KR20240048362A - 레이저 탐지장치 및 방법 - Google Patents

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이학순
곽재영
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에스케이텔레콤 주식회사
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Abstract

일 실시예에 따른 레이저 탐지장치는, 탐지 대상에 주사하기 위한 제1파장의 제1레이저와 제2파장의 제2레이저를 출력하는 발광부와, 상기 탐지 대상으로부터 반사되는 제1파장의 반사광과 제2파장의 반사광을 검출하는 수광부와, 상기 제1레이저와 상기 제2레이저를 교번으로 출력하도록 상기 발광부를 제어하고, 상기 수광부에 의해 교번으로 검출되는 상기 제1파장의 반사광과 상기 제2파장의 반사광의 광 검출값 및 상기 발광부의 레이저 출력값에 기초하여 상기 탐지 대상에 대한 탐지 결과를 생성하는 제어부를 포함한다.

Description

레이저 탐지장치 및 방법{laser detection apparatus and method}
본 발명은 레이저를 이용하여 탐지 대상을 탐지하는 레이저 탐지장치 및 방법에 관한 것이다.
레이저 탐지장치의 일종으로서 라이다(LiDAR, light detection and ranging)는 탐지 대상에게 레이저를 주사하고 반사되는 레이저가 되돌아오는 시간과 강도, 주파수의 변화, 편광 상태의 변화 등으로부터 탐지 대상의 거리와 농도, 속도, 형상 등 물리적 성질을 측정하는 기술이다.
이러한 라이다는 자율주행 등과 같이 정밀한 탐지 데이터가 요구되는 분야에 주로 이용되고 있어서 해상도 향상을 위한 노력이 지속되고 있다.
종래에는 탐지 대상에 주사하기 위한 레이저의 빔 형태를 타원형으로 만들어 광 세기(intensity)를 분산하고 탐지 대상으로부터 반사되는 광을 수광하는 위치에 복수의 수광소자를 배열하여 라이다의 해상도 향상을 도모하였다.
그러나 어느 정도의 해상도 향상이 나타나지만 광 세기가 분산됨에 따라 탐지 대상에 대한 탐지 거리가 감소하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-2390457호, 등록일자 2022년 04월 20일.
실시예에 따르면, 서로 다른 파장의 레이저를 탐지 대상에 교번으로 주사하고 서로 다른 파장의 반사광을 교번으로 검출함으로써 탐지 대상에 대한 탐지 거리의 감소 없이 탐지 해상도가 향상되도록 한 레이저 탐지장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
제 1 관점에 따른 레이저 탐지장치는, 탐지 대상에 주사하기 위한 제1파장의 제1레이저와 제2파장의 제2레이저를 출력하는 발광부와, 상기 탐지 대상으로부터 반사되는 제1파장의 반사광과 제2파장의 반사광을 검출하는 수광부와, 상기 제1레이저와 상기 제2레이저를 교번으로 출력하도록 상기 발광부를 제어하고, 상기 수광부에 의해 교번으로 검출되는 상기 제1파장의 반사광과 상기 제2파장의 반사광의 광 검출값 및 상기 발광부의 레이저 출력값에 기초하여 상기 탐지 대상에 대한 탐지 결과를 생성하는 제어부를 포함한다.
제 2 관점에 따른 레이저 탐지장치가 수행하는 레이저 탐지방법은, 탐지 대상에 주사하기 위한 제1파장의 제1레이저와 제2파장의 제2레이저를 교번으로 출력하도록 발광부를 제어하는 과정과, 상기 탐지 대상으로부터 반사되는 제1파장의 반사광과 제2파장의 반사광이 수광부에 의해 교번으로 검출되면, 상기 제1파장의 반사광과 상기 제2파장의 반사광의 광 검출값 및 상기 발광부의 레이저 출력값에 기초하여 상기 탐지 대상에 대한 탐지 결과를 생성하는 과정을 포함한다.
제 3 관점에 따른 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체는, 상기 컴퓨터 프로그램이, 상기 레이저 탐지방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함한다.
실시예에 따르면, 서로 다른 파장의 레이저를 탐지 대상에 교번으로 주사하고 서로 다른 파장의 반사광을 교번으로 검출함으로써 탐지 대상에 대한 탐지 거리의 감소 없이 탐지 해상도가 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 탐지장치의 구성도이다.
도 2, 도 6, 도 9, 도 11, 도 12 및 도 13은 본 발명의 레이저 탐지장치를 구성하는 발광부와 수광부의 다양한 실시예를 설명하기 위한 구성도들이다.
도 3은 도 2에 예시한 제1레이저 발생기와 제2레이저 발생기에 의해 주사되는 레이저들의 특성 그래프이다.
도 4는 도 2에 예시한 발광측 다이크로익 필터 및 수광측 다이크로익 필터의 특성 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 탐지장치가 수행하는 레이저 탐지방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 도 6에 예시한 레이저 발생기가 구동하는 전류에 따라서 파장이 시프트하는 특성을 나타낸 그래프이다.
도 8은 도 6에 예시한 레이저 발생기의 구동 전류 파형에 따른 출력 레이저 특성 그래프이다.
도 10은 도 9에 나타낸 배열형 단일광자디텍터의 구성도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
또한, 명세서에서 사용되는 '부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA나 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부'들로 더 분리될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 탐지장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 레이저 탐지장치(100)는 발광부(110), 수광부(120) 및 제어부(130)를 포함하고, 광학부(140)를 더 포함할 수 있다.
발광부(110)는 탐지 대상에 주사하기 위한 제1파장의 제1레이저와 제2파장의 제2레이저를 제어부(130)의 제어에 따라 교번으로 출력한다. 이러한 발광부(110)는 제1파장의 제1레이저와 제2파장의 제2레이저를 교번으로 출력할 수 있는 경우라면 어떤 형태로 구현되더라도 무방하다. 여기서, 레이저 탐지장치(100)가 가스 탐지 센서일 경우에 발광부(110)는 2종의 가스를 대상으로 하여 각각의 파장을 갖는 제1레이저와 제2레이저를 출력할 수 있다. 예를 들어, 2종의 가스는 메탄, 암모니아, 이산화탄소, 불화수소, 황화수소, 수증기 중 선택된 2종의 가스일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 2종의 가스는 근접한 흡수 파장을 갖는 이산화탄소와 황화수소의 조합일 수 있다.
수광부(120)는 탐지 대상으로부터 반사되는 제1파장의 반사광과 제2파장의 반사광을 교번으로 검출한다. 이러한 수광부(120) 또한 제1파장의 반사광과 제2파장의 반사광을 교번으로 검출할 수 있는 경우라면 어떤 형태로 구현되더라도 무방하다. 여기서, 레이저 탐지장치(100)가 가스 탐지 센서일 경우에 수광부(120)는 2종의 가스를 대상으로 하여 반사 광을 검출할 수 있다. 예를 들어, 2종의 가스는 메탄, 암모니아, 이산화탄소, 불화수소, 황화수소, 수증기 중 선택된 2종의 가스일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 2종의 가스는 근접한 흡수 파장을 갖는 이산화탄소와 황화수소의 조합일 수 있다.
제어부(130)는 제1레이저와 제2레이저를 교번으로 출력하도록 발광부(110)를 제어하고, 수광부(120)에 의해 교번으로 검출되는 제1파장의 반사광과 제2파장의 반사광의 광 검출값 및 발광부(110)의 레이저 출력값에 기초하여 탐지 대상에 대한 탐지 결과를 생성한다. 이러한 제어부(130)는 예를 들어, 마이크로 프로세서를 포함하여 구현될 수 있다.
광학부(140)는 발광부(110)에서 생성한 광의 각도를 조절하여 탐지 대상에 주사하고, 탐지 대상으로부터 반사되는 광을 수광부(120) 측으로 전송한다. 예를 들어, 발광부(110)에 의한 레이저가 탐지 대상에 곧바로 주사됨과 아울러 탐지 대상으로부터 반사되는 광이 곧바로 수광부(120) 측으로 입사되는 경우에 광학부(140)를 포함하지 않은 상태로 레이저 탐지장치(100)가 구현될 수 있다. 예를 들어, 광학부(140)는 두 개의 미러를 이용하여 기설정된 각도 범위 내에서 레이저 광의 방향을 조절하는 갈보 스캐너(galvo scanner)를 포함할 수 있다.
도 2, 도 6, 도 9, 도 11, 도 12 및 도 13은 본 발명의 레이저 탐지장치(100)를 구성하는 발광부(110)와 수광부(120)의 다양한 실시예를 설명하기 위한 구성도들이다.
도 2를 참조하면, 발광부(110)는 제1레이저를 제1광경로로 주사하는 제1레이저 발생기(211), 제2레이저를 제2광경로로 주사하는 제2레이저 발생기(213), 제1광경로를 통해 제1레이저가 입사되거나 제2광경로를 통해 제2레이저가 입사되면 제3광경로를 통해 제1레이저 또는 제2레이저를 출사하는 발광측 다이크로익(dichroic) 필터(215)를 포함한다. 여기서, 제1레이저 발생기(211)와 제2레이저 발생기(213)는 제어부(130)의 제어에 따라 제1레이저와 제2레이저를 교번으로 출력하며, 제1레이저 발생기(211)와 발광측 다이크로익 필터(215)의 사이 및 제2레이저 발생기(213)와 발광측 다이크로익 필터(215)의 사이에 각각 평행화 렌즈(collimating lens)(212, 214)가 위치할 수 있다.
수광부(120)는 제4광경로를 통해 제1파장의 반사광 또는 제2파장의 반사광이 입사되면 제5광경로를 통해 제1파장의 반사광을 출사하거나 제6광경로를 통해 제2파장의 반사광을 출사하는 수광측 다이크로익 필터(223), 제1파장의 반사광을 제5광경로에서 검출하는 제1검출기(226), 제2파장의 반사광을 제6광경로에서 검출하는 제2검출기(229)를 포함한다. 여기서, 광학부(140)에 포함되는 두 미러(241, 242)와 수광측 다이크로익 필터(223)의 사이에는 곡률을 갖는 미러(221) 및 평행화 렌즈(222)가 위치할 수 있다. 그리고, 수광측 다이크로익 필터(223)와 제1검출기(226)의 사이에 제1파장 밴드패스필터(224) 및 집광 렌즈(focusing lens)(225)가 위치할 수 있고, 수광측 다이크로익 필터(223)와 제2검출기(229)의 사이 또한 제2파장 밴드패스필터(227) 및 집광 렌즈(228)가 위치할 수 있다.
도 3은 도 2에 예시한 제1레이저 발생기(211)와 제2레이저 발생기(213)에 의해 주사되는 제1파장(λ1)을 가지는 제1레이저와 제2파장(λ2)을 가지는 제2레이저의 특성 그래프이다. 이처럼 제1레이저 및 제2레이저를 교번으로 주사하는 발광부(110)를 포함하는 레이저 탐지장치(100)에 의한 최대 탐지 거리는 단일 파장의 펄스 간격에 의해 결정되기 때문에 종래 기술과는 달리 측정 거리의 감소 없이 해상도 향상을 도모할 수 있다.
도 4는 도 2에 예시한 발광측 다이크로익 필터(215) 및 수광측 다이크로익 필터(223)의 특성 그래프로서, 제1파장(λ1)의 광은 투과되고, 제2파장(λ2)의 광은 반사되는 특성을 예시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 탐지장치(100)가 수행하는 레이저 탐지방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 레이저 탐지장치(100)의 제어부(130)는 탐지 대상에 주사하기 위한 제1파장의 제1레이저와 제2파장의 제2레이저를 교번으로 출력하도록 발광부(110)를 제어한다.
그리고, 제어부(130)는 탐지 대상으로부터 반사되는 제1파장의 반사광과 제2파장의 반사광이 수광부(120)에 의해 교번으로 검출되면, 제1파장의 반사광과 제2파장의 반사광의 광 검출값 및 발광부(110)의 레이저 출력값에 기초하여 탐지 대상에 대한 탐지 결과를 생성한다. 예를 들어, 제어부(130)는 발광부(110)에 의한 송신 레이저광 및 수광부(120)에 의한 수신 반사광을 이용하여 대상 가스의 누출을 파악할 수 있다. 이를 위하여 제어부(130)는 먼저 수광부(120)에 의해 수신된 광 신호를 전기적 신호로 변환한 후, 신호처리(signal processing)에 적합한 데이터로 변환할 수 있고, 송신 광의 세기를 기준으로 수신 광의 세기와의 차이를 산정함으로써, 대상 가스에 의한 흡수량(absorption amount)을 산정할 수 있으며, 각 위치별 흡수량을 기반으로 대상 가스의 누출 여부를 파악할 수 있다.
도 6을 참조하면, 발광부(110)는 인가되는 구동 전류 파형에 따라 제1레이저와 제2레이저를 공통 광경로를 통해 교번으로 주사하는 레이저 발생기(611)를 포함하고, 광학부(140)에 포함되는 두 미러(641, 642)와 레이저 발생기(611)의 사이에 평행화 렌즈(612)가 위치할 수 있다.
수광부(120)는 제4광경로를 통해 제1파장의 반사광 또는 제2파장의 반사광이 입사되면 제5광경로를 통해 제1파장의 반사광을 출사하거나 제6광경로를 통해 상기 제2파장의 반사광을 출사하는 수광측 다이크로익 필터(623), 제1파장의 반사광을 제5광경로에서 검출하는 제1검출기(626), 제2파장의 반사광을 제6광경로에서 검출하는 제2검출기(629)를 포함한다. 여기서, 광학부(140)에 포함되는 두 미러(641, 642)와 수광측 다이크로익 필터(623)의 사이에는 곡률을 갖는 미러(621) 및 평행화 렌즈(622)가 위치할 수 있다. 그리고, 수광측 다이크로익 필터(623)와 제1검출기(626)의 사이에 제1파장 밴드패스필터(624) 및 집광 렌즈(625)가 위치할 수 있고, 수광측 다이크로익 필터(623)와 제2검출기(629)의 사이 또한 제2파장 밴드패스필터(627) 및 집광 렌즈(628)가 위치할 수 있다.
도 7은 도 6에 예시한 레이저 발생기(611)가 구동하는 전류에 따라서 파장이 시프트(shift)하는 특성을 나타낸 그래프로서, 구동 전류가 증가할수록 장파장으로 이동한다.
도 8은 도 6에 예시한 레이저 발생기(611)의 구동 전류 파형에 따른 출력 레이저 특성 그래프이다. 구동 전류의 크기가 교번하는 펄스 파형을 레이저 발생기(611)에 인가하면 제1파장(λ1)을 가지는 제1레이저와 제2파장(λ2)을 가지는 제2레이저를 교번으로 출력한다.
도 9를 참조하면, 수광부(120)는 배열형 단일광자디텍터(922)로 구현할 수 있다. 여기서, 배열형 단일광자디텍터(922)는 SiPM(silicon photomultiplier) 또는 SSPM(solid state photomultiplier)를 사용할 수 있다. 도 9의 실시예는 도 6의 실시예처럼 발광부(110) 및 광학부(140)를 설계한 경우로서 상세 설명은 생략하기로 한다.
도 10은 도 9에 나타낸 배열형 단일광자디텍터(922)의 구성도로서, 측면도(side view)와 평면도(top view)를 함께 도시한 것이다.
도 10을 참조하면, 수광부(120)에 포함되는 배열형 단일광자디텍터(922)는 단일광자검출 기반 센서(1010) 및 밴드패스 필터 배열체(1020)를 포함한다.
단일광자검출 기반 센서(1010)는 제1파장의 반사광 또는 제2파장의 반사광이 입사되는 공통 광경로 상에 개별 구동되는 복수의 단일광자검출 셀이 N행×M렬 형태로 상호 등간격으로 배열될 수 있다.
밴드패스 필터 배열체(1020)은 제1파장의 반사광을 통과시키는 제1 라인형 밴드패스 필터(1021)와 제2파장의 반사광을 통과시키는 제2 라인형 밴드패스 필터(1022)가 단일광자검출 기반 센서(101)의 광입사면에 행방향 또는 렬방향으로 교번으로 배열될 수 있다.
도 10에 예시한 배열형 단일광자디텍터(922)는 여러 번의 마스킹 증착 공정을 통해 단일광자검출 기반 센서(1010)의 단일광자검출 셀과 밴드패스 필터 배열체(1020)의 제1 라인형 밴드패스 필터(1021) 및 제2 라인형 밴드패스 필터(1022)를 순차로 적층할 수 있다.
도 2, 도 6 및 도 9의 실시예와 같이 레이저 탐지장치(110)는 곡률을 갖는 미러(221, 621, 921)를 포함하는 형태로 구현할 수도 있으며, 도 11, 도 12 및 도 13의 실시예와 같이 동축구조 및 비동축구조에 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 11를 참조하면, 수광부(120)는 홀 미러(1121), 밴드패스 필터(1122), 집광 렌즈(1123) 및 배열형 단일광자디텍터(1124)를 포함할 수 있다. 도 11의 실시예는 도 9의 실시예처럼 발광부(110) 및 광학부(140)를 설계한 경우이다.
도 12를 참조하면, 발광부(110)는 인가되는 구동 전류 파형에 따라 제1레이저와 제2레이저를 공통 광경로를 통해 교번으로 주사하는 레이저 발생기(1211), 평행화 렌즈(1212) 및 프리즘(prism)을 포함할 수 있다. 수광부(120)는 밴드패스 필터(1221), 집광 렌즈(1222) 및 배열형 단일광자디텍터(1223)를 포함할 수 있다.
도 13을 참조하면, 발광부(110)는 인가되는 구동 전류 파형에 따라 제1레이저와 제2레이저를 공통 광경로를 통해 교번으로 주사하는 레이저 발생기(1311) 및 평행화 렌즈(1312)를 포함할 수 있다. 수광부(120)는 밴드패스 필터(1321), 집광 렌즈(1322) 및 배열형 단일광자디텍터(1323)를 포함할 수 있다.
한편, 전술한 실시예에 따른 레이저 탐지방법에 포함된 각각의 단계를 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하도록 컴퓨터 프로그램이 구현될 수 있다.
또한, 전술한 실시예에 따른 레이저 탐지방법에 포함된 각각의 단계를 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 서로 다른 파장의 레이저를 탐지 대상에 교번으로 주사하고 서로 다른 파장의 반사광을 교번으로 검출함으로써 탐지 대상에 대한 탐지 거리의 감소 없이 탐지 해상도가 향상되는 효과가 있다.
본 발명에 첨부된 각 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장된 인스트럭션들은 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명의 실시예에 의하면, 서로 다른 파장의 레이저를 탐지 대상에 교번으로 주사하고 서로 다른 파장의 반사광을 교번으로 검출함으로써 탐지 대상에 대한 탐지 거리의 감소 없이 탐지 해상도가 향상된다. 이러한 본 발명은 라이다 등과 같이 레이저를 주사한 후 반사광을 검출하여 대상을 탐지하는 방식을 이용하는 각종 센서 및 그 응용 분야에 이용할 수 있다.
100: 레이저 탐지장치
110: 발광부
120: 수광부
130: 제어부
140: 광학부

Claims (6)

  1. 탐지 대상에 주사하기 위한 제1파장의 제1레이저와 제2파장의 제2레이저를 출력하는 발광부와,
    상기 탐지 대상으로부터 반사되는 제1파장의 반사광과 제2파장의 반사광을 검출하는 수광부와,
    상기 제1레이저와 상기 제2레이저를 교번으로 출력하도록 상기 발광부를 제어하고, 상기 수광부에 의해 교번으로 검출되는 상기 제1파장의 반사광과 상기 제2파장의 반사광의 광 검출값 및 상기 발광부의 레이저 출력값에 기초하여 상기 탐지 대상에 대한 탐지 결과를 생성하는 제어부를 포함하는
    레이저 탐지장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광부는,
    상기 제1레이저를 제1광경로로 주사하는 제1레이저 발생기와,
    상기 제2레이저를 제2광경로로 주사하는 제2레이저 발생기와,
    상기 제1광경로를 통해 상기 제1레이저가 입사되거나 상기 제2광경로를 통해 상기 제2레이저가 입사되면 제3광경로를 통해 상기 제1레이저 또는 상기 제2레이저를 출사하는 발광측 다이크로익(dichroic) 필터를 포함하고,
    상기 수광부는,
    제4광경로를 통해 상기 제1파장의 반사광 또는 상기 제2파장의 반사광이 입사되면 제5광경로를 통해 상기 제1파장의 반사광을 출사하거나 제6광경로를 통해 상기 제2파장의 반사광을 출사하는 수광측 다이크로익 필터와,
    상기 제1파장의 반사광을 상기 제5광경로에서 검출하는 제1검출기와,
    상기 제2파장의 반사광을 상기 제6광경로에서 검출하는 제2검출기를 포함하는
    레이저 탐지장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광부는,
    인가되는 구동 전류 파형에 따라 상기 제1레이저와 상기 제2레이저를 공통 광경로를 통해 교번으로 주사하는 레이저 발생기를 포함하고,
    상기 수광부는,
    제4광경로를 통해 상기 제1파장의 반사광 또는 상기 제2파장의 반사광이 입사되면 제5광경로를 통해 상기 제1파장의 반사광을 출사하거나 제6광경로를 통해 상기 제2파장의 반사광을 출사하는 수광측 다이크로익 필터와,
    상기 제1파장의 반사광을 상기 제5광경로에서 검출하는 제1검출기와,
    상기 제2파장의 반사광을 상기 제6광경로에서 검출하는 제2검출기를 포함하는
    레이저 탐지장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광부는,
    인가되는 구동 전류 파형에 따라 상기 제1레이저와 상기 제2레이저를 공통 광경로를 통해 교번으로 주사하는 레이저 발생기를 포함하고,
    상기 수광부는,
    상기 제1파장의 반사광 또는 상기 제2파장의 반사광이 입사되는 공통 광경로 상에 개별 구동되는 복수의 단일광자검출 셀이 N행×M렬 형태로 상호 등간격으로 배열된 단일광자검출 기반 센서와,
    상기 제1파장의 반사광을 통과시키는 제1 라인형 밴드패스 필터와 상기 제2파장의 반사광을 통과시키는 제2 라인형 밴드패스 필터가 상기 단일광자검출 기반 센서의 광입사면에 행방향 또는 렬방향으로 교번으로 배열된 밴드패스 필터 배열체를 포함하는
    레이저 탐지장치.
  5. 레이저 탐지장치가 수행하는 레이저 탐지방법으로서,
    탐지 대상에 주사하기 위한 제1파장의 제1레이저와 제2파장의 제2레이저를 교번으로 출력하도록 발광부를 제어하는 과정과,
    상기 탐지 대상으로부터 반사되는 제1파장의 반사광과 제2파장의 반사광이 수광부에 의해 교번으로 검출되면, 상기 제1파장의 반사광과 상기 제2파장의 반사광의 광 검출값 및 상기 발광부의 레이저 출력값에 기초하여 상기 탐지 대상에 대한 탐지 결과를 생성하는 과정을 포함하는
    레이저 탐지방법.
  6. 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은,
    제 5 항에 따른 레이저 탐지방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는, 컴퓨터 프로그램.
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