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반복하여 레이저 펄스(laser pulse)를 출력하는 펄스 광원;상기 펄스 광원의 레이저 펄스를 제공받아 스펙클을 제거하는 스펙클 제거부;목표물에서 반사 또는 후방 산란된 레이저 회귀 펄스를 제공받아 상기 목표물과 상기 펄스 광원 사이의 비행 시간에 따라 편광 상태를 변조하는 편광 변조부;상기 편광 변조부의 후단에 배치된 측정 선형 편광판 어레이; 상기 측정 선형 편광판 어레이의 후단에 배치된 광센서 어레이; 및상기 펄스 광원의 레이저 펄스와 상기 편광 변조부에 인가되는 구동 전압의 시작 시간 사이의 편광 변조 지연 시간을 조절하는 지연 펄스 발생기;를 포함하고,상기 편광 변조부는:상기 목표물에서 반사 또는 후방 산란된 레이저 회귀 펄스에 선형 편광을 제공하는 기준 선형 편광판; 상기 기준 선형 편광판의 후단에 배치되어 상기 펄스 광원에 동기화된 트리거 신호로부터 상기 편광 변조 지연 시간을 가진 상기 구동 전압에 따라 편광 방향을 회전시키는 편광 회전부(polarization rotator); 및상기 편광 회전부(polarization rotator)의 후단에 배치된 1/4 파장판;을 포함하고,상기 측정 선형 편광판 어레이는 복수의 픽셀을 포함하고,상기 광센서 어레이는 복수의 픽셀을 포함하고,상기 측정 선형 편광판 어레이의 픽셀 각각은 복수의 서로 다른 선형 편광 방향을 가지는 서브 픽셀을 포함하고,상기 측정 선형 편광판 어레이의 상기 서브 픽셀은 상기 광 센서 어레이의 서브 픽셀과 정렬되고,상기 편광 변조 지연 시간은 상기 펄스 광원의 레이저 펄스의 출발시간과 상기 편광 변조부에 인가되는 구동 전압의 시작 시간 사이의 차이를 나타내고,상기 비행 시간은 상기 펄스 광원, 상기 목표물, 및 상기 광센서 어레이를 상기 레이저 펄스가 진행하는 송수신 시간을 나타내는 것을 특징으로 하는 라이다 시스템
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제1 항에 있어서,상기 스펙클 제거부는 한 쌍의 렌즈 및 상기 한 쌍의 렌즈 사이에 배치된 회전 확산판을 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 시스템
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제1 항에 있어서,상기 펄스 광원의 상기 레이저 펄스를 상기 목표물에 제공하고 상기 레이저 회귀 펄스를 상기 기준 선형 편광판에 제공하는 전달 광학계를 더 포함하고,상기 전달 광학계는:상기 레이저 펄스를 제공받아 최대의 에너지를 전달하도록 정렬된 제1 반파장판;상기 제1 반파장판을 투과한 광을 최대로 투과시키어 상기 목표물 방향으로 전달하는 제1 편광 빔분할기;상기 제1 편광 빔분할기에서 반사된 레이저 펄스를 검출하여 상기 트리거 신호를 생성하고 상기 트리거 신호를 상기 지연 펄스 발생기에 전달하는 광검출기;상기 제1 편광 빔분할기를 투과한 광의 세기를 조절하는 제2 반파장판 및 제2 편광 빔분할기; 및상기 레이저 회귀 펄스가 상기 제2 편광 빔분할기에서 반사하도록 상기 레이저 펄스와 상기 레이저 회귀 펄스의 편광 상태를 변경시키는 1/4 파장판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 시스템
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제1 항에 있어서,상기 광센서 어레이의 노출 시간의 종료 시각은 상기 구동 전압의 상승 구간의 종료 시각과 일치하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 라이다 시스템
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제1 항에 있어서,상기 구동 전압의 상승 구간은 일정한 변조 시간(Tm)을 가지고,상기 펄스 광원의 레이저 펄스와 상기 구동 전압 사이의 상기 편광 변조 지연 시간은 반복되는 레이저 펄스에 대하여 상기 변조 시간의 정수배로 증가하는 것을 특징으로 하는 라이다 시스템
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제5 항에 있어서,상기 편광 변조 지연 시간에 따른 상기 광센서 어레이의 강도 영상들을 상기 편광 변조 지연 시간에 따른 비행 시간 영상들로 각각 변환하는 처리부를 더 포함하고,상기 처리부는 상기 강도 영상들을 편광 회전 영상들로 각각 변경하고,상기 편광 회전 영상들을 구성하는 각 픽셀의 값은 상기 강도 영상들을 구성하는 각 픽셀의 상기 서브 픽셀들의 강도들을 이용하여 상기 구동 전압에 따른 편광 방향의 회전 각도로 주어지고,상기 편광 회전 영상들은 상기 편광 변조 지연 시간 별로 구해지고,상기 처리부는 상기 구동 전압에 따른 편광 방향의 회전 각도와 상기 비행 시간의 관계를 이용하여 상기 편광 회전 영상들을 상기 편광 변조 지연 시간 별 상기 비행 시간 영상들로 각각 변환하고, 상기 처리부는 상기 편광 변조 지연 시간 별 상기 비행 시간 영상들에서 일정한 값 이상을 가지는 관심 영역을 조합하여 최종 비행 시간 영상을 산출하는 것을 특징으로 하는 라이다 시스템
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제6 항에 있어서,상기 구동 전압에 따른 편광 방향의 회전 각도와 상기 비행 시간의 관계는 픽셀 별로 계산되는 것을 특징으로 하는 라이다 시스템
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제6 항에 있어서,상기 비행 시간 영상들에서 관심 영역은 상기 강도 영상 중에서 90도 편광 방향을 가진 서브 픽셀들에 기초하여 추출되는 것을 특징으로 하는 라이다 시스템
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제1 항에 있어서,상기 구동 전압의 변조 시간은 가변되고,상기 변조 시간의 가변 범위는 9 ns 내지 32 ns 인 것을 특징으로 하는 라이다 시스템
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제1 항에 있어서,상기 편광 회전부는;포켈스 셀; 및상기 포켈스 셀에 고전압의 상기 구동 전압을 제공하는 고전압 신호 발생부를 포함하고,상기 고전압 신호 발생부는:고전압 전원에서 분기되어 병렬 연결된 제1 고정 저항 및 제2 고정 저항;상기 제1 고정 저항과 접지 사이에 배치된 제1 스위치;상기 제2 고정 저항과 접지 사이에 배치된 제2 스위치; 상기 제1 고정 저항과 상기 제1 스위치의 제1 접속단과 상기 포켈스 셀의 일단 사이에 배치된 제1 가변 저항; 및상기 제2 고정 저항과 상기 제2 스위치의 제2 접속단과 상기 포켈스 셀의 타단 사이에 배치된 제2 가변 저항;을 포함하고,상기 제1 가변 저항 또는 상기 제2 가변 저항의 값을 변경한 경우, 상기 포켈스 셀의 양단에 인가되는 상기 구동 전압의 상승 구간의 기울기는 변경되고, 상기 구동 전압의 변조 시간이 제어되는 것을 특징으로 하는 라이다 시스템
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제1 항에 있어서,상기 1/4 파장판과 상기 측정 선형 편광판 어레이 사이에 배치되어 상기 목표물을 이미지 평면에 결상하는 결상 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 시스템
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제1 항에 있어서,상기 펄스 광원과 상기 스펙클 제거부 사이에 배치되는 전달 광학계를 더 포함하고,상기 전달 광학계는:상기 레이저 펄스를 제공받아 반사시키고 일부를 투과시키는 거울; 및상기 거울의 후단에 배치되어 상기 거울을 투과한 광을 검출하여 트리거 신호를 생성하는 광검출기를 포함하고, 상기 트리거 신호는 상기 지연 펄스 발생기에 제공되고,상기 기준 선형 편광판 및 상기 편광 회전부의 중심축은 상기 목표물을 바라보도록 상기 레이저 펄스의 진행 방향에서 기울어진 것을 특징으로 하는 라이다 시스템
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스펙클 제거부는 펄스 광원으로부터 레이저 펄스를 제공받아 스펙클을 제거하는 단계;상기 스펙클 제거부에서 상기 스펙클이 제거된 레이저 펄스를 목표물에 제공하는 단계;상기 목표물에 반사된 레이저 회귀 펄스를 기준 선형 편광판, 구동 전압(V(t))이 인가되는 편광 회전부, 및 1/4 파장판(QWP)를 포함하는 편광 변조부에 제공하는 단계;상기 펄스 광원의 레이저 펄스와 상기 구동 전압(V(t)) 사이에 편광 변조 지연 시간을 가지도록 상기 구동 전압(V(t))을 인가하는 단계;상기 편광 변조부를 통과한 상기 레이저 회귀 펄스를 결상 렌즈를 통하여 집속하는 단계;상기 구동 전압(V(t))에 따라 편광 상태가 변조된 상기 레이저 회귀 펄스를 서로 다른 선형 편광 방향을 가지는 0도, 45도, 90도, 및 135도 선형 편광판들로 구성된 측정 선형 편광판 어레이를 통과시키고, 상기 측정 선형 편광판 어레이에 정렬된 광 센서 어레이를 이용하여 상기 레이저 회귀 펄스의 강도 영상을 측정하는 단계; 및상기 강도 영상을 이용하여 상기 편광 변조부의 편광 회전 각도(*?*)을 상기 강도 영상의 픽셀마다 산출하고, 상기 편광 회전 각도()와 비행 시간(TOF) 사이의 관계식을 이용하여 상기 펄스 광원과 상기 광센서 어레이 사이의 비행시간을 나타내는 비행 시간(TOF) 영상을 산출하는 단계를 포함하고,상기 편광 변조 지연 시간은 상기 펄스 광원의 레이저 펄스의 출발시간과 상기 편광 변조부에 인가되는 구동 전압의 시작 시간 사이의 차이를 나타내고,상기 비행 시간은 상기 펄스 광원, 상기 목표물, 및 상기 광센서 어레이를 상기 레이저 펄스가 진행하는 송수신 시간을 나타내는 것을 특징으로 하는 라이다 영상 측정 방법
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제13 항에 있어서,상기 강도 영상을 측정한 후 상기 편광 변조 지연 시간을 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 영상 측정 방법
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제14 항에 있어서,상기 편광 변조 지연 시간에 따른 상기 비행 시간 영상들에서 관심 영역을 조합하여 최종 비행 시간 영상을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 영상 측정 방법
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제13 항에 있어서,상기 광센서 어레이는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 픽셀을 포함하고,상기 광센서 어레이의 각 픽셀은 제1 내지 제4 서브 픽셀을 포함하고,상기 광센서 어레이의 상기 서브 픽셀은 0도, 45도, 90도, 및 135도 선형 편광판들에 각각 정렬되고,상기 광센서 어레이의 각 픽셀의 상기 비행 시간은 상기 픽셀 내의 서브 픽셀들의 강도들 이용하여 계산되고,추가 비행시간은 서로 이웃한 한 쌍의 픽셀 중에서 서로 이웃한 4개의 서브 픽셀을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 라이다 영상 측정 방법
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