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특정 구간에서 제1 주파수를 갖는 연속된 가간섭 송신 광 신호가 대상체에 반사되어 수신되는 수신 광 신호에 기초하는 비트 주파수(Beat frequency)의 전기 신호 및 상기 송신 광 신호의 상기 제1 주파수로의 주파수 변조 시점에 기반하여, 상기 대상체까지의 거리를 측정하는 거리 측정 회로를 포함하는 라이다 장치
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제1항에 있어서,상기 라이다 장치는, 상기 송신 광 신호를 생성하고, 상기 제1 주파수로의 주파수 변조 시점을 상기 거리 측정 회로로 전달하는 광 생성부; 상기 광 생성부로부터 전달되는 상기 송신 광 신호를 광 헤테로다인 검파기(Optical heterodyne detector)로 전달하고, 자유 공간의 대상체에 조사하는 광 송신부; 상기 수신 광 신호를 수신하는 광 수신부; 상기 광 생성부로부터 전달되는 상기 송신 광 신호 및 상기 광 수신부로부터 전달되는 상기 수신 광 신호에 기초하여, 상기 비트 주파수의 전기 신호를 출력하는 상기 광 헤테로다인 검파기; 및 상기 광 헤테로다인 검파기로부터 전달되는 상기 비트 주파수의 전기 신호 및 상기 광 생성부로부터 전달되는 상기 주파수 변조 시점에 기초하여, 상기 대상체까지의 거리를 측정하는 상기 거리 측정 회로를 포함하는 라이다 장치
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제2항에 있어서,상기 광 생성부는, 발진 주파수가 변하는 상기 송신 광 신호를 생성하는 광원; 및 상기 광원의 발진 주파수가 변경되도록 구동 전류를 변경하며 상기 광원으로 공급하는 광원 구동기를 포함하고, 상기 광 송신부는, 상기 광원으로부터 전달되는 상기 송신 광 신호를 송신 광 위상 배열기 및 상기 광 헤테로다인 검파기에 분기하여 출력하는 광 분배기; 및 상기 광 분배기로부터 전달되는 상기 송신 광 신호를 다중 채널로 분기하고 채널간 위상을 조절하며 신호 송신 방향을 결정하여 상기 대상체에 조사하는 상기 송신 광 위상 배열기를 포함하고, 상기 광 수신부는, 채널간 위상을 조절하고 신호 수신 방향을 결정하여 상기 수신 광 신호를 수집함으로써 상기 광 헤테로다인 검파기로 전달하는 수신 광 위상 배열기를 포함하며, 상기 라이다 장치는, 상기 송신 광 위상 배열기 및 상기 수신 광 위상 배열기 각각의 채널간 위상을 조절하여 신호 송수신 방향을 결정하고, 거리 측정 개시 신호를 상기 광원 구동기 및 상기 거리 측정 회로로 제공하는 제어기를 더 포함하는 라이다 장치
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제3항에 있어서,상기 광원은, 상기 광원 구동기로부터 공급되는 상기 구동 전류에 의해 발진 주파수가 선형적으로 변하는 DFB 레이저(Distributed feedback laser)로 구현되는 라이다 장치
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제3항에 있어서,상기 광원 구동기는, 상기 제어기로부터 수신되는 거리 측정 개시 신호에 대응되는 구동 전류를 상기 광원에 공급하도록, 반도체로 구현된 직접 변조 구동 칩(Direct modulation driver chip)으로 구성되는 라이다 장치
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제3항에 있어서,상기 송신 광 위상 배열기 및 상기 수신 광 위상 배열기는, 단일 구성부로 구현되는 라이다 장치
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제2항에 있어서,상기 광 헤테로다인 검파기는, 상기 광 생성부로부터 전달되는 상기 송신 광 신호 및 상기 광 수신부로부터 전달되는 상기 수신 광 신호를 혼합하는 방향성 광 결합기(Directional optical coupler); 및 상기 방향성 광 결합기로부터 전달받은 광 신호를 검파하여 상기 비트 주파수의 전기 신호를 출력하는 밸런스 광 검출기를 포함하는 라이다 장치
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제7항에 있어서,상기 밸런스 광 검출기는, 실리콘 도파로의 p-n 접합 구조에 인가되는 역바이어스 전압에 의한 광자 보조 터널링(Photon assisted tunneling) 효과를 이용하여 광 전류를 획득하는 광 도파로 광 검출기 형태의 Si PAT-PD(Silicon photon assisted tunneling photodetector)로 구현되는 라이다 장치
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제7항에 있어서,상기 광 헤테로다인 검파기 또는 상기 거리 측정 회로 중 어느 하나는, 상기 밸런스 광 검출기로부터 출력되는 상기 전기 신호를 전압 신호로 변환하여 증폭하는 트랜스 임피던스 증폭기(TIA; Trans impedance amplifier); 및 상기 비트 주파수를 갖는 전압 신호로부터 포락선을 검출하는 포락선 검출기(Envelop detector)를 포함하는 라이다 장치
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제9항에 있어서,상기 광 헤테로다인 검파기 또는 상기 거리 측정 회로 중 어느 하나는, 상기 트랜스 임피던스 증폭기로부터 전달되는 상기 비트 주파수를 갖는 전압 신호에서 중간 주파수 대역만을 통과시켜 상기 포락선 검출기로 출력하는 대역 필터를 더 포함하는 라이다 장치
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제3항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,상기 광 분배기, 상기 송신 광 위상 배열기, 상기 수신 광 위상 배열기, 상기 방향성 광 결합기 및 상기 밸런스 광 검출기는, 단일 실리콘 광학칩 내에 집적되는 되는 라이다 장치
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제2항에 있어서,상기 거리 측정 회로는, 상기 비트 주파수의 전기 신호가 생성되는 시점과 상기 제1 주파수로의 주파수 변조 시점을 비교하는 비교기; 및 상기 비교기에서 비교된 상기 비트 주파수의 전기 신호가 생성되는 시점과 상기 제1 주파수로의 주파수 변조 시점 사이의 차이에 기초하여 상기 송신 광 신호의 비행 시간을 측정하고, 상기 송신 광 신호의 비행 시간을 이용하여 상기 대상체까지의 거리를 계산하는 시간 거리 계산기를 포함하는 라이다 장치
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제12항에 있어서,상기 비트 주파수의 전기 신호가 생성되는 시점은, 상기 광 수신부에서 상기 수신 광 신호를 수신하는 시점인 라이다 장치
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특정 구간에서 제1 주파수를 갖는 연속된 가간섭 송신 광 신호가 대상체에 반사되어 수신되는 수신 광 신호에 기초하는 비트 주파수의 전기 신호 및 상기 송신 광 신호의 제1 주파수로의 주파수 변조 시점에 기반하여, 상기 대상체까지의 거리를 측정하는 단계를 포함하는 라이다 장치의 거리 측정 방법
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광 생성부, 광 송신부, 광 수신부, 광 헤테로다인 검파기 및 거리 측정 회로를 포함하는 라이다 장치의 거리 측정 방법에 있어서,상기 광 생성부가, 특정 구간에서 제1 주파수를 갖는 연속된 가간섭 송신 광 신호를 생성하고, 상기 제1 주파수로의 주파수 변조 시점을 거리 측정 회로로 전달하는 단계; 상기 광 송신부가, 상기 광 생성부로부터 전달되는 상기 송신 광 신호를 광 헤테로다인 검파기(Optical heterodyne detector)로 전달하고, 자유 공간의 대상체에 조사하는 단계; 상기 광 수신부가, 상기 송신 광 신호가 상기 대상체에 의해 반사된 수신 광 신호를 수신하는 단계; 상기 광 헤테로다인 검파기가, 상기 광 생성부로부터 전달되는 상기 송신 광 신호 및 상기 광 수신부로부터 전달되는 상기 수신 광 신호에 기초하여, 비트 주파수(Beat frequency)의 전기 신호를 출력하는 단계; 및 상기 거리 측정 회로가, 상기 광 헤테로다인 검파기로부터 전달되는 상기 비트 주파수의 전기 신호 및 상기 광 생성부로부터 전달되는 상기 주파수 변조 시점에 기초하여, 상기 대상체까지의 거리를 측정하는 단계를 포함하는 라이다 장치의 거리 측정 방법
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특정 구간에서 제1 주파수를 갖는 연속된 가간섭 송신 광 신호를 생성하고, 상기 제1 주파수로의 주파수 변조 시점을 거리 측정 회로로 전달하는 광 생성부; 상기 광원으로부터 전달되는 상기 송신 광 신호를 송신 광 위상 배열기 및 방향성 광 결합기(Directional optical coupler)에 분기하여 출력하는 광 분배기;상기 광 분배기로부터 전달되는 상기 송신 광 신호를 다중 채널로 분기하고 채널간 위상을 조절하며 신호 송신 방향을 결정하여 상기 대상체에 조사하는 상기 송신 광 위상 배열기; 채널간 위상을 조절하고 신호 수신 방향을 결정하여, 상기 송신 광 신호가 상기 대상체에 의해 반사된 수신 광 신호를 수신하여 상기 방향성 광 결합기로 전달하는 수신 광 위상 배열기; 상기 광 분배기로부터 전달되는 상기 송신 광 신호 및 상기 수신 광 위상 배열기로부터 전달되는 상기 수신 광 신호를 혼합하는 상기 방향성 광 결합기; 상기 방향성 광 결합기로부터 전달받은 광 신호를 검파하여 비트 주파수(Beat frequency)의 전기 신호를 출력하는 밸런스 광 검출기; 및 상기 밸런스 광 검출기로부터 전달되는 상기 비트 주파수의 전기 신호 및 상기 광 생성부로부터 전달되는 상기 주파수 변조 시점에 기초하여, 상기 대상체까지의 거리를 측정하는 상기 거리 측정 회로를 포함하고, 상기 광 분배기, 상기 송신 광 위상 배열기, 상기 수신 광 위상 배열기, 상기 방향성 광 결합기 및 상기 밸런스 광 검출기는, 단일 실리콘 광학칩 내에 집적되는 라이다 장치
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