수 있다.The meta surface 220 may refract the laser beam by adjusting the phase of the laser beam emitted from the laser output unit 100 . The meta surface 220 may refract the laser beam output from the laser output unit 100 in various directions.

메타표면(220)은 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔을 콜리메이션 시킬 수 있다. 또한, 메타표면(220)은 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔의 발산각도를 줄일 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔의 발산각도는 15도 내지 30도이고, 메타표면(220)을 거친 후의 레이저 빔의 발산각도는 0.4도 내지 1.8도일 수 있다.The meta surface 220 may collimate the laser beam emitted from the laser output unit 100 . In addition, the meta surface 220 may reduce the angle of divergence of the laser beam emitted from the laser output unit 100 . For example, the diverging angle of the laser beam emitted from the laser output unit 100 may be 15 to 30 degrees, and the diverging angle of the laser beam after passing through the meta surface 220 may be 0.4 to 1.8 degrees.

메타표면(220)은 레이저 출력부(100)상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 메타표면(220)은 레이저 출력부(100)의 상기 출사면측에 배치될 수 있다.The metasurface 220 may be disposed on the laser output unit 100 . For example, the metasurface 220 may be disposed on the emitting surface side of the laser output unit 100 .

또는, 메타표면(220)은 레이저 출력부(100)상에 증착될 수 있다. 복수의 나노기둥(221)은 레이저 출력부(100)의 상부에 형성될 수 있다. 상기 복수의 나노기둥(221)은 레이저 출력부(100)상에서 다양한 나노패턴을 형성할 수 있다.Alternatively, the metasurface 220 may be deposited on the laser output unit 100 . The plurality of nanopillars 221 may be formed on the laser output unit 100 . The plurality of nanopillars 221 may form various nanopatterns on the laser output unit 100 .

나노기둥(221)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 나노기둥(221)은 원기둥, 다각기둥, 원뿔, 다각뿔 등의 형상을 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 나노기둥(221)은 불규칙적인 형상을 가질 수 있다.The nanopillars 221 may have various shapes. For example, the nanopillar 221 may have a shape such as a cylinder, a polygonal pillar, a cone, or a polygonal pyramid. In addition, the nanopillars 221 may have an irregular shape.

도 14는 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.14 is a diagram for describing a steering component according to an embodiment.

도 14를 참조하면, 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트(230)는 레이저 출력부(100)에서 방출된 레이저 빔이 향하는 방향에 배치될 수 있다. 스티어링 컴포넌트(230)는 레이저 빔이 향하는 방향을 조절할 수 있다. 스티어링 컴포넌트(230)는 레이저 광원의 광축과 레이저 빔이 이루는 각도를 조절할 수 있다.Referring to FIG. 14 , the steering component 230 according to an embodiment may be disposed in a direction in which a laser beam emitted from the laser output unit 100 is directed. The steering component 230 may adjust the direction the laser beam is directed. The steering component 230 may adjust an angle between the optical axis of the laser light source and the laser beam.

예를 들어, 스티어링 컴포넌트(230)는 레이저 광원의 광축과 레이저 빔이 이루는 각도가 0도 내지 30도가 되도록 레이저 빔을 스티어링 할 수 있다. 또는, 예를 들어, 스티어링 컴포넌트(230)는 레이저 광원의 광축과 레이저 빔이 이루는 각도가 -30도 내지 0도가 되도록 레이저 빔을 스티어링 할 수 있다.For example, the steering component 230 may steer the laser beam such that an angle between the optical axis of the laser light source and the laser beam is 0° to 30°. Or, for example, the steering component 230 may steer the laser beam such that an angle between the optical axis of the laser light source and the laser beam is -30 degrees to 0 degrees.

도 15 및 도 16은 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.15 and 16 are diagrams for explaining a steering component according to an embodiment.

도 15 및 도 16을 참조하면, 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트(231)는 복수 개의 마이크로 렌즈(231) 및 기판(233)을 포함할 수 있다.15 and 16 , the steering component 231 according to an embodiment may include a plurality of micro lenses 231 and a substrate 233 .

일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 렌즈(232)는 기판(233) 상에 배치될 수 있다. 복수 개의 마이크로 렌즈(232) 및 기판(233)은 복수 개의 VCSEL emitter(110)의 상부에 배치될 수 있다. 이때, 복수 개의 마이크로 렌즈(232) 중 하나는 복수 개의 VCSEL emitter(110) 중 하나에 대응되도록 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.A plurality of micro lenses 232 according to an embodiment may be disposed on the substrate 233 . The plurality of micro lenses 232 and the substrate 233 may be disposed on the plurality of VCSEL emitters 110 . In this case, one of the plurality of micro lenses 232 may be disposed to correspond to one of the plurality of VCSEL emitters 110 , but is not limited thereto.

또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 렌즈(232)는 복수 개의 VCSEL emitter(110)에서 방출된 레이저 빔을 스티어링 시킬 수 있다. 이때, 복수 개의 VCSEL emitter(110) 중 하나에서 방출된 레이저 빔은 복수 개의 마이크로 렌즈(232) 중 하나에 의해 스티어링 될 수 있다.In addition, the plurality of micro lenses 232 according to an embodiment may steer the laser beams emitted from the plurality of VCSEL emitters 110 . In this case, the laser beam emitted from one of the plurality of VCSEL emitters 110 may be steered by one of the plurality of micro lenses 232 .

이때, 마이크로 렌즈(232)의 광축과 VCSEL emitter(110)의 광축은 일치하지 않을 수 있다. 예를 들어, 도 14를 참조하면, VCSEL emitter(110)의 광축이 마이크로 렌즈(232)의 광축보다 오른쪽에 있는 경우, VCSEL emitter(110)에서 방출되어 마이크로 렌즈(232)를 거친 레이저 빔은 왼쪽으로 향할 수 있다. 또한, 예를 들어, 도 15를 참조하면, VCSEL emitter(110)의 광축이 마이크로 렌즈(232)의 광축보다 왼쪽에 있는 경우, VCSEL emitter(110)에서 방출되어 마이크로 렌즈(232)를 거친 레이저 빔은 오른쪽으로 향할 수 있다.In this case, the optical axis of the micro lens 232 and the optical axis of the VCSEL emitter 110 may not coincide. For example, referring to FIG. 14 , when the optical axis of the VCSEL emitter 110 is to the right of the optical axis of the micro lens 232 , the laser beam emitted from the VCSEL emitter 110 and passing through the micro lens 232 is left can be directed to Also, for example, referring to FIG. 15 , when the optical axis of the VCSEL emitter 110 is to the left of the optical axis of the micro lens 232 , the laser beam emitted from the VCSEL emitter 110 and passed through the micro lens 232 . can point to the right.

또한, 마이크로 렌즈(232)의 광축과 VCSEL emitter(110)의 광축 사이의 거리가 멀어질수록, 레이저 빔의 스티어링 정도가 커질 수 있다. 예를 들어, 마이크로 렌즈(232)의 광축과 VCSEL emitter(110)의 광축 사이의 거리가 1um인 경우보다 10um인 경우에 레이저 광원의 광축과 레이저 빔이 이루는 각도가 더 커질 수 있다.In addition, as the distance between the optical axis of the microlens 232 and the optical axis of the VCSEL emitter 110 increases, the degree of steering of the laser beam may increase. For example, when the distance between the optical axis of the microlens 232 and the optical axis of the VCSEL emitter 110 is 1um, the angle between the optical axis of the laser light source and the laser beam may be greater when the distance is 10um.

도 17은 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.17 is a diagram for describing a steering component according to an embodiment.

도 17을 참조하면, 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트(234)는 복수 개의 마이크로 프리즘(235) 및 기판(236)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 17 , the steering component 234 according to one embodiment may include a plurality of micro prisms 235 and a substrate 236 .

일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 프리즘(235)은 기판(236) 상에 배치될 수 있다. 복수 개의 마이크로 프리즘(235) 및 기판(236)은 복수 개의 VCSEL emitter(110)의 상부에 배치될 수 있다. 이때, 복수 개의 마이크로 프리즘(235)은복수 개의 VCSEL emitter(110) 중 하나에 대응되도록 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.A plurality of micro-prisms 235 according to an embodiment may be disposed on the substrate 236 . The plurality of micro-prisms 235 and the substrate 236 may be disposed on the plurality of VCSEL emitters 110 . At this time, the plurality of micro-prisms 235 may be disposed to correspond to one of the plurality of VCSEL emitters 110 , but is not limited thereto.

또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 프리즘(235)은 복수 개의 VCSEL emitter(110)에서 방출된 레이저 빔을 스티어링 시킬 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 마이크로 프리즘(235)은 레이저 광원의 광축과 레이저 빔이 이루는 각도를 변화시킬 수 있다.In addition, the plurality of micro-prisms 235 according to an embodiment may steer the laser beams emitted from the plurality of VCSEL emitters 110 . For example, the plurality of micro-prisms 235 may change the angle between the optical axis of the laser light source and the laser beam.

이때, 마이크로 프리즘(235)의 각도가 작을수록, 레이저 광원의 광축과 레이저 빔이 이루는 각도가 증가한다. 예를 들어, 마이크로 프리즘(235)의 각도가 0.05도인 경우 레이저 빔이 35도 스티어링 되고, 마이크로 프리즘(235)의 각도가 0.25도인 경우, 레이저 빔이 15도 스티어링 된다.At this time, as the angle of the micro-prism 235 decreases, the angle between the optical axis of the laser light source and the laser beam increases. For example, when the angle of the micro prism 235 is 0.05 degrees, the laser beam is steered by 35 degrees, and when the angle of the micro prism 235 is 0.25 degrees, the laser beam is steered by 15 degrees.

또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 마이크로 프리즘(235)은 Porro prism, Amici roof prism, Pentaprism, Dove prism, Retroreflector prism 등이 될 수 있다. 또한, 복수 개의 마이크로 프리즘(235)은 유리, 플라스틱 또는 형석 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 복수 개의 마이크로 프리즘(235)은 몰딩, 에칭 등의 방법으로 제작될 수 있다.In addition, the plurality of micro prisms 235 according to an embodiment may be a Porro prism, an Amici roof prism, a Pentaprism, a Dove prism, a Retroreflector prism, or the like. In addition, the plurality of micro-prisms 235 may be made of glass, plastic, fluorite, or the like. In addition, the plurality of micro-prisms 235 may be manufactured by molding, etching, or the like.

이때, 마이크로 프리즘(235)의 표면을 폴리싱(polishing) 공정을 통해 매끄럽게 하여 표면 거칠기로 인한 난반사를 방지할 수 있다.In this case, the surface of the micro-prism 235 may be smoothed through a polishing process to prevent diffuse reflection due to surface roughness.

일 실시예에 따르면, 마이크로 프리즘(235)은 기판(236)의 양면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 기판(236)의 제1 면에 배치된 마이크로 프리즘은 레이저 빔을 제1 축으로 스티어링 시키고, 기판(236)의 제2 면에 배치된 마이크로 프리즘은 레이저 빔을 제2 축으로 스티어링 시킬 수 있다.According to an embodiment, the micro prisms 235 may be disposed on both surfaces of the substrate 236 . For example, the micro prisms disposed on the first surface of the substrate 236 steer the laser beam along a first axis, and the micro prisms disposed on the second surface of the substrate 236 steer the laser beam along the second axis. can do it

도 18은 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.18 is a diagram for describing a steering component according to an embodiment.

도 18을 참조하면, 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트는 메타표면(240)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 18 , a steering component according to one embodiment may include a metasurface 240 .

메타표면(240)은 복수의 나노기둥(241)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 나노기둥(241)은 메타표면(240)의 일측면에 배치될 수 있다. 또한, 예를 들어, 복수의 나노기둥(241)은 메타표면(240)의 양면에 배치될 수 있다.The metasurface 240 may include a plurality of nanopillars 241 . For example, the plurality of nanopillars 241 may be disposed on one side of the metasurface 240 . Also, for example, a plurality of nanopillars 241 may be disposed on both sides of the metasurface 240 .

메타표면(240)은 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔의 위상을 조절함으로써 상기 레이저 빔을 굴절시킬 수 있다.The meta surface 240 may refract the laser beam by adjusting the phase of the laser beam emitted from the laser output unit 100 .

메타표면(240)은 레이저 출력부(100)상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 메타표면(240)은 레이저 출력부(100)의 상기 출사면측에 배치될 수 있다.The metasurface 240 may be disposed on the laser output unit 100 . For example, the meta surface 240 may be disposed on the emitting surface side of the laser output unit 100 .

또는, 메타표면(240)은 레이저 출력부(100)상에 증착될 수 있다. 복수의 나노기둥(241)은 레이저 출력부(100)의 상부에 형성될 수 있다. 상기 복수의 나노기둥(241)은 레이저 출력부(100)상에서 다양한 나노패턴을 형성할 수 있다.Alternatively, the metasurface 240 may be deposited on the laser output unit 100 . The plurality of nanopillars 241 may be formed on the laser output unit 100 . The plurality of nanopillars 241 may form various nanopatterns on the laser output unit 100 .

나노기둥(241)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 나노기둥(241)은 원기둥, 다각기둥, 원뿔, 다각뿔 등의 형상을 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 나노기둥(241)은 불규칙적인 형상을 가질 수 있다.The nanopillars 241 may have various shapes. For example, the nano-pillar 241 may have a shape such as a cylinder, a polygonal pillar, a cone, or a polygonal pyramid. In addition, the nanopillars 241 may have an irregular shape.

복수의 나노기둥(241)은 다양한 나노패턴을 형성할 수 있다. 메타표면(240)은 상기 나노패턴에 기초하여 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔을 스티어링할 수 있다.The plurality of nanopillars 241 may form various nanopatterns. The metasurface 240 may steer the laser beam emitted from the laser output unit 100 based on the nanopattern.

나노기둥(241)은 다양한 특성에 기초하여 나노패턴을 형성할 수 있다. 상기 특성은 나노기둥(241)의 폭(Width, 이하 W), 간격(Pitch, 이하 P), 높이(Height, 이하 H) 및 단위 길이 당 개수를 포함할 수 있다.The nanopillars 241 may form nanopatterns based on various characteristics. The characteristics may include the width (Width, hereinafter W), the spacing (Pitch, hereinafter P), the height (Height, hereinafter H) of the nanopillar 241, and the number per unit length.

이하에서는, 다양한 특성에 기초하여 형성되는 나노패턴 및 그에 따른 레이저 빔의 스티어링에 대하여 설명한다.Hereinafter, nanopatterns formed based on various characteristics and steering of a laser beam according to the nanopatterns will be described.

도 19는 일 실시예에 따른 메타표면을 설명하기 위한 도면이다.19 is a diagram for explaining a metasurface according to an embodiment.

도 19를 참조하면, 일 실시예에 따른 메타표면(240)은 폭(W)이 상이한 복수 개의 나노기둥(241)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 19 , the metasurface 240 according to an embodiment may include a plurality of nanopillars 241 having different widths (W).

복수의 나노기둥(241)은 그 폭(W)에 기초하여 나노패턴을 형성할 수 있다. 예를 들면, 복수의 나노기둥(241)은 일 방향으로 갈수록 그 폭(W1, W2, W3)이 증가하도록 배치될 수 있다. 이때, 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔은 나노기둥(241)의 폭(W)이 증가하는 방향으로 스티어링될 수 있다.The plurality of nanopillars 241 may form a nanopattern based on the width W thereof. For example, the plurality of nanopillars 241 may be arranged such that their widths W1, W2, and W3 increase in one direction. In this case, the laser beam emitted from the laser output unit 100 may be steered in a direction in which the width W of the nanopillar 241 increases.

예를 들어, 메타표면(240)은 제1 폭(W1)을 갖는 제1 나노기둥(243), 제2 폭(W2)을 갖는 제2 나노기둥(245), 제3 폭(W3)을 갖는 제3 나노기둥(247)을 포함할 수 있다. 제1 폭(W1)은 제2 폭(W2) 및 제3 폭(W3)보다 클 수 있다. 제2 폭(W2)은 제3 폭(W3)보다 클 수 있다. 즉, 제1 나노기둥(243)으로부터 제3 나노기둥(247) 측으로 갈수록 나노기둥(241)의 폭(W)이 감소할 수 있다. 이때, 레이저 출력부(100)로부터 출사된 레이저 빔이 메타표면(240)을 거칠 경우, 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 제1 방향과 제3 나노기둥(247)으로부터 제1 나노기둥(243)으로의 방향인 제2 방향의 사이 방향으로 스티어링될 수 있다.For example, the metasurface 240 has a first nanopillar 243 having a first width W1 , a second nanopillar 245 having a second width W2 , and a third width W3 . A third nanopillar 247 may be included. The first width W1 may be greater than the second width W2 and the third width W3 . The second width W2 may be greater than the third width W3 . That is, the width W of the nano-pillar 241 may decrease from the first nano-pillar 243 toward the third nano-pillar 247 . At this time, when the laser beam emitted from the laser output unit 100 passes through the meta surface 240 , the first nano-pillar 243 is emitted from the first direction and the third nano-pillar 247 from the laser output unit 100 . ) can be steered in a direction between the second direction.

한편, 상기 레이저 빔의 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241)의 폭(W)의 증감률에 따라 달라질 수 있다. 여기서 나노기둥(241)의 폭(W)의 증감률이란 인접한 복수의 나노기둥(241)의 폭(W)의 증감 정도를 평균적으로 나타낸 수치를 의미할 수 있다.Meanwhile, the steering angle θ of the laser beam may vary according to an increase/decrease rate of the width W of the nanopillar 241 . Here, the rate of increase/decrease in the width W of the nanopillars 241 may mean a numerical value representing the degree of increase/decrease in the width W of a plurality of adjacent nanopillars 241 on average.

제1 폭(W1)과 제2 폭(W2)의 차이 및 제2 폭(W2)과 제3 폭(W3)의 차이에 기초하여 나노기둥(241)의 폭(W)의 증감률이 산출될 수 있다.Based on the difference between the first width W1 and the second width W2 and the difference between the second width W2 and the third width W3, the increase/decrease rate of the width W of the nanopillar 241 is to be calculated. can

제1 폭(W1)과 제2 폭(W2)의 차이는 제2 폭(W2)과 제3 폭(W3)의 차이와 다를 수 있다.The difference between the first width W1 and the second width W2 may be different from the difference between the second width W2 and the third width W3 .

레이저 빔의 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241)의 폭(W)에 따라 달리질 수 있다.The steering angle θ of the laser beam may vary depending on the width W of the nanopillar 241 .

구체적으로, 상기 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241)의 폭(W)의 증감률이 증가할수록 커질 수 있다.Specifically, the steering angle θ may increase as the increase/decrease rate of the width W of the nanopillar 241 increases.

예를 들어, 나노기둥(241)은 그 폭(W)에 기초하여 제1 증감률을 가지는 제1 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 나노기둥(241)은 그 폭(W)에 기초하여 상기 제1 증감률보다 작은 제2 증감률을 가지는 제2 패턴을 형성할 수 있다.For example, the nanopillars 241 may form a first pattern having a first increase/decrease rate based on the width W thereof. In addition, the nano-pillars 241 may form a second pattern having a second increase/decrease rate smaller than the first increase/decrease rate based on the width W thereof.

이때, 상기 제1 패턴에 의한 제1 스티어링 각도는, 상기 제2 패턴에 의한 제2 스티어링 각도보다 클 수 있다.In this case, the first steering angle by the first pattern may be greater than the second steering angle by the second pattern.

한편, 상기 스티어링 각도(θ)의 범위는 -90도에서 90도일 수 있다.Meanwhile, the range of the steering angle θ may be -90 degrees to 90 degrees.

도 20은 일 실시예에 따른 메타표면을 설명하기 위한 도면이다.20 is a view for explaining a metasurface according to an embodiment.

도 20을 참조하면, 일 실시예에 따른 메타표면(240)은 인접한 나노기둥(241) 사이의 간격(P)이 상이한 복수 개의 나노기둥(241)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 20 , the metasurface 240 according to an embodiment may include a plurality of nanopillars 241 having different spacing P between adjacent nanopillars 241 .

복수의 나노기둥(241)은 인접한 나노기둥(241) 사이의 간격(P)의 변화에 기초하여 나노패턴을 형성할 수 있다. 메타표면(240)은 나노기둥(241) 사이의 간격(P)의 변화에 기초하여 형성되는 나노패턴에 기초하여 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔을 스티어링할 수 있다.The plurality of nanopillars 241 may form a nanopattern based on a change in the spacing P between adjacent nanopillars 241 . The metasurface 240 may steer the laser beam emitted from the laser output unit 100 based on a nanopattern formed based on a change in the spacing P between the nanopillars 241 .

일 실시예에 따르면, 나노기둥(241) 사이의 간격(P)은 일 방향으로 갈수록 작아질 수 있다. 여기서, 상기 간격(P)이란 인접한 두 나노기둥(241)의 중심간의 거리를 의미할 수 있다. 예컨대, 제1 간격(P1)은 제1 나노기둥(243)의 중심과 제2 나노기둥(245)의 중심간의 거리로 정의될 수 있다. 또는, 제1 간격(P1)은 제1 나노기둥(243)과 제2 나노기둥(245)의 최단거리로 정의될 수 있다.According to an embodiment, the distance P between the nanopillars 241 may become smaller in one direction. Here, the distance P may mean a distance between the centers of two adjacent nanopillars 241 . For example, the first interval P1 may be defined as a distance between the center of the first nanopillar 243 and the center of the second nanopillar 245 . Alternatively, the first interval P1 may be defined as the shortest distance between the first nanopillar 243 and the second nanopillar 245 .

레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔은 상기 나노기둥(241) 사이의 간격(P)이 작아지는 방향으로 스티어링될 수 있다.The laser beam emitted from the laser output unit 100 may be steered in a direction in which the distance P between the nanopillars 241 is decreased.

메타표면(240)은 제1 나노기둥(243), 제2 나노기둥(245) 및 제3 나노기둥(247)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 나노기둥(243) 및 제2 나노기둥(245) 사이의 거리에 기초하여 제1 간격(P1)이 획득될 수 있다. 마찬가지로, 제2 나노기둥(245) 및 제3 나노기둥(247) 사이의 거리에 기초하여 제2 간격(P2)이 획득될 수 있다. 이때, 제1 간격(P1)은 제2 간격(P2)보다 작을 수 있다. 즉, 제1 나노기둥(243)으로부터 제3 나노기둥(247) 측으로 갈수록 상기 간격(P)이 커질 수 있다.The metasurface 240 may include a first nanopillar 243 , a second nanopillar 245 , and a third nanopillar 247 . In this case, the first distance P1 may be obtained based on the distance between the first nanopillars 243 and the second nanopillars 245 . Similarly, the second distance P2 may be obtained based on the distance between the second nanopillars 245 and the third nanopillars 247 . In this case, the first interval P1 may be smaller than the second interval P2 . That is, the gap P may increase from the first nanopillar 243 toward the third nanopillar 247 .

이때, 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔이 메타표면(240)을 거지는 경우, 상기 레이저 빔은 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 제1 방향과 제3 나노기둥(247)으로부터 제1 나노기둥(243)으로의 방향인 제1 방향의 사이 방향으로 스티어링될 수 있다.At this time, when the laser beam emitted from the laser output unit 100 passes through the meta surface 240 , the laser beam is emitted from the first direction and the third nano-pillar 247 from the laser output unit 100 . It may be steered in a direction between the first direction, which is a direction toward the 1 nanopillar 243 .

상기 레이저 빔의 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241) 사이의 간격(P)에 따라 달라질 수 있다.The steering angle θ of the laser beam may vary depending on the spacing P between the nanopillars 241 .

구체적으로, 상기 레이저 빔의 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241) 사이의 간격(P)의 증감률에 따라 달라질 수 있다. 여기서, 나노기둥(241) 사이의 간격(P)의 증감률이란 인접한 나노기둥(241) 사이의 간격(P)의 변화 정도를 평균적으로 나타낸 수치를 의미할 수 있다.Specifically, the steering angle θ of the laser beam may vary according to an increase/decrease rate of the interval P between the nanopillars 241 . Here, the increase/decrease rate of the spacing P between the nanopillars 241 may mean a numerical value indicating the average degree of change in the spacing P between the adjacent nanopillars 241 .

상기 레이저 빔의 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241) 사이의 간격(P)의 증감률이 증가할수록 커질 수 있다.The steering angle θ of the laser beam may increase as the increase/decrease rate of the interval P between the nanopillars 241 increases.

예를 들어, 나노기둥(241)은 그 간격(P)에 기초하여 제1 증감률을 가지는 제1 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 나노기둥(241)은 그 간격(P)에 기초하여 제2 증감률을 가지는 제2 패턴을 형성할 수 있다.For example, the nanopillars 241 may form a first pattern having a first increase/decrease rate based on the interval P. Also, the nanopillars 241 may form a second pattern having a second increase/decrease rate based on the interval P.

이때, 상기 제1 패턴에 의한 제1 스티어링각도는, 상기 제2 패턴에 의한 제2 스티어링각도보다 클 수 있다.In this case, the first steering angle by the first pattern may be greater than the second steering angle by the second pattern.

한편, 이상에서 설명한 나노기둥(241)의 간격(P)의 변화에 따른 레이저 빔의 스티어링 원리는 단위 길이 당 나노기둥(241)의 개수가 변하는 경우에도 유사하게 적용될 수 있다.Meanwhile, the steering principle of the laser beam according to the change in the spacing P of the nanopillars 241 described above can be similarly applied even when the number of the nanopillars 241 per unit length is changed.

예를 들어, 단위 길이 당 나노기둥(241)의 개수가 변하는 경우, 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔은, 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 제1 방향과 단위 길이 당 나노기둥(241)의 개수가 증가하는 제2 방향의 사이 방향으로 스티어링될 수 있다.For example, when the number of nanopillars 241 per unit length is changed, the laser beam emitted from the laser output unit 100 is emitted from the laser output unit 100 in the first direction and the nanopillars per unit length ( 241) may be steered in a direction between the second directions in which the number increases.

도 21은 일 실시예에 따른 메타표면을 설명하기 위한 도면이다.21 is a view for explaining a metasurface according to an embodiment.

도 21을 참조하면, 일 실시예에 따른 메타표면(240)은 나노기둥(241)의 높이(H)가 상이한 복수 개의 나노기둥(241)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 21 , the metasurface 240 according to an embodiment may include a plurality of nanopillars 241 having different heights (H) of the nanopillars 241 .

복수의 나노기둥(241)은 나노기둥(241)의 높이(H)의 변화에 기초하여 나노패턴을 형성할 수 있다.The plurality of nanopillars 241 may form a nanopattern based on a change in height H of the nanopillars 241 .

일 실시예에 따르면, 복수의 나노기둥(241)의 높이(H1, H2, H3)는 일 방향으로 갈수록 증가할 수 있다. 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔은 상기 나노기둥(241)의 높이(H)가 증가하는 방향으로 스티어링될 수 있다.According to an embodiment, the heights H1 , H2 , and H3 of the plurality of nanopillars 241 may increase in one direction. The laser beam emitted from the laser output unit 100 may be steered in a direction in which the height H of the nanopillar 241 increases.

예를 들어, 메타표면(240)은 제1 높이(H1)를 갖는 제1 나노기둥(243), 제2 높이(H2)를 갖는 제2 나노기둥(245) 및 제3 높이(H3)를 갖는 제3 나노기둥(247)을 포함할 수 있다. 제3 높이(H3)은 제1 높이(H1) 및 제2 높이(H2)보다 클 수 있다. 제2 높이(H2)는 제1 높이(H1)보다 클 수 있다. 즉, 제1 나노기둥(243)으로부터 제3 나노기둥(247) 측으로 갈수록 나노기둥(241)의 높이(H)가 증가할 수 있다. 이때, 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 레이저 빔이 메타표면(240)을 거치는 경우, 상기 레이저 빔은 레이저 출력부(100)로부터 출사되는 제1 방향과 제1 나노기둥(243)으로부터 제3 나노기둥(247)으로의 방향인 제2 방향의 사이 방향으로 스티어링될 수 있다.For example, the metasurface 240 has a first nanopillar 243 having a first height H1 , a second nanopillar 245 having a second height H2 , and a third height H3 . A third nanopillar 247 may be included. The third height H3 may be greater than the first height H1 and the second height H2 . The second height H2 may be greater than the first height H1 . That is, the height H of the nano-pillar 241 may increase from the first nano-pillar 243 toward the third nano-pillar 247 . At this time, when the laser beam emitted from the laser output unit 100 passes through the meta surface 240 , the laser beam is emitted from the laser output unit 100 in a first direction and a third direction from the first nano-pillars 243 . It may be steered in a direction between the second direction, which is a direction toward the nanopillars 247 .

상기 레이저 빔의 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241)의 높이(H)에 따라 달라질 수 있다.The steering angle θ of the laser beam may vary depending on the height H of the nanopillar 241 .

구체적으로, 상기 레이저 빔의 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241)의 높이(H)의 증감률에 따라 달라질 수 있다. 여기서, 나노기둥(241)의 높이(H)의 증감률이란 인접한 나노기둥(241)의 높이(H) 변화 정도를 평균적으로 나타낸 수치를 의미할 수 있다.Specifically, the steering angle θ of the laser beam may vary according to an increase/decrease rate of the height H of the nanopillar 241 . Here, the increase/decrease rate of the height H of the nanopillars 241 may mean a numerical value representing the average degree of change in the height H of the adjacent nanopillars 241 .

제1 높이(H1)와 제2 높이(H2)의 차이 및 제2 높이(H2)와 제3 높이(H3)의 차이에 기초하여 나노기둥(241)의 높이(H)의 증감률이 산출될 수 있다. 제1 높이(H1)와 제2 높이(H2)의 차이는 제2 높이(H3)와 제3 높이(H3)의 차이와 다를 수 있다.Based on the difference between the first height H1 and the second height H2 and the difference between the second height H2 and the third height H3, the increase/decrease rate of the height H of the nanopillar 241 will be calculated. can The difference between the first height H1 and the second height H2 may be different from the difference between the second height H3 and the third height H3 .

상기 레이저 빔의 스티어링 각도(θ)는 나노기둥(241)의 높이(H)의 증감률이 증가할수록 커질 수 있다.The steering angle θ of the laser beam may increase as the increase/decrease rate of the height H of the nanopillar 241 increases.

예를 들어, 나노기둥(241)은 그 높이(H)에 기초하여 제1 증감률을 가지는 제1 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 나노기둥(241)은 그 높이(H)에 기초하여 제2 증감률을 가지는 제2 패턴을 형성할 수 있다.For example, the nanopillars 241 may form a first pattern having a first increase/decrease rate based on the height H thereof. In addition, the nanopillars 241 may form a second pattern having a second increase/decrease rate based on the height H thereof.

이때, 상기 제1 패턴에 의한 제1 스티어링각도는, 상기 제2 패턴에 의한 제2 스티어링각도보다 클 수 있다.In this case, the first steering angle by the first pattern may be greater than the second steering angle by the second pattern.

일 실시예에 따르면, 스티어링 컴포넌트(230)는 레이저 빔을 반사하는 미러를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스티어링 컴포넌트(230)는 평면 미러, 다면 미러, 레조넌트 미러(resonant mirror), 멤스 미러(MEMS mirror) 및 갈바노 미러(galvano mirror)를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the steering component 230 may include a mirror that reflects the laser beam. For example, the steering component 230 may include a planar mirror, a multi-faceted mirror, a resonant mirror, a MEMS mirror, and a galvano mirror.

또는, 스티어링 컴포넌트(230)는 일 축을 따라 360도 회전하는 다면 미러(polygonal mirror) 및 일 축을 따라 기 설정된 범위에서 반복 구동하는 노딩 미러(nodding mirror)를 포함할 수 있다.Alternatively, the steering component 230 may include a polygonal mirror that rotates 360 degrees along one axis and a nodding mirror that repeatedly drives in a preset range along one axis.

도 22는 일 실시예에 따른 스티어링 컴포넌트인 다면 미러를 설명하기 위한 도면이다.22 is a diagram for describing a multi-faceted mirror that is a steering component according to an exemplary embodiment.

도 22를 참조하면, 일 실시예에 따른 회전 다면 미러(600)는 반사면(620), 및 몸체를 포함할 수 있으며, 상기 몸체의 상부(615)와 하부(610)를 중심을 수직으로 관통하는 회전축(630)을 중심으로 회전할 수 있다. 다만 상기 회전 다면 미러(600)는 상술한 구성 중 일부만으로 구성될 수 있으며, 더 많은 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 회전 다면 미러(600)는 반사면(620) 및 몸체를 포함할 수 있으며, 상기 몸체는 하부(610)만으로 구성 될 수 있다. 이 때 상기 반사면(620)은 상기 몸체의 하부(610)에 지지될 수 있다.Referring to FIG. 22 , the rotating multi-faceted mirror 600 according to an embodiment may include a reflective surface 620 and a body, and vertically penetrates the center through the upper part 615 and the lower part 610 of the body. It can be rotated about the rotating shaft 630 that is. However, the rotating multi-faceted mirror 600 may be composed of only some of the above-described components, and may include more components. For example, the rotating multi-faceted mirror 600 may include a reflective surface 620 and a body, and the body may include only a lower portion 610 . In this case, the reflective surface 620 may be supported on the lower portion 610 of the body.

상기 반사면(620)은 전달받은 레이저를 반사하기 위한 면으로 반사 미러, 반사 가능한 플라스틱 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The reflective surface 620 is a surface for reflecting the transmitted laser, and may include a reflective mirror, a reflective plastic, and the like, but is not limited thereto.

또한 상기 반사면(620)은 상기 몸체의 상부(610) 및 하부(615)를 제외한 옆면에 설치될 수 있으며, 상기 회전축(630)과 상기 각 반사면(620)의 법선이 직교하도록 설치될 수 있다. 이는 상기 각 반사면(620)에서 조사되는 레이저의 스캔영역을 동일하게 하여 동일한 스캔영역을 반복적으로 스캔 하기 위함일 수 있다.In addition, the reflective surface 620 may be installed on a side surface of the body except for the upper portion 610 and the lower portion 615, and may be installed such that the rotation shaft 630 and the normal line of each reflective surface 620 are orthogonal to each other. have. This may be to repeatedly scan the same scan area by making the scan area of the laser irradiated from each of the reflective surfaces 620 the same.

또한 상기 반사면(620)은 상기 몸체의 상부(610) 및 하부(615)를 제외한 옆면에 설치될 수 있으며, 상기 각 반사면(620)의 법선이 상기 회전축(630)과 각각 상이한 각도를 가지도록 설치될 수 있다. 이는 상기 각 반사면(620)에서 조사되는 레이저의 스캔영역을 상이하게 하여 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키기 위함일 수 있다.In addition, the reflective surface 620 may be installed on a side surface of the body except for the upper portion 610 and the lower portion 615 , and the normal of each of the reflection surfaces 620 has a different angle from the rotation axis 630 , respectively. can be installed. This may be to expand the scan area of the lidar device by differentiating the scan area of the laser irradiated from each of the reflective surfaces 620 .

또한 상기 반사면(620)은 직사각형 형태일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 삼각형, 사다리꼴 등 다양한 형태일 수 있다.In addition, the reflective surface 620 may have a rectangular shape, but is not limited thereto, and may have various shapes such as a triangle or a trapezoid.

또한 상기 몸체는 상기 반사면(620)을 지지하기 위한 것으로 상부(615), 하부(610) 및 상부(615)와 하부(610)를 연결하는 기둥(612)을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 기둥(612)은 상기 몸체의 상부(615) 및 하부(610)의 중심을 연결하도록 설치될 수 있으며, 상기 몸체의 상부(615) 및 하부(610)의 각 꼭지점을 연결하도록 설치될 수도 있고, 상기 몸체의 상부(615) 및 하부(610)의 각 모서리를 연결하도록 설치될 수도 있으나, 상기 몸체의 상부(615) 및 하부(610)를 연결하여 지지하기 위한 구조에 한정은 없다. In addition, the body may include an upper portion 615 , a lower portion 610 , and a column 612 connecting the upper portion 615 and the lower portion 610 to support the reflective surface 620 . At this time, the pillar 612 may be installed to connect the centers of the upper part 615 and the lower part 610 of the body, and installed to connect the vertices of the upper part 615 and the lower part 610 of the body. It may be, and may be installed to connect each corner of the upper part 615 and the lower part 610 of the body, but there is no limitation to the structure for connecting and supporting the upper part 615 and the lower part 610 of the body. .

또한 상기 몸체는 회전하기 위한 구동력을 전달받기 위해서 구동부(640)에 체결될 수 있으며, 상기 몸체의 하부(610)를 통하여 구동부(640)에 체결될 수도 있고, 상기 몸체의 상부(615)를 통하여 구동부(640)에 체결될 수도 있다.In addition, the body may be fastened to the driving unit 640 in order to receive a driving force for rotation, may be fastened to the driving unit 640 through the lower portion 610 of the body, or through the upper portion 615 of the body. It may be fastened to the driving unit 640 .

또한 상기 몸체의 상부(615) 및 하부(610)는 다각형의 형태일 수 있다. 이 때, 상기 몸체의 상부(615)와 상기 몸체의 하부(610)의 형태는 동일할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 상기 몸체의 상부(615)와 상기 몸체의 하부(610)의 형태가 서로 상이할 수도 있다.Also, the upper portion 615 and the lower portion 610 of the body may have a polygonal shape. At this time, the shape of the upper part 615 of the body and the lower part 610 of the body may be the same, but is not limited thereto, and the shape of the upper part 615 of the body and the lower part 610 of the body are different from each other. You may.

또한 상기 몸체의 상부(615) 및 하부(610)는 크기가 동일할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고 상기 몸체의 상부(615)와 상기 몸체의 하부(610)의 크기가 서로 상이할 수도 있다.Also, the upper portion 615 and the lower portion 610 of the body may have the same size. However, the size of the upper portion 615 of the body is not limited thereto and the size of the lower portion 610 of the body may be different from each other.

또한 상기 몸체의 상부(615) 및/또는 하부(610)는 공기가 지나다닐 수 있는 빈 공간을 포함할 수 있다.Also, the upper portion 615 and/or the lower portion 610 of the body may include an empty space through which air may pass.

도 22에서는 상기 회전 다면 미러(600)가 4개의 반사면(620)을 포함하는 4각 기둥 형태의 육면체로 설명이 되어 있으나, 상기 회전 다면 미러(600)의 반사면(620)이 반드시 4개인 것은 아니며, 반드시 4각 기둥 형태의 6면체인 것은 아니다.In FIG. 22 , the rotating multi-faceted mirror 600 is described as a quadrangular prism-shaped hexahedron including four reflective surfaces 620 , but the reflective surfaces 620 of the rotating multi-faceted mirror 600 are necessarily four. However, it is not necessarily a hexahedron in the form of a tetragonal column.

또한 상기 회전 다면 미러(600)의 회전 각도를 탐지하기 위하여, 라이다 장치는 인코더부를 더 포함할 수 있다. 또한 라이다 장치는 상기 탐지된 회전 각도를 이용하여 상기 회전 다면 미러(600)의 동작을 제어할 수 있다. 이 때, 상기 인코더부는 상기 회전 다면 미러(600)에 포함될 수도 있고, 상기 회전 다면 미러(600)와 이격되어 배치될 수도 있다. In addition, in order to detect the rotation angle of the rotating multi-faceted mirror 600, the lidar device may further include an encoder unit. In addition, the lidar device may control the operation of the rotating multi-faceted mirror 600 using the detected rotation angle. In this case, the encoder unit may be included in the multi-faceted rotating mirror 600 or disposed to be spaced apart from the rotating multi-faceted mirror 600 .

라이다 장치는 그 용도에 따라 요구되는 시야각(FOV)이 다를 수 있다. 예를 들어, 3차원 지도(3D Mapping)을 위한 고정형 라이다 장치의 경우는 수직, 수평방향으로 최대한 넓은 시야각을 요구할 수 있으며, 차량에 배치되는 라이다 장치의 경우는 수평방향으로 상대적으로 넓은 시야각에 비해 수직방향으로 상대적으로 좁은 시야각을 요구할 수 있다. 또한 드론(Dron)에 배치되는 라이다의 경우는 수직, 수평방향으로 최대한 넓은 시야각을 요구 할 수 있다.A required field of view (FOV) may be different for a lidar device depending on its use. For example, a fixed lidar device for 3D mapping may require a wide viewing angle in vertical and horizontal directions, and a lidar device disposed in a vehicle may require a relatively wide viewing angle in the horizontal direction. A relatively narrow viewing angle in the vertical direction may be required. In addition, in the case of a lidar deployed in a drone, the widest possible viewing angle in the vertical and horizontal directions may be required.

또한 라이다 장치의 스캔영역은 회전 다면 미러의 반사면의 수에 기초하여 결정될 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치의 시야각이 결정될 수 있다. 따라서 요구되는 라이다 장치의 시야각에 기초하여 회전 다면 미러의 반사면의 수를 결정 할 수 있다.In addition, the scan area of the lidar device may be determined based on the number of reflective surfaces of the rotating multi-faceted mirror, and accordingly, the viewing angle of the lidar device may be determined. Therefore, it is possible to determine the number of reflective surfaces of the rotating multi-faceted mirror based on the required viewing angle of the lidar device.

도 23 내지 도 25는 반사면의 수와 시야각의 관계에 대하여 설명하는 도면이다.23 to 25 are diagrams for explaining the relationship between the number of reflective surfaces and the viewing angle.

도 23 내지 도 25에는 반사면이 3개, 4개, 5개인 경우에 대하여 설명하나, 상기 반사면의 수는 정해져 있지 않으며, 반사면의 수가 다른 경우 이하 설명을 유추하여 손쉽게 계산할 수 있을 것이다. 또한 도 22 내지 도 24에는 몸체의 상부 및 하부가 정다각형인 경우에 대하여 설명하나, 몸체의 상부 및 하부가 정다각형이 아닌 경우에도 이하 설명을 유추하여 손쉽게 계산할 수 있다.23 to 25 describe the case of three, four, and five reflective surfaces, but the number of the reflective surfaces is not determined. In addition, although the case where the upper and lower portions of the body are regular polygons will be described in FIGS. 22 to 24 , even when the upper and lower portions of the body are not regular polygons, it can be easily calculated by analogy with the following description.

도 23은 상기 반사면의 수가 3개이며 상기 몸체의 상부 및 하부가 정삼각형 형태인 회전 다면 미러(650)의 시야각에 대하여 설명하기 위한 상면도이다.23 is a top view for explaining the viewing angle of the rotating multi-faceted mirror 650 in which the number of the reflective surfaces is three and the upper and lower portions of the body are equilateral triangles.

도 23을 참조하면, 레이저(653)는 상기 회전 다면 미러(650)의 회전축(651)과 일치하는 방향으로 입사될 수 있다. 여기서, 상기 회전 다면 미러(650)의 상부는 정삼각형 형태이므로 3개의 반사면이 이루는 각도는 각 60도 일 수 있다. 그리고 도 23을 참조하면, 상기 회전 다면 미러(650)가 시계방향으로 조금 회전하여 위치하는 경우 상기 레이저는 도면상에서 위쪽부분으로 반사되며, 상기 회전 다면 미러가 반시계 방향으로 조금 회전하여 위치하는 경우 상기 레이저는 도면상에서 아래쪽부분으로 반사될 수 있다. 따라서 도 23을 참조하여 반사되는 레이저의 경로를 계산하면 상기 회전 다면 미러의 최대 시야각을 알 수 있다.Referring to FIG. 23 , the laser 653 may be incident in a direction coincident with the rotational axis 651 of the rotating multi-faceted mirror 650 . Here, since the upper portion of the rotating multi-faceted mirror 650 has an equilateral triangular shape, the angle formed by the three reflective surfaces may be 60 degrees each. And referring to FIG. 23, when the rotating multi-faceted mirror 650 is rotated a little in the clockwise direction, the laser is reflected upward in the drawing, and the rotating multi-faceted mirror is rotated a little in the counterclockwise direction. The laser may be reflected downward in the drawing. Therefore, when the path of the reflected laser is calculated with reference to FIG. 23, the maximum viewing angle of the rotating multi-faceted mirror can be found.

예를 들어, 상기 회전 다면 미러(650)의 1번 반사면을 통하여 반사되는 경우, 반사된 레이저는 상기 입사된 레이저(653)와 위쪽으로 120도의 각도로 반사될 수 있다. 또한 상기 회전 다면 미러의 3번 반사면을 통하여 반사되는 경우, 반사된 레이저는 상기 입사된 레이저와 아래쪽으로 120도의 각도로 반사될 수 있다.For example, when reflected through the first reflective surface of the rotating multi-faceted mirror 650 , the reflected laser may be reflected upward at an angle of 120 degrees from the incident laser 653 . Also, when reflected through the third reflective surface of the rotating multi-faceted mirror, the reflected laser may be reflected downward at an angle of 120 degrees from the incident laser.

따라서 상기 회전 다면 미러(650)의 상기 반사면의 수가 3개이며, 상기 몸체의 상부 및 하부가 정삼각형 형태인 경우, 상기 회전 다면 미러의 최대 시야각은 240도 일 수 있다.Therefore, when the number of the reflective surfaces of the rotating multi-faceted mirror 650 is three, and the upper and lower portions of the body are equilateral triangles, the maximum viewing angle of the rotating multi-faceted mirror may be 240 degrees.

도 24는 상기 반사면의 수가 4개이며 상기 몸체의 상부 및 하부가 정사각형 형태인 회전 다면 미러의 시야각에 대하여 설명하기 위한 상면도이다.24 is a top view for explaining a viewing angle of a rotating multi-faceted mirror in which the number of the reflective surfaces is four and the upper and lower portions of the body have a square shape.

도 24를 참조하면, 레이저(663)는 상기 회전 다면 미러(660)의 회전축(661)과 일치하는 방향으로 입사될 수 있다. 여기서, 상기 회전 다면 미러(660)의 상부는 정사각형 형태 이므로 4개의 반사면이 이루는 각도는 각 90도 일 수 있다. 그리고 도 24를 참조하면 상기 회전 다면 미러(660)가 시계방향으로 조금 회전하여 위치하는 경우 상기 레이저는 도면상에서 위쪽부분으로 반사되며, 상기 회전 다면 미러(660)가 반시계 방향으로 조금 회전하여 위치하는 경우 상기 레이저는 도면상에서 아래쪽부분으로 반사될 수 있다. 따라서 도 24를 참조하여 반사되는 레이저의 경로를 계산하면 상기 회전 다면 미러(660)의 최대 시야각을 알 수 있다.Referring to FIG. 24 , the laser 663 may be incident in a direction coincident with the rotation axis 661 of the multi-faceted rotation mirror 660 . Here, since the upper portion of the rotating multi-faceted mirror 660 has a square shape, the angle formed by the four reflective surfaces may be 90 degrees each. And, referring to FIG. 24, when the rotating multi-faceted mirror 660 is rotated a little in the clockwise direction, the laser is reflected upward in the drawing, and the rotating multi-faceted mirror 660 is rotated a little in the counterclockwise direction to position In this case, the laser may be reflected downward in the drawing. Therefore, when the path of the reflected laser is calculated with reference to FIG. 24 , the maximum viewing angle of the rotating multi-faceted mirror 660 can be found.

예를 들어, 상기 회전 다면 미러(660)의 1번 반사면을 통하여 반사되는 경우, 반사된 레이저는 상기 입사된 레이저(663)와 위쪽으로 90도의 각도로 반사될 수 있다. 또한 상기 회전 다면 미러(660)의 4번 반사면을 통하여 반사되는 경우, 반사된 레이저는 상기 입사된 레이저(663)와 아래쪽으로 90도의 각도로 반사될 수 있다.For example, when reflected through the No. 1 reflective surface of the rotating multi-faceted mirror 660 , the reflected laser may be reflected upwardly at an angle of 90 degrees from the incident laser 663 . Also, when reflected through the fourth reflective surface of the rotating multi-faceted mirror 660 , the reflected laser may be reflected downward at an angle of 90 degrees to the incident laser 663 .

따라서 상기 회전 다면 미러(660)의 상기 반사면의 수가 4개이며, 상기 몸체의 상부 및 하부가 정사각형 형태인 경우, 상기 회전 다면 미러(660)의 최대 시야각은 180도 일 수 있다.Accordingly, when the number of the reflective surfaces of the rotating multi-faceted mirror 660 is four and the upper and lower portions of the body have a square shape, the maximum viewing angle of the rotating multi-faceted mirror 660 may be 180 degrees.

도 24는 상기 반사면의 수가 5개이며 상기 몸체의 상부 및 하부가 정오각형 형태인 회전 다면 미러의 시야각에 대하여 설명하기 위한 상면도이다.24 is a top view for explaining a viewing angle of a rotating multi-faceted mirror in which the number of the reflective surfaces is five and the upper and lower portions of the body have a regular pentagonal shape.

도 24를 참조하면, 레이저(673)는 상기 회전 다면 미러(670)의 회전축(671)과 일치하는 방향으로 입사될 수 있다. 여기서, 상기 회전 다면 미러(670)의 상부는 정오각형 형태 이므로 5개의 반사면이 이루는 각도는 각 108도 일 수 있다. 그리고 도 24를 참조하면, 상기 회전 다면 미러(670)가 시계방향으로 조금 회전하여 위치하는 경우 상기 레이저는 도면상에서 위쪽부분으로 반사되며, 상기 회전 다면 미러(670)가 반시계 방향으로 조금 회전하여 위치하는 경우 상기 레이저는 도면상에서 아래쪽부분으로 반사될 수 있다. 따라서 도 24를 참조하여 반사되는 레이저의 경로를 계산하면 상기 회전 다면 미러의 최대 시야각을 알 수 있다.Referring to FIG. 24 , the laser 673 may be incident in a direction coincident with the rotation axis 671 of the multi-faceted rotation mirror 670 . Here, since the upper portion of the rotating multi-faceted mirror 670 has a regular pentagonal shape, the angle formed by the five reflective surfaces may be 108 degrees each. And referring to FIG. 24, when the rotating multi-faceted mirror 670 is rotated a little in the clockwise direction, the laser is reflected upward in the drawing, and the rotating multi-faceted mirror 670 is rotated a little in the counterclockwise direction. When positioned, the laser may be reflected downward in the drawing. Therefore, when the path of the reflected laser is calculated with reference to FIG. 24, the maximum viewing angle of the rotating multi-faceted mirror can be found.

예를 들어, 상기 회전 다면 미러(670)의 1번 반사면을 통하여 반사되는 경우, 반사된 레이저는 상기 입사된 레이저(673)와 위쪽으로 72도의 각도로 반사될 수 있다. 또한 상기 회전 다면 미러(670)의 5번 반사면을 통하여 반사되는 경우, 반사된 레이저는 상기 입사된 레이저(673)와 아래쪽으로 72도의 각도로 반사될 수 있다.For example, when reflected through the No. 1 reflective surface of the rotating multi-faceted mirror 670 , the reflected laser may be reflected upwardly at an angle of 72 degrees from the incident laser 673 . Also, when reflected through the fifth reflective surface of the rotating multi-faceted mirror 670 , the reflected laser may be reflected downward at an angle of 72 degrees to the incident laser 673 .

따라서 상기 회전 다면 미러(670)의 상기 반사면의 수가 5개이며, 상기 몸체의 상부 및 하부가 정오각형 형태인 경우, 상기 회전 다면 미러의 최대 시야각은 144도 일 수 있다.Accordingly, when the number of the reflective surfaces of the rotating multi-faceted mirror 670 is five and the upper and lower portions of the body have a regular pentagonal shape, the maximum viewing angle of the rotating multi-faceted mirror may be 144 degrees.

결과적으로 상술한 도 23 내지 도 25를 참조하면, 상기 회전 다면 미러의 반사면의 수가 N개이고, 상기 몸체의 상부 및 하부가 N각형인 경우, 상기 N각형의 내각을 세타라 하면, 상기 회전 다면 미러의 최대 시야각은 360도-2세타가 될 수 있다.As a result, referring to FIGS. 23 to 25, when the number of reflective surfaces of the rotating multi-faceted mirror is N, and the upper and lower portions of the body are N-shaped, if the inner angle of the N-shaped is theta, the rotating facet The maximum viewing angle of the mirror can be 360 degrees - 2 theta.

다만, 상술한 상기 회전 다면 미러의 시야각은 최대값을 계산한 것일 뿐이므로 라이다 장치에서 상기 회전 다면 미러에 의해 결정되는 시야각은 상기 계산한 최대값보다 작을 수 있다. 또한 이 때 라이다 장치는 상기 회전 다면 미러의 각 반사면의 일부분만을 스캐닝에 이용할 수 있다.However, since the above-described viewing angle of the rotating multi-faceted mirror is only a calculated maximum value, the viewing angle determined by the rotating multi-faceted mirror in the lidar device may be smaller than the calculated maximum value. Also, at this time, the lidar device may use only a portion of each reflective surface of the rotating multi-faceted mirror for scanning.

라이다 장치의 스캐닝부가 회전 다면 미러를 포함하는 경우 회전 다면 미러는 레이저 출력부에서 출사된 레이저를 라이다 장치의 스캔영역을 향해 조사하기 위해 이용될 수 있으며, 스캔영역상에 존재하는 대상체로부터 반사된 레이저를 센서부로 수광시키기 위해 이용될 수 있다.When the scanning unit of the LIDAR device includes a rotating multi-faceted mirror, the rotating multi-faceted mirror may be used to irradiate the laser emitted from the laser output unit toward the scan area of the LIDAR device, and is reflected from an object existing on the scan area. It can be used to receive the laser from the sensor unit.

여기서 출사된 레이저를 라이다 장치의 스캔영역으로 조사하기 위해 이용되는 회전 다면 미러의 각 반사면의 일 부분을 조사부분으로 지칭하기로 한다. 또한 스캔영역상에 존재하는 대상체로부터 반사된 레이저를 센서부로 수광시키기 위한 회전 다면 미러의 각 반사면의 일 부분을 수광부분으로 지칭하기로 한다. Here, a portion of each reflective surface of the rotating multi-faceted mirror used to irradiate the emitted laser to the scan area of the lidar device will be referred to as an irradiation part. In addition, a portion of each reflective surface of the rotating multi-faceted mirror for receiving the laser reflected from the object existing on the scan area to the sensor unit will be referred to as a light receiving portion.

도 26은 일 실시예에 따른 회전 다면 미러의 조사부분 및 수광부분을 설명하기 위한 도면이다.26 is a view for explaining an irradiating portion and a light receiving portion of the rotating multi-faceted mirror according to an embodiment.

도 26을 참조하면, 레이저 출력부(100)에서 출사된 레이저는 점 형태의 조사영역을 가질 수 있으며, 회전 다면 미러(700)의 반사면에 입사될 수 있다. 다만, 도 26에는 표현되지 않았으나, 상기 레이저 출력부(100)에서 출사된 레이저는 선 또는 면 형태의 조사영역을 가질 수 있다.Referring to FIG. 26 , the laser emitted from the laser output unit 100 may have a dot-shaped irradiation area, and may be incident on the reflective surface of the rotating multi-faceted mirror 700 . However, although not shown in FIG. 26 , the laser emitted from the laser output unit 100 may have an irradiation area in the form of a line or a plane.

상기 레이저 출력부(100)에서 출사된 레이저가 점 형태의 조사영역을 갖는 경우, 상기 회전 다면 미러(700)에서 조사부분(720)은 상기 출사된 레이저가 상기 회전 다면 미러와 만나는 점을 상기 회전 다면 미러의 회전방향으로 이은 선 형태가 될 수 있다. 따라서 이 경우 상기 회전 다면 미러(700)의 조사부분(720)은 각 반사면에 상기 회전 다면 미러(700)의 회전축(710)과 수직한 방향의 선 형태로 위치할 수 있다.When the laser emitted from the laser output unit 100 has a dot-shaped irradiation area, the irradiation part 720 in the rotating multi-faceted mirror 700 rotates the point where the emitted laser meets the rotating multi-faceted mirror. It may be in the form of a line connected in the direction of rotation of the multi-faceted mirror. Accordingly, in this case, the irradiation portion 720 of the multi-faceted rotating mirror 700 may be positioned on each reflective surface in the form of a line in a direction perpendicular to the rotation axis 710 of the rotating multi-faceted mirror 700 .

또한 상기 회전 다면 미러(700)의 조사부분(720)에서 조사되어, 라이다 장치(1000)의 스캔영역(510)으로 조사된 레이저는 상기 스캔영역(510)상에 존재하는 대상체로(500)부터 반사될 수 있으며, 상기 대상체(500)로부터 반사된 레이저(735)는 조사된 레이저(725)보다 큰 범위에서 반사될 수 있다. 따라서 상기 대상체(500)로부터 반사된 레이저(735)는 조사된 레이저와 평행하며, 더 넓은 범위로 라이다 장치(1000)로 수광 될 수 있다.In addition, the laser irradiated from the irradiated portion 720 of the rotating multi-faceted mirror 700 and irradiated to the scan area 510 of the lidar device 1000 is an object 500 present on the scan area 510 . may be reflected from, and the laser 735 reflected from the object 500 may be reflected in a larger range than the irradiated laser 725 . Accordingly, the laser 735 reflected from the object 500 is parallel to the irradiated laser and may be received by the lidar device 1000 in a wider range.

이 때, 상기 대상체(500)로부터 반사된 레이저(735)는 상기 회전 다면 미러(700)의 반사면의 크기보다 크게 전달될 수 있다. 그러나 상기 회전 다면 미러(700)의 수광부분(730)은 상기 대상체(500)로부터 반사된 레이저(735)를 센서부(300)로 수광시키기 위한 부분으로 상기 회전 다면 미러(700)의 반사면의 크기보다 작은 상기 반사면의 일 부분일 수 있다. In this case, the laser 735 reflected from the object 500 may be transmitted larger than the size of the reflective surface of the rotating multi-faceted mirror 700 . However, the light-receiving portion 730 of the rotating multi-faceted mirror 700 is a portion for receiving the laser 735 reflected from the object 500 to the sensor unit 300, and the reflective surface of the rotating multi-faceted mirror 700 is It may be a portion of the reflective surface that is smaller than the size.

예를 들어, 도 26에서 표현된 바와 같이 상기 대상체(500)로부터 반사된 레이저(735)가 상기 회전 다면 미러(700)를 통해서 센서부(300)를 향해 전달되는 경우 상기 회전 다면 미러(700)의 반사면 중 상기 센서부(300)를 향해 전달되도록 반사하는 부분이 수광부분(730)이 될 수 있다. 따라서 상기 회전 다면 미러(700)의 수광부분(730)은 상기 반사면 중 상기 센서부(300)를 향해 전달되도록 반사하는 일 부분을 상기 회전 다면 미러(700)의 회전방향으로 연장시킨 부분일 수 있다. For example, as shown in FIG. 26 , when the laser 735 reflected from the object 500 is transmitted toward the sensor unit 300 through the rotating multi-faceted mirror 700 , the rotating multi-faceted mirror 700 . A portion of the reflective surface of the reflective surface to be reflected to be transmitted toward the sensor unit 300 may be the light receiving portion 730 . Therefore, the light-receiving portion 730 of the rotating multi-faceted mirror 700 may be a portion extending in the rotational direction of the rotating multi-faceted mirror 700 by reflecting a portion of the reflecting surface to be transmitted toward the sensor unit 300 . have.

또한 상기 회전 다면 미러(700)와 상기 센서부(300) 사이에 집광렌즈를 더 포함하는 경우, 상기 회전 다면 미러(700)의 수광부분(730)은 상기 반사면 중 상기 집광렌즈를 향해 전달되도록 반사하는 일 부분을 상기 회전 다면 미러(700)의 회전방향으로 연장시킨 부분일 수 있다.In addition, when a condensing lens is further included between the rotating multi-faceted mirror 700 and the sensor unit 300, the light-receiving portion 730 of the rotating multi-faceted mirror 700 is transmitted toward the condensing lens among the reflective surfaces. The reflecting portion may be a portion extending in the rotational direction of the rotating multi-faceted mirror 700 .

다만 도 26에서는 상기 회전 다면 미러(700)의 조사부분(720)과 수광부분(730)을 이격되어 있는 것처럼 설명하였으나, 상기 회전 다면 미러(1550)의 조사부분(720)과 수광부분(730)은 일부가 겹칠 수도 있으며, 상기 조사부분(720)이 상기 수광부분(730)의 내부에 포함 될 수도 있다.However, in FIG. 26 , the irradiating part 720 and the light receiving part 730 of the rotating multi-faceted mirror 700 were described as being spaced apart, but the irradiating part 720 and the light receiving part 730 of the rotating multi-faceted mirror 1550 . A portion may overlap, and the irradiating portion 720 may be included in the light receiving portion 730 .

또한 일 실시예에 따르면, 스티어링 컴포넌트(230)는 출사된 레이저의 위상을 변화시키고 이를 통하여 조사 방향을 변경하기 위하여 OPA(Optical phased array)등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.Also, according to an embodiment, the steering component 230 may include, but is not limited to, an optical phased array (OPA), etc. to change the phase of the emitted laser and thereby change the irradiation direction.

일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저 출력부에서 방출되는 레이저 빔을 대상체로 향하게 하는 옵틱부를 포함할 수 있다.The lidar device according to an embodiment may include an optic unit for directing a laser beam emitted from a laser output unit to an object.

상기 옵틱부는 레이저 출력부에서 방출되는 레이저 빔을 콜리메이션 시키고 스티어링 시키는 BCSC(Beam Collimation and Steering Component)를 포함할 수 있다. 상기 BCSC는 하나의 컴포넌트로 구성될 수도 있고, 복수개의 컴포넌트로 구성될 수도 있다.The optic unit may include a beam collimation and steering component (BCSC) for collimating and steering the laser beam emitted from the laser output unit. The BCSC may consist of one component or a plurality of components.

도 27은 일 실시예에 따른 옵틱부를 설명하기 위한 도면이다.27 is a view for explaining an optic unit according to an embodiment.

도 27을 참조하면, 일 실시예에 따른 옵틱부는 복수 개의 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 콜리메이션 컴포넌트(210) 및 스티어링 컴포넌트(230)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 27 , an optic unit according to an embodiment may include a plurality of components. For example, it may include a collimation component 210 and a steering component 230 .

일 실시예에 따르면, 콜리메이션 컴포넌트(210)는 레이저 출력부(100)에서 방출된 빔을 콜리메이션 시키는 역할을 수행할 수 있고, 스티어링 컴포넌트(230)는 콜리메이션 컴포넌트(210)에서 방출된 콜리메이션된 빔을 스티어링 시키는 역할을 수행할 수 있다. 결과적으로, 옵틱부에서 방출되는 레이저 빔은 미리 정해진 방향으로 향하게 될 수 있다.According to an embodiment, the collimation component 210 may serve to collimate the beam emitted from the laser output unit 100 , and the steering component 230 may perform a collimation function emitted from the collimation component 210 . It can serve to steer the mated beam. As a result, the laser beam emitted from the optic unit can be directed in a predetermined direction.

콜리메이션 컴포넌트(210)는 마이크로 렌즈가 될 수도 있고, 메타표면이 될 수도 있다.The collimation component 210 may be a micro lens or a metasurface.

콜리메이션 컴포넌트(210)가 마이크로 렌즈인 경우, 기판의 한쪽 면에 마이크로 렌즈 어레이가 배치될 수도 있고, 기판의 양면에 마이크로 렌즈 어레이가 배치될 수도 있다.When the collimation component 210 is a micro lens, the micro lens array may be disposed on one side of the substrate, or the micro lens array may be disposed on both sides of the substrate.

콜리메이션 컴포넌트(210)가 메타표면인 경우, 메타표면에 포함된 복수의 나노기둥에 의해 형성된 나노패턴에 의해 레이저 빔이 콜리메이션될 수 있다.When the collimation component 210 is a metasurface, the laser beam may be collimated by a nanopattern formed by a plurality of nanopillars included in the metasurface.

스티어링 컴포넌트(230)는 마이크로 렌즈가 될 수도 있고, 마이크로 프리즘이 될 수도 있고, 메타표면이 될 수도 있다.The steering component 230 may be a micro lens, a micro prism, or a metasurface.

스티어링 컴포넌트(230)가 마이크로 렌즈인 경우, 기판의 한쪽 면에 마이크로 렌즈 어레이가 배치될 수도 있고, 기판의 양면에 마이크로 렌즈 어레이가 배치될 수도 있다.When the steering component 230 is a micro lens, the micro lens array may be disposed on one side of the substrate, and the micro lens array may be disposed on both sides of the substrate.

스티어링 컴포넌트(230)가 마이크로 프리즘인 경우, 마이크로 프리즘의 각도에 의해 스티어링 시킬 수 있다.When the steering component 230 is a micro prism, it may be steered by the angle of the micro prism.

스티어링 컴포넌트(230)가 메타표면인 경우, 메타표면에 포함된 복수의 나노기둥에 의해 형성된 나노패턴에 의해 레이저 빔이 스티어링될 수 있다.When the steering component 230 is a metasurface, the laser beam may be steered by a nanopattern formed by a plurality of nanopillars included in the metasurface.

일 실시예에 따르면, 옵틱부가 복수개의 컴포넌트를 포함하는 경우, 복수개의 컴포넌트들 사이에 올바른 배치가 필요할 수 있다. 이때, 얼라인(alignment) 마크(mark)를 통해 콜리메이션 컴포넌트와 스티어링 컴포넌트를 올바르게 배치할 수 있다. 또한, 얼라인(alignment) 마크(mark)를 통해 PCB(Printed Circuit Board), VCSEL array, 콜리메이션 컴포넌트 및 스티어링 컴포넌트를 올바르게 배치할 수 있다.According to an embodiment, when the optic unit includes a plurality of components, correct arrangement among the plurality of components may be required. In this case, the collimation component and the steering component may be correctly disposed through an alignment mark. In addition, a printed circuit board (PCB), a VCSEL array, a collimation component, and a steering component can be correctly placed through an alignment mark.

예를 들어, VCSEL array에 포함된 VCSEL unit들 사이 또는 VCSEL array의 엣지 부분에 얼라인 마크를 삽입하여 VCSEL array와 콜리메이션 컴포넌트를 올바르게 배치할 수 있다.For example, by inserting an alignment mark between VCSEL units included in the VCSEL array or at the edge portion of the VCSEL array, the VCSEL array and the collimation component can be correctly positioned.

또한 예를 들어, 콜리메이션 컴포넌트의 사이 또는 엣지 부분에 얼라인 마크를 삽입하여 콜리메이션 컴포넌트와 스티어링 컴포넌트를 올바르게 배치할 수 있다.Also, for example, by inserting an alignment mark between the collimation components or at an edge portion, the collimation component and the steering component can be correctly positioned.

도 28은 일 실시예에 따른 옵틱부를 설명하기 위한 도면이다.28 is a diagram for describing an optic unit according to an exemplary embodiment.

도 28을 참조하면, 일 실시예에 따른 옵틱부는 하나의 단일 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메타 컴포넌트(270)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 28 , the optic unit according to an embodiment may include one single component. For example, it may include a meta component 270 .

일 실시예에 따르면, 메타 컴포넌트(270)는 레이저 출력부(100)에서 출사되는 레이저 빔을 콜리메이션 시킬 수도 있고, 스티어링 시킬 수도 있다.According to an embodiment, the meta component 270 may collimate or steer the laser beam emitted from the laser output unit 100 .

예를 들어, 메타 컴포넌트(270)는 복수 개의 메타표면을 포함하여, 하나의 메타표면에서는 레이저 출력부(100)에서 출사되는 레이저 빔을 콜리메이션 시키고, 다른 하나의 메타표면에서는 콜리메이션된 레이저 빔을 스티어링시킬 수 있다. 이하의 도 29에서 구체적으로 설명한다.For example, the meta-component 270 includes a plurality of metasurfaces to collimate the laser beam emitted from the laser output unit 100 on one metasurface, and collimate the collimated laser beam on the other metasurface. can be steered. It will be described in detail with reference to FIG. 29 below.

또는 예를 들어, 메타 컴포넌트(270)는 하나의 메타표면을 포함하여 레이저 출력부(100)에서 출사되는 레이저 빔을 콜리메이션 시키고, 스티어링시킬 수 있다. 이하의 도 24에서 구체적으로 설명한다.Alternatively, for example, the meta component 270 may include one meta surface to collimate and steer the laser beam emitted from the laser output unit 100 . It will be described in detail with reference to FIG. 24 below.

도 29는 일 실시예에 따른 메타 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.29 is a diagram for describing a meta component according to an embodiment.

도 29를 참조하면, 일 실시예에 따른 메타 컴포넌트(270)는 복수 개의 메타표면(271, 273)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 메타표면(271) 및 제2 메타표면(273)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 29 , the meta component 270 according to an embodiment may include a plurality of metasurfaces 271 and 273 . For example, it may include a first metasurface 271 and a second metasurface 273 .

제1 메타표면(271)은 레이저 출력부(100)에서 레이저 빔이 출사되는 방향에 배치될 수 있다. 제1 메타표면(271)은 복수 개의 나노기둥을 포함할 수 있다. 제1 메타표면은 복수 개의 나노기둥에 의해 나노패턴을 형성할 수 있다. 제1 메타표면(271)은 상기 형성된 나노패턴에 의해 레이저 출력부(100)에서 출사되는 레이저 빔을 콜리메이션시킬 수 있다.The first meta surface 271 may be disposed in a direction in which the laser beam is emitted from the laser output unit 100 . The first metasurface 271 may include a plurality of nanopillars. The first metasurface may form a nanopattern by a plurality of nanopillars. The first metasurface 271 may collimate the laser beam emitted from the laser output unit 100 by the formed nanopattern.

제2 메타표면(273)은 제1 메타표면(271)에서 레이저 빔이 출력되는 방향에 배치될 수 있다. 제2 메타표면(273)은 복수 개의 나노기둥을 포함할 수 있다. 제2 메타표면(273)은 복수 개의 나노기둥에 의해 나노패턴을 형성할 수 있다. 제2 메타표면(273)은 상기 형성된 나노패턴에 의해 레이저 출력부(100)에서 출사되는 레이저 빔을 스티어링시킬 수 있다. 예를 들어, 도 24에 도시된 바와 같이, 복수 개의 나노기둥의 폭(W)의 증감률에 의해 레이저 빔을 특정 방향으로 스티어링시킬 수 있다. 또한, 복수 개의 나노기둥들의 간격(P), 높이(H) 및 단위 길이 당 개수 등에 의해 레이저 빔을 특정 방향으로 스티어링시킬 수 있다.The second metasurface 273 may be disposed in a direction in which the laser beam is output from the first metasurface 271 . The second metasurface 273 may include a plurality of nanopillars. The second metasurface 273 may form a nanopattern by a plurality of nanopillars. The second metasurface 273 may steer the laser beam emitted from the laser output unit 100 by the formed nanopattern. For example, as shown in FIG. 24 , the laser beam may be steered in a specific direction by the increase/decrease rate of the width W of the plurality of nanopillars. In addition, the laser beam may be steered in a specific direction by the spacing P, the height H, and the number per unit length of the plurality of nanopillars.

도 30은 다른 일 실시예에 따른 메타 컴포넌트를 설명하기 위한 도면이다.30 is a diagram for describing a meta component according to another embodiment.

도 30을 참조하면, 일 실시예에 따른 메타 컴포넌트(270)는 하나의 메타표면(274)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 30 , the meta component 270 according to an embodiment may include one metasurface 274 .

메타표면(275)은 양면에 복수의 나노기둥을 포함할 수 있다. 예를 들어, 메타표면(275)은 제1 면에 제1 나노기둥세트(276)를 포함하고, 제2 면에 제2 나노기둥세트(278)를 포함할 수 있다.The metasurface 275 may include a plurality of nanopillars on both sides. For example, the metasurface 275 may include a first set of nanopillars 276 on a first surface and a second set of nanopillars 278 on a second surface.

메타표면(275)은 양면에 각각의 나노패턴을 형성하는 복수의 나노기둥에 의해, 레이저 출력부(100)에서 출사되는 레이저 빔을 콜리메이션 시킨 후 스티어링시킬 수 있다.The metasurface 275 may be steered after collimating the laser beam emitted from the laser output unit 100 by a plurality of nanopillars forming respective nanopatterns on both surfaces.

예를 들어, 메타표면(275)의 일측에 배치된 제1 나노기둥세트(276)는 나노패턴을 형성할 수 있다. 제1 나노기둥세트(276)에 의해 형성된 상기 나노패턴에 의해 레이저 출력부(100)에서 출사되는 레이저 빔을 콜리메이션시킬 수 있다. 메타표면(275)의 타측에 배치된 제2 나노기둥세트(278)는 나노패턴을 형성할 수 있다. 제2 나노기둥세트(278)에 의해 형성된 상기 나노패턴에 의해 제1 나노기둥(276)을 거친 레이저 빔이 특정 방향으로 스티어링될 수 있다.For example, the first set of nanopillars 276 disposed on one side of the metasurface 275 may form a nanopattern. The laser beam emitted from the laser output unit 100 may be collimated by the nanopattern formed by the first set of nanopillars 276 . The second set of nanopillars 278 disposed on the other side of the metasurface 275 may form a nanopattern. The laser beam passing through the first nanopillar 276 may be steered in a specific direction by the nanopattern formed by the second set of nanopillars 278 .

도 31은 일 실시예에 따른 SPAD 어레이를 설명하기 위한 도면이다.31 is a view for explaining a SPAD array according to an embodiment.

도 31을 참조하면, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 SPAD 어레이(750)를 포함할 수 있다. 도 31은 8X8 SPAD 어레이를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 10X10, 12X12, 24X24, 64X64 등이 될 수 있다.Referring to FIG. 31 , the sensor unit 300 according to an embodiment may include a SPAD array 750 . 31 shows an 8X8 SPAD array, but is not limited thereto, and may be 10X10, 12X12, 24X24, 64X64, or the like.

일 실시예에 따른 SPAD 어레이(750)는 복수의 SPAD(751)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 SPAD(751)은 매트릭스 구조로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 원형, 타원형, 허니콤 구조 등으로 배치될 수 있다.The SPAD array 750 according to an embodiment may include a plurality of SPADs 751 . For example, the plurality of SPADs 751 may be arranged in a matrix structure, but is not limited thereto, and may be arranged in a circular, oval, honeycomb structure, or the like.

SPAD 어레이(750)에 레이저 빔이 입사되면, 아발란치(avalanche) 현상에 의해 광자를 디텍팅(detecting)할 수 있다. 일 실시예에 따르면, SPAD 어레이(750)에 의한 결과를 히스토그램(histogram)의 형태로 축적할 수 있다.When a laser beam is incident on the SPAD array 750 , photons may be detected by an avalanche phenomenon. According to an embodiment, the results of the SPAD array 750 may be accumulated in the form of a histogram.

도 32는 일 실시예에 따른 SPAD의 히스토그램을 설명하기 위한 도면이다.32 is a diagram for explaining a histogram of SPAD according to an embodiment.

도 32를 참조하면, 일 실시예에 따른 SPAD(751)는 광자를 디텍팅할 수 있다. SPAD(751)가 광자를 디텍팅할 경우, 신호(766, 767)가 생성될 수 있다.Referring to FIG. 32 , the SPAD 751 according to an embodiment may detect a photon. When the SPAD 751 detects a photon, signals 766 and 767 may be generated.

SPAD(751)가 광자를 디텍팅한 후, 다시 광자를 디텍팅할 수 있는 상태로 되돌아가기까지 회복 시간(recovery time)이 필요할 수 있다. SPAD(751)가 광자를 디텍팅한 후 회복 시간이 지나지 않은 경우, 이때 광자가 SPAD(751)에 입사가 되더라도, SPAD(751)는 광자를 디텍팅할 수 없게 된다. 따라서, SPAD(751)의 레졸루션(resolution)은 회복 시간에 의해 정해질 수 있다.After the SPAD 751 detects a photon, a recovery time may be required until it returns to a state capable of detecting a photon again. When the recovery time has not elapsed after the SPAD 751 detects the photon, even if the photon is incident on the SPAD 751 at this time, the SPAD 751 cannot detect the photon. Accordingly, the resolution of the SPAD 751 may be determined by the recovery time.

일 실시예에 따르면, SPAD(751)는 레이저 출력부에서 레이저 빔이 출력되고 나서 일정 시간동안 광자를 디텍팅할 수 있다. 이때, SPAD(751)는 일정 기간의 사이클동안 광자를 디텍팅할 수 있다. 예를 들어, SPAD(751)는 사이클동안 SPAD(751)의 타임 레졸루션(time resolution)에 따라 광자를 여러 번 디텍팅할 수 있다. 이때, SPAD(751)의 타임 레졸루션은 SPAD(751)의 회복 시간에 의해 정해질 수 있다.According to an embodiment, the SPAD 751 may detect photons for a predetermined time after the laser beam is output from the laser output unit. In this case, the SPAD 751 may detect photons during a cycle of a predetermined period. For example, the SPAD 751 may detect a photon multiple times during a cycle, depending on the time resolution of the SPAD 751 . In this case, the time resolution of the SPAD 751 may be determined by the recovery time of the SPAD 751 .

일 실시예에 따르면, SPAD(751)는 대상체에서 반사된 광자 및 이외의 광자를 디텍팅할 수 있다. 예를 들어, SPAD(751)는 대상체에서 반사된 광자를 디텍팅할 경우, 신호(767)를 생성할 수 있다.According to an embodiment, the SPAD 751 may detect a photon reflected from the object and photons other than the photon. For example, when the SPAD 751 detects a photon reflected from the object, the SPAD 751 may generate a signal 767 .

또한 예를 들어, SPAD(751)는 대상체에서 반사된 광자 이외의 광자를 디텍팅할 경우, 신호(766)를 생성할 수 있다. 이때, 대상체에서 반사된 광자 이외의 광자란 햇빛, 윈도우에서 반사된 레이저 빔 등이 있을 수 있다.Also, for example, when the SPAD 751 detects a photon other than a photon reflected from the object, the SPAD 751 may generate a signal 766 . In this case, photons other than the photon reflected from the object may include sunlight, a laser beam reflected from a window, and the like.

일 실시예에 따르면, SPAD(751)는 레이저 출력부에서 레이저 빔을 출력한 이후 일정 시간의 사이클동안 광자를 디텍팅할 수 있다.According to an embodiment, the SPAD 751 may detect a photon for a cycle of a predetermined time after outputting the laser beam from the laser output unit.

예를 들어, SPAD(751)는 레이저 출력부에서 첫번째 레이저 빔을 출력한 후 제1 사이클 동안 광자를 디텍팅 할 수 있다. 이때, SPAD(751)는 광자를 디텍팅한 후 제1 디텍팅 신호(761)를 생성할 수 있다. For example, the SPAD 751 may detect a photon during the first cycle after outputting the first laser beam from the laser output unit. In this case, the SPAD 751 may generate the first detection signal 761 after detecting the photon.

또한 예를 들어, SPAD(751)는 레이저 출력부에서 두번째 레이저 빔을 출력한 후 제2 사이클 동안 광자를 디텍팅 할 수 있다. 이때, SPAD(751)는 광자를 디텍팅한 후 제2 디텍팅 신호(762)를 생성할 수 있다.Also, for example, the SPAD 751 may detect a photon during a second cycle after outputting a second laser beam from the laser output unit. In this case, the SPAD 751 may generate a second detection signal 762 after detecting the photon.

또한 예를 들어, SPAD(751)는 레이저 출력부에서 세번째 레이저 빔을 출력한 후 제3 사이클 동안 광자를 디텍팅 할 수 있다. 이때, SPAD(751)는 광자를 디텍팅한 후 제3 디텍팅 신호(763)를 생성할 수 있다.Also, for example, the SPAD 751 may detect a photon during a third cycle after outputting a third laser beam from the laser output unit. In this case, the SPAD 751 may generate a third detection signal 763 after detecting the photon.

또한 예를 들어, SPAD(751)는 레이저 출력부에서 N번째 레이저 빔을 출력한 후 제N 사이클 동안 광자를 디텍팅 할 수 있다. 이때, SPAD(751)는 광자를 디텍팅한 후 제N 디텍팅 신호(764)를 생성할 수 있다.Also, for example, the SPAD 751 may detect a photon during an Nth cycle after outputting an Nth laser beam from the laser output unit. In this case, the SPAD 751 may generate an N-th detection signal 764 after detecting the photon.

이때, 제1 디텍팅 신호(761), 제2 디텍팅 신호(762), 제3 디텍팅 신호(763) ?? 제N 디텍팅 신호(764)에는 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호(767) 또는 대상체에서 반사된 광자 이외의 광자에 의한 신호(766)가 포함될 수 있다.At this time, the first detecting signal 761 , the second detecting signal 762 , and the third detecting signal 763 ?? The Nth detection signal 764 may include a signal 767 by a photon reflected from the object or a signal 766 by a photon other than a photon reflected from the object.

이때, 제N 디텍팅 신호(764)는 N번째 레이저 빔을 출력한 후 제N 사이클 동안의 광자 디텍팅 신호일 수 있다. 예를 들어, N은 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300 등이 될 수 있다.In this case, the N-th detection signal 764 may be a photon detection signal for an N-th cycle after outputting the N-th laser beam. For example, N may be 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, and the like.

SPAD(751)에 의한 신호들은 히스토그램의 형태로 축적될 수 있다. 히스토그램은 복수의 히스토그램 빈(bin)을 가질 수 있다. SPAD(751)에 의한 신호들은 각각 히스토그램 빈에 대응되어 히스토그램의 형태로 축적될 수 있다.Signals by the SPAD 751 may be accumulated in the form of a histogram. A histogram may have a plurality of histogram bins. Signals by the SPAD 751 may be accumulated in the form of a histogram corresponding to each histogram bin.

예를 들어, 히스토그램은 하나의 SPAD(751)에 의한 신호들을 축적하여 형성될 수도 있고, 복수의 SPAD(751)에 의한 신호들을 축적하여 형성될 수도 있다.For example, the histogram may be formed by accumulating signals by one SPAD 751 or by accumulating signals by a plurality of SPADs 751 .

예를 들어, 제1 디텍팅 신호(761), 제2 디텍팅 신호(762), 제3 디텍팅 신호(763) ?? 제N 디텍팅 신호(764)들을 축적하여 히스토그램(765)을 만들 수 있다. 이때, 히스토그램(765)은 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호 또는 이외의 광자에 의한 신호를 포함할 수 있다.For example, the first detecting signal 761 , the second detecting signal 762 , and the third detecting signal 763 ?? The histogram 765 may be created by accumulating the Nth detection signals 764 . In this case, the histogram 765 may include a signal by a photon reflected from the object or a signal by other photons.

대상체의 거리 정보를 획득하기 위해서는, 히스토그램(765)에서 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호를 추출할 필요가 있다. 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호는 이외의 광자에 의한 신호보다 양이 많고 규칙적일 수 있다.In order to obtain distance information of the object, it is necessary to extract a signal by a photon reflected from the object from the histogram 765 . A signal caused by photons reflected from the object may be larger and more regular than signals caused by other photons.

이때, 사이클 내에서 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호는 특정한 시간에 규칙적으로 존재할 수 있다. 반면, 햇빛에 의한 신호는 그 양이 적으며 불규칙적으로 존재할 수 있다.In this case, the signal by the photon reflected from the object within the cycle may be regularly present at a specific time. On the other hand, the amount of signal caused by sunlight is small and may exist irregularly.

특정 시간에 히스토그램의 축적 양이 많은 신호가 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호일 가능성이 높다. 따라서, 축적된 히스토그램(765) 중 축적 양이 많은 신호를 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호로 추출할 수 있다.It is highly probable that a signal with a large accumulation amount of the histogram at a specific time is a signal due to a photon reflected from the object. Accordingly, a signal having a large accumulation amount among the accumulated histogram 765 may be extracted as a signal due to a photon reflected from the object.

예를 들어, 히스토그램(765) 중 단순히 가장 높은 값의 신호를 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호로 추출할 수 있다. 또한 예를 들어, 히스토그램(765) 중 일정량(768) 이상의 신호를 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호로 추출할 수 있다.For example, a signal having the highest value among the histogram 765 may be simply extracted as a signal due to a photon reflected from the object. Also, for example, a signal of a certain amount 768 or more in the histogram 765 may be extracted as a signal due to a photon reflected from the object.

위에서 설명한 방법 외에도, 히스토그램(765) 중 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호로 추출할 수 있는 다양한 알고리즘이 존재할 수 있다.In addition to the method described above, various algorithms that can be extracted as a signal by photons reflected from the object in the histogram 765 may exist.

히스토그램(765) 중 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호를 추출한 다음, 해당 신호의 발생 시간 또는 광자의 수신 시간 등을 기초로 대상체의 거리 정보를 산출할 수 있다.After extracting a signal due to a photon reflected from the object from the histogram 765 , distance information of the object may be calculated based on the generation time of the corresponding signal or the reception time of the photon.

예를 들어, 히스토그램(765)에서 추출한 신호는 하나의 스캔 포인트(scan point)에서의 신호일 수 있다. 이때, 하나의 스캔 포인트는 하나의 SPAD에 대응될 수 있다.For example, the signal extracted from the histogram 765 may be a signal at one scan point. In this case, one scan point may correspond to one SPAD.

다른 예를 들어, 복수의 히스토그램에서 추출한 신호들은 하나의 스캔 포인트에서의 신호일 수 있다. 이때, 하나의 스캔 포인트는 복수의 SPAD에 대응될 수 있다.As another example, signals extracted from a plurality of histograms may be signals from one scan point. In this case, one scan point may correspond to a plurality of SPADs.

다른 일 실시예에 따르면, 복수의 히스토그램에서 추출한 신호들에 가중치를 두어 하나의 스캔 포인트에서의 신호로 산출할 수 있다. 이때, 가중치는 SPAD 사이의 거리에 의해 정해질 수 있다.According to another embodiment, by weighting signals extracted from a plurality of histograms, it may be calculated as a signal at one scan point. In this case, the weight may be determined by the distance between the SPADs.

예를 들어, 제1 스캔 포인트에서의 신호는 제1 SPAD에 의한 신호에 0.8의 가중치, 제2 SPAD에 의한 신호에 0.6의 가중치, 제3 SPAD에 의한 신호에 0.4의 가중치, 제4 SPAD에 의한 신호에 0.2의 가중치를 두어 산출될 수 있다.For example, the signal at the first scan point has a weight of 0.8 on the signal by the first SPAD, a weight of 0.6 on the signal by the second SPAD, a weight of 0.4 on the signal by the third SPAD, and a weight of 0.4 on the signal by the fourth SPAD. It can be calculated by giving the signal a weight of 0.2.

복수의 히스토그램에서 추출한 신호들에 가중치를 두어 하나의 스캔 포인트에서의 신호로 산출하는 경우, 한번의 히스토그램 축적으로 여러 번 히스토그램을 축적한 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 스캔 시간이 감소되고, 전체 이미지를 얻는 시간이 감소되는 효과가 도출될 수 있다.When the signals extracted from a plurality of histograms are weighted and calculated as signals at one scan point, the effect of accumulating the histograms several times can be obtained by accumulating the histograms once. Accordingly, the effect of reducing the scan time and reducing the time for obtaining the entire image can be derived.

또 다른 일 실시예에 따르면, 레이저 출력부는 어드레서블(addressable)하게 레이저 빔을 출력할 수 있다. 또는 레이저 출력부는 빅셀 유닛별로 어드레서블하게 레이저 빔을 출력할 수 있다.According to another embodiment, the laser output unit may output the laser beam addressable. Alternatively, the laser output unit may output a laser beam addressably for each big cell unit.

예를 들어, 레이저 출력부는 1행 1열의 빅셀 유닛의 레이저 빔을 1번 출력한 후 1행 3열의 빅셀 유닛의 레이저 빔을 1번 출력하고, 이후 2행 4열의 빅셀 유닛의 레이저 빔을 1번 출력할 수 있다. 이와 같이, 레이저 출력부는 A행 B열의 빅셀 유닛의 레이저 빔을 N번 출력한 후 C행 D열의 빅셀 유닛의 레이저 빔을 M번 출력할 수 있다.For example, the laser output unit outputs the laser beam of the vixel unit of 1 row and 1 column once, then outputs the laser beam of the vixel unit of 1 row and 3 column once, and then outputs the laser beam of the vixel unit of 2 rows and 4 columns once can be printed out. In this way, the laser output unit may output the laser beam of the vixel unit in the A row and B column N times, and then output the laser beam of the vixel unit in the C row and D column M times.

이때, SPAD 어레이는 대응되는 빅셀 유닛으로부터 출력된 레이저 빔 중 대상체에 반사되어 되돌아오는 레이저 빔을 수광할 수 있다.In this case, the SPAD array may receive a laser beam that is reflected back to the object among the laser beams output from the corresponding vixel unit.

예를 들어, 레이저 출력부의 레이저 빔 출력 시퀀스(sequence) 중 1행 1열의 빅셀 유닛이 N번 레이저 빔을 출력한 경우, 1행 1열과 대응되는 1행 1열의 SPAD 유닛이 대상체에 반사된 레이저 빔을 최대 N번 수광할 수 있다.For example, in the case where the vixel unit in row 1 and column 1 outputs the Nth laser beam in the laser beam output sequence of the laser output unit, the SPAD unit in row 1 and column 1 and column 1 is reflected by the target object. can be received up to N times.

또한 예를 들어, SPAD의 히스토그램에 반사된 레이저 빔을 N번 축적되어야 하고, 레이저 출력부의 빅셀 유닛이 M개가 있는 경우, M개의 빅셀 유닛을 한꺼번에 N번 동작시킬 수 있다. 또는 M개의 빅셀 유닛을 1개씩 M*N번 동작시킬 수도 있고, M개의 빅셀 유닛을 5개씩 M*N/5번 동작시킬 수도 있다.Also, for example, when the laser beam reflected on the histogram of the SPAD needs to be accumulated N times and there are M vixel units in the laser output unit, the M vixel units may be operated N times at once. Alternatively, M big cell units may be operated M*N times one by one, or M big cell units may be operated 5 times M*N/5 times.

도 33은 일 실시예에 따른 SiPM을 설명하기 위한 도면이다.33 is a diagram for explaining a SiPM according to an embodiment.

도 33을 참조하면, 일 실시예에 따른 센서부(300)는 SiPM(780)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 SiPM(780)은 복수의 마이크로셀(microcell, 781) 및 복수의 마이크로셀 유닛(782)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로셀은 SPAD일 수 있다. 또한 예를 들어, 마이크로셀 유닛(782)는 복수의 SPAD의 집합인 SPAD 어레이일 수 있다.Referring to FIG. 33 , the sensor unit 300 according to an embodiment may include a SiPM 780 . The SiPM 780 according to an embodiment may include a plurality of microcells 781 and a plurality of microcell units 782 . For example, the microcell may be a SPAD. Also, for example, the microcell unit 782 may be a SPAD array that is a set of a plurality of SPADs.

일 실시예에 따른 SiPM(780)는 복수의 마이크로셀 유닛(782)을 포함할 수 있다. 도 33은 마이크로셀 유닛(782)이 4X6 매트릭스로 배치된 SiPM(780)을 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않고 10X10, 12X12, 24X24, 64X64 매트릭스 등이 될 수 있다. 또한, 마이크로셀 유닛(782)은 매트릭스 구조로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 원형, 타원형, 허니콤 구조 등으로 배치될 수 있다.The SiPM 780 according to an embodiment may include a plurality of microcell units 782 . 33 shows the SiPM 780 in which the microcell units 782 are arranged in a 4X6 matrix, but is not limited thereto and may be a 10X10, 12X12, 24X24, 64X64 matrix, or the like. In addition, the microcell unit 782 may be arranged in a matrix structure, but is not limited thereto, and may be arranged in a circular, oval, honeycomb structure, or the like.

SiPM(780)에 레이저 빔이 입사되면, 아발란치 현상에 의해 광자를 디텍팅할 수 있다. 일 실시예에 따르면, SiPM(780)에 의한 결과를 히스토그램의 형태로 축적할 수 있다.When a laser beam is incident on the SiPM 780 , photons may be detected by an avalanche phenomenon. According to an embodiment, the results of the SiPM 780 may be accumulated in the form of a histogram.

SiPM(780)에 의한 히스토그램과 SPAD(751)에 의한 히스토그램은 몇가지 차이점이 있다.There are several differences between the histogram by the SiPM 780 and the histogram by the SPAD 751 .

위에서 설명한 바와 같이, SPAD(751)에 의한 히스토그램은 하나의 SPAD(751)가 N번 레이저 빔을 받아서 형성된 N개의 디텍팅 신호로 축적된 것일 수 있다. 또한, SPAD(751)에 의한 히스토그램은 X개의 SPAD(751)가 Y번 레이저 빔을 받아서 형성된 X*Y개의 디텍팅 신호로 축적된 것일 수 있다.As described above, the histogram by the SPAD 751 may be accumulated by N detection signals formed by one SPAD 751 receiving the laser beam N times. In addition, the histogram by the SPAD 751 may be accumulated by X*Y detection signals formed by receiving the Y laser beam from the X SPADs 751 .

반면, SiPM(780)에 의한 히스토그램은 하나의 마이크로셀 유닛(782)에 의한 신호들을 축적하여 형성될 수도 있고, 복수의 마이크로셀 유닛(782)에 의한 신호들을 축적하여 형성될 수도 있다.On the other hand, the histogram by the SiPM 780 may be formed by accumulating signals by one microcell unit 782 or by accumulating signals by a plurality of microcell units 782 .

일 실시예에 따르면, 하나의 마이크로셀 유닛(782)은 레이저 출력부에서 1번 레이저 빔을 출력한 후 대상체로부터 반사된 광자들을 디텍팅하여 히스토그램을 형성할 수 있다.According to an embodiment, one microcell unit 782 may output the laser beam No. 1 from the laser output unit and then detect photons reflected from the object to form a histogram.

예를 들어, SiPM(780)에 의한 히스토그램은 하나의 마이크로셀 유닛(782)에 포함된 복수의 마이크로셀들이 대상체로부터 반사된 광자들을 디텍팅하여 만든 신호를 축적하여 형성될 수 있다.For example, the histogram by the SiPM 780 may be formed by accumulating a signal generated by a plurality of microcells included in one microcell unit 782 detecting photons reflected from an object.

다른 일 실시예에 따르면, 복수의 마이크로셀 유닛(782)은 레이저 출력부에서 1번 레이저 빔을 출력한 후 대상체로부터 반사된 광자들을 디텍팅하여 히스토그램을 형성할 수 있다.According to another embodiment, the plurality of microcell units 782 may output the laser beam No. 1 from the laser output unit and then detect photons reflected from the object to form a histogram.

예를 들어, SiPM(780)에 의한 히스토그램은 복수의 마이크로셀 유닛(782)에 포함된 복수의 마이크로셀들이 대상체로부터 반사된 광자들을 디텍팅하여 만든 신호를 축적하여 형성될 수 있다.For example, the histogram by the SiPM 780 may be formed by accumulating signals generated by a plurality of microcells included in the plurality of microcell units 782 detecting photons reflected from an object.

SPAD(751)에 의한 히스토그램은 하나의 SPAD(751) 또는 복수의 SPAD(751)가 레이저 출력부의 N번 레이저 빔 출력이 필요할 수 있다. 그러나 SiPM(780)에 의한 히스토그램은 하나의 마이크로셀 유닛(782) 또는 복수의 마이크로셀 유닛(782)이 1번의 레이저 빔 출력만을 필요로 할 수 있다.In the histogram by the SPAD 751 , one SPAD 751 or a plurality of SPADs 751 may require the N-th laser beam output of the laser output unit. However, in the histogram by the SiPM 780 , one microcell unit 782 or a plurality of microcell units 782 may require only one laser beam output.

따라서, SPAD(751)에 의한 히스토그램은 SiPM(780)에 의한 히스토그램보다 히스토그램을 축적하기까지 오랜 시간이 걸릴 수 있다. SiPM(780)에 의한 히스토그램은 1번의 레이저 빔 출력만으로 히스토그램을 빠른 시간 내에 형성할 수 있다는 장점이 있다.Therefore, the histogram by the SPAD 751 may take a longer time to accumulate the histogram than the histogram by the SiPM 780 . The histogram by the SiPM 780 has an advantage in that the histogram can be formed in a short time with only one laser beam output.

도 34는 일 실시예에 따른 SiPM의 히스토그램을 설명하기 위한 도면이다.34 is a diagram for explaining a histogram of SiPM according to an embodiment.

도 34를 참조하면, 일 실시예에 따른 SiPM(780)은 광자를 디텍팅할 수 있다. 예를 들어, 마이크로셀 유닛(782)은 광자를 디텍팅할 수 있다. 마이크로셀 유닛(782)이 광자를 디텍팅할 경우, 신호(787, 788)가 생성될 수 있다.Referring to FIG. 34 , the SiPM 780 according to an embodiment may detect photons. For example, the microcell unit 782 may detect photons. When microcell unit 782 detects a photon, signals 787 and 788 may be generated.

마이크로셀 유닛(782)이 광자를 디텍팅한 후, 다시 광자를 디텍팅할 수 있는 상태로 되돌아가기까지 회복 시간이 필요할 수 있다. 마이크로셀 유닛(782)이 광자를 디텍팅한 후 회복 시간이 지나지 않은 경우, 이때 광자가 마이크로셀 유닛(782)에 입사가 되더라도, 마이크로셀 유닛(782)은 광자를 디텍팅할 수 없게 된다. 따라서, 마이크로셀 유닛(782)의 레졸루션(resolution)은 회복 시간에 의해 정해질 수 있다.After the microcell unit 782 detects a photon, a recovery time may be required to return to a state capable of detecting a photon again. When the recovery time has not elapsed after the microcell unit 782 detects the photon, even if the photon is incident on the microcell unit 782 at this time, the microcell unit 782 cannot detect the photon. Thus, the resolution of the microcell unit 782 may be determined by the recovery time.

일 실시예에 따르면, 마이크로셀 유닛(782)은 레이저 출력부에서 레이저 빔이 출력되고 나서 일정 시간동안 광자를 디텍팅할 수 있다. 이때, 마이크로셀 유닛(782)은 일정 기간의 사이클동안 광자를 디텍팅할 수 있다. 예를 들어, 마이크로셀 유닛(782)은 사이클동안 마이크로셀 유닛(782)의 타임 레졸루션(time resolution)에 따라 광자를 여러 번 디텍팅할 수 있다. 이때, 마이크로셀 유닛(782)의 타임 레졸루션은 마이크로셀 유닛(782)의 회복 시간에 의해 정해질 수 있다.According to an embodiment, the microcell unit 782 may detect photons for a predetermined time after the laser beam is output from the laser output unit. In this case, the microcell unit 782 may detect photons during a cycle of a predetermined period. For example, microcell unit 782 may detect a photon multiple times during a cycle, depending on the time resolution of microcell unit 782 . In this case, the time resolution of the microcell unit 782 may be determined by the recovery time of the microcell unit 782 .

일 실시예에 따르면, 마이크로셀 유닛(782)은 대상체에서 반사된 광자 및 이외의 광자를 디텍팅할 수 있다. 예를 들어, 마이크로셀 유닛(782)은 대상체에서 반사된 광자를 디텍팅할 경우, 신호(787)를 생성할 수 있다.According to an embodiment, the microcell unit 782 may detect photons reflected from the object and other photons. For example, the microcell unit 782 may generate a signal 787 when detecting a photon reflected from the object.

또한 예를 들어, 마이크로셀 유닛(782)은 대상체에서 반사된 광자 이외의 광자를 디텍팅할 경우, 신호(788)를 생성할 수 있다. 이때, 대상체에서 반사된 광자 이외의 광자란 햇빛, 윈도우에서 반사된 레이저 빔 등이 있을 수 있다.Also, for example, the microcell unit 782 may generate a signal 788 when detecting a photon other than a photon reflected from the object. In this case, photons other than the photon reflected from the object may include sunlight, a laser beam reflected from a window, and the like.

일 실시예에 따르면, 마이크로셀 유닛(782)은 레이저 출력부에서 레이저 빔을 출력한 이후 일정 시간의 사이클동안 광자를 디텍팅할 수 있다.According to an embodiment, the microcell unit 782 may detect a photon for a cycle of a predetermined time after outputting the laser beam from the laser output unit.

예를 들어, 마이크로셀 유닛(782)에 포함된 제1 마이크로셀(783)은 레이저 출력부에서 레이저 빔을 출력한 후 제1 사이클 동안 광자를 디텍팅 할 수 있다. 이때, 제1 마이크로셀(783)은 광자를 디텍팅한 후 제1 디텍팅 신호(791)를 생성할 수 있다.For example, the first microcell 783 included in the microcell unit 782 may detect a photon during a first cycle after outputting a laser beam from the laser output unit. In this case, the first microcell 783 may generate a first detection signal 791 after detecting a photon.

또한 예를 들어, 마이크로셀 유닛(782)에 포함된 제2 마이크로셀(784)은 레이저 출력부에서 레이저 빔을 출력한 후 제1 사이클 동안 광자를 디텍팅 할 수 있다. 이때, 제2 마이크로셀(784)은 광자를 디텍팅한 후 제1 디텍팅 신호(792)를 생성할 수 있다.Also, for example, the second microcell 784 included in the microcell unit 782 may detect a photon during a first cycle after outputting a laser beam from the laser output unit. In this case, the second microcell 784 may generate the first detection signal 792 after detecting the photon.

또한 예를 들어, 마이크로셀 유닛(782)에 포함된 제3 마이크로셀(785)은 레이저 출력부에서 레이저 빔을 출력한 후 제1 사이클 동안 광자를 디텍팅 할 수 있다. 이때, 제3 마이크로셀(785)은 광자를 디텍팅한 후 제3 디텍팅 신호(793)를 생성할 수 있다.Also, for example, the third microcell 785 included in the microcell unit 782 may detect a photon during a first cycle after outputting a laser beam from the laser output unit. In this case, the third microcell 785 may generate a third detecting signal 793 after detecting the photon.

또한 예를 들어, 마이크로셀 유닛(782)에 포함된 제N 마이크로셀(786)은 레이저 출력부에서 레이저 빔을 출력한 후 제1 사이클 동안 광자를 디텍팅 할 수 있다. 이때, 제N 마이크로셀(786)은 광자를 디텍팅한 후 제N 디텍팅 신호(794)를 생성할 수 있다.Also, for example, the Nth microcell 786 included in the microcell unit 782 may detect a photon during a first cycle after outputting a laser beam from the laser output unit. In this case, the Nth microcell 786 may generate an Nth detection signal 794 after detecting the photon.

이때, 제1 디텍팅 신호(791), 제2 디텍팅 신호(792), 제3 디텍팅 신호(793) ?? 제N 디텍팅 신호(794)에는 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호(787) 또는 대상체에서 반사된 광자 이외의 광자에 의한 신호(788)가 포함될 수 있다.At this time, the first detecting signal 791 , the second detecting signal 792 , and the third detecting signal 793 ?? The N-th detection signal 794 may include a signal 787 by a photon reflected from the object or a signal 788 by a photon other than a photon reflected from the object.

이때, 제N 디텍팅 신호(764)는 마이크로셀 유닛(782)에 포함된 N번째 마이크로셀의 광자 디텍팅 신호일 수 있다. 예를 들어, N은 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300 등이 될 수 있다.In this case, the Nth detecting signal 764 may be a photon detecting signal of the Nth microcell included in the microcell unit 782 . For example, N may be 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, and the like.

마이크로셀들에 의한 신호들은 히스토그램의 형태로 축적될 수 있다. 히스토그램은 복수의 히스토그램 빈을 가질 수 있다. 마이크로셀들에 의한 신호들은 각각 히스토그램 빈에 대응되어 히스토그램의 형태로 축적될 수 있다.Signals by the microcells may be accumulated in the form of a histogram. A histogram may have a plurality of histogram bins. Signals by the microcells may be accumulated in the form of a histogram corresponding to each histogram bin.

예를 들어, 히스토그램은 하나의 마이크로셀 유닛(782)에 의한 신호들을 축적하여 형성될 수도 있고, 복수의 마이크로셀 유닛(782)에 의한 신호들을 축적하여 형성될 수도 있다.For example, the histogram may be formed by accumulating signals by one microcell unit 782 , or may be formed by accumulating signals by a plurality of microcell units 782 .

예를 들어, 제1 디텍팅 신호(791), 제2 디텍팅 신호(792), 제3 디텍팅 신호(793) ?? 제N 디텍팅 신호(794)들을 축적하여 히스토그램(795)을 만들 수 있다. 이때, 히스토그램(795)은 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호 또는 이외의 광자에 의한 신호를 포함할 수 있다.For example, the first detecting signal 791 , the second detecting signal 792 , and the third detecting signal 793 ?? A histogram 795 may be formed by accumulating the N-th detection signals 794 . In this case, the histogram 795 may include a signal by a photon reflected from the object or a signal by other photons.

대상체의 거리 정보를 획득하기 위해서는, 히스토그램(795)에서 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호를 추출할 필요가 있다. 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호는 이외의 광자에 의한 신호보다 양이 많고 규칙적일 수 있다.In order to obtain distance information of the object, it is necessary to extract a signal by a photon reflected from the object from the histogram 795 . A signal caused by photons reflected from the object may be larger and more regular than signals caused by other photons.

이때, 사이클 내에서 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호는 특정한 시간에 규칙적으로 존재할 수 있다. 반면, 햇빛에 의한 신호는 그 양이 적으며 불규칙적으로 존재할 수 있다.In this case, the signal by the photon reflected from the object within the cycle may be regularly present at a specific time. On the other hand, the amount of signal caused by sunlight is small and may exist irregularly.

특정 시간에 히스토그램의 축적 양이 많은 신호가 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호일 가능성이 높다. 따라서, 축적된 히스토그램(795) 중 축적 양이 많은 신호를 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호로 추출할 수 있다.It is highly probable that a signal with a large accumulation amount of the histogram at a specific time is a signal due to a photon reflected from the object. Accordingly, a signal having a large accumulation amount among the accumulated histogram 795 may be extracted as a signal due to a photon reflected from the object.

예를 들어, 히스토그램(795) 중 단순히 가장 높은 값의 신호를 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호로 추출할 수 있다. 또한 예를 들어, 히스토그램(795) 중 일정량(797) 이상의 신호를 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호로 추출할 수 있다.For example, a signal having the highest value among the histogram 795 may be simply extracted as a signal due to a photon reflected from the object. Also, for example, a signal of a certain amount 797 or more of the histogram 795 may be extracted as a signal due to a photon reflected from the object.

위에서 설명한 방법 외에도, 히스토그램(795) 중 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호로 추출할 수 있는 다양한 알고리즘이 존재할 수 있다.In addition to the above-described method, various algorithms that can be extracted as a signal by a photon reflected from the object in the histogram 795 may exist.

히스토그램(795) 중 대상체에서 반사된 광자에 의한 신호를 추출한 다음, 해당 신호의 발생 시간 또는 광자의 수신 시간 등을 기초로 대상체의 거리 정보를 산출할 수 있다.After extracting a signal due to a photon reflected from the object from the histogram 795 , distance information of the object may be calculated based on the generation time of the corresponding signal or the reception time of the photon.

또 다른 일 실시예에 따르면, 레이저 출력부는 어드레서블(addressable)하게 레이저 빔을 출력할 수 있다. 또는 레이저 출력부는 빅셀 유닛별로 어드레서블하게 레이저 빔을 출력할 수 있다.According to another embodiment, the laser output unit may output the laser beam addressable. Alternatively, the laser output unit may output a laser beam addressably for each big cell unit.

예를 들어, 레이저 출력부는 1행 1열의 빅셀 유닛의 레이저 빔을 1번 출력한 후 1행 3열의 빅셀 유닛의 레이저 빔을 1번 출력하고, 이후 2행 4열의 빅셀 유닛의 레이저 빔을 1번 출력할 수 있다. 이와 같이, 레이저 출력부는 A행 B열의 빅셀 유닛의 레이저 빔을 N번 출력한 후 C행 D열의 빅셀 유닛의 레이저 빔을 M번 출력할 수 있다.For example, the laser output unit outputs the laser beam of the vixel unit of 1 row and 1 column once, then outputs the laser beam of the vixel unit of 1 row and 3 column once, and then outputs the laser beam of the vixel unit of 2 rows and 4 columns once can be printed out. In this way, the laser output unit may output the laser beam of the vixel unit in the A row and B column N times, and then output the laser beam of the vixel unit in the C row and D column M times.

이때, SiPM은 대응되는 빅셀 유닛으로부터 출력된 레이저 빔 중 대상체에 반사되어 되돌아오는 레이저 빔을 수광할 수 있다.In this case, the SiPM may receive a laser beam reflected back from the target object among the laser beams output from the corresponding vixel unit.

예를 들어, 레이저 출력부의 레이저 빔 출력 시퀀스(sequence) 중 1행 1열의 빅셀 유닛이 N번 레이저 빔을 출력한 경우, 1행 1열과 대응되는 1행 1열의 마이크로셀 유닛이 대상체에 반사된 레이저 빔을 최대 N번 수광할 수 있다.For example, when the vixel unit in row 1 and column 1 outputs the Nth laser beam in the laser beam output sequence of the laser output unit, the microcell unit in row 1 and column 1 corresponding to row 1 and column 1 is the laser reflected by the object. The beam can be received up to N times.

또한 예를 들어, SiPM의 히스토그램에 반사된 레이저 빔을 N번 축적되어야 하고, 레이저 출력부의 빅셀 유닛이 M개가 있는 경우, M개의 빅셀 유닛을 한꺼번에 N번 동작시킬 수 있다. 또는 M개의 빅셀 유닛을 1개씩 M*N번 동작시킬 수도 있고, M개의 빅셀 유닛을 5개씩 M*N/5번 동작시킬 수도 있다.Also, for example, when the laser beam reflected by the histogram of the SiPM needs to be accumulated N times and there are M vixel units in the laser output unit, the M vixel units may be operated N times at once. Alternatively, M big cell units may be operated M*N times one by one, or M big cell units may be operated 5 times M*N/5 times.

라이다는 여러가지 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 라이다에는 플래시 방식과 스캐닝 방식이 있을 수 있다.Lidar can be implemented in a number of ways. For example, the lidar may have a flash method and a scanning method.

전술한 바와 같이, 플래시 방식은 레이저 빔의 발산에 의해 레이저 빔이 대상체로 퍼져나가는 것을 이용한 방식이다. 플래시 방식은 단일 레이저 펄스를 FOV에 조명하여 대상체의 거리 정보를 수집하므로, 플래시 방식 라이다의 분해능(resolution)은 센서부 또는 수신부에 의해 정해질 수 있다.As described above, the flash method is a method using a laser beam spreading to an object by divergence of the laser beam. Since the flash method collects distance information of an object by illuminating a single laser pulse to the FOV, the resolution of the flash type lidar may be determined by a sensor unit or a receiver unit.

또한 전술한 바와 같이, 스캐닝 방식은 레이저 출력부에서 방출되는 레이저 빔을 특정 방향으로 향하게 하는 방식이다. 스캐닝 방식은 스캐너 또는 스티어링부를 이용하여 레이저 빔을 FOV에 조명하므로, 스캐닝 방식 라이다의 분해능은 스캐너 또는 스티어링부에 의해 정해질 수 있다.Also, as described above, the scanning method is a method of directing a laser beam emitted from a laser output unit in a specific direction. Since the scanning method illuminates the laser beam to the FOV using a scanner or a steering unit, the resolution of the scanning method lidar may be determined by the scanner or the steering unit.

일 실시예에 따르면, 라이다가 플래시 방식과 스캐닝 방식의 혼합 방식으로 구현될 수 있다. 이때, 플래시 방식과 스캐닝 방식의 혼합 방식은 세미 플래시(semi-flash) 방식 또는 세미 스캐닝(semi-scanning) 방식이 될 수 있다. 또는 플래시 방식과 스캐닝 방식의 혼합 방식은 콰지 플래시(quasi-flash) 방식 또는 콰지 스캐닝(quasi-scanning) 방식이 될 수 있다.According to an embodiment, the lidar may be implemented in a mixed manner of a flash method and a scanning method. In this case, the mixed method of the flash method and the scanning method may be a semi-flash method or a semi-scanning method. Alternatively, a mixed method of the flash method and the scanning method may be a quasi-flash method or a quasi-scanning method.

상기 세미 플래시 방식 라이다 또는 상기 콰지 플래시 방식 라이다는 완전한 플래시 방식이 아닌 준 플래시 방식 라이다를 의미하는 것일 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부의 유닛 하나와 수신부의 유닛 하나는 플래시 방식 라이다일 수 있으나, 레이저 출력부의 복수의 유닛들과 수신부의 복수의 유닛들이 모여, 완전한 플래시 방식 라이다가 아닌 준 플래시 방식 라이다일 수 있다.The semi-flash type lidar or the quasi-flash type lidar may mean a semi-flash type lidar rather than a complete flash type lidar. For example, one unit of the laser output unit and one unit of the receiving unit may be a flash type lidar, but a plurality of units of the laser output unit and a plurality of units of the receiving unit are gathered, so that it is not a complete flash type lidar but a quasi-flash type lidar can be is

또한 예를 들어, 상기 세미 플래시 방식 라이다 또는 상기 콰지 플래시 방식 라이다의 레이저 출력부에서 출력된 레이저 빔은 스티어링부를 거칠 수 있으므로, 완전한 플래시 방식 라이다가 아닌 준 플래시 방식 라이다일 수 있다.Also, for example, since the laser beam output from the laser output unit of the semi-flash type lidar or the quasi-flash type lidar may pass through the steering unit, it may be a quasi-flash type lidar rather than a complete flash type lidar.

상기 세미 플래시 방식 라이다 또는 상기 콰지 플래시 방식 라이다는 플래시 방식 라이다의 단점을 극복할 수 있다. 예를 들어, 플래시 방식 라이다는 레이저 빔간의 간섭 현상에 취약할 수 있고, 대상체 감지를 위해서는 강한 플래시가 필요하고 또한 감지 범위를 제한할 수 없는 문제가 존재했다.The semi-flash type lidar or the quasi-flash type lidar can overcome the disadvantages of the flash type lidar. For example, a flash-type lidar may be vulnerable to interference between laser beams, and a strong flash is required to detect an object, and a detection range cannot be limited.

그러나, 상기 세미 플래시 방식 라이다 또는 상기 콰지 플래시 방식 라이다는 레이저 빔들이 스티어링부를 거쳐, 레이저 빔간의 간섭 현상을 극복할 수 있고, 레이저 출력 유닛 하나하나를 제어할 수 있어, 감지 범위를 제어할 수 있고, 강한 플래시가 필요하지 않을 수 있다.However, the semi-flash type lidar or the quasi-flash type lidar can overcome the interference phenomenon between laser beams through the steering unit, and can control each laser output unit, so that the detection range can be controlled. and may not require a strong flash.

도 35는 일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다를 설명하기 위한 도면이다.35 is a diagram for explaining a semi-flash lidar according to an embodiment.

도 35를 참조하면, 일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다(800)는 레이저 출력부(810), BCSC(Beam Collimation & Steering Component, 820), 스캐닝부(830) 및 수신부(840)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 35 , the semi-flash lidar 800 according to an embodiment may include a laser output unit 810 , a beam collimation & steering component (BCSC) 820 , a scanning unit 830 , and a receiving unit 840 . can

일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다(800)는 레이저 출력부(810)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부(810)는 빅셀 어레이를 포함할 수 있다. 이때 레이저 출력부(810)는 복수의 빅셀 이미터를 포함하는 유닛들이 모인 빅셀 어레이를 포함할 수 있다.The semi-flash lidar 800 according to an embodiment may include a laser output unit 810 . For example, the laser output unit 810 may include a big cell array. In this case, the laser output unit 810 may include a vixel array in which units including a plurality of vixel emitters are gathered.

일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다(800)는 BCSC(820)를 포함할 수 있다. 예를 들어, BCSC(820)는 콜리메이션 컴포넌트(210) 및 스티어링 컨포넌트(230)를 포함할 수 있다.The semi-flash lidar 800 according to an embodiment may include a BCSC 820 . For example, the BCSC 820 may include a collimation component 210 and a steering component 230 .

일 실시예에 따르면, 레이저 출력부(810)에서 출력된 레이저 빔이 BCSC(820)의 콜리메이션 컴포넌트(210)에 의해 콜리메이션되고, 콜리메이션 된 레이저 빔은 BCSC(820)의 스티어링 컴포넌트(230)를 거쳐 스티어링될 수 있다.According to an embodiment, the laser beam output from the laser output unit 810 is collimated by the collimation component 210 of the BCSC 820 , and the collimated laser beam is the steering component 230 of the BCSC 820 . ) can be steered.

예를 들어, 레이저 출력부(810)에 포함된 제1 빅셀 유닛으로부터 출력된 레이저 빔은 제1 콜리메이션 컴포넌트에 의해 콜리메이션되고, 제1 스티어링 컴포넌트에 의해 제1 방향으로 스티어링될 수 있다.For example, the laser beam output from the first vixel unit included in the laser output unit 810 may be collimated by the first collimation component and steered in the first direction by the first steering component.

또한 예를 들어, 레이저 출력부(810)에 포함된 제2 빅셀 유닛으로부터 출력된 레이저 빔은 제2 콜리메이션 컴포넌트에 의해 콜리메이션되고, 제2 스티어링 컴포넌트에 의해 제2 방향으로 스티어링될 수 있다.Also, for example, the laser beam output from the second vixel unit included in the laser output unit 810 may be collimated by the second collimation component and steered in the second direction by the second steering component.

이때, 레이저 출력부(810)에 포함된 빅셀 유닛들은 각각 다른 방향으로 스티어링될 수 있다. 따라서, 단일 펄스의 확산에 의한 플래시 방식과는 달리, 세미 플래시 방식 라이다의 레이저 출력부의 레이저 빔은 BCSC에 의해 특정 방향으로 스티어링될 수 있다. 그러므로, 세미 플래시 방식 라이다의 레이저 출력부로부터 출력된 레이저 빔은 BCSC에 의해 방향성을 갖을 수 있다.In this case, the vixel units included in the laser output unit 810 may be steered in different directions. Therefore, unlike the flash method by spreading a single pulse, the laser beam of the laser output unit of the semi-flash type LIDAR can be steered in a specific direction by the BCSC. Therefore, the laser beam output from the laser output unit of the semi-flash type lidar can have directionality by BCSC.

일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다(800)는 스캐닝부(830)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스캐닝부(830)는 옵틱부(200)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스캐닝부(830)는 레이저 빔을 반사하는 미러를 포함할 수 있다.The semi-flash lidar 800 according to an embodiment may include a scanning unit 830 . For example, the scanning unit 830 may include the optic unit 200 . For example, the scanning unit 830 may include a mirror that reflects a laser beam.

예를 들어, 스캐닝부(830)는 평면 미러, 다면 미러, 레조넌트 미러, 멤스 미러 및 갈바노 미러를 포함할 수 있다. 또한 예를 들어, 스캐닝부(830)는 일 축을 따라 360도 회전하는 다면 미러 및 일 축을 따라 기 설정된 범위에서 반복 구동하는 노딩 미러를 포함할 수 있다.For example, the scanning unit 830 may include a plane mirror, a multi-faceted mirror, a resonant mirror, a MEMS mirror, and a galvanometer mirror. Also, for example, the scanning unit 830 may include a multi-faceted mirror that rotates 360 degrees along one axis and a node mirror that is repeatedly driven in a preset range along one axis.

세미 플래시 방식 라이다는 스캐닝부를 포함할 수 있다. 따라서, 단일 펄스의 확산에 의해 한번에 전체 이미지를 획득하는 플래시 방식과는 달리, 세미 플래시 방식 라이다는 스캐닝부에 의해 대상체의 이미지를 스캔할 수 있다. The semi-flash type lidar may include a scanning unit. Therefore, unlike the flash method in which the entire image is acquired at once by spreading a single pulse, the semi-flash type lidar can scan the image of the object by the scanning unit.

또한, 세미 플래시 방식 라이다의 레이저 출력부의 레이저 출력에 의해 대상체를 랜덤 스캔할 수도 있다. 그러므로, 세미 플래시 방식 라이다는 전체 FOV 중 원하는 관심 영역만을 집중적으로 스캔할 수 있다.In addition, the object may be randomly scanned by the laser output of the laser output unit of the semi-flash type lidar. Therefore, the semi-flash type lidar can intensively scan only a desired region of interest among the entire FOV.

일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다(800)는 수신부(840)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수신부(840)는 센서부(300)를 포함할 수 있다. 또한 예를 들어, 수신부(840)는 SPAD 어레이(750)일 수 있다. 또한 예를 들어, 수신부(840)는 SiPM(780)일 수 있다.The semi-flash lidar 800 according to an embodiment may include a receiver 840 . For example, the receiving unit 840 may include the sensor unit 300 . Also, for example, the receiver 840 may be the SPAD array 750 . Also, for example, the receiver 840 may be a SiPM 780 .

수신부(850)는 다양한 센서 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수신부(840)는 PN 포토 다이오드, 포토트랜지스터, PIN 포토 다이오드, APD, SPAD, SiPM, TDC, CMOS 또는 CCD 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The receiver 850 may include various sensor elements. For example, the receiver 840 may include a PN photodiode, a phototransistor, a PIN photodiode, APD, SPAD, SiPM, TDC, CMOS, or CCD, but is not limited thereto.

이때, 수신부(840)는 히스토그램(histogram)을 쌓을 수 있다. 예를 들어, 수신부(840)는 히스토그램을 이용하여, 대상체(850)로부터 반사되어 수광되는 레이저 빔의 수광 시점을 감지할 수 있다.In this case, the receiver 840 may stack histograms. For example, the receiver 840 may detect a light reception time of the laser beam reflected and received from the object 850 by using the histogram.

일 실시예에 따른 수신부(840)는 하나 이상의 광학 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수신부(840)는 Aperture, 마이크로 렌즈(Micro lens), 수렴 렌즈(converging lens) 또는 Diffuser 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The receiver 840 according to an embodiment may include one or more optical elements. For example, the receiver 840 may include an aperture, a micro lens, a converging lens, or a diffuser, but is not limited thereto.

또한, 일 실시예에 따른 수신부(840)는 하나 이상의 광학 필터(Optical Filter)를 포함할 수 있다. 수신부(840)는 대상체에서 반사된 레이저를 광학 필터를 거쳐 수신할 수 있다. 예를 들어, 수신부(840)는 Band pass filter, Dichroic filter, Guided-mode resonance filter, Polarizer, Wedge filter 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Also, the receiver 840 according to an embodiment may include one or more optical filters. The receiver 840 may receive the laser reflected from the object through an optical filter. For example, the receiver 840 may include a band pass filter, a dichroic filter, a guided-mode resonance filter, a polarizer, a wedge filter, and the like, but is not limited thereto.

일 실시예에 따르면, 세미 플래시 방식의 라이다(800)는 구성 요소들 사이에 일정한 광 경로를 가질 수 있다.According to an embodiment, the semi-flash type lidar 800 may have a constant optical path between components.

예를 들어, 레이저 출력부(810)에서 출력된 광은 BCSC(820)를 거쳐 스캐닝부(830)에 입사될 수 있다. 또한, 스캐닝부(830)로 입사된 광은 반사되어 대상체(850)로 입사될 수 있다. 또한, 대상체(850)에 입사된 광은 반사되어 다시 스캐닝부(830)에 입사될 수 있다. 또한, 스캐닝부(830)에 입사된 광은 반사되어 수신부(840)에 수신될 수 있다. 위의 광경로에 송수광 효율을 증대시키기 위한 렌즈가 추가적으로 삽입될 수 있다.For example, light output from the laser output unit 810 may be incident on the scanning unit 830 through the BCSC 820 . In addition, light incident to the scanning unit 830 may be reflected and incident to the object 850 . Also, the light incident on the object 850 may be reflected and then incident on the scanning unit 830 again. Also, the light incident on the scanning unit 830 may be reflected and received by the receiving unit 840 . A lens for increasing light transmission/reception efficiency may be additionally inserted into the above optical path.

도 36은 일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다의 구성을 설명하기 위한 도면이다.36 is a diagram for explaining a configuration of a semi-flash lidar according to an embodiment.

도 36을 참조하면, 일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다(800)는 레이저 출력부(810), 스캐닝부(830) 및 수신부(840)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 36 , the semi-flash lidar 800 according to an embodiment may include a laser output unit 810 , a scanning unit 830 , and a receiving unit 840 .

일 실시예에 따르면, 레이저 출력부(810)는 빅셀 어레이(811)를 포함할 수 있다. 도 36에는 1열(column)의 빅셀 어레이(811)만 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 빅셀 어레이(811)는 N X M 매트릭스 구조일 수 있다.According to an embodiment, the laser output unit 810 may include a big cell array 811 . Although only one column of the big cell array 811 is illustrated in FIG. 36 , the present invention is not limited thereto, and the big cell array 811 may have an N×M matrix structure.

일 실시예에 따르면, 빅셀 어레이(811)는 복수의 빅셀 유닛(812)을 포함할 수 있다. 이때, 빅셀 유닛(812)은 복수의 빅셀 이미터(emitter)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 빅셀 어레이(811)는 25개의 빅셀 유닛(812)을 포함할 수 있다. 이때, 25개의 빅셀 유닛(812)은 1열로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.According to an embodiment, the vixel array 811 may include a plurality of vixel units 812 . In this case, the vixel unit 812 may include a plurality of vixel emitters. For example, the big cell array 811 may include 25 big cell units 812 . In this case, the 25 big cell units 812 may be arranged in one row, but is not limited thereto.

일 실시예에 따르면, 빅셀 유닛(812)은 확산 각도(diverging angle)를 가질 수 있다. 예를 들어, 빅셀 유닛(812)은 수평(horizontal) 확산 각도(813) 및 수직(vertical) 확산 각도(814)를 가질 수 있다. 예를 들어, 빅셀 유닛(812)은 1.2도의 수평 확산 각도(813) 및 1.2도의 수직 확산 각도(814)를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.According to an embodiment, the vixel unit 812 may have a diverging angle. For example, the vixel unit 812 may have a horizontal diffusion angle 813 and a vertical diffusion angle 814 . For example, the vixel unit 812 may have a horizontal diffusion angle 813 of 1.2 degrees and a vertical diffusion angle 814 of 1.2 degrees, but is not limited thereto.

일 실시예에 따르면, 스캐닝부(830)는 레이저 출력부(810)로부터 출력된 레이저 빔을 수신할 수 있다. 이때, 스캐닝부(830)는 레이저 빔을 대상체를 향해 반사시킬 수 있다. 또한, 스캐닝부(830)는 대상체로부터 반사된 레이저 빔을 수신할 수 있다. 이때, 스캐닝부(830)는 대상체로부터 반사된 레이저 빔을 수신부(840)로 전달할 수 있다.According to an embodiment, the scanning unit 830 may receive a laser beam output from the laser output unit 810 . In this case, the scanning unit 830 may reflect the laser beam toward the object. Also, the scanning unit 830 may receive a laser beam reflected from the object. In this case, the scanning unit 830 may transmit the laser beam reflected from the object to the receiving unit 840 .

이때, 대상체를 향해 레이저 빔을 반사시키는 영역과 대상체로부터 반사된 레이저 빔을 수신하는 영역은 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 예를 들어, 대상체를 향해 레이저 빔을 반사시키는 영역과 대상체로부터 반사된 레이저 빔을 수신하는 영역은 동일 반사면 내에 있을 수 있다. 이때, 상기 영역들은 동일 반사면 내에 상하 또는 좌우로 구분될 수 있다.In this case, the area that reflects the laser beam toward the object and the area that receives the laser beam reflected from the object may be the same or different. For example, an area that reflects a laser beam toward the object and an area that receives a laser beam reflected from the object may be within the same reflective surface. In this case, the regions may be divided into up and down or left and right within the same reflective surface.

또한 예를 들어, 대상체를 향해 레이저 빔을 반사시키는 영역과 대상체로부터 반사된 레이저 빔을 수신하는 영역은 다른 반사면일 수 있다. 예를 들어, 대상체를 향해 레이저 빔을 반사시키는 영역은 스캐닝부(830)의 제1 반사면이고, 대상체로부터 반사된 레이저 빔을 수신하는 영역은 스캐닝부(830)의 제2 반사면일 수 있다.Also, for example, an area that reflects a laser beam toward the object and an area that receives a laser beam reflected from the object may be different reflective surfaces. For example, a region that reflects a laser beam toward the object may be a first reflective surface of the scanning unit 830 , and an area that receives a laser beam reflected from the object may be a second reflective surface of the scanning unit 830 . .

일 실시예에 따르면, 스캐닝부(830)는 레이저 출력부(810)로부터 출력된 2D 레이저 빔을 대상체를 향해 반사시킬 수 있다. 이때, 라이다 장치는 스캐닝부(830)의 회전 또는 스캐닝으로 인해 대상체를 3D로 스캔할 수 있다.According to an embodiment, the scanning unit 830 may reflect the 2D laser beam output from the laser output unit 810 toward the object. In this case, the lidar device may scan the object in 3D due to rotation or scanning of the scanning unit 830 .

일 실시예에 따르면, 수신부(840)는 SPAD 어레이(841)를 포함할 수 있다. 도 36에는 1열의 SPAD 어레이(841)만 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고, SPAD 어레이(841)는 N X M 매트릭스 구조일 수 있다.According to an embodiment, the receiver 840 may include a SPAD array 841 . Although only one column of the SPAD array 841 is illustrated in FIG. 36 , the present invention is not limited thereto, and the SPAD array 841 may have an N×M matrix structure.

일 실시예에 따르면, SPAD 어레이(841)는 복수의 SPAD 유닛(842)을 포함할 수 있다. 이때, SPAD 유닛(842)은 복수의 SPAD pixel(847)를 포함할 수 있다. 예를 들어, SPAD 유닛(842)은 12 X 12의 SPAD pixel(847)을 포함할 수 있다. 이때, SPAD pixel(847)은 SPAD 소자 하나를 의미하는 것일 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다.According to one embodiment, the SPAD array 841 may include a plurality of SPAD units 842 . In this case, the SPAD unit 842 may include a plurality of SPAD pixels 847 . For example, the SPAD unit 842 may include a 12 X 12 SPAD pixel 847 . In this case, the SPAD pixel 847 may mean one SPAD element, but is not limited thereto.

또한 예를 들어, SPAD 어레이(841)는 25개의 SPAD 유닛(842)을 포함할 수 있다. 이때, 25개의 SPAD 유닛(842)은 1열로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한 이때, SPAD 유닛(842)의 배열은 빅셀 유닛(812)의 배열에 대응될 수 있다.Also for example, the SPAD array 841 may include 25 SPAD units 842 . At this time, the 25 SPAD units 842 may be arranged in one row, but is not limited thereto. Also, at this time, the arrangement of the SPAD unit 842 may correspond to the arrangement of the vixel unit 812 .

일 실시예에 따르면, SPAD 유닛(842)은 수광할 수 있는 FOV를 가질 수 있다. 예를 들어, SPAD 유닛(842)은 수평 FOV(843) 및 수직 FOV(844)를 가질 수 있다. 예를 들어, SPAD 유닛(842)은 1.2도의 수평 FOV(843) 및 1.2도의 수직 FOV(844)를 가질 수 있다.According to one embodiment, the SPAD unit 842 may have an FOV capable of receiving light. For example, the SPAD unit 842 may have a horizontal FOV 843 and a vertical FOV 844 . For example, the SPAD unit 842 may have a horizontal FOV 843 of 1.2 degrees and a vertical FOV 844 of 1.2 degrees.

이때, SPAD 유닛(842)의 FOV는 SPAD 유닛(842)에 포함된 SPAD pixel(847)의 개수에 비례할 수 있다. 또는, SPAD 유닛(842)의 FOV에 의해 SPAD 유닛(842)에 포함된 개별 SPAD pixel(847)의 FOV가 정해질 수 있다.In this case, the FOV of the SPAD unit 842 may be proportional to the number of SPAD pixels 847 included in the SPAD unit 842 . Alternatively, the FOV of the individual SPAD pixel 847 included in the SPAD unit 842 may be determined by the FOV of the SPAD unit 842 .

예를 들어, 개별 SPAD pixel(847)의 수평 FOV(845) 및 수직 FOV(846)가 0.1도일 때, SPAD 유닛(842)이 N X M의 SPAD pixel(847)을 포함한다면, SPAD 유닛(842)의 수평 FOV(843)는 0.1*N이 되고, 수직 FOV(844)는 0.1*M이 될 수 있다.For example, when the horizontal FOV 845 and vertical FOV 846 of an individual SPAD pixel 847 are 0.1 degrees, if the SPAD unit 842 includes the SPAD pixel 847 of NXM, the The horizontal FOV 843 may be 0.1*N, and the vertical FOV 844 may be 0.1*M.

또한 예를 들어, SPAD 유닛(842)의 수평 FOV(843) 및 수직 FOV(844)가 1.2도이고, SPAD 유닛(842)이 12 X 12의 SPAD pixel(847)을 포함할 때, 개별 SPAD pixel(847)의 수평 FOV(845) 및 수직 FOV(846)은 0.1도(1.2/12)일 수 있다.Also for example, when the horizontal FOV 843 and the vertical FOV 844 of the SPAD unit 842 are 1.2 degrees, and the SPAD unit 842 contains 12 X 12 SPAD pixels 847, individual SPAD pixels The horizontal FOV 845 and vertical FOV 846 of 847 may be 0.1 degree (1.2/12).

다른 일 실시예에 따르면, 수신부(840)는 SiPM 어레이(841)를 포함할 수 있다. 도 36에는 1열의 SiPM 어레이(841)만 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고, SiPM 어레이(841)는 N X M 매트릭스 구조일 수 있다.According to another embodiment, the receiver 840 may include a SiPM array 841 . Although only the SiPM array 841 in one column is illustrated in FIG. 36 , the present invention is not limited thereto, and the SiPM array 841 may have an N×M matrix structure.

일 실시예에 따르면, SiPM 어레이(841)는 복수의 마이크로셀 유닛(842)을 포함할 수 있다. 이때, 마이크로셀 유닛(842)은 복수의 마이크로셀(847)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로셀 유닛(842)은 12 X 12의 마이크로셀(847)을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the SiPM array 841 may include a plurality of microcell units 842 . In this case, the microcell unit 842 may include a plurality of microcells 847 . For example, the microcell unit 842 may include 12 by 12 microcells 847 .

또한 예를 들어, SiPM 어레이(841)는 25개의 마이크로셀 유닛(842)을 포함할 수 있다. 이때, 25개의 마이크로셀 유닛(842)은 1열로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한 이때, 마이크로셀 유닛(842)의 배열은 빅셀 유닛(812)의 배열에 대응될 수 있다.Also for example, the SiPM array 841 may include 25 microcell units 842 . In this case, the 25 microcell units 842 may be arranged in one row, but is not limited thereto. Also, at this time, the arrangement of the microcell unit 842 may correspond to the arrangement of the big cell unit 812 .

일 실시예에 따르면, 마이크로셀 유닛(842)은 수광할 수 있는 FOV를 가질 수 있다. 예를 들어, 마이크로셀 유닛(842)은 수평 FOV(843) 및 수직 FOV(844)를 가질 수 있다. 예를 들어, 마이크로셀 유닛(842)은 1.2도의 수평 FOV(843) 및 1.2도의 수직 FOV(844)를 가질 수 있다.According to one embodiment, the microcell unit 842 may have an FOV capable of receiving light. For example, the microcell unit 842 may have a horizontal FOV 843 and a vertical FOV 844 . For example, the microcell unit 842 may have a horizontal FOV 843 of 1.2 degrees and a vertical FOV 844 of 1.2 degrees.

이때, 마이크로셀 유닛(842)의 FOV는 마이크로셀 유닛(842)에 포함된 마이크로셀의 개수에 비례할 수 있다. 또는, 마이크로셀 유닛(842)의 FOV에 의해 마이크로셀 유닛(842)에 포함된 개별 마이크로셀(847)의 FOV가 정해질 수 있다.In this case, the FOV of the microcell unit 842 may be proportional to the number of microcells included in the microcell unit 842 . Alternatively, the FOV of the individual microcells 847 included in the microcell unit 842 may be determined by the FOV of the microcell unit 842 .

예를 들어, 개별 마이크로셀(847)의 수평 FOV(845) 및 수직 FOV(846)가 0.1도일 때, 마이크로셀 유닛(842)이 N X M의 마이크로셀(847)을 포함한다면, 마이크로셀 유닛(842)의 수평 FOV(843)는 0.1*N이 되고, 수직 FOV(844)는 0.1*M이 될 수 있다.For example, if the microcell unit 842 includes the microcell 847 of NXM, when the horizontal FOV 845 and the vertical FOV 846 of the individual microcell 847 are 0.1 degrees, the microcell unit 842 ), the horizontal FOV 843 may be 0.1*N, and the vertical FOV 844 may be 0.1*M.

또한 예를 들어, 마이크로셀 유닛(842)의 수평 FOV(843) 및 수직 FOV(844)가 1.2도이고, 마이크로셀 유닛(842)이 12 X 12의 마이크로셀(847)을 포함할 때, 개별 마이크로셀(847)의 수평 FOV(845) 및 수직 FOV(846)은 0.1도(1.2/12)일 수 있다.Also for example, when the horizontal FOV 843 and the vertical FOV 844 of the microcell unit 842 are 1.2 degrees, and the microcell unit 842 contains 12 X 12 microcells 847, the individual The horizontal FOV 845 and vertical FOV 846 of the microcell 847 may be 0.1 degrees (1.2/12).

다른 일 실시예에 따르면, 하나의 빅셀 유닛(812)과 복수의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)이 대응될 수 있다. 예를 들어, 1행 1열의 빅셀 유닛(812)으로부터 출력된 레이저 빔은 스캐닝부(830) 및 대상체(850)에 의해 반사되어 1행 1열 및 1행 2열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)에 수광될 수 있다.According to another embodiment, one big cell unit 812 may correspond to a plurality of SPAD units or microcell units 842 . For example, a laser beam output from the vixel unit 812 in 1 row and 1 column is reflected by the scanning unit 830 and the object 850 to be the SPAD unit or microcell unit 842 in 1 row 1 column and 1 row 2 columns. ) can be received.

또 다른 일 실시예에 따르면, 복수의 빅셀 유닛(812)과 하나의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)이 대응될 수 있다. 예를 들어, 1행 1열의 빅셀 유닛(812)으로부터 출력된 레이저 빔은 스캐닝부(830) 및 대상체(850)에 의해 반사되어 1행 1열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)에 수광될 수 있다.According to another embodiment, a plurality of vixel units 812 may correspond to one SPAD unit or microcell unit 842 . For example, a laser beam output from the vixel unit 812 in one row and one column is reflected by the scanning unit 830 and the object 850 to be received by the SPAD unit or microcell unit 842 in one row and one column. have.

일 실시예에 따르면, 레이저 출력부(810)의 빅셀 유닛(812)과 수신부(840)의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)이 대응될 수 있다.According to an embodiment, the big cell unit 812 of the laser output unit 810 and the SPAD unit or the microcell unit 842 of the receiving unit 840 may correspond.

예를 들어, 빅셀 유닛(812)의 수평 확산 각도 및 수직 확산 각도는 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)의 수평 FOV(845) 및 수직 FOV(846)와 동일할 수 있다.For example, the horizontal and vertical diffusion angles of the vixel unit 812 may be the same as the horizontal FOV 845 and vertical FOV 846 of the SPAD unit or microcell unit 842 .

예를 들어, 1행 1열의 빅셀 유닛(812)으로부터 출력된 레이저 빔은 스캐닝부(830) 및 대상체(850)에 의해 반사되어 1행 1열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)에 수광될 수 있다.For example, a laser beam output from the vixel unit 812 in one row and one column is reflected by the scanning unit 830 and the object 850 to be received by the SPAD unit or microcell unit 842 in one row and one column. have.

또한 예를 들어, N행 M열의 빅셀 유닛(812)으로부터 출력된 레이저 빔은 스캐닝부(830) 및 대상체(850)에 의해 반사되어 N행 M열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)에 수광될 수 있다.Also, for example, the laser beam output from the vixel unit 812 in N rows and M columns is reflected by the scanning unit 830 and the object 850 to be received by the SPAD unit or microcell unit 842 in N rows and M columns. can

이때, N행 M열의 빅셀 유닛(812)으로부터 출력되어 스캐닝부(830) 및 대상체(850)에 의해 반사된 레이저 빔은 N행 M열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)에 수광되고, 라이다 장치(800)는 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)에 의해 분해능을 가질 수 있다.At this time, the laser beam output from the vixel unit 812 in N rows and M columns and reflected by the scanning unit 830 and the object 850 is received by the SPAD unit or microcell unit 842 in N rows and M columns, and LiDAR Device 800 may have resolution by SPAD unit or microcell unit 842 .

예를 들어, SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)이 N행 M열의 SPAD pixel 또는 마이크로셀(847)을 포함한다면, 빅셀 유닛(812)이 조사되는 FOV를 N X M 영역으로 나누어 대상체의 거리 정보를 파악할 수 있다.For example, if the SPAD unit or microcell unit 842 includes the SPAD pixels or microcells 847 in N rows and M columns, the FOV irradiated by the big cell unit 812 is divided into the NXM area to determine the distance information of the object. can

다른 일 실시예에 따르면, 하나의 빅셀 유닛(812)과 복수의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)이 대응될 수 있다. 예를 들어, 1행 1열의 빅셀 유닛(812)으로부터 출력된 레이저 빔은 스캐닝부(830) 및 대상체(850)에 의해 반사되어 1행 1열 및 1행 2열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)에 수광될 수 있다.According to another embodiment, one big cell unit 812 may correspond to a plurality of SPAD units or microcell units 842 . For example, a laser beam output from the vixel unit 812 in 1 row and 1 column is reflected by the scanning unit 830 and the object 850 to be the SPAD unit or microcell unit 842 in 1 row 1 column and 1 row 2 columns. ) can be received.

또 다른 일 실시예에 따르면, 복수의 빅셀 유닛(812)과 하나의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)이 대응될 수 있다. 예를 들어, 1행 1열의 빅셀 유닛(812)으로부터 출력된 레이저 빔은 스캐닝부(830) 및 대상체(850)에 의해 반사되어 1행 1열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)에 수광될 수 있다.According to another embodiment, a plurality of vixel units 812 may correspond to one SPAD unit or microcell unit 842 . For example, a laser beam output from the vixel unit 812 in one row and one column is reflected by the scanning unit 830 and the object 850 to be received by the SPAD unit or microcell unit 842 in one row and one column. have.

일 실시예에 따르면, 레이저 출력부(810)가 포함하는 복수의 빅셀 유닛(812)은 일정한 시퀀스에 따라 동작할 수도 있고, 랜덤으로 동작할 수도 있다. 이때, 수신부(840)의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)도 빅셀 유닛(812)의 동작에 대응되어 동작할 수 있다.According to an embodiment, the plurality of vixel units 812 included in the laser output unit 810 may operate according to a predetermined sequence or may operate randomly. In this case, the SPAD unit or microcell unit 842 of the receiving unit 840 may also operate in response to the operation of the big cell unit 812 .

예를 들어, 빅셀 어레이(811)의 제1 행 빅셀 유닛이 동작한 다음, 제3 행 빅셀 유닛이 동작할 수 있다. 그 다음, 제5 빅셀 유닛이 동작하고, 그 다음 제7 빅셀 유닛이 동작할 수 있다.For example, after the first row big cell unit of the big cell array 811 operates, the third row big cell unit may operate. Then, the fifth vixel unit may operate, and then the seventh vixel unit may operate.

이때, 수신부(840)의 제1 행 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)이 동작한 다음, 제3 행 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)이 동작할 수 있다. 그 다음, 제5 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)이 동작하고, 그 다음 제7 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)이 동작할 수 있다.In this case, after the first row SPAD unit or microcell unit 842 of the receiver 840 operates, the third row SPAD unit or microcell unit 842 may operate. Then, the fifth SPAD unit or microcell unit 842 may operate, and then the seventh SPAD unit or microcell unit 842 may operate.

또한 예를 들어, 빅셀 어레이(811)의 빅셀 유닛이 랜덤하게 동작할 수 있다. 이때, 랜덤하게 동작하는 빅셀 유닛(812)의 위치와 대응되는 위치에 존재하는 수신부의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(842)이 동작할 수 있다.Also, for example, the vixel unit of the vixel array 811 may operate randomly. In this case, the SPAD unit or the microcell unit 842 of the receiving unit existing at a position corresponding to the position of the randomly operated vixel unit 812 may operate.

도 37은 다른 일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다를 설명하기 위한 도면이다.37 is a diagram for explaining a semi-flash lidar according to another exemplary embodiment.

도 37을 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다(900)는 레이저 출력부(910), BCSC(920) 및 수신부(940)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 37 , the semi-flash lidar 900 according to another embodiment may include a laser output unit 910 , a BCSC 920 , and a receiving unit 940 .

일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다(900)는 레이저 출력부(910)를 포함할 수 있다. 레이저 출력부(910)에 대한 설명은 도 35의 레이저 출력부(810)와 중복될 수 있어, 자세한 설명은 생략한다.The semi-flash lidar 900 according to an embodiment may include a laser output unit 910 . The description of the laser output unit 910 may overlap with the laser output unit 810 of FIG. 35 , and thus a detailed description thereof will be omitted.

일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다(900)는 BCSC(920)를 포함할 수 있다. BCSC(920)에 대한 설명은 도 35의 BCSC(820)와 중복될 수 있어, 자세한 설명은 생략한다.The semi-flash lidar 900 according to an embodiment may include a BCSC 920 . The description of the BCSC 920 may overlap with the BCSC 820 of FIG. 35 , and thus a detailed description thereof will be omitted.

일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다(900)는 수신부(940)를 포함할 수 있다. 수신부(940)에 대한 설명은 도 35의 수신부(840)와 중복될 수 있어, 자세한 설명은 생략한다.The semi-flash lidar 900 according to an embodiment may include a receiver 940 . The description of the receiver 940 may overlap with the receiver 840 of FIG. 35 , and thus a detailed description thereof will be omitted.

일 실시예에 따르면, 세미 플래시 방식의 라이다(900)는 구성 요소들 사이에 일정한 광 경로를 가질 수 있다.According to an embodiment, the semi-flash type lidar 900 may have a constant optical path between components.

예를 들어, 레이저 출력부(910)에서 출력된 광은 BCSC(920)를 거쳐 대상체(950)로 입사될 수 있다. 또한, 대상체(950)에 입사된 광은 반사되어 수신부(940)에 수신될 수 있다. 위의 광경로에 송수광 효율을 증대시키기 위한 렌즈가 추가적으로 삽입될 수 있다.For example, light output from the laser output unit 910 may be incident on the object 950 through the BCSC 920 . Also, the light incident on the object 950 may be reflected and received by the receiver 940 . A lens for increasing light transmission/reception efficiency may be additionally inserted into the above optical path.

도 35의 세미 플래시 라이다(800)와 비교하였을 때, 도 37의 세미 플래시 라이다(900)는 스캐닝부를 포함하지 않을 수 있다. 스캐닝부의 스캔 역할을 레이저 출력부(910) 및 BCSC(920)에 의해 이뤄질 수 있다.Compared to the semi-flash lidar 800 of FIG. 35 , the semi-flash lidar 900 of FIG. 37 may not include a scanning unit. The scanning function of the scanning unit may be performed by the laser output unit 910 and the BCSC 920 .

예를 들어, 레이저 출력부(910)는 어드레서블(addressable) 빅셀 어레이를 포함하여, 어드레서블한 동작에 의해 관심 영역에 대해 부분적으로 레이저 빔을 출력할 수 있다.For example, the laser output unit 910 may include an addressable Bixel array to partially output a laser beam to an ROI by an addressable operation.

또한 예를 들어, BCSC(920)는 콜리메이션 컴포넌트 및 스티어링 컴포넌트를 포함하여, 원하는 관심 영역에 레이저 빔을 조사하도록 레이저 빔에 특정 방향성을 제공할 수 있다.Also for example, the BCSC 920 may include a collimation component and a steering component to provide a specific directionality to the laser beam to irradiate the laser beam to a desired region of interest.

또한, 도 35의 세미 플래시 라이다(800)와 비교하였을 때, 도 37의 세미 플래시 라이다(900)의 광 경로는 단순해질 수 있다. 광 경로를 단순화함으로써, 수광시 광 손실을 최소화할 수 있고, 크로스토크(crosstalk)의 발생 가능성을 감소시킬 수 있다.Also, compared with the semi-flash lidar 800 of FIG. 35 , the light path of the semi-flash lidar 900 of FIG. 37 may be simplified. By simplifying the light path, it is possible to minimize light loss upon light reception and to reduce the possibility of occurrence of crosstalk.

도 38은 다른 일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다의 구성을 설명하기 위한 도면이다.38 is a diagram for explaining the configuration of a semi-flash lidar according to another exemplary embodiment.

도 38을 참조하면, 일 실시예에 따른 세미 플래시 라이다(900)는 레이저 출력부(910) 및 수신부(940)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 38 , the semi-flash lidar 900 according to an embodiment may include a laser output unit 910 and a receiving unit 940 .

일 실시예에 따르면, 레이저 출력부(910)는 빅셀 어레이(911)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 빅셀 어레이99110)는 N X M 매트릭스 구조일 수 있다.According to an embodiment, the laser output unit 910 may include a big cell array 911 . For example, the big cell array 99110 may have an N×M matrix structure.

일 실시예에 따르면, 빅셀 어레이(911)는 복수의 빅셀 유닛(914)을 포함할 수 있다. 이때, 빅셀 유닛(914)은 복수의 빅셀 이미터(emitter)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 빅셀 어레이(811)는 50 X 25 매트릭스 구조의 1250개의 빅셀 유닛(914)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.According to an embodiment, the vixel array 911 may include a plurality of vixel units 914 . In this case, the vixel unit 914 may include a plurality of vixel emitters. For example, the big cell array 811 may include 1250 big cell units 914 having a 50×25 matrix structure, but is not limited thereto.

일 실시예에 따르면, 빅셀 유닛(914)은 확산 각도(diverging angle)를 가질 수 있다. 예를 들어, 빅셀 유닛(914)은 수평(horizontal) 확산 각도(915) 및 수직(vertical) 확산 각도(916)를 가질 수 있다. 예를 들어, 빅셀 유닛(914)은 1.2도의 수평 확산 각도(813) 및 1.2도의 수직 확산 각도(814)를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.According to an embodiment, the vixel unit 914 may have a diverging angle. For example, the vixel unit 914 may have a horizontal diffusion angle 915 and a vertical diffusion angle 916 . For example, the vixel unit 914 may have a horizontal diffusion angle 813 of 1.2 degrees and a vertical diffusion angle 814 of 1.2 degrees, but is not limited thereto.

일 실시예에 따르면, 수신부(940)는 SPAD 어레이(941)를 포함할 수 있다. 예를 들어, SPAD 어레이(841)는 N X M 매트릭스 구조일 수 있다.According to an embodiment, the receiver 940 may include a SPAD array 941 . For example, the SPAD array 841 may have an N×M matrix structure.

일 실시예에 따르면, SPAD 어레이(941)는 복수의 SPAD 유닛(944)을 포함할 수 있다. 이때, SPAD 유닛(944)은 복수의 SPAD pixel(947)를 포함할 수 있다. 예를 들어, SPAD 유닛(944)은 12 X 12의 SPAD pixel(947)을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the SPAD array 941 may include a plurality of SPAD units 944 . In this case, the SPAD unit 944 may include a plurality of SPAD pixels 947 . For example, the SPAD unit 944 may include 12 X 12 SPAD pixels 947 .

또한 예를 들어, SPAD 어레이(941)는 50 X 25 매트릭스 구조의 1250개의 SPAD 유닛(944)을 포함할 수 있다. 이때, SPAD 유닛(944)의 배열은 빅셀 유닛(914)의 배열에 대응될 수 있다.Also for example, the SPAD array 941 may include 1250 SPAD units 944 in a 50×25 matrix structure. In this case, the arrangement of the SPAD unit 944 may correspond to the arrangement of the vixel unit 914 .

일 실시예에 따르면, SPAD 유닛(944)은 수광할 수 있는 FOV를 가질 수 있다. 예를 들어, SPAD 유닛(944)은 수평 FOV(945) 및 수직 FOV(946)를 가질 수 있다. 예를 들어, SPAD 유닛(944)은 1.2도의 수평 FOV(945) 및 1.2도의 수직 FOV(946)를 가질 수 있다.According to one embodiment, the SPAD unit 944 may have an FOV capable of receiving light. For example, the SPAD unit 944 may have a horizontal FOV 945 and a vertical FOV 946 . For example, the SPAD unit 944 may have a horizontal FOV 945 of 1.2 degrees and a vertical FOV 946 of 1.2 degrees.

이때, SPAD 유닛(944)의 FOV는 SPAD 유닛(944)에 포함된 SPAD pixel(947)의 개수에 비례할 수 있다. 또는, SPAD 유닛(944)의 FOV에 의해 SPAD 유닛(944)에 포함된 개별 SPAD pixel(947)의 FOV가 정해질 수 있다.In this case, the FOV of the SPAD unit 944 may be proportional to the number of SPAD pixels 947 included in the SPAD unit 944 . Alternatively, the FOV of the individual SPAD pixel 947 included in the SPAD unit 944 may be determined by the FOV of the SPAD unit 944 .

예를 들어, 개별 SPAD pixel(947)의 수평 FOV(948) 및 수직 FOV(949)가 0.1도일 때, SPAD 유닛(944)이 N X M의 SPAD pixel(947)을 포함한다면, SPAD 유닛(944)의 수평 FOV(945)는 0.1*N이 되고, 수직 FOV(946)는 0.1*M이 될 수 있다.For example, when the horizontal FOV 948 and vertical FOV 949 of an individual SPAD pixel 947 are 0.1 degrees, if the SPAD unit 944 includes the SPAD pixel 947 of NXM, the The horizontal FOV 945 may be 0.1*N, and the vertical FOV 946 may be 0.1*M.

또한 예를 들어, SPAD 유닛(944)의 수평 FOV(945) 및 수직 FOV(946)가 1.2도이고, SPAD 유닛(944)이 12 X 12의 SPAD pixel(947)을 포함할 때, 개별 SPAD pixel(947)의 수평 FOV(948) 및 수직 FOV(949)은 0.1도(1.2/12)일 수 있다.Also for example, when the horizontal FOV 945 and vertical FOV 946 of the SPAD unit 944 are 1.2 degrees, and the SPAD unit 944 contains 12 X 12 SPAD pixels 947, individual SPAD pixels The horizontal FOV 948 and vertical FOV 949 of 947 may be 0.1 degree (1.2/12).

다른 일 실시예에 따르면, 수신부(840)는 SiPM 어레이(941)를 포함할 수 있다. 예를 들어, SiPM 어레이(841)는 N X M 매트릭스 구조일 수 있다.According to another embodiment, the receiver 840 may include a SiPM array 941 . For example, the SiPM array 841 may have an N×M matrix structure.

일 실시예에 따르면, SiPM 어레이(941)는 복수의 마이크로셀 유닛(944)을 포함할 수 있다. 이때, 마이크로셀 유닛(944)은 복수의 마이크로셀(947)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로셀 유닛(944)은 12 X 12의 마이크로셀(947)을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the SiPM array 941 may include a plurality of microcell units 944 . In this case, the microcell unit 944 may include a plurality of microcells 947 . For example, the microcell unit 944 may include 12 X 12 microcells 947 .

또한 예를 들어, SiPM 어레이(941)는 50 X 25 매트릭스 구조의 1250개의 마이크로셀 유닛(944)을 포함할 수 있다. 이때, 마이크로셀 유닛(944)의 배열은 빅셀 유닛(914)의 배열에 대응될 수 있다.Also for example, the SiPM array 941 may include 1250 microcell units 944 in a 50×25 matrix structure. In this case, the arrangement of the microcell units 944 may correspond to the arrangement of the vixel units 914 .

일 실시예에 따르면, 마이크로셀 유닛(944)은 수광할 수 있는 FOV를 가질 수 있다. 예를 들어, 마이크로셀 유닛(944)은 수평 FOV(945) 및 수직 FOV(946)를 가질 수 있다. 예를 들어, 마이크로셀 유닛(944)은 1.2도의 수평 FOV(945) 및 1.2도의 수직 FOV(946)를 가질 수 있다.According to one embodiment, the microcell unit 944 may have an FOV capable of receiving light. For example, the microcell unit 944 may have a horizontal FOV 945 and a vertical FOV 946 . For example, the microcell unit 944 may have a horizontal FOV 945 of 1.2 degrees and a vertical FOV 946 of 1.2 degrees.

이때, 마이크로셀 유닛(944)의 FOV는 마이크로셀 유닛(944)에 포함된 마이크로셀(947)의 개수에 비례할 수 있다. 또는, 마이크로셀 유닛(944)의 FOV에 의해 마이크로셀 유닛(944)에 포함된 개별 마이크로셀(947)의 FOV가 정해질 수 있다.In this case, the FOV of the microcell unit 944 may be proportional to the number of microcells 947 included in the microcell unit 944 . Alternatively, the FOV of the individual microcells 947 included in the microcell unit 944 may be determined by the FOV of the microcell unit 944 .

예를 들어, 개별 마이크로셀(947)의 수평 FOV(948) 및 수직 FOV(949)가 0.1도일 때, 마이크로셀 유닛(944)이 N X M의 마이크로셀(947)을 포함한다면, 마이크로셀 유닛(944)의 수평 FOV(945)는 0.1*N이 되고, 수직 FOV(946)는 0.1*M이 될 수 있다.For example, if the microcell unit 944 includes the microcell 947 of NXM, when the horizontal FOV 948 and the vertical FOV 949 of the individual microcell 947 are 0.1 degrees, the microcell unit 944 ), the horizontal FOV 945 may be 0.1*N, and the vertical FOV 946 may be 0.1*M.

또한 예를 들어, 마이크로셀 유닛(944)의 수평 FOV(945) 및 수직 FOV(946)가 1.2도이고, 마이크로셀 유닛(944)이 12 X 12의 마이크로셀(947)을 포함할 때, 개별 마이크로셀(947)의 수평 FOV(948) 및 수직 FOV(949)은 0.1도(1.2/12)일 수 있다.Also for example, when the horizontal FOV 945 and vertical FOV 946 of the microcell unit 944 are 1.2 degrees, and the microcell unit 944 contains 12 X 12 microcells 947, the individual The horizontal FOV 948 and vertical FOV 949 of the microcell 947 may be 0.1 degrees (1.2/12).

일 실시예에 따르면, 레이저 출력부(910)의 빅셀 유닛(914)과 수신부(940)의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)이 대응될 수 있다.According to an embodiment, the big cell unit 914 of the laser output unit 910 and the SPAD unit or the microcell unit 944 of the receiving unit 940 may correspond.

예를 들어, 빅셀 유닛(914)의 수평 확산 각도 및 수직 확산 각도는 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)의 수평 FOV(945) 및 수직 FOV(946)와 동일할 수 있다.For example, the horizontal and vertical diffusion angles of the vixel unit 914 may be the same as the horizontal FOV 945 and vertical FOV 946 of the SPAD unit or microcell unit 944 .

예를 들어, 1행 1열의 빅셀 유닛(914)으로부터 출력된 레이저 빔은 대상체(850)에 의해 반사되어 1행 1열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)에 수광될 수 있다.For example, a laser beam output from the vixel unit 914 in one row and one column may be reflected by the object 850 to be received by the SPAD unit or microcell unit 944 in one row and one column.

또한 예를 들어, N행 M열의 빅셀 유닛(914)으로부터 출력된 레이저 빔은 대상체(850)에 의해 반사되어 N행 M열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)에 수광될 수 있다.Also, for example, a laser beam output from the vixel unit 914 in N rows and M columns may be reflected by the object 850 to be received by the SPAD unit or microcell unit 944 in N rows and M columns.

이때, N행 M열의 빅셀 유닛(914)으로부터 출력되어 대상체(850)에 의해 반사된 레이저 빔은 N행 M열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)에 수광되고, 라이다 장치(900)는 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)에 의해 분해능을 가질 수 있다.At this time, the laser beam output from the vixel unit 914 in N rows and M columns and reflected by the object 850 is received by the SPAD unit or microcell unit 944 in N rows and M columns, and the lidar device 900 is SPAD It may have resolution by unit or microcell unit 944 .

예를 들어, SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)이 N행 M열의 SPAD pixel 또는 마이크로셀(947)을 포함한다면, 빅셀 유닛(914)이 조사되는 FOV를 N X M 영역으로 나누어 대상체의 거리 정보를 파악할 수 있다.For example, if the SPAD unit or microcell unit 944 includes SPAD pixels or microcells 947 in N rows and M columns, the FOV irradiated by the big cell unit 914 is divided into NXM regions to determine distance information of the object. can

다른 일 실시예에 따르면, 하나의 빅셀 유닛(914)과 복수의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)이 대응될 수 있다. 예를 들어, 1행 1열의 빅셀 유닛(914)으로부터 출력된 레이저 빔은 대상체(850)에 의해 반사되어 1행 1열 및 1행 2열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)에 수광될 수 있다.According to another embodiment, one big cell unit 914 may correspond to a plurality of SPAD units or microcell units 944 . For example, a laser beam output from the vixel unit 914 in one row and one column may be reflected by the object 850 to be received by the SPAD unit or microcell unit 944 in the first row, first column and first row and second column. .

또 다른 일 실시예에 따르면, 복수의 빅셀 유닛(914)과 하나의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)이 대응될 수 있다. 예를 들어, 1행 1열의 빅셀 유닛(914)으로부터 출력된 레이저 빔은 대상체(850)에 의해 반사되어 1행 1열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)에 수광될 수 있다.According to another embodiment, a plurality of vixel units 914 may correspond to one SPAD unit or microcell unit 944 . For example, a laser beam output from the vixel unit 914 in one row and one column may be reflected by the object 850 to be received by the SPAD unit or microcell unit 944 in one row and one column.

일 실시예에 따르면, 레이저 출력부(910)가 포함하는 복수의 빅셀 유닛(914)은 일정한 시퀀스에 따라 동작할 수도 있고, 랜덤으로 동작할 수도 있다. 이때, 수신부(940)의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)도 빅셀 유닛(914)의 동작에 대응되어 동작할 수 있다.According to an embodiment, the plurality of vixel units 914 included in the laser output unit 910 may operate according to a predetermined sequence or may operate randomly. In this case, the SPAD unit or the microcell unit 944 of the receiving unit 940 may also operate in response to the operation of the big cell unit 914 .

예를 들어, 빅셀 어레이(911)의 1행 1열의 빅셀 유닛이 동작한 다음, 1행 3열의 빅셀 유닛이 동작할 수 있다. 그 다음, 1행 5열의 빅셀 유닛이 동작하고, 그 다음 1행 7열의 빅셀 유닛이 동작할 수 있다.For example, the vixel unit of one row and one column of the vixel array 911 may operate, and then the vixel unit of the first row and third column may operate. Then, the vixel unit of 1 row and 5 columns may operate, and then the vixel unit of 1 row and 7 columns may operate.

이때, 수신부(940)의 1행 1열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)이 동작한 다음, 1행 3열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)이 동작할 수 있다. 그 다음, 1행 5열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)이 동작하고, 그 다음 1행 7열의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)이 동작할 수 있다.In this case, the SPAD unit or microcell unit 944 of the first row and first column of the receiver 940 may operate, and then the SPAD unit or the microcell unit 944 of the first row and third column may operate. Then, the SPAD unit or microcell unit 944 in row 1 and column 5 may operate, and then the SPAD unit or microcell unit 944 in row 1 and column 7 may operate.

또한 예를 들어, 빅셀 어레이(911)의 빅셀 유닛이 랜덤하게 동작할 수 있다. 이때, 랜덤하게 동작하는 빅셀 유닛(914)의 위치와 대응되는 위치에 존재하는 수신부의 SPAD 유닛 또는 마이크로셀 유닛(944)이 동작할 수 있다.Also, for example, the vixel unit of the vixel array 911 may operate randomly. In this case, the SPAD unit or the microcell unit 944 of the receiving unit present at a position corresponding to the position of the randomly operated vixel unit 914 may operate.

이하에서는 이미터 어레이 및 디텍터 어레이의 작동 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, an operation method of the emitter array and the detector array will be described.

도 39는 일 실시예에 따른 이미터 어레이 및 디텍터 어레이의 작동을 설명하기 위한 도면이다.39 is a diagram for explaining operations of an emitter array and a detector array according to an embodiment.

도 39를 참조하면, 본 발명의 라이다 장치는 이미터 어레이(1100) 및 디텍터 어레이(1200)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 39 , the lidar device of the present invention may include an emitter array 1100 and a detector array 1200 .

일 실시예에 따르면 이미터 어레이(1100)는 도 1 내지 도 3의 레이저 출력부(100)에 포함되고, 디텍터 어레이(1200)는 도 1 내지 도 3의 센서부(300)에 포함될 수 있다.According to an embodiment, the emitter array 1100 may be included in the laser output unit 100 of FIGS. 1 to 3 , and the detector array 1200 may be included in the sensor unit 300 of FIGS. 1 to 3 .

옵틱부(200)는 이미터 어레이(1100)가 레이저를 출력하는 방향에 배치될 수 있다. 상기 옵틱부(200)는 이미터 어레이(1100)로부터 출력된 레이저 빔을 콜리메이션 시키거나, 스티어링 시킬 수 있다.The optic unit 200 may be disposed in a direction in which the emitter array 1100 outputs a laser. The optic unit 200 may collimate or steer the laser beam output from the emitter array 1100 .

이미터 어레이(1100)로부터 출력되어 옵틱부(200)를 거친 레이저 빔은 대상체에 조사될 수 있다. 대상체에 반사된 레이저 빔은 디텍터 어레이(1200)에 수신될 수 있다. 이때, 대상체에 반사된 레이저 빔은 옵틱부(200)를 거쳐 디텍터 어레이(1200)에 수신될 수 있다.The laser beam output from the emitter array 1100 and passing through the optic unit 200 may be irradiated to the object. The laser beam reflected by the object may be received by the detector array 1200 . In this case, the laser beam reflected by the object may be received by the detector array 1200 through the optic unit 200 .

레이저 빔이 디텍터 어레이(1200)에 수신되면, 디텍터 어레이(1200)는 광자를 감지하여 전기 신호를 생성할 수 있다. 이에 대한 구체적인 내용은 도 1의 설명과 중복될 수 있으므로, 여기서 생략하기로 한다.When the laser beam is received by the detector array 1200 , the detector array 1200 may detect photons and generate an electrical signal. Specific details thereof may overlap with the description of FIG. 1 , and thus will be omitted herein.

일 실시예에 따르면 이미터 어레이(1100)는 복수의 이미터들을 포함할 수 있다. 이때, 상기 이미터는 레이저 다이오드(Laser Diode:LD), Solid-state laser, High power laser, Light entitling diode(LED), Vertical Cavity Surface Emitting Laser(VCSEL), External cavity diode laser(ECDL) 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.According to an embodiment, the emitter array 1100 may include a plurality of emitters. In this case, the emitter may be a laser diode (LD), solid-state laser, high power laser, light entitling diode (LED), vertical cavity surface emitting laser (VCSEL), external cavity diode laser (ECDL), etc. However, the present invention is not limited thereto.

바람직하게는, 이미터 어레이(1100)는 도 6의 빅셀 어레이(150)일 수 있다. 이때, 이미터 어레이(1100)에 포함된 이미터(1115)는 도 4의 빅셀 이미터(110)일 수 있다.Preferably, the emitter array 1100 may be the big cell array 150 of FIG. 6 . In this case, the emitter 1115 included in the emitter array 1100 may be the bigel emitter 110 of FIG. 4 .

도 39는 8 X 8 매트릭스 형태의 이미터 어레이를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않고 다른 형태의 이미터 어레이도 가능하다.Although FIG. 39 shows an emitter array in the form of an 8×8 matrix, the present invention is not limited thereto, and other types of emitter arrays are also possible.

일 실시예에 따르면 디텍터 어레이(1200)는 복수의 디텍터들을 포함할 수 있다. 이때, 상기 디텍터는 PN 포토 다이오드, 포토트랜지스터, PIN 포토 다이오드, APD, SPAD, SiPM, TDC, CMOS 또는 CCD 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.According to an embodiment, the detector array 1200 may include a plurality of detectors. In this case, the detector may be a PN photodiode, a phototransistor, a PIN photodiode, APD, SPAD, SiPM, TDC, CMOS or CCD, but is not limited thereto.

바람직하게는, 디텍터 어레이(1200)는 도 31의 SPAD 어레이(750)일 수 있다. 이때, 디텍터 어레이(1200)에 포함된 디텍터(1215)는 도 31의 SPAD(7510)일 수 있다.Preferably, the detector array 1200 may be the SPAD array 750 of FIG. 31 . In this case, the detector 1215 included in the detector array 1200 may be the SPAD 7510 of FIG. 31 .

도 39는 8 X 8 매트릭스 형태의 디텍터 어레이를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않고 다른 형태의 디텍터 어레이도 가능하다.Although FIG. 39 shows a detector array in the form of an 8×8 matrix, the present invention is not limited thereto, and other types of detector arrays are also possible.

일 실시예에 따르면 제어부(400)는 이미터 어레이(1100)에 포함된 복수의 이미터들을 한 줄씩 작동시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부(400)는 복수의 이미터들이 포함된 제1 이미터 그룹(1110)을 작동시킬 수 있다. 또한, 제어부(400)는 제1 이미터 그룹(1110) 작동 이후, 제2 이미터 그룹(1120)을 작동시킬 수 있다.According to an embodiment, the controller 400 may operate a plurality of emitters included in the emitter array 1100 line by line. For example, the controller 400 may operate the first emitter group 1110 including a plurality of emitters. Also, the controller 400 may operate the second emitter group 1120 after the first emitter group 1110 is operated.

이때, 제1 이미터 그룹(1110) 및 제2 이미터 그룹(1120)은 인접한 열(column)일 수도 있고, 인접하지 않은 열일 수도 있다.In this case, the first emitter group 1110 and the second emitter group 1120 may be adjacent columns or non-adjacent columns.

또한 이때, 제1 이미터 그룹(1110)으로부터 출력되어 대상체에 반사된 레이저 빔은 제1 디텍터 그룹(1210)에 수신될 수 있다. 또한, 제1 이미터 그룹(1110) 작동 이후, 제2 이미터 그룹(1120)으로부터 출력되어 대상체에 반사된 레이저 빔은 제2 디텍터 그룹(1220)에 수신될 수 있다.Also, at this time, the laser beam output from the first emitter group 1110 and reflected on the object may be received by the first detector group 1210 . Also, after the operation of the first emitter group 1110 , the laser beam output from the second emitter group 1120 and reflected on the object may be received by the second detector group 1220 .

일 실시예에 따르면 제1 이미터 그룹(1110)에 포함된 제1 이미터(1115)는 제1 영역에 레이저 빔을 조사하고, 제2 이미터(1116)는 제2 영역에 레이저 빔을 조사할 수 있다. 예를 들어, 제1 이미터(1115)로부터 출력된 제1 레이저 빔 및 제2 이미터(1116)로부터 출력된 제2 레이저 빔은 옵틱부(200)의 옵틱을 통해 각각 제1 영역 및 제2 영역으로 조사될 수 있다.According to an embodiment, the first emitter 1115 included in the first emitter group 1110 irradiates a laser beam to the first region, and the second emitter 1116 irradiates a laser beam to the second region. can do. For example, the first laser beam output from the first emitter 1115 and the second laser beam output from the second emitter 1116 are respectively transmitted through the optics of the optic unit 200 in the first region and the second region. area can be investigated.

이때, 제1 영역에서 반사된 제1 레이저 빔은 제1 디텍터(1215)에 수신되고, 제2 영역에서 반사된 제2 레이저 빔은 제2 디텍터(1216)에 수신될 수 있다. 제1 디텍터(1215) 및 제2 디텍터(1216)는 레이저 빔의 광자를 디텍팅하여 신호를 생성할 수 있다.In this case, the first laser beam reflected from the first region may be received by the first detector 1215 , and the second laser beam reflected from the second region may be received by the second detector 1216 . The first detector 1215 and the second detector 1216 may detect photons of a laser beam to generate a signal.

제1 이미터(1115) 및 제2 이미터(1116)이 각각 제1 영역 및 제2 영역에 레이저 빔을 여러 번 조사함에 따라, 제1 디텍터(1215) 및 제2 디텍터(1216)도 광자를 여러 번 디텍팅하여 복수의 신호를 생성할 수 있다.As the first emitter 1115 and the second emitter 1116 irradiate the laser beam to the first region and the second region, respectively, several times, the first detector 1215 and the second detector 1216 also emit photons. Multiple detections can be performed to generate multiple signals.

이때, 제어부(400)는 제1 디텍터(1215) 및 제2 디텍터(1216)가 출력한 복수의 신호를 각각 축적하여 히스토그램을 생성할 수 있다.In this case, the controller 400 may generate a histogram by accumulating a plurality of signals output by the first detector 1215 and the second detector 1216 , respectively.

예를 들어, 제1 이미터(1115)가 제1 영역에 N번 레이저를 조사함에 따라, 제어부(400)는 제1 디텍터(1215)의 출력 신호인 N개의 데이터 셋을 축적함으로써 제1 히스토그램을 생성할 수 있다.For example, as the first emitter 1115 irradiates the N-th laser to the first region, the controller 400 generates the first histogram by accumulating N data sets that are output signals of the first detector 1215 . can create

이때, 데이터 셋은 복수의 히스토그램 빈(bin)에 포함된 데이터들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 데이터 셋은 10000개의 히스토그램 빈으로 구성되고, 각각의 히스토그램 빈에는 데이터들이 포함될 수 있다.In this case, the data set may include data included in a plurality of histogram bins. For example, a data set consists of 10000 histogram bins, and data may be included in each histogram bin.

구체적으로, 제1 히스토그램 빈에는 데이터가 없고, 제2 히스토그램 빈에는 데이터가 있을 수 있다. 이때, 제1 히스토그램 빈의 시간 동안에는 광자가 디텍팅되지 않았고, 제2 히스토그램 빈의 시간 동안에는 광자가 디텍팅된 것으로 볼 수 있다.Specifically, the first histogram bin may have no data, and the second histogram bin may have data. In this case, it may be considered that a photon is not detected during the time of the first histogram bin, and that the photon is detected during the time of the second histogram bin.

또한 이때, 히스토그램 빈에 데이터가 있는 경우는 광자가 디텍팅된 경우이므로, 이미터 어레이에서 출력된 레이저 빔이 대상체에 반사되어 감지되거나, 외부 노이즈(햇빛 등)가 감지된 것일 수 있다.Also, at this time, when there is data in the histogram bin, since a photon is detected, the laser beam output from the emitter array may be reflected by the object and detected, or external noise (such as sunlight) may be detected.

따라서, 데이터 셋 하나로는 어느 데이터가 대상체에 반사되어 감지된 레이저 빔에 의한 것인지 알 수 없으므로, 제어부(400)는 복수의 데이터 셋을 축적하여 히스토그램의 피크를 추출할 필요가 있다.Therefore, since it is not possible to know which data is generated by the laser beam detected by being reflected by the object with one data set, the controller 400 needs to accumulate a plurality of data sets and extract the peak of the histogram.

이때, 제어부(400)는 축적된 히스토그램 중 피크가 형성된 히스토그램 빈의 시간 구간 동안에 대상체로부터 반사된 레이저 빔이 수신된 것으로 파악할 수 있다.In this case, the controller 400 may determine that the laser beam reflected from the object is received during the time period of the histogram bin in which the peak is formed among the accumulated histograms.

또한 예를 들어, 제2 이미터(1116)가 제2 영역에 M번 레이저를 조사함에 따라, 제어부(400)는 제2 디텍터(1216)의 출력 신호인 M개의 데이터 셋을 축적함으로써 제2 히스토그램을 생성할 수 있다.Also, for example, as the second emitter 1116 irradiates the Mth laser to the second region, the control unit 400 accumulates M data sets that are output signals of the second detector 1216 to obtain a second histogram. can create

따라서, 제어부(400)는 X개의 디텍터를 포함하고 있는 디텍터 어레이(1200)를 통해 X개의 히스토그램을 생성할 수 있다. 이때, 제어부(400)는 생성된 히스토그램에 기초하여 제1 영역 및 제2 영역, 또는 대상체의 특성을 결정할 수 있다.Accordingly, the controller 400 may generate X histograms through the detector array 1200 including the X detectors. In this case, the controller 400 may determine the characteristics of the first region and the second region or the object based on the generated histogram.

예를 들어, 제어부(400)는 히스토그램에 기초하여 대상체(500)의 거리, 위치 좌표를 산출할 수 있다. 또한 예를 들어, 제어부(400)는 히스토그램에 기초하여 대상체(500)의 반사율, 재질 정보 등을 확인할 수 있다. 또한 예를 들어, 제어부(400)는 복수의 프레임마다 생성된 히스토그램에 기초하여 대상체(500)의 속도, 이동 방향 등을 확인할 수 있다.For example, the controller 400 may calculate the distance and position coordinates of the object 500 based on the histogram. Also, for example, the controller 400 may check the reflectance and material information of the object 500 based on the histogram. Also, for example, the controller 400 may check the speed, the moving direction, etc. of the object 500 based on the histogram generated for each of the plurality of frames.

구체적으로 도 32에서 설명한 바와 같이, 제어부(400)는 히스토그램(765) 중 일정량(768) 이상의 신호를 대상체(500)에서 반사된 광자에 의한 신호로 추출할 수 있다.Specifically, as described with reference to FIG. 32 , the controller 400 may extract a signal of a certain amount 768 or more from the histogram 765 as a signal due to a photon reflected from the object 500 .

제어부(400)가 히스토그램(765) 중 대상체(500)에서 반사된 광자에 의한 신호를 추출하는 알고리즘에 대해서는 도 32의 설명과 중복될 수 있어, 자세한 내용은 생략한다.An algorithm for the control unit 400 to extract a signal by a photon reflected from the object 500 from the histogram 765 may overlap with the description of FIG. 32 , and thus a detailed description thereof will be omitted.

다른 실시예에 따르면, 제어부(400)는 이미터 어레이(1100)에 포함된 이미터들을 열(column)이 아닌 행(row)으로 제어할 수 있다.According to another embodiment, the controller 400 may control the emitters included in the emitter array 1100 in a row rather than a column.

예를 들어, 제어부(400)는 복수의 이미터들이 포함된 제1 행방향 이미터 그룹을 작동시킬 수 있다. 또한, 제어부(400)는 제1 행방향 이미터 그룹 작동 이후, 제2 행방향 이미터 그룹을 작동시킬 수 있다. 이때, 제1 행방향 이미터 그룹 및 제2 행방향 이미터 그룹은 인접한 행일 수도 있고, 인접하지 않은 행일 수도 있다.For example, the controller 400 may operate a first row-direction emitter group including a plurality of emitters. Also, the controller 400 may operate the second row emitter group after the first row emitter group is operated. In this case, the first row emitter group and the second row emitter group may be adjacent rows or non-adjacent rows.

또한 이때, 제1 행방향 이미터 그룹으로부터 출력되어 대상체에서 반사된 레이저 빔은 제1 행방향 디텍터 그룹에 수신될 수 있다. 또한, 제1 행방향 이미터 그룹 작동 이후, 제2 행방향 이미터 그룹으로부터 출력되어 대상체에 반사된 레이저 빔은 제2 행방향 디텍터 그룹에 수신될 수 있다.Also, at this time, the laser beam output from the first row-direction emitter group and reflected from the object may be received by the first row-direction detector group. In addition, after the operation of the first row-direction emitter group, the laser beam output from the second row-direction emitter group and reflected on the object may be received by the second row-direction detector group.

열방향 동작과 마찬가지로, 제1 행방향 이미터 그룹 및 제2 행방향 이미터 그룹에서 출력된 레이저 빔은 각각 제3 영역 및 제4 영역으로 조사될 수 있다. 이때, 제3 영역에서 반사된 레이저 빔은 제1 행방향 디텍터 그룹에 수신되고, 제4 영역에서 반사된 레이저 빔은 제2 행방향 디텍터 그룹에 수신될 수 있다.Similar to the column-direction operation, the laser beams output from the first row-direction emitter group and the second row-direction emitter group may be irradiated to the third area and the fourth area, respectively. In this case, the laser beam reflected from the third region may be received by the first row-direction detector group, and the laser beam reflected from the fourth region may be received by the second row-direction detector group.

또 다른 실시예에 따르면, 제어부(400)는 이미터 어레이(1100)에 포함된 이미터들을 행방향 또는 열방향이 아닌 일정한 시퀀스에 따라 제어할 수도 있고, 랜덤으로 제어할 수도 있다. 이때, 제어부(400)는 이미터 어레이(1100)가 작동시키는 이미터들에 대응하는 디텍터들을 일정한 시퀀스에 따라 또는 랜덤으로 제어할 수 있다.According to another embodiment, the controller 400 may control the emitters included in the emitter array 1100 according to a predetermined sequence rather than the row direction or the column direction, or may control the emitters at random. In this case, the controller 400 may control the detectors corresponding to the emitters operated by the emitter array 1100 according to a predetermined sequence or randomly.

예를 들어, 제어부(400)가 이미터 어레이(1100)의 1행 1열의 이미터, 1행 3열의 이미터, 2행 2열의 이미터, 2행 5열의 이미터들을 차례대로 작동시킬 때, 이에 따라 1행 1열의 디텍터, 1행 3열의 디텍터, 2행 2열의 디텍터, 2행 5열의 디텍터들이 차례대로 작동될 수 있다.For example, when the control unit 400 sequentially operates an emitter in row 1, column 1, emitter in row 1, column 3, emitter in row 2, column 2, and emitter in row 2, column 5 of the emitter array 1100, Accordingly, the detectors in row 1, column 1, detectors in row 1, column 3, detectors in row 2, column 2, and detectors in row 2 and column 5 may be sequentially operated.

이에 대해서는 전술한 바와 같이, 빅셀 어레이(153)의 어드레서블한 동작에 대한 내용과 중복될 수 있어, 자세한 내용은 생략한다.As described above, this may overlap with the addressable operation of the big cell array 153, and thus the detailed description thereof will be omitted.

제어부(400)가 히스토그램을 형성하기 위해서는 적어도 N개의 데이터 셋이 필요하다. 예를 들어, N은 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 또는 그 이상의 수가 될 수 있고, N이 커질수록 외부 노이즈와 대상체에서 반사된 레이저 빔을 잘 구별할 수 있다.In order for the control unit 400 to form a histogram, at least N data sets are required. For example, N can be 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, or more, and as N becomes larger, it is better to distinguish the laser beam reflected from the object from external noise. can

제어부(400)가 N개의 데이터 셋을 축적하여 히스토그램을 형성하기 위해서는, 레이저 출력부(100)가 적어도 N번 레이저를 출력하여야 한다. 예를 들어, 레이저 출력부(100)는 이미터당 50번의 레이저를 출력하여야 한다.In order for the control unit 400 to accumulate N data sets to form a histogram, the laser output unit 100 should output at least N lasers. For example, the laser output unit 100 should output a laser 50 times per emitter.

일 실시예에 따르면, 제어부(400)는 8 X 8 매트릭스 형태의 이미터 어레이에 포함된 이미터들을 한 줄(column)씩 작동시킬 수 있다.According to an embodiment, the control unit 400 may operate the emitters included in the emitter array of the 8 X 8 matrix form column by column.

이때, 디텍터 어레이는 그 내부에 열(column)을 선택할 수 있는 컨트롤 로직(control logic) 유닛을 포함하고 있어, 제어부(400)에 의해 컨트롤 로직 유닛이 이미터 어레이 내에 동작하는 열(column)과 대응되는 디텍터 어레이(1200) 내의 열을 선택하여, 선택된 디텍터 어레이(1200) 내의 열을 작동시킬 수 있다.In this case, the detector array includes a control logic unit capable of selecting a column therein, so that the control logic unit corresponds to a column operating in the emitter array by the control unit 400 . By selecting a column in the detector array 1200 to be used, the column in the selected detector array 1200 may be activated.

예를 들어, 이미터 어레이의 내부에도 컨트롤 로직 유닛이 포함되어, 이미터 어레이의 컨트롤 로직 유닛에 인가되는 열 선택 신호와 디텍터 어레이의 컨트롤 로직 유닛에 인가되는 열 선택 신호는 동일한 것일 수 있다.For example, the control logic unit may be included in the emitter array, so that the column selection signal applied to the control logic unit of the emitter array and the column selection signal applied to the control logic unit of the detector array may be the same.

또한 이때, 제어부(400)가 히스토그램을 형성하기 위해서는, 8 X 8 매트릭스 형태의 이미터 어레이(1100)에 포함된 한 줄의 이미터들은 N번(예, 50번)씩 레이저를 조사하여야 한다.Also, at this time, in order for the control unit 400 to form the histogram, one row of emitters included in the emitter array 1100 of the 8 X 8 matrix must irradiate the laser N times (eg, 50 times).

예를 들어, 이미터 어레이(1100)의 1열 이미터 그룹이 레이저를 50번 조사한 후, 2열 이미터 그룹이 레이저를 50번 조사하고, 그 이후, 3열 이미터 그룹이 레이저를 50번 조사할 수 있다. 즉, 1열, 2열, 3열 ?? 8열의 이미터 그룹이 각각 레이저를 50번씩 순차적으로 조사할 수 있다.For example, after the emitter group in the first row of the emitter array 1100 irradiates the laser 50 times, the emitter group in the second row irradiates the laser 50 times, and thereafter, the emitter group in the third row irradiates the laser 50 times. can be investigated That is, column 1, column 2, column 3 ?? Each emitter group in 8 rows can sequentially irradiate the laser 50 times.

이때, 1개의 프레임이 완성되기 위해서는, 이미터 어레이(1100) 내에 포함된 각 이미터 들에 대한 히스토그램들이 모두 형성되어야 한다. 즉, 1열 내지 8열의 이미터 그룹이 각각 레이저를 여러 번 조사한 후, 디텍터 어레이(1200)의 1열 내지 8열의 디텍터 그룹들의 출력 신호가 축적된 히스토그램이 형성되어야 한다.In this case, in order to complete one frame, all histograms for each emitter included in the emitter array 1100 must be formed. That is, after the emitter groups in columns 1 to 8 each irradiate the laser several times, a histogram in which output signals of the detector groups in columns 1 to 8 of the detector array 1200 are accumulated should be formed.

일 실시예에 따르면, 이미터 어레이(1100)에 포함된 열(column)은 N개이고, 이미터들의 PRF(Pulse Repetition Frequency)는 P[Hz], 디텍터 어레이(1200)의 샘플링 수는 M개일 수 있다. 이때, 프레임 레이트는 P/(M*N)[fps]일 수 있다.According to an embodiment, the number of columns included in the emitter array 1100 is N, the pulse repetition frequency (PRF) of the emitters is P[Hz], and the number of samplings of the detector array 1200 may be M. have. In this case, the frame rate may be P/(M*N) [fps].

예를 들어, 이미터 어레이(1100)에 포함된 열의 개수는 100개이고, 이미터들의 PRF는 500kHz, 디텍터 어레이(1200)의 샘플링 수가 1000개일 때, 프레임 레이트는 5fps일 수 있다.For example, when the number of columns included in the emitter array 1100 is 100, the PRF of the emitters is 500 kHz, and the sampling number of the detector array 1200 is 1000, the frame rate may be 5 fps.

또한 예를 들어, 이미터 어레이(1100)에 포함된 열의 개수는 100개이고, 이미터들의 PRF는 500kHz, 디텍터 어레이(1200)의 샘플링 수가 500개일 때, 프레임 레이트는 10fps일 수 있다.Also, for example, when the number of columns included in the emitter array 1100 is 100, the PRF of the emitters is 500 kHz, and the sampling number of the detector array 1200 is 500, the frame rate may be 10 fps.

히스토그램을 생성할 때, 외부 노이즈 신호와 대상체에 반사된 레이저 빔에 대한 신호를 명확하게 구분하기 위해서는 디텍터 어레이(1200)의 샘플링 수(M, 예를 들어 1 내지 1023)가 많아야 한다. 그러나, 프레임 레이트와 디텍터 어레이(1200)의 샘플링 수(M)는 반비례 관계이므로, 높은 프레임 레이트를 가지기 위해서는 디텍터 어레이(1200)의 샘플링 수(M)를 증가시키는 것에 한계가 있을 수 있다.When generating the histogram, the number of samplings (M, for example, 1 to 1023) of the detector array 1200 must be large in order to clearly distinguish the external noise signal from the signal for the laser beam reflected on the object. However, since the frame rate and the sampling number M of the detector array 1200 are in inverse proportion to each other, there may be a limit to increasing the sampling number M of the detector array 1200 in order to have a high frame rate.

이때, 높은 프레임 레이트를 가짐과 동시에, 디텍터 어레이(1200)의 샘플링 수(M)를 증가시키기 위해서는 이미터들의 PRF(P)를 증가시킬 수도 있다. 그러나, 이미터들의 PRF(P)를 높이는 데에도 한계가 있어, 최대 PRF로 작동하더라도, 위 문제를 해결하지 못할 수 있다.In this case, in order to have a high frame rate and to increase the sampling number M of the detector array 1200, the PRF(P) of the emitters may be increased. However, there is a limit to increasing the PRF(P) of the emitters, and even if it operates at the maximum PRF, the above problem may not be solved.

따라서, 본원 발명은 프레임 레이트를 증가시키기 위한 해결책을 이하에서 설명한다. 이하의 방법에 따르면, 프레임 레이트를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 프레임 레이트에 구애받지 않고, 디텍터 어레이(1200)의 샘플링 수(M)에 대한 다양한 제어가 가능하다.Accordingly, the present invention describes a solution for increasing the frame rate below. According to the following method, not only can the frame rate be increased, but also various control over the number of samplings (M) of the detector array 1200 is possible regardless of the frame rate.

도 40은 일 실시예에 따른 이미터 어레이 및 디텍터 어레이의 작동 방법을 설명하기 위한 도면이다.40 is a diagram for explaining a method of operating an emitter array and a detector array according to an embodiment.

도 40에 도시된 제1 이미터(1310) 및 제2 이미터(1320)는 이미터 어레이(1100)에 포함될 수 있다. 또한, 제1 디텍터(1410) 및 제2 디텍터(1420)는 디텍터 어레이(1200)에 포함될 수 있다.The first emitter 1310 and the second emitter 1320 illustrated in FIG. 40 may be included in the emitter array 1100 . Also, the first detector 1410 and the second detector 1420 may be included in the detector array 1200 .

예를 들어, 제1 이미터(1310)는 제1 이미터 그룹(1110)에 포함되고, 제2 이미터(1320)는 제2 이미터 그룹(1120)에 포함될 수 있다. 또한 예를 들어, 제1 이미터(1310) 및 제2 이미터(1320)는 제1 이미터 그룹(1110), 즉, 한 열(column)에 포함될 수도 있다.For example, the first emitter 1310 may be included in the first emitter group 1110 , and the second emitter 1320 may be included in the second emitter group 1120 . Also, for example, the first emitter 1310 and the second emitter 1320 may be included in the first emitter group 1110 , that is, one column.

또한 예를 들어, 제1 이미터(1310)는 제1 이미터 그룹(1110)에 포함되고, 제2 이미터(1320)는 제1 이미터 그룹(1110)과 인접하지 않은 열인 제3 이미터 그룹에 포함될 수 있다. 또한 예를 들어, 제1 이미터(1310)는 1행에 포함되고, 제2 이미터(1320)는 1행과 인접하지 않은 행에 포함될 수 있다.Also for example, the first emitter 1310 is included in the first emitter group 1110 , and the second emitter 1320 is a third emitter that is a column that is not adjacent to the first emitter group 1110 . can be included in a group. Also, for example, the first emitter 1310 may be included in the first row, and the second emitter 1320 may be included in a row that is not adjacent to the first row.

이미터의 배열과 마찬가지로, 제1 디텍터(1410)는 제1 디텍터 그룹(1210)에 포함되고, 제2 디텍터(1420)는 제2 디텍터 그룹(1220)에 포함될 수 있다. 또한 예를 들어, 제1 디텍터(1410) 및 제2 디텍터(1420)는 제1 디텍터 그룹(11210), 즉, 한 열(column)에 포함될 수도 있다.Similar to the emitter arrangement, the first detector 1410 may be included in the first detector group 1210 , and the second detector 1420 may be included in the second detector group 1220 . Also, for example, the first detector 1410 and the second detector 1420 may be included in the first detector group 11210 , that is, in one column.

또한 예를 들어, 제1 디텍터(1410)는 제1 디텍터 그룹(1210)에 포함되고, 제2 디텍터(1420)는 제1 디텍터 그룹(1210)과 인접하지 않은 열인 제3 디텍터 그룹에 포함될 수 있다. 또한 예를 들어, 제1 디텍터(1410)는 1행에 포함되고, 제2 디텍터(1420)는 1행과 인접하지 않은 행에 포함될 수 있다.Also, for example, the first detector 1410 may be included in the first detector group 1210 , and the second detector 1420 may be included in a third detector group that is a column not adjacent to the first detector group 1210 . . Also, for example, the first detector 1410 may be included in one row, and the second detector 1420 may be included in a row that is not adjacent to the first row.

전술한 바와 같이, 디텍터는 작동되는 이미터의 배열에 따라 달라질 수 있다. 즉, 이미터와 디텍터가 일대일 대응이 되어, N행 M열의 이미터가 작동될 때, N행 M열의 디텍터도 작동될 수 있다.As mentioned above, the detector may vary depending on the arrangement of the emitters being actuated. That is, the emitter and the detector are in one-to-one correspondence, and when the emitters in the N rows and M columns are operated, the detectors in the N rows and M columns may also be operated.

일 실시예에 따르면, 제1 이미터(1310)는 제1 시점(t1), 제2 시점(t2) 및 제5 시점(t5)에 레이저 빔을 출력할 수 있다. 이때, 제2 시점(t2)은 제1 시점(t1)보다 제1 시간(ts1)만큼 늦은 시점일 수 있다. 또한 이때, 제5 시점(t5)은 제2 시점(t2)보다 제1 시간(ts1)만큼 늦은 시점일 수 있다. 즉, 제1 이미터(1310)는 제1 주기(ts1)를 가지고 레이저 빔을 출력할 수 있다.According to an embodiment, the first emitter 1310 may output a laser beam at a first time point t1 , a second time point t2 , and a fifth time point t5 . In this case, the second time point t2 may be later than the first time point t1 by the first time ts1. Also, in this case, the fifth time point t5 may be later than the second time point t2 by the first time ts1 . That is, the first emitter 1310 may output a laser beam with a first period ts1.

이때, 제1 디텍터(1410)는 제1 이미터(1310)가 제1 시점(t1)에 출력한 레이저 빔 중 대상체에 반사된 레이저 빔을 제1 시간 구간(p1) 동안 수신할 수 있다. 또한 제1 시간 구간(p1) 이후, 제1 디텍터(1410)는 제1 이미터(1310)가 제2 시점(t2)에 출력한 레이저 빔 중 대상체에 반사된 레이저 빔을 제2 시간 구간(p2) 동안 수신할 수 있다.In this case, the first detector 1410 may receive the laser beam reflected on the object among the laser beams output by the first emitter 1310 at the first time point t1 during the first time period p1 . Also, after the first time period p1 , the first detector 1410 transmits the laser beam reflected on the object among the laser beams output by the first emitter 1310 at the second time point t2 to the second time period p2 . ) can be received while

제1 시점(t1) 및 제2 시점(t2)은 제1 이미터(1310)의 PRF에 따른 레이저 빔 출력 시점일 수 있다. 즉, 제1 이미터(1310)는 정해진 PRF에 따라, 제1 시점(t1) 및 제2 시점(t2) 사이에는 소정의 파워를 가지는 레이저 빔을 출력하지 못할 수 있다.The first time point t1 and the second time point t2 may be laser beam output time points according to the PRF of the first emitter 1310 . That is, the first emitter 1310 may not be able to output a laser beam having a predetermined power between the first time point t1 and the second time point t2 according to the predetermined PRF.

따라서, 본원 발명의 제어부(400)는 제1 이미터(1310)가 소정의 파워를 가지는 레이저 빔을 출력하지 못하는 공백 시간(예, 제1 시점(t1) 및 제2 시점(t2) 사이의 시간)동안, 제2 이미터(1320)가 레이저 빔을 출력하도록 제어하여, 상기 공백 시간을 제2 이미터(1320)의 레이저 빔 출력 시간으로 활용할 수 있다.Therefore, the control unit 400 of the present invention is a blank time during which the first emitter 1310 does not output a laser beam having a predetermined power (eg, a time between the first time point t1 and the second time point t2). ), by controlling the second emitter 1320 to output the laser beam, the blank time may be used as the laser beam output time of the second emitter 1320 .

일 실시예에 따르면, 제2 이미터(1320)는 제3 시점(t3), 제4 시점(t4) 및 제6 시점(t6)에 레이저 빔을 출력할 수 있다. 이때, 제4 시점(t4)은 제3 시점(t3)보다 제2 시간(ts2)만큼 늦은 시점일 수 있다. 또한 이때, 제6 시점(t6)은 제4 시점(t4)보다 제2 시간(ts2)만큼 늦은 시점일 수 있다. 즉, 제2 이미터(1320)는 제2 주기(ts2)를 가지고 레이저 빔을 출력할 수 있다. 이때, 제2 주기(ts2)는 상기 제1 주기(ts1)와 동일할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.According to an embodiment, the second emitter 1320 may output a laser beam at a third time point t3 , a fourth time point t4 , and a sixth time point t6 . In this case, the fourth time t4 may be later than the third time t3 by the second time ts2. Also, at this time, the sixth time point t6 may be later than the fourth time point t4 by the second time ts2. That is, the second emitter 1320 may output a laser beam with a second period ts2 . In this case, the second period ts2 may be the same as the first period ts1, but is not limited thereto.

이때, 제2 디텍터(1420)는 제2 이미터(1320)가 제3 시점(t3)에 출력한 레이저 빔 중 대상체에 반사된 레이저 빔을 제3 시간 구간(p3) 동안 수신할 수 있다. 또한, 제3 시간 구간(p3) 이후, 제2 디텍터(1420)는 제2 이미터(1320)가 제4 시점(t4)에 출력한 레이저 빔 중 대상체에 반사된 레이저 빔을 제4 시간 구간(p4) 동안 수신할 수 있다.In this case, the second detector 1420 may receive the laser beam reflected by the object among the laser beams output by the second emitter 1320 at the third time point t3 for the third time period p3 . In addition, after the third time period p3, the second detector 1420 transmits the laser beam reflected on the object among the laser beams output by the second emitter 1320 at the fourth time point t4 during the fourth time period ( p4) can be received.

이때, 제1 디텍터(1410) 및 제2 디텍터(1420)의 각 레이저 빔 수신 구간은 일부 오버랩될 수 있다.In this case, the laser beam reception sections of the first detector 1410 and the second detector 1420 may partially overlap.

예를 들어, 제1 디텍터(1410)가 제1 이미터(1310)로부터 출력된 레이저 빔을 수신하는 제1 시간 구간(p1)은 제2 디텍터(1420)가 제2 이미터(1320)로부터 출력된 레이저 빔을 수신하는 제3 시간 구간(p3)과 일부 오버랩될 수 있다.For example, in the first time period p1 in which the first detector 1410 receives the laser beam output from the first emitter 1310 , the second detector 1420 outputs the output from the second emitter 1320 . It may partially overlap with the third time period p3 in which the laser beam is received.

또한 예를 들어, 제2 디텍터(1420)가 제2 이미터(1320)로부터 출력된 레이저 빔을 수신하는 제2 시간 구간(p2)은 제1 디텍터(1410)가 제1 이미터(1310)로부터 출력된 레이저 빔을 수신하는 제2 시간 구간(p2)과 일부 오버랩될 수 있다.Also, for example, in the second time period p2 in which the second detector 1420 receives the laser beam output from the second emitter 1320 , the first detector 1410 receives the laser beam output from the first emitter 1310 . It may partially overlap with the second time period p2 for receiving the output laser beam.

제3 시점(t3)은 제1 시점(t1) 및 제2 시점(t2) 사이의 시점일 수 있다. 또한 이때, 제3 시점(t3)은 제1 시간 구간(p1) 이내의 시점일 수 있다.The third time point t3 may be a time point between the first time point t1 and the second time point t2. Also, in this case, the third time point t3 may be a time point within the first time period p1.

또한, 제4 시점(t4)은 제2 시점(t2) 및 제5 시점(t5) 사이의 시점일 수 있다. 또한, 제4 시점(t4)은 제2 시간 구간(p2) 이내의 시점일 수 있다.Also, the fourth time point t4 may be a time point between the second time point t2 and the fifth time point t5 . Also, the fourth time point t4 may be a time point within the second time period p2 .

또한 이때, 제1 시점(t1) 및 제3 시점(t3)은 딜레이 시간(td)만큼의 차이를 가질 수 있다. 이때, 딜레이 시간(td)은 상기 제1 주기(ts1)의 절반(즉, 제1 시점(t1) 및 제2 시점(t2)의 중앙 시점)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Also, at this time, the first time point t1 and the third time point t3 may have a difference by the delay time td. In this case, the delay time td may be half of the first period ts1 (ie, a central time point between the first time point t1 and the second time point t2), but is not limited thereto.

제3 시점(t3) 및 제4 시점(t4)은 제2 이미터(1320)의 PRF에 따른 레이저 빔 출력 시점일 수 있다. 즉, 제2 이미터(1320)는 정해진 PRF에 따라, 제3 시점(t3) 및 제4 시점(t4) 사이에는 소정의 파워를 가지는 레이저 빔을 출력하지 못할 수 있다.The third time point t3 and the fourth time point t4 may be laser beam output time points according to the PRF of the second emitter 1320 . That is, the second emitter 1320 may not be able to output a laser beam having a predetermined power between the third time point t3 and the fourth time point t4 according to the predetermined PRF.

따라서, 제어부(400)는 제2 이미터(1320)가 소정의 파워를 가지는 레이저 빔을 출력하지 못하는 공백 시간(예, 제3 시점(t3) 및 제4 시점(t4) 사이의 시간)동안, 제1 이미터(1310)가 레이저 빔을 출력하도록 제어하여, 상기 공백 시간을 제1 이미터(1310)의 레이저 빔 출력 시간으로 활용할 수 있다.Accordingly, the control unit 400 controls the second emitter 1320 during the blank time (eg, the time between the third time point t3 and the fourth time point t4) during which the laser beam having a predetermined power cannot be output. By controlling the first emitter 1310 to output a laser beam, the blank time may be used as a laser beam output time of the first emitter 1310 .

즉, 본원 발명의 제어부(400)는 제1 이미터(1310)의 레이저 빔 출력 시점 사이에 제2 이미터(1320)가 레이저 빔을 출력하도록 하여, 상기 공백 시간을 활용할 수 있다. 따라서, 1개의 프레임을 형성하기 위한 시간이 종래의 방법보다 절반 가량으로 줄어들 수 있다.That is, the controller 400 of the present invention may use the blank time by allowing the second emitter 1320 to output the laser beam between the laser beam output timings of the first emitter 1310 . Accordingly, the time for forming one frame can be reduced by about half compared to the conventional method.

예를 들어, 종래의 방법은 위에서 설명한 바와 같이, 이미터 어레이(1100)에 포함된 열(column)은 N개, 이미터들의 PRF(Pulse Repetition Frequency)는 P[Hz], 디텍터 어레이(1200)의 샘플링 수는 M개인 경우, 프레임 레이트는 P/(M*N)[fps]일 수 있다.For example, in the conventional method, as described above, the number of columns included in the emitter array 1100 is N, the Pulse Repetition Frequency (PRF) of the emitters is P [Hz], and the detector array 1200 . When the number of samples of is M, the frame rate may be P/(M*N)[fps].

그러나 도 40에서 설명한 방법에 따를 경우, 프레임 레이트는 약 P/(M*(N/2))[fps], 즉 2P/(M*N)[fps]일 수 있다.However, according to the method described in FIG. 40 , the frame rate may be about P/(M*(N/2))[fps], that is, 2P/(M*N)[fps].

도 41은 일 실시예에 따른 이미터 어레이 및 디텍터 어레이의 작동 순서를 설명하기 위한 도면이다.41 is a diagram for explaining an operation sequence of an emitter array and a detector array according to an embodiment.

도 41(a)와 같이, 이미터 어레이(1100) 및 디텍터 어레이(1200)는 1줄씩 순서대로 작동될 수 있다.As shown in FIG. 41( a ), the emitter array 1100 and the detector array 1200 may be sequentially operated one by one.

예를 들어, 1열 이미터 그룹의 레이저 빔 출력 시간 사이에 2열 이미터 그룹이 레이저 빔을 출력하여, 1열 및 2열 이미터 그룹이 디텍터 어레이(1200)의 샘플링 수(M)만큼 레이저 빔을 출력할 수 있다.For example, between the laser beam output time of the first column emitter group, the second column emitter group outputs a laser beam, so that the first and second column emitter groups receive a laser beam equal to the sampling number (M) of the detector array 1200 . Beam can be output.

1열 및 2열 이미터 그룹의 레이저 빔 출력이 완료된 후, 3열 및 4열 이미터 그룹의 레이저 빔이 전술한 바와 같이 출력될 수 있다.After the laser beam output of the emitter groups in the first and second columns is completed, the laser beams in the emitter groups in the third and fourth columns may be output as described above.

또한, 3열 및 4열 이미터 그룹의 레이저 빔 출력이 완료된 후, 5열 및 6열 이미터 그룹의 레이저 빔이 전술한 바와 같이 출력될 수 있다.In addition, after the laser beam output of the emitter groups in the 3rd and 4th columns is completed, the laser beams of the emitter groups in the 5th and 6th columns may be output as described above.

또한, 5열 및 6열 이미터 그룹의 레이저 빔 출력이 완료된 후, 7열 및 8열 이미터 그룹의 레이저 빔이 전술한 바와 같이 출력될 수 있다.In addition, after the laser beam output of the emitter groups in rows 5 and 6 is completed, the laser beams in the emitter groups in rows 7 and 8 may be output as described above.

이미터 어레이(1100)의 레이저 빔 출력에 따라, 각 열의 이미터 그룹에 대응되는 디텍터 그룹들이 작동될 수 있다.According to the laser beam output of the emitter array 1100 , detector groups corresponding to the emitter groups in each column may be operated.

예를 들어, 1열 및 2열 이미터 그룹이 레이저 빔을 출력하는 동안, 1열 및 2열 디텍터 그룹이 레이저 빔을 수신할 수 있다. 또한, 3열 및 4열 이미터 그룹이 레이저 빔을 출력하는 동안, 3열 및 4열 디텍터 그룹이 레이저 빔을 수신할 수 있다.For example, while the first and second column emitter groups output laser beams, the first and second column detector groups may receive laser beams. In addition, while the emitter groups in the third and fourth columns output laser beams, the detector groups in the third and fourth columns may receive the laser beam.

위와 같이, 이미터 어레이(1100) 및 디텍터 어레이(1200)의 작동 순서는 왼쪽부터 오른쪽 방향으로 순서대로 작동할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이미터 어레이(1100) 및 디텍터 어레이(1200)는 일정 시퀀스를 따라 작동될 수도 있고, 랜덤으로 작동될 수도 있다.As described above, the operating sequence of the emitter array 1100 and the detector array 1200 may be sequentially operated from left to right, but is not limited thereto. The emitter array 1100 and the detector array 1200 may be operated according to a predetermined sequence or may be operated randomly.

도 41(b)는 간섭을 최소화하기 위한 이미터 어레이(1100) 및 디텍터 어레이(1200)의 작동 순서를 나타낸다.FIG. 41(b) shows an operation sequence of the emitter array 1100 and the detector array 1200 for minimizing interference.

제어부(400)는 레이저 빔을 번갈아 출력하는 두 열 사이의 거리가 소정의 거리 이상으로 일정하게 유지되도록 이미터 그룹 및 디텍터 그룹을 동작시킬 수 있다.The controller 400 may operate the emitter group and the detector group so that a distance between two columns that alternately output laser beams is maintained at a predetermined distance or more.

예를 들어, 1열 이미터 그룹의 레이저 빔 출력 시간 사이에 5열 이미터 그룹이 레이저 빔을 출력하여, 1열 및 5열 이미터 그룹이 디텍터 어레이(1200)의 샘플링 수(M)만큼 레이저 빔을 출력할 수 있다.For example, the emitter group in column 5 outputs a laser beam between the laser beam output time of the emitter group in column 1, so that the emitter group in column 1 and column 5 emits a laser beam equal to the sampling number (M) of the detector array 1200 . Beam can be output.

1열 및 5열 이미터 그룹의 레이저 빔 출력이 완료된 후, 2열 및 6열 이미터 그룹의 레이저 빔이 전술한 바와 같이 출력될 수 있다.After the laser beam output of the emitter groups in rows 1 and 5 is completed, the laser beams in the emitter groups in rows 2 and 6 may be output as described above.

또한, 2열 및 6열 이미터 그룹의 레이저 빔 출력이 완료된 후, 3열 및 7열 이미터 그룹의 레이저 빔이 전술한 바와 같이 출력될 수 있다.In addition, after the laser beam output of the emitter groups in the 2nd and 6th rows is completed, the laser beams of the emitter groups in the 3rd and 7th rows may be output as described above.

또한, 3열 및 7열 이미터 그룹의 레이저 빔 출력이 완료된 후, 4열 및 8열 이미터 그룹의 레이저 빔이 전술한 바와 같이 출력될 수 있다.In addition, after the laser beam output of the emitter groups in the 3rd and 7th columns is completed, the laser beams of the emitter groups in the 4th and 8th columns may be output as described above.

이미터 어레이(1100)의 레이저 빔 출력에 따라, 각 열의 이미터 그룹에 대응되는 디텍터 그룹들이 작동될 수 있다.According to the laser beam output of the emitter array 1100 , detector groups corresponding to the emitter groups in each column may be operated.

예를 들어, 1열 및 5열 이미터 그룹이 레이저 빔을 출력하는 동안, 1열 및 5열 디텍터 그룹이 레이저 빔을 수신할 수 있다. 또한, 2열 및 6열 이미터 그룹이 레이저 빔을 출력하는 동안, 2열 및 6열 디텍터 그룹이 레이저 빔을 수신할 수 있다.For example, while the emitter groups in rows 1 and 5 output laser beams, the detector groups in rows 1 and 5 may receive laser beams. In addition, while the emitter groups in the second and sixth columns output laser beams, the detector groups in the second and sixth columns may receive the laser beam.

위와 같이, 레이저 빔을 번갈아 출력하는 두 열이 소정의 거리를 두고 이격되어 있으므로, 두 열간의 간섭을 최소화할 수 있다.As described above, since the two columns that alternately output the laser beam are spaced apart from each other by a predetermined distance, interference between the two columns can be minimized.

도 42는 다른 일 실시예에 따른 이미터 어레이 및 디텍터 어레이의 작동 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 42는 도 40과 달리, 3개 이상의 이미터에 대한 작동 방법이 나타나있다.42 is a view for explaining a method of operating an emitter array and a detector array according to another embodiment. FIG. 42 shows a method of operation for three or more emitters, unlike FIG. 40 .

도 42에 도시된 제1 이미터(1310), 제2 이미터(1320) 및 제3 이미터(1330)는 이미터 어레이(1100)에 포함될 수 있다. 또한, 제1 디텍터(1410), 제2 디텍터(1420) 및 제3 디텍터(1430)는 디텍터 어레이(1200)에 포함될 수 있다.The first emitter 1310 , the second emitter 1320 , and the third emitter 1330 illustrated in FIG. 42 may be included in the emitter array 1100 . Also, the first detector 1410 , the second detector 1420 , and the third detector 1430 may be included in the detector array 1200 .

제1 이미터(1310), 제2 이미터(1320) 및 제3 이미터(1330)의 배치 관계 및 제1 디텍터(1410), 제2 디텍터(1420) 및 제3 디텍터(1430)는 디텍터 어레이(1200)의 배치 관계는 도 40의 설명과 중복될 수 있어, 자세한 내용은 생략한다.The arrangement relationship of the first emitter 1310 , the second emitter 1320 , and the third emitter 1330 , and the first detector 1410 , the second detector 1420 , and the third detector 1430 are a detector array The arrangement relationship of 1200 may overlap with the description of FIG. 40 , and thus the detailed description thereof will be omitted.

일 실시예에 따르면, 제1 이미터(1310)는 제1 시점(t1), 제2 시점(t2) 및 제5 시점(t5)에 레이저 빔을 출력할 수 있다. 이때, 제2 시점(t2)은 제1 시점(t1)보다 제1 시간(ts1)만큼 늦은 시점일 수 있다. 또한 이때, 제5 시점(t5)은 제2 시점(t2)보다 제1 시간(ts1)만큼 늦은 시점일 수 있다. 즉, 제1 이미터(1310)는 제1 주기(ts1)를 가지고 레이저 빔을 출력할 수 있다.According to an embodiment, the first emitter 1310 may output a laser beam at a first time point t1 , a second time point t2 , and a fifth time point t5 . In this case, the second time point t2 may be later than the first time point t1 by the first time ts1. Also, in this case, the fifth time point t5 may be later than the second time point t2 by the first time ts1 . That is, the first emitter 1310 may output a laser beam with a first period ts1.

이때, 제1 디텍터(1410)는 제1 이미터(1310)가 제1 시점(t1)에 출력한 레이저 빔 중 대상체에 반사된 레이저 빔을 제1 시간 구간(p1) 동안 수신할 수 있다. 또한 제1 시간 구간(p1) 이후, 제1 디텍터(1410)는 제1 이미터(1310)가 제2 시점(t2)에 출력한 레이저 빔 중 대상체에 반사된 레이저 빔을 제2 시간 구간(p2) 동안 수신할 수 있다.In this case, the first detector 1410 may receive the laser beam reflected on the object among the laser beams output by the first emitter 1310 at the first time point t1 during the first time period p1 . Also, after the first time period p1 , the first detector 1410 transmits the laser beam reflected on the object among the laser beams output by the first emitter 1310 at the second time point t2 to the second time period p2 . ) can be received while

제1 시점(t1) 및 제2 시점(t2)은 제1 이미터(1310)의 PRF에 따른 레이저 빔 출력 시점일 수 있다. 즉, 제1 이미터(1310)는 정해진 PRF에 따라, 제1 시점(t1) 및 제2 시점(t2) 사이에는 소정의 파워를 가지는 레이저 빔을 출력하지 못할 수 있다.The first time point t1 and the second time point t2 may be laser beam output time points according to the PRF of the first emitter 1310 . That is, the first emitter 1310 may not be able to output a laser beam having a predetermined power between the first time point t1 and the second time point t2 according to the predetermined PRF.

따라서, 본원 발명의 제어부(400)는 제1 이미터(1310)가 소정의 파워를 가지는 레이저 빔을 출력하지 못하는 공백 시간(예, 제1 시점(t1) 및 제2 시점(t2) 사이의 시간)동안, 제2 이미터(1320) 및 제3 이미터(1330)가 레이저 빔을 출력하도록 제어하여, 상기 공백 시간을 제2 이미터(1320) 및 제3 이미터(1330)의 레이저 빔 출력 시간으로 활용할 수 있다.Therefore, the control unit 400 of the present invention is a blank time during which the first emitter 1310 does not output a laser beam having a predetermined power (eg, a time between the first time point t1 and the second time point t2). ), the second emitter 1320 and the third emitter 1330 are controlled to output laser beams, so that the blank time is reduced by the laser beam output of the second emitter 1320 and the third emitter 1330 . time can be used.

일 실시예에 따르면, 제2 이미터(1320)는 제3 시점(t3) 및 제6 시점(t6)에 레이저 빔을 출력할 수 있다. 이때, 제6 시점(t6)은 제3 시점(t3)보다 제2 시간(ts2)만큼 늦은 시점일 수 있다. 즉, 제2 이미터(1320)는 제2 주기(ts2)를 가지고 레이저 빔을 출력할 수 있다.According to an embodiment, the second emitter 1320 may output a laser beam at a third time point t3 and a sixth time point t6 . In this case, the sixth time point t6 may be later than the third time point t3 by the second time ts2. That is, the second emitter 1320 may output a laser beam with a second period ts2 .

이때, 제2 디텍터(1420)는 제2 이미터(1320)가 제3 시점(t3)에 출력한 레이저 빔 중 대상체에 반사된 레이저 빔을 제3 시간 구간(p3) 동안 수신할 수 있다. 또한, 제3 시간 구간(p3) 이후, 제2 디텍터(1420)는 제2 이미터(1320)가 제6 시점(t6)에 출력한 레이저 빔 중 대상체에 반사된 레이저 빔을 제6 시간 구간(p6) 동안 수신할 수 있다.In this case, the second detector 1420 may receive the laser beam reflected by the object among the laser beams output by the second emitter 1320 at the third time point t3 for the third time period p3 . In addition, after the third time period p3, the second detector 1420 transmits the laser beam reflected on the object among the laser beams output by the second emitter 1320 at the sixth time point t6 during the sixth time period ( p6) can be received.

이때, 제1 디텍터(1410) 및 제2 디텍터(1420)의 각 레이저 빔 수신 구간은 일부 오버랩될 수 있다.In this case, the laser beam reception sections of the first detector 1410 and the second detector 1420 may partially overlap.

예를 들어, 제1 디텍터(1410)가 제1 이미터(1310)로부터 출력된 레이저 빔을 수신하는 제1 시간 구간(p1)은 제2 디텍터(1420)가 제2 이미터(1320)로부터 출력된 레이저 빔을 수신하는 제3 시간 구간(p3)과 일부 오버랩될 수 있다.For example, in the first time period p1 in which the first detector 1410 receives the laser beam output from the first emitter 1310 , the second detector 1420 outputs the output from the second emitter 1320 . It may partially overlap with the third time period p3 in which the laser beam is received.

제3 시점(t3)은 제1 시점(t1) 및 제2 시점(t2) 사이의 시점일 수 있다. 또한 이때, 제3 시점(t3)은 제1 시간 구간(p1) 이내의 시점일 수 있다.The third time point t3 may be a time point between the first time point t1 and the second time point t2. Also, in this case, the third time point t3 may be a time point within the first time period p1.

또한, 제6 시점(t6)은 제2 시점(t2) 및 제5 시점(t5) 사이의 시점일 수 있다. 또한, 제6 시점(t6)은 제2 시간 구간(p2) 이내의 시점일 수 있다.Also, the sixth time point t6 may be a time point between the second time point t2 and the fifth time point t5 . Also, the sixth time point t6 may be a time point within the second time period p2.

또한 이때, 제1 시점(t1) 및 제3 시점(t3)은 제1 딜레이 시간(td1)만큼의 차이를 가질 수 있다. 이때, 제1 딜레이 시간(td1)은 상기 제1 주기(ts1)의 삼분의 일 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Also, at this time, the first time point t1 and the third time point t3 may have a difference by the first delay time td1 . In this case, the first delay time td1 may be one third of the first period ts1, but is not limited thereto.

제3 시점(t3) 및 제6 시점(t6)은 제2 이미터(1320)의 PRF에 따른 레이저 빔 출력 시점일 수 있다. 즉, 제2 이미터(1320)는 정해진 PRF에 따라, 제3 시점(t3) 및 제6 시점(t6) 사이에는 소정의 파워를 가지는 레이저 빔을 출력하지 못할 수 있다.The third time point t3 and the sixth time point t6 may be the laser beam output time points according to the PRF of the second emitter 1320 . That is, the second emitter 1320 may not be able to output a laser beam having a predetermined power between the third time point t3 and the sixth time point t6 according to the predetermined PRF.

따라서, 제어부(400)는 제2 이미터(1320)가 소정의 파워를 가지는 레이저 빔을 출력하지 못하는 공백 시간(예, 제3 시점(t3) 및 제6 시점(t6) 사이의 시간)동안, 제1 이미터(1310) 및 제3 이미터(1330)가 레이저 빔을 출력하도록 제어하여, 상기 공백 시간을 제1 이미터(1310) 및 제3 이미터(1330)의 레이저 빔 출력 시간으로 활용할 수 있다.Accordingly, the control unit 400 controls the second emitter 1320 during an empty time (eg, a time between the third time point t3 and the sixth time point t6) during which the laser beam having a predetermined power cannot be output, The first emitter 1310 and the third emitter 1330 are controlled to output the laser beam, and the blank time is used as the laser beam output time of the first emitter 1310 and the third emitter 1330 . can

일 실시예에 따르면, 제3 이미터(1330)는 제4 시점(t4) 및 제7 시점(t7)에 레이저 빔을 출력할 수 있다. 이때, 제7 시점(t7)은 제4 시점(t4)보다 제3 시간(ts3)만큼 늦은 시점일 수 있다. 즉, 제3 이미터(1330)는 제3 주기(ts3)를 가지고 레이저 빔을 출력할 수 있다. 이때, 제3 주기(ts3)는 상기 제1 주기(ts1) 또는 상기 제2 주기(ts2)와 동일할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.According to an embodiment, the third emitter 1330 may output a laser beam at the fourth time point t4 and the seventh time point t7 . In this case, the seventh time point t7 may be later than the fourth time point t4 by the third time ts3 . That is, the third emitter 1330 may output a laser beam with a third period ts3. In this case, the third period ts3 may be the same as the first period ts1 or the second period ts2, but is not limited thereto.

이때, 제3 디텍터(1430)는 제3 이미터(1330)가 제4 시점(t4)에 출력한 레이저 빔 중 대상체에 반사된 레이저 빔을 제4 시간 구간(p4) 동안 수신할 수 있다. 또한, 제4 시간 구간(p4) 이후, 제3 디텍터(1430)는 제3 이미터(1330)가 제7 시점(t7)에 출력한 레이저 빔 중 대상체에 반사된 레이저 빔을 제7 시간 구간(p7) 동안 수신할 수 있다.In this case, the third detector 1430 may receive the laser beam reflected on the object among the laser beams output by the third emitter 1330 at the fourth time t4 during the fourth time period p4 . In addition, after the fourth time period p4, the third detector 1430 transmits the laser beam reflected on the object among the laser beams output by the third emitter 1330 at the seventh time point t7 during the seventh time period ( p7) can be received.

이때, 제1 디텍터(1410), 제2 디텍터(1420) 및 제3 디텍터(1430)의 각 레이저 빔 수신 구간은 일부 오버랩될 수 있다.In this case, the laser beam reception sections of the first detector 1410 , the second detector 1420 , and the third detector 1430 may partially overlap.

예를 들어, 제1 디텍터(1410)가 제1 이미터(1310)로부터 출력된 레이저 빔을 수신하는 제1 시간 구간(p1)은 제2 디텍터(1420)가 제2 이미터(1320)로부터 출력된 레이저 빔을 수신하는 제3 시간 구간(p3) 및 제3 디텍터(1430)가 제3 이미터(1330)로부터 출력된 레이저 빔을 수신하는 제4 시간 구간(p4)과 일부 오버랩될 수 있다.For example, in the first time period p1 in which the first detector 1410 receives the laser beam output from the first emitter 1310 , the second detector 1420 outputs the output from the second emitter 1320 . The third time period p3 for receiving the laser beam and the third detector 1430 may partially overlap with the fourth time period p4 for receiving the laser beam output from the third emitter 1330 .

제4 시점(t4)은 제1 시점(t1) 및 제2 시점(t2) 사이의 시점일 수 있다. 또한 이때, 제3 시점(t3)은 제1 시간 구간(p1) 이내의 시점일 수 있다.The fourth time point t4 may be a time point between the first time point t1 and the second time point t2. Also, in this case, the third time point t3 may be a time point within the first time period p1.

또한, 제4 시점(t4)은 제3 시점(t3) 및 제6 시점(t6) 사이의 시점일 수 있다. 또한 이때, 제4 시점(t4)은 제3 시간 구간(p3) 이내의 시점일 수 있다.Also, the fourth time point t4 may be a time point between the third time point t3 and the sixth time point t6 . Also, in this case, the fourth time point t4 may be a time point within the third time period p3 .

제7 시점(t7)은 제2 시점(t2) 및 제5 시점(t5) 사이의 시점일 수 있다. 또한 이때, 제7 시점(t7)은 제2 시간 구간(p2) 이내의 시점일 수 있다.The seventh time point t7 may be a time point between the second time point t2 and the fifth time point t5. Also, at this time, the seventh time point t7 may be a time point within the second time period p2.

또한, 제7 시점(t7)은 제6 시점(t6) 이후의 시점일 수 있다. 또한 이때, 제7 시점(t7)은 제6 시간 구간(p6) 이내의 시점일 수 있다.Also, the seventh time point t7 may be a time point after the sixth time point t6 . Also, in this case, the seventh time point t7 may be a time point within the sixth time period p6 .

또한 이때, 제1 시점(t1) 및 제4 시점(t4)은 제2 딜레이 시간(td2)만큼의 차이를 가질 수 있다. 이때, 제2 딜레이 시간(td2)은 상기 제1 주기(ts1)의 삼분의 이 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Also, at this time, the first time point t1 and the fourth time point t4 may have a difference by the second delay time td2. In this case, the second delay time td2 may be two-thirds of the first period ts1, but is not limited thereto.

또한 이때, 제3 시점(t3) 및 제4 시점(t4)은 제3 딜레이 시간(td3)만큼의 차이를 가질 수 있다. 이때, 제3 딜레이 시간(td3)은 상기 제1 주기(ts1) 또는 상기 제2 주기(ts2)의 삼분의 일 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Also, at this time, the third time point t3 and the fourth time point t4 may have a difference by the third delay time td3. In this case, the third delay time td3 may be one third of the first period ts1 or the second period ts2, but is not limited thereto.

제4 시점(t4) 및 제7 시점(t7)은 제3 이미터(1330)의 PRF에 따른 레이저 빔 출력 시점일 수 있다. 즉, 제3 이미터(1330)는 정해진 PRF에 따라, 제4 시점(t4) 및 제7 시점(t7) 사이에는 소정의 파워를 가지는 레이저 빔을 출력하지 못할 수 있다.The fourth time point t4 and the seventh time point t7 may be laser beam output times according to the PRF of the third emitter 1330 . That is, the third emitter 1330 may not be able to output a laser beam having a predetermined power between the fourth time point t4 and the seventh time point t7 according to the predetermined PRF.

따라서, 제어부(400)는 제3 이미터(1330)가 소정의 파워를 가지는 레이저 빔을 출력하지 못하는 공백 시간(예, 제4 시점(t4) 및 제7 시점(t7) 사이의 시간)동안, 제1 이미터(1310) 및 제2 이미터(1320)가 레이저 빔을 출력하도록 제어하여, 상기 공백 시간을 제1 이미터(1310) 및 제2 이미터(1320)의 레이저 빔 출력 시간으로 활용할 수 있다.Accordingly, the control unit 400 controls the third emitter 1330 during the blank time (eg, the time between the fourth time point t4 and the seventh time point t7) during which the laser beam having a predetermined power cannot be output. By controlling the first emitter 1310 and the second emitter 1320 to output laser beams, the blank time is used as the laser beam output time of the first emitter 1310 and the second emitter 1320 . can

즉, 본원 발명 제어부(400)는 제1 이미터(1310)의 레이저 빔 출력 시점 사이에 제2 이미터(1320) 및 제3 이미터(1330)가 레이저 빔을 출력하도록 하여, 상기 공백 시간을 활용할 수 있다. 따라서, 1개의 프레임을 형성하기 위한 시간이 종래의 방법보다 삼분의 일 가량으로 줄어들 수 있다.That is, the control unit 400 according to the present invention causes the second emitter 1320 and the third emitter 1330 to output the laser beam between the laser beam output timings of the first emitter 1310 to reduce the blank time. can be utilized Accordingly, the time for forming one frame can be reduced to about one third compared to the conventional method.

예를 들어, 종래의 방법은 위에서 설명한 바와 같이, 이미터 어레이(1100)에 포함된 열(column)은 N개, 이미터들의 PRF(Pulse Repetition Frequency)는 P[Hz], 디텍터 어레이(1200)의 샘플링 수는 M개인 경우, 프레임 레이트는 P/(M*N)[fps]일 수 있다.For example, in the conventional method, as described above, the number of columns included in the emitter array 1100 is N, the Pulse Repetition Frequency (PRF) of the emitters is P [Hz], and the detector array 1200 . When the number of samples of is M, the frame rate may be P/(M*N)[fps].

그러나 도 42에서 설명한 방법에 따를 경우, 프레임 레이트는 약 P/(M*(N/3))[fps], 즉 3P/(M*N)[fps]일 수 있다.However, according to the method described in FIG. 42 , the frame rate may be about P/(M*(N/3))[fps], that is, 3P/(M*N)[fps].

도 43은 또 다른 일 실시예에 따른 이미터 어레이 및 디텍터 어레이의 작동 방법을 설명하기 위한 도면이다.43 is a view for explaining a method of operating an emitter array and a detector array according to another embodiment.

도 43은 레이저 빔을 번갈아 출력 및 수신하는 각각의 이미터 그룹 및 디텍터 그룹간의 간섭을 최소화하기 위한 디텍터의 온오프 제어 방법을 도시하고 있다.43 illustrates an on/off control method of a detector for minimizing interference between each emitter group and the detector group that alternately outputs and receives a laser beam.

도 43의 제1 이미터(1310), 제2 이미터(1320), 제1 디텍터(1410) 및 제2 디텍터(1420)의 기본적인 작동 방법은 도 40의 설명과 중복될 수 있어, 자세한 내용은 생략한다.The basic operation methods of the first emitter 1310 , the second emitter 1320 , the first detector 1410 , and the second detector 1420 of FIG. 43 may overlap with the description of FIG. 40 , so for details, refer to omit

일 실시예에 따르면, 제1 시간 구간(p1)은 제1 디텍터(1410)의 온(on) 상태인 구간 및 오프(off) 상태인 구간을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the first time period p1 may include a period in which the first detector 1410 is in an on state and a period in which the first detector 1410 is in an off state.

디텍터의 온 상태는 스위치로 온/오프 제어를 했을 때, 스위치에 의한 온 상태를 포함할 수 있다. 또한, 디텍터의 온 상태는 디텍터 어레이 내의 컨트롤 로직 유닛에 의해 상기 디텍터가 선택된 경우를 포함할 수 있다.The on state of the detector may include an on state by the switch when on/off control is performed by the switch. Also, the on state of the detector may include a case in which the detector is selected by a control logic unit in the detector array.

또한, 디텍터의 온 상태는 상기 디텍터에 전원이 인가된 경우를 포함할 수 있다. 디텍터의 온 상태는 위 경우에 한정되지 않고, 디텍터가 광자를 감지할 수 있는 모든 경우를 포함할 수 있다.Also, the on state of the detector may include a case in which power is applied to the detector. The on state of the detector is not limited to the above case, and may include any case in which the detector can detect a photon.

디텍터의 오프 상태는 스위치로 온/오프 제어를 했을 때, 스위치에 의한 오프상태를 포함할 수 있다. 또한, 디텍터의 오프 상태는 디텍터 어레이 내의 컨트롤 로직 유닛에 의해 상기 디텍터가 선택되지 않은 경우를 포함할 수 있다. The off state of the detector may include an off state by the switch when on/off control is performed by the switch. Also, the off state of the detector may include a case in which the detector is not selected by the control logic unit in the detector array.

또한, 디텍터의 오프 상태는 상기 디텍터에 전원이 인가되지 않은 경우를 포함할 수 있다. 디텍터의 오프 상태는 위 경우에 한정되지 않고, 디텍터가 광자를 감지하지 못하는 모든 경우를 포함할 수 있다.Also, the off state of the detector may include a case in which power is not applied to the detector. The off state of the detector is not limited to the above case, and may include any case in which the detector does not detect a photon.

예를 들어, 제1 이미터(1310)로부터 출력된 레이저 빔을 수신하는 제1 디텍터(1410)는 제1 이미터(1310)가 레이저 빔을 출력하는 제1 시점(t1)부터 제2 이미터(1320)가 레이저 빔을 출력하는 제3 시점(t3) 까지는 온 상태일 수 있다.For example, the first detector 1410 receiving the laser beam output from the first emitter 1310 may have a second emitter from a first time point t1 at which the first emitter 1310 outputs a laser beam. It may be in the on state until the third time point t3 at which the laser beam is output at 1320 .

또한 예를 들어, 제1 디텍터(1410)는 제2 이미터(1320)가 레이저 빔을 출력하는 제3 시점(t3)부터 제1 이미터(1310)가 레이저 빔을 출력하는 제2 시점(t2) 까지는 오프 상태일 수 있다.Also, for example, the first detector 1410 may be configured from a third time point t3 at which the second emitter 1320 outputs a laser beam to a second time point t2 at which the first emitter 1310 outputs a laser beam. ) may be in the off state.

제2 이미터(1320)가 레이저 빔을 출력한 시점인 제3 시점(t3) 이후에, 제1 디텍터(1410)가 제2 이미터(1320)로부터 출력된 레이저 빔을 수신하여 발생되는 간섭 효과를 방지하기 위해, 제어부(400)는 제3 시점(t3)부터 제2 시점(t2) 사이에 제1 디텍터(1410)를 오프시킬 수 있다.Interference effect generated when the first detector 1410 receives the laser beam output from the second emitter 1320 after the third time point t3 , which is the point at which the second emitter 1320 outputs the laser beam To prevent this, the controller 400 may turn off the first detector 1410 between the third time point t3 and the second time point t2 .

또한 일 실시예에 따르면 제3 시간 구간(p3)은 제2 디텍터(1420)의 온(on) 상태 구간 및 오프(off) 상태 구간을 포함할 수 있다.Also, according to an embodiment, the third time period p3 may include an on state period and an off state period of the second detector 1420 .

제2 디텍터(1420)는 제1 디텍터(1410)와 마찬가지로, 제3 시간 구간(p3) 동안 온(on) 상태일 수도 있고, 오프(off) 상태일 수도 있다.Like the first detector 1410 , the second detector 1420 may be on or off during the third time period p3 .

예를 들어, 제2 이미터(1320)로부터 출력된 레이저 빔을 수신하는 제2 디텍터(1420)는 제2 이미터(1320)가 레이저 빔을 출력하는 제3 시점(t3)부터 제1 이미터(1310)가 레이저 빔을 출력하는 제2 시점(t2) 까지는 온 상태일 수 있다.For example, the second detector 1420 that receives the laser beam output from the second emitter 1320 is the first emitter from a third time point t3 at which the second emitter 1320 outputs the laser beam. It may be in the on state until the second time point t2 at which the laser beam 1310 is output.

또한 예를 들어, 제2 디텍터(1420)는 제1 이미터(1310)가 레이저 빔을 출력하는 제2 시점(t2)부터 제2 이미터(1320)가 레이저 빔을 출력하는 제4 시점(t4) 까지는 오프 상태일 수 있다.Also, for example, the second detector 1420 may be configured from a second time point t2 at which the first emitter 1310 outputs a laser beam to a fourth time point t4 at which the second emitter 1320 outputs a laser beam. ) may be in the off state.

제1 이미터(1310)가 레이저 빔을 출력한 시점인 제2 시점(t2) 이후에, 제2 디텍터(1420)가 제1 이미터(1310)로부터 출력된 레이저 빔을 수신하여 발생되는 간섭 효과를 방지하기 위해, 제어부(400)는 제2 시점(t2)부터 제4 시점(t4) 사이에 제2 디텍터(1420)를 오프시킬 수 있다.Interference effect generated when the second detector 1420 receives the laser beam output from the first emitter 1310 after the second time point t2, which is the time point at which the first emitter 1310 outputs the laser beam To prevent this, the controller 400 may turn off the second detector 1420 between the second time point t2 and the fourth time point t4.

도 43은 제1 시점(t1) 및 제3 시점(t3) 사이의 간격인 딜레이 시간(td)이 상기 제1 주기(ts1) 또는 상기 제2 주기(ts2)의 절반인 경우를 도시하고 있다.43 illustrates a case in which the delay time td, which is an interval between the first time point t1 and the third time point t3, is half of the first period ts1 or the second period ts2.

딜레이 시간(td)이 상기 제1 주기(ts1) 또는 상기 제2 주기(ts2)의 절반인 경우, 제1 디텍터(1410)가 온 상태일 때, 제2 디텍터(1420)는 오프 상태이고, 제1 디텍터(1410)가 오프 상태일 때, 제2 디텍터(1420)는 온 상태일 수 있다.When the delay time td is half of the first period ts1 or the second period ts2, when the first detector 1410 is in an on state, the second detector 1420 is in an off state, When the first detector 1410 is in an off state, the second detector 1420 may be in an on state.

이하의 도 44에서는 제1 시점(t1) 및 제3 시점(t3) 사이의 간격인 딜레이 시간(td)이 상기 제1 주기(ts1) 또는 상기 제2 주기(ts2)의 절반이 아닌 경우에 대해서 설명한다.In FIG. 44 below, when the delay time td, which is the interval between the first time point t1 and the third time point t3, is not half of the first period ts1 or the second period ts2 Explain.

도 44는 또 다른 일 실시예에 따른 이미터 어레이 및 디텍터 어레이의 작동 방법을 설명하기 위한 도면이다.44 is a diagram for explaining a method of operating an emitter array and a detector array according to another embodiment.

도 44의 제1 이미터(1310), 제2 이미터(1320), 제1 디텍터(1410) 및 제2 디텍터(1420)의 기본적인 작동 방법은 도 40의 설명과 중복될 수 있어, 자세한 내용은 생략한다.The basic operating methods of the first emitter 1310 , the second emitter 1320 , the first detector 1410 , and the second detector 1420 of FIG. 44 may overlap with the description of FIG. 40 , so for details, refer to omit

도 44는 제1 시점(t1) 및 제3 시점(t3) 사이의 간격인 딜레이 시간(td)이 상기 제1 주기(ts1) 또는 상기 제2 주기(ts2)의 절반이 아닌 경우에 대해 도시하고 있다.44 illustrates a case in which the delay time td, which is the interval between the first time point t1 and the third time point t3, is not half of the first period ts1 or the second period ts2, have.

일 실시예에 따르면, 상기 딜레이 시간(td)은 상기 제1 주기(ts1) 또는 상기 제2 주기(ts2)의 절반 이하일 수 있다. 이에 따라, 도 43의 경우보다 제1 디텍터(1410)가 온 상태인 시간은 줄어들고, 제2 디텍터(1420)가 온 상태인 시간은 늘어날 수 있다.According to an embodiment, the delay time td may be less than or equal to half of the first period ts1 or the second period ts2. Accordingly, the time when the first detector 1410 is in the on state may be reduced, and the time in which the second detector 1420 is in the on state may increase compared to the case of FIG. 43 .

따라서, 도 43의 경우보다, 제1 디텍터(1410)의 타임 윈도우(time window)는 줄어들어, 제1 디텍터(1410)가 감지할 수 있는 거리는 짧아질 수 있다. 즉, 제어부(400)가 제1 디텍터(1410)를 통해 측정할 수 있는 측정 거리가 짧아질 수 있다.Therefore, compared to the case of FIG. 43 , a time window of the first detector 1410 may be reduced, and thus a distance that the first detector 1410 may detect may be shortened. That is, the measurement distance that the controller 400 can measure through the first detector 1410 may be shortened.

또한, 도 43의 경우보다, 제2 디텍터(1420)의 타임 윈도우는 늘어나게 되어, 제2 디텍터(1420)가 감지할 수 있는 거리는 길어질 수 있다. 즉, 제어부(400)가 제2 디텍터(1420)를 통해 측정할 수 있는 측정 거리는 길어질 수 있다.In addition, as compared to the case of FIG. 43 , the time window of the second detector 1420 is increased, and thus a distance that the second detector 1420 can detect may be increased. That is, the measurement distance that the controller 400 can measure through the second detector 1420 may be increased.

즉, 제어부(400)는 제1 이미터(1310) 및 제1 디텍터(1410)를 통해 제1 영역의 단거리 부분을 측정할 수 있고, 제2 이미터(1320) 및 제2 디텍터(1420)를 통해 제2 영역의 장거리 부분을 측정할 수 있다.That is, the controller 400 may measure a short-range portion of the first region through the first emitter 1310 and the first detector 1410 , and use the second emitter 1320 and the second detector 1420 . It is possible to measure the long-distance part of the second region.

의도적으로, 제어부(400)는 제1 영역은 단거리 부분을 측정하고, 제2 영역은 장거리 부분을 측정할 수 있다. 그러나 일반적으로, 제어부(400)는 제1 영역과 제2 영역의 측정 거리를 동일하게 하여 제1 영역 및 제2 영역에 존재하는 대상체의 특성을 결정할 것이다.Intentionally, the controller 400 may measure a short-range portion in the first region and measure a long-range portion in the second region. However, in general, the controller 400 determines the characteristics of the object existing in the first area and the second area by making the measurement distances of the first area and the second area the same.

따라서, 이하의 도 45에서는 제1 영역 및 제2 영역의 측정 거리를 동일하게 할 수 있는 방법에 대해 설명한다.Accordingly, a method for making the measurement distances of the first area and the second area the same will be described with reference to FIG. 45 below.

도 45는 또 다른 일 실시예에 따른 이미터 어레이 및 디텍터 어레이의 작동 방법을 설명하기 위한 도면이다.45 is a diagram for explaining a method of operating an emitter array and a detector array according to another embodiment.

도 45의 제1 이미터(1310), 제2 이미터(1320), 제1 디텍터(1410) 및 제2 디텍터(1420)의 기본적인 작동 방법은 도 40의 설명과 중복될 수 있어, 자세한 내용은 생략한다.The basic operating methods of the first emitter 1310 , the second emitter 1320 , the first detector 1410 , and the second detector 1420 of FIG. 45 may overlap with the description of FIG. 40 , so for details, refer to omit

도 45는 제1 시점(t1) 및 제3 시점(t3) 사이의 간격인 딜레이 시간(td)이 상기 제1 주기(ts1) 또는 상기 제2 주기(ts2)의 절반이 아닌 경우에 대해 도시하고 있다.45 illustrates a case in which the delay time td, which is the interval between the first time point t1 and the third time point t3, is not half of the first period ts1 or the second period ts2, have.

또한 도 45는 제1 이미터(1310)의 레이저 빔 출력 시점 및 제2 이미터(1320)의 레이저 빔 출력 시점 사이의 시간인 딜레이 시간(td1, td2)이 일정하지 않은 경우에 대해 도시하고 있다.Also, FIG. 45 illustrates a case in which the delay times td1 and td2, which are times between the laser beam output timing of the first emitter 1310 and the laser beam output timing of the second emitter 1320, are not constant. .

일 실시예에 따르면, 제1 주기(p11) 동안 제1 이미터(1310) 및 제2 이미터(1320)의 레이저 빔 출력 시점의 차이인 제1 딜레이 시간(td1)은 상기 제1 주기(ts1)의 절반보다 작을 수 있다. 반대로, 제2 주기(p22) 동안 제1 이미터(1310) 및 제2 이미터(1320)의 레이저 빔 출력 시점의 차이인 제2 딜레이 시간(td2)은 상기 제1 주기(ts1)의 절반보다 클 수 있다.According to an embodiment, the first delay time td1 that is the difference between the laser beam output timings of the first emitter 1310 and the second emitter 1320 during the first period p11 is the first period ts1 ) may be less than half of Conversely, during the second period p22, the second delay time td2, which is the difference between the laser beam output timings of the first emitter 1310 and the second emitter 1320, is less than half of the first period ts1. can be large

제1 주기(p11) 동안, 제1 디텍터(1410)의 타임 윈도우는 제1 시간 구간(p1)의 절반보다 짧을 수 있다. 따라서, 제1 주기(p11) 동안, 제어부(400)는 제1 디텍터(1410)를 통해 제1 영역의 단거리 부분을 측정할 수 있다.During the first period p11 , the time window of the first detector 1410 may be shorter than half of the first time period p1 . Accordingly, during the first period p11 , the controller 400 may measure the short-range portion of the first area through the first detector 1410 .

또한, 제1 주기(p11) 동안, 제2 디텍터(1420)의 타임 윈도우는 제3 시간 구간(p3)의 절반 보다 길 수 있다. 따라서, 제1 주기(p11) 동안, 제어부(400)는 제2 디텍터(1420)를 통해 제2 영역의 장거리 부분을 측정할 수 있다.Also, during the first period p11 , the time window of the second detector 1420 may be longer than half of the third time period p3 . Accordingly, during the first period p11 , the controller 400 may measure the long-distance portion of the second area through the second detector 1420 .

반대로, 제2 주기(p22) 동안, 제1 디텍터(1410)의 타임 윈도우는 제1 시간 구간(p1)의 절반 보다 길 수 있다. 따라서, 제2 주기(p22) 동안, 제어부(400)는 제1 디텍터(1410)를 통해 제1 영역의 장거리 부분을 측정할 수 있다.Conversely, during the second period p22 , the time window of the first detector 1410 may be longer than half of the first time period p1 . Accordingly, during the second period p22 , the controller 400 may measure the long-distance portion of the first area through the first detector 1410 .

또한, 제2 주기(p22) 동안, 제2 디텍터(1420)의 타임 윈도우는 제3 시간 구간(p3)의 절반 보다 짧을 수 있다. 따라서, 제2 주기(p22) 동안, 제어부(400)는 제2 디텍터(1420)를 통해 제2 영역의 단거리 부분을 측정할 수 있다.Also, during the second period p22 , the time window of the second detector 1420 may be shorter than half of the third time period p3 . Accordingly, during the second period p22 , the controller 400 may measure a short-range portion of the second area through the second detector 1420 .

일 실시예에 따르면, 제1 주기(p11)와 제2 주기(p22)는 번갈아 반복될 수 있다. 이때, 제1 주기(p11)에서 제2 주기(p22)로 넘어가기 전, 제2 디텍터(1420)의 측정 구간인 제4 시간 구간(p4)에는 제1 시간 구간(p1)의 길이보다 늘어질 수 있는 새그(sag) 구간(1421)이 존재할 수 있다.According to an embodiment, the first cycle p11 and the second cycle p22 may be alternately repeated. At this time, before moving from the first period p11 to the second period p22 , the fourth time period p4 , which is the measurement period of the second detector 1420 , is longer than the length of the first time period p1 . A possible sag section 1421 may exist.

상기 새그 구간(1421)에서는 제2 디텍터(1420)의 온/오프 상태 반복이 일시적으로 불규칙해질 수 있다. 그러나, 새그 구간(1421) 이후에는 다시 온/오프 상태의 제어가 규칙적으로 변할 수 있다.In the sag section 1421 , the repetition of the on/off state of the second detector 1420 may be temporarily irregular. However, after the sag section 1421, the control of the on/off state may be changed regularly.

제어부(400)는 제1 주기(p11) 및 제2 주기(p22)를 번갈아 반복하거나, 제1 주기(p11) 및 제2 주기(p22)의 시간 간격을 동일하게 함으로써, 제1 영역 및 제2 영역의 단거리 측정 및 장거리 측정을 가능하게 할 수 있다.The control unit 400 alternately repeats the first period p11 and the second period p22 or sets the time interval between the first period p11 and the second period p22 to be the same in the first region and the second period. It can enable short-range measurement and long-range measurement of an area.

예를 들어, 제어부(400)는 한 프레임 측정 동안 제1 주기(p11) 및 제2 주기(p22)를 동일한 개수로 번갈아 반복할 수 있다. 또한 예를 들어, 제어부(400)는 한 프레임 측정 동안 절반은 제1 주기(p11), 다른 절반은 제2 주기(p22)를 따르도록 이미터 어레이(1100) 및 디텍터 어레이(1200)를 제어할 수 있다.For example, the controller 400 may alternately repeat the first cycle p11 and the second cycle p22 in the same number during one frame measurement. Also, for example, the controller 400 may control the emitter array 1100 and the detector array 1200 so that half of the first cycle p11 and the other half follow the second cycle p22 during one frame measurement. can

도 46은 또 다른 일 실시예에 따른 이미터 어레이 및 디텍터 어레이의 작동 방법을 설명하기 위한 도면이다.46 is a view for explaining a method of operating an emitter array and a detector array according to another embodiment.

도 46의 제1 이미터(1310), 제2 이미터(1320), 제1 디텍터(1410) 및 제2 디텍터(1420)의 기본적인 작동 방법은 도 40의 설명과 중복될 수 있어, 자세한 내용은 생략한다.The basic operating methods of the first emitter 1310 , the second emitter 1320 , the first detector 1410 , and the second detector 1420 of FIG. 46 may overlap with the description of FIG. 40 , so for details, refer to omit

도 46은 제1 이미터(1310) 및 제2 이미터(1320)의 레이저 빔 출력 주기를 다르게 하는 경우에 대해 도시하고 있다.46 illustrates a case in which the laser beam output period of the first emitter 1310 and the second emitter 1320 is different.

제어부(400)는 제1 이미터(1310) 및 제2 이미터(1320)의 레이저 빔 출력 주기를 다르게 하여, 이미터 어레이(1100)가 출력하는 레이저 빔에 시그니처(signature) 또는 식별자를 포함시킬 수 있다.The control unit 400 makes the laser beam output cycle of the first emitter 1310 and the second emitter 1320 different to include a signature or an identifier in the laser beam output by the emitter array 1100 . can

제어부(400)는 레이저 빔에 시그니처 또는 식별자를 포함시킴으로써, 다른 레이저 출력 장치 또는 다른 라이다 장치 등과 상기 시그니처 또는 식별자가 포함된 레이저 빔을 출력하는 라이다 장치를 구분할 수 있다.By including the signature or identifier in the laser beam, the controller 400 may distinguish the lidar device outputting the laser beam including the signature or identifier from other laser output devices or other lidar devices.

일 실시예에 따르면, 제어부(400)는 제1 이미터(1310) 및 제2 이미터(1320)는 레이저 빔 출력 주기를 제1 주기(d1) 및 제2 주기(d2)로 하여, 주기를 번갈아 레이저 빔을 출력할 수 있다.According to an embodiment, the control unit 400 sets the laser beam output period to the first period (d1) and the second period (d2) for the first emitter 1310 and the second emitter 1320 to change the period. The laser beam can be output alternately.

다른 일 실시예에 따르면, 제어부(400)는 제1 이미터(1310) 및 제2 이미터(1320)의 레이저 빔 출력 주기를 3개 이상으로 하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 제어부(400)는 제1 이미터(1310)가 3초, 4초, 1초, 2초 간격으로 레이저 빔을 출력하도록 제어할 수 있다.According to another embodiment, the controller 400 may output the laser beam output period of the first emitter 1310 and the second emitter 1320 as three or more. For example, the controller 400 may control the first emitter 1310 to output a laser beam at intervals of 3 seconds, 4 seconds, 1 second, and 2 seconds.

이때, 제어부(400)는 제1 이미터(1310)가 레이저 빔을 출력하는 시점인 제1 시점(t1) 이후 딜레이 시간(td)이 지난 후, 제2 이미터(1320)가 3초, 4초, 1초, 2초 간격으로 레이저 빔을 출력하도록 제어할 수 있다.At this time, the control unit 400 controls the second emitter 1320 after the delay time td after the first time point t1, which is the point at which the first emitter 1310 outputs the laser beam, for 3 seconds and 4 seconds. It can be controlled to output a laser beam at intervals of seconds, 1 second, and 2 seconds.

위의 실시예에 한정되지 않고, 제어부(400)는 이미터의 레이저 빔 출력 시점을 일정 시퀀스에 따라 정할 수 있다.The present invention is not limited to the above embodiment, and the controller 400 may determine the output timing of the laser beam of the emitter according to a predetermined sequence.

제어부(400)는 레이저 빔 출력에 시그니처를 포함시킴으로써, 다른 장치와의 간섭을 방지할 수 있고, 제어부(400)가 출력한 신호를 타 신호와 구분함으로써, 오작동을 방지할 수 있다.The control unit 400 may prevent interference with other devices by including the signature in the laser beam output, and may prevent malfunction by distinguishing the signal output by the control unit 400 from other signals.

도 47은 일 실시예에 라이다 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.47 is a flowchart for explaining a method of controlling a lidar device according to an embodiment.

도 47을 참조하면, 라이다 장치는 이미터 어레이 및 디텍터 어레이를 제어할 수 있다.Referring to FIG. 47 , the lidar device may control an emitter array and a detector array.

일 실시예에 따르면, 라이다 장치의 제어 방법은 제1 이미터가 제1 시점에 제1 영역에 레이저 빔을 방출하는 단계(S110), 제1 디텍터가 제1 신호를 출력하는 단계(S120) 및 제1 히스토그램에 상기 제1 신호에 기초한 제1 데이터 셋을 축적하는 단계(S130)를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the control method of the lidar device includes the step of emitting a laser beam to the first region at a first time by the first emitter ( S110 ), and the step of outputting the first signal by the first detector ( S120 ) and accumulating a first data set based on the first signal in a first histogram ( S130 ).

또한, 제2 이미터가 제2 시점에 제2 영역에 레이저 빔을 방출하는 단계(S140), 제2 디텍터가 제2 신호를 출력하는 단계(S150) 및 제2 히스토그램에 상기 제2 신호에 기초한 제2 데이터 셋을 축적하는 단계(S160)를 포함할 수 있다.In addition, the second emitter emits a laser beam to the second region at a second time point (S140), the second detector outputs a second signal (S150), and a second histogram based on the second signal It may include accumulating the second data set ( S160 ).

또한, 제1 이미터가 제3 시점에 제1 영역에 레이저 빔을 방출하는 단계(S170), 제1 디텍터가 제3 신호를 출력하는 단계(S180) 및 제1 히스토그램에 상기 제3 신호에 기초한 제3 데이터 셋을 축적하는 단계(S190)를 포함할 수 있다.In addition, the first emitter emits a laser beam to the first region at a third time point ( S170 ), the first detector outputs a third signal ( S180 ), and a first histogram based on the third signal It may include accumulating the third data set ( S190 ).

이때, 상기 제2 시점은 상기 제1 시점 및 상기 제3 시점 사이의 시점일 수 있다.In this case, the second time point may be a time point between the first time point and the third time point.

상기 라이다 장치의 제어 방법은 도 40 내지 도 46에서 설명한 제어부(400)의 제어 방법과 중복될 수 있어, 자세한 내용은 생략한다.The control method of the lidar device may overlap with the control method of the controller 400 described with reference to FIGS. 40 to 46 , and thus the detailed description thereof will be omitted.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and carry out program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

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.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those skilled in the art. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

1310 : 제1 이미터
1320 : 제2 이미터
1410 : 제1 디텍터
1420 : 제2 디텍터
1310: first emitter
1320: second emitter
1410: first detector
1420: second detector

Claims (15)

레이저 빔을 출력하는 제1 이미터 및 제2 이미터를 포함하는 이미터 어레이;
제1 영역에서 반사된 레이저 빔을 수신하는 제1 디텍터 및 제2 영역에서 반사된 레이저 빔을 수신하는 제2 디텍터를 포함하는 디텍터 어레이; 및
상기 디텍터 어레이의 출력 신호가 축적된 히스토그램에 기초하여 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 특성을 결정하는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 특성을 결정하기 위해, 상기 제1 디텍터의 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋을 축적하여 제1 히스토그램 및 상기 제2 디텍터의 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋을 축적하여 제2 히스토그램을 형성하고,
상기 제1 히스토그램은 상기 제1 이미터가 레이저 빔을 출력한 제1 시점 이후 상기 제1 디텍터의 출력 신호에 기초하여 생성된 제1 데이터 셋 및 상기 제1 이미터가 레이저 빔을 출력한 제2 시점 이후 상기 제1 디텍터의 출력 신호에 기초하여 생성된 제2 데이터 셋을 포함하고,
상기 제2 히스토그램은 상기 제2 이미터가 레이저 빔을 출력한 제3 시점 이후 상기 제2 디텍터의 출력 신호에 기초하여 생성된 제3 데이터 셋을 포함하고,
상기 제3 시점은 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점 사이에 존재하는
라이다 장치.
an emitter array including first and second emitters for outputting a laser beam;
a detector array including a first detector for receiving the laser beam reflected from the first region and a second detector for receiving the laser beam reflected from the second region; and
a processor for determining characteristics of the first region and the second region based on a histogram in which the output signal of the detector array is accumulated;
The processor is
In order to determine the characteristics of the first region and the second region, a plurality of data sets based on the output signal of the first detector are accumulated and a plurality of data sets based on the output signal of the first histogram and the second detector are collected. accumulating to form a second histogram,
The first histogram includes a first data set generated based on an output signal of the first detector after a first time point when the first emitter outputs a laser beam, and a second data set generated by the first emitter outputting a laser beam. and a second data set generated based on the output signal of the first detector after the time point,
The second histogram includes a third data set generated based on the output signal of the second detector after the third time point when the second emitter outputs the laser beam,
The third time point is between the first time point and the second time point.
lidar device.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 제1 히스토그램 및 상기 제2 히스토그램의 피크에 기초하여 각각 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 특성을 결정하는
라이다 장치.
According to claim 1,
The processor determines the characteristics of the first region and the second region based on peaks of the first histogram and the second histogram, respectively.
lidar device.
제1항에 있어서,
상기 제1 시점 및 상기 제3 시점 사이의 간격은 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점 사이의 간격의 절반인
라이다 장치.
According to claim 1,
The interval between the first time point and the third time point is half the interval between the first time point and the second time point
lidar device.
제1항에 있어서,
상기 제2 히스토그램은 상기 제2 이미터가 레이저 빔을 출력한 제4 시점 이후 상기 제2 디텍터의 출력 신호에 기초하여 생성된 제4 데이터 셋을 포함하고,
상기 제2 시점은 상기 제3 시점 및 상기 제4 시점 사이에 존재하는
라이다 장치.
According to claim 1,
The second histogram includes a fourth data set generated based on the output signal of the second detector after the fourth time point when the second emitter outputs the laser beam,
The second time point is between the third time point and the fourth time point.
lidar device.
제4항에 있어서,
상기 제3 시점 및 상기 제4 시점 사이의 간격은 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점 사이의 간격과 동일한
라이다 장치.
5. The method of claim 4,
The interval between the third time point and the fourth time point is the same as the interval between the first time point and the second time point.
lidar device.
제1항에 있어서,
상기 제1 시점 및 상기 제3 시점 사이의 간격은 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점 사이의 간격의 절반보다 큰
라이다 장치.
According to claim 1,
The interval between the first time point and the third time point is greater than half the interval between the first time point and the second time point
lidar device.
제1항에 있어서,
상기 제1 디텍터는 상기 제3 시점 및 상기 제2 시점 사이에 오프 상태이고,
상기 제2 디텍터는 상기 제1 시점 및 상기 제3 시점 사이에 오프 상태인
라이다 장치.
According to claim 1,
The first detector is in an off state between the third time point and the second time point,
The second detector is in an off state between the first time point and the third time point.
lidar device.
제1항에 있어서,
상기 이미터 어레이는 빅셀(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 어레이인
라이다 장치.
According to claim 1,
The emitter array is a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) array.
lidar device.
제1항에 있어서,
상기 디텍터 어레이는 SPAD(Single-Photon Avalanche Diode) 어레이인
라이다 장치.
According to claim 1,
The detector array is a single-photon avalanche diode (SPAD) array.
lidar device.
제1항에 있어서,
상기 라이다 장치는 상기 제1 이미터에서 출력된 제1 레이저 빔을 상기 제1 영역에 조사하고, 상기 제2 이미터에서 출력된 제2 레이저 빔을 상기 제2 영역에 조사하는 옵틱을 포함하는
라이다 장치.
According to claim 1,
The lidar device includes an optic for irradiating a first laser beam output from the first emitter to the first region and irradiating a second laser beam output from the second emitter to the second region
lidar device.
제10항에 있어서,
상기 옵틱은 렌즈, 프리즘, 마이크로프리즘 어레이, 메타 표면 중 적어도 하나인
라이다 장치.
11. The method of claim 10,
The optic is at least one of a lens, a prism, a microprism array, and a meta surface.
lidar device.
제1항에 있어서,
상기 제1 히스토그램은 상기 제1 이미터가 레이저 빔을 출력한 제4 시점 이후 상기 제1 디텍터의 출력 신호에 기초하여 생성된 제4 데이터 셋을 포함하고,
상기 제1 이미터는 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점 사이의 간격이 제1 간격이 되고, 상기 제2 시점 및 상기 제4 시점 사이의 간격이 상기 제1 간격과 상이한 제2 간격이 되도록 레이저 빔을 출력하는
라이다 장치.
According to claim 1,
The first histogram includes a fourth data set generated based on the output signal of the first detector after a fourth time point when the first emitter outputs the laser beam,
The first emitter is a laser beam such that the interval between the first time point and the second time point becomes a first interval, and the interval between the second time point and the fourth time point becomes a second interval different from the first interval. to output
lidar device.
제1항에 있어서,
상기 제1 데이터 셋은 제1 시간 구간에서 상기 제1 디텍터의 출력 신호에 기초하여 생성되고,
상기 제2 데이터 셋은 제2 시간 구간에서 상기 제1 디텍터의 출력 신호에 기초하여 생성되고,
상기 제3 데이터 셋은 제3 시간 구간에서 상기 제2 디텍터의 출력 신호에 기초하여 생성되고,
상기 제3 시간 구간은 상기 제1 시간 구간 및 상기 제2 시간 구간과 적어도 일부가 오버랩되는
라이다 장치.
According to claim 1,
The first data set is generated based on the output signal of the first detector in a first time interval,
The second data set is generated based on the output signal of the first detector in a second time interval,
The third data set is generated based on the output signal of the second detector in a third time interval,
The third time interval is at least partially overlapped with the first time interval and the second time interval.
lidar device.
대상체에 레이저 빔을 조사하는 이미터 어레이 및 상기 대상체에 반사된 레이저 빔을 수신하는 디텍터 어레이를 포함하고, 상기 디텍터 어레이의 출력 신호에 기초한 복수의 데이터 셋이 축적된 히스토그램에 기초하여 상기 대상체의 특성을 결정하는 라이다 장치의 제어 방법에 있어서,
상기 이미터 어레이에 포함된 제1 이미터를 통해 제1 시점 및 제2 시점에 제1 영역으로 레이저 빔을 조사하는 단계;
상기 디텍터 어레이에 포함된 제1 디텍터를 통해 상기 제1 영역에서 반사된 레이저 빔을 수신하는 단계;
상기 제1 시점 이후 상기 제1 디텍터의 출력 신호에 기초한 제1 데이터 셋 및 상기 제2 시점 이후 상기 제1 디텍터의 출력 신호에 기초한 제2 데이터 셋을 포함하는 제1 히스토그램을 형성하는 단계;
상기 이미터 어레이에 포함된 제2 이미터를 통해 제3 시점에 제2 영역으로 레이저 빔을 조사하는 단계;
상기 디텍터 어레이에 포함된 제2 디텍터를 통해 상기 제2 영역에서 반사된 레이저 빔을 수신하는 단계; 및
상기 제3 시점 이후 상기 제2 디텍터의 출력 신호에 기초한 제3 데이터 셋을 포함하는 제2 히스토그램을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제3 시점은 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점 사이에 존재하는
라이다 장치의 제어 방법.
An emitter array for irradiating a laser beam to the object and a detector array for receiving the laser beam reflected on the object, wherein a plurality of data sets based on an output signal of the detector array are accumulated based on a histogram of the object characteristics In the control method of the lidar device to determine,
irradiating a laser beam to a first area at a first time point and a second time point through a first emitter included in the emitter array;
receiving the laser beam reflected from the first area through a first detector included in the detector array;
forming a first histogram including a first data set based on an output signal of the first detector after the first time point and a second data set based on an output signal of the first detector after the second time point;
irradiating a laser beam to a second area at a third time point through a second emitter included in the emitter array;
receiving the laser beam reflected from the second area through a second detector included in the detector array; and
and forming a second histogram including a third data set based on the output signal of the second detector after the third time point,
The third time point is between the first time point and the second time point.
How to control the lidar device.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위해 프로그램이 기록된 컴퓨터에 의해 독출되어 실행 가능한 코드가 저장된 기록매체.
14. A recording medium storing executable code that is read by a computer in which a program is recorded to perform the method of any one of claims 1 to 13.
KR1020200096822A 2020-05-22 2020-08-03 Lidar device KR102633680B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2020/018097 WO2021235640A1 (en) 2020-05-22 2020-12-10 Lidar device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20200061857 2020-05-22
KR1020200061857 2020-05-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210144531A true KR20210144531A (en) 2021-11-30
KR102633680B1 KR102633680B1 (en) 2024-02-05

Family

ID=78722625

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200096822A KR102633680B1 (en) 2020-05-22 2020-08-03 Lidar device
KR1020200180406A KR102445652B1 (en) 2020-05-22 2020-12-22 Lidar device
KR1020230025604A KR20230034273A (en) 2020-05-22 2023-02-27 Optic module for reducing noise and lidar device using the same

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200180406A KR102445652B1 (en) 2020-05-22 2020-12-22 Lidar device
KR1020230025604A KR20230034273A (en) 2020-05-22 2023-02-27 Optic module for reducing noise and lidar device using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (3) KR102633680B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023249407A1 (en) * 2022-06-24 2023-12-28 주식회사 에스오에스랩 Laser output array, reception optics, and lidar device using same
KR20240030503A (en) 2022-08-31 2024-03-07 주식회사 솔리드뷰 Ranging device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230095767A (en) 2021-12-22 2023-06-29 아이탑스오토모티브 주식회사 Module type flash lidar device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180128447A (en) * 2016-04-22 2018-12-03 옵시스 테크 엘티디 Multi-wavelength LIDAR system
US20190018119A1 (en) * 2017-07-13 2019-01-17 Apple Inc. Early-late pulse counting for light emitting depth sensors

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10502830B2 (en) * 2016-10-13 2019-12-10 Waymo Llc Limitation of noise on light detectors using an aperture
US10520592B2 (en) * 2016-12-31 2019-12-31 Waymo Llc Light detection and ranging (LIDAR) device with an off-axis receiver

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180128447A (en) * 2016-04-22 2018-12-03 옵시스 테크 엘티디 Multi-wavelength LIDAR system
US20190018119A1 (en) * 2017-07-13 2019-01-17 Apple Inc. Early-late pulse counting for light emitting depth sensors

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023249407A1 (en) * 2022-06-24 2023-12-28 주식회사 에스오에스랩 Laser output array, reception optics, and lidar device using same
KR20240030503A (en) 2022-08-31 2024-03-07 주식회사 솔리드뷰 Ranging device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230034273A (en) 2023-03-09
KR102445652B1 (en) 2022-09-23
KR20210144546A (en) 2021-11-30
KR102633680B1 (en) 2024-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102263181B1 (en) A lidar device
KR102633680B1 (en) Lidar device
KR102445653B1 (en) Optic module for reducing noise and lidar device using the same
KR20210059645A (en) A laser emitting array and a lidar device employing thereof
KR20200067748A (en) Lidar device
JP2023072033A (en) Eye-safe long-range lidar system using actuator
KR102630090B1 (en) Device for emitting laser
JP2024014877A (en) Systems and methods for modifying lidar field of view
CN110658527A (en) Laser radar, autonomous mobile robot and intelligent vehicle
US20220146682A1 (en) Lidar device
KR20220064830A (en) Lidar device
KR20210027041A (en) A vcsel array and a lidar device employing thereof
US11719816B2 (en) LiDAR device
KR20220064831A (en) Lidar device
KR20230081835A (en) Lidar device
US20230204731A1 (en) Lidar device
KR20230100875A (en) Lidar device
KR20230080760A (en) Lidar device
KR20230101963A (en) Lidar device
KR20230080761A (en) Lidar device
KR20230100876A (en) Lidar device
KR102597480B1 (en) A method for generating lidar data and a lidar devcie using the same
US20230072058A1 (en) Omni-view peripheral scanning system with integrated mems spiral scanner

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant