KR20240001013A - 레이저 출력 어레이, 수신 옵틱 및 이를 이용하는 라이다 장치 - Google Patents

레이저 출력 어레이, 수신 옵틱 및 이를 이용하는 라이다 장치 Download PDF

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KR20240001013A
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임찬묵
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윤주헌
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Abstract

본 발명에 따른 라이다 장치는 레이저 출력 어레이 및 송신 옵틱을 포함하는 송신 모듈 -이 때, 상기 레이저 출력 어레이는 제1 레이저 출력 서브 어레이를 포함하며, 상기 제1 레이저 출력 서브 어레이는 제1 레이저 출력 유닛 및 제2 레이저 출력 유닛을 포함함-; 및 레이저 디텍팅 어레이 및 수신 옵틱을 포함하는 수신 모듈 -이 때, 상기 레이저 디텍팅 어레이는 상기 제1 레이저 출력 유닛으로부터 출력된 레이저를 감지하기 위한 제1 디텍팅 유닛 및 상기 제2 레이저 출력 유닛으로부터 출력된 레이저를 감지하기 위한 제2 디텍팅 유닛을 포함함-; 을 포함할 수 있다.

Description

레이저 출력 어레이, 수신 옵틱 및 이를 이용하는 라이다 장치{A LASER EMITTING ARRAY, A RECEPTION OPTIC AND A LIDAR DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 레이저를 출력하는 레이저 출력 어레이 및 이를 이용하는 라이다 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 출력되는 레이저의 파워의 균일성이 향상된 레이저 출력 어레이 및 이를 이용하는 라이다 장치에 관한 것이다.
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.
한편, 솔리드 스테이트 라이다 장치(Solid-state-LiDAR Device)는 기계식으로 움직이는 구성 없이 3차원 주변 공간에 대한 거리 정보를 획득할 수 있는 장치로서, 솔리드 스테이트 라이다 장치(Solid-state-LiDAR Device)를 구현하기 위해 레이저 출력 어레이가 이용될 수 있다.
본 발명의 일 과제는 레이저 출력 어레이 및 레이저 디텍팅 어레이를 이용하되, 레이저 디텍팅 어레이에 포함되는 각각의 디텍팅 유닛에서 획득되는 광량의 차이가 감소되어 균일성이 증가된 라이다 장치를 제공하는 것에 관한 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제들이 상술한 과제들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 라이다(LiDAR : Light Detection and Ranging) 장치로서, 레이저 출력 어레이 및 송신 옵틱을 포함하는 송신 모듈 -이 때, 상기 레이저 출력 어레이는 제1 레이저 출력 서브 어레이를 포함하며, 상기 제1 레이저 출력 서브 어레이는 제1 레이저 출력 유닛 및 제2 레이저 출력 유닛을 포함함-, 레이저 디텍팅 어레이 및 수신 옵틱을 포함하는 수신 모듈 -이 때, 상기 레이저 디텍팅 어레이는 상기 제1 레이저 출력 유닛으로부터 출력된 레이저를 감지하기 위한 제1 디텍팅 유닛 및 상기 제2 레이저 출력 유닛으로부터 출력된 레이저를 감지하기 위한 제2 디텍팅 유닛을 포함함-을 포함하되, 상기 레이저 출력 어레이는 상기 제1 레이저 출력 유닛의 직경이 상기 제2 레이저 출력 유닛의 직경보다 크도록 설계되며, 상기 수신 옵틱은 상기 레이저 디텍팅 어레이 상의 제1 영역에 대한 조도가 상기 레이저 디텍팅 어레이 상의 제2 영역에 대한 조도보다 크도록 설계되고, 상기 제1 디텍팅 유닛은 상기 레이저 디텍팅 어레이 상의 상기 제1 영역에 위치하며, 상기 제2 디텍팅 유닛은 상기 레이저 디텍팅 어레이 상의 상기 제2 영역에 위치하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저 출력 어레이 및 레이저 디텍팅 어레이를 이용하되, 레이저 디텍팅 어레이에 포함되는 각각의 디텍팅 유닛에서 획득되는 광량의 차이가 감소되어 균일성이 증가된 라이다 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 효과들이 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 라이다 장치의 다양한 실시예들을 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 라이다 장치의 동작 및 라이다 데이터를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 라이다 데이터를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 라이다 데이터를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 속성 데이터에 포함되는 정보들에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 라이다 장치에 포함되는 레이저 출력 어레이 및 레이저 디텍팅 어레이에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 일 실시예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12는 일 실시예에 따른 레이저 이미팅 모듈 및 레이저 디텍팅 모듈에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 13 및 도 14는 일 실시예에 따른 이미팅 렌즈 모듈 및 디텍팅 렌즈 모듈에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 레이저 출력부를 나타낸 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이의 회로도를 간단하게 표현한 도면이다.
도 18은 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이에 포함되는 복수개의 레이저 출력 유닛으로부터 출력된 레이저들의 파워에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이의 이미지 및 레이저 출력 어레이에 포함되는 상부 전도체의 저항을 구하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이의 예시적인 설계를 설명하기 위한 도면이다.
도 21 및 도 22는 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 25는 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 일 실시예에 따라 설계된 레이저 출력 어레이에 포함되는 레이저 출력 유닛들의 사이즈 및 파워를 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 일 실시예에 따른 라이다 장치에 포함되는 수신 옵틱의 조도(Illumination) 에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 28은 일 실시예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 가능한 현재 널리 사용되고 있는 일반적인 용어를 선택하였으나 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 의도, 판례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 이와 달리 특정한 용어를 임의의 의미로 정의하여 사용하는 경우에는 그 용어의 의미에 관하여 별도로 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.
본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것으로 도면에 도시된 형상은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 필요에 따라 과장되어 표시된 것일 수 있으므로 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 기술하는 구성요소(element) 또는 층이 다른 구성 요소 또는 층의 “위(on)” 또는 “상(on)”으로 지칭되는 것은 다른 구성요소 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함할 수 있다.
본 명세서에 전반에 걸쳐 동일한 참조번호들은 원칙적으로 동일한 구성 요소들을 나타낼 수 있다.
본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별 기호로서 이해될 수 있다.
본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 구성 요소에 대한 접미사 “모듈” 및 “부”는 명세서 작성의 용이함에 따라 이용되거나 혼용 되는 것으로, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할은 갖는 것이 아닐 수 있다.
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.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 라이다(LiDAR : Light Detection and Ranging) 장치로서, 레이저 출력 어레이 및 송신 옵틱을 포함하는 송신 모듈 -이 때, 상기 레이저 출력 어레이는 제1 레이저 출력 서브 어레이를 포함하며, 상기 제1 레이저 출력 서브 어레이는 제1 레이저 출력 유닛 및 제2 레이저 출력 유닛을 포함함- 및 레이저 디텍팅 어레이 및 수신 옵틱을 포함하는 수신 모듈 -이 때, 상기 레이저 디텍팅 어레이는 상기 제1 레이저 출력 유닛으로부터 출력된 레이저를 감지하기 위한 제1 디텍팅 유닛 및 상기 제2 레이저 출력 유닛으로부터 출력된 레이저를 감지하기 위한 제2 디텍팅 유닛을 포함함-을 포함하되, 상기 레이저 출력 어레이는 상기 제1 레이저 출력 유닛의 직경이 상기 제2 레이저 출력 유닛의 직경보다 크도록 설계되며, 상기 수신 옵틱은 상기 레이저 디텍팅 어레이 상의 제1 영역에 대한 조도가 상기 레이저 디텍팅 어레이 상의 제2 영역에 대한 조도보다 크도록 설계되고, 상기 제1 디텍팅 유닛은 상기 레이저 디텍팅 어레이 상의 상기 제1 영역에 위치하며, 상기 제2 디텍팅 유닛은 상기 레이저 디텍팅 어레이 상의 상기 제2 영역에 위치하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
이 때, 상기 제1 레이저 출력 유닛은 상기 제2 레이저 출력 유닛 보다 상기 레이저 출력 어레이의 중심에 가깝게 배치될 수 있다.
이 때, 상기 제1 디텍팅 유닛은 상기 제2 디텍팅 유닛 보다 상기 레이저 디텍팅 어레이의 중심에 가깝게 배치될 수 있다.
이 때, 상기 제1 레이저 출력 유닛으로부터 출력된 제1 레이저의 파워는 상기 제2 레이저 출력 유닛으로부터 출력된 제2 레이저의 파워 보다 작을 수 있다.
이 때, 상기 제1 레이저 출력 서브 어레이에 포함되는 복수개의 레이저 출력 유닛은 상기 레이저 출력 어레이의 중심에 가깝게 배치될수록 직경이 커지도록 설계될 수 있다.
이 때, 상기 수신 옵틱의 상기 레이저 디텍팅 어레이 상의 상기 제1 영역에 대한 조도와 상기 레이저 디텍팅 어레이 상의 상기 제2 영역에 대한 조도의 비율은 상기 레이저 출력 어레이에 포함되는 상기 제2 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워와 상기 제1 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워의 비율에 대응될 수 있다.
이 때, 상기 제2 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워에 대한 상기 제1 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워의 비율이 X 인 경우, 상기 수신 옵틱의 상기 레이저 디텍팅 어레이 상의 상기 제1 영역에 대한 조도에 대한 상기 레이저 디텍팅 어레이 상의 상기 제2 영역에 대한 조도의 비율이 X일 수 있다.
이 때, 상기 라이다 장치는 아래의 관계식을 만족하도록 설계될 수 있다.
[관계식]
이 때, 상기 제1 디텍팅 유닛 및 상기 제2 디텍팅 유닛 각각은 복수개의 디텍팅 소자를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제1 디텍팅 유닛 및 상기 제2 디텍팅 유닛 각각에 포함되는 디텍팅 소자의 개수는 9개일 수 있다.
이 때, 상기 레이저 출력 어레이는 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 어레이로 제공되며, 상기 레이저 디텍팅 어레이는 SPAD(Single Photon Avalanche Diode) 어레이로 제공될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 라이다 장치를 설명한다.
다만, 본 명세서에서 기술하는 라이다 장치는 레이저를 이용하여 거리를 측정하는 다양한 장치를 포함하는 개념으로 이해될 수 있으며, 예를 들어, 라이다(LiDAR - Light Detection And Ranging), TOF 센서(Time-of-Flight sensor) 등을 포함하는 개념으로 이해될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
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, φ)로 표현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 직교좌표계(X, Y, Z) 또는 원통 좌표계(r, θ, z) 등으로 표현될 수 있다.
또한, 이 때, 대상체는 적어도 하나의 물체를 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 상기 라이다 장치로부터 출력된 레이저의 적어도 일부를 반사하기 위한 물체의 일 부분을 의미할 수도 있다.
또한, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 대상체의 거리를 측정하기 위해 라이다 장치에서 출력되어 대상체에서 반사된 레이저를 이용할 수 있다.
예를 들어, 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.
보다 구체적인 예를 들어, 일 실시예에 따른 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.
이 때, 상기 레이저의 출력 시간에 기초한 시간 값은 일 실시예에 따른 라이다 장치에 포함되는 제어부에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들어, 상기 레이저 출력 시간에 기초한 시간 값은 일 실시예에 따른 라이다 장치에 포함되는 제어부에서 생성된 트리거 신호의 발생 시점에 기초하여 획득될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 레이저의 출력 시간에 기초한 시간 값은 일 실시예에 따른 라이다 장치에 포함되는 레이저 출력부에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들어, 상기 레이저의 출력 시간에 기초한 시간 값은 일 실시예에 따른 라이다 장치에 포함되는 레이저 출력부의 동작을 감지하여 획득될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이 때, 상기 레이저 출력부의 동작에 대한 감지는 상기 레이저 출력부의 전류의 흐름, 전기장의 변화 등에 대한 감지를 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 레이저의 출력 시간에 기초한 시간 값은 일 실시예에 따른 라이다 장치에 포함되는 디텍터부에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들어, 상기 레이저 출력 시간에 기초한 시간 값은 일 실시예에 따른 라이다 장치에 포함되는 디텍터부에서 대상체로부터 반사되지 않은 레이저를 감지한 시간 값에 기초하여 획득될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이 때, 상기 레이저 출력부로부터 출력된 레이저가 상기 디텍터부로 수광되기 위한 레퍼런스 광경로가 구비될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 대상체로부터 반사되어 감지된 레이저의 감지된 시간에 기초한 시간 값은 일 실시예에 따른 라이다 장치에 포함되는 디텍터부에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들어, 상기 대상체로부터 반사되어 감지된 레이저의 감지된 시간에 기초한 시간 값은 일 실시예에 따른 라이다 장치에 포함되는 디텍터부에서 대상체로부터 반사된 레이저를 감지한 시간 값에 기초하여 획득될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
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.
일 실시예에 따른 라이다 장치는 차량에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치는 차량의 루프, 후드, 헤드램프 또는 범퍼 등에 설치될 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
또한, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 산업 보안을 위해 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치는 산업 보안을 위해 스마트 공장에 설치될 수 있다.
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.
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.
도 1은 일 실시예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1000)는 레이저 출력부(100)를 포함할 수 있다.
이 때, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)는 레이저를 생성하거나 출력할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)는 하나 이상의 레이저 출력 소자를 포함할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)는 단일 레이저 출력 소자를 포함할 수 있으며, 복수개의 레이저 출력 소자를 포함할 수도 있다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)는 복수개의 레이저 출력 소자들이 어레이 형태로 배열된 어레이로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)는 복수개의 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)들이 어레이 형태로 배열된 VCSEL array로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 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) 등의 레이저 출력 소자를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)로부터 출력되는 레이저의 파장은 특정 파장 범위에 위치할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)로부터 출력되는 레이저의 파장은 905nm 대역에 위치할 수 있으며, 940nm 대역에 위치할 수 있고, 1550nm 대역에 위치할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이 때, 파장의 대역은 중심 파장을 기준으로 일정 범위 내의 대역을 의미할 수 있다.
예를 들어, 905nm 대역은 905nm 를 기준으로 10nm 차이의 범위 내의 대역을 의미할 수 있으며, 940nm 대역은 940nm 를 기준으로 10nm 차이의 범위 내의 대역을 의미할 수 있고, 1550nm 대역은 1550nm 를 기준으로 10nm 차이의 범위 내의 대역을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)로부터 출력되는 레이저의 파장은 다양한 파장 범위에 위치할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)에 포함되는 제1 레이저 출력 소자로부터 출력된 제1 레이저의 파장은 905nm 대역에 위치하되, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)에 포함되는 제2 레이저 출력 소자로부터 출력된 제2 레이저의 파장은 1550nm 대역에 위치할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)로부터 출력되는 레이저의 파장은 특정 파장 범위 내에 위치하되 서로 다른 파장일 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)에 포함되는 제1 레이저 출력 소자로부터 출력된 제1 레이저의 파장은 940nm 대역에 위치하되 939nm 파장일 수 있으며, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)에 포함되는 제2 레이저 출력 소자로부터 출력된 제2 레이저의 파장은 940nm 대역에 위치하되 943nm 파장일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다시 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1000)는 옵틱부(200)를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 옵틱부는 본 발명을 설명하기 위하여, 스티어링부, 스캔부 등으로 다양하게 표현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저의 비행 경로를 변경하도록 기능할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저 출력부(100)로부터 출력된 레이저의 비행 경로를 변경하도록 기능할 수 있으며, 레이저 출력부(100)로부터 출력된 레이저가 대상체로부터 반사된 경우, 대상체로부터 반사된 레이저의 비행 경로를 변경하도록 기능할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저를 반사함으로써 레이저의 비행 경로를 변경하도록 기능할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저 출력부(100)로부터 출력된 레이저를 반사하여 비행 경로를 변경하도록 기능할 수 있으며, 레이저 출력부(100)로부터 출력된 레이저가 대상체로부터 반사된 경우, 대상체로부터 반사된 레이저를 반사하여 비행 경로를 변경하도록 기능할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이 때, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저를 반사시키기 위한 다양한 광학 수단 중 적어도 하나의 광학 수단을 포함할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 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) 등의 광학 수단 중 적어도 하나의 광학 수단을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저를 굴절시킴으로써 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저 출력부(100)로부터 출력된 레이저를 굴절시켜 비행 경로를 변경하도록 기능할 수 있으며, 레이저 출력부(100)로부터 출력된 레이저가 대상체로부터 반사된 경우, 대상체로부터 반사된 레이저를 굴절시켜 비행 경로를 변경하도록 기능할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이 때, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저를 굴절시키기 위한 다양한 광학 수단 중 적어도 하나의 광학 수단을 포함할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 렌즈(lens), 프리즘(prism), 마이크로렌즈(Micro lens), 액체 렌즈(Microfluidie lens) 또는 메타 표면 (Metasurface) 등의 광학 수단 중 적어도 하나의 광학 수단을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저의 위상을 변경시킴으로써 레이저의 비행 경로를 변경할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저 출력부(100)로부터 출력된 레이저를 위상을 변경시켜 비행 경로를 변경하도록 기능할 수 있으며, 레이저 출력부(100)로부터 출력된 레이저가 대상체로부터 반사된 경우, 대상체로부터 반사된 레이저의 위상을 변경시켜 비행 경로를 변경하도록 기능할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이 때, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 레이저의 위상을 변경시키기 위한 다양한 광학 수단 중 적어도 하나의 광학 수단을 포함할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 OPA(Optical Phased Array), 메타 렌즈(Meta lens) 또는 메타 표면(Metasurface) 등의 광학 수단 중 적어도 하나의 광학 수단을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 둘 이상의 옵틱부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)로부터 출력된 레이저를 라이다 장치의 스캔 영역으로 조사하기 위한 트랜스미팅 옵틱부(Transmitting Optic unit) 및 대상체로부터 반사된 레이저를 디텍터부(300)로 전달하기 위한 리시빙 옵틱부(Receiving Optic Unit)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)로부터 출력된 레이저의 비행 경로를 제1 그룹의 방향으로 변경하기 위한 제1 옵틱부 및 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)로부터 출력된 레이저의 비행 경로를 제2 그룹의 방향으로 변경하기 위한 제2 옵틱부를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상술한 예시들 외에도, 일 실시예에 따른 옵틱부(200)는 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)로부터 출력된 레이저를 이용하여 라이다 장치의 스캔영역을 확장하고, 대상체로부터 반사된 레이저를 일 실시예에 따른 디텍터부(300)로 전달하기 위하여 다양한 구성들의 조합으로 제공될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(100)는 디텍터부(300)를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 디텍터부는 본 발명을 설명하기 위하여, 수광부, 수신부, 센서부 등으로 다양하게 표현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따른 디텍터부(300)는 레이저를 감지하도록 기능할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 디텍터부(300)는 일 실시예에 따른 라이다 장치(100)의 스캔 영역 내에 위치하는 대상체로부터 반사된 레이저를 감지할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 디텍터부(300)는 레이저를 전달받도록 배치될 수 있으며, 전달받은 레이저를 기초로 전기적 신호를 생성하도록 기능할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 디텍터부(300)는 일 실시예에 따른 라이다 장치(100)의 스캔 영역 내에 위치하는 대상체로부터 반사된 레이저를 전달받도록 배치될 수 있으며, 이를 기초로 전기적 신호를 생성할 수 있다.
이 때, 일 실시예에 따른 디텍터부(300)는 일 실시예에 따른 라이다 장치(100)의 스캔 영역 내에 위치하는 대상체로부터 반사된 레이저를 적어도 하나의 광학 수단을 통하여 전달받도록 배치될 수 있으며, 상기 적어도 하나의 광학 수단은 상술한 옵틱부 중에 포함될 수 있으며, 광학 필터 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 디텍터부(300)는 생성된 전기적 신호를 기초로 레이저의 감지 정보를 생성할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 디텍터부(300)는 미리 정해진 문턱 값과 생성된 전기적 신호의 rising edge, falling edge 또는 rising edge와 falling edge의 중앙값을 비교하여 레이저의 감지 정보를 생성할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따른 디텍터부(300)는 생성된 전기적 신호를 기초로 레이저의 감지 정보에 대응되는 히스토그램 데이터를 생성할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 디텍터부(300)는 생성된 레이저의 감지 정보를 기초로 레이저 감지 시점을 결정할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 디텍터부(300)는 생성된 전기적 신호의 rising edge를 기초로 생성된 레이저의 감지 정보를 기초로 레이저의 감지 시점을 결정할 수 있으며, 생성된 전기적 신호의 falling edge를 기초로 생성된 레이저의 감지 정보를 기초로 레이저의 감지 시점을 결정할 수 있고, 생성된 전기적 신호의 rising edge를 기초로 생성된 레이저의 감지 정보 및 falling edge를 기초로 생성된 레이저의 감지 정보를 기초로 레이저의 감지 시점을 결정할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따른 디텍터부(300)는 생성된 전기적 신호를 기초로 생성된 히스토그램 데이터(Histogram data)를 기초로 레이저의 감지 시점을 결정할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
보다 구체적인 예를 들어, 일 실시예에 따른 디텍터부(300)는 생성된 히스토그램 데이터의 피크, 미리 정해진 값을 기초로 한 rising edge 및 falling edge에 대한 판단 등을 기초로 레이저의 감지 시점을 결정할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이 때, 상기 히스토그램 데이터는 적어도 한 번 이상의 스캔 사이클 동안 일 실시예에 따른 디텍터부(300)로부터 생성된 전기적 신호를 기초로 생성될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 디텍터부(300)는 다양한 디텍터 소자 중 적어도 하나의 디텍터 소자를 포함할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 디텍터부(300)는 PN 포토 다이오드, 포토트랜지스터, PIN 포토다이오드, APD(Avalanche Photodiode), SPAD(Single-photon avalanche diode), SiPM(Silicon PhotoMultipliers), Comparator, CMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor) 또는 CCD(charge coupled device) 등의 디텍터 소자 중 적어도 하나의 디텍터 소자를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 디텍터부(300)는 하나 이상의 디텍터 소자를 포함할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 디텍터부(300)는 단일 디텍터 소자를 포함할 수 있으며, 복수개의 디텍터 소자를 포함할 수도 있다.
또한, 일 실시예에 따른 디텍터부(300)는 복수개의 디텍터 소자들이 어레이 형태로 배열된 어레이로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 디텍터부(300)는 복수개의 SPAD(Single Photon Avalanche Diode)들이 어레이 형태로 배열된 SPAD array로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다시 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1000)는 제어부(400)를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제어부는 본 발명을 설명하기 위하여, 컨트롤러 등으로 다양하게 표현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따른 제어부(400)는 레이저 출력부(100), 옵틱부(200) 또는 디텍터부(300)의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 레이저 출력부(100)의 동작을 제어할 수 있다.
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.
또한, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 옵틱부(200)의 동작을 제어할 수 있다.
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.
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.
또한, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 디텍터부(300)의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(400)는 디텍터부(300)의 민감도를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(400)는 미리 정해진 문턱 값을 조절하여 디텍터부(300)의 민감도를 제어할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 제어부(400)는 디텍터부(300)의 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(400)는 디텍터부(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 디텍터부(300)의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 디텍터부(300)로부터 생성된 전기적 신호를 기초로 레이저의 감지 정보를 생성할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 미리 정해진 문턱 값과 디텍터부(300)로부터 생성된 전기적 신호의 rising edge, falling edge 또는 rising edge와 falling edge의 중앙값을 비교하여 레이저의 감지 정보를 생성할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 디텍터부(300)로부터 생성된 전기적 신호를 기초로 레이저의 감지 정보에 대응되는 히스토그램 데이터를 생성할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 디텍터부(300)로부터 생성된 레이저의 감지 정보를 기초로 레이저 감지 시점을 결정할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 디텍터부(300)로부터 생성된 전기적 신호의 rising edge를 기초로 생성된 레이저의 감지 정보를 기초로 레이저의 감지 시점을 결정할 수 있으며, 생성된 전기적 신호의 falling edge를 기초로 생성된 레이저의 감지 정보를 기초로 레이저의 감지 시점을 결정할 수 있고, 생성된 전기적 신호의 rising edge를 기초로 생성된 레이저의 감지 정보 및 falling edge를 기초로 생성된 레이저의 감지 정보를 기초로 레이저의 감지 시점을 결정할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 디텍터부(300)로부터 생성된 전기적 신호를 기초로 생성된 히스토그램 데이터(Histogram data)를 기초로 레이저의 감지 시점을 결정할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
보다 구체적인 예를 들어, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 디텍터부(300)로부터 생성된 히스토그램 데이터의 피크, 미리 정해진 값을 기초로 한 rising edge 및 falling edge에 대한 판단 등을 기초로 레이저의 감지 시점을 결정할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이 때, 상기 히스토그램 데이터는 적어도 한 번 이상의 스캔 사이클 동안 일 실시예에 따른 디텍터부(300)로부터 생성된 전기적 신호를 기초로 생성될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 결정된 레이저의 감지 시점을 기초로 대상체와의 거리 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 제어부(400)는 결정된 레이저의 출력 시점과 결정된 레이저의 감지 시점을 기초로 대상체와의 거리 정보를 획득할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 2는 라이다 장치의 다양한 실시예들을 나타낸 도면이다.
도 2의 (a)를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저 출력부(110), 옵틱부(210) 및 디텍터부(310)를 포함할 수 있으며, 상기 옵틱부(210)는 기 설정된 범위에서 노딩하는 노딩미러(211) 및 적어도 하나의 축을 기준으로 회전하는 다면미러(212)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이 때, 상기 레이저 출력부(110), 상기 옵틱부(210) 및 상기 디텍터부(310)에 대하여 상술한 내용들이 적용될 수 있으므로 중복되는 서술은 생략하기로 하며, 도 2의 (a)는 다양한 라이다 장치의 실시예들 중 하나의 실시예를 설명하기 위해 간편하게 도식화 한 도면으로, 라이다 장치의 다양한 실시예들은 도 2의 (a)에 국한되지 않는다.
또한, 도 2의 (b)를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저 출력부(120), 옵틱부(220) 및 디텍터부(320)를 포함할 수 있으며, 상기 옵틱부(220)는 상기 레이저 출력부(120)로부터 출력된 레이저를 콜리메이션 하고 스티어링 할 수 있는 적어도 하나의 렌즈(221) 및 적어도 하나의 축을 기준으로 회전하는 다면미러(222)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이 때, 상기 레이저 출력부(120), 상기 옵틱부(220) 및 상기 디텍터부(320)에 대하여 상술한 내용들이 적용될 수 있으므로 중복되는 서술은 생략하기로 하며, 도 2의 (b)는 다양한 라이다 장치의 실시예들 중 하나의 실시예를 설명하기 위해 간편하게 도식화 한 도면으로, 라이다 장치의 다양한 실시예들은 도 2의 (b)에 국한되지 않는다.
또한, 도 2의 (c)를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저 출력부(130), 옵틱부(230) 및 디텍터부(330)를 포함할 수 있으며, 상기 옵틱부(230)는 상기 레이저 출력부(130)로부터 출력된 레이저를 콜리메이션 하고 스티어링 할 수 있는 적어도 하나의 렌즈(231) 및 대상체로부터 반사된 레이저를 상기 디텍터부(330)로 전달하는 적어도 하나의 렌즈(232)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이 때, 상기 레이저 출력부(130), 상기 옵틱부(230) 및 상기 디텍터부(330)에 대하여 상술한 내용들이 적용될 수 있으므로 중복되는 서술은 생략하기로 하며, 도 2의 (c)는 다양한 라이다 장치의 실시예들 중 하나의 실시예를 설명하기 위해 간편하게 도식화 한 도면으로, 라이다 장치의 다양한 실시예들은 도 2의 (c)에 국한되지 않는다.
또한, 도 2의 (d)를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저 출력부(140), 옵틱부(240) 및 디텍터부(340)를 포함할 수 있으며, 상기 옵틱부(240)는 상기 레이저 출력부(130)로부터 출력된 레이저를 콜리메이션 하고 스티어링 할 수 있는 적어도 하나의 렌즈(241) 및 대상체로부터 반사된 레이저를 상기 디텍터부(340)로 전달하는 적어도 하나의 렌즈(242)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이 때, 상기 레이저 출력부(140), 상기 옵틱부(240) 및 상기 디텍터부(340)에 대하여 상술한 내용들이 적용될 수 있으므로 중복되는 서술은 생략하기로 하며, 도 2의 (d)는 다양한 라이다 장치의 실시예들 중 하나의 실시예를 설명하기 위해 간편하게 도식화 한 도면으로, 라이다 장치의 다양한 실시예들은 도 2의 (d)에 국한되지 않는다.
도 3은 일 실시예에 따른 라이다 장치의 동작 및 라이다 데이터를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1000)는 레이저를 출력하기 위한 레이저 출력부 및 레이저를 감지하기 위한 디텍터부를 포함하며, 상기 레이저 출력부 및 상기 디텍터부에 대한 설명은 상술한 바 중복되는 서술은 생략하기로 한다.
또한, 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 데이터 처리부는 상기 라이다 장치(1000)에서 감지된 레이저를 기초로 라이다 데이터(1200)를 획득할 수 있다.
이 때, 상기 데이터 처리부는 상기 라이다 장치(1000)에 포함될 수 있으며, 상술한 상기 라이다 장치(1000)의 제어부에 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 상기 라이다 장치(1000)와 적어도 하나의 통신 방법을 통해 연결되어 상기 라이다 장치(1000)에 포함되는 상기 디텍터부로부터 발생되는 신호를 획득하도록 위치할 수도 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1000)는 레이저를 조사하여 시야각(Field of View)(1100)을 형성할 수 있으며, 상기 시야각(1100)내에서 반사된 레이저를 감지하여 라이다 데이터(1200)를 획득할 수 있다.
이 때, 상기 라이다 장치(1000)의 상기 시야각(1100)은 레이저가 조사되는 영역을 의미하거나, 레이저를 감지할 수 있는 영역을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 라이다 데이터(1200)는 상기 라이다 장치(1000)로부터 획득되는 다양한 종류의 데이터를 의미할 수 있으며, 예를 들어, 상기 라이다 장치(1000)로부터 획득되는 포인트 데이터(Point data), 포인트 클라우드(Point cloud), 프레임 데이터(Frame data) 등을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이 때, 상기 포인트 데이터는 거리 정보, 위치 정보 등을 포함하는 데이터일 수 있으며, 상기 포인트 클라우드는 상기 포인트 데이터의 군집 데이터를 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 프레임 데이터는 상기 포인트 데이터의 그룹을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 라이다 장치(1000)의 상기 시야각(1100)은 수평 방향의 스캔 범위에 대한 수평 시야각(1110) 및 수직 방향의 스캔 범위에 대한 수직 시야각(1120)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 수평 시야각(1110) 및 상기 수직 시야각(1120)은 조사된 레이저에 의해 정의될 수 있다.
예를 들어, 상기 라이다 장치(1000)의 상기 수평 시야각(1110)은 제1 각도로 조사된 제1 레이저(1111) 및 제2 각도로 조사된 제2 레이저(1112)에 의해 정의될 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 제1 레이저(1111)가 조사된 상기 제1 각도와 상기 제2 레이저(1112)가 조사된 제2 각도의 차이로 정의될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 상기 라이다 장치(1000)의 상기 수직 시야각(1120)은 제3 각도로 조사된 제3 레이저(1121) 및 제4 각도로 조사된 제4 레이저(1122)에 의해 정의될 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 제3 레이저(1121)가 조사된 상기 제3 각도와 상기 제4 레이저(1122)가 조사된 제2 각도의 차이로 정의될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다만, 상기 라이다 장치(1000)의 상기 수평 시야각(1110) 및 상기 수직 시야각(1120)에 대한 정의는 상술한 예시에 한정되지 않으며, 상기 라이다 장치(1000)로부터 레이저가 조사되는 영역을 표현하기 위한 다양한 방법들에 의해 정의될 수 있다.
또한, 상기 수평 시야각(1110) 및 상기 수직 시야각(1120)은 감지된 레이저에 의해 정의될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 수평 시야각(1110) 및 상기 수직 시야각(1120)은 감지된 레이저에 의해 생성되는 포인트 데이터에 의해 정의될 수 있다.
예를 들어, 상기 라이다 장치(1000)의 상기 수평 시야각(1110)은 제1 포인트 데이터(1210) 및 제2 포인트 데이터(1220)에 의해 정의될 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 제1 포인트 데이터(1210)에 대응되는 레이저의 조사 각도와 상기 제2 포인트 데이터(1220)에 대응되는 레이저의 조사 각도에 의해 정의될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 상기 라이다 장치(1000)의 상기 수직 시야각(1120)은 제3 포인트 데이터(1230) 및 제4 포인트 데이터(1240)에 의해 정의될 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 제3 포인트 데이터(1230)에 대응되는 레이저의 조사 각도와 상기 제4 포인트 데이터(1240)에 대응되는 레이저의 조사 각도에 의해 정의될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다만, 상기 라이다 장치(1000)의 상기 수평 시야각(1110) 및 상기 수직 시야각(1120)에 대한 정의는 상술한 예시에 한정되지 않으며, 상기 라이다 장치(1000)가 레이저를 감지할 수 있는 영역을 표현하기 위한 다양한 방법들에 의해 정의될 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1000)의 상기 시야각(1100)을 형성하는 레이저는 각도 분해능(Angular resolution)을 가지도록 조사될 수 있다.
이 때, 상기 각도 분해능은 수평 방향의 분해능에 대한 수평 각도 분해능 및 수직 방향의 분해능에 대한 수직 각도 분해능을 포함할 수 있다.
또한, 상기 수평 각도 분해능 및 상기 수직 각도 분해능은 조사된 레이저에 의해 정의될 수 있다.
예를 들어, 상기 라이다 장치(1000)의 상기 수평 각도 분해능은 제5 각도로 조사된 제5 레이저(1131) 및 제6 각도로 조사된 제6 레이저(1132)에 의해 정의될 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 제5 레이저(1131)가 조사된 상기 제5 각도와 상기 제6 레이저(1132)가 조사된 상기 제6 각도의 차이로 정의될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 상기 라이다 장치(1000)의 상기 수직 각도 분해능은 제7 각도로 조사된 제7 레이저(1141) 및 제8 각도로 조사된 제8 레이저(1142)에 의해 정의될 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 제7 레이저(1141)가 조사된 상기 제7 각도와 상기 제8 레이저(1142)가 조사된 상기 제8 각도의 차이로 정의될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다만, 상기 라이다 장치(1000)의 상기 수평 각도 분해능 및 수직 각도 분해능에 대한 정의는 상술한 예시에 한정되지 않으며, 감지 대상 객체를 구분할 수 있는 각도 분해능을 표현하기 위한 다양한 방법들에 의해 정의될 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(1000)로부터 획득되는 라이다 데이터(1200)는 각도 분해능(Angular resolution)을 가지는 포인트 데이터들을 포함할 수 있다.
이 때, 상기 각도 분해능은 수평 방향의 분해능에 대한 수평 각도 분해능 및 수직 방향의 분해능에 대한 수직 각도 분해능을 포함할 수 있다.
또한, 상기 수평 각도 분해능 및 상기 수직 각도 분해능은 감지된 레이저에 의해 정의될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 수평 각도 분해능 및 상기 수직 각도 분해능은 감지된 레이저에 의해 생성되는 포인트 데이터에 의해 정의될 수 있다.
예를 들어, 상기 라이다 장치(1000)의 상기 수평 각도 분해능은 제5 포인트 데이터(1250) 및 제6 포인트 데이터(1260)에 의해 정의될 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 제5 포인트 데이터(1250)에 대응되는 레이저의 조사 각도와 상기 제6 포인트 데이터(1260)에 대응되는 레이저의 조사 각도에 의해 정의될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한 예를 들어, 상기 라이다 장치(1000)의 상기 수직 각도 분해능은 제7 포인트 데이터(1270) 및 제8 포인트 데이터(1280)에 의해 정의될 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 제7 포인트 데이터(1270)에 대응되는 레이저의 조사 각도와 상기 제8 포인트 데이터(1280)에 대응되는 레이저의 조사 각도에 의해 정의될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다만, 상기 라이다 장치(1000)의 상기 수평 각도 분해능 및 수직 각도 분해능에 대한 정의는 상술한 예시에 한정되지 않으며, 감지 대상 객체를 구분할 수 있는 각도 분해능을 표현하기 위한 다양한 방법들에 의해 정의될 수 있다.
또한, 상기 라이다 장치(1000)에서 조사되는 레이저는 각각 크기와 발산 각을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 라이다 장치(1000)에서 조사되는 레이저 각각은 장축길이와 단축 길이를 가질 수 있으며, 발산각(Divergence angle)을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 라이다 데이터(1200)에 포함되는 각각의 포인트 데이터는 거리 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 라이다 장치(1000)에 대하여 광학적 원점(1300)이 정의될 수 있다.
이 때, 상기 광학적 원점(1300)은 상술한 라이다 데이터를 표현하기 위한 좌표계의 원점을 의미할 수 있다.
또한, 상기 광학적 원점(1300)은 상기 라이다 장치(1000)에서 조사되는 레이저가 한점에서 출력되는 것을 가정했을 때 정의되는 원점을 의미할 수 있다.
또한, 상기 광학적 원점(1300)은 상기 라이다 장치(1000)에서 레이저를 이용하여 거리를 측정하기 위한 거리 측정의 원점을 의미할 수 있다.
또한, 상기 광학적 원점(1300)은 상기 라이다 장치(1000)에서 획득되는 포인트 데이터를 기술하기 위한 원점을 의미할 수 있다.
또한, 상기 광학적 원점(1300)은 물리적으로 도출되는 광학적 원점을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 상기 라이다 장치(1000)에 대하여 인위적으로 부여되는 광학적 원점을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 4는 일 실시예에 따른 라이다 데이터를 설명하기 위한 도면이다.
일 실시예에 따른 라이다 데이터는 포인트 클라우드(Point Cloud), 뎁스 맵(Depth map), 인텐시티 맵(Intensity map) 등의 다양한 형식으로 표현될 수 있다.
이 때, 포인트 클라우드(Point Cloud)는 각각의 측정점들에 대한 정보를 위치 정보로 변환하여 나타낸 형식일 수 있으며, 일 실시예에 따른 포인트 클라우드(Point Cloud)는 레이저가 조사되거나 획득된 각도 정보 및 거리 정보에 기초하여 획득된 위치 좌표 값(x,y,z) 및 인텐시티 값(I) 을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 이 때, 뎁스 맵(Depth map)은 각각의 측정점들에 대한 2차원 픽셀 위치 정보와 거리 정보를 포함하는 형식일 수 있으며, 일 실시예에 따른 뎁스 맵(Depth map)은 레이저가 조사되거나 획득된 각도 정보를 기초로 획득된 픽셀 값(x,y) 및 거리 값(D)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 이 때, 인텐시티맵(Intensity map)은 각각의 측정점들에 대한 2차원 픽셀 위치 정보와 인텐시티 정보를 포함하는 형식일 수 있으며, 일 실시예에 따른 인텐시티 맵(Intensity map)은 레이저가 조사되거나 획득된 각도 정보를 기초로 획득된 픽셀 값(x,y) 및 인텐시티 값(I)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상술한 예시들 외에도 라이다 데이터는 다양한 형식으로 획득될 수 있으나, 설명의 편의를 위해서 이하에서는 포인트 클라우드의 형식으로 획득되는 라이다 데이터를 기준으로 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 데이터는 포인트 클라우드 데이터(2000)를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 상기 포인트 클라우드 데이터(2000)는 복수개의 포인트 데이터를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 복수개의 포인트 데이터 각각은 위치 좌표 값(x,y,z) 및 인텐시티 값(i)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이 때, 상기 복수개의 포인트 데이터 각각에 포함되는 위치 좌표 값은 거리 값에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들어, 상기 복수개의 포인트 데이터 각각에 포함되는 위치 좌표 값은 레이저가 출력된 각도(또는 좌표)값 및 출력된 레이저를 기초로 획득된 거리 값에 기초하여 획득될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 상기 복수개의 포인트 데이터 각각에 포함되는 위치 좌표 값은 레이저를 획득된 디텍터의 좌표 값 및 획득된 레이저를 기초로 획득된 거리 값에 기초하여 획득될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 복수개의 포인트 데이터 각각에 포함되는 인텐시티 값은 디텍터부로부터 획득된 전기적 신호에 기초하여 획득될 수 있다.
예를 들어, 상기 복수개의 포인트 데이터 각각에 포함되는 인텐시티 값은 디텍터부로부터 획득된 전기적 신호의 크기, 폭 등의 특징을 기초로 획득될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 디텍터부로부터 획득된 전기적 신호에 대한 다양한 알고리즘 들에 의해 획득될 수 있다.
또한, 예를 들어, 상기 복수개의 포인트 데이터 각각에 포함되는 인텐시티 값은 디텍터부로부터 획득된 전기적 신호를 기초로 생성된 히스토그램 데이터를 기초로 획득될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 5는 일 실시예에 따른 라이다 데이터를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 데이터는 포인트 클라우드 데이터(2100)를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 포인트 클라우드 데이터(2100)에 대하여는 상술한 내용들이 적용될 수 있으므로 중복되는 서술은 생략하기로 한다.
일 실시예에 따른 포인트 클라우드 데이터(2100)는 적어도 하나의 서브 포인트 데이터 셋(2110)을 포함할 수 있다.
이 때, 상기 적어도 하나의 서브 포인트 데이터 셋(2110)은 특정 규칙이나 알고리즘 등에 의해 그룹핑 된 포인트 데이터들의 집합을 의미할 수 있다.
예를 들어, 상기 적어도 하나의 서브 포인트 데이터 셋(2110)은 사람의 입력에 의해 그룹핑 된 포인트 데이터들의 집합을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 상기 적어도 하나의 서브 포인트 데이터 셋(2110)은 동일한 객체에 대한 세그먼트 알고리즘에 의해 그룹핑 된 포인트 데이터들의 집합을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 상기 적어도 하나의 서브 포인트 데이터 셋(2110)은 클러스터링 알고리즘에 의해 그룹핑 된 포인트 데이터들의 집합을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 상기 적어도 하나의 서브 포인트 데이터 셋(2110)은 학습된 머신러닝 모델에 의해 그룹핑 된 포인트 데이터들의 집합을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 상기 적어도 하나의 서브 포인트 데이터 셋(2110)은 학습된 딥러닝 모델에 의해 그룹핑 된 포인트 데이터들의 집합을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 라이다 데이터 처리부는 상술한 적어도 하나의 서브 포인트 데이터 셋(2110)에 대한 속성 데이터를 획득할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 라이다 데이터 처리부는 사람의 입력에 따라 상기 적어도 하나의 서브 포인트 데이터 셋(2110)에 대한 적어도 하나의 속성 데이터를 획득할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따른 라이다 데이터 처리부는 특정 알고리즘을 이용하여 상기 적어도 하나의 서브 포인트 데이터 셋(2110)에 대한 적어도 하나의 속성 데이터를 획득할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따른 라이다 데이터 처리부는 학습된 머신러닝 모델을 이용하여 상기 적어도 하나의 서브 포인트 데이터 셋(2110)에 대한 적어도 하나의 속성 데이터를 획득할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따른 라이다 데이터 처리부는 학습된 딥러닝 모델을 이용하여 상기 적어도 하나의 서브 포인트 데이터 셋(2110)에 대한 적어도 하나의 속성 데이터를 획득할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상술한 머신러닝 모델 또는 딥러닝 모델은 적어도 하나의 인공 신경망 층(Artificial neural network, ANN)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상술한 머신러닝 모델 또는 딥러닝 모델은 전방 전달 신경망(Feedforward neural network) ), 방사 신경망(radial basis function network) 또는 코헨 자기조직 신경망(kohonen self-organizing network), 심층 신경망(Deep neural network, DNN), 합성곱신경망(Convolutional neural network, CNN), 순환 인공 신경망(Recurrent neural network, RNN), LSTM(Long Short Term Memory Network) 또는 GRUs(Gated Recurrent Units) 등 다양한 인공 신경망 층 중 적어도 하나의 인공 신경망 층을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상술한 머신러닝 모델 또는 딥러닝 모델에 포함되는 상기 적어도 하나의 인공 신경망 층은 동일하거나 상이한 활성 함수(Activation function)를 이용하도록 설게될 수 있다.
이 때, 상기 활성 함수(Activation function)는 시그모이드 함수(Sigmoid Function), 하이퍼볼릭탄젠트 함수(Tanh Fucntion), 렐루 함수(Relu Function, Rectified Linear unit Fucntion), 리키 렐루 함수(leaky Relu Function), 엘루 함수(ELU Function, Exponential Linear unit function), 소프트맥스 함수(Softmax function) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 결과값을 출력하거나 다른 인공 신경망 층으로 전달하기 위한 다양한 활성 함수(커스텀 활성 함수들 포함)들이 포함될 수 있다.
또한, 상술한 머신러닝 모델 또는 딥러닝 모델은 적어도 하나의 손실 함수를 이용하여 학습될 수 있다.
이 때, 상기 적어도 하나의 손실 함수는 MSE(Mean Squared Error), RMSE(Root Mean Squared Error), Binary Crossentropy, Categorical Crossentropy, Sparse Categorical Crossentropy 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 예측된 결과값과 실제 결과 값의 차이를 계산하기 위한 다양한 함수(커스텀 손실 함수들 포함)들이 포함될 수 있다.
또한, 상술한 머신러닝 모델 또는 딥러닝 모델은 적어도 하나의 옵티마이저(Optimizer)를 이용하여 학습될 수 있다.
이 때, 상기 옵티마이저는 입력값과 결과값 사이의 관계 파라미터를 갱신시키기 위하여 이용될 수 있다.
이 때, 상기 적어도 하나의 옵티마이저는 Gradient descent, Batch Gradient Descent, Stochastic Gradient Descent, Mini-batch Gradient Descent, Momentum, AdaGrad, RMSProp, AdaDelta, Adam, NAG, NAdam, RAdam, AdamW 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이하에서는 획득된 속성 데이터들에 대해 보다 구체적으로 기술하기로 한다.
도 6은 일 실시예에 따른 속성 데이터에 포함되는 정보들에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 데이터 처리부는 일 실시예에 따른 서브 포인트 데이터 셋(2110)에 대한 적어도 하나의 속성 데이터(2200)를 획득할 수 있다.
이 때, 상기 적어도 하나의 속성 데이터(2200)는 상기 서브 포인트 데이터 셋(2110)이 나타내는 객체의 클래스 정보(2210), 중심 위치 정보(2220), 사이즈 정보(2230), 형상 정보(2240), 이동 정보(2250), 식별 정보(2260) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 적어도 하나의 속성 데이터(2200)에 포함되는 각각의 속성 데이터들을 획득하기 위해 동일한 알고리즘이나 모델이 이용될 수 있으며, 서로 상이한 알고리즘이나 모델이 이용될 수도 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 속성 데이터(2200)는 하나의 프레임 데이터에 포함되는 포인트 클라우드 데이터를 기초로 획득될 수 있다.
예를 들어, 상기 적어도 하나의 속성 데이터(2200)에 포함되는 객체의 클래스 정보(2210), 중심 위치 정보(2220), 사이즈 정보(2230), 형상 정보(2240) 등의 속성 데이터는 하나의 프레임 데이터에 포함되는 포인트 클라우드 데이터를 기초로 획득될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 적어도 하나의 속성 데이터(2200)는 복수개의 프레임 데이터에 포함되는 포인트 클라우드 데이터를 기초로 획득될 수 있다.
예를 들어, 상기 적어도 하나의 속성 데이터(2200)에 포함되는 이동 정보(2250), 식별 정보(2260) 등의 속성 데이터는 복수개의 프레임 데이터에 포함되는 포인트 클라우드 데이터를 기초로 획득될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 도 4 내지 도 6을 통하여 포인트 클라우드 형식으로 획득되는 라이다 데이터를 기초로 설명하였으나, 앞서 기술한 바와 같이 포인트 클라우드 형식 외에도 뎁스 맵, 인텐시티 맵 등의 형식으로 획득되는 라이다 데이터의 경우도 서술한 내용들이 적용될 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(3000)는 송신 모듈(3010) 및 수신 모듈(3020)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 송신 모듈(3010)은 레이저 출력 어레이(3011) 및 제1 렌즈 어셈블리(3012)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이 때, 상기 레이저 출력 어레이(3011)는 상술한 레이저 출력부등의 내용들이 적용될 수 있으므로 중복되는 서술은 생략하기로 한다.
또한, 이 때, 상기 제1 렌즈 어셈블리(3012)는 편의에 따라 송신 렌즈 어셈블리, 송신 옵틱, 송신 옵틱부, 송신 옵틱 모듈, 이미팅 옵틱, 이미팅 옵틱부, 이미팅 옵틱 모듈 등으로 표현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 레이저 출력 어레이(3011)는 적어도 하나 이상의 레이저를 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 레이저 출력 어레이(3011)는 복수개의 레이저를 출력할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 레이저 출력 어레이(3011)는 적어도 하나 이상의 레이저를 제1 파장으로 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 레이저 출력 어레이(3011)는 적어도 하나 이상의 레이저를 940nm 파장으로 출력할 수 있으며, 복수개의 레이저를 940nm 파장으로 출력할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이 때, 상기 제1 파장은 오차 범위를 포함하는 파장 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 파장은 5nm 오차 범위의 940nm 파장으로 935nm 부터 945nm 파장 범위를 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 레이저 출력 어레이(3011)는 동일 시점에 적어도 하나 이상의 레이저를 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 레이저 출력 어레이(3011)는 제1 시점에 제1 레이저를 출력할 수 있거나, 제2 시점에 제1 및 제2 레이저를 출력할 수 있는 등 동일 시점에 적어도 하나 이상의 레이저를 출력할 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈 어셈블리(3012)는 적어도 둘 이상의 렌즈층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈 어셈블리(3012)는 적어도 4개의 렌즈층을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제1 렌즈 어셈블리(3012)는 상기 레이저 출력 어레이(3011)로부터 출력된 레이저를 콜리메이팅(Collimating) 할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈 어셈블리(3012)는 상기 레이저 출력 어레이(3011)로부터 출력된 제1 레이저를 콜리메이팅하여 상기 제1 레이저의 다이버전스(Divergence)를 변경할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제1 렌즈 어셈블리(3012)는 상기 레이저 출력 어레이(3011)로부터 출력된 레이저를 스티어링 할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈 어셈블리(3012)는 상기 레이저 출력 어레이(3011)로부터 출력된 제1 레이저를 제1 방향으로 스티어링 할 수 있으며, 상기 레이저 출력 어레이(3011)로부터 출력된 제2 레이저를 제2 방향으로 스티어링 할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제1 렌즈 어셈블리(3012)는 상기 레이저 출력 어레이(3011)로부터 출력된 복수개의 레이저를 (x)도 내지 (y)도 범위 내의 서로 다른 각도로 조사하기 위해 상기 복수개의 레이저를 스티어링 할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈 어셈블리(3012)는 상기 레이저 출력 어레이(3011)로부터 출력된 제1 레이저를 (x)도로 조사하기 위해 제1 레이저를 제1 방향으로 스티어링 할 수 있으며, 상기 레이저 출력 어레이(3011)로부터 출력된 제2 레이저를 (y)도로 조사하기 위해 제2 레이저를 제2 방향으로 스티어링 할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 수신 모듈(3020)은 레이저 디텍팅 어레이(3021) 및 제2 렌즈 어셈블리(3022)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이 때, 상기 레이저 디텍팅 어레이(3021)는 상술한 디텍터부 등의 내용들이 적용될 수 있으므로 중복되는 서술은 생략하기로 한다.
또한, 이 때, 상기 제2 렌즈 어셈블리(3022)는 편의에 따라 수신 렌즈 어셈블리, 수신 옵틱, 수신 옵틱부, 수신 옵틱 모듈, 리시빙 옵틱, 리시빙 옵틱부, 리시빙 옵틱 모듈 등으로 표현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 레이저 디텍팅 어레이(3021)는 적어도 하나 이상의 레이저를 감지할 수 있다. 예를 들어, 상기 레이저 디텍팅 어레이(3021)는 복수개의 레이저를 감지할 수 있다.
또한, 상기 레이저 디텍팅 어레이(3021)는 복수개의 디텍터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 레이저 디텍팅 어레이(3021)는 제1 디텍터 및 제2 디텍터를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 레이저 디텍팅 어레이(3021)에 포함되는 복수개의 디텍터 각각은 서로 다른 레이저를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 레이저 디텍팅 어레이(3021)에 포함되는 제1 디텍터는 제1 방향에서 수신되는 제1 레이저를 수신할 수 있으며, 제2 디텍터는 제2 방향에서 수신되는 제2 레이저를 수신할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 레이저 디텍팅 어레이(3021)는 상기 송신 모듈(3010)로부터 조사된 레이저의 적어도 일부를 감지할 수 있다. 예를 들어, 상기 레이저 디텍팅 어레이(3021)는 상기 송신 모듈(3010)로부터 조사된 제1 레이저의 적어도 일부를 감지할 수 있으며, 제2 레이저의 적어도 일부를 감지할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제2 렌즈 어셈블리(3022)는 상기 송신 모듈(3010)로부터 조사된 레이저를 상기 레이저 디텍팅 어레이(3021)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈 어셈블리(3022)는 상기 송신 모듈(3010)로부터 제1 방향으로 조사된 제1 레이저가 상기 제1 방향에 위치한 대상체로부터 반사된 경우 상기 제1 레이저를 상기 레이저 디텍팅 어레이(3021)로 전달할 수 있으며, 제2 방향으로 조사된 제2 레이저가 상기 제2 방향에 위치한 대상체로부터 반사된 경우 상기 제2 레이저를 상기 레이저 디텍팅 어레이(3021)로 전달할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제2 렌즈 어셈블리(3022)는 상기 송신 모듈(3010)로부터 조사된 레이저를 적어도 둘 이상의 서로 다른 디텍터로 분배할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈 어셈블리(3022)는 상기 송신 모듈(3010)로부터 제1 방향으로 조사된 제1 레이저가 상기 제1 방향에 위치한 대상체로부터 반사된 경우 상기 제1 레이저를 상기 레이저 디텍팅 어레이(3021)에 포함된 제1 디텍터로 분배할 수 있으며, 제2 방향으로 조사된 제2 레이저가 상기 제2 방향에 위치한 대상체로부터 반사된 경우 상기
제2 레이저를 상기 레이저 디텍팅 어레이(3021)에 포함된 제2 디텍터로 분배할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 레이저 출력 어레이(3011)와 상기 레이저 디텍팅 어레이(3021) 적어도 일부 매칭될 수 있다. 예를 들어, 상기 레이저 출력 어레이(3011)에 포함되는 제1 레이저 출력 소자로부터 출력된 제1 레이저는 상기 레이저 디텍팅 어레이(3021)에 포함되는 제1 디텍터에서 감지될 수 있으며, 상기 레이저 출력 어레이(3011)에 포함되는 제2 레이저 출력 소자로부터 출력된 제2 레이저는 상기 레이저 디텍팅 어레이(3021)에 포함되는 제2 디텍터에서 감지될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 8은 일 실시예에 따른 라이다 장치에 포함되는 레이저 출력 어레이 및 레이저 디텍팅 어레이에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(3100)는 레이저 출력 어레이(3110) 및 레이저 디텍팅 어레이(3120)를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 레이저 출력 어레이(3110) 및 상기 레이저 디텍팅 어레이(3120)에 대하여는 상술한 내용들이 적용될 수 있으므로, 중복되는 서술은 생략하기로 한다.
상기 레이저 출력 어레이(3110)는 복수개의 레이저 출력 유닛을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 레이저 출력 어레이(3110)는 제1 레이저 출력 유닛(3111) 및 제2 레이저 출력 유닛(3112)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 레이저 출력 어레이(3110)는 복수개의 레이저 출력 유닛이 2차원 매트릭스 형태로 배열된 어레이 일 수 있다.
예를 들어, 상기 레이저 출력 어레이(3110)는 복수개의 레이저 출력 유닛이 M개의 행과 N개의 열을 가지는 2차원 매트릭스 형태로 배열된 어레이일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 복수개의 레이저 출력 유닛 각각은 적어도 하나의 레이저 출력 소자를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수개의 레이저 출력 유닛에 포함되는 상기 제1 레이저 출력 유닛(3111)은 하나의 레이저 출력 소자로 구성될 수 있으며, 상기 제2 레이저 출력 유닛(3112)은 하나의 레이저 출력 소자로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 상기 복수개의 레이저 출력 유닛에 포함되는 상기 제1 레이저 출력 유닛(3111)은 둘 이상의 레이저 출력 소자로 구성될 수 있으며, 상기 제2 레이저 출력 유닛(3112)은 둘 이상의 레이저 출력 소자로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 복수개의 레이저 출력 유닛 각각으로부터 출력된 레이저는 서로 다른 방향으로 조사될 수 있다.
예를 들어, 상기 복수개의 레이저 출력 유닛에 포함되는 상기 제1 레이저 출력 유닛(3111)으로부터 출력된 제1 레이저는 제1 방향으로 조사되며, 상기 제2 레이저 출력 유닛(3112)으로부터 출력된 제2 레이저는 제2 방향으로 조사될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 복수개의 레이저 출력 유닛 각각으로부터 출력된 레이저는 타겟 위치에서 서로 오버랩되지 않을 수 있다.
예를 들어, 상기 복수개의 레이저 출력 유닛에 포함되는 상기 제1 레이저 출력 유닛(3111)으로부터 출력된 상기 제1 레이저는 상기 제2 레이저 출력 유닛(3112)으로부터 출력된 상기 제2 레이저와 100m 거리에서 서로 오버랩 되지 않을 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 레이저 디텍팅 어레이(3120)는 복수개의 디텍팅 유닛을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 레이저 디텍팅 어레이(3120)는 제1 디텍팅 유닛(3121) 및 제2 디텍팅 유닛(3122)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 레이저 디텍팅 어레이(3120)는 복수개의 디텍팅 유닛이 2차원 매트릭스 형태로 배열된 어레이 일 수 있다.
예를 들어, 상기 레이저 디텍팅 어레이(3120)는 복수개의 디텍팅 유닛이 M개의 행과 N개의 열을 가지는 2차원 매트릭스 형태로 배열된 어레일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 복수개의 디텍팅 유닛 각각은 적어도 하나의 레이저 디텍팅 소자를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수개의 디텍팅 유닛에 포함되는 상기 제1 디텍팅 유닛(3121)은 하나의 레이저 디텍팅 소자로 구성될 수 있으며, 상기 제2 디텍팅 유닛(3122)은 하나의 레이저 디텍팅 소자로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 상기 복수개의 디텍팅 유닛에 포함되는 상기 제1 디텍팅 유닛(3121)은 둘 이상의 레이저 디텍팅 소자로 구성될 수 있으며, 상기 제2 디텍팅 유닛(3122)은 둘 이상의 레이저 디텍팅 소자로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 복수개의 디텍팅 유닛 각각은 서로 다른 방향으로 조사된 레이저를 감지할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수개의 레이저 출력 유닛에 포함되는 상기 제1 디텍팅 유닛(3121)은 제1 방향으로 조사된 제1 레이저를 감지할 수 있으며, 상기 제2 디텍팅 유닛(3122)은 제2 방향으로 조사된 제2 레이저를 감지할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 복수개의 디텍팅 유닛 각각은 대응되도록 배치되는 레이저 출력 유닛으로부터 출력된 레이저를 감지할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수개의 디텍팅 유닛에 포함되는 상기 제1 디텍팅 유닛(3121)은 상기 제1 디텍팅 유닛(3121)과 대응되도록 배치되는 상기 제1 레이저 출력 유닛(3111)으로부터 출력된 제1 레이저를 감지할 수 있으며, 상기 제2 디텍팅 유닛(3122)은 상기 제2 디텍팅 유닛(3122)과 대응되도록 배치되는 상기 제2 레이저 출력 유닛(3112)으로부터 출력된 제2 레이저를 감지할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 복수개의 디텍팅 유닛 각각은 대상체의 위치에 따라 적어도 둘 이상의 레이저 출력 유닛으로부터 출력된 레이저를 감지할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수개의 디텍팅 유닛에 포함되는 상기 제2 디텍팅 유닛(3122)은 대상체가 제1 거리 범위에 위치하는 경우, 상기 제2 레이저 출력 유닛(3112)으로부터 출력된 상기 제2 레이저를 감지할 수 있으며, 대상체가 제2 거리 범위에 위치하는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(3111)으로부터 출력된 상기 제1 레이저를 감지할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 복수개의 디텍팅 유닛 각각으로부터 획득된 신호에 기초하여 적어도 하나의 디텍팅 값이 생성될 수 있다.
이 때, 상기 디텍팅 값은 뎁스 값(거리 값), 인텐시티 값 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 복수개의 디텍팅 유닛 각각의 배치에 기초하여 상기 디텍팅 값의 좌표가 결정될 수 있다.
예를 들어, 상기 복수개의 디텍팅 유닛에 포함되는 상기 제1 디텍팅 유닛(3121)은 상기 레이저 디텍팅 어레이 내의 (1,1)의 위치에 배치될 수 있으며, 상기 제1 디텍팅 유닛(3121)으로부터 획득된 신호에 기초하여 생성되는 제1 디텍팅 값의 좌표는 (1,1)로 결정될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 상기 복수개의 디텍팅 유닛에 포함되는 상기 제2 디텍팅 유닛(3122)은 상기 레이저 디텍팅 어레이 내의 (2,1)의 위치에 배치될 수 있으며, 상기 제2 디텍팅 유닛(3122)으로부터 획득된 신호에 기초하여 생성되는 제2 디텍팅 값의 좌표는 (2,1)로 결정될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상술한 예시들은 복수개의 디텍팅 유닛 각각의 배치 위치에 직접적으로 대응되는 좌표값이 산출된 예시를 서술한 것일 뿐 본 발명의 내용은 이에 한정되지 않으며, 상기 복수개의 디텍팅 유닛 각각의 배치에 기초하여 상기 디텍팅 값의 좌표가 결정될 수 있는 다양한 규칙들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 디텍팅 값 및 상기 디텍팅 값의 좌표에 기초하여 포인트 데이터가 생성될 수 있다.
예를 들어, 상기 복수개의 디텍팅 유닛에 포함되는 상기 제1 디텍팅 유닛(3121)으로부터 획득된 신호에 기초하여 생성된 제1 디텍팅 값 및 상기 제1 디텍팅 값의 좌표 값인 제1 좌표 값을 기초로 제1 포인트 데이터가 생성될 수 있으며, 상기 제1 포인트 데이터는 3차원 위치 좌표값 및 인텐시티 값을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 상기 복수개의 디텍팅 유닛에 포함되는 상기 제2 디텍팅 유닛(3122)으로부터 획득된 신호에 기초하여 생성된 제2 디텍팅 값 및 상기 제2 디텍팅 값의 좌표 값인 제2 좌표 값을 기초로 제2 포인트 데이터가 생성될 수 있으며, 상기 제2 포인트 데이터는 3차원 위치 좌표값 및 인텐시티 값을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 레이저 출력 어레이(3110) 및 상기 레이저 디텍팅 어레이(3120)는 서로 동일한 디멘젼(Dimension)을 가지는 어레이로 배열될 수 있다.
예를 들어, 상기 레이저 출력 어레이(3110) 및 상기 레이저 디텍팅 어레이(3120)는 각각 복수개의 레이저 출력 유닛 및 복수개의 디텍팅 유닛이 M개의 행과 N개의 열을 가지는 어레이로 배열될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 레이저 출력 어레이(3110) 및 상기 레이저 디텍팅 어레이(3120)는 서로 상이한 디멘젼(Dimension)을 가지는 어레이로 배열될 수 있다.
예를 들어, 상기 레이저 출력 어레이(3110)는 복수개의 레이저 출력 유닛이 M 개의 행과 N개의 열을 가지는 어레이로 배열되되, 상기 레이저 디텍팅 어레이(3120)는 복수개의 디텍팅 유닛이 M+3개의 행과 N개의 열을 가지는 어레이로 배열 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 레이저 출력 어레이(3110)에 포함되는 복수개의 레이저 출력 유닛의 개수는 상기 레이저 디텍팅 어레이(3120)에 포함되는 복수개의 디텍팅 유닛의 개수와 동일 할 수 있다.
예를 들어, 상기 레이저 출력 어레이(3110)는 M*N개의 레이저 출력 유닛을 포함할 수 있으며, 상기 레이저 디텍팅 어레이(3120)는 M*N개의 디텍팅 유닛을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 레이저 출력 어레이(3110)에 포함되는 복수개의 레이저 출력 유닛의 개수는 상기 레이저 디텍팅 어레이(3120)에 포함되는 복수개의 디텍팅 유닛의 개수와 상이할 수 있다.
예를 들어, 상기 레이저 출력 어레이(3110)는 M*N개의 레이저 출력 유닛을 포함할 수 있으며, 상기 레이저 디텍팅 어레이(3120)는 (M+3)*N개의 디텍팅 유닛을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 상기 레이저 출력 어레이(3110)는 (M*N)/2 개의 레이저 출력 유닛을 포함할 수 있으며, 상기 레이저 디텍팅 어레이(3120)는 M*N개의 디텍팅 유닛을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 상기 레이저 출력 어레이(3110)는 (M*N)/2 개의 레이저 출력 유닛을 포함할 수 있으며, 상기 레이저 디텍팅 어레이(3120)는 (M+3)*N개의 디텍팅 유닛을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 레이저 출력 어레이(3110)에 포함되는 상기 복수개의 레이저 출력 유닛들 각각에 포함되는 레이저 출력 소자의 개수는 상기 레이저 디텍팅 어레이(3120)에 포함되는 상기 복수개의 레이저 디텍팅 유닛들 각각에 포함되는 레이저 디텍팅 소자의 개수와 상이할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 레이저 출력 유닛(3111)에 포함되는 레이저 출력 소자의 개수가 1개일 때, 상기 제1 레이저 디텍팅 유닛(3121)에 포함되는 레이저 디텍팅 소자의 개수는 9개일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 상기 제2 레이저 출력 유닛(3112)에 포함되는 레이저 출력 소자의 개수가 1개일 때, 상기 제2 레이저 디텍팅 유닛(3122)에 포함되는 레이저 디텍팅 소자의 개수는 9개일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 9 및 도 10은 일 실시예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(4000)는 송신 모듈(4010) 및 수신 모듈(4020)를 포함할 수 있다.
또한, 도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 송신 모듈(4010)은 레이저 이미팅 모듈(4011), 이미팅 옵틱 모듈(4012), 이미팅 옵틱 홀더(4013)를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 레이저 이미팅 모듈(4011)은 레이저 출력 어레이를 포함할 수 있으며, 상기 레이저 출력 어레이에 대하여는 상술한 내용들이 적용될 수 있으므로 중복되는 서술은 생략하기로 한다.
또한, 상기 이미팅 옵틱 모듈(4012)은 렌즈 어셈블리를 포함할 수 있으며, 상기 렌즈 어셈블리에 대하여는 상술한 제1 렌즈 어셈블리 등의 내용들이 적용될 수 있으므로 중복되는 서술은 생략하기로 한다.
또한, 상기 이미팅 옵틱 홀더(4013)는 상기 레이저 이미팅 모듈(4011)과 상기 이미팅 옵틱 모듈(4012) 사이에 위치할 수 있다.
예를 들어, 상기 이미팅 옵틱 홀더(4013)는 상기 레이저 이미팅 모듈(4011)과 상기 이미팅 옵틱 모듈(4012) 사이의 상대적 위치 관계를 고정시키기 위하여 상기 레이저 이미팅 모듈(4011)과 상기 이미팅 옵틱 모듈(4012) 사이에 위치할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 이미팅 옵틱 홀더(4013)는 상기 이미팅 옵틱 모듈(4012)의 움직임을 고정하도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 이미팅 옵틱 홀더(4013)는 상기 이미팅 옵틱 모듈(4012)의 움직임이 제한되도록 상기 이미팅 옵틱 모듈(4012)의 적어도 일부가 삽입되는 홀을 포함하도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 도 9 및 도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 수신 모듈(4020)은 레이저 디텍팅 모듈(4021), 디텍팅 옵틱 모듈(4022) 및 디텍팅 옵틱 홀더(4023)를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 레이저 디텍팅 모듈(4021)은 레이저 디텍팅 어레이를 포함할 수 있으며, 상기 레이저 디텍팅 어레이에 대하여는 상술한 내용들이 적용될 수 있으므로 중복되는 서술은 생략하기로 한다.
또한, 상기 디텍팅 옵틱 모듈(4022)은 렌즈 어셈블리를 포함할 수 있으며, 상기 렌즈 어셈블리에 대하여는 상술한 제2 렌즈 어셈블리 등의 내용들이 적용될 수 있으므로 중복되는 서술은 생략하기로 한다.
또한, 상기 디텍팅 옵틱 홀더(4023)는 상기 레이저 디텍팅 모듈(4021)과 상기 디텍팅 옵틱 모듈(4022) 사이에 위치할 수 있다.
예를 들어, 상기 디텍팅 옵틱 홀더(4023)는 상기 레이저 디텍팅 모듈(4021)과 상기 디텍팅 옵틱 모듈(4022) 사이의 상대적 위치 관계를 고정시키기 위하여 상기 레이저 디텍팅 모듈(4021)과 상기 디텍팅 옵틱 모듈(4022) 사이에 위치할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 디텍팅 옵틱 홀더(4023)는 상기 디텍팅 옵틱 모듈(4022)의 움직임을 고정하도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 디텍팅 옵틱 홀더(4023)는 상기 디텍팅 옵틱 모듈(4022)의 움직임이 제한되도록 상기 디텍팅 옵틱 모듈(4022)의 적어도 일부가 삽입되는 홀을 포함하도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 이미팅 옵틱 홀더(4013)와 상기 디텍팅 옵틱 홀더(4023)는 일체로서 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 이미팅 옵틱 홀더(4013)와 상기 디텍팅 옵틱 홀더(4023)는 일체로서 형성되어 하나의 옵틱 홀더의 2개의 홀 각각이 상기 이미팅 옵틱 모듈(4012)과 상기 디텍팅 옵틱 모듈(4013)의 적어도 일부가 삽입되도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 이미팅 옵틱 홀더(4013)와 상기 디텍팅 옵틱 홀더(4023)는 물리적으로 구분되지 않을 수 있으며, 개념적으로 하나의 옵틱 홀더의 제1 부분 및 제2 부분을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 도 10은 도 9의 라이다 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이며, 도 10에 도시된 형상에 의해 도 9 및 본 발명에서 설명하는 내용들이 제한되지 않는다.
도 11 및 도 12는 일 실시예에 따른 레이저 이미팅 모듈 및 레이저 디텍팅 모듈에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(4100)는 레이저 이미팅 모듈(4110) 및 레이저 디텍팅 모듈(4120)을 포함할 수 있다.
또한, 도 11 및 도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 이미팅 모듈(4110)은 레이저 이미팅 어레이(4111) 및 제1 기판(4112)을 포함할 수 있다.
이 때, 상기 레이저 이미팅 어레이(4111)에 대하여는 상술한 내용들이 적용될 수 있으므로 중복되는 서술은 생략하기로 한다.
일 실시예에 따른 레이저 이미팅 어레이(4111)는 복수개의 레이저 이미팅 유닛이 어레이 형태로 배열된 칩 형태로 제공될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 상기 레이저 이미팅 어레이(4111)는 레이저 이미팅 칩 형태로 제공될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 레이저 이미팅 어레이(4111)는 상기 제1 기판(4112) 상에 위치할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제1 기판(4112)은 상기 레이저 이미팅 어레이(4111)의 동작을 제어하기 위한 레이저 이미팅 드라이버를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 도 11 및 도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 디텍팅 모듈(4120)은 레이저 디텍팅 어레이(4121) 및 제2 기판(4122)을 포함할 수 있다.
이 때, 상기 레이저 디텍팅 어레이(4121)에 대하여는 상술한 내용들이 적용될 수 있으므로 중복되는 서술은 생략하기로 한다.
일 실시예에 따른 레이저 디텍팅 어레이(4121)는 복수개의 레이저 디텍팅 유닛이 어레이 형태로 배열된 칩 형태로 제공될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 상기 레이저 디텍팅 어레이(4121)는 레이저 디텍팅 칩 형태로 제공될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 레이저 디텍팅 어레이(4121)는 상기 제2 기판(4122) 상에 위치할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제2 기판(4122)은 상기 레이저 디텍팅 어레이(4121)의 동작을 제어하기 위한 레이저 디텍팅 드라이버를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제1 기판(4112) 및 상기 제2 기판(4122)은 도 11에 도시된 바와 같이 서로 분리되어 제공될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 하나의 기판으로 제공될 수도 있다.
또한, 도 12는 도 11의 라이다 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이며, 도 12에 도시된 형상에 의해 도 11 및 본 발명에서 설명하는 내용들이 제한되지 않는다.
도 13 및 도 14는 일 실시예에 따른 이미팅 렌즈 모듈 및 디텍팅 렌즈 모듈에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(4200)는 이미팅 렌즈 모듈(4210) 및 디텍팅 렌즈 모듈(4220)을 포함할 수 있다.
또한, 도 13 및 도 14를 참조하면, 일 실시예에 따른 이미팅 렌즈 모듈(4210)은 이미팅 렌즈 어셈블리(4211) 및 이미팅 렌즈 장착 튜브(4212)를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 이미팅 렌즈 어셈블리(4211)에 대하여는 상술한 내용들이 적용될 수 있으므로 중복되는 서술은 생략하기로 한다.
일 실시예에 따른 이미팅 렌즈 어셈블리(4211)는 상기 이미팅 렌즈 장착 튜브(4212) 내에 배치될 수 있다.
또한, 상기 이미팅 렌즈 장착 튜브(4212)는 상기 이미팅 렌즈 어셈블리(4211)를 둘러싸는 경통을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 도 13 및 도 14를 참조하면, 일 실시예에 따른 디텍팅 렌즈 모듈(4220)은 디텍팅 렌즈 어셈블리(4221) 및 디텍팅 렌즈 장착 튜브(4222)를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 디텍팅 렌즈 어셈블리(4221)에 대하여는 상술한 내용들이 적용될 수 있으므로 중복되는 서술은 생략하기로 한다.
일 실시예에 따른 디텍팅 렌즈 어셈블리(4221)는 상기 디텍팅 렌즈 장착 튜브(4222) 내에 배치될 수 있다.
또한, 상기 디텍팅 렌즈 장착 튜브(4222)는 상기 디텍팅 렌즈 어셈블리(4221)를 둘러싸는 경통을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 도 14를 참조하면, 상기 이미팅 옵틱 모듈(4210)은 상술한 레이저 이미팅 모듈과 얼라인 되도록 배치될 수 있다.
이 때, 상기 이미팅 옵틱 모듈(4210)이 상술한 레이저 이미팅 모듈과 얼라인 되도록 배치된다는 의미는 물리적으로 기 설정된 상대적 위치 관계를 가지도록 배치된다는 의미 및 광학적으로 타겟하는 각도로 레이저를 조사할 수 있도록 얼라인 된다는 의미를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 도 14를 참조하면, 상기 디텍팅 옵틱 모듈(4220)은 상술한 레이저 디텍팅 모듈과 얼라인 되도록 배치될 수 있다.
이 때, 상기 디텍팅 옵틱 모듈(4220)이 상술한 레이저 디텍팅 모듈과 얼라인 되도록 배치된다는 의미는 물리적으로 기 설정된 상대적 위치 관계를 가지도록 배치된다는 의미 및 광학적으로 타겟하는 각도로 수광되는 레이저를 감지할 수 있도록 얼라인 된다는 의미를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 도 14는 도 13의 라이다 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이며, 도 14에 도시된 형상에 의해 도 13 및 본 발명에서 설명하는 내용들이 제한되지 않는다.
도 15는 일 실시예에 따른 레이저 출력부를 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력부(100)는 VCSEL emitter(110)를 포함할 수 있다.
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.
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 active 레이어(40)에 수직으로 레이저 빔을 방출할 수 있다.
일 실시예에 따른 VCSEL emitter(110)는 상부 DBR 레이어(20) 및 하부 DBR 레이어(30)를 포함할 수 있다.
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 있으나, 이에 한정되지 않는다.
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.
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.
일 실시예에 따른 VCSEL emitter(110)는 active 레이어(40)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 active 레이어(40)는 상부 DBR 레이어(20) 및 하부 DBR 레이어(30) 사이에 배치될 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
일 실시예에 따른 VCSEL emitter(110)는 oxidation area를 포함할 수 있다. Oxidation area는 active layer의 상부에 배치될 수 있다.
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.
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.
일 실시예에 따른 레이저 출력부는 복수 개의 VCSEL emitter(110)를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력부는 복수 개의 VCSEL emitter(110)들을 한번에 on시킬 수 있거나, 개별적으로 on시킬 수 있다.
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 파장이 940nm인 레이저 빔을 출사할 수 있다. 또한 예를 들어, 레이저 출력부는 1550nm의 파장을 갖는 레이저 빔을 출사할 수 있다.
또한 일 실시예에 따라 레이저 출력부로부터 출력되는 레이저의 파장은 주변 환경에 의해 변화될 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부로부터 출력되는 레이저의 파장은 주변 환경의 온도가 증가할수록, 증가할 수 있다. 또는 예를 들어, 레이저 출력부로부터 출력되는 레이저의 파장은 주변 환경의 온도가 감소할수록, 감소할 수 있다. 상기 주변 환경이란, 온도, 습도, 압력, 먼지의 농도, 주변 광량, 고도, 중력, 가속도 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
레이저 출력부는 지지면과 수직한 방향으로 레이저 빔을 출사할 수 있다. 또는, 레이저 출력부는 상기 출사면과 수직한 방향으로 레이저 빔을 출사할 수 있다.
도 16은 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 16을 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5000)는 복수개의 레이저 출력 유닛, 적어도 하나의 서브 어레이, 적어도 하나의 상부 전도체, 적어도 하나의 하부 전도체, 적어도 하나의 전원 공급부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 적어도 하나의 서브 어레이는 상기 복수개의 레이저 출력 유닛 중 동작적으로 연결된 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있으며, 물리적으로 연결된 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있고, 동일한 전원 공급부와 연결된 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 상부 전도체에 의해 정의되는 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 전원 공급부와 전기적으로 연결된 커패시터에 의해 정의되는 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따른 적어도 하나의 서브 어레이는 복수개의 서브 어레이를 포함할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 적어도 하나의 서브 어레이는 제1 서브 어레이(5010)를 포함하는 복수개의 서브 어레이를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 적어도 하나의 서브 어레이는 복수개의 레이저 출력 유닛을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 서브 어레이(5010)는 복수개의 레이저 출력 유닛을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
보다 구체적인 예를 들어, 상기 제1 서브 어레이(5010)는 제1 레이저 출력 유닛(5011) 및 제N 레이저 출력 유닛(5012)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 적어도 하나의 서브 어레이에 포함되는 복수개의 레이저 출력 유닛들은 적어도 하나의 상부 전도체와 연결될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 상기 제1 서브 어레이(5010)에 포함되는 복수개의 레이저 출력 유닛들은 상부 메탈 컨택을 통해 제1 상부 전도체(5013)와 연결될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따른 상기 제1 서브 어레이(5010)에 포함되는 제1 레이저 출력 유닛(5011) 및 제N 레이저 출력 유닛(5012)은 각각의 상부 메탈 컨택을 통해 상기 제1 상부 전도체(5013)와 연결될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 적어도 하나의 서브 어레이에 포함되는 복수개의 레이저 출력 유닛들은 적어도 하나의 하부 전도체와 연결될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 적어도 하나의 서브 어레이에 포함되는 복수개의 레이저 출력 유닛들은 하부 메탈 컨택을 통해 제1 하부 전도체(5014)와 연결될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따른 적어도 하나의 서브 어레이에 포함되는 제1 레이저 출력 유닛(5011) 및 제N 레이저 출력 유닛(5012)은 각각 하부 메탈 컨택을 통해 상기 제1 하부 전도체(5014)와 연결될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 적어도 하나의 서브 어레이에 포함되는 복수개의 레이저 출력 유닛들은 적어도 하나의 전원 공급부로부터 에너지를 공급받을 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 적어도 하나의 서브 어레이에 포함되는 상기 제1 서브 어레이(5010)에 포함되는 제1 레이저 출력 유닛(5011) 및 제N 레이저 출력 유닛(5012)은 상기 제1 상부 전도체(5013)를 통해 제1 전원 공급부(5015)와 연결되어 상기 제1 전원 공급부(5015)로부터 에너지를 공급받을 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따른 적어도 하나의 서브 어레이에 포함되는 상기 제1 서브 어레이(5010)에 포함되는 제1 레이저 출력 유닛(5011) 및 제N 레이저 출력 유닛(5012)은 상기 제1 하부 전도체(5014)를 통해 제1 전원 공급부(5015)와 연결되어 상기 제1 전원 공급부(5015)로부터 에너지를 공급받을 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 적어도 하나의 서브 어레이에 포함되는 복수개의 레이저 출력 유닛들은 적어도 하나의 전원 공급부로부터 전압을 인가 받을 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 적어도 하나의 서브 어레이에 포함되는 상기 제1 서브 어레이(5010)에 포함되는 제1 레이저 출력 유닛(5011) 및 제N 레이저 출력 유닛(5012)은 상기 제1 상부 전도체(5013)를 통해 제1 전원 공급부(5015)와 연결되어 상기 제1 전원 공급부(5015)로부터 전압을 인가 받을 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따른 적어도 하나의 서브 어레이에 포함되는 상기 제1 서브 어레이(5010)에 포함되는 제1 레이저 출력 유닛(5011) 및 제N 레이저 출력 유닛(5012)은 상기 제1 하부 전도체(5014)를 통해 제1 전원 공급부(5015)와 연결되어 상기 제1 전원 공급부(5015)로부터 전압을 인가받을 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 적어도 하나의 서브 어레이에 포함되는 적어도 하나의 레이저 출력 유닛들과 적어도 하나의 전원 공급부 사이의 전기적 경로의 길이는 서로 상이할 수 있다.
예를 들어, 도 16에 도시된 바와 같이 상기 제1 서브 어레이(5010)에 포함된 상기 제1 레이저 출력 유닛(5011)과 상기 제1 전원 공급부(5015) 사이의 전기적 경로는 상기 제N 레이저 출력 유닛(5012)과 상기 제1 전원 공급부(5015) 사이의 전기적 경로 보다 길 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이 때, 상기 전기적 경로는 전원 공급부로부터 각각의 레이저 출력 유닛 까지 전류 또는 전자가 이동되는 경로를 의미할 수 있으며, 통상의 기술자에게 전기적 경로로 이해될 수 있는 개념을 포함할 수 있다.
또한, 제1 서브 어레이(5010) 등을 기준으로 서술한 내용들은 다른 서브 어레이 등에도 적용 될 수 있으므로, 중복되는 서술은 생략하기로 한다.
도 17은 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이의 회로도를 간단하게 표현한 도면이다.
보다 구체적으로 도 17은 도 16을 통해 기술한 레이저 출력 어레이에 포함되는 제1 서브 어레이에 대한 회로도를 간단하게 표현한 도면이다.
이 때, 도 17은 상술한 상부 전도체 등에 의해 형성되는 저항을 R_m 으로 표시하였으며, 상술한 레이저 출력 유닛들의 저항을 R_e로 표시하고, 설명의 편의를 위해서 도 16에 도시된 바와 같이 상부 전도체를 통해 전원 공급부에 연결되며, 하부 전도체를 통해 그라운드에 연결되는 구조에 대하여 나타내었다.
일 실시예에 따르면, 제1 서브 어레이에 포함되는 복수개의 레이저 출력 유닛 각각에 인가되는 전압은 서로 상이할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제N 레이저 출력 유닛(5120)에 인가되는 전압은 제N 전압(V_N)일 수 있으며, 제N-1 레이저 출력 유닛에 인가되는 전압은 상기 제N 전압(V_N)으로부터 전도체에 의한 저항(R_mN-1)에 의해 강하된 제N-1 전압(V_N-1)일 수 있고, 제N-2 레이저 출력 유닛에 인가되는 전압은 상기 제N-1 전압(V_N-1)으로부터 전도체에 의한 저항(R_mN-2)에 의해 강하된 제N-2 전압(V_N-2)일 수 있으며, 제1 레이저 출력 유닛(5110)에 의해 인가되는 전압은 상기 제N 전압(V_N)으로부터 전도체에 의한 저항(R_m1 내지 R_mN-1)에 의해 강하된 제1 전압(V1)일 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 제1 서브 어레이에 포함되는 복수개의 레이저 출력 유닛 각각을 통과하는 전류의 크기는 서로 상이할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제N 레이저 출력 유닛(5120)을 통과하는 전류의 크기인 제N 전류(I_N)는 상기 제N 전압(V_N) 및 상기 제N 레이저 출력 유닛(5120)의 저항 (R_eN)에 의해 결정될 수 있으며, 상기 제1 레이저 출력 유닛(5110)을 통과하는 전류의 크기인 제1 전류(I_1)는 상기 제1 전압(V_1) 및 상기 제1 레이저 출력 유닛(5110)의 저항 (R_1)에 의해 결정될 수 있고, 상기 제1 전류(I_1) 및 상기 제N 전류(I_N)는 서로 상이할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 서브 어레이에 포함되는 복수개의 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워는 상기 복수개의 레이저 출력 유닛 각각에 인가되는 전압의 크기 또는 상기 복수개의 레이저 출력 유닛을 통과하는 전류의 크기와 관련될 수 있다.
예를 들어, 제1 레이저 출력 유닛(5110)으로부터 출력되는 레이저의 파워는 상기 제1 레이저 출력 유닛(5110)을 통과하는 전류의 크기인 제1 전류(I_1)과 관련 있으며, 제N 레이저 출력 유닛(5120)으로부터 출력되는 레이저의 파워는 상기 제N 레이저 출력 유닛(5120)을 통과하는 전류의 크기인 제N 전류(I_N)과 관련 있을 수 있다.
또한, 예를 들어, 제1 레이저 출력 유닛(5110)으로부터 출력되는 레이저의 파워는 상기 제1 레이저 출력 유닛(5110)에 인가되는 전압의 크기인 제1 전압(V_1)과 관련 있으며, 제N 레이저 출력 유닛(5120)으로부터 출력되는 레이저의 파워는 상기 제N 레이저 출력 유닛(5120)에 인가되는 전압의 크기인 제N 전압(V_N)과 관련 있을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 서브 어레이에 포함되는 복수개의 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워는 상기 복수개의 레이저 출력 유닛 각각에 인가되는 전압의 크기가 크거나 상기 복수개의 레이저 출력 유닛을 통과하는 전류의 크기가 클수록 강해질 수 있다.
예를 들어, 상기 제N 레이저 출력 유닛(5120)에 인가되는 전압의 크기인 제N 전압(V_N)이 상기 제1 레이저 출력 유닛(5110)에 인가되는 전압의 크기인 제1 전압(V_1)보다 큰 경우, 상기 제N 레이저 출력 유닛(5120)으로부터 출력된 레이저의 파워는 상기 제1 레이저 출력 유닛(5110)으로부터 출력된 레이저의 파워보다 클 수 있다.
또한, 예를 들어, 상기 제N 레이저 출력 유닛(5120)을 통과하는 전류의 크기인 제N 전류(V_N)가 상기 제1 레이저 출력 유닛(5110)을 통과하는 전류의 크기인 제1 전류(V_1)보다 큰 경우, 상기 제N 레이저 출력 유닛(5120)으로부터 출력된 레이저의 파워는 상기 제1 레이저 출력 유닛(5110)으로부터 출력된 레이저의 파워보다 클 수 있다.
결국, 상기 제1 내지 제N 레이저 출력 유닛(5110 내지 5120)의 저항이 모두 동일한 경우, 상기 제1 내지 제N 레이저 출력 유닛(5110 내지 5120)으로부터 출력되는 레이저의 파워는 서로 상이해질 수 있으며, 이는 전원 공급부로부터 각각의 레이저 출력 유닛들 사이의 전기적 경로를 형성하기 위하여 적어도 하나의 전도체가 이용이 되며, 전도체의 저항 및 전기적 경로의 차이에 의해 발생할 수 있다.
다만, 라이다 장치의 경우 거리 측정의 정확도를 향상시키고 라이다 장치의 성능을 담보하기 위하여 동일한 조건하에 레이저 디텍팅 어레이에 포함되는 각각의 디텍팅 유닛들로 수광되는 광량의 균일성(Uniformity)이 확보되어야 할 필요성있다.
따라서, 라이다 장치에서 이용되는 레이저 출력 어레이의 경우 출력되는 레이저들의 파워 간의 균일성을 확보해야 할 필요성이 있다.
도 18은 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이에 포함되는 복수개의 레이저 출력 유닛으로부터 출력된 레이저들의 파워에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
보다 구체적으로, 도 18은 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이에 포함되는 제1 서브 어레이를 기준으로 나타낸 도면이며, 도 18에 도시된 그래프의 X 축은 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 레이저 출력 유닛들의 인덱스(index)에 대한 축이며, 그래프의 Y축은 각각의 레이저 출력 유닛들로부터 출력된 레이저의 파워에 대한 축이다.
이 때, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 레이저 출력 유닛들의 인덱스는 전원 공급부로부터 각각의 레이저 출력 유닛들 까지의 전기적 경로가 짧은 순서에 따라 넘버링된 숫자일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 레이저 출력 유닛들의 수가 100개 이며, 전원 공급부로부터 제1 레이저 출력 유닛 까지의 전기적 경로의 길이가 가장 짧으며, 전원 공급부로부터 제2 레이저 출력 유닛 까지의 전기적 경로의 길이가 가장 긴 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛의 인덱스는 1로 표기될 수 있으며, 상기 제2 레이저 출력 유닛의 인덱스는 100으로 표기될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 도 17을 통해 설명한 레이저 출력 어레이의 경우, 상기 제N 레이저 출력 유닛(5120)의 인덱스가 1로 표기될 수 있으며, 상기 제1 레이저 출력 유닛(5110)의 인덱스가 100으로 표기될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 도 18을 참조하면, 일 실시예에 따른 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 레이저 출력 유닛들의 직경 별 각각의 레이저 출력 유닛들로부터 출력되는 레이저의 파워의 분포를 알 수 있다. 이하에서는 예시적인 수치들을 이용하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 복수개의 레이저 출력 유닛들의 직경이 6.4um 로 설계되는 경우, 인덱스”1”에 대응되는 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워는 19.6uW 일 수 있으며, 인덱스 “99”에 대응되는 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워는 16uW 일 수 있다.
이 때, 인덱스 “99”에 대응되는 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워는 인덱스 “1”에 대응되는 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워의 약 82%가 될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 복수개의 레이저 출력 유닛들의 직경이 8.5um 로 설계되는 경우, 인덱스”1”에 대응되는 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워는 31.2uW 일 수 있으며, 인덱스 “99”에 대응되는 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워는 25.8uW 일 수 있다.
이 때, 인덱스 “99”에 대응되는 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워는 인덱스 “1”에 대응되는 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워의 약 80%가 될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 복수개의 레이저 출력 유닛들의 직경이 10um 로 설계되는 경우, 인덱스”1”에 대응되는 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워는 40.66uW 일 수 있으며, 인덱스 “99”에 대응되는 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워는 28.6uW 일 수 있다.
이 때, 인덱스 “99”에 대응되는 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워는 인덱스 “1”에 대응되는 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워의 약 70%가 될 수 있다.
다시 도 18을 참조하여, 결과를 종합해보면 아래와 같을 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이의 경우, 전원 공급부로부터 해당 레이저 출력 유닛 까지의 전기적 경로의 길이가 길수록(인덱스의 번호가 클수록) 출력되는 레이저의 파워가 감소할 수 있다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이의 경우, 레이저 출력 어레이를 구성하는 레이저 출력 유닛들의 직경이 작아질수록 레이저 출력 어레이를 구성하는 레이저 출력 유닛들간의 출력되는 레이저 파워의 차이가 감소할 수 있다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이의 경우, 레이저 출력 어레이를 구성하는 레이저 출력 유닛들의 직경이 커질수록 레이저 출력 어레이를 구성하는 레이저 출력 유닛들로부터 출력되는 레이저의 파워가 전체적으로 커질 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이를 구성함에 있어서, 각각의 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워를 향상시키기 위해서 각각의 레이저 출력 유닛들의 직경의 크기가 커져야 하지만, 레이저 출력 어레이를 구성하는 레이저 출력 유닛들의 직경의 크기가 커지는 경우 레이저 출력 어레이로부터 출력되는 레이저의 파워의 균일성이 떨어지게 될 수 있다.
결국, 레이저 출력 어레이로부터 출력되는 각각의 레이저의 파워를 향상시키되, 전체적인 균일성을 향상시키기 위하여 이를 보상하기 위한 설계가 필요할 수 있다.
도 19는 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이의 이미지 및 레이저 출력 어레이에 포함되는 상부 전도체의 저항을 구하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19를 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5200)는 복수개의 레이저 출력 유닛을 포함할 수 있으며, 복수개의 레이저 출력 유닛 각각은 레이저 출력을 위한 어퍼쳐(5210)를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 어퍼쳐(5210)는 상기 복수개의 레이저 출력 유닛 각각의 내부에서 생성된 빛이 외부로 출력되기 위한 부분을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 레이저 출력을 위한 레이저 출력 유닛의 어퍼쳐로 이해되는 개념들을 포함할 수 있다.
또한, 이 때, 상기 복수개의 레이저 출력 유닛에 대하여는 상술한 내용들이 적용될 수 있으므로 중복되는 서술은 생략하기로 한다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5200)는 상기 복수개의 레이저 출력 유닛에 포함되는 상부 컨택들과 전기적으로 연결되는 상부 전도체(5220)를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 상부 전도체(5220)에 대하여는 상술한 내용들이 적용될 수 있으므로, 중복되는 서술은 생략하기로 한다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 상부 전도체(5220)의 특정 영역의 저항은 아래의 식에 의해 구할 수 있다.
[식]
Rm= ρ x ((Λ-w_b)/(t x w_a) + (π(w_b+ d_e)/4) / (t x (w_b- d_e))
이 때, ρ는 비저항으로, 상기 상부 전도체(5220)를 구성하는 물체의 고유 성질을 의미할 수 있으며, Λ는 상기 특정 영역의 길이를 의미할 수 있고, w_b는 상기 특정 영역 내에 포함되는 레이저 출력 유닛의 어퍼쳐의 중심을 기준으로 상기 상부 전도체(5220)의 외곽에 대한 직경을 의미할 수 있으며, t는 상기 상부 전도체(5220)의 높이를 의미할 수 있고, w_a는 상기 특정 영역 내에 포함되되, 상기 레이저 출력 유닛이 위치하지 않는 영역에서 상기 상부 전도체(5220)의 폭을 의미할 수 있으며, d_e는 상기 특정 영역에 포함되는 레이저 출력 유닛의 어퍼쳐의 직경을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 도면과 설명으로 이해될 수 있는 의미들을 포함할 수 있다.
도 20은 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이의 예시적인 설계를 설명하기 위한 도면이다.
도 20을 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5300)는 제1 서브 어레이를 포함할 수 있으며, 상기 제1 서브 어레이는 복수개의 레이저 출력 유닛들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 제1 서브 어레이는 제1 레이저 출력 유닛(5310), 제2 레이저 출력 유닛(5320), 제3 레이저 출력 유닛(5330) 및 제N 레이저 출력 유닛(5340)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이를 설계하기 위하여, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 각각의 레이저 출력 유닛을 통과하는 전류의 크기가 계산될 수 있다.
예를 들어, 제1 레이저 출력 유닛(5310)을 통과하는 전류의 크기가 제1 전류(I_1)이며, 제2 레이저 출력 유닛(5320)을 통과하는 전류의 크기가 제2 전류(I_2)인 경우, 상기 제1 전류(I_1)와 상기 제2 전류(I_2)의 크기가 동일하기 위하여 상기 제2 레이저 출력 유닛(5320)에 대응되는 저항(R_e2)의 크기는 상기 제1 레이저 출력 유닛(5310)에 대응되는 저항(R_e1) 및 제1 상부 전도체에 의한 저항(R_m1)의 합성 저항(R_t1)과 같도록 설계될 수 있다.
또한, 예를 들어, 제1 레이저 출력 유닛(5310)을 통과하는 전류의 크기가 제1 전류(I_1)이며, 제2 레이저 출력 유닛(5320)을 통과하는 전류의 크기가 제2 전류(I_2)이고, 제3 레이저 출력 유닛(5330)을 통과하는 전류의 크기가 제3 전류(I_3)인 경우, 상기 제1 내지 제3 전류(I_1 내지 I_3)을 통과하는 전류의 크기가 서로 동일하기 위하여, 상기 제3 레이저 출력 유닛(5330)에 대응되는 저항(R_e3)의 크기는 상기 제1 레이저 출력 유닛(5310)에 대응되는 저항(R_e1), 제1 상부 전도체에 의한 저항(R_m1), 상기 제2 레이저 출력 유닛(5320)에 대응되는 저항(R_e2) 및 제2 상부 전도체에 의한 저항(R_m2)의 합성 저항(R_t2)과 같도록 설계될 수 있다.
위에서 예시를 들어 상술한 바와 같이 계산을 하는 경우 제1 내지 제N 레이저 출력 유닛(5310 내지 5340) 사이의 관계가 도출될 수 있으며, 이를 기초로 상기 제1 내지 제N 레이저 출력 유닛(5310 내지 5340)이 설계될 수 있으며, 상술한 내용들과 중복되는 내용들은 상술한 내용들을 기초로 충분히 설명 가능하므로 생략하기로 한다.
또한, 일 실시예에 따르면, 제1 서브 어레이에 포함되는 제1 내지 제N 레이저 출력 유닛(5310 내지 5340) 각각에 인가되는 전압은 서로 상이할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제N 레이저 출력 유닛에 인가되는 전압은 제N 전압(V_N)일 수 있으며, 제N-1 레이저 출력 유닛에 인가되는 전압은 상기 제N 전압(V_N)으로부터 전도체에 의한 저항(R_mN-1)에 의해 강하된 제N-1 전압(V_N-1)일 수 있고, 제N-2 레이저 출력 유닛에 인가되는 전압은 상기 제N-1 전압(V_N-1)으로부터 전도체에 의한 저항(R_mN-2)에 의해 강하된 제N-2 전압(V_N-2)일 수 있으며, 제1 레이저 출력 유닛에 의해 인가되는 전압은 상기 제N 전압(V_N)으로부터 전도체에 의한 저항(R_m1 내지 R_mN-1)에 의해 강하된 제1 전압(V1)일 수 있다.
이 때, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제1 내지 제N 레이저 출력 유닛(5310) 내지 5340) 각각의 저항의 크기가 상술한 바에 의해 상이하게 되므로, 상기 제1 내지 제N 레이저 출력 유닛(5310 내지 5340) 각각에 인가되는 전압이 상이하더라도 상기 제1 내지 제N 레이저 출력 유닛(5310 내지 5340) 을 통과하는 전류의 크기가 동일해 질 수 있으며, 이 경우, 상기 제1 서브 어레이에 포함되는 제1 내지 제N 레이저 출력 유닛(5310 내지 5340)으로부터 출력되는 레이저의 파워의 크기가 동일해 질 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 내지 제N 레이저 출력 유닛(5310 내지 5340)의 저항은 상기 제1 내지 제N 레이저 출력 유닛(5310 내지 5340)의 사이즈와 관련될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 내지 제N 레이저 출력 유닛(5310 내지 5340)의 저항은 상기 제1 내지 제N 레이저 출력 유닛(5310 내지 5340)의 사이즈와 반비례할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 내지 제N 레이저 출력 유닛(5310 내지 5340)의 저항은 상기 제1 내지 제N 레이저 출력 유닛(5310 내지 5340)의 직경과 반비례할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 내지 제N 레이저 출력 유닛(5310 내지 5340)의 저항은 상기 제1 레이저 출력 유닛(5310)으로부터 제N 레이저 출력 유닛(5340)으로 갈수록 커지도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 내지 제N 레이저 출력 유닛(5310 내지 5340)의 저항은 상기 제1 레이저 출력 유닛(5310)으로부터 상기 제N 레이저 출력 유닛(5340)으로 갈수록 점진적으로 커지도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 내지 제N 레이저 출력 유닛(5310 내지 5340)의 저항은 상기 제1 레이저 출력 유닛(5310)으로부터 상기 제N 레이저 출력 유닛(5340)으로 갈수록 단계적으로 커지도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 내지 제N 레이저 출력 유닛(5310 내지 5340)의 사이즈는 상기 제1 레이저 출력 유닛(5310)으로부터 제N 레이저 출력 유닛(5340)으로 갈수록 작아지도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 내지 제N 레이저 출력 유닛(5310 내지 5340)의 사이즈는 상기 제1 레이저 출력 유닛(5310)으로부터 제N 레이저 출력 유닛(5340)으로 갈수록 점진적으로 작아지도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 내지 제N 레이저 출력 유닛(5310 내지 5340)의 사이즈는 상기 제1 레이저 출력 유닛(5310)으로부터 제N 레이저 출력 유닛(5340)으로 갈수록 단계적으로 작아지도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 내지 제N 레이저 출력 유닛(5310 내지 5340)의 직경은 상기 제1 레이저 출력 유닛(5310)으로부터 제N 레이저 출력 유닛(5340)으로 갈수록 작아지도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 내지 제N 레이저 출력 유닛(5310 내지 5340)의 직경은 상기 제1 레이저 출력 유닛(5310)으로부터 제N 레이저 출력 유닛(5340)으로 갈수록 점진적으로 작아지도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 내지 제N 레이저 출력 유닛(5310 내지 5340)의 직경은 상기 제1 레이저 출력 유닛(5310)으로부터 제N 레이저 출력 유닛(5340)으로 갈수록 단계적으로 작아지도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 21 및 도 22는 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 21을 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5400)는 복수개의 레이저 출력 유닛, 적어도 하나의 서브 어레이, 적어도 하나의 상부 전도체, 적어도 하나의 하부 전도체 및 적어도 하나의 전원 공급부를 포함할 수 있다.
특히 도 21에는 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5400), 상기 레이저 출력 어레이(5400)에 포함되는 제1 서브 어레이(5410), 제1 전원 공급부(5415), 제1 상부 전도체(5413), 제1 하부 전도체(5414), 상기 제1 서브 어레이(5410)에 포함되는 제1 레이저 출력 유닛(5411) 및 제N 레이저 출력 유닛(5412)이 도시되어 있으며, 상술한 구성들에 대하여는 상술한 내용들이 적용될 수 있으므로, 중복되는 서술들은 생략하기로 한다.
다시 도 21을 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5400)는 전원 공급부로부터 레이저 출력 유닛 까지의 전기적 경로의 길이가 길수록 레이저 출력 유닛의 사이즈가 커지도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전원 공급부(5415)로부터 제1 서브 어레이(5410)에 포함되는 제1 레이저 출력 유닛(5411) 까지의 전기적 경로의 길이가 상기 제1 서브 어레이(5410)에 포함되는 제N 레이저 출력 유닛(5412) 까지의 전기적 경로의 길이보다 긴 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(5411)의 사이즈가 상기 제N 레이저 출력 유닛(5412)의 사이즈 보다 크도록 설계될 수 있다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전원 공급부(5415)로부터 제1 서브 어레이(5410)에 포함되는 제1 레이저 출력 유닛(5411) 까지의 전기적 경로의 길이가 상기 제1 서브 어레이(5410)에 포함되는 제N 레이저 출력 유닛(5412) 까지의 전기적 경로의 길이보다 긴 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(5411)의 직경이 상기 제N 레이저 출력 유닛(5412)의 직경 보다 크도록 설계될 수 있다.
또한, 도 21을 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5400)는 전원 공급부로부터 레이저 출력 유닛 까지의 전기적 경로의 길이가 길수록 레이저 출력 유닛에 포함되는 어퍼쳐의 사이즈가 커지도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전원 공급부(5415)로부터 제1 서브 어레이(5410)에 포함되는 제1 레이저 출력 유닛(5411) 까지의 전기적 경로의 길이가 상기 제1 서브 어레이(5410)에 포함되는 제N 레이저 출력 유닛(5412) 까지의 전기적 경로의 길이보다 긴 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(5411)에 포함되는 어퍼쳐의 사이즈가 상기 제N 레이저 출력 유닛(5412)에 포함되는 어퍼쳐의 사이즈 보다 크도록 설계될 수 있다.
또한, 도 21을 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5400)는 전원 공급부로부터 레이저 출력 유닛 까지의 전기적 경로의 길이가 길수록 레이저 출력 유닛의 저항이 작아지도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전원 공급부(5415)로부터 제1 서브 어레이(5410)에 포함되는 제1 레이저 출력 유닛(5411) 까지의 전기적 경로의 길이가 상기 제1 서브 어레이(5410)에 포함되는 제N 레이저 출력 유닛(5412) 까지의 전기적 경로의 길이보다 긴 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(5411)의 저항이 상기 제N 레이저 출력 유닛(5412)의 저항 보다 작도록 설계될 수 있다.
또한, 도 21을 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5400)는 전원 공급부로부터 레이저 출력 유닛 까지의 전기적 경로의 길이가 길수록 레이저 출력 유닛에 인가되는 전압의 크기가 작아지도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전원 공급부(5415)로부터 제1 서브 어레이(5410)에 포함되는 제1 레이저 출력 유닛(5411) 까지의 전기적 경로의 길이가 상기 제1 서브 어레이(5410)에 포함되는 제N 레이저 출력 유닛(5412) 까지의 전기적 경로의 길이보다 긴 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(5411)에 인가되는 전압의 크기가 상기 제N 레이저 출력 유닛(5412)에 인가되는 전압의 크기 보다 작도록 설계될 수 있다.
또한, 도 22에는 상술한 설계 방법들에 따라 설계된 레이저 출력 어레이에 포함되는 레이저 출력 유닛들의 크기들이 예시적으로 도시되어 있다.
이 때, 도 22에는 상술한 제1 레이저 출력 유닛(5411)의 크기를 20um 로 설계한 경우와 30um로 설계한 경우들이 도시되어 있으며, 그림상의 이해의 편의를 위해서, 상술한 제1 레이저 출력 유닛(5411)은 Emitter No. 52에 매칭되며, 상술한 제N 레이저 출력 유닛(5412)은 Emitter No. 1에 매칭되어 있음을 밝혀 둔다.
도 23은 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 23을 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5500)는 복수개의 레이저 출력 유닛, 복수개의 서브 어레이, 복수개의 전원 공급부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 복수개의 서브 어레이 각각은 상기 복수개의 레이저 출력 유닛 중 동작적으로 연결된 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있으며, 물리적으로 연결된 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있고, 동일한 전원 공급부와 연결된 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 상부 전도체에 의해 정의되는 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 전원 공급부와 전기적으로 연결된 커패시터에 의해 정의되는 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다시 도 23을 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5500)는 복수개의 서브 어레이를 포함할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5500)는 제1 서브 어레이(5510) 및 제2 서브 어레이(5520)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5500)는 복수개의 전원 공급부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5500)는 상기 제1 서브 어레이(5510)에 에너지를 공급하기 위한 제1 전원 공급부(5531) 및 상기 제2 서브 어레이(5520)에 에너지를 공급하기 위한 제2 전원 공급부(5541)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5500)는 복수개의 레이저 출력 유닛을 포함할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5500)는 상기 제1 서브 어레이(5510) 및 상기 제2 서브 어레이(5520)를 포함할 수 있으며, 상기 제1 서브 어레이(5510)는 제1 레이저 출력 유닛(5511) 및 제2 레이저 출력 유닛(5512)을 포함할 수 있고, 상기 제2 서브 어레이(5520)는 제3 레이저 출력 유닛(5521) 및 제4 레이저 출력 유닛(5522)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다만, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5500), 제1 서브 어레이(5510), 제2 서브 어레이(5520), 제1 레이저 출력 유닛(5511), 제2 레이저 출력 유닛(5512), 제3 레이저 출력 유닛(5521), 제4 레이저 출력 유닛(5522), 제1 전원 공급부(5531) 및 제2 전원 공급부(5541)에 대하여는 상술한 내용들이 적용될 수 있으므로, 중복되는 서술은 생략하기로 한다.
다시 도 23을 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5500)는 전원 공급부로부터 레이저 출력 유닛 까지의 전기적 경로의 길이가 길수록 레이저 출력 유닛의 사이즈가 커지도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 서브 어레이(5510)에 포함되는 상기 제1 레이저 출력 유닛(5511)은 상기 제1 서브 어레이(5510)에 포함되는 상기 제2 레이저 출력 유닛(5512)보다 상기 제1 전원 공급부(5531)로부터의 전기적 경로의 길이가 길도록 배치될 수 있으며, 이 때, 상기 제1 레이저 출력 유닛(5511)의 사이즈는 상기 제2 레이저 출력 유닛(5512)의 사이즈 보다 크게 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 서브 어레이(5510)에 포함되는 상기 제1 레이저 출력 유닛(5511)은 상기 제1 서브 어레이(5510)에 포함되는 상기 제2 레이저 출력 유닛(5512)보다 상기 제1 전원 공급부(5531)로부터의 전기적 경로의 길이가 길도록 배치될 수 있으며, 이 때, 상기 제1 레이저 출력 유닛(5511)의 직경은 상기 제2 레이저 출력 유닛(5512)의 직경 보다 크게 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제2 서브 어레이(5520)에 포함되는 상기 제3 레이저 출력 유닛(5521)은 상기 제2 서브 어레이(5520)에 포함되는 상기 제4 레이저 출력 유닛(5522)보다 상기 제2 전원 공급부(5541)로부터의 전기적 경로의 길이가 길도록 배치될 수 있으며, 이 때, 상기 제3 레이저 출력 유닛(5521)의 사이즈는 상기 제4 레이저 출력 유닛(5522)의 사이즈보다 크게 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제2 서브 어레이(5520)에 포함되는 상기 제3 레이저 출력 유닛(5521)은 상기 제2 서브 어레이(5520)에 포함되는 상기 제4 레이저 출력 유닛(5522)보다 상기 제2 전원 공급부(5541)로부터의 전기적 경로의 길이가 길도록 배치될 수 있으며, 이 때, 상기 제3 레이저 출력 유닛(5521)의 직경은 상기 제4 레이저 출력 유닛(5522)의 직경보다 크게 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5500)는 상기 레이저 출력 어레이(5500)의 가로 방향 중심에 가까워질수록 전원 공급부로부터 레이저 출력 유닛 까지의 전기적 경로의 길이가 길어지게 설계될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5500)에 포함되는 제1 서브 어레이(5510)의 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(5511)이 상기 제2 레이저 출력 유닛(5512) 보다 상기 레이저 출력 어레이(5500)의 가로 방향 중심(5550)에 가깝게 배치될 수 있으며, 이 때, 상기 제1 전원 공급부(5531)로부터 상기 제1 레이저 출력 유닛(5511)까지의 전기적 경로의 길이는 상기 제1 전원 공급부(5531)로부터 상기 제2 레이저 출력 유닛(5512)까지의 전기적 경로의 길이보다 길도록 설계될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5500)에 포함되는 제2 서브 어레이(5520)의 경우, 상기 제3 레이저 출력 유닛(5521)이 상기 제4 레이저 출력 유닛(5522) 보다 상기 레이저 출력 어레이(5500)의 가로 방향 중심(5550)에 가깝게 배치될 수 있으며, 이 때, 상기 제2 전원 공급부(5541)로부터 상기 제3 레이저 출력 유닛(5521)까지의 전기적 경로의 길이는 상기 제2 전원 공급부(5541)로부터 상기 제4 레이저 출력 유닛(5522)까지의 전기적 경로의 길이보다 길도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5500)는 상기 레이저 출력 어레이(5500)의 가로 방향 중심에 가까워질수록 레이저 출력 유닛의 사이즈가 커지도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5500)에 포함되는 제1 서브 어레이(5510)의 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(5511)이 상기 제2 레이저 출력 유닛(5512) 보다 상기 레이저 출력 어레이(5500)의 가로 방향 중심(5550)에 가깝게 배치될 수 있으며, 이 때, 상기 제1 레이저 출력 유닛(5511)의 사이즈는 상기 제2 레이저 출력 유닛(5512)의 사이즈 보다 크게 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5500)에 포함되는 제1 서브 어레이(5510)의 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(5511)이 상기 제2 레이저 출력 유닛(5512) 보다 상기 레이저 출력 어레이(5500)의 가로 방향 중심(5550)에 가깝게 배치될 수 있으며, 이 때, 상기 제1 레이저 출력 유닛(5511)의 직경은 상기 제2 레이저 출력 유닛(5512)의 직경 보다 크게 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5500)에 포함되는 제2 서브 어레이(5520)의 경우, 상기 제3 레이저 출력 유닛(5521)이 상기 제4 레이저 출력 유닛(5522) 보다 상기 레이저 출력 어레이(5500)의 가로 방향 중심(5550)에 가깝게 배치될 수 있으며, 이 때, 상기 제3 레이저 출력 유닛(5521)의 사이즈는 상기 제4 레이저 출력 유닛(5522)의 사이즈보다 크게 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5500)에 포함되는 제2 서브 어레이(5520)의 경우, 상기 제3 레이저 출력 유닛(5521)이 상기 제4 레이저 출력 유닛(5522) 보다 상기 레이저 출력 어레이(5500)의 가로 방향 중심(5550)에 가깝게 배치될 수 있으며, 이 때, 상기 제3 레이저 출력 유닛(5521)의 직경은 상기 제4 레이저 출력 유닛(5522)의 직경 보다 크게 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5500)는 상기 레이저 출력 어레이(5500)의 가로 방향 중심에 가까워질수록 레이저 출력 유닛의 저항이 작아지도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5500)에 포함되는 제1 서브 어레이(5510)의 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(5511)이 상기 제2 레이저 출력 유닛(5512) 보다 상기 레이저 출력 어레이(5500)의 가로 방향 중심(5550)에 가깝게 배치될 수 있으며, 이 때, 상기 제1 레이저 출력 유닛(5511)의 저항은 상기 제2 레이저 출력 유닛(5512)의 저항 보다 작도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5500)에 포함되는 제2 서브 어레이(5520)의 경우, 상기 제3 레이저 출력 유닛(5521)이 상기 제4 레이저 출력 유닛(5522) 보다 상기 레이저 출력 어레이(5500)의 가로 방향 중심(5550)에 가깝게 배치될 수 있으며, 이 때, 상기 제3 레이저 출력 유닛(5521)의 저항은 상기 제4 레이저 출력 유닛(5522)의 저항 보다 작도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전원 공급부(5531)와 상기 제2 전원 공급부(5541)는 서로 동일한 타이밍에 각각 상기 제1 서브 어레이(5510) 및 상기 제2 서브 어레이(5520)에 에너지를 공급할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 서브 어레이(5510)와 상기 제2 서브 어레이(5520)의 동작을 제어하기 위한 공통 구동 스위치가 구비되는 경우, 상기 제1 전원 공급부(5531) 및 상기 제2 전원 공급부(5541) 각각에 포함되는 커패시터는 상기 공통 구동 스위치가 동작되기 전에 충전될 수 있어, 상기 공통 구동 스위치가 동작되는 경우 동일한 타이밍에 상기 제1 서브 어레이(5510) 및 상기 제2 서브 어레이(5520)에 에너지를 공급할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 24는 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 24를 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5600)는 복수개의 레이저 출력 유닛, 적어도 하나의 서브 어레이, 적어도 하나의 전원 공급부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 적어도 하나의 서브 어레이는 상기 복수개의 레이저 출력 유닛 중 동작적으로 연결된 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있으며, 물리적으로 연결된 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있고, 동일한 전원 공급부와 연결된 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 상부 전도체에 의해 정의되는 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 전원 공급부와 전기적으로 연결된 커패시터에 의해 정의되는 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다시 도 23을 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5600)는 적어도 하나의 서브 어레이를 포함할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5600)는 제1 서브 어레이(5610)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5600)는 적어도 하나의 전원 공급부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5600)는 상기 제1 서브 어레이(5610)에 에너지를 공급하기 위한 제1 전원 공급부(5630)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5500)는 복수개의 레이저 출력 유닛을 포함할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5600)는 상기 제1 서브 어레이(5610)를 포함할 수 있으며, 상기 제1 서브 어레이(4610)는 제1 레이저 출력 유닛(5611), 제2 레이저 출력 유닛(5612), 제3 레이저 출력 유닛(5613) 및 제4 레이저 출력 유닛(5614)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다만, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5600), 제1 서브 어레이(5610), 제1 레이저 출력 유닛(5611), 제2 레이저 출력 유닛(5612), 제3 레이저 출력 유닛(5613) 및 제4 레이저 출력 유닛(5614), 제1 전원 공급부(5630)에 대하여는 상술한 내용들이 적용될 수 있으므로, 중복되는 서술은 생략하기로 한다.
다시 도 24를 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5600)는 전원 공급부 및 레이저 출력 유닛 사이에 위치하는 적어도 하나의 컨택을 포함할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5600)는 상기 제1 전원 공급부(5630)와 상기 제1 서브 어레이(5610) 사이에 위치하는 제1 컨택(5631) 및 제2 컨택(5632)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이 때, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 컨택(5631)은 상기 레이저 출력 어레이(5600)의 일측에 배치될 수 있으며, 상기 제2 컨택(5632)은 상기 레이저 출력 어레이(5600)의 타측에 배치될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 컨택(5631)은 상기 레이저 출력 어레이(5600)에 포함되는 상기 제1 서브 어레이(5610)의 왼쪽에 위치할 수 있으며, 상기 제2 컨택(5632)은 상기 레이저 출력 어레이(5600)에 포함되는 상기 제1 서브 어레이(5610)의 오른쪽에 위치할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.'
또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5600)는 서브 어레이와 연관된 컨택들로부터 레이저 출력 유닛 까지의 전기적 경로의 길이에 따라 레이저 출력 유닛들의 사이즈가 설계될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 서브 어레이(5610)에 포함되는 상기 제1 레이저 출력 유닛(5611) 및 상기 제2 레이저 출력 유닛(5612)는 상기 제2 컨택(5632)으로부터의 전기적 경로의 길이보다 상기 제1 컨택(5631) 으로부터의 전기적 경로의 길이가 짧게 배치되는 레이저 출력 유닛들 이며, 상기 제2 레이저 출력 유닛(5612)은 상기 제1 레이저 출력 유닛(5611)보다 상기 제1 컨택(5631)으로부터의 전기적 경로의 길이가 길도록 배치되는 경우, 상기 제2 레이저 출력 유닛(5612)의 사이즈는 상기 제1 레이저 출력 유닛(5611)의 사이즈보다 크게 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 서브 어레이(5610)에 포함되는 상기 제3 레이저 출력 유닛(5613) 및 상기 제4 레이저 출력 유닛(5614)은 상기 제1 컨택(5631)으로부터의 전기적 경로의 길이보다 상기 제2 컨택(5632)으로부터의 전기적 경로의 길이가 짧게 배치되는 레이저 출력 유닛들이며, 상기 제3 레이저 출력 유닛(5613)은 상기 제4 레이저 출력 유닛(5614)보다 상기 제2 컨택(5632)으로부터의 전기적 경로의 길이가 길도록 배치되는 경우, 상기 제3 레이저 출력 유닛(5613)의 사이즈는 상기 제4 레이저 출력 유닛(5614)의 사이즈보다 크게 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5600)는 상기 레이저 출력 어레이(5600)의 가로 방향 중심에 가까워질수록 레이저 출력 유닛의 사이즈가 커지도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5600)에 포함되는 제1 서브 어레이(5610)의 경우, 상기 제2 레이저 출력 유닛(5612)이 상기 제1 레이저 출력 유닛(5611) 보다 상기 레이저 출력 어레이(5600)의 가로 방향 중심(5650)에 가깝게 배치될 수 있으며, 이 때, 상기 제2 레이저 출력 유닛(5612)의 사이즈는 상기 제1 레이저 출력 유닛(5611)의 사이즈 보다 크게 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5600)에 포함되는 제1 서브 어레이(5610)의 경우, 상기 제3 레이저 출력 유닛(5613)이 상기 제4 레이저 출력 유닛(5614)보다 상기 레이저 출력 어레이(5600)의 가로 방향 중심(5650)에 가깝게 배치될 수 있으며, 이 때, 상기 제3 레이저 출력 유닛(5613)의 사이즈는 상기 제4 레이저 출력 유닛(5614)의 사이즈 보다 크게 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5600)는 상기 레이저 출력 어레이(5600)의 가로 방향 중심에 가까워질수록 레이저 출력 유닛의 저항이 작아지도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5600)에 포함되는 제1 서브 어레이(5610)의 경우, 상기 제2 레이저 출력 유닛(5612)이 상기 제1 레이저 출력 유닛(5611) 보다 상기 레이저 출력 어레이(5600)의 가로 방향 중심(5650)에 가깝게 배치될 수 있으며, 이 때, 상기 제2 레이저 출력 유닛(5612)의 저항은 상기 제1 레이저 출력 유닛(5611)의 저항 보다 작게 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5600)에 포함되는 제1 서브 어레이(5610)의 경우, 상기 제3 레이저 출력 유닛(5613)이 상기 제4 레이저 출력 유닛(5614)보다 상기 레이저 출력 어레이(5600)의 가로 방향 중심(5650)에 가깝게 배치될 수 있으며, 이 때, 상기 제3 레이저 출력 유닛(5613)의 저항은 상기 제4 레이저 출력 유닛(5614)의 저항 보다 작게 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 25는 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 25를 설명하기에 앞서, 도 16 내지 도 24를 통해 설명한 바와 같이, 레이저 출력 어레이로부터 출력되는 레이저들의 파워를 보다 균일하게 만들기 위해서, 전원 공급부로부터의 전기적 경로의 길이, 상부 전도체의 저항 등이 고려될 수 있다.
따라서, 이상적으로는 전원 공급부로부터 각각의 레이저 출력 유닛들 까지의 전기적 경로의 길이가 상이한 경우, 각각의 레이저 출력 유닛들에 인가되는 전압의 크기가 상이해지므로, 각각의 레이저 출력 유닛들로부터 출력되는 레이저들의 파워를 보다 균일하게 하기 위해서는 각각의 레이저 출력 유닛들의 사이즈가 서로 상이해야할 수 있다.
그러나, 실제 제조 공정상에서 조절될 수 있는 단위 사이즈 등의 한정 사항들이 있으므로, 모든 레이저 출력 유닛들의 사이즈가 상이하게 제작되기 어려울 수 있다.
따라서, 도 25를 통해 아래에서 기술하는 바와 같이 설계된 레이저 출력 어레이가 필요할 수 있다.
도 25를 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5700)는 복수개의 레이저 출력 유닛, 적어도 하나의 서브 어레이, 적어도 하나의 전원 공급부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 적어도 하나의 서브 어레이는 상기 복수개의 레이저 출력 유닛 중 동작적으로 연결된 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있으며, 물리적으로 연결된 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있고, 동일한 전원 공급부와 연결된 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 상부 전도체에 의해 정의되는 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 전원 공급부와 전기적으로 연결된 커패시터에 의해 정의되는 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다시 도 25를 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5700)는 적어도 하나의 서브 어레이를 포함할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5700)는 제1 서브 어레이(5710)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5700)는 적어도 하나의 전원 공급부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5700)는 상기 제1 서브 어레이(5710)에 에너지를 공급하기 위한 제1 전원 공급부(5730)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5700)는 복수개의 레이저 출력 유닛을 포함할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5700)는 상기 제1 서브 어레이(5710)를 포함할 수 있으며, 상기 제1 서브 어레이(5710)는 제1 레이저 출력 유닛(5711), 제2 레이저 출력 유닛(5712) 및 제3 레이저 출력 유닛(5713)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다만, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5700), 제1 서브 어레이(5710), 제1 레이저 출력 유닛(5711), 제2 레이저 출력 유닛(5712), 제3 레이저 출력 유닛(5713) 및 제1 전원 공급부(5730)에 대하여는 상술한 내용들이 적용될 수 있으므로, 중복되는 서술은 생략하기로 한다.
다시 도 25를 참조하면, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5700)는 전원 공급부로부터 레이저 출력 유닛 까지의 전기적 경로의 길이가 길수록 레이저 출력 유닛의 사이즈가 커지도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 서브 어레이(5710)에 포함되는 상기 제1 레이저 출력 유닛(5711)은 상기 제1 서브 어레이(5710)에 포함되는 상기 제2 레이저 출력 유닛(5712)보다 상기 제1 전원 공급부(5730)로부터의 전기적 경로의 길이가 길도록 배치될 수 있고, 상기 제2 레이저 출력 유닛(5712)은 상기 제3 레이저 출력 유닛(5713) 보다 상기 제1 전원 공급부(5730)로부터의 전기적 경로의 길이가 길도록 배치될 수 있으며, 이 때, 상기 제1 레이저 출력 유닛(5711)의 사이즈는 상기 제2 레이저 출력 유닛(5712)의 사이즈 보다 크게 설계되며, 상기 제2 레이저 출력 유닛(5712)의 사이즈는 상기 제3 레이저 출력 유닛(5713)의 사이즈 보다 크게 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5700)는 동일한 사이즈로 제공되는 복수개의 레이저 출력 유닛을 포함하는 레이저 출력 유닛 세트를 포함할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5700)는 제1 사이즈로 제공되는 제1 레이저 출력 유닛 세트(5721), 제2 사이즈로 제공되는 제2 레이저 출력 유닛 세트(5722) 및 제3 사이즈로 제공되는 제3 레이저 출력 유닛 세트(5723)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 출력 어레이(5700)는 전원 공급부로부터 레이저 출력 유닛 세트 까지의 전기적 경로의 길이가 길수록 레이저 출력 유닛 세트에 포함되는 레이저 출력 유닛의 사이즈가 커지도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 레이저 출력 유닛 세트(5721)는 상기 제2 레이저 출력 유닛 세트(5722) 보다 상기 제1 전원 공급부(5730)로부터의 전기적 경로의 길이가 길도록 배치될 수 있고, 상기 제2 레이저 출력 유닛 세트(5722)는 상기 제3 레이저 출력 유닛 세트(5723) 보다 상기 제1 전원 공급부(5730)로부터의 전기적 경로의 길이가 길도록 배치될 수 있으며, 이 때, 상기 제1 사이즈는 상기 제2 사이즈 보다 크며, 상기 제2 사이즈는 상기 제3 사이즈 보다 크게 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이상에서, 도 16 내지 도 25를 통해 레이저 출력 유닛들의 사이즈를 조절하여 레이저 출력 어레이로부터 출력되는 레이저의 파워의 균일성(Uniformity)을 향상시키는 설계에 대하여 설명하였다.
다만, 레이저 출력 어레이에 포함되는 레이저 출력 유닛들 중 최대 사이즈를 갖는 레이저 출력 유닛의 사이즈를 고정시킨 상태에서 레이저 출력 어레이로부터 출력되는 레이저의 파워의 균일성을 향상시키기 위해 레이저 출력 유닛들 중 최소 사이즈를 갖는 레이저 출력 유닛의 사이즈를 감소시키는 경우 전체적인 저항이 높아져 레이저 출력 어레이로부터 출력되는 레이저의 파워의 전체적인 세기가 줄어들 수 있다.
또한, 이 경우, 레이저 출력 유닛들 중 최소 사이즈를 갖는 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워의 감소량 대비 레이저 출력 유닛들 중 최대 사이즈를 갖는 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워의 증가량이 적은 경우에 레이저 출력 어레이로부터 출력되는 레이저들의 전체적인 효율이 감소될 수 있다.
이는 예시적으로 도 26을 통해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 26은 일 실시예에 따라 설계된 레이저 출력 어레이에 포함되는 레이저 출력 유닛들의 사이즈 및 파워를 설명하기 위한 도면이다.
우선, 도 26의 <Emitter size> 에 대한 그래프의 X 축은 레이저 출력 어레이에 포함되는 레이저 출력 유닛들의 인덱스(index)에 대한 축 이며, 그래프의 Y 축은 각각의 레이저 출력 유닛들의 사이즈에 대한 축이다.
또한, 도 26의 <Peak Power distribution> 에 대한 그래프의 X 축은 레이저 출력 어레이에 포함되는 레이저 출력 유닛들의 인덱스(index)에 대한 축이며, 그래프의 Y축은 각각의 레이저 출력 유닛들로부터 출력된 레이저의 파워에 대한 축이다.
이 때, 레이저 출력 유닛들의 인덱스는 전원 공급부로부터 각각의 레이저 출력 유닛들까지의 전기적 경로가 짧은 순서에 따라 넘버링된 숫자일 수 있다.
또한, 도 26은 2가지의 실시예에 따라 설계된 레이저 출력 어레이에 대한 그래프를 도시하고 있다.
이 때, 첫번째 실시예에 따라 설계된 레이저 출력 어레이는 최대 레이저 출력 유닛의 사이즈를 20um 로 하되, 레이저 출력 어레이로부터 출력되는 레이저 중 가장 작은 파워로 출력되는 레이저의 파워가 가장 큰 파워로 출력되는 레이저의 파워의 55% 가 되도록 레이저 출력 유닛들의 크기가 설계된 레이저 출력 어레이 일 수 있다.
또한, 이 때, 두번째 실시예에 따라 설계된 레이저 출력 어레이는 최대 레이저 출력 유닛의 사이즈를 20um 로 하되, 레이저 출력 어레이로부터 출력되는 레이저 중 가장 작은 파워로 출력되는 레이저의 파워가 가장 큰 파워로 출력되는 레이저의 파워의 76%가 되도록 레이저 출력 유닛들의 크기가 설계된 레이저 출력 어레이 일 수 있다.
또한, 도 26을 참조하면, 레이저 출력 어레이로부터 출력되는 레이저 중 가장 작은 파워로 출력되는 레이저를 출력하는 레이저 출력 유닛의 인덱스는 100일 수 있으며, 레이저 출력 어레이로부터 출력되는 레이저 중 가장 큰 파워로 출력되는 레이저를 출력하기 위한 레이저 출력 유닛의 인덱스는 1일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 도 26을 참조하면, 첫번째 실시예에 따라 설계된 레이저 출력 어레이로부터 출력되는 레이저 중 가장 작은 파워로 출력되는 레이저의 파워는 0.23 일 수 있으며, 가장 큰 파워로 출력되는 레이저의 파워는 0.42일 수 있다.
또한, 도 26을 참조하면, 두번째 실시예에 따라 설계된 레이저 출력 어레이로부터 출력되는 레이저 중 가장 작은 파워로 출력되는 레이저의 파워는 0.25 일 수 있으며, 가장 큰 파워로 출력되는 레이저의 파워는 0.33일 수 있다.
따라서, 도 26을 참조하면, 레이저 출력 어레이로부터 출력되는 레이저들의 균일성(Uniformity)이 55%로 설계된 첫번째 실시예에 따른 레이저 출력 어레이에서 레이저 출력 어레이로부터 출력되는 레이저들의 균일성(Uniformity)이 76%로 설계된 두번째 실시예에 따른 레이저 출력 어레이로 설계를 변경하는 경우, 가장 큰 파워로 출력되는 레이저의 파워가 0.42에서 0.33으로 20% 감소하는 반면 가장 작은 파워로 출력되는 레이저의 파워가 0.23에서 0.25로 9% 증가하게 된다.
즉, 도 26을 참조하면, 첫번째 실시예에 따라 설계된 레이저 출력 어레이에서 두번째 실시예에 따라 설계된 레이저 출력 어레이로 변경되는 경우 레이저 출력 어레이로부터 출력되는 레이저들의 균일성은 증가될 수 있으나, 가장 큰 파워로 출력되는 레이저의 파워가 많이 감소하고, 가장 작은 파워로 출력되는 레이저의 파워가 조금 증가하게 되어 레이저 출력 어레이로부터 출력되는 레이저들의 전체적인 효율이 떨어지게 될 수 있다.
따라서, 레이저 출력 어레이로부터 출력되는 레이저들의 균일성을 일정 수준으로 확보하되, 라이다 장치에 포함되는 레이저 디텍팅 어레이에 포함되는 각각의 디텍팅 유닛들로 수광되는 광량의 균일성을 확보하기 위한 추가적인 설계 방법이 필요할 수 있다.
도 27은 일 실시예에 따른 라이다 장치에 포함되는 수신 옵틱의 조도(Illumination) 에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 27을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(6000)는 수신 옵틱(6010) 및 레이저 디텍팅 어레이(6020)를 포함할 수 있으며, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020)는 제1 레이저 디텍팅 유닛(6021) 및 제2 레이저 디텍팅 유닛(6022)를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 수신 옵틱(6010), 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020), 상기 제1 레이저 디텍팅 유닛(6021) 및 상기 제2 레이저 디텍팅 유닛(6022)에 대하여는 상술한 내용들이 적용될 수 있으므로, 중복되는 서술은 생략하기로 한다.
일 실시예에 따르면, 특정 각도로 상기 수신 옵틱(6010)에 입사되는 빛은 상기 수신 옵틱(6010)의 이미지 평면 상의 특정 영역에 도달할 수 있다.
이 때, 상기 수신 옵틱(6010)을 통해 상기 이미지 평면 상의 특정 영역에 도달하는 빛의 광량이 특정 영역에 대한 조도로 정의될 수 있다.
예를 들어, 상기 수신 옵틱(6010)을 통해 상기 수신 옵틱(6010)의 상기 이미지 평면 상의 제1 영역에 도달하는 빛의 광량이 상기 이미지 평면 상의 제1 영역에 대한 조도로 정의될 수 있으며, 상기 수신 옵틱(6010)을 통해 상기 수신 옵틱(6010)의 상기 이미지 평면 상의 제2 영역에 도달하는 빛의 광량이 상기 이미지 평면 상의 제2 영역에 대한 조도로 정의될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따르면, 특정 각도로 상기 수신 옵틱(6010)에 입사되는 빛은 상기 수신 옵틱(6010)의 초점 평면 상의 특정 영역에 도달할 수 있다.
이 때, 상기 수신 옵틱(6010)을 통해 상기 초점 평면 상의 특정 영역에 도달하는 빛의 광량이 특정 영역에 대한 조도로 정의될 수 있다.
예를 들어, 상기 수신 옵틱(6010)을 통해 상기 수신 옵틱(6010)의 상기 초점 평면 상의 제1 영역에 도달하는 빛의 광량이 상기 초점 평면 상의 제1 영역에 대한 조도로 정의될 수 있으며, 상기 수신 옵틱(6010)을 통해 상기 수신 옵틱(6010)의 상기 초점 평면 상의 제2 영역에 도달하는 빛의 광량이 상기 초점 평면 상의 제2 영역에 대한 조도로 정의될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따르면, 특정 각도로 상기 수신 옵틱(6010)에 입사되는 빛은 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 특정 영역에 도달 할 수 있다.
이 때, 상기 수신 옵틱(6010)을 통해 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 특정 영역에 도달하는 빛의 광량이 특정 영역에 대한 조도(Illumination)로 정의될 수 있다.
예를 들어, 상기 수신 옵틱(6010)을 통해 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 제1 영역에 도달하는 빛의 광량이 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 제1 영역에 대한 조도로 정의될 수 있으며, 상기 수신 옵틱(6010)을 통해 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 제2 영역에 도달하는 빛의 광량이 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 제2 영역에 대한 조도로 정의될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따르면, 특정 각도로 상기 수신 옵틱(6010)에 입사되는 빛은 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 특정 디텍팅 유닛에 도달할 수 있다.
이 때, 상기 수신 옵틱(6010)을 통해 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 특정 디텍팅 유닛에 도달하는 빛의 광량이 특정 디텍팅 유닛에 대한 조도로 정의될 수 있다.
예를 들어, 상기 수신 옵틱(6010)을 통해 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 제1 디텍팅 유닛(6021)에 도달하는 빛의 광량이 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020)상의 상기 제1 디텍팅 유닛(6021)에 대한 조도로 정의될 수 있으며, 상기 수신 옵틱(6010)을 통해 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 제2 디텍팅 유닛(6022)에 도달하는 빛의 광량이 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 상기 제2 디텍팅 유닛(6022)에 대한 조도로 정의될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상술한 바에 따라, 특정 영역, 특정 디텍팅 유닛 등에 도달하는 빛의 광량은 상기 수신 옵틱(6010)으로 입사되는 빛의 광량에 따라 절대적인 크기가 상이해질 수 있으므로, 상술한 특정 영역 또는 특정 디텍팅 유닛 등에 대한 조도는 동일한 광량으로 상기 수신 옵틱(6010)에 입사되는 빛에 대한 상대적인 조도로 비교되는 것이 바람직할 수 있다.
예를 들어, 상기 수신 옵틱(6010)의 이미지 평면 상의 제1 영역에 대한 조도와 상기 수신 옵틱(6010)의 이미지 평면 상의 제2 영역에 대한 조도가 서로 비교될 수 있으며, 이 때, 상기 수신 옵틱(6010)의 이미지 평면 상의 제1 영역에 대한 조도는 제1 광량 및 제1 각도로 상기 수신 옵틱(6010)에 입사되는 빛을 기초로 상기 이미지 평면 상의 제1 영역에서 측정되는 광량일 수 있으며, 상기 수신 옵틱(6010)의 이미지 평면 상의 제2 영역에 대한 조도는 상기 제1 광량 및 제2 각도로 상기 수신 옵틱(6010)에 입사되는 빛을 기초로 상기 이미지 평면 상의 제2 영역에서 측정되는 광량일 수 있다.
또한, 예를 들어, 상기 수신 옵틱(6010)의 초점 평면 상의 제1 영역에 대한 조도와 상기 수신 옵틱(6010)의 초점 평면 상의 제2 영역에 대한 조도가 서로 비교될 수 있으며, 이 때, 상기 수신 옵틱(6010)의 초점 평면 상의 제1 영역에 대한 조도는 제1 광량 및 제1 각도로 상기 수신 옵틱(6010)에 입사되는 빛을 기초로 상기 초점 평면 상의 제1 영역에서 측정되는 광량일 수 있으며, 상기 수신 옵틱(6010)의 초점 평면 상의 제2 영역에 대한 조도는 상기 제1 광량 및 제2 각도로 상기 수신 옵틱(6010)에 입사되는 빛을 기초로 상기 초점 평면 상의 제2 영역에서 측정되는 광량일 수 있다.
또한, 예를 들어, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 제1 영역에 대한 조도와 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 제2 영역에 대한 조도가 서로 비교될 수 있으며, 이 때, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 제1 영역에 대한 조도는 제1 광량 및 제1 각도로 상기 수신 옵틱(6010)에 입사되는 빛을 기초로 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 제1 영역에서 측정되는 광량일 수 있으며, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 제2 영역에 대한 조도는 상기 제1 광량 및 제2 각도로 상기 수신 옵틱(6010)에 입사되는 빛을 기초로 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 제2 영역에서 측정되는 광량일 수 있다.
또한, 예를 들어, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 제1 디텍팅 유닛(6021)에 대한 조도와 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 제2 디텍팅 유닛(6022)가 서로 비교될 수 있으며, 이 때, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 제1 디텍팅 유닛(6021)에 대한 조도는 제1 광량 및 제1 각도로 상기 수신 옵틱(6010)에 입사되는 빛을 기초로 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 제1 디텍팅 유닛(6021)에서 측정되는 광량일 수 있으며, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 제2 디텍팅 유닛(6022)에 대한 조도는 상기 제1 광량 및 제2 각도로 상기 수신 옵틱(6010)에 입사되는 빛을 기초로 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 제2 디텍팅 유닛(6022)에서 측정되는 광량일 수 있다.
또한, 상술한 바에 따라 특정 영역, 특정 디텍팅 유닛 등에 대한 조도는 상대 조도(Relative Illumination)로 표현될 수 있다.
이 때, 통상적으로 상대 조도는 특정 영역 중 조도가 가장 큰 영역 대비 상대적 조도를 의미할 수 있다.
예를 들어, 상기 수신 옵틱(6010)의 이미지 평면 상의 제1 영역에 대한 상대 조도는 상기 수신 옵틱(6010)의 이미지 평면 상의 영역 중 조도가 가장 큰 제3 영역에 대한 조도의 비율을 의미할 수 있으며, 상기 수신 옵틱(6010)의 이미지 평면 상의 제2 영역에 대한 상대 조도는 상기 수신 옵틱(6010)의 이미지 평면 상의 영역 중 조도가 가장 큰 제3 영역에 대한 조도의 비율을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 상기 수신 옵틱(6010)의 초점 평면 상의 제1 영역에 대한 상대 조도는 상기 수신 옵틱(6010)의 초점 평면 상의 영역 중 조도가 가장 큰 제3 영역에 대한 조도의 비율을 의미할 수 있으며, 상기 수신 옵틱(6010)의 초점 평면 상의 제2 영역에 대한 상대 조도는 상기 수신 옵틱(6010)의 초점 평면 상의 영역 중 조도가 가장 큰 제3 영역에 대한 조도의 비율을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 제1 영역에 대한 상대 조도는 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 영역 중 조도가 가장 큰 제3 영역에 대한 조도의 비율을 의미할 수 있으며, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 제2 영역에 대한 상대 조도는 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 영역 중 조도가 가장 큰 제3 영역에 대한 조도의 비율을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 제1 디텍팅 유닛(6021)에 대한 상대 조도는 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 디텍팅 유닛 중 조도가 가장 큰 제3 디텍팅 유닛에 대한 조도의 비율을 의미할 수 있으며, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 제2 디텍팅 유닛(6022)에 대한 상대 조도는 상기 레이저 디텍팅 어레이(6020) 상의 디텍팅 유닛 중 조도가 가장 큰 제3 디텍팅 유닛에 대한 조도의 비율을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이상에서, 일 실시예에 따른 수신 옵틱(6010)의 조도 및 상대 조도에 대하여 설명하였다.
따라서, 일 실시예에 따른 수신 옵틱(6010)의 조도 또는 상대 조도에 대한 설계를 기초로 일 실시예에 따른 레이저 디텍팅 어레이(6020)에 포함되는 각각의 디텍팅 유닛들로 수광되는 광량의 균일성을 확보할 수 있으며, 이에 대하여는 아래에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 28은 일 실시예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 28을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(6100)는 송신 모듈(Transmission module) 및 수신 모듈(Reception module)을 포함할 수 있다.
이 때, 상기 송신 모듈은 송신 옵틱(6110) 및 레이저 출력 어레이(6130)를 포함할 수 있으며, 상기 수신 모듈은 수신 옵틱(6120) 및 레이저 디텍팅 어레이(6140)를 포함할 수 있다.
또한, 이 때, 상기 송신 모듈, 상기 수신 모듈, 상기 송신 옵틱(6110), 상기 수신 옵틱(6120), 상기 레이저 출력 어레이(6130) 및 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140)에 대하여는 상술한 내용들이 적용될 수 있으므로, 중복되는 서술은 생략하기로 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 레이저 출력 어레이(6130)로부터 출력된 레이저는 상기 송신 옵틱(6110)에 의해 다양한 방향으로 스티어링 될 수 있다.
예를 들어, 상기 레이저 출력 어레이(6130)에 포함되는 제1 레이저 출력 유닛(6131)으로부터 출력된 제1 레이저는 상기 송신 옵틱(6110)에 의해 스티어링되어 제1 방향으로 조사될 수 있으며, 상기 레이저 출력 어레이(6130)에 포함되는 제2 레이저 출력 유닛(6132)으로부터 출력된 제2 레이저는 상기 송신 옵틱(6110)에 의해 스티어링되어 제2 방향으로 조사될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따르면, 다양한 방향으로부터 상기 수신 옵틱(6120)에 입사되는 빛은 상기 수신 옵틱(6120)에 의해 서로 다른 디텍팅 유닛으로 분배될 수 있다.
예를 들어, 상기 수신 옵틱(6120)에 제1 방향으로부터 입사되는 빛은 상기 수신 옵틱(6120)에 의해 제1 디텍팅 유닛(6141)으로 분배될 수 있으며, 상기 수신 옵틱(6120)에 제2 방향으로부터 입사되는 빛은 상기 수신 옵틱(6120)에 의해 제2 디텍팅 유닛(6142)으로 분배될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 레이저 출력 어레이(6130)로부터 출력된 레이저가 대상체로부터 반사된 경우 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140)에서 감지될 수 있다.
예를 들어, 상기 레이저 출력 어레이(6130)에 포함되는 제1 레이저 출력 유닛(6131)으로부터 출력된 제1 레이저는 상기 송신 옵틱(6110)에 의해 스티어링되어 제1 방향으로 조사될 수 있으며, 상기 제1 레이저가 대상체로부터 반사된 경우, 상기 수신 옵틱(6120)에 입사되어 상기 수신 옵틱(6120)에 의해 상기 제1 디텍팅 유닛(6141)으로 분배될 수 있고, 상기 레이저 출력 어레이(6130)에 포함되는 제2 레이저 출력 유닛(6132)으로부터 출력된 제2 레이저는 상기 송신 옵틱(6110)에 의해 스티어링 되어 제2 방향으로 조사될 수 있으며, 상기 제2 레이저가 대상체로부터 반사된 경우, 상기 수신 옵틱(6120)에 입사되어 상기 수신 옵틱(6120)에 의해 상기 제2 디텍팅 유닛(6142)으로 분배될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이 때, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 상기 제1 디텍팅 유닛(6141)은 서로 광학적으로 커플링되어 있다고 표현될 수 있으며, 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 상기 제2 디텍팅 유닛(6142)은 서로 광학적으로 커플링되어 있다고 표현될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 레이저 출력 어레이(6130)에 대하여는 도 23 및 도 24에서 설명한 내용들이 적용될 수 있으므로, 중복되는 서술은 생략하기로 한다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131) 및 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)을 포함하는 제1 레이저 출력 서브 어레이를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 레이저 출력 서브 어레이는 복수개의 레이저 출력 유닛 중 동작적으로 연결된 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있으며, 물리적으로 연결된 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있고, 동일한 전원 공급부와 연결된 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있으며, 적어도 하나의 상부 전도체에 의해 정의되는 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있으며, 전원 공급부와 전기적으로 연결된 커패시터에 의해 정의되는 레이저 출력 유닛의 그룹을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따르면, 레이저 출력 서브 어레이에 포함되는 복수개의 레이저 출력 유닛들은 레이저 출력 어레이의 중심에 가깝게 배치될수록 사이즈가 커질 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 제1 레이저 출력 서브 어레이에 포함되는 제1 레이저 출력 유닛(6131)은 상기 제1 레이저 출력 서브 어레이에 포함되는 제2 레이저 출력 유닛(6132)보다 레이저 출력 어레이(6130)의 중심에 가깝게 배치되며, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)의 사이즈는 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)의 사이즈 보다 크게 제공될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 수신 옵틱(6120)의 특정 영역에 대한 조도는 상기 레이저 출력 어레이(6130)에 포함되는 레이저 출력 유닛들의 사이즈와 관련되도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 수신 옵틱(6120)의 이미지 평면 상의 제1 영역에 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되는 제1 디텍팅 유닛(6141)이 배치되며, 상기 수신 옵틱(6120)의 이미지 평면 상의 제2 영역에 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링되는 제2 디텍팅 유닛(6142)이 배치되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)의 사이즈가 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)의 사이즈보다 크게 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 이미지 평면 상의 제1 영역에 대한 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 이미지 평면 상의 제2 영역에 대한 조도 보다 크도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 수신 옵틱(6120)의 초점 평면 상의 제1 영역에 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되는 제1 디텍팅 유닛(6141)이 배치되며, 상기 수신 옵틱(6120)의 초점 평면 상의 제2 영역에 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링되는 제2 디텍팅 유닛(6142)이 배치되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)의 사이즈가 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)의 사이즈보다 크게 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 초점 평면 상의 제1 영역에 대한 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 초점 평면 상의 제2 영역에 대한 조도 보다 크도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제1 영역에 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되는 제1 디텍팅 유닛(6141)이 배치되며, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제2 영역에 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링되는 제2 디텍팅 유닛(6142)이 배치되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)의 사이즈가 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)의 사이즈보다 크게 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제1 영역에 대한 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제2 영역에 대한 조도 보다 크도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 상기 제1 디텍팅 유닛(6141)이 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되며, 상기 제2 디텍팅 유닛(6142)이 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링 되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)의 사이즈가 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)의 사이즈보다 크게 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 제1 디텍팅 유닛(6141)에 대한 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 제2 디텍팅 유닛(6142)에 대한 조도보다 크도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 수신 옵틱(6120)의 특정 영역에 대한 상대 조도는 상기 레이저 출력 어레이(6130)에 포함되는 레이저 출력 유닛들의 사이즈와 관련되도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 수신 옵틱(6120)의 이미지 평면 상의 제1 영역에 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되는 제1 디텍팅 유닛(6141)이 배치되며, 상기 수신 옵틱(6120)의 이미지 평면 상의 제2 영역에 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링되는 제2 디텍팅 유닛(6142)이 배치되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)의 사이즈가 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)의 사이즈보다 크게 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 이미지 평면 상의 제1 영역에 대한 상대 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 이미지 평면 상의 제2 영역에 대한 상대 조도 보다 크도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 수신 옵틱(6120)의 초점 평면 상의 제1 영역에 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되는 제1 디텍팅 유닛(6141)이 배치되며, 상기 수신 옵틱(6120)의 초점 평면 상의 제2 영역에 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링되는 제2 디텍팅 유닛(6142)이 배치되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)의 사이즈가 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)의 사이즈보다 크게 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 초점 평면 상의 제1 영역에 대한 상대 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 초점 평면 상의 제2 영역에 대한 상대 조도 보다 크도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제1 영역에 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되는 제1 디텍팅 유닛(6141)이 배치되며, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제2 영역에 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링되는 제2 디텍팅 유닛(6142)이 배치되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)의 사이즈가 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)의 사이즈보다 크게 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제1 영역에 대한 상대 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제2 영역에 대한 상대 조도 보다 크도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 상기 제1 디텍팅 유닛(6141)이 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되며, 상기 제2 디텍팅 유닛(6142)이 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링 되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)의 사이즈가 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)의 사이즈보다 크게 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 제1 디텍팅 유닛(6141)에 대한 상대 조도(6161)는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 제2 디텍팅 유닛(6142)에 대한 상대 조도(6162)보다 크도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 수신 옵틱(6120)의 특정 영역에 대한 조도는 상기 레이저 출력 어레이(6130)에 포함되는 레이저 출력 유닛들의 저항과 관련되도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 수신 옵틱(6120)의 이미지 평면 상의 제1 영역에 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되는 제1 디텍팅 유닛(6141)이 배치되며, 상기 수신 옵틱(6120)의 이미지 평면 상의 제2 영역에 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링되는 제2 디텍팅 유닛(6142)이 배치되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)의 저항이 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)의 저항보다 작게 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 이미지 평면 상의 제1 영역에 대한 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 이미지 평면 상의 제2 영역에 대한 조도 보다 크도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 수신 옵틱(6120)의 초점 평면 상의 제1 영역에 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되는 제1 디텍팅 유닛(6141)이 배치되며, 상기 수신 옵틱(6120)의 초점 평면 상의 제2 영역에 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링되는 제2 디텍팅 유닛(6142)이 배치되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)의 저항이 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)의 저항보다 작게 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 초점 평면 상의 제1 영역에 대한 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 초점 평면 상의 제2 영역에 대한 조도 보다 크도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제1 영역에 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되는 제1 디텍팅 유닛(6141)이 배치되며, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제2 영역에 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링되는 제2 디텍팅 유닛(6142)이 배치되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)의 저항이 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)의 저항보다 작게 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제1 영역에 대한 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제2 영역에 대한 조도 보다 크도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 상기 제1 디텍팅 유닛(6141)이 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되며, 상기 제2 디텍팅 유닛(6142)이 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링 되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)의 저항이 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)의 저항보다 작게 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 제1 디텍팅 유닛(6141)에 대한 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 제2 디텍팅 유닛(6142)에 대한 조도보다 크도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 수신 옵틱(6120)의 특정 영역에 대한 상대 조도는 상기 레이저 출력 어레이(6130)에 포함되는 레이저 출력 유닛들의 저항과 관련되도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 수신 옵틱(6120)의 이미지 평면 상의 제1 영역에 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되는 제1 디텍팅 유닛(6141)이 배치되며, 상기 수신 옵틱(6120)의 이미지 평면 상의 제2 영역에 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링되는 제2 디텍팅 유닛(6142)이 배치되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)의 저항이 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)의 저항보다 작게 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 이미지 평면 상의 제1 영역에 대한 상대 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 이미지 평면 상의 제2 영역에 대한 상대 조도 보다 크도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 수신 옵틱(6120)의 초점 평면 상의 제1 영역에 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되는 제1 디텍팅 유닛(6141)이 배치되며, 상기 수신 옵틱(6120)의 초점 평면 상의 제2 영역에 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링되는 제2 디텍팅 유닛(6142)이 배치되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)의 저항이 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)의 저항보다 작게 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 초점 평면 상의 제1 영역에 대한 상대 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 초점 평면 상의 제2 영역에 대한 상대 조도 보다 크도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제1 영역에 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되는 제1 디텍팅 유닛(6141)이 배치되며, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제2 영역에 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링되는 제2 디텍팅 유닛(6142)이 배치되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)의 저항이 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)의 저항보다 작게 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제1 영역에 대한 상대 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제2 영역에 대한 상대 조도 보다 크도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 상기 제1 디텍팅 유닛(6141)이 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되며, 상기 제2 디텍팅 유닛(6142)이 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링 되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)의 저항이 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)의 저항보다 작게 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 제1 디텍팅 유닛(6141)에 대한 상대 조도(6161)는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 제2 디텍팅 유닛(6142)에 대한 상대 조도(6162)보다 크도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 레이저 출력 어레이(6130)로부터 출력된 레이저들의 파워는 전원 공급부로부터의 전기적 경로의 길이, 저항의 크기, 레이저 출력 유닛의 사이즈 등과 관련있을 수 있으며, 이에 대하여는 상술한 내용들이 적용될 수 있으므로, 중복되는 서술은 생략하기로 한다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 레이저 출력 어레이(6130)로부터 출력된 레이저들의 파워는 서로 상이할 수 있다.
예를 들어, 상기 레이저 출력 어레이(6130)에 포함되는 제2 레이저 출력 유닛(6132)으로부터 출력되는 레이저의 파워(6152)를 100%라고 할 때, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)으로부터 출력되는 레이저의 파워(6151)는 100% 보다 작을 수 있다.
보다 구체적인 예를 들어, 상기 레이저 출력 어레이(6130)에 포함되는 제2 레이저 출력 유닛(6132)으로부터 출력되는 레이저의 파워(6152)를 100%라고 할 때, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)으로부터 출력되는 레이저의 파워(6151)는 55% 가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 수신 옵틱(6120)의 특정 영역에 대한 조도는 상기 레이저 출력 어레이(6130)에 포함되는 레이저 출력 유닛들로부터 출력되는 레이저의 파워와 관련되도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 수신 옵틱(6120)의 이미지 평면 상의 제1 영역에 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되는 제1 디텍팅 유닛(6141)이 배치되며, 상기 수신 옵틱(6120)의 이미지 평면 상의 제2 영역에 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링되는 제2 디텍팅 유닛(6142)이 배치되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)으로부터 출력되는 제1 레이저의 파워(6151)가 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)으로부터 출력되는 제2 레이저의 파워(6152) 보다 작게 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 이미지 평면 상의 제1 영역에 대한 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 이미지 평면 상의 제2 영역에 대한 조도 보다 크도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 수신 옵틱(6120)의 초점 평면 상의 제1 영역에 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되는 제1 디텍팅 유닛(6141)이 배치되며, 상기 수신 옵틱(6120)의 초점 평면 상의 제2 영역에 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링되는 제2 디텍팅 유닛(6142)이 배치되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)으로부터 출력되는 제1 레이저의 파워(6151)가 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)으로부터 출력되는 제2 레이저의 파워(6152) 보다 작게 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 초점 평면 상의 제1 영역에 대한 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 초점 평면 상의 제2 영역에 대한 조도 보다 크도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제1 영역에 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되는 제1 디텍팅 유닛(6141)이 배치되며, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제2 영역에 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링되는 제2 디텍팅 유닛(6142)이 배치되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)으로부터 출력되는 제1 레이저의 파워(6151)가 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)으로부터 출력되는 제2 레이저의 파워(6152) 보다 작게 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제1 영역에 대한 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제2 영역에 대한 조도 보다 크도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 상기 제1 디텍팅 유닛(6141)이 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되며, 상기 제2 디텍팅 유닛(6142)이 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링 되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)으로부터 출력되는 제1 레이저의 파워(6151)가 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)으로부터 출력되는 제2 레이저의 파워(6152) 보다 작게 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 제1 디텍팅 유닛(6141)에 대한 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 제2 디텍팅 유닛(6142)에 대한 조도보다 크도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 수신 옵틱(6120)의 특정 영역에 대한 상대 조도는 상기 레이저 출력 어레이(6130)에 포함되는 레이저 출력 유닛들로부터 출력되는 레이저의 파워와 관련되도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 수신 옵틱(6120)의 이미지 평면 상의 제1 영역에 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되는 제1 디텍팅 유닛(6141)이 배치되며, 상기 수신 옵틱(6120)의 이미지 평면 상의 제2 영역에 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링되는 제2 디텍팅 유닛(6142)이 배치되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)으로부터 출력되는 제1 레이저의 파워(6151)가 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)으로부터 출력되는 제2 레이저의 파워(6152) 보다 작게 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 이미지 평면 상의 제1 영역에 대한 상대 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 이미지 평면 상의 제2 영역에 대한 상대 조도 보다 크도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 수신 옵틱(6120)의 초점 평면 상의 제1 영역에 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되는 제1 디텍팅 유닛(6141)이 배치되며, 상기 수신 옵틱(6120)의 초점 평면 상의 제2 영역에 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링되는 제2 디텍팅 유닛(6142)이 배치되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)으로부터 출력되는 제1 레이저의 파워(6151)가 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)으로부터 출력되는 제2 레이저의 파워(6152) 보다 작게 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 초점 평면 상의 제1 영역에 대한 상대 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 초점 평면 상의 제2 영역에 대한 상대 조도 보다 크도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제1 영역에 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되는 제1 디텍팅 유닛(6141)이 배치되며, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제2 영역에 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링되는 제2 디텍팅 유닛(6142)이 배치되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)으로부터 출력되는 제1 레이저의 파워(6151)가 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)으로부터 출력되는 제2 레이저의 파워(6152) 보다 작게 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제1 영역에 대한 상대 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제2 영역에 대한 상대 조도 보다 크도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 예를 들어, 상기 제1 디텍팅 유닛(6141)이 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되며, 상기 제2 디텍팅 유닛(6142)이 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링 되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)으로부터 출력되는 제1 레이저의 파워(6151)가 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)으로부터 출력되는 제2 레이저의 파워(6152) 보다 작게 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 제1 디텍팅 유닛(6141)에 대한 상대 조도(6161)는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 제2 디텍팅 유닛(6142)에 대한 상대 조도(6162) 보다 크도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 수신 옵틱(6120)의 특정 영역에 대한 조도는 상기 레이저 출력 어레이(6130)에 포함되는 레이저 출력 유닛들로부터 출력되는 레이저의 파워를 고려하여 설계될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 수신 옵틱(6120)의 이미지 평면 상의 제1 영역에 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되는 제1 디텍팅 유닛(6141)이 배치되며, 상기 수신 옵틱(6120)의 이미지 평면 상의 제2 영역에 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링되는 제2 디텍팅 유닛(6142)이 배치되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)으로부터 출력되는 제1 레이저의 파워(6151)가 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)으로부터 출력되는 제2 레이저의 파워(6152)의 55%로 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 이미지 평면 상의 제2 영역에 대한 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 이미지 평면 상의 제1 영역에 대한 조도의 55%가 되도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 40~70% 범위가 되도록 설계될 수 있다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 수신 옵틱(6120)의 초점 평면 상의 제1 영역에 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되는 제1 디텍팅 유닛(6141)이 배치되며, 상기 수신 옵틱(6120)의 초점 평면 상의 제2 영역에 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링되는 제2 디텍팅 유닛(6142)이 배치되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)으로부터 출력되는 제1 레이저의 파워(6151)가 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)으로부터 출력되는 제2 레이저의 파워(6152)의 55%로 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 초점 평면 상의 제2 영역에 대한 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 초점 평면 상의 제1 영역에 대한 조도의 55%가 되도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 40~70% 범위가 되도록 설계될 수 있다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제1 영역에 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되는 제1 디텍팅 유닛(6141)이 배치되며, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제2 영역에 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링되는 제2 디텍팅 유닛(6142)이 배치되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)으로부터 출력되는 제1 레이저의 파워(6151)가 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)으로부터 출력되는 제2 레이저의 파워(6152)의 55%로 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제2 영역에 대한 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제1 영역에 대한 조도의 55%가 되도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 40~70% 범위가 되도록 설계될 수 있다.
또한, 예를 들어, 상기 제1 디텍팅 유닛(6141)이 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되며, 상기 제2 디텍팅 유닛(6142)이 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링 되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)으로부터 출력되는 제1 레이저의 파워(6151)가 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)으로부터 출력되는 제2 레이저의 파워(6152)의 55%로 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 제2 디텍팅 유닛(6142)에 대한 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 제1 디텍팅 유닛(6141)에 대한 조도의 55%가 되도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 40~70% 범위가 되도록 설계될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 수신 옵틱(6120)의 특정 영역에 대한 상대 조도는 상기 레이저 출력 어레이(6130)에 포함되는 레이저 출력 유닛들로부터 출력되는 레이저의 파워를 고려하여 설계될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 수신 옵틱(6120)의 이미지 평면 상의 제1 영역에 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되는 제1 디텍팅 유닛(6141)이 배치되며, 상기 수신 옵틱(6120)의 이미지 평면 상의 제2 영역에 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링되는 제2 디텍팅 유닛(6142)이 배치되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)으로부터 출력되는 제1 레이저의 파워(6151)가 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)으로부터 출력되는 제2 레이저의 파워(6152)의 55%로 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 이미지 평면 상의 제2 영역에 대한 상대 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 이미지 평면 상의 제1 영역에 대한 상대 조도의 55%가 되도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 40~70% 범위가 되도록 설계될 수 있다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 수신 옵틱(6120)의 초점 평면 상의 제1 영역에 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되는 제1 디텍팅 유닛(6141)이 배치되며, 상기 수신 옵틱(6120)의 초점 평면 상의 제2 영역에 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링되는 제2 디텍팅 유닛(6142)이 배치되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)으로부터 출력되는 제1 레이저의 파워(6151)가 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)으로부터 출력되는 제2 레이저의 파워(6152)의 55%로 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 초점 평면 상의 제2 영역에 대한 상대 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 초점 평면 상의 제1 영역에 대한 상대 조도의 55%가 되도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 40~70% 범위가 되도록 설계될 수 있다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제1 영역에 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되는 제1 디텍팅 유닛(6141)이 배치되며, 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제2 영역에 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링되는 제2 디텍팅 유닛(6142)이 배치되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)으로부터 출력되는 제1 레이저의 파워(6151)가 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)으로부터 출력되는 제2 레이저의 파워(6152)의 55%로 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제2 영역에 대한 상대 조도는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 레이저 디텍팅 어레이(6140) 상의 제1 영역에 대한 상대 조도의 55%가 되도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 40~70% 범위가 되도록 설계될 수 있다.
또한, 예를 들어, 상기 제1 디텍팅 유닛(6141)이 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)과 광학적으로 커플링되며, 상기 제2 디텍팅 유닛(6142)이 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)과 광학적으로 커플링 되는 경우, 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)으로부터 출력되는 제1 레이저의 파워(6151)가 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)으로부터 출력되는 제2 레이저의 파워(6152)의 55%로 제공될 때, 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 제2 디텍팅 유닛(6142)에 대한 상대 조도(6162)는 상기 수신 옵틱(6120)의 상기 제1 디텍팅 유닛(6141)에 대한 상대 조도(6161)의 55%가 되도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 40~70% 범위가 되도록 설계될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 레이저 출력 어레이(6130)에 포함되는 레이저 출력 유닛들로부터 출력되는 레이저의 파워들과 상기 수신 옵틱(6120)의 특정 영역에 대한 상대 조도는 특정 관계식을 만족하도록 설계될 수 있으며, 설명의 편의를 위해 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131), 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132), 제1 디텍팅 유닛(6141), 제2 디텍팅 유닛(6142)을 기초로 관계식을 설명하기로 한다.
[관계식]
이 때, 상기 제1 디텍팅 유닛(6141)과 상기 제1 레이저 출력 유닛(6131)은 서로 광학적으로 커플링되며, 상기 제2 디텍팅 유닛(6142)과 상기 제2 레이저 출력 유닛(6132)은 서로 광학적으로 커플링 될 수 있다.
이상에서, 일 실시예에 따라 설계된 라이다 장치(6100)에 대하여 설명하였다. 다만, 도 28을 통해 설명한 라이다 장치(6100)는 도 23 및 도 24를 통해 설명한 레이저 출력 어레이를 기초로 설계된 라이다 장치에 대한 일 실시예일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 도 16 내지 도 25를 통해 설명한 레이저 출력 어레이를 기초로 도 28에서 설명한 기술적 사상을 도입하여 다양한 실시예들로서 라이다 장치가 설계될 수 있으나, 이는 중복되는 서술이 되므로 생략하기로 한다.
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 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (11)

  1. 라이다(LiDAR : Light Detection and Ranging) 장치로서,
    레이저 출력 어레이 및 송신 옵틱을 포함하는 송신 모듈 -이 때, 상기 레이저 출력 어레이는 제1 레이저 출력 서브 어레이를 포함하며, 상기 제1 레이저 출력 서브 어레이는 제1 레이저 출력 유닛 및 제2 레이저 출력 유닛을 포함함-;
    레이저 디텍팅 어레이 및 수신 옵틱을 포함하는 수신 모듈 -이 때, 상기 레이저 디텍팅 어레이는 상기 제1 레이저 출력 유닛으로부터 출력된 레이저를 감지하기 위한 제1 디텍팅 유닛 및 상기 제2 레이저 출력 유닛으로부터 출력된 레이저를 감지하기 위한 제2 디텍팅 유닛을 포함함-; 을 포함하되,
    상기 레이저 출력 어레이는 상기 제1 레이저 출력 유닛의 직경이 상기 제2 레이저 출력 유닛의 직경보다 크도록 설계되며,
    상기 수신 옵틱은 상기 레이저 디텍팅 어레이 상의 제1 영역에 대한 조도가 상기 레이저 디텍팅 어레이 상의 제2 영역에 대한 조도보다 크도록 설계되고,
    상기 제1 디텍팅 유닛은 상기 레이저 디텍팅 어레이 상의 상기 제1 영역에 위치하며,
    상기 제2 디텍팅 유닛은 상기 레이저 디텍팅 어레이 상의 상기 제2 영역에 위치하는
    라이다 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 레이저 출력 유닛은 상기 제2 레이저 출력 유닛 보다 상기 레이저 출력 어레이의 중심에 가깝게 배치되는
    라이다 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 디텍팅 유닛은 상기 제2 디텍팅 유닛 보다 상기 레이저 디텍팅 어레이의 중심에 가깝게 배치되는
    라이다 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 레이저 출력 유닛으로부터 출력된 제1 레이저의 파워는 상기 제2 레이저 출력 유닛으로부터 출력된 제2 레이저의 파워 보다 작은
    라이다 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 레이저 출력 서브 어레이에 포함되는 복수개의 레이저 출력 유닛은 상기 레이저 출력 어레이의 중심에 가깝게 배치될수록 직경이 커지도록 설계되는
    라이다 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 수신 옵틱의 상기 레이저 디텍팅 어레이 상의 상기 제1 영역에 대한 조도와 상기 레이저 디텍팅 어레이 상의 상기 제2 영역에 대한 조도의 비율은 상기 레이저 출력 어레이에 포함되는 상기 제2 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워와 상기 제1 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워의 비율에 대응되는
    라이다 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워에 대한 상기 제1 레이저 출력 유닛으로부터 출력되는 레이저의 파워의 비율이 X 인 경우,
    상기 수신 옵틱의 상기 레이저 디텍팅 어레이 상의 상기 제1 영역에 대한 조도에 대한 상기 레이저 디텍팅 어레이 상의 상기 제2 영역에 대한 조도의 비율이 X인
    라이다 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 라이다 장치는 아래의 관계식을 만족하도록 설계되는
    [관계식]

    라이다 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 디텍팅 유닛 및 상기 제2 디텍팅 유닛 각각은 복수개의 디텍팅 소자를 포함하는
    라이다 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 디텍팅 유닛 및 상기 제2 디텍팅 유닛 각각에 포함되는 디텍팅 소자의 개수는 9개인
    라이다 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 레이저 출력 어레이는 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 어레이로 제공되며,
    상기 레이저 디텍팅 어레이는 SPAD(Single Photon Avalanche Diode) 어레이로 제공되는
    라이다 장치.
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