자율주행 자동차용 라이다 센서의 화각 확장 광학계

Abstract

본 연구에서는 자율주행 자동차용 라이다(light detection and ranging, LiDAR) 센서에 사용되는 광 스캐너의 화각 확장을 위한 광학계 구조와 설계 방법을 제안하였다. 2차원 광 스캐너의 수평축은 광위상배열(optical phased array, OPA) 구조를 사용하며, 수직축은 microelectro-mechanical system (MEMS) 미러를 이용하였다. 광학계 설계 시 고정형 라이다의 한계인 좁은 시야각을 극복하기 위해 역망원경 구조를 응용한 화각 확장 광학계(beam angle expander, BAE) 형태로 입력광 대비 수평 6배, 수직 3배의 확장된 조향각을 갖도록 설계하였으 며, 1550 nm 파장에서 회절 한계에 근접한 해상도 성능을 유지하면서 광학계의 소형화를 구현하였다. 연구 결과 최종적으로 수평 120°, 수직 30°의 넓은 화각을 확보함으로써 차세대 자율주행 자동차용 광 스캐너의 탐지 범위를 효과적으로 확대할 수 있음을 확인하였다.