기술 자료

1. Spinning Lidar

모터를 이용하여 물리적으로 센서를 회전시켜 주변을 스캔한다.

장점: 넓은 수평 시야각(360도). 상대적으로 좋은 데이터 정확도.

단점: 모터가 있기 때문에 가격이 비싸고 내구성이 약함. 360도를 봐야 해서 매립해서 사용할 수 없음. 낮은 해상도.

2. Scanning Lidar (Solid State Lidar)

모터가 없는, 한 방향을 스캔하는 라이다. 흔히 solid state lidar라고 불리지만 스캔방식에 따라 moving parts가 있는 방식도 있고 없는 방식도 있다.

통상적으로 moving parts가 있는 방식은 hybird solid state lidar라고 부르고, moving parts가 없는 방식은 true solid state lidar라고 부른다. 

장점: 모터가 없어서 가격이 저렴하고 내구성이 좋음, 소형화 할 수 있음. 한 방향만 스캔하기 때문에 매립해서 사용할 수 있음. 높은 해상도.

단점: 좁은 수평 시야각. 상대적으로 떨어지는 데이터 정확도.

      2-1. MEMs Lidar

      전압으로 기울기가 달라지는 작은 미러를 사용해서 스캔하는 방식. 

      2-2. Optical Phase Array(OPA)

      광학 위상 모듈레이터가 렌즈를 통과하는 빛의 속도를 제어하여 전방으로 나가는 빛의 파면 형상을 제어하고 빔을 여러 방향으로 쏘아 스캔하는 방식.

      2-3 Flash Lidar

      레이저를 전방에 비추고 레이저 가까이 위치한 수신기에서 반사된 산란광을 포착, 단 하나의 이미지로 전체 장면을 포착하는 방식.

3. 디지털 라이다 (VCSEL + SPAD)

회전형 라이다의 구조는 유지하되, 레이저 광원과 수광 소자를 반도체 칩으로 바꾼 방식이다.

광원은 여러 개의 VCSEL(수직 공진 표면 발광 레이저)을 한 칩에 배열하고, 수광부는 광자 하나에도 반응하는 SPAD(단일 광자 애벌랜치 다이오드) 배열을 쓴다.

기존 회전형 라이다가 채널마다 레이저와 수광 소자를 따로 조립했던 것과 달리, 칩 하나에 수십~128개 채널이 들어가므로 채널을 늘려도 조립 부품 수가 늘지 않는다.

그 결과 같은 하드웨어로 32 · 64 · 128채널을 고를 수 있고, 거리 외에 신호 세기 · 반사율 · 근적외선(NIR) 영상을 화소마다 함께 출력해 카메라 영상처럼 다룰 수 있다.

4. FMCW 라이다

지금까지의 라이다는 짧은 펄스를 쏘고 돌아오는 시간을 재는 ToF 방식이다.

FMCW(주파수 변조 연속파) 라이다는 레이더의 FMCW처럼 주파수를 연속적으로 바꾸는 레이저를 쏘고, 돌아온 빛과 내보낸 빛을 간섭시켜 거리를 구한다.

도플러 효과로 물체의 속도를 화소마다 직접 얻을 수 있고, 다른 라이다나 햇빛에 의한 간섭에 강한 것이 장점이다.

다만 1550 nm 대역의 좁은 선폭 레이저와 광학 부품이 필요해 아직 가격이 높고, 양산 제품은 초기 단계다.

어떤 방식을 고를까