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KR102627699B1 - Light detection and ranging system - Google Patents

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KR102627699B1
KR102627699B1 KR1020210010243A KR20210010243A KR102627699B1 KR 102627699 B1 KR102627699 B1 KR 102627699B1 KR 1020210010243 A KR1020210010243 A KR 1020210010243A KR 20210010243 A KR20210010243 A KR 20210010243A KR 102627699 B1 KR102627699 B1 KR 102627699B1
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South Korea
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time
lidar system
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light
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문명일
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주식회사 라이드로
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Abstract

본 발명은, 레이저 송신부와; 제 1 레이저 수신부와; 제 2 레이저 수신부를 포함하고, 상기 레이저 송신부는, 펄스 레이저를 생성하는 제 1 내지 제 N 레이저 다이오드를 포함하며, 상기 제 1 레이저 수신부와, 상기 제 2 레이저 수신부는 각각, 반사 빔의 입사 각도에 따라 수광 여부를 감지하여, 수광 신호를 생성하는 제 1 내지 제 M 포토 다이오드와; 선택 신호에 따라 상기 제 1 내지 제 M 포토 다이오드 중 하나를 선택하여 연결하는 제 1 내지 제 L 멀티 플렉서와; (L = M/N) 상기 수광 신호에 대응하여, 로직 레벨을 가진 저전압 차등 신호를 생성하는 제 1 내지 제 L 비교기를 포함하는, 라이다 시스템을 제공한다.The present invention includes a laser transmitter; a first laser receiver; It includes a second laser receiver, and the laser transmitter includes first to Nth laser diodes that generate pulsed lasers, and the first laser receiver and the second laser receiver each receive an angle of incidence of the reflected beam. first to M photodiodes that detect whether light is received and generate a light reception signal; first to L multiplexers that select and connect one of the first to M photodiodes according to a selection signal; (L = M/N) A LIDAR system is provided, including first to L comparators that generate a low-voltage differential signal with a logic level in response to the light-receiving signal.

Description

라이다 시스템 { LIGHT DETECTION AND RANGING SYSTEM }LIDAR SYSTEM { LIGHT DETECTION AND RANGING SYSTEM }

본 발명은 하나 이상의 채널을 통해 물체를 탐지하는 라이다 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a LiDAR system that detects objects through one or more channels.

라이다(Light Detection And Ranging, LiDAR)는 레이저 빔을 목표물에 조사한 다음, 목표물까지의 거리, 목표물이 위치한 방향, 목표물이 이동하는 속도, 목표물의 온도, 물질 분포, 농도 특성, 3D 영상 정보를 수집하는 기술이다.LiDAR (Light Detection And Ranging, LiDAR) irradiates a laser beam to a target and then collects the distance to the target, the direction in which the target is located, the speed at which the target moves, the temperature of the target, material distribution, concentration characteristics, and 3D image information. It is a technique that does.

라이다는 대기 분석과 지구 환경 관측, 도시의 지형 정보 분석, 자동차의 자율 주행 등 다양한 분야에서 이용할 수 있다.Lidar can be used in various fields such as atmospheric analysis, global environmental observation, urban topographical information analysis, and autonomous driving of cars.

라이다는 레이저 신호의 변조 방법에 따라, ToF 방식(Time of Flight)과, PS(Phase Shift) 방식으로 분류할 수 있다. ToF 방식은, 레이저 송신기가 펄스 신호를 방출한 다음, 측정 범위 안에 있는 물체들로부터 반사되어 레이저 수신기에 되돌아 오는 시간을 측정하여, 라이다와 물체들 사이의 거리 정보를 획득하는 것이다. PS 방식은, 주파수 변조 연속파(frequency modulated continuous wave)를 방출한 다음, 측정 범위 안에 있는 물체들로부터 반사되어 레이저 수신기에 되돌아 오는 신호의 위상 변화량을 측정하여, 라이다와 물체들 사이의 거리 정보를 획득하는 것이다.Lidar can be classified into ToF (Time of Flight) and PS (Phase Shift) methods depending on the modulation method of the laser signal. In the ToF method, a laser transmitter emits a pulse signal and then measures the time it takes for it to be reflected from objects within the measurement range and return to the laser receiver, thereby obtaining distance information between the lidar and the objects. The PS method emits a frequency modulated continuous wave and then measures the phase change of the signal reflected from objects within the measurement range and returned to the laser receiver, providing distance information between the lidar and the objects. It is to acquire.

이와 같은 특징을 가진 라이다에 있어서, 측정 정밀도와 정확도를 향상할 필요성이 요구되고 있다.For lidar with these characteristics, there is a need to improve measurement precision and accuracy.

본 발명의 목적은, 측정 정밀도와 정확도를 향상한 다채널 라이다 시스템을 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide a multi-channel LIDAR system with improved measurement precision and accuracy.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 레이저 송신부와; 제 1 레이저 수신부와; 제 2 레이저 수신부를 포함하고, 상기 레이저 송신부는, 펄스 레이저를 생성하는 제 1 내지 제 N 레이저 다이오드를 포함하며, 상기 제 1 레이저 수신부와, 상기 제 2 레이저 수신부는 각각, 반사 빔의 입사 각도에 따라 수광 여부를 감지하여, 수광 신호를 생성하는 제 1 내지 제 M 포토 다이오드와; 선택 신호에 따라 상기 제 1 내지 제 M 포토 다이오드 중 하나를 선택하여 연결하는 제 1 내지 제 L 멀티 플렉서와; (L = M/N) 상기 수광 신호에 대응하여, 로직 레벨을 가진 저전압 차등 신호를 생성하는 제 1 내지 제 L 비교기를 포함하는, 라이다 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a laser transmitter; a first laser receiver; It includes a second laser receiver, and the laser transmitter includes first to Nth laser diodes that generate pulsed lasers, and the first laser receiver and the second laser receiver each receive an angle of incidence of the reflected beam. first to M photodiodes that detect whether light is received and generate a light reception signal; first to L multiplexers that select and connect one of the first to M photodiodes according to a selection signal; (L = M/N) A LIDAR system is provided, including first to L comparators that generate a low-voltage differential signal with a logic level in response to the light-receiving signal.

그리고, 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 레이저 송신부로 제 1 내지 제 N 트리거 신호를 송신하며, 상기 제 1 내지 제 N 레이저 다이오드는 각각, 상기 제 1 내지 제 N 트리거 신호에 대응하여, 제 1 내지 제 N 펄스 레이저를 생성하는, 라이다 시스템을 제공한다.And, it further includes a control unit, wherein the control unit transmits first to Nth trigger signals to the laser transmitter, and the first to Nth laser diodes respectively correspond to the first to Nth trigger signals, A LIDAR system that generates first to Nth pulse lasers is provided.

그리고, 상기 제 1 내지 제 M 포토 다이오드는 각각, 상기 반사 빔을 수광한 때 제 1 전압을 가진 제 1 내지 제 M 수광 신호를 생성하고, 상기 반사 빔을 수광하지 못한 때 제 2 전압을 가진 제 1 내지 제 M 수광 신호를 생성하는, 라이다 시스템을 제공한다.In addition, the first to M photodiodes generate first to M light-receiving signals with a first voltage when the reflected beam is received, and a first to M photodiodes with a second voltage when the reflected beam is not received. A LiDAR system is provided that generates 1st to Mth light reception signals.

그리고, 상기 제어부는, 상기 선택 신호의 값(k)을 0으로 초기화 한 다음, 선택 간격 마다 상기 선택 신호의 값(k)을 1씩 증가시키고, 상기 증가된 선택 신호의 값(k)이 N인 경우 0으로 초기화시키며, 상기 제 kL+1 내지 제 (k+1)L 포토 다이오드는 각각, 상기 제 1 내지 제 L 멀티 플렉서와 연결되고, 상기 제 1 내지 제 L 멀티 플렉서는 각각, 상기 제 kL+1 내지 제 (k+1)L 수광 신호를 출력하는, 라이다 시스템을 제공한다.Then, the control unit initializes the value (k) of the selection signal to 0, then increases the value (k) of the selection signal by 1 at each selection interval, and the increased value (k) of the selection signal is N. If , it is initialized to 0, and the kL+1th to (k+1)th photodiodes are respectively connected to the first to Lth multiplexers, and the first to Lth multiplexers are respectively, A LIDAR system is provided that outputs the kL+1 to (k+1)th light reception signals.

그리고, 상기 제 1 내지 제 L 비교기는 각각, 상기 제 kL+1 내지 제 (k+1)L 수광 신호가 상기 제 1 전압을 가진 경우, 로직 하이(logic high) 레벨을 가진 제 1 내지 제 L 저전압 차등 신호를 생성하고, 상기 제 kL+1 내지 제 (k+1)L 수광 신호가 상기 제 2 전압을 가진 경우, 로직 로우(logic low) 레벨을 가진 상기 제 1 내지 제 L 저전압 차등 신호를 생성하는, 라이다 시스템을 제공한다.And, when the kL+1 to (k+1)Lth light-receiving signals have the first voltage, the first to Lth comparators respectively have a logic high level. Generate low-voltage differential signals, and when the kL+1 to (k+1)Lth light-receiving signals have the second voltage, generate the first to Lth low-voltage differential signals having a logic low level. Provides a lidar system that generates

그리고, 상기 제어부는, 상기 제 i 트리거 신호를 생성한 시간과, 상기 제 1 내지 제 L 저전압 차등 신호 각각을 수신한 시간의 차이를, 제 (i-1)L+1 내지 제 iL 도달 시간으로 산출하는, (1≤i≤N, i는 자연수) 라이다 시스템을 제공한다.And, the control unit calculates the difference between the time of generating the i-th trigger signal and the time of receiving each of the first to L-th low voltage differential signals as (i-1)L+1 to iL-th arrival times. Provides a LiDAR system that calculates (1≤i≤N, i is a natural number).

그리고, 전원부를 더 포함하고, 상기 전원부는, 스캔 전 제 1 시간 동안 상기 제 1 내지 제 M 포토 다이오드에 전원을 공급하는, 라이다 시스템을 제공한다.And, it further includes a power supply unit, wherein the power supply unit supplies power to the first to M photodiodes for a first time before scanning.

그리고, 상기 제 1 시간은 1μs인, 라이다 시스템을 제공한다.And, the first time is 1 μs, providing a LiDAR system.

그리고, 상기 제어부는, 상기 제 i 트리거 신호를 생성한 다음 제 2 시간 동안 상기 제 1 내지 제 L 저전압 차등 신호를 수신하는, 라이다 시스템을 제공한다.In addition, the control unit provides a LIDAR system that generates the i-th trigger signal and then receives the first to L-th low voltage differential signals for a second time.

그리고, 상기 제 2 시간은 8.5ns인, 라이다 시스템을 제공한다.And, the second time is 8.5ns, providing a lidar system.

그리고, 상기 제어부는, 제 3 시간 간격으로 상기 제 1 내지 제 N 트리거 신호를 생성하고, 상기 제 N 트리거 신호를 생성한 다음 상기 제 3 시간 동안 대기하는, 라이다 시스템을 제공한다.In addition, the control unit generates the first to Nth trigger signals at third time intervals, generates the Nth trigger signal, and then waits for the third time.

그리고, 상기 제 3 시간은 1μs인, 라이다 시스템을 제공한다.And, the third time is 1 μs, providing a LiDAR system.

그리고, 회전 구동부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 제 4 시간이 경과한 다음 상기 회전 구동부를 수평 분해능 만큼 회전시키는, 라이다 시스템을 제공한다.And, it further includes a rotation driver, wherein the control unit rotates the rotation driver by the horizontal resolution after the fourth time has elapsed.

그리고, 상기 제 4 시간은 30μs인, 라이다 시스템을 제공한다.And, the fourth time is 30 μs, providing a LiDAR system.

본 발명은, 하나 이상의 채널을 포함하여 물체와의 거리를 측정할 때 정밀도를 향상할 수 있다. 제 1 라이다 수신부와 제 2 라이다 수신부가, 하나의 레이저 라인 빔에 대한 반사 빔을 수광할 수 있기 때문에, 물체와의 거리를 측정할 때 정확도를 향상할 수 있다.The present invention can improve precision when measuring the distance to an object by including one or more channels. Since the first LiDAR receiver and the second LiDAR receiver can receive the reflected beam of one laser line beam, accuracy can be improved when measuring the distance to an object.

도 1a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 라이다 시스템을 간략하게 나타낸 블록도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시 예에서, 레이저 송신부의 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시 예에서, 광학부의 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.
도 1d는 본 발명의 일 실시 예에서, 제 1 레이저 수신부의 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.
도 1e는 본 발명의 일 실시 예에서, 회전 구동부의 동작을 간략하게 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에서 라이다 시스템의 스캔 방법을 간략하게 나타낸 순서도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에서, 라이다 시스템이 수직 방향으로 스캔할 때 타이밍도를 간략하게 나타낸 것이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시 예에서, 라이다 시스템이 수평 방향으로 스캔할 때 타이밍도를 간략하게 나타낸 것이다.
Figure 1a is a block diagram briefly showing a lidar system according to an embodiment of the present invention.
Figure 1B is a block diagram briefly showing the configuration of a laser transmitter in an embodiment of the present invention.
Figure 1C is a block diagram briefly showing the configuration of an optical unit in one embodiment of the present invention.
Figure 1D is a block diagram briefly illustrating the configuration of a first laser receiver in an embodiment of the present invention.
Figure 1e is a perspective view briefly showing the operation of the rotation driving unit in one embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flow chart briefly showing the scanning method of the LIDAR system in one embodiment of the present invention.
Figure 3a briefly shows a timing diagram when the LIDAR system scans in the vertical direction, in one embodiment of the present invention.
Figure 3b briefly shows a timing diagram when the LIDAR system scans in the horizontal direction, in one embodiment of the present invention.

본 발명은 취지를 벗어나지 않는 한도에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있고, 하나 이상의 실시 예를 가질 수 있다. 그리고 본 발명에서 “발명을 실시하기 위한 구체적인 내용” 및 “도면” 등에 기재한 실시 예는, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 예시이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것은 아니다.The present invention can be implemented with various changes without departing from the spirit, and can have one or more embodiments. In addition, in the present invention, the embodiments described in “specific details for carrying out the invention” and “drawings” are examples for specifically explaining the present invention, and do not limit or limit the scope of the present invention.

따라서, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가, 본 발명의 “발명을 실시하기 위한 구체적인 내용” 및 “도면” 등으로부터 용이하게 유추할 수 있는 것은, 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석할 수 있다.Accordingly, what a person skilled in the art of the present invention can easily infer from the “specific details for carrying out the invention” and “drawings” of the present invention shall be interpreted as falling within the scope of the present invention. can do.

또한, 도면에 표시한 각 구성 요소들의 크기와 형태는, 실시 예의 설명을 위해 과장되어 표현한 것 일 수 있으며, 실제로 실시되는 발명의 크기와 형태를 한정하는 것은 아니다.In addition, the size and shape of each component shown in the drawings may be exaggerated for description of the embodiment, and do not limit the size and shape of the invention in actual practice.

본 발명의 명세서에서 사용되는 용어를 특별히 정의하지 않는 이상, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다.Unless the terms used in the specification of the present invention are specifically defined, they may have the same meaning as those generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 라이다 시스템을 간략하게 나타낸 블록도이다.Figure 1a is a block diagram briefly showing a lidar system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시 예에 따른 라이다 시스템(100)은, 레이저 송신부(110)와, 광학부(120)와, 레이저 수신부(130)와, 제어부(140)와, 회전 구동부(150)와, 전원부(160)를 포함할 수 있다.The LiDAR system 100 according to an embodiment of the present invention includes a laser transmitter 110, an optical unit 120, a laser receiver 130, a control unit 140, a rotation driver 150, It may include a power supply unit 160.

도 1b는 본 발명의 일 실시 예에서, 레이저 송신부(110)의 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.FIG. 1B is a block diagram briefly illustrating the configuration of the laser transmitter 110 in an embodiment of the present invention.

레이저 송신부(110)는, 펄스 레이저를 생성할 수 있고, 생성한 펄스 레이저를 라이다 시스템(100)의 외부로 방출하도록 할 수 있다.The laser transmitter 110 can generate a pulse laser and emit the generated pulse laser to the outside of the LIDAR system 100.

레이저 송신부(110)는, 레이저 다이오드 모듈(111)과, 레이저 드라이버 모듈(112)을 포함할 수 있다.The laser transmitter 110 may include a laser diode module 111 and a laser driver module 112.

레이저 다이오드 모듈(111)은, 펄스 레이저를 생성할 수 있다.The laser diode module 111 can generate pulse laser.

레이저 다이오드 모듈(111)은, 레이저 드라이버 모듈(112)로부터 제 1 내지 제 N 레이저 생성 신호(LDS1 ~ LDSN)를 각각 수신한 다음, 펄스 레이저인 제 1 내지 제 N 펄스 레이저(PL1 ~ PLN)를 각각 생성하여 광학부(120)로 송신할 수 있다.The laser diode module 111 receives first to Nth laser generation signals (LDS 1 to LDS N ) from the laser driver module 112, respectively, and then generates first to Nth pulse lasers (PL 1 to LDS N), which are pulse lasers. PL N ) can be generated and transmitted to the optical unit 120, respectively.

레이저 다이오드 모듈(111)은, 레이저 다이오드 어레이(laser diode array)일 수 있다. 레이저 다이오드 모듈(111)은, N개(N은 자연수)의 레이저 다이오드(LD1 ~ LDN)를 포함하여, 제 1 내지 제 N 펄스 레이저(PL1 ~ PLN)를 생성할 수 있다. 예를 들어 레이저 다이오드 모듈(111)은 4개의 레이저 다이오드(LD1 ~ LD4)를 포함하여, 제 1 내지 제 4 펄스 레이저(PL1 ~ PL4)를 생성할 수 있다. 그리고 레이저 다이오드(LD1 ~ LDN) 마다 생성하는 펄스 레이저(PL1 ~ PLN)는 각각, 75W의 전력을 가질 수 있다. 또한, 펄스 레이저(PL1 ~ PLN) 사이의 간격은 30μm일 수 있으며, 펄스 레이저(PL1 ~ PLN)의 폭은 280μm일 수 있다.The laser diode module 111 may be a laser diode array. The laser diode module 111 may include N laser diodes (LD 1 to LD N ) (N is a natural number) and generate first to N pulse lasers (PL 1 to PL N ). For example, the laser diode module 111 may include four laser diodes (LD 1 to LD 4 ) and generate first to fourth pulse lasers (PL 1 to PL 4 ). And the pulse lasers (PL 1 to PL N ) generated for each laser diode (LD 1 to LD N ) can each have a power of 75W. Additionally, the interval between the pulse lasers (PL 1 to PL N ) may be 30 μm, and the width of the pulse lasers (PL 1 to PL N ) may be 280 μm.

레이저 드라이버 모듈(112)은, 펄스 신호인 제 1 내지 제 N 레이저 생성 신호(LDS1 ~ LDSN)를 생성한 다음, 레이저 다이오드 모듈(111)로 송신할 수 있다.The laser driver module 112 may generate first to Nth laser generation signals (LDS 1 to LDS N ), which are pulse signals, and then transmit them to the laser diode module 111.

레이저 드라이버 모듈(112)은, 하프 브릿지 게이트 드라이버와, GaN FET 드라이버와, 로직 레벨 MOSFET 드라이버와, 파워 트랜지스터를 포함할 수 있다. 레이저 드라이버 모듈(112)은, 제 1 내지 제 N 레이저 다이오드(LD1 ~ LDN) 각각에 대응하는 펄스 신호를 생성할 수 있고, 펄스 신호인 제 1 내지 제 N 레이저 생성 신호(LDS1 ~ LDSN)를 레이저 다이오드 모듈(111)로 송신할 수 있다. 예를 들어 레이저 드라이버 모듈(112)은, 제 1 내지 제 4 레이저 생성 신호(LDS1 ~ LDS4)를 생성한 다음, 레이저 다이오드 모듈(111)로 송신할 수 있다.The laser driver module 112 may include a half-bridge gate driver, a GaN FET driver, a logic level MOSFET driver, and a power transistor. The laser driver module 112 may generate pulse signals corresponding to each of the first to N laser diodes (LD 1 to LD N ), and generate first to N laser generation signals (LDS 1 to LDS) that are pulse signals. N ) can be transmitted to the laser diode module 111. For example, the laser driver module 112 may generate the first to fourth laser generation signals (LDS 1 to LDS 4 ) and then transmit them to the laser diode module 111.

레이저 드라이버 모듈(112)은, 제어부(140)로부터 제 1 내지 제 N 트리거 신호(TRG1 ~ TRGN)를 수신한 다음, 트리거 신호에 대응하여 제 1 내지 제 N 레이저 생성 신호(LDS1 ~ LDSN)를 생성할 수 있다.The laser driver module 112 receives the first to Nth trigger signals (TRG 1 to TRG N ) from the control unit 140, and then generates the first to Nth laser generation signals (LDS 1 to LDS) in response to the trigger signals. N ) can be created.

도 1c는 본 발명의 일 실시 예에서, 광학부(120)의 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.Figure 1C is a block diagram briefly showing the configuration of the optical unit 120 in one embodiment of the present invention.

광학부(120)는, 하나 이상의 펄스 레이저를 모아 하나의 레이저 라인 빔을 생성할 수 있고, 물체로부터 반사되어 되돌아오는 반사 빔을 집광할 수 있다.The optical unit 120 can generate one laser line beam by collecting one or more pulsed lasers, and can focus the reflected beam that is reflected from the object and returned.

광학부(120)는, 라인 렌즈(121)와, 제 1 수광 렌즈(122), 제 2 수광 렌즈(123)를 포함할 수 있다.The optical unit 120 may include a line lens 121, a first light receiving lens 122, and a second light receiving lens 123.

라인 렌즈(121)는, 레이저 다이오드 모듈(111)로부터 제 1 내지 제 N 펄스 레이저(PL1 ~ PLN)를 수신한 다음, 라인 렌즈(121)에 수직하는 방향인 제 1 방향(D1)을 기준으로 제 1 방출각(EA1)과 제 2 방출각(EA2) 사이에서 형성되는 하나의 레이저 라인 빔(LLB)을 생성할 수 있다. 예를 들어 라인 렌즈(121)는, 레이저 다이오드 모듈(111)로부터 제 1 내지 제 4 펄스 레이저(PL1 ~ PL4)를 수신한 다음, 제 1 방향(D1)을 기준으로 제 2 방향(D2)으로 10°, 제 3 방향(D3)으로 10°의 범위 안에서 1차원의 선을 형성하는, 레이저 라인 빔(LLB)을 생성할 수 있다. 이때 제 1 방출각(EA1)은 10°이고, 제 2 방출각(EA2)은 -10°가 된다. 이에 따라 수직 방향으로 하나의 레이저 라인 빔(LLB)이 조사되는 영역에, 물체 또는 물체의 부분이 위치하는지 여부와, 물체 또는 물체의 부분과의 거리를 측정할 수 있다.The line lens 121 receives the first to Nth pulse lasers (PL 1 to PL N ) from the laser diode module 111, and then moves in the first direction D1, which is a direction perpendicular to the line lens 121. As a reference, one laser line beam (LLB) formed between the first emission angle (EA 1 ) and the second emission angle (EA 2 ) can be generated. For example, the line lens 121 receives the first to fourth pulse lasers (PL 1 to PL 4 ) from the laser diode module 111 and then moves them in the second direction (D2) based on the first direction (D1). ) can generate a laser line beam (LLB) that forms a one-dimensional line within a range of 10° in the third direction (D3) and 10° in the third direction (D3). At this time, the first emission angle (EA 1 ) is 10°, and the second emission angle (EA 2 ) is -10°. Accordingly, it is possible to measure whether an object or a part of an object is located in an area where one laser line beam (LLB) is irradiated in the vertical direction and the distance to the object or a part of the object.

제 1 수광 렌즈(122)와 제 2 수광 렌즈(123)는 각각, 물체로부터 반사되어 라이다 시스템(100)으로 되돌아오는 반사 빔(RB)을 모아, 제 1 레이저 수신부(131)와 제 2 레이저 수신부(132)로 송신할 수 있다.The first light receiving lens 122 and the second light receiving lens 123 each collect the reflected beam (RB) reflected from the object and returned to the LIDAR system 100, and transmit the light to the first laser receiver 131 and the second laser. It can be transmitted to the receiving unit 132.

도 1d는 본 발명의 일 실시 예에서, 제 1 레이저 수신부(131)의 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다. 도 1d는 제 1 레이저 수신부(131)의 구성을 대표적으로 나타내었으며, 제 2 레이저 수신부(132)의 구성도 도 1d와 동일할 수 있다.FIG. 1D is a block diagram briefly illustrating the configuration of the first laser receiver 131 in an embodiment of the present invention. FIG. 1D representatively shows the configuration of the first laser receiver 131, and the configuration of the second laser receiver 132 may be the same as that of FIG. 1D.

레이저 수신부(130)는, 입사 각도 별로 반사 빔(RB)의 수광을 감지할 수 있다.The laser receiver 130 can detect the reception of the reflected beam RB at each incident angle.

레이저 수신부(130)는, 제 1 레이저 수신부(131)와, 제 2 레이저 수신부(132)를 포함할 수 있다. 제 1 레이저 수신부(131)와, 제 2 레이저 수신부(132)는 각각, 포토 다이오드 모듈(APD)과, 멀티 플렉서 모듈(MUX)과, 저전압 차등 신호 생성 모듈(COMP)을 포함할 수 있다.The laser receiver 130 may include a first laser receiver 131 and a second laser receiver 132. The first laser receiver 131 and the second laser receiver 132 may include a photo diode module (APD), a multiplexer module (MUX), and a low-voltage differential signal generation module (COMP), respectively.

포토 다이오드 모듈(APD)은, 물체로부터 반사되어 라이다 시스템(100)으로 되돌아오는 반사 빔(RB)의 수광 여부를 감지할 수 있다.The photo diode module (APD) can detect whether the reflected beam (RB) reflected from an object and returned to the LiDAR system 100 is received.

포토 다이오드 모듈(APD)은, M개의 포토 다이오드(APD1 ~ APDM)를 포함할 수 있다. 예를 들어 포토 다이오드 모듈(APD)은 16개의 포토 다이오드(APD1 ~ APD16)를 포함할 수 있다.The photo diode module (APD) may include M photo diodes (APD 1 to APD M ). For example, a photo diode module (APD) may include 16 photo diodes (APD 1 to APD 16 ).

제 1 내지 제 M 포토 다이오드(APD1 ~ APDM)는 어레이 형태로 위치할 수 있으며, 각각 반사 빔(RB)의 입사 각도에 따라 수광 여부를 감지할 수 있다. 제 j 포토 다이오드(APDj)는, 제 j 입사각(IAj) 내지 제 j+1 입사각(IAj+1)의 범위 안에서 반사 빔(RB)이 라이다 시스템(100)으로 되돌아올 때, 반사 빔(RB)을 수광한 다음 제 1 전압(V1)을 가진 제 j 수광 신호(RLSj)를 생성할 수 있다. (1≤j≤M이고, j 는 자연수) 또는 제 j 포토 다이오드(APDj)는, 제 j 입사각(IAj) 내지 제 j+1 입사각(IAj+1)의 범위 안에서 반사 빔(RB)을 수광하지 못한 경우 제 2 전압(V2)을 가진 제 j 수광 신호(RLSj)를 생성할 수 있다. 제 j 포토 다이오드(APDj)는, 생성한 제 j 수광 신호(RLSj)를 멀티 플렉서 모듈(MUX)로 송신할 수 있다.The first to M photodiodes (APD 1 to APD M ) may be located in an array form, and each may detect whether or not light is received according to the incident angle of the reflected beam (RB). The j photodiode (APD j ) is reflected when the reflected beam RB returns to the LIDAR system 100 within the range of the j incident angle (IA j ) to the j+1 incident angle (IA j+1 ). After receiving the beam RB, a jth light-receiving signal RLS j having a first voltage V1 may be generated. (1≤j≤M, j is a natural number) or the jth photodiode (APD j ) is a reflected beam (RB) within the range of the jth incident angle (IA j ) to the j+1th incident angle (IA j+1 ). If the light is not received, the jth light-receiving signal (RLS j ) with the second voltage (V2) can be generated. The j photodiode (APD j ) can transmit the generated j light reception signal (RLS j ) to the multiplexer module (MUX).

멀티 플렉서 모듈(MUX)은, 포토 다이오드 모듈(APD)로부터 수신한 수광 신호를 선택할 수 있다.The multiplexer module (MUX) can select the light reception signal received from the photo diode module (APD).

멀티 플렉서 모듈(MUX)은, L개의 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUXL)를 포함할 수 있다. 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUXL)의 개수(L)는, 포토 다이오드(APD1 ~ APDM)의 개수(M)를 레이저 다이오드(LD1 ~ LDN)의 개수(N)로 나눈 것일 수 있다. (L = M/N) 예를 들어 멀티 플렉서 모듈(MUX)은 4개의 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUX4)를 포함할 수 있다.The multiplexer module (MUX) may include L multiplexers (MUX 1 to MUX L ). The number (L) of multiplexers (MUX 1 to MUX L ) may be the number of photodiodes (APD 1 to APD M ) divided by the number (N) of laser diodes (LD 1 to LD N ). there is. (L = M/N) For example, a multiplexer module (MUX) may include four multiplexers (MUX 1 to MUX 4 ).

제 1 내지 제 M 포토 다이오드(APD1 ~ APDM)는 제 1 내지 제 L 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUXL)와 순차적으로 순환하여 연결될 수 있다. 제 1 내지 제 L 포토 다이오드(APD1 ~ APDL)는 각각, 제 1 내지 제 L 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUXL)와 연결될 수 있다. 제 L+1 내지 제 2L 포토 다이오드(APDL+1 ~ APD2L)는 각각, 제 1 내지 제 L 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUXL)와 연결될 수 있다. 제 kL+1 내지 제 (k+1)L 포토 다이오드(APDkL+1 ~ APD(k+1)L)는 각각, 제 1 내지 제 L 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUXL)와 연결될 수 있다. (0≤k<N이고, k는 정수)The first to M photodiodes (APD 1 to APD M ) may be sequentially and cyclically connected to the first to L multiplexers (MUX 1 to MUX L ). The first to L photodiodes (APD 1 to APD L ) may be connected to the first to L multiplexers (MUX 1 to MUX L ), respectively. The L+1 to 2L photodiodes (APD L+1 to APD 2L ) may be connected to the first to L multiplexers (MUX 1 to MUX L ), respectively. The kL+1 to (k+1)L photodiodes (APD kL+1 to APD (k+1)L ) may be connected to the first to L multiplexers (MUX 1 to MUX L ), respectively. . (0≤k<N, where k is an integer)

예를 들어 라이다 시스템(100)이 4개의 레이저 다이오드(LD1 ~ LD4), 16개의 포토 다이오드(APD1 ~ APD16), 4개의 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUX4)를 포함하였을 때, 제 1 내지 제 4 포토 다이오드(APD1 ~ APD4)는 각각, 제 1 내지 제 4 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUX4)와 연결될 수 있다. 제 5 내지 제 8 포토 다이오드(APD5 ~ APD8)는 각각, 제 1 내지 제 4 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUX4)와 연결될 수 있다. 제 9 내지 제 12 포토 다이오드(APD9 ~ APD12)는 각각, 제 1 내지 제 4 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUX4)와 연결될 수 있다. 제 13 내지 제 16 포토 다이오드(APD13 ~ APD16)는 각각, 제 1 내지 제 4 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUX4)와 연결될 수 있다.For example, when the LiDAR system 100 includes 4 laser diodes (LD 1 to LD 4 ), 16 photo diodes (APD 1 to APD 16 ), and 4 multiplexers (MUX 1 to MUX 4 ) , the first to fourth photodiodes (APD 1 to APD 4 ) may be connected to the first to fourth multiplexers (MUX 1 to MUX 4 ), respectively. The fifth to eighth photodiodes (APD 5 to APD 8 ) may be connected to the first to fourth multiplexers (MUX 1 to MUX 4 ), respectively. The ninth to twelfth photodiodes (APD 9 to APD 12 ) may be connected to the first to fourth multiplexers (MUX 1 to MUX 4 ), respectively. The 13th to 16th photodiodes (APD 13 to APD 16 ) may be connected to the first to fourth multiplexers (MUX 1 to MUX 4 ), respectively.

제 1 내지 제 L 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUXL)는, 제어부(140)로부터 선택 신호(SEL)를 수신할 수 있다. 선택 신호(SEL)는 log2N개의 비트로 이루어질 수 있다. 선택 신호(SEL)의 값을 0부터 N-1까지 1만큼 순차적으로 증가시킨 다음, 다시 0으로 초기화하는 작업이 반복적으로 이루어질 수 있다.The first to L multiplexers (MUX 1 to MUX L ) may receive a selection signal (SEL) from the control unit 140. The selection signal (SEL) may consist of log 2 N bits. The operation of sequentially increasing the value of the selection signal (SEL) by 1 from 0 to N-1 and then initializing it back to 0 may be repeatedly performed.

선택 신호(SEL)의 값이 0인 경우, 제 1 내지 제 L 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUXL)는 각각, 제 1 내지 제 L 포토 다이오드(APD1 ~ APDL)로부터 수신한제 1 내지 제 L 수광 신호(RLS1 ~ RLSL)를 출력할 수 있다. 선택 신호(SEL)의 값이 1인 경우, 제 1 내지 제 L 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUXL)는 각각, 제 L+1 내지 제 2L 포토 다이오드(APDL+1 ~ APD2L)로부터 수신한 제 L+1 내지 제 2L 수광 신호(RLSL+1 ~ RLS2L)를 출력할 수 있다. 선택 신호(SEL)의 값이 k인 경우, 제 1 내지 제 L 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUXL)는 각각, 제 kL+1 내지 제 (k+1)L 포토 다이오드(APDkL+1 ~ APD(k+1)L)로부터 수신한 제 kL+1 내지 제 (k+1)L 수광 신호(RLSkL+1 ~ RLS(k+1)L)를 출력할 수 있다. (0≤k<N이고, k는 정수)When the value of the selection signal (SEL) is 0, the first to L multiplexers (MUX 1 to MUX L ) receive the first to L photo diodes (APD 1 to APD L ), respectively. The Lth light reception signal (RLS 1 to RLS L ) can be output. When the value of the selection signal (SEL) is 1, the first to L multiplexers (MUX 1 to MUX L ) receive each from the L+1 to 2L photodiodes (APD L+1 to APD 2L ). One L+1 to 2L light-receiving signal (RLS L+1 to RLS 2L ) can be output. When the value of the selection signal (SEL) is k, the first to L-th multiplexers (MUX 1 to MUX L ) are respectively connected to the kL+1 to (k+1)-th photodiodes (APD kL+1 to The kL +1 to (k+1 )L light reception signals (RLS kL+1 to RLS (k+1)L) received from the APD (k+1)L ) can be output. (0≤k<N, where k is an integer)

예를 들어 라이다 시스템(100)이 4개의 레이저 다이오드(LD1 ~ LD4), 16개의 포토 다이오드(APD1 ~ APD16), 4개의 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUX4)를 포함하였을 때, 선택 신호(SEL)의 값이 0인 경우, 제 1 내지 제 4 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUX4)는 각각, 제 1 내지 제 4 포토 다이오드(APD1 ~ APD4)로부터 수신한 제 1 내지 제 4 수광 신호(RLS1 ~ RLS4)를 출력할 수 있다. 선택 신호(SEL)의 값이 1인 경우, 제 1 내지 제 4 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUX4)는 각각, 제 5 내지 제 8 포토 다이오드(APD5 ~ APD8)로부터 수신한 제 5 내지 제 8 수광 신호(RLS5 ~ RLS8)를 출력할 수 있다. 선택 신호(SEL)의 값이 2인 경우, 제 1 내지 제 4 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUX4)는 각각, 제 9 내지 제 12 포토 다이오드(APD9 ~ APD12)로부터 수신한 제 9 내지 제 12 수광 신호(RLS9 ~ RLS12)를 출력할 수 있다. 선택 신호(SEL)의 값이 3인 경우, 제 1 내지 제 4 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUX4)는 각각, 제 13 내지 제 16 포토 다이오드(APD13 ~ APD16)로부터 수신한 제 13 내지 제 16 수광 신호(RLS13 ~ RLS16)를 출력할 수 있다.For example, when the LiDAR system 100 includes 4 laser diodes (LD 1 to LD 4 ), 16 photo diodes (APD 1 to APD 16 ), and 4 multiplexers (MUX 1 to MUX 4 ) , when the value of the selection signal (SEL) is 0, the first to fourth multiplexers (MUX 1 to MUX 4 ) receive the first photo diode (APD 1 to APD 4) from the first to fourth photodiodes (APD 1 to APD 4 ), respectively. to fourth light-receiving signals (RLS 1 to RLS 4 ) can be output. When the value of the selection signal (SEL) is 1, the first to fourth multiplexers (MUX 1 to MUX 4 ) receive the fifth to eighth photodiodes (APD 5 to APD 8 ), respectively. The eighth light reception signal (RLS 5 to RLS 8 ) can be output. When the value of the selection signal (SEL) is 2, the first to fourth multiplexers (MUX 1 to MUX 4 ) receive the 9th to 12th photo diodes (APD 9 to APD 12 ), respectively. The twelfth light reception signal (RLS 9 to RLS 12 ) can be output. When the value of the selection signal (SEL) is 3, the first to fourth multiplexers (MUX 1 to MUX 4 ) receive the 13th to 16th photodiodes (APD 13 to APD 16 ), respectively. The 16th light reception signal (RLS 13 to RLS 16 ) can be output.

저전압 차등 신호 생성 모듈(COMP)은, 멀티 플렉서 모듈(MUX)에서 선택한 수광 신호에 대응하여 로직 레벨을 생성할 수 있다.The low-voltage differential signal generation module (COMP) can generate a logic level in response to the light-receiving signal selected by the multiplexer module (MUX).

저전압 차등 신호 생성 모듈(COMP)은, 멀티 플렉서의 개수와 동일한 L개의 비교기(COMP1 ~ COMPL)를 포함할 수 있다. 예를 들어 저전압 차등 신호 생성 모듈(COMP)은 4개의 비교기(COMP1 ~ COMP4)를 포함할 수 있다.The low-voltage differential signal generation module (COMP) may include L comparators (COMP 1 to COMP L ) equal to the number of multiplexers. For example, a low-voltage differential signal generation module (COMP) may include four comparators (COMP 1 to COMP 4 ).

제 1 내지 제 L 비교기(COMP1 ~ COMPL)는 각각, 제 1 내지 제 L 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUXL)에서 선택한 수광 신호에 대응하여, 제 1 내지 제 L 저전압 차등 신호(LVDS1 ~ LVDSL)를 생성할 수 있다. The first to L comparators (COMP 1 to COMP L ) correspond to the light-receiving signals selected by the first to L multiplexers (MUX 1 to MUX L ), respectively, and generate the first to L low voltage differential signals (LVDS 1) . ~ LVDS L ) can be generated.

수광 신호가 각각 제 1 전압(V1)을 가진 경우, 제 1 내지 제 L 비교기(COMP1 ~ COMPL)는 로직 하이(logic high) 레벨을 가진 저전압 차등 신호를 생성할 수 있다.When the light-receiving signals each have a first voltage (V1), the first to L comparators (COMP 1 to COMP L ) may generate a low-voltage differential signal with a logic high level.

수광 신호가 각각 제 2 전압(V2)을 가진 경우, 제 1 내지 제 L 비교기(COMP1 ~ COMPL)는 로직 로우(logic low) 레벨을 가진 저전압 차등 신호를 생성할 수 있다.When each light-receiving signal has a second voltage (V2), the first to L comparators (COMP 1 to COMP L ) may generate a low-voltage differential signal with a logic low level.

로직 하이(logic high) 레벨을 가진 저전압 차등 신호와, 로직 로우(logic low) 레벨을 가진 저전압 차등 신호의 전압 차이는 260mV 내지 420mV일 수 있다. 제 1 내지 제 L 비교기(COMP1 ~ COMPL)는 스윙이 작은 저전압 차등 신호를 생성하여, 전력 소모를 감소시키고 전송 속도를 증가시킬 수 있다.The voltage difference between the low-voltage differential signal with a logic high level and the low-voltage differential signal with a logic low level may be 260 mV to 420 mV. The first to L comparators (COMP 1 to COMP L ) generate low-voltage differential signals with small swings, thereby reducing power consumption and increasing transmission speed.

제어부(140)는, 레이저 송신부(110)가 펄스 레이저를 생성하는 것과, 레이저 수신부(130)가 수광 신호를 선택하여 순차적으로 출력하는 것을 제어할 수 있다.The control unit 140 can control the laser transmitter 110 to generate a pulse laser and the laser receiver 130 to select and sequentially output light-receiving signals.

제어부(140)는, 레이저 다이오드(LD1 ~ LDN)의 개수와 동일한 N개의 트리거 신호(TRG1 ~ TRGN)를 생성한 다음, 레이저 드라이버 모듈(112)로 송신할 수 있다. 예를 들어 제어부(140)는, 제 1 내지 제 4 트리거 신호(TRG1 ~ TRG4)를 생성한 다음, 레이저 드라이버 모듈(112)로 송신할 수 있다.The control unit 140 may generate N trigger signals (TRG 1 to TRG N ) equal to the number of laser diodes (LD 1 to LD N ) and then transmit them to the laser driver module 112. For example, the control unit 140 may generate the first to fourth trigger signals TRG 1 to TRG 4 and then transmit them to the laser driver module 112.

제 1 내지 제 N 트리거 신호(TRG1 ~ TRGN)는 각각, 레이저 다이오드 모듈(111)이 제 1 내지 제 N 펄스 레이저(PL1 ~ PLN)를 생성하는 것을 제어하는 신호이다. 레이저 드라이버 모듈(112)은, 제 1 내지 제 N 트리거 신호(TRG1 ~ TRGN)에 대응하여, 제 1 내지 제 N 레이저 생성 신호(LDS1 ~ LDSN)를 생성할 수 있다.The first to Nth trigger signals (TRG 1 to TRG N ) are signals that control the laser diode module 111 to generate the first to Nth pulse lasers (PL 1 to PL N ), respectively. The laser driver module 112 may generate first to Nth laser generation signals ( LDS1 to LDSN ) in response to the first to Nth trigger signals ( TRG1 to TRGN ) .

제어부(140)는, 구동 시간에 따라 선택 신호(SEL)의 값을 변경할 수 있다. 제어부(140)는, 선택 간격(SI) 마다 선택 신호(SEL)의 값을 1만큼 증가시킬 수 있다. 제어부(140)는, 선택 신호(SEL)의 값을 0부터 N-1까지 1만큼 순차적으로 증가시킨 다음, 다시 0으로 초기화하는 작업을 반복적으로 실행할 수 있다.The control unit 140 may change the value of the selection signal SEL according to the driving time. The control unit 140 may increase the value of the selection signal SEL by 1 for each selection interval SI. The control unit 140 may sequentially increase the value of the selection signal SEL by 1 from 0 to N-1 and then repeatedly initialize it to 0.

제어부(140)는, 설정한 선택 신호(SEL)의 값에 따라 멀티 플렉서 모듈(MUX)에서 선택한 수광 신호에 대응하는 로직 레벨을 가진, 제 1 내지 제 L 저전압 차등 신호(LVDS1 ~ LVDSL)를 수신할 수 있다.The control unit 140 generates first to L low voltage differential signals (LVDS 1 to LVDS L ) having a logic level corresponding to the light reception signal selected by the multiplexer module (MUX) according to the value of the set selection signal (SEL). ) can be received.

제어부(140)는, 트리거 신호를 생성한 시간과, 저전압 차등 신호를 수신한 시간의 차이를, 도달 시간으로 산출할 수 있다. 제어부(140)는, 제 i 트리거 신호(TRGi)를 생성한 시간과, 제 1 내지 제 L 저전압 차등 신호(LVDS1 ~ LVDSL) 각각을 수신한 시간의 차이를, 제 (i-1)L+1 내지 제 iL 도달 시간(TOF(i-1)L+1 ~ TOFiL)으로 산출할 수 있다.The control unit 140 may calculate the difference between the time the trigger signal is generated and the time the low-voltage differential signal is received as the arrival time. The control unit 140 calculates the difference between the time of generating the i trigger signal (TRG i ) and the time of receiving each of the first to L low voltage differential signals (LVDS 1 to LVDS L ) as (i-1) It can be calculated as the arrival time from L+1 to the iL (TOF (i-1)L+1 to TOF iL ).

예를 들어 라이다 시스템(100)이 4개의 레이저 다이오드(LD1 ~ LD4), 16개의 포토 다이오드(APD1 ~ APD16), 4개의 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUX4)를 포함하였을 때, 제어부(140)는, 제 1 트리거 신호(TRG1)를 생성한 시간과, 제 1 내지 제 4 저전압 차등 신호(LVDS1 ~ LVDS4) 각각을 수신한 시간의 차이를, 제 1 내지 제 4 도달 시간(TOF1 ~ TOF4)으로 산출할 수 있다. 제어부(140)는, 제 2 트리거 신호(TRG2)를 생성한 시간과, 제 1 내지 제 4 저전압 차등 신호(LVDS1 ~ LVDS4) 각각을 수신한 시간의 차이를, 제 5 내지 제 8 도달 시간(TOF5 ~ TOF8)으로 산출할 수 있다. 제어부(140)는, 제 3 트리거 신호(TRG3)를 생성한 시간과, 제 1 내지 제 4 저전압 차등 신호(LVDS1 ~ LVDS4) 각각을 수신한 시간의 차이를, 제 9 내지 제 12 도달 시간(TOF9 ~ TOF12)으로 산출할 수 있다. 제어부(140)는, 제 4 트리거 신호(TRG4)를 생성한 시간과, 제 1 내지 제 4 저전압 차등 신호(LVDS1 ~ LVDS4) 각각을 수신한 시간의 차이를, 제 13 내지 제 16 도달 시간(TOF13 ~ TOF16)으로 산출할 수 있다.For example, when the LiDAR system 100 includes 4 laser diodes (LD 1 to LD 4 ), 16 photo diodes (APD 1 to APD 16 ), and 4 multiplexers (MUX 1 to MUX 4 ) , the control unit 140 calculates the difference between the time of generating the first trigger signal (TRG 1 ) and the time of receiving each of the first to fourth low voltage differential signals (LVDS 1 to LVDS 4 ). It can be calculated by arrival time (TOF 1 to TOF 4 ). The control unit 140 calculates the difference between the time of generating the second trigger signal (TRG 2 ) and the time of receiving each of the first to fourth low voltage differential signals (LVDS 1 to LVDS 4 ), It can be calculated by time (TOF 5 ~ TOF 8 ). The control unit 140 calculates the difference between the time of generating the third trigger signal (TRG 3 ) and the time of receiving each of the first to fourth low voltage differential signals (LVDS 1 to LVDS 4 ), It can be calculated by time (TOF 9 ~ TOF 12 ). The control unit 140 calculates the difference between the time of generating the fourth trigger signal (TRG 4 ) and the time of receiving each of the first to fourth low voltage differential signals (LVDS 1 to LVDS 4 ), reaching the 13th to 16th It can be calculated by time (TOF 13 ~ TOF 16 ).

제어부(140)는, 트리거 신호를 생성한 다음, 제 2 시간(T2) 동안 저전압 차등 신호를 수신하지 못한 경우, 포토 다이오드가 측정하는 입사각의 범위 안에 펄스 레이저를 반사한 물체 또는 물체의 부분이 없는 것으로 판단할 수 있다.If the low-voltage differential signal is not received during the second time T2 after generating the trigger signal, the control unit 140 determines that there is no object or part of the object that reflected the pulse laser within the range of the incident angle measured by the photo diode. It can be judged that

즉, 제 i 트리거 신호(TRGi)를 생성한 다음, 제 2 시간(T2) 동안 제 1 내지 제 L 저전압 차등 신호(LVDS1 ~ LVDSL)를 각각 수신하지 못한 경우, 제 (i-1)L+1 내지 제 iL 포토 다이오드(APD(i-1)L+1 ~ APDiL) 각각이 측정하는 입사각의 범위 안에 펄스 레이저를 반사한 물체 또는 물체의 부분이 없는 것으로 판단할 수 있다.That is, after generating the i trigger signal (TRG i ), if the first to L low voltage differential signals (LVDS 1 to LVDS L ) are not received during the second time (T2), the (i-1) It can be determined that there is no object or part of the object that reflected the pulse laser within the range of the incident angle measured by each of the L+1 to iL photodiodes (APD (i-1)L+1 to APD iL ).

도 1e는 본 발명의 일 실시 예에서, 회전 구동부(150)의 동작을 간략하게 나타낸 사시도이다.Figure 1e is a perspective view briefly showing the operation of the rotation driver 150 in one embodiment of the present invention.

회전 구동부(150)는, 라이다 시스템(100)의 구성을 회전시킬 수 있다.The rotation driver 150 can rotate the configuration of the LiDAR system 100.

회전 구동부(150)는 BLDC(Brushless DC) 모터를 포함할 수 있다. 회전 구동부(150)는 레이저 송신부(110)와, 광학부(120)와, 레이저 수신부(130)를 수용하거나, 이들 구성과 연결되어 수평 스캔 범위(HSR) 안에서 회전시킬 수 있다. 수평 변위 각도(HDA)는, 제 4 방향(D4)을 축으로 기준선(BL)에 대한 회전 구동부(150)의 변위선(DL)의 각도 차이이다. 수평 스캔 범위(HSR)는, 회전 구동부(150)가 회전할 수 있는 각도 범위이고, 예를 들어 0°내지 360°일 수 있다. 수평 분해능(HR)은, 레이저 송신부(110)가 레이저 라인 빔(LLB)을 방출하는 각도 간격이고, 예를 들어 0.125°내지 0.25°일 수 있다. 이에 따라 하나 이상의 레이저 라인 빔(LLB)은 수평 분해능(HR) 마다 생성되어, 수평 스캔 범위(HSR)에 위치하는 물체 또는 물체의 부분을 탐지할 수 있다.The rotation driver 150 may include a brushless DC (BLDC) motor. The rotation driver 150 can accommodate the laser transmitter 110, the optical unit 120, and the laser receiver 130, or can be connected to these components and rotate them within the horizontal scan range (HSR). The horizontal displacement angle HDA is the angle difference between the displacement line DL of the rotation driver 150 with respect to the reference line BL in the fourth direction D4. The horizontal scan range (HSR) is an angle range in which the rotation driver 150 can rotate, and may be, for example, 0° to 360°. The horizontal resolution (HR) is the angular interval at which the laser transmitter 110 emits the laser line beam (LLB), and may be, for example, 0.125° to 0.25°. Accordingly, one or more laser line beams (LLBs) are generated per horizontal resolution (HR), allowing detection of objects or parts of objects located in the horizontal scan range (HSR).

전원부(160)는, 라이다 시스템(100)의 구성에 전원을 공급할 수 있다.The power supply unit 160 may supply power to the components of the LiDAR system 100.

예를 들어 전원부(160)는, 레이저 다이오드 모듈(111)에 74V의 전압을 가진 전원을 공급할 수 있고, 포토 다이오드 모듈(APD)에 -60V 내지 170V의 전압을 가진 전원을 공급할 수 있으며, 제어부(140)에 5V의 전압을 가진 전원을 공급할 수 있다.For example, the power supply unit 160 can supply power with a voltage of 74V to the laser diode module 111, and supply power with a voltage of -60V to 170V to the photo diode module (APD), and the control unit ( 140), power with a voltage of 5V can be supplied.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에서 라이다 시스템의 스캔 방법을 간략하게 나타낸 순서도이다. 도 3a는 본 발명의 일 실시 예에서, 라이다 시스템이 수직 방향으로 스캔할 때 타이밍도를 간략하게 나타낸 것이다. 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에서, 라이다 시스템이 수평 방향으로 스캔할 때 타이밍도를 간략하게 나타낸 것이다.Figure 2 is a flow chart briefly showing the scanning method of the LIDAR system in one embodiment of the present invention. Figure 3a briefly shows a timing diagram when the LIDAR system scans in the vertical direction, in one embodiment of the present invention. Figure 3b briefly shows a timing diagram when the LIDAR system scans in the horizontal direction, in one embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시 예에서 라이다 시스템의 스캔 방법(S1 ~ S12)은 다음과 같다.In one embodiment of the present invention, the scanning method (S1 to S12) of the LIDAR system is as follows.

설명에서 N개는 트리거 신호, 레이저 생성 신호, 레이저 다이오드, 펄스 레이저의 개수이다. M개는 포토 다이오드, 수광 신호의 개수이다. L개는 멀티 플렉서, 저전압 차등 신호의 개수로 M/N와 동일하다. 도 5와 도 6에서는 M을 16, N을 4, L을 4로 예를 들어 설명한다.In the description, N refers to the number of trigger signals, laser generation signals, laser diodes, and pulse lasers. M is the number of photodiodes and light-receiving signals. L is the number of multiplexers and low-voltage differential signals and is equal to M/N. In Figures 5 and 6, M is 16, N is 4, and L is 4 as an example.

제 1 단계(S1)는, 전원부(150)가 레이저 수신부(130)에 전원을 공급하는 단계이다.In the first step (S1), the power supply unit 150 supplies power to the laser receiver 130.

전원부(150)는, 포토 다이오드 모듈(APD)이 반사 빔(RB)을 수광하여 전기 신호인 수광 신호를 생성할 수 있도록, 제 1 시간(T1) 동안 포토 다이오드 모듈(APD)에 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어 제 1 시간(T1)은, 1μs 일 수 있다.The power supply unit 150 may supply power to the photo diode module (APD) for a first time T1 so that the photo diode module (APD) can receive the reflected beam RB and generate a light-receiving signal, which is an electrical signal. there is. For example, the first time (T1) may be 1 μs.

제 2 단계(S2)는, 제어부(140)가 트리거 신호를 생성한 다음, 레이저 송신부(110)로 송신하는 단계이다.In the second step (S2), the control unit 140 generates a trigger signal and then transmits it to the laser transmitter 110.

제어부(140)는, 제 i 트리거 신호(TRGi)를 생성한 다음, 레이저 드라이버 모듈(112)로 송신할 수 있다. 이때 i는 초기에 1 로 설정되며, 제 2 내지 제 10 단계(S1 ~ S10)를 진행한 다음 다시 제 2 단계를 진행할 때, 1 만큼 증가한다. 즉, 제 2 단계(S2)를 반복하여 진행함으로써 제어부(140)는, 제 1 내지 제 N 트리거 신호(TRG1 ~ TRGN)를 순차적으로 생성할 수 있다. 레이저 송신부(110)가 하나의 레이저 라인 빔(LLB)을 생성한 다음에, i는 1로 초기화 될 수 있다.The control unit 140 may generate the ith trigger signal (TRG i ) and then transmit it to the laser driver module 112. At this time, i is initially set to 1, and increases by 1 when performing the second to tenth steps (S1 to S10) and then performing the second step again. That is, by repeatedly performing the second step (S2), the control unit 140 can sequentially generate the first to Nth trigger signals (TRG 1 to TRG N ). After the laser transmitter 110 generates one laser line beam (LLB), i may be initialized to 1.

제 3 단계(S3)는, 레이저 송신부(110)가 펄스 레이저를 생성한 다음, 광학부(120)로 송신하는 단계이다.In the third step (S3), the laser transmitter 110 generates a pulse laser and then transmits it to the optical unit 120.

레이저 드라이버 모듈(112)은, 제 i 트리거 신호(TRGi)에 대응하여 제 i 레이저 생성 신호(LDSi)를 생성한 다음, 레이저 다이오드 모듈(111)로 송신할 수 있다. 제 3 단계(S3)를 반복하여 진행함으로써 레이저 드라이버 모듈(112)은, 제 1 내지 제 N 레이저 생성 신호(LDS1 ~ LDSN)를 순차적으로 생성할 수 있다.The laser driver module 112 may generate the i-th laser generation signal (LDS i ) in response to the i-th trigger signal (TRG i ) and then transmit it to the laser diode module 111. By repeating the third step (S3), the laser driver module 112 can sequentially generate the first to Nth laser generation signals (LDS 1 to LDS N ).

레이저 다이오드 모듈(111)은, 제 i 레이저 생성 신호(LDi)에 대응하여 제 i 펄스 레이저(PLi)를 생성한 다음, 라인 렌즈(121)로 송신할 수 있다. 제 3 단계(S3)를 반복하여 진행함으로써 레이저 다이오드 모듈(111)은, 제 1 내지 제 N 펄스 레이저(PL1 ~ PLN)를 순차적으로 생성할 수 있다.The laser diode module 111 may generate the i-th pulse laser (PL i ) in response to the i-th laser generation signal (LD i ) and then transmit it to the line lens 121. By repeating the third step (S3), the laser diode module 111 can sequentially generate first to Nth pulse lasers (PL 1 to PL N ).

제 4 단계(S4)는, 광학부(140)가 펄스 레이저를 굴절시켜 라이다 시스템(100)의 외부로 방출하는 단계이다.The fourth step (S4) is a step in which the optical unit 140 refracts the pulse laser and emits it to the outside of the LIDAR system 100.

라인 렌즈(121)는, 제 i 펄스 레이저(PLi)를 굴절시켜 라이다 시스템(100)의 외부로 방출할 수 있다. 제 4 단계(S4)를 반복하여 진행함으로써 라인 렌즈(121)는, 제 1 내지 제 N 펄스 레이저(PL1 ~ PLN)를 순차적으로 방출할 수 있다.The line lens 121 may refract the ith pulse laser (PL i ) and emit it to the outside of the LiDAR system 100 . By repeating the fourth step (S4), the line lens 121 may sequentially emit the first to Nth pulse lasers (PL 1 to PL N ).

제 5 단계(S5)는, 광학부(140)가 반사 빔(RB)을 수광하는 단계이다.The fifth step (S5) is a step in which the optical unit 140 receives the reflected beam RB.

제 1 수광 렌즈(122)와 제 2 수광 렌즈(123)는 각각, 물체에 반사되어 되돌아오는 반사 빔(RB)을 모은 다음, 포토 다이오드 모듈(APD)로 송신할 수 있다.The first light receiving lens 122 and the second light receiving lens 123 can each collect the reflected beam RB that is reflected from an object and then transmit it to the photo diode module (APD).

제 6 단계(S6)는, 포토 다이오드 모듈(APD)이 수광 신호를 생성하는 단계이다.The sixth step (S6) is a step in which the photo diode module (APD) generates a light reception signal.

L개의 포토 다이오드는 각각, 자신이 측정하는 입사각의 범위 안에서 반사 빔(RB)의 수광 여부를 감지한 다음, 이에 대응하여 수광 신호를 생성할 수 있다.Each of the L photodiodes can detect whether or not the reflected beam RB is received within the range of the incident angle that it measures, and then generate a light reception signal in response.

제 j 포토 다이오드(APDj)는, 제 j 입사각(IAj) 내지 제 j+1 입사각(IAj+1)의 범위 안에서 반사 빔(RB)이 라이다 시스템(100)으로 되돌아올 때, 반사 빔(RB)을 수광한 다음 제 1 전압(V1)을 가진 제 j 수광 신호(RLSj)를 생성할 수 있다.The j photodiode (APD j ) is reflected when the reflected beam RB returns to the LIDAR system 100 within the range of the j incident angle (IA j ) to the j+1 incident angle (IA j+1 ). After receiving the beam RB, a jth light-receiving signal RLS j having a first voltage V1 may be generated.

또는 제 j 포토 다이오드(APDj)는, 제 j 입사각(IAj) 내지 제 j+1 입사각(IAj+1)의 범위 안에서 반사 빔(RB)을 수광하지 못한 경우, 제 2 전압(V2)을 가진 제 j 수광 신호(RLSj)를 생성할 수 있다.Alternatively, when the j photodiode (APD j ) fails to receive the reflected beam (RB) within the range of the j incident angle (IA j ) to the j+1 incident angle (IA j+1 ), the second voltage (V2) The jth light reception signal (RLS j ) with can be generated.

예를 들어 제 1 펄스 레이저(PL1)가 물체에 반사되어 되돌아 올 때, 제 1 포토 다이오드(APD1)는 제 1 입사각(IA1) 내지 제 2 입사각(IA2)의 범위 안에서 반사 빔(RB)의 수광 여부를 감지한 다음, 제 1 수광 신호(RLS1)를 생성할 수 있다. 제 2 포토 다이오드(APD2)는 제 2 입사각(IA2) 내지 제 3 입사각(IA3)의 범위 안에서 반사 빔(RB)의 수광 여부를 감지한 다음, 제 2 수광 신호(RLS2)를 생성할 수 있다. 제 3 포토 다이오드(APD3)는 제 3 입사각(IA3) 내지 제 4 입사각(IA4)의 범위 안에서 반사 빔(RB)의 수광 여부를 감지한 다음, 제 3 수광 신호(RLS3)를 생성할 수 있다. 제 4 포토 다이오드(APD4)는 제 4 입사각(IA4) 내지 제 5 입사각(IA5)의 범위 안에서 반사 빔(RB)의 수광 여부를 감지한 다음, 제 4 수광 신호(RLS4)를 생성할 수 있다. 제 2 펄스 레이저(PL2)가 물체에 반사되어 되돌아 올 때, 제 5 포토 다이오드(APD5)는 제 5 입사각(IA5) 내지 제 6 입사각(IA6)의 범위 안에서 반사 빔(RB)의 수광 여부를 감지한 다음, 제 5 수광 신호(RLS5)를 생성할 수 있다. 제 6 포토 다이오드(APD6)는 제 6 입사각(IA6) 내지 제 7 입사각(IA7)의 범위 안에서 반사 빔(RB)의 수광 여부를 감지한 다음, 제 6 수광 신호(RLS6)를 생성할 수 있다. 제 7 포토 다이오드(APD7)는 제 7 입사각(IA7) 내지 제 8 입사각(IA8)의 범위 안에서 반사 빔(RB)의 수광 여부를 감지한 다음, 제 7 수광 신호(RLS7)를 생성할 수 있다. 제 8 포토 다이오드(APD8)는 제 8 입사각(IA8) 내지 제 9 입사각(IA9)의 범위 안에서 반사 빔(RB)의 수광 여부를 감지한 다음, 제 8 수광 신호(RLS8)를 생성할 수 있다. 제 3 펄스 레이저(PL3)가 물체에 반사되어 되돌아 올 때, 제 9 포토 다이오드(APD9)는 제 9 입사각(IA9) 내지 제 10 입사각(IA10)의 범위 안에서 반사 빔(RB)의 수광 여부를 감지한 다음, 제 9 수광 신호(RLS9)를 생성할 수 있다. 제 10 포토 다이오드(APD10)는 제 10 입사각(IA10) 내지 제 11 입사각(IA11)의 범위 안에서 반사 빔(RB)의 수광 여부를 감지한 다음, 제 10 수광 신호(RLS10)를 생성할 수 있다. 제 11 포토 다이오드(APD11)는 제 11 입사각(IA11) 내지 제 12 입사각(IA12)의 범위 안에서 반사 빔(RB)의 수광 여부를 감지한 다음, 제 11 수광 신호(RLS11)를 생성할 수 있다. 제 12 포토 다이오드(APD12)는 제 12 입사각(IA12) 내지 제 13 입사각(IA13)의 범위 안에서 반사 빔(RB)의 수광 여부를 감지한 다음, 제 12 수광 신호(RLS12)를 생성할 수 있다. 제 4 펄스 레이저(PL4)가 물체에 반사되어 되돌아 올 때, 제 13 포토 다이오드(APD13)는 제 13 입사각(IA13) 내지 제 14 입사각(IA14)의 범위 안에서 반사 빔(RB)의 수광 여부를 감지한 다음, 제 13 수광 신호(RLS13)를 생성할 수 있다. 제 14 포토 다이오드(APD14)는 제 14 입사각(IA14) 내지 제 15 입사각(IA15)의 범위 안에서 반사 빔(RB)의 수광 여부를 감지한 다음, 제 14 수광 신호(RLS14)를 생성할 수 있다. 제 15 포토 다이오드(APD15)는 제 15 입사각(IA15) 내지 제 16 입사각(IA16)의 범위 안에서 반사 빔(RB)의 수광 여부를 감지한 다음, 제 15 수광 신호(RLS15)를 생성할 수 있다. 제 16 포토 다이오드(APD16)는 제 16 입사각(IA16) 내지 제 17 입사각(IA17)의 범위 안에서 반사 빔(RB)의 수광 여부를 감지한 다음, 제 16 수광 신호(RLS16)를 생성할 수 있다.For example, when the first pulse laser (PL1) is reflected by an object and returns, the first photodiode (APD 1 ) reflects the reflected beam (RB) within the range of the first incident angle (IA 1 ) to the second incident angle (IA 2 ). ) is detected, and then the first light reception signal (RLS 1 ) can be generated. The second photo diode (APD 2 ) detects whether or not the reflected beam (RB) is received within the range of the second incident angle (IA 2 ) to the third incident angle (IA 3 ), and then generates a second light reception signal (RLS 2 ). can do. The third photo diode (APD 3 ) detects whether or not the reflected beam (RB) is received within the range of the third incident angle (IA 3 ) to the fourth incident angle (IA 4 ) and then generates the third light reception signal (RLS 3 ). can do. The fourth photo diode (APD 4 ) detects whether the reflected beam (RB) is received within the range of the fourth incident angle (IA 4 ) to the fifth incident angle (IA 5 ) and then generates the fourth light reception signal (RLS 4 ). can do. When the second pulse laser (PL2) is reflected by the object and returns, the fifth photo diode (APD 5 ) receives the reflected beam (RB) within the range of the fifth incident angle (IA 5 ) to the sixth incident angle (IA 6 ). After detecting the presence or absence, a fifth light receiving signal (RLS 5 ) can be generated. The sixth photo diode (APD 6 ) detects whether or not the reflected beam (RB) is received within the range of the sixth incident angle (IA 6 ) to the seventh incident angle (IA 7 ), and then generates the sixth light reception signal (RLS 6 ). can do. The seventh photodiode (APD 7 ) detects whether or not the reflected beam (RB) is received within the range of the seventh incident angle (IA 7 ) to the eighth incident angle (IA 8 ), and then generates the seventh light reception signal (RLS 7 ). can do. The eighth photo diode (APD 8 ) detects whether or not the reflected beam (RB) is received within the range of the eighth incident angle (IA 8 ) to the ninth incident angle (IA 9 ), and then generates the eighth light reception signal (RLS 8 ). can do. When the third pulse laser (PL3) is reflected by the object and returns, the ninth photo diode (APD 9 ) receives the reflected beam (RB) within the range of the ninth incident angle (IA 9 ) to the tenth incident angle (IA 10 ). After detecting whether or not the light is detected, a ninth light receiving signal (RLS 9 ) can be generated. The tenth photo diode (APD 10 ) detects whether the reflected beam (RB) is received within the range of the tenth incident angle (IA 10 ) to the eleventh incident angle (IA 11 ), and then generates the tenth light reception signal (RLS 10 ). can do. The 11th photo diode (APD 11 ) detects whether or not the reflected beam (RB) is received within the range of the 11th incident angle (IA 11 ) to the 12th incident angle (IA 12 ), and then generates the 11th light reception signal (RLS 11 ). can do. The twelfth photo diode (APD 12 ) detects whether or not the reflected beam (RB) is received within the range of the twelfth incident angle (IA 12 ) to the thirteenth incident angle (IA 13 ), and then generates the twelfth light reception signal (RLS 12 ). can do. When the fourth pulse laser PL4 is reflected by an object and returns, the 13th photo diode APD 13 receives the reflected beam RB within the range of the 13th incident angle IA 13 to the 14th incident angle IA 14 . After detecting whether or not the light is received, the 13th light receiving signal (RLS 13 ) can be generated. The fourteenth photo diode (APD 14 ) detects whether the reflected beam (RB) is received within the range of the fourteenth incident angle (IA 14 ) to the fifteenth incident angle (IA 15 ) and then generates the fourteenth light reception signal (RLS 14 ). can do. The 15th photo diode (APD 15 ) detects whether or not the reflected beam (RB) is received within the range of the 15th incident angle (IA 15 ) to the 16th incident angle (IA 16 ), and then generates the 15th light reception signal (RLS 15 ). can do. The 16th photo diode (APD 16 ) detects whether the reflected beam (RB) is received within the range of the 16th incident angle (IA 16 ) to the 17th incident angle (IA 17 ), and then generates the 16th light reception signal (RLS 16 ). can do.

제 6 단계(S6)를 반복하여 진행함으로써 L개의 포토 다이오드씩, 반사 빔(RB)의 수광 여부에 대응하여 수광 신호를 순차적으로 생성할 수 있다. 즉, 제 i 펄스 레이저(PLi)가 물체에 반사되어 반사 빔(RB)으로 되돌아 올 때, 제 (i-1)L+1 내지 제 iL 포토 다이오드(APD(i-1)L+1 ~ APDiL)는 각각 제 (i-1)L+1 내지 제 iL 수광 신호(RLS(i-1)L+1 ~ RLSiL)를 생성할 수 있다.By repeating the sixth step (S6), light-receiving signals can be sequentially generated for each of the L photodiodes according to whether or not the reflected beam RB is received. That is, when the i pulse laser (PL i ) is reflected by an object and returns as a reflected beam (RB), the (i-1)L+1 to iL photodiodes (APD (i-1)L+1 to APD iL ) may generate (i-1)L+1 to iL-th light reception signals (RLS (i-1)L+1 to RLS iL ), respectively.

제 7 단계(S7)는, 제어부(140)가 선택 신호(SEL)의 값을 설정하는 단계이다.The seventh step (S7) is a step in which the control unit 140 sets the value of the selection signal (SEL).

제어부(140)는, 선택 신호(SEL)의 값을 i-1 로 설정한 다음, 제 1 내지 제 L 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUXL)로 송신할 수 있다. 제 7 단계(S7)를 반복하여 진행함으로써 제어부(140)는, 선택 신호(SEL)의 값을 0 부터 N-1까지 순차적으로 증가시킬 수 있다. 그리고 제어부(140)는 선택 신호(SEL)의 값을 N으로 증가시킨 경우, 0으로 초기화 할 수 있다.The control unit 140 may set the value of the selection signal (SEL) to i-1 and then transmit it to the first to Lth multiplexers (MUX 1 to MUX L ). By repeating the seventh step (S7), the control unit 140 can sequentially increase the value of the selection signal (SEL) from 0 to N-1. And when the value of the selection signal SEL is increased to N, the control unit 140 may initialize it to 0.

제 8 단계(S8)는, 멀티 플렉서 모듈(MUX)이 수광 신호를 출력하는 단계이다.The eighth step (S8) is a step in which the multiplexer module (MUX) outputs a light-receiving signal.

제어부(140)가 설정한 선택 신호(SEL)의 값(k)에 따라 제 1 내지 제 L 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUXL)는 각각, 제 kL+1 내지 제 (k+1)L 포토 다이오드(APDkL+1 ~ APD(k+1)L)와의 연결을 선택한 다음, 제 kL+1 내지 제 (k+1)L 수광 신호(RLSkL+1 ~ RLS(k+1)L)를 출력할 수 있다. (0≤k<N이고, k는 정수)According to the value (k) of the selection signal (SEL) set by the control unit 140, the first to L multiplexers (MUX 1 to MUX L ) are connected to the kL+1 to (k+1)th ports, respectively. Select the connection with the diode (APD kL+1 to APD (k+1)L ), then connect the kL+1 to (k+1)L light receiving signals (RLS kL+1 to RLS (k+1)L ). Can be printed. (0≤k<N, where k is an integer)

예를 들어 제어부(140)가 선택 신호(SEL)를 0으로 설정한 경우, 제 1 내지 제 4 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUX4)는 각각, 제 1 내지 제 4 포토 다이오드(APD1 ~ APD4)와의 연결을 선택한 다음, 제 1 내지 제 4 수광 신호(RLS1 ~ RLS4)를 출력할 수 있다. 제어부(140)가 선택 신호(SEL)를 1 로 설정한 경우, 제 1 내지 제 4 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUX4)는 각각, 제 5 내지 제 8 포토 다이오드(APD5 ~ APD8)와의 연결을 선택한 다음, 제 5 내지 제 8 수광 신호(RLS5 ~ RLS8)를 출력할 수 있다. 제어부(140)가 선택 신호(SEL)를 2 로 설정한 경우, 제 1 내지 제 4 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUX4)는 각각, 제 9 내지 제 12 포토 다이오드(APD9 ~ APD12)와의 연결을 선택한 다음, 제 9 내지 제 12 수광 신호(RLS9 ~ RLS12)를 출력할 수 있다. 제어부(140)가 선택 신호(SEL)를 3 으로 설정한 경우, 제 1 내지 제 4 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUX4)는 각각, 제 13 내지 제 16 포토 다이오드(APD13 ~ APD16)와의 연결을 선택한 다음, 제 13 내지 제 16 수광 신호(RLS13 ~ RLS16)를 출력할 수 있다.For example, when the control unit 140 sets the selection signal (SEL) to 0, the first to fourth multiplexers (MUX 1 to MUX 4 ) respectively operate the first to fourth photodiodes (APD 1 to APD) 4 ), then the first to fourth light receiving signals (RLS 1 to RLS 4 ) can be output. When the control unit 140 sets the selection signal (SEL) to 1, the first to fourth multiplexers (MUX 1 to MUX 4 ) are connected to the fifth to eighth photodiodes (APD 5 to APD 8 ), respectively. After selecting the connection, the fifth to eighth light-receiving signals (RLS 5 to RLS 8 ) can be output. When the control unit 140 sets the selection signal (SEL) to 2, the first to fourth multiplexers (MUX 1 to MUX 4 ) are connected to the ninth to twelfth photodiodes (APD 9 to APD 12 ), respectively. After selecting the connection, the 9th to 12th light reception signals (RLS 9 to RLS 12 ) can be output. When the control unit 140 sets the selection signal (SEL) to 3, the first to fourth multiplexers (MUX 1 to MUX 4 ) are connected to the 13th to 16th photodiodes (APD 13 to APD 16 ), respectively. After selecting the connection, the 13th to 16th light reception signals (RLS 13 to RLS 16 ) can be output.

제 9 단계(S9)는, 저전압 차등 신호 생성 모듈(COMP)이 수광 신호에 대응하여 로직 레벨을 생성하는 단계이다.The ninth step (S9) is a step in which the low-voltage differential signal generation module (COMP) generates a logic level in response to the received light signal.

제 1 내지 제 L 비교기(COMP1 ~ COMPN)는 각각, 제 1 내지 제 L 멀티 플렉서(MUX1 ~ MUXL)에서 선택한 수광 신호에 대응하여, 로직 레벨을 가진 제 1 내지 제 L 저전압 차등 신호(LVDS1 ~ LVDSL)를 생성할 수 있다. 제 1 내지 제 L 비교기(COMP1 ~ COMPL)는 각각, 생성한 제 1 내지 제 L 저전압 차등 신호(LVDS1 ~ LVDSL)를 제어부(140)로 송신할 수 있다.The first to L comparators (COMP 1 to COMP N ) correspond to the light reception signals selected by the first to L multiplexers (MUX 1 to MUX L ), respectively, and provide a first to L low voltage differential with a logic level. Signals (LVDS 1 to LVDS L ) can be generated. The first to L comparators (COMP 1 to COMP L ) may transmit the generated first to L low voltage differential signals (LVDS 1 to LVDS L ) to the control unit 140, respectively.

제 9 단계(S9)를 반복하여 진행함으로써 L개의 비교기씩, 수광 신호에 대응하여 저전압 차등 신호를 순차적으로 생성할 수 있다.By repeating the ninth step (S9), low-voltage differential signals can be sequentially generated by each L comparator in response to the received light signal.

제 10 단계(S10)는, 제어부(140)가 도달 시간을 산출하는 단계이다.The tenth step (S10) is a step in which the control unit 140 calculates the arrival time.

제어부(140)는, 제 2 단계(S2)에서 트리거 신호를 생성한 시간과, 저전압 차등 신호를 수신한 시간의 차이를, 도달 시간으로 산출할 수 있다. 제어부(140)는, 제 i 트리거 신호(TRGi)를 생성한 시간과, 제 1 내지 제 L 저전압 차등 신호(LVDS1 ~ LVDSL) 각각을 수신한 시간의 차이를, 제 (i-1)L+1 내지 제 iL 도달 시간(TOF(i-1)L+1 ~ TOFiL)으로 산출할 수 있다.The control unit 140 may calculate the difference between the time at which the trigger signal is generated and the time at which the low-voltage differential signal is received in the second step (S2) as the arrival time. The control unit 140 calculates the difference between the time of generating the i trigger signal (TRG i ) and the time of receiving each of the first to L low voltage differential signals (LVDS 1 to LVDS L ) as (i-1) It can be calculated as the arrival time from L+1 to the iL (TOF (i-1)L+1 to TOF iL ).

예를 들어 제어부(140)는, 제 1 트리거 신호(TRG1)를 생성한 시간과, 제 1 내지 제 4 저전압 차등 신호(LVDS1 ~ LVDS4) 각각을 수신한 시간의 차이를, 제 1 내지 제 4 도달 시간(TOF1 ~ TOF4)으로 산출할 수 있다. 제어부(140)는, 제 2 트리거 신호(TRG2)를 생성한 시간과, 제 1 내지 제 4 저전압 차등 신호(LVDS1 ~ LVDS4) 각각을 수신한 시간의 차이를, 제 5 내지 제 8 도달 시간(TOF5 ~ TOF8)으로 산출할 수 있다. 제어부(140)는, 제 3 트리거 신호(TRG3)를 생성한 시간과, 제 1 내지 제 4 저전압 차등 신호(LVDS1 ~ LVDS4) 각각을 수신한 시간의 차이를, 제 9 내지 제 12 도달 시간(TOF9 ~ TOF12)으로 산출할 수 있다. 제어부(140)는, 제 4 트리거 신호(TRG4)를 생성한 시간과, 제 1 내지 제 4 저전압 차등 신호(LVDS1 ~ LVDS4) 각각을 수신한 시간의 차이를, 제 13 내지 제 16 도달 시간(TOF13 ~ TOF16)으로 산출할 수 있다.For example, the control unit 140 calculates the difference between the time of generating the first trigger signal (TRG 1 ) and the time of receiving each of the first to fourth low voltage differential signals (LVDS 1 to LVDS 4 ). It can be calculated as the fourth arrival time (TOF 1 to TOF 4 ). The control unit 140 calculates the difference between the time of generating the second trigger signal (TRG 2 ) and the time of receiving each of the first to fourth low voltage differential signals (LVDS 1 to LVDS 4 ) to reach the fifth to eighth It can be calculated by time (TOF 5 ~ TOF 8 ). The control unit 140 calculates the difference between the time of generating the third trigger signal (TRG 3 ) and the time of receiving each of the first to fourth low voltage differential signals (LVDS 1 to LVDS 4 ), It can be calculated by time (TOF 9 ~ TOF 12 ). The control unit 140 calculates the difference between the time of generating the fourth trigger signal (TRG 4 ) and the time of receiving each of the first to fourth low voltage differential signals (LVDS 1 to LVDS 4 ), reaching the 13th to 16th It can be calculated by time (TOF 13 ~ TOF 16 ).

제 2 내지 제 10 단계(S2 ~ S10)는 제 2 시간(T2) 동안 실행할 수 있으며, 예를 들어 제 2 시간(T2)은, 8.5 ns 일 수 있다.The second to tenth steps (S2 to S10) may be performed for a second time (T2). For example, the second time (T2) may be 8.5 ns.

제어부(140)는, 트리거 신호를 생성한 다음, 제 2 시간(T2) 동안 저전압 차등 신호를 수신하지 못한 경우, 포토 다이오드가 측정하는 입사각의 범위 안에 펄스 레이저를 반사한 물체 또는 물체의 부분이 없는 것으로 판단할 수 있다.If the low-voltage differential signal is not received during the second time T2 after generating the trigger signal, the control unit 140 determines that there is no object or part of the object that reflected the pulse laser within the range of the incident angle measured by the photo diode. It can be judged that

즉, 제 i 트리거 신호(TRGi)를 생성한 다음, 제 2 시간(T2) 동안 제 1 내지 제 L 저전압 차등 신호(LVDS1 ~ LVDSL)를 각각 수신하지 못한 경우, 제 (i-1)L+1 내지 제 iL 포토 다이오드(APD(i-1)L+1 ~ APDiL) 각각이 측정하는 입사각의 범위 안에 펄스 레이저를 반사한 물체 또는 물체의 부분이 없는 것으로 판단할 수 있다.That is, after generating the i trigger signal (TRG i ), if the first to L low voltage differential signals (LVDS 1 to LVDS L ) are not received during the second time (T2), the (i-1) It can be determined that there is no object or part of the object that reflected the pulse laser within the range of the incident angle measured by each of the L+1 to iL photodiodes (APD (i-1)L+1 to APD iL ).

제 11 단계(S11)는, 제어부(140)가 수직 방향의 스캔 완료 여부를 판단하는 단계이다.The eleventh step (S11) is a step in which the control unit 140 determines whether scanning in the vertical direction is complete.

제 11 단계(S11)에서는 수직 방향으로 하나의 레이저 라인 빔(LLB) 생성을 완료했는지 판단하는 단계이다. 제어부(140)는, 제 3 시간(T3)이 경과한 다음 제 1 내지 제 N 트리거 신호(TRG1 ~ TRGN)를 모두 순차적으로 생성하였는지 판단할 수 있다. 예를 들어 제 3 시간(T3)은, 1μs 일 수 있다.In the 11th step (S11), it is determined whether the generation of one laser line beam (LLB) in the vertical direction has been completed. The control unit 140 may determine whether all of the first to Nth trigger signals TRG 1 to TRG N have been sequentially generated after the third time T3 has elapsed. For example, the third time (T3) may be 1 μs.

마지막 트리거 신호인 제 N 트리거 신호(TRGN)를 생성한 경우 제어부(140)는, 다음 제 12 단계(S12)를 진행할 수 있다.When the Nth trigger signal (TRG N ), which is the last trigger signal, is generated, the control unit 140 may proceed to the next twelfth step (S12).

그렇지 않은 경우 제어부(140)는, 제 2 단계(S2)를 다시 진행할 수 있다If not, the control unit 140 may proceed with the second step (S2) again.

제 12 단계(S12)는, 제어부(140)가 수평 방향의 스캔 완료 여부를 판단하는 단계이다.The twelfth step (S12) is a step in which the control unit 140 determines whether scanning in the horizontal direction is complete.

제 12 단계(S12)는 수평 스캔 범위(HSR)에서 스캔을 완료했는지 판단하는 단계이다. 제어부(140)는, 회전 구동부(150)의 수평 변위 각도(HDA)가 수평 스캔 범위(HSR) 보다 작을 때, 제 4 시간(T4)이 경과한 다음 회전 구동부(150)를 수평 분해능(HR) 만큼 회전시키고, 제 1 내지 제 11 단계(S1 ~ S11)를 다시 진행할 수 있다. 예를 들어 제 4 시간(T4)은, 30μs 일 수 있다.The twelfth step (S12) is a step of determining whether scanning has been completed in the horizontal scan range (HSR). When the horizontal displacement angle (HDA) of the rotation driver 150 is smaller than the horizontal scan range (HSR), the control unit 140 controls the rotation driver 150 after the fourth time T4 has elapsed to the horizontal resolution (HR). You can rotate it as much as you want and proceed with the first to eleventh steps (S1 to S11) again. For example, the fourth time (T4) may be 30 μs.

제어부(140)는, 회전 구동부(150)의 수평 변위 각도(HDA)가 수평 스캔 범위(HSR)를 초과한 때 수평 방향의 스캔을 완료한 것으로 판단하여 단계를 종료할 수 있다.When the horizontal displacement angle (HDA) of the rotation driver 150 exceeds the horizontal scan range (HSR), the control unit 140 may determine that scanning in the horizontal direction has been completed and end the step.

라이다 시스템(100)은, 수평 스캔 범위(HSR) 안에서 수평 분해능(HR) 마다 H개의 레이저 라인 빔(LLB)을 생성하여 외부로 방출할 수 있다. 하나 이상의 포토 다이오드(APD1 ~ APDM)가 자신이 측정하는 입사각의 범위 안에서 반사 빔(RB)의 수광 여부를 감지할 수 있기 때문에, 물체와의 거리를 측정할 때 정밀도를 향상할 수 있다. 또한 제 1 라이다 수신부(131)와 제 2 라이다 수신부(132)가, 하나의 레이저 라인 빔(LLB)에 대한 반사 빔(RB)을 수광할 수 있기 때문에, 물체와의 거리를 측정할 때 정확도를 향상할 수 있다.The LIDAR system 100 may generate H laser line beams (LLB) for each horizontal resolution (HR) within the horizontal scan range (HSR) and emit them to the outside. Since one or more photodiodes (APD 1 to APD M ) can detect whether or not the reflected beam (RB) is received within the range of the incident angle that it measures, precision can be improved when measuring the distance to an object. In addition, since the first LiDAR receiver 131 and the second LiDAR receiver 132 can receive the reflected beam (RB) for one laser line beam (LLB), when measuring the distance to an object Accuracy can be improved.

이상을 통해 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않고 효과를 저해하지 않는 한, 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다. 또한 그러한 실시 예가 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and may be varied within the scope of the detailed description and accompanying drawings, as long as it does not deviate from the spirit of the present invention and does not impair the effect. It can be implemented by changing it accordingly. It is also natural that such embodiments fall within the scope of the present invention.

100 : 라이다 시스템
110 : 레이저 송신부 111 : 레이저 다이오드 모듈
112 : 레이저 드라이버 모듈 120 : 광학부
121 : 라인 렌즈 122 : 제 1 수광 렌즈
123 : 제 2 수광 렌즈 130 : 레이저 수신부
131 : 제 1 레이저 수신부 132 : 제 2 레이저 수신부
APD1 ~ APDM : 제 1 내지 제 M 포토 다이오드
MUX1 ~ MUXL : 제 1 내지 제 L 멀티 플렉서
COMP1 ~ COMPL : 제 1 내지 제 L 비교기
140 : 제어부 150 : 회전 구동부
160 : 전원부
100: Lidar system
110: Laser transmitter 111: Laser diode module
112: Laser driver module 120: Optics unit
121: Line lens 122: First light receiving lens
123: second light receiving lens 130: laser receiver
131: first laser receiver 132: second laser receiver
APD 1 to APD M : 1st to 1st M photodiodes
MUX 1 to MUX L : first to L multiplexers
COMP 1 to COMP L : 1st to L comparators
140: Control unit 150: Rotation driving unit
160: power unit

Claims (14)

레이저 송신부와; 제 1 레이저 수신부와; 제 2 레이저 수신부를 포함하고,
상기 레이저 송신부는,
펄스 레이저를 생성하는 제 1 내지 제 N 레이저 다이오드를 포함하며,
상기 제 1 레이저 수신부와, 상기 제 2 레이저 수신부는 각각,
반사 빔의 입사 각도에 따라 수광 여부를 감지하여, 수광 신호를 생성하는 제 1 내지 제 M 포토 다이오드와;
선택 신호에 따라 상기 제 1 내지 제 M 포토 다이오드 중 하나를 선택하여 연결하는 제 1 내지 제 L 멀티 플렉서와; (L = M/N)
상기 수광 신호에 대응하여, 로직 레벨을 가진 저전압 차등 신호를 생성하는 제 1 내지 제 L 비교기를 포함하고,
제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 레이저 송신부로 제 1 내지 제 N 트리거 신호를 송신하며,
상기 제 1 내지 제 N 레이저 다이오드는 각각, 상기 제 1 내지 제 N 트리거 신호에 대응하여, 제 1 내지 제 N 펄스 레이저를 생성하고,
상기 제 1 내지 제 M 포토 다이오드는 각각,
상기 반사 빔을 수광한 때 제 1 전압을 가진 제 1 내지 제 M 수광 신호를 생성하고,
상기 반사 빔을 수광하지 못한 때 제 2 전압을 가진 제 1 내지 제 M 수광 신호를 생성하고,
상기 제어부는, 상기 선택 신호의 값(k)을 0으로 초기화 한 다음, 선택 간격 마다 상기 선택 신호의 값(k)을 1씩 증가시키고, 상기 증가된 선택 신호의 값(k)이 N인 경우 0으로 초기화시키며,
제 kL+1 내지 제 (k+1)L 포토 다이오드는 각각, 상기 제 1 내지 제 L 멀티 플렉서와 연결되고,
상기 제 1 내지 제 L 멀티 플렉서는 각각, 제 kL+1 내지 제 (k+1)L 수광 신호를 출력하는,
라이다 시스템.
A laser transmitter; a first laser receiver; It includes a second laser receiver,
The laser transmitter,
It includes first to N laser diodes that generate pulsed lasers,
The first laser receiver and the second laser receiver, respectively,
First to M photodiodes that detect whether light is received according to the incident angle of the reflected beam and generate a light reception signal;
first to L multiplexers that select and connect one of the first to M photodiodes according to a selection signal; (L = M/N)
In response to the light-receiving signal, it includes first to L-th comparators that generate a low-voltage differential signal with a logic level,
Further comprising a control unit,
The control unit transmits first to Nth trigger signals to the laser transmitter,
The first to Nth laser diodes generate first to Nth pulse lasers in response to the first to Nth trigger signals, respectively,
The first to M photodiodes each have,
When receiving the reflected beam, generate first to M light-receiving signals having a first voltage,
Generating first to M light-receiving signals with a second voltage when the reflected beam is not received,
The control unit initializes the value (k) of the selection signal to 0, then increases the value (k) of the selection signal by 1 at each selection interval, and when the increased value (k) of the selection signal is N Initialize to 0,
The kL+1th to (k+1)th photodiodes are respectively connected to the first to Lth multiplexers,
The first to Lth multiplexers output kL+1th to (k+1)th light-receiving signals, respectively.
LIDAR system.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 내지 제 L 비교기는 각각,
상기 제 kL+1 내지 제 (k+1)L 수광 신호가 상기 제 1 전압을 가진 경우, 로직 하이(logic high) 레벨을 가진 제 1 내지 제 L 저전압 차등 신호를 생성하고,
상기 제 kL+1 내지 제 (k+1)L 수광 신호가 상기 제 2 전압을 가진 경우, 로직 로우(logic low) 레벨을 가진 상기 제 1 내지 제 L 저전압 차등 신호를 생성하는,
라이다 시스템.
According to claim 1,
The first to L comparators are, respectively,
When the kL+1 to (k+1)Lth light-receiving signals have the first voltage, generate first to Lth low voltage differential signals having a logic high level,
When the kL+1 to (k+1)Lth light-receiving signals have the second voltage, generating the first to Lth low voltage differential signals having a logic low level,
LIDAR system.
제 5 항에 있어서,
상기 제어부는, 제 i 트리거 신호를 생성한 시간과, 상기 제 1 내지 제 L 저전압 차등 신호 각각을 수신한 시간의 차이를, 제 (i-1)L+1 내지 제 iL 도달 시간으로 산출하는, (1≤i≤N, i는 자연수)
라이다 시스템.
According to claim 5,
The control unit calculates the difference between the time of generating the i-th trigger signal and the time of receiving each of the first to Lth low-voltage differential signals as (i-1)L+1 to iLth arrival times, (1≤i≤N, i is a natural number)
LIDAR system.
제 6 항에 있어서,
전원부를 더 포함하고,
상기 전원부는, 스캔 전 제 1 시간 동안 상기 제 1 내지 제 M 포토 다이오드에 전원을 공급하는,
라이다 시스템.
According to claim 6,
Further including a power supply unit,
The power supply unit supplies power to the first to M photodiodes for a first time before scanning,
LIDAR system.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 시간은 1μs인,
라이다 시스템.
According to claim 7,
The first time is 1 μs,
LIDAR system.
제 7 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제 i 트리거 신호를 생성한 다음 제 2 시간 동안 상기 제 1 내지 제 L 저전압 차등 신호를 수신하는,
라이다 시스템.
According to claim 7,
The control unit generates the i th trigger signal and then receives the first to L th low voltage differential signals for a second time,
LIDAR system.
제 9 항에 있어서,
상기 제 2 시간은 8.5ns인,
라이다 시스템.
According to clause 9,
wherein the second time is 8.5 ns,
LIDAR system.
제 9 항에 있어서,
상기 제어부는, 제 3 시간 간격으로 상기 제 1 내지 제 N 트리거 신호를 생성하고, 상기 제 N 트리거 신호를 생성한 다음 상기 제 3 시간 동안 대기하는,
라이다 시스템.
According to clause 9,
The control unit generates the first to Nth trigger signals at third time intervals, generates the Nth trigger signal, and then waits for the third time,
LIDAR system.
제 11 항에 있어서,
상기 제 3 시간은 1μs인,
라이다 시스템.
According to claim 11,
wherein the third time is 1 μs,
LIDAR system.
제 11 항에 있어서,
회전 구동부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 제 4 시간이 경과한 다음 상기 회전 구동부를 수평 분해능 만큼 회전시키는,
라이다 시스템.
According to claim 11,
Further comprising a rotary drive unit,
The control unit rotates the rotation drive unit by the horizontal resolution after the fourth time has elapsed,
LIDAR system.
제 13 항에 있어서,
상기 제 4 시간은 30μs인,
라이다 시스템.
According to claim 13,
wherein the fourth time is 30 μs,
LIDAR system.
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