KR20230092646A - Mems 거울 쌍의 동기화 장치 및 방법과 이를 이용하는 거리 측정 장치 - Google Patents

Mems 거울 쌍의 동기화 장치 및 방법과 이를 이용하는 거리 측정 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230092646A
KR20230092646A KR1020210182223A KR20210182223A KR20230092646A KR 20230092646 A KR20230092646 A KR 20230092646A KR 1020210182223 A KR1020210182223 A KR 1020210182223A KR 20210182223 A KR20210182223 A KR 20210182223A KR 20230092646 A KR20230092646 A KR 20230092646A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
phase
amplitude
frequency
generator
Prior art date
Application number
KR1020210182223A
Other languages
English (en)
Inventor
김건정
박용완
엄정숙
Original Assignee
영남대학교 산학협력단
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 영남대학교 산학협력단 filed Critical 영남대학교 산학협력단
Priority to KR1020210182223A priority Critical patent/KR20230092646A/ko
Publication of KR20230092646A publication Critical patent/KR20230092646A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical 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 reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical 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 reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems

Landscapes

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

Abstract

MEMS 거울 쌍의 동기화 장치 및 방법과 이를 이용하는 거리 측정 장치가 개시된다. 개시되는 일 실시예에 따른 동기화 장치는, 제1 MEMS 및 제2 MEMS를 포함하는 거울 쌍의 동기화 장치로서, 제1 MEMS를 구동시키기 위한 제1 구동 신호를 발생시키는 제1 구동신호 발생기, 제2 MEMS를 구동시키기 위한 제2 구동 신호를 발생시키는 제2 구동신호 발생기, 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호의 위상을 동기화하는 제1 동기화부, 및 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호의 진폭을 동기화하는 제2 동기화부를 포함한다.

Description

MEMS 거울 쌍의 동기화 장치 및 방법과 이를 이용하는 거리 측정 장치{APPARATUS AND METHOD FOR SYNCHRONIZATION OF MEMS MIRROR PAIR AND APPARATUS FOR MEASURING DISTANCE USING THE SAME}
본 발명의 실시예는 MEMS 거울 상의 동기화 기술과 관련된다.
라이다(LiDAR : Light Detection And Ranging)는 레이저 신호를 송출하고 측정 범위 내 물체로부터 반사되는 레이저 신호를 수신하여 물체와의 거리를 측정한다. 이때, 라이다는 레이저 신호를 원하는 곳으로 송출하기 위해 회전하는 거울을 사용한다. 즉, 거울을 모터에 장착하여 원하는 각도로 회전한 후, 레이저를 거울에 송출하면 레이저가 거울에 반사된 후 측정 대상이 되는 물체 측으로 나가게 된다.
최근에는 라이다의 신뢰성을 높이고 크기를 줄이기 위하여 모터에 장착된 거울을 대신하여 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 거울을 사용한다. MEMS 거울은 일반 거울에 비하여 작고 빠르게 동작하지만 회전 각도가 좁아서 측정 시야각이 좁다는 단점이 있기 때문에, 넓은 시야각을 확보하기 위해 MEMS 거울 2개를 한 쌍으로 사용한다. 이때, MEMS 거울 한 개는 레이저 펄스의 송출용으로 사용하고, 다른 한 개는 측정 대상 물체로부터 반사된 레이저 펄스의 수신용으로 사용한다.
한편, MEMS 거울은 동일한 제조 공정에서 발생할 수 있는 미세한 차이로 인하여 서로 다른 진폭-주파수 특성을 가지게 된다. MEMS 거울 쌍이 서로 다른 진폭-주파수 특성을 가지게 되면, MEMS 거울 쌍이 동일한 구동 주파수를 가져도 서로 다른 진동 진폭을 가지게 된다. 마찬가지로, MEMS 거울 쌍이 서로 다른 위상-주파수 특성을 가지게 되면, MEMS 거울 쌍이 동일한 구동 주파수를 가져도 위상의 차이가 발생하게 된다. 즉, MEMS 거울 쌍에 존재하는 진폭-주파수 특성 및 위상-주파수 특성의 차이로 인하여, 동일한 주파수의 여기 신호를 인가하여도 MEMS 거울 쌍은 서로 다른 진폭과 위상을 나타낸다.
이와 같이, MEMS 거울 쌍이 서로 다른 진폭과 위상을 나타내면, 라이다에서 거리 측정 정확도가 낮아지기 때문에, 거리 측정 정확도를 높이기 위해서는 MEMS 거울 쌍을 동기화 할 수 있는 방안이 요구된다.
일본등록특허공보 제6372819호(2018.07.27)
본 발명의 실시예는 MEMS 거울 쌍을 동기화 할 수 있는 MEMS 거울 쌍의 동기화 장치 및 방법과 이를 이용하는 거리 측정 장치를 제공하기 위한 것이다.
개시되는 일 실시예에 따른 동기화 장치는, 제1 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 및 제2 MEMS를 포함하는 거울 쌍의 동기화 장치로서, 상기 제1 MEMS를 구동시키기 위한 제1 구동 신호를 발생시키는 제1 구동신호 발생기; 상기 제2 MEMS를 구동시키기 위한 제2 구동 신호를 발생시키는 제2 구동신호 발생기; 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 위상을 동기화하는 제1 동기화부; 및 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 진폭을 동기화하는 제2 동기화부를 포함한다.
상기 동기화 장치는, 상기 위상 동기화를 위한 1차 주파수 스위핑의 시퀀스 및 상기 진폭 동기화를 위한 2차 주파수 스위핑의 시퀀스를 생성하여 상기 제1 구동신호 발생기 및 상기 제2 구동신호 발생기로 각각 전달하는 주파수 스위핑부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 구동 신호 발생기는, 제1 진폭 신호를 생성하는 제1 진폭 생성부; 제1 위상 신호를 생성하는 제1 위상 생성부; 상기 주파수 스위핑부에서 생성되는 시퀀스 값에 따라 제1 주파수 신호를 생성하는 제1 주파수 생성부; 및 상기 제1 진폭 신호, 상기 제1 위상 신호, 및 상기 제1 주파수 신호에 기반하여 상기 제1 구동 신호를 생성하는 제1 신호 발생부를 포함할 수 있다.
상기 제2 구동 신호 발생기는, 제2 진폭 신호를 생성하는 제2 진폭 생성부; 제2 위상 신호를 생성하는 제2 위상 생성부; 상기 주파수 스위핑부에서 생성되는 시퀀스 값에 따라 제2 주파수 신호를 생성하는 제2 주파수 생성부; 및 상기 제2 진폭 신호, 상기 제2 위상 신호, 및 상기 제2 주파수 신호에 기반하여 상기 제2 구동 신호를 생성하는 제2 신호 발생부를 포함할 수 있다.
상기 제1 동기화부는, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 위상 평균을 산출하고, 상기 위상 평균과 상기 제1 구동 신호의 위상 간 차이인 제1 위상차를 산출하며, 상기 위상 평균과 상기 제2 구동 신호의 위상 간 차이인 제2 위상차를 산출할 수 있다.
상기 제1 위상 생성부는, 상기 1차 주파수 스위핑의 다음 번째 시퀀스에서 상기 제1 위상차에 기반하여 보정된 제1 위상 신호를 생성하고, 상기 제2 위상 생성부는, 상기 1차 주파수 스위핑의 다음 번째 시퀀스에서 상기 제2 위상차에 기반하여 보정된 제2 위상 신호를 생성할 수 있다.
상기 제1 주파수 생성부 및 상기 제2 주파수 생성부는, 상기 다음 번째 시퀀스 값에 기반하여 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호를 각각 생성하고, 상기 제1 구동신호 발생기는, 상기 1차 주파수 스위핑의 다음 번째 시퀀스에서 상기 제1 진폭 신호, 상기 보정된 제1 위상 신호, 및 상기 제1 주파수 신호에 기반하여 제1 구동 신호를 생성한 후 상기 제1 동기화부로 전달하며, 상기 제2 구동신호 발생기는, 상기 1차 주파수 스위핑의 다음 번째 시퀀스에서 상기 제2 진폭 신호, 상기 보정된 제2 위상 신호, 및 상기 제2 주파수 신호에 기반하여 제2 구동 신호를 생성한 후 상기 제1 동기화부로 전달할 수 있다.
상기 제1 동기화부는, 상기 1차 주파수 스위핑의 시퀀스 값이 기 설정된 값에 도달하는 경우, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 위상 동기화를 완료할 수 있다.
상기 제2 동기화부는, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 진폭 평균을 산출하고, 상기 진폭 평균과 상기 제1 구동 신호의 진폭 간 차이인 제1 진폭차를 산출하며, 상기 진폭 평균과 상기 제2 구동 신호의 진폭 간 차이인 제2 진폭차를 산출할 수 있다.
상기 제1 진폭 생성부는, 상기 2차 주파수 스위핑의 시퀀스에서 상기 제1 진폭차에 기반하여 보정된 제1 진폭 신호를 생성하고, 상기 제2 진폭 생성부는, 상기 2차 주파수 스위핑의 시퀀스에서 상기 제2 진폭차에 기반하여 보정된 제2 진폭 신호를 생성할 수 있다.
상기 제1 주파수 생성부 및 상기 제2 주파수 생성부는, 상기 2차 주파수 스위핑의 시퀀스 값에 기반하여 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호를 각각 생성하고, 상기 제1 구동신호 발생기는, 상기 2차 주파수 스위핑의 시퀀스에서 상기 보정된 제1 진폭 신호, 상기 제1 위상 신호, 및 상기 제1 주파수 신호에 기반하여 제1 구동 신호를 생성한 후 상기 제2 동기화부로 전달하며, 상기 제2 구동신호 발생기는, 상기 2차 주파수 스위핑의 시퀀스에서 상기 보정된 제2 진폭 신호, 상기 제2 위상 신호, 및 상기 제2 주파수 신호에 기반하여 제2 구동 신호를 생성한 후 상기 제2 동기화부로 전달할 수 있다.
상기 제2 동기화부는, 상기 2차 주파수 스위핑의 시퀀스 값이 기 설정된 값에 도달하는 경우, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 진폭 동기화를 완료할 수 있다.
개시되는 일 실시예에 따른 동기화 방법은, 제1 구동신호 발생기에서, 제1 MEMS를 구동시키기 위한 제1 구동 신호를 발생시키는 단계; 제2 구동신호 발생기에서, 상기 제1 MEMS와 거울 쌍을 이루는 제2 MEMS를 구동시키기 위한 제2 구동 신호를 발생시키는 단계; 제1 동기화부에서, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 위상을 동기화하는 단계; 및 제2 동기화부에서, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 진폭을 동기화하는 단계를 포함한다.
상기 동기화 방법은, 주파수 스위핑부에서, 1차 주파수 스위핑의 첫 번째 시퀀스 값을 상기 제1 구동신호 발생기 및 상기 제2 구동신호 발생기로 각각 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 위상을 동기화하는 단계는, 상기 제1 동기화부에서, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 위상 평균을 산출하는 단계; 상기 제1 동기화부에서, 상기 위상 평균과 상기 제1 구동 신호의 위상 간 차이인 제1 위상차를 산출하는 단계; 및 상기 제1 동기화부에서, 상기 위상 평균과 상기 제2 구동 신호의 위상 간 차이인 제2 위상차를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 위상을 동기화하는 단계는, 상기 제1 구동신호 발생기에서, 상기 1차 주파수 스위핑의 다음 번째 시퀀스에서 상기 제1 위상차에 기반하여 보정된 제1 위상 신호를 생성하고, 제1 진폭 신호, 상기 보정된 제1 위상 신호, 및 상기 다음 번째 시퀀스에 따른 제1 주파수 신호에 기반하여 제1 구동 신호를 생성하며, 생성된 상기 제1 구동 신호를 상기 제1 동기화부로 전달하는 단계; 및 상기 제2 구동신호 발생기에서, 상기 1차 주파수 스위핑의 다음 번째 시퀀스에서 상기 제2 위상차에 기반하여 보정된 제2 위상 신호를 생성하고, 제2 진폭 신호, 상기 보정된 제2 위상 신호, 및 상기 다음 번째 시퀀스에 따른 제2 주파수 신호에 기반하여 제2 구동 신호를 생성하며, 생성된 상기 제2 구동 신호를 상기 제1 동기화부로 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 위상을 동기화하는 단계는, 상기 제1 동기화부에서, 상기 1차 주파수 스위핑의 시퀀스 값이 기 설정된 값에 도달하는 경우, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 위상 동기화를 완료하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 진폭을 동기화하는 단계는, 상기 주파수 스위핑부에서, 2차 주파수 스위핑의 첫 번째 시퀀스 값을 상기 제1 구동신호 발생기 및 상기 제2 구동신호 발생기로 각각 전달하여 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호를 발생시키도록 하는 단계; 상기 제2 동기화부에서, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 진폭 평균을 산출하는 단계; 상기 제2 동기화부에서, 상기 진폭 평균과 상기 제1 구동 신호의 진폭 간 차이인 제1 진폭차를 산출하는 단계; 및 상기 제2 동기화부에서, 상기 진폭 평균과 상기 제2 구동 신호의 진폭 간 차이인 제2 진폭차를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 진폭을 동기화하는 단계는, 상기 제1 구동신호 발생기에서, 상기 2차 주파수 스위핑의 다음 번째 시퀀스에서 상기 제1 진폭차에 기반하여 보정된 제1 진폭 신호를 생성하고, 상기 보정된 제1 진폭 신호, 동기화 된 제1 위상 신호, 및 상기 다음 번째 시퀀스에 따른 제1 주파수 신호에 기반하여 제1 구동 신호를 생성하며, 생성된 상기 제1 구동 신호를 상기 제2 동기화부로 전달하는 단계; 및 상기 제2 구동신호 발생기에서, 상기 2차 주파수 스위핑의 다음 번째 시퀀스에서 상기 제2 진폭차에 기반하여 보정된 제2 진폭 신호를 생성하고, 상기 보정된 제2 진폭 신호, 동기화 된 제2 위상 신호, 및 상기 다음 번째 시퀀스에 따른 제2 주파수 신호에 기반하여 제2 구동 신호를 생성하며, 생성된 상기 제2 구동 신호를 상기 제2 동기화부로 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 진폭을 동기화하는 단계는, 상기 제2 동기화부에서, 상기 2차 주파수 스위핑의 시퀀스 값이 기 설정된 값에 도달하는 경우, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 진폭 동기화를 완료하는 단계를 더 포함할 수 있다.
개시되는 실시예에 의하면, 제1 MEMS 및 제2 MEMS를 구동하기 위한 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호의 주파수, 진폭, 및 위상을 모두 동기화 시킴으로써, 제1 MEMS 및 제2 MEMS의 회전 각도를 정확하게 맞출 수 있고, 그로 인해 제1 MEMS 및 제2 MEMS를 통한 거리 측정의 정확도를 높일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다의 MEMS 거울 쌍에 의한 거리 측정을 개략적으로 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 거울 쌍의 동기화 장치의 구성을 나타낸 블록도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다의 MEMS 거울 쌍에서 동기화 되기 전의 구동 전압과 동기화 된 후의 구동 전압을 비교한 그래프
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 거울 쌍의 동기화 방법을 나타낸 흐름도
도 5는 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
이하의 설명에 있어서, 신호 또는 정보의 "전송", "통신", "송신", "수신" 기타 이와 유사한 의미의 용어는 일 구성요소에서 다른 구성요소로 신호 또는 정보가 직접 전달되는 것뿐만이 아니라 다른 구성요소를 거쳐 전달되는 것도 포함한다. 특히 신호 또는 정보를 일 구성요소로 "전송" 또는 "송신"한다는 것은 그 신호 또는 정보의 최종 목적지를 지시하는 것이고 직접적인 목적지를 의미하는 것이 아니다. 이는 신호 또는 정보의 "수신"에 있어서도 동일하다. 또한 본 명세서에 있어서, 2 이상의 데이터 또는 정보가 "관련"된다는 것은 하나의 데이터(또는 정보)를 획득하면, 그에 기초하여 다른 데이터(또는 정보)의 적어도 일부를 획득할 수 있음을 의미한다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다의 MEMS 거울 쌍에 의한 거리 측정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 라이다(50)의 송신단에서 레이저는 송신용 렌즈(61) 및 제1 MEMS(63)을 통해 타겟 대상(80) 측으로 송출될 수 있다. 타겟 대상(80) 측으로 송출된 레이저는 타겟 대상(80)에서 반사되어 라이다(50)의 수신단에서 제2 MEMS(73) 및 수신용 렌즈(71)를 통해 수신될 수 있다.
여기서, 라이다(50)의 거리 측정 정확도를 높이기 위해서는, 제1 MEMS(63) 및 제2 MEMS(73) 거울 쌍의 회전 각도의 동기화가 필요하다. 제1 MEMS(63) 및 제2 MEMS(73)의 움직임은 하기의 수학식 1과 같이 1 자유도를 가진 2계 비선형 미분 방정식으로 나타낼 수 있고, 제1 MEMS(63) 및 제2 MEMS(73)의 비틀림 함수(M)는 하기의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다
(수학식 1)
Figure pat00001
수학식 1에서, Im은 질량 관성 모멘트, b는 감쇠 상수, Kf는 비틀림 강성, 및 θ는 진폭(즉, MEMS의 동적 진동 진폭)을 각각 나타내며, 이는 제1 MEMS(63) 및 제2 MEMS(73)의 설계 및 제작 과정에 연관된 파라미터들이다.
(수학식 2)
Figure pat00002
수학식 2에서, r3 및 r1은 수정 계수, V는 여기 신호의 최대 구동 전압, f는 여기 신호의 구동 주파수, 및 φ는 여기 신호에 의한 구동 위상을 각각 나타낸다. 수학식 2에 의하면, 제1 MEMS(63) 및 제2 MEMS(73)의 동적 진동 진폭(θ)은 여기 신호의 구동 전압, 구동 주파수, 및 구동 위상과 밀접한 연관이 있음을 알 수 있다.
한편, 제1 MEMS(63) 및 제2 MEMS(73) 거울 쌍은 동일한 제조 공정에 의해 제조되었다 하더라도, 제조 공정 상에서 발생할 수 있는 미세한 차이로 인해 진폭-주파수 특성 및 위상-주파수 특성에 차이가 있게 된다. 이 경우, 동일한 주파수의 여기 신호를 인가하여도 제1 MEMS(63) 및 제2 MEMS(73) 거울 쌍은 서로 다른 진폭과 위상을 나타낸다. 따라서, 제1 MEMS(63) 및 제2 MEMS(73) 거울 쌍을 동기화 하기 위해서는 제1 MEMS(63) 및 제2 MEMS(73) 거울 쌍의 주파수, 진폭, 및 위상을 모두 동기화 하여야 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 거울 쌍의 동기화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, MEMS 거울 쌍의 동기화 장치(100)는 제1 구동 신호 발생기(102), 제2 구동 신호 발생기(104), 주파수 스위핑부(106), 제1 동기화부(108), 및 제2 동기화부(110)를 포함할 수 있다.
제1 구동 신호 발생기(102)는 제1 MEMS(63)를 구동시키기 위한 제1 구동 신호를 발생시킬 수 있다. 제2 구동 신호 발생기(104)는 제2 MEMS(73)를 구동시키기 위한 제2 구동 신호를 발생시킬 수 있다. 이하에서는, 제1 MEMS(63)가 송출용 MEMS 거울이고, 제2 MEMS(73)가 수신용 MEMS 거울인 것을 일 예로 하여 설명하기로 한다.
제1 구동 신호 발생기(102)는 제1 진폭 생성부(102a), 제1 위상 생성부(102b), 제1 주파수 생성부(102c), 및 제1 신호 발생부(102d)를 포함할 수 있다.
제1 진폭 생성부(102a)는 제1 진폭 신호(At)를 생성하여 제1 신호 발생부(102d)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 전원이 인가되는 경우, 제1 진폭 생성부(102a)는 기 설정된 제1 진폭 신호(At)를 생성하여 제1 신호 발생부(102d)로 전달할 수 있다.
제1 위상 생성부(102b)는 제1 위상 신호(φt)를 생성하여 제1 신호 발생부(102d)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 전원이 인가되는 경우, 제1 위상 생성부(102b)는 기 설정된 제1 위상 신호(φt)를 생성하여 제1 신호 발생부(102d)로 전달할 수 있다.
제1 주파수 생성부(102c)는 주파수 스위핑부(106)에서 생성되는 시퀀스 값에 따라 제1 주파수 신호(ft_n)를 생성할 수 있다. 제1 주파수 생성부(102c)는 제1 주파수 신호(ft_n)를 제1 신호 발생부(102d)로 전달할 수 있다.
제1 신호 발생부(102d)는 제1 진폭 신호(At), 제1 위상 신호(φt), 및 제1 주파수 신호(ft_n)에 기반하여 제1 구동 신호(St_n)를 생성할 수 있다. 제1 신호 발생부(102d)는 제1 구동 신호(St_n)를 제1 동기화부(108)로 전달할 수 있다.
제2 구동 신호 발생기(104)는 제2 진폭 생성부(104a), 제2 위상 생성부(104b), 제2 주파수 생성부(104c), 및 제2 신호 발생부(104d)를 포함할 수 있다.
제2 진폭 생성부(104a)는 제2 진폭 신호(Ar)를 생성하여 제2 신호 발생부(104d)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 전원이 인가되는 경우, 제2 진폭 생성부(104a)는 기 설정된 제2 진폭 신호(Ar)를 생성하여 제2 신호 발생부(104d)로 전달할 수 있다.
제2 위상 생성부(104b)는 제2 위상 신호(φr)를 생성하여 제2 신호 발생부(104d)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 전원이 인가되는 경우, 제2 위상 생성부(104b)는 기 설정된 제2 위상 신호(φr)를 생성하여 제2 신호 발생부(104d)로 전달할 수 있다.
제2 주파수 생성부(104c)는 주파수 스위핑부(106)에서 생성되는 시퀀스 값에 따라 제2 주파수 신호(fr_n)를 생성할 수 있다. 제2 주파수 생성부(104c)는 제2 주파수 신호(fr_n)를 제2 신호 발생부(104d)로 전달할 수 있다.
제2 신호 발생부(104d)는 제2 진폭 신호(Ar), 제2 위상 신호(φr), 및 제2 주파수 신호(fr_n)에 기반하여 제2 구동 신호(Sr_n)를 생성할 수 있다. 제2 신호 발생부(104d)는 제2 구동 신호(Sr_n)를 제1 동기화부(108)로 전달할 수 있다.
주파수 스위핑부(106)는 주파수 스위핑을 위한 시퀀스(n)(n=1, 2, ..., N)를 생성하여 제1 주파수 생성부(102c) 및 제2 주파수 생성부(104c)로 각각 전달할 수 있다. 첫 번째 주파수 스위핑 때 시퀀스 값은 n=1일 수 있다.
주파수 스위핑부(106)는 제1 구동 신호(St_n)와 제2 구동 신호(Sr_n)의 위상을 동기화 하는 과정에서 주파수 스위핑을 위한 시퀀스를 1차적으로 생성하고, 제1 구동 신호(St_n)와 제2 구동 신호(Sr_n)의 진폭을 동기화 하는 과정에서 주파수 스위핑을 위한 시퀀스를 2차적으로 생성할 수 있다.
제1 동기화부(108)는 제1 구동 신호(St_n) 및 제2 구동 신호(Sr_n)에 기반하여 제1 구동 신호(St_n)와 제2 구동 신호(Sr_n)의 위상을 동기화 할 수 있다.
구체적으로, 제1 동기화부(108)는 하기의 수학식 3에서와 같이 제1 구동 신호(St_n) 및 제2 구동 신호(Sr_n)의 위상 평균(
Figure pat00003
)을 산출할 수 있다.
(수학식 3)
Figure pat00004
제1 동기화부(108)는 위상 평균(
Figure pat00005
)과 제1 구동 신호(St_n)의 위상과의 차이인 제1 위상차(φt_diff)를 산출하여 제1 위상 생성부(102b)로 전달할 수 있다. 또한, 제1 동기화부(108)는 위상 평균(
Figure pat00006
)과 제2 구동 신호(Sr_n)의 위상과의 차이인 제2 위상차(φr_diff)를 산출하여 제2 위상 생성부(104b)로 전달할 수 있다.
그리고, 위상 동기화를 위한 1차 주파수 스위핑의 2번째 주파수 스위핑(즉, 시퀀스 값 n=2) 때, 제1 주파수 생성부(102c)는 시퀀스 값(즉, n=2)에 따라 제1 주파수 신호(ft_2)를 생성하여 제1 신호 발생부(102d)로 전달하고, 제1 위상 생성부(102b)는 제1 위상차(φt_diff)에 기반하여 보정된 제1 위상 신호(φt)를 생성하여 제1 신호 발생부(102d)로 전달하게 된다. 그러면, 제1 신호 발생부(102d)는 제1 진폭 신호(At)(1번째 주파스 스위핑, n=1일 때와 동일한 신호임), 제1 주파수 신호(ft_2), 및 보정된 제1 위상 신호(φt)에 기반하여 제1 구동 신호(St_2)를 생성하고, 생성된 제1 구동 신호(St_2)를 제1 동기화부(108)로 전달할 수 있다.
또한, 2번째 주파수 스위핑(즉, 시퀀스 값 n=2) 때, 제2 주파수 생성부(104c)는 시퀀스 값(즉, n=2)에 따라 제2 주파수 신호(fr_2)를 생성하여 제2 신호 발생부(104d)로 전달하고, 제2 위상 생성부(104b)는 제2 위상차(φr_diff)에 기반하여 보정된 제2 위상 신호(φr)를 생성하여 제2 신호 발생부(104d)로 전달하게 된다. 그러면, 제2 신호 발생부(104d)는 제2 진폭 신호(Ar)(1번째 주파스 스위핑, n=1일 때와 동일한 신호임), 제2 주파수 신호(fr_2), 및 보정된 제2 위상 신호(φr)에 기반하여 제2 구동 신호(Sr_2)를 생성하고, 생성된 제2 구동 신호(Sr_2)를 제1 동기화부(108)로 전달할 수 있다.
그러면, 제1 동기화부(108)는 제1 구동 신호(St_2) 및 제2 구동 신호(Sr_2)의 위상 평균을 산출하고, 산출된 위상 평균과 제1 구동 신호(St_2) 및 제2 구동 신호(Sr_2)의 위상과의 차이를 각각 산출하여 제1 위상 생성부(102b) 및 제2 위상 생성부(104b)로 각각 전달하며, 이러한 과정을 시퀀스 값이 N이 될 때까지 반복하여 제1 구동 신호(St_n)와 제2 구동 신호(Sr_n)의 위상을 동기화 할 수 있다.
이와 같이, 제1 구동 신호(St_n)와 제2 구동 신호(Sr_n)의 위상이 동기화 된 경우, 제1 동기화부(108)는 위상이 동기화 된 제1 구동 신호(St_n)와 제2 구동 신호(Sr_n)를 제2 동기화부(110)로 전달할 수 있다. 제2 동기화부(110)는 위상이 동기화 된 제1 구동 신호(St_n)와 제2 구동 신호(Sr_n)에 기반하여 제1 구동 신호(St_n)와 제2 구동 신호(Sr_n)의 진폭을 동기화 할 수 있다.
구체적으로, 제2 동기화부(110)는 하기의 수학식 4에서와 같이 제1 구동 신호(St_n) 및 제2 구동 신호(Sr_n)의 진폭 평균(
Figure pat00007
)을 산출할 수 있다.
(수학식 4)
Figure pat00008
제2 동기화부(110)는 진폭 평균(
Figure pat00009
)과 제1 구동 신호(St_n)의 진폭과의 차이인 제1 진폭차(At_diff)를 산출하여 제1 진폭 생성부(102a)로 전달할 수 있다. 또한, 제2 동기화부(110)는 진폭 평균(
Figure pat00010
)과 제2 구동 신호(Sr_n)의 진폭과의 차이인 제1 진폭차(Ar_diff)를 산출하여 제2 진폭 생성부(104a)로 전달할 수 있다.
그러면, 진폭 동기화를 위한 주파수 스위핑이 새로 시작되며, 제1 주파수 생성부(102c)는 새로운 주파수 스위핑의 시퀀스 값(예를 들어, n=1)에 따라 제1 주파수 신호(ft_1)를 생성하여 제1 신호 발생부(102d)로 전달하고, 제1 진폭 생성부(102a)는 제1 진폭차(At_diff)에 기반하여 보정된 제1 진폭 신호(At)를 생성하여 제1 신호 발생부(102d)로 전달하게 된다. 그러면, 제1 신호 발생부(102d)는 보정된 제1 진폭 신호(At), 제1 주파수 신호(ft_1), 및 제1 위상 신호(φt)(즉, 이미 동기화 된 위상 신호)에 기반하여 제1 구동 신호(St_1)를 생성하고, 생성된 제1 구동 신호(St_1)를 제2 동기화부(110)로 전달할 수 있다.
또한, 제2 주파수 생성부(104c)는 새로운 주파수 스위핑의 시퀀스 값(예를 들어, n=1)에 따라 제2 주파수 신호(fr_1)를 생성하여 제2 신호 발생부(104d)로 전달하고, 제2 진폭 생성부(104a)는 제2 진폭차(Ar_diff)에 기반하여 보정된 제2 진폭 신호(Ar)를 생성하여 제2 신호 발생부(104d)로 전달하게 된다. 그러면, 제2 신호 발생부(104d)는 보정된 제2 진폭 신호(Ar), 제2 주파수 신호(fr_1), 및 제2 위상 신호(φr)(즉, 이미 동기화 된 위상 신호)에 기반하여 제2 구동 신호(Sr_1)를 생성하고, 생성된 제2 구동 신호(Sr_1)를 제2 동기화부(110)로 전달할 수 있다.
그러면, 제2 동기화부(110)는 제1 구동 신호(St_1) 및 제2 구동 신호(Sr_1)의 진폭 평균을 산출하고, 산출된 진폭 평균과 제1 구동 신호(St_1) 및 제2 구동 신호(Sr_1)의 진폭과의 차이를 각각 산출하여 제1 진폭 생성부(102a) 및 제2 진폭 생성부(104a)로 각각 전달하며, 이러한 과정을 시퀀스 값이 N이 될 때까지 반복하여 제1 구동 신호(St_n)와 제2 구동 신호(Sr_n)의 진폭을 동기화 할 수 있다.
제2 동기화부(110)는 위상 및 진폭이 각각 동기화된 제1 구동 신호(St) 및 제2 구동 신호(Sr)를 각각 제1 MEMS(63) 및 제2 MEMS(73)로 전달하여 제1 MEMS(63) 및 제2 MEMS(73)를 구동시킬 수 있다. 그러면, 제1 MEMS(63) 및 제2 MEMS(73)가 동기화되어 구동하게 된다.
개시되는 실시예에 의하면, 제1 MEMS(63) 및 제2 MEMS(73)를 구동하기 위한 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호의 주파수, 진폭, 및 위상을 모두 동기화 시킴으로써, 제1 MEMS(63) 및 제2 MEMS(73)의 회전 각도를 정확하게 맞출 수 있고, 그로 인해 제1 MEMS(63) 및 제2 MEMS(73)를 통한 거리 측정의 정확도를 높일 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다의 MEMS 거울 쌍에서 동기화 되기 전의 구동 전압과 동기화 된 후의 구동 전압을 비교한 그래프이다. 여기서, St는 제1 MEMS(63)에 인가되는 구동 전압의 신호이고, Sr은 제2 MEMS(73)에 인가되는 구동 전압의 신호이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 거울 쌍의 동기화 방법을 나타낸 흐름도이다. 도시된 흐름도에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다.
도 4를 참조하면, 주파수 스위핑부(106)는 위상 동기화를 위한 1차 주파수 스위핑의 첫 번째 시퀀스 값(n=1)을 생성하여 제1 구동 신호 발생기(102) 및 제2 구동 신호 발생기(104)로 전달한다(S 101).
다음으로, 제1 구동 신호 발생기(102)는 제1 진폭 신호, 제1 위상 신호, 및 제1 주파수 신호에 기반하여 제1 구동 신호를 생성하고, 제2 구동 신호 발생기(104)는 제2 진폭 신호, 제2 위상 신호, 및 제2 주파수 신호에 기반하여 제2 구동 신호를 생성한다(S 103). 여기서, 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호는 각각 주파수 스위핑부(106)에서 전달된 시퀀스 값(n=1)에 기반하여 생성될 수 있다.
다음으로, 제1 동기화부(108)는 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호의 위상 평균을 산출하고, 산출한 위상 평균과 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호의 위상 간의 차이인 제1 위상차 및 제2 위상차를 각각 산출한다(S 105). 제1 동기화부(108)는 제1 위상차 및 제2 위상차를 각각 제1 구동 신호 발생기(102) 및 제2 구동 신호 발생기(104)로 전달할 수 있다.
다음으로, 제1 구동 신호 발생기(102) 및 제2 구동 신호 발생기(104)는 제1 위상차 및 제2 위상차에 기반하여 보정된 제1 위상 신호 및 보정된 제2 위상 신호를 각각 생성한다(S 107).
다음으로, 주파수 스위핑부(106)는 1차 주파수 스위핑의 다음 번째 시퀀스 값을 생성하여 제1 구동 신호 발생기(102) 및 제2 구동 신호 발생기(104)로 전달한다(S 109).
이 경우, 제1 구동 신호 발생기(102)는 제1 진폭 신호, 보정된 제1 위상 신호, 및 제1 주파수 신호에 기반하여 제1 구동 신호를 생성하고, 제2 구동 신호 발생기(104)는 제2 진폭 신호, 보정된 제2 위상 신호, 및 제2 주파수 신호에 기반하여 제2 구동 신호를 생성하게 된다.
여기서, 제1 동기화부(108)는 1차 주파수 스위핑의 시퀀스 값이 기 설정된 값(N)에 도달하는지를 확인한다(S 111). 단계 S 111의 확인 결과, 1차 주파수 스위핑의 시퀀스 값이 기 설정된 값(N)에 도달한 경우, 제1 동기화부(108)는 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호의 위상 동기화를 완료한다(S 113).
다음으로, 주파수 스위핑부(106)는 진폭 동기화를 위한 2차 주파수 스위핑의 첫 번째 시퀀스 값(n=1)을 생성하여 제1 구동 신호 발생기(102) 및 제2 구동 신호 발생기(104)로 전달한다(S 115).
다음으로, 제1 구동 신호 발생기(102)는 제1 진폭 신호, 제1 위상 신호, 및 제1 주파수 신호에 기반하여 제1 구동 신호를 생성하고, 제2 구동 신호 발생기(104)는 제2 진폭 신호, 제2 위상 신호, 및 제2 주파수 신호에 기반하여 제2 구동 신호를 생성한다(S 117). 여기서, 제1 위상 신호 및 제2 위상 신호는 동기화가 된 신호이고, 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호는 각각 주파수 스위핑부(106)에서 전달된 시퀀스 값(n=1)에 기반하여 생성될 수 있다.
다음으로, 제2 동기화부(110)는 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호의 진폭 평균을 산출하고, 산출한 진폭 평균과 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호의 진폭 간의 차이인 제1 진폭차 및 제2 진폭차를 각각 산출한다(S 119). 제2 동기화부(110)는 제1 진폭차 및 제2 진폭차를 각각 제1 구동 신호 발생기(102) 및 제2 구동 신호 발생기(104)로 전달할 수 있다.
다음으로, 제1 구동 신호 발생기(102) 및 제2 구동 신호 발생기(104)는 제1 진폭차 및 제2 진폭차에 기반하여 보정된 제1 진폭 신호 및 보정된 제2 진폭 신호를 각각 생성한다(S 121).
다음으로, 주파수 스위핑부(106)는 2차 주파수 스위핑의 다음 번째 시퀀스 값을 생성하여 제1 구동 신호 발생기(102) 및 제2 구동 신호 발생기(104)로 전달한다(S 123).
이 경우, 제1 구동 신호 발생기(102)는 보정된 제1 진폭 신호, 동기화 된 제1 위상 신호, 및 제1 주파수 신호에 기반하여 제1 구동 신호를 생성하고, 제2 구동 신호 발생기(104)는 보정된 제2 진폭 신호, 동기화 된 제2 위상 신호, 및 제2 주파수 신호에 기반하여 제2 구동 신호를 생성하게 된다.
여기서, 제2 동기화부(110)는 2차 주파수 스위핑의 시퀀스 값이 기 설정된 값(N)에 도달하는지를 확인한다(S 125). 단계 S 125의 확인 결과, 2차 주파수 스위핑의 시퀀스 값이 기 설정된 값(N)에 도달한 경우, 제2 동기화부(110)는 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호의 진폭 동기화를 완료한다(S 127).
제2 동기화부(110)는 위상 및 진폭이 각각 동기화 된 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호를 각각 제1 MEMS(63) 및 제2 MEMS(73)로 전달하여 제1 MEMS(63) 및 제2 MEMS(73)를 구동시킬 수 있다.
도 5는 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경(10)을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다. 도시된 실시예에서, 각 컴포넌트들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술된 것 이외에도 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다.
도시된 컴퓨팅 환경(10)은 컴퓨팅 장치(12)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 MEMS 거울 쌍의 동기화 장치(100)일 수 있다.
컴퓨팅 장치(12)는 적어도 하나의 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16) 및 통신 버스(18)를 포함한다. 프로세서(14)는 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(14)는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(14)에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 프로그램(20)은 프로세서(14)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 장치(12)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.
통신 버스(18)는 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)를 포함하여 컴퓨팅 장치(12)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.
컴퓨팅 장치(12)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(24)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(22) 및 하나 이상의 네트워크 통신 인터페이스(26)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(22) 및 네트워크 통신 인터페이스(26)는 통신 버스(18)에 연결된다. 입출력 장치(24)는 입출력 인터페이스(22)를 통해 컴퓨팅 장치(12)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 컴퓨팅 장치(12)를 구성하는 일 컴포넌트로서 컴퓨팅 장치(12)의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 장치(12)와는 구별되는 별개의 장치로 컴퓨팅 장치(12)와 연결될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
50 : 라이다
61 : 송신용 렌즈
63 : 제1 MEMS
71 : 수신용 렌즈
73 : 제2 MEMS
100 : 동기화 장치
102 : 제1 구동 신호 발생기
102a : 제1 진폭 생성부
102b : 제1 위상 생성부
102c : 제1 주파수 생성부
102d : 제1 신호 발생부
104 : 제2 구동 신호 발생기
104a : 제2 진폭 생성부
104b : 제2 위상 생성부
104c : 제2 주파수 생성부
104d : 제2 신호 발생부
106 : 주파수 스위핑부
108 : 제1 동기화부
110 : 제2 동기화부

Claims (21)

  1. 제1 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 및 제2 MEMS를 포함하는 거울 쌍의 동기화 장치로서,
    상기 제1 MEMS를 구동시키기 위한 제1 구동 신호를 발생시키는 제1 구동신호 발생기;
    상기 제2 MEMS를 구동시키기 위한 제2 구동 신호를 발생시키는 제2 구동신호 발생기;
    상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 위상을 동기화하는 제1 동기화부; 및
    상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 진폭을 동기화하는 제2 동기화부를 포함하는, 동기화 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 동기화 장치는,
    상기 위상 동기화를 위한 1차 주파수 스위핑의 시퀀스 및 상기 진폭 동기화를 위한 2차 주파수 스위핑의 시퀀스를 생성하여 상기 제1 구동신호 발생기 및 상기 제2 구동신호 발생기로 각각 전달하는 주파수 스위핑부를 더 포함하는, 동기화 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 구동 신호 발생기는,
    제1 진폭 신호를 생성하는 제1 진폭 생성부;
    제1 위상 신호를 생성하는 제1 위상 생성부;
    상기 주파수 스위핑부에서 생성되는 시퀀스 값에 따라 제1 주파수 신호를 생성하는 제1 주파수 생성부; 및
    상기 제1 진폭 신호, 상기 제1 위상 신호, 및 상기 제1 주파수 신호에 기반하여 상기 제1 구동 신호를 생성하는 제1 신호 발생부를 포함하는, 동기화 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 구동 신호 발생기는,
    제2 진폭 신호를 생성하는 제2 진폭 생성부;
    제2 위상 신호를 생성하는 제2 위상 생성부;
    상기 주파수 스위핑부에서 생성되는 시퀀스 값에 따라 제2 주파수 신호를 생성하는 제2 주파수 생성부; 및
    상기 제2 진폭 신호, 상기 제2 위상 신호, 및 상기 제2 주파수 신호에 기반하여 상기 제2 구동 신호를 생성하는 제2 신호 발생부를 포함하는, 동기화 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 동기화부는,
    상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 위상 평균을 산출하고, 상기 위상 평균과 상기 제1 구동 신호의 위상 간 차이인 제1 위상차를 산출하며, 상기 위상 평균과 상기 제2 구동 신호의 위상 간 차이인 제2 위상차를 산출하는, 동기화 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 위상 생성부는,
    상기 1차 주파수 스위핑의 다음 번째 시퀀스에서 상기 제1 위상차에 기반하여 보정된 제1 위상 신호를 생성하고,
    상기 제2 위상 생성부는,
    상기 1차 주파수 스위핑의 다음 번째 시퀀스에서 상기 제2 위상차에 기반하여 보정된 제2 위상 신호를 생성하는, 동기화 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 주파수 생성부 및 상기 제2 주파수 생성부는, 상기 다음 번째 시퀀스 값에 기반하여 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호를 각각 생성하고,
    상기 제1 구동신호 발생기는,
    상기 1차 주파수 스위핑의 다음 번째 시퀀스에서 상기 제1 진폭 신호, 상기 보정된 제1 위상 신호, 및 상기 제1 주파수 신호에 기반하여 제1 구동 신호를 생성한 후 상기 제1 동기화부로 전달하며,
    상기 제2 구동신호 발생기는,
    상기 1차 주파수 스위핑의 다음 번째 시퀀스에서 상기 제2 진폭 신호, 상기 보정된 제2 위상 신호, 및 상기 제2 주파수 신호에 기반하여 제2 구동 신호를 생성한 후 상기 제1 동기화부로 전달하는, 동기화 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 동기화부는,
    상기 1차 주파수 스위핑의 시퀀스 값이 기 설정된 값에 도달하는 경우, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 위상 동기화를 완료하는, 동기화 장치.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 동기화부는,
    상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 진폭 평균을 산출하고, 상기 진폭 평균과 상기 제1 구동 신호의 진폭 간 차이인 제1 진폭차를 산출하며, 상기 진폭 평균과 상기 제2 구동 신호의 진폭 간 차이인 제2 진폭차를 산출하는, 동기화 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 진폭 생성부는,
    상기 2차 주파수 스위핑의 시퀀스에서 상기 제1 진폭차에 기반하여 보정된 제1 진폭 신호를 생성하고,
    상기 제2 진폭 생성부는,
    상기 2차 주파수 스위핑의 시퀀스에서 상기 제2 진폭차에 기반하여 보정된 제2 진폭 신호를 생성하는, 동기화 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 주파수 생성부 및 상기 제2 주파수 생성부는, 상기 2차 주파수 스위핑의 시퀀스 값에 기반하여 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호를 각각 생성하고,
    상기 제1 구동신호 발생기는,
    상기 2차 주파수 스위핑의 시퀀스에서 상기 보정된 제1 진폭 신호, 상기 제1 위상 신호, 및 상기 제1 주파수 신호에 기반하여 제1 구동 신호를 생성한 후 상기 제2 동기화부로 전달하며,
    상기 제2 구동신호 발생기는,
    상기 2차 주파수 스위핑의 시퀀스에서 상기 보정된 제2 진폭 신호, 상기 제2 위상 신호, 및 상기 제2 주파수 신호에 기반하여 제2 구동 신호를 생성한 후 상기 제2 동기화부로 전달하는, 동기화 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2 동기화부는,
    상기 2차 주파수 스위핑의 시퀀스 값이 기 설정된 값에 도달하는 경우, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 진폭 동기화를 완료하는, 동기화 장치.
  13. 제1 구동신호 발생기에서, 제1 MEMS를 구동시키기 위한 제1 구동 신호를 발생시키는 단계;
    제2 구동신호 발생기에서, 상기 제1 MEMS와 거울 쌍을 이루는 제2 MEMS를 구동시키기 위한 제2 구동 신호를 발생시키는 단계;
    제1 동기화부에서, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 위상을 동기화하는 단계; 및
    제2 동기화부에서, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 진폭을 동기화하는 단계를 포함하는, 동기화 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 동기화 방법은,
    주파수 스위핑부에서, 1차 주파수 스위핑의 첫 번째 시퀀스 값을 상기 제1 구동신호 발생기 및 상기 제2 구동신호 발생기로 각각 전달하는 단계를 더 포함하는, 동기화 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 위상을 동기화하는 단계는,
    상기 제1 동기화부에서, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 위상 평균을 산출하는 단계;
    상기 제1 동기화부에서, 상기 위상 평균과 상기 제1 구동 신호의 위상 간 차이인 제1 위상차를 산출하는 단계; 및
    상기 제1 동기화부에서, 상기 위상 평균과 상기 제2 구동 신호의 위상 간 차이인 제2 위상차를 산출하는 단계를 포함하는, 동기화 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 위상을 동기화하는 단계는,
    상기 제1 구동신호 발생기에서, 상기 1차 주파수 스위핑의 다음 번째 시퀀스에서 상기 제1 위상차에 기반하여 보정된 제1 위상 신호를 생성하고, 제1 진폭 신호, 상기 보정된 제1 위상 신호, 및 상기 다음 번째 시퀀스에 따른 제1 주파수 신호에 기반하여 제1 구동 신호를 생성하며, 생성된 상기 제1 구동 신호를 상기 제1 동기화부로 전달하는 단계; 및
    상기 제2 구동신호 발생기에서, 상기 1차 주파수 스위핑의 다음 번째 시퀀스에서 상기 제2 위상차에 기반하여 보정된 제2 위상 신호를 생성하고, 제2 진폭 신호, 상기 보정된 제2 위상 신호, 및 상기 다음 번째 시퀀스에 따른 제2 주파수 신호에 기반하여 제2 구동 신호를 생성하며, 생성된 상기 제2 구동 신호를 상기 제1 동기화부로 전달하는 단계를 더 포함하는, 동기화 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 위상을 동기화하는 단계는,
    상기 제1 동기화부에서, 상기 1차 주파수 스위핑의 시퀀스 값이 기 설정된 값에 도달하는 경우, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 위상 동기화를 완료하는 단계를 더 포함하는, 동기화 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 진폭을 동기화하는 단계는,
    상기 주파수 스위핑부에서, 2차 주파수 스위핑의 첫 번째 시퀀스 값을 상기 제1 구동신호 발생기 및 상기 제2 구동신호 발생기로 각각 전달하여 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호를 발생시키도록 하는 단계;
    상기 제2 동기화부에서, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 진폭 평균을 산출하는 단계;
    상기 제2 동기화부에서, 상기 진폭 평균과 상기 제1 구동 신호의 진폭 간 차이인 제1 진폭차를 산출하는 단계; 및
    상기 제2 동기화부에서, 상기 진폭 평균과 상기 제2 구동 신호의 진폭 간 차이인 제2 진폭차를 산출하는 단계를 포함하는, 동기화 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 진폭을 동기화하는 단계는,
    상기 제1 구동신호 발생기에서, 상기 2차 주파수 스위핑의 다음 번째 시퀀스에서 상기 제1 진폭차에 기반하여 보정된 제1 진폭 신호를 생성하고, 상기 보정된 제1 진폭 신호, 동기화 된 제1 위상 신호, 및 상기 다음 번째 시퀀스에 따른 제1 주파수 신호에 기반하여 제1 구동 신호를 생성하며, 생성된 상기 제1 구동 신호를 상기 제2 동기화부로 전달하는 단계; 및
    상기 제2 구동신호 발생기에서, 상기 2차 주파수 스위핑의 다음 번째 시퀀스에서 상기 제2 진폭차에 기반하여 보정된 제2 진폭 신호를 생성하고, 상기 보정된 제2 진폭 신호, 동기화 된 제2 위상 신호, 및 상기 다음 번째 시퀀스에 따른 제2 주파수 신호에 기반하여 제2 구동 신호를 생성하며, 생성된 상기 제2 구동 신호를 상기 제2 동기화부로 전달하는 단계를 더 포함하는, 동기화 방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 진폭을 동기화하는 단계는,
    상기 제2 동기화부에서, 상기 2차 주파수 스위핑의 시퀀스 값이 기 설정된 값에 도달하는 경우, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호의 진폭 동기화를 완료하는 단계를 더 포함하는, 동기화 방법.
  21. 펄스 레이저를 타겟 대상으로 송출하기 위한 제1 MEMS;
    상기 제1 MEMS와 거울 쌍을 구성하며, 상기 타겟 대상에서 반사되는 펄스 레이저를 수신하기 위한 제2 MEMS; 및
    상기 제1 MEMS와 상기 제2 MEMS를 동기화하는 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 하나의 항에 기재된 동기화 장치를 포함하는, 거리 측정 장치.
KR1020210182223A 2021-12-17 2021-12-17 Mems 거울 쌍의 동기화 장치 및 방법과 이를 이용하는 거리 측정 장치 KR20230092646A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210182223A KR20230092646A (ko) 2021-12-17 2021-12-17 Mems 거울 쌍의 동기화 장치 및 방법과 이를 이용하는 거리 측정 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210182223A KR20230092646A (ko) 2021-12-17 2021-12-17 Mems 거울 쌍의 동기화 장치 및 방법과 이를 이용하는 거리 측정 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230092646A true KR20230092646A (ko) 2023-06-26

Family

ID=86947937

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210182223A KR20230092646A (ko) 2021-12-17 2021-12-17 Mems 거울 쌍의 동기화 장치 및 방법과 이를 이용하는 거리 측정 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230092646A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6372819B2 (ja) 2014-07-30 2018-08-15 船井電機株式会社 光測距装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6372819B2 (ja) 2014-07-30 2018-08-15 船井電機株式会社 光測距装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10571568B2 (en) Distance measuring device, distance measuring method, and non-transitory computer-readable storage medium
CN111788514B (zh) 光转向镜组件
EP3249422B1 (en) Laser radar device
CN102073050B (zh) 基于深度相机的测量三维场景深度的装置
CN107615778B (zh) 音频检测系统及方法
CN103370634B (zh) 用于探测车辆周围环境中的对象的驾驶员辅助系统
CN108594254B (zh) 一种提高tof激光成像雷达测距精度的方法
EP2531812B1 (en) Multiple synchronized optical sources for time-of-flight range finding systems
US11656339B2 (en) System and methods for synchronizing rotation of multiple mirrors
CN106772315A (zh) 多光束扫描装置及多光束扫描方法
JP2015505964A (ja) 位置最適化
EP3108794A1 (en) Method for calculating optical scanning locus, and optical scanning device
KR20210049940A (ko) 펄스 인코딩으로 광 레인징 및 검출 시스템에서 복귀 신호 검출 개선
CN107015241A (zh) 一种多雷达探测方法及装置
JP6318663B2 (ja) レーザレーダ装置
KR20230092646A (ko) Mems 거울 쌍의 동기화 장치 및 방법과 이를 이용하는 거리 측정 장치
JP4245580B2 (ja) ミラー制御回路および光空間伝送装置
US9213184B2 (en) Micro projector device and control method thereof
WO2019157632A1 (zh) 测距系统、自动化设备及测距方法
JP2009098032A (ja) 揺動体装置、光偏向装置、及び共振周波数検知方法
US11971504B2 (en) Control device, irradiation device, control method, and computer program
US20220334236A1 (en) Dispersion compensation for a frequency-modulated continuous-wave (fmcw) lidar system
US11610028B2 (en) System and method for designing MEMS mirror based on computed oscillation frequency
CN106415361A (zh) 用于装有万向接头的扫描镜阵列的耦接方案
JP2007017293A (ja) 定在波測距装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal