라이다 기술은 지속적으로 발전하고 있으며, 최근에는 3D 지도 제작을 위한 방법과 더불어 검출기에 관한 기술이 진보하고 있다.

초기의 검출기는 일반적으로 PIN 다이오드 또는 아발란치 다이오드였다. 이들은 단일 광자 포토 아발란치 다이오드(SPAD)와 SPAD 센서를 단일 소자에 덴스 어래이(dense array)로 통합하는 실리콘 포토멀티플라이어(SiPM)로 대체됐다. 

초기의 솔루션에 비해 SPAD 및 SiPM 센서는 저전압에서의 동작, 우수한 균일성, 매우 높은 증폭률, 빛 에너지의 단일 광자 검출 기능 등에서 더 좋은 성능을 제공한다.

멀리 있는 목표물의 거리까지의 측정하는 기능은 매우 유용하지만, 라이다의 진정한 강점은 공장안에 있는 물체든 훨씬 더 큰 규모의 대지든 상관없이 상세하고 매우 정확하게 표면에 대한 3D 지도를 만들 수 있는 능력이다. 

라이다의 원리를 스캐닝 광전자 시스템과 결합하면 레이저 빔을 조종해서 한 장면(scene)의 뎁스에 대한 세밀한 포인트 클라우드(point clouds)를 만들 수 있다. 

레이저 방출기를 물리적으로 회전시킬 수 있도록 기계적으로 구현하여 그 장면의 모든 영역을 포함하도록 만들 수 있지만, 일반적으로 시스템이 커지게 되고, 비용이 많이 들 뿐만 아니라, 방출기와 검출기의 정렬시키는 것에 대한 어려움이 크다. 

이보다 발전된 것으로는 미세전자기계시스템(Micro-ElectroMechanical Systems, MEMS) 미러, LCM(Liquid Crystal Meta-surfaces, LCM) 및 광위상배열(Optical Phased Arrays, OPA)과 같은 준 고정형(quasi-solid-state) 시스템을 사용해 빔을 시스템 전체에 조사하는  방법이 있다. 

해당 솔루션은 거의 고정형으로 동작하기 때문에 장거리 애플리케이션에서 매우 효율적이고 높은 신뢰성을 제공할 수 있다. 

라이다 매핑에서 유일하게 완전한 고정형(solid-state)방법은 단품 방출기를 어레이로 배열하거나 SiPM 또는 SPAD 센서로 시스템을 구성한 후 플래쉬 조명으로 한 장면에 대해서 조사하는 방법이다.  

플래시 조명은 방출기 파워의 한계로 인해 단거리 혹은 좁은 시야각(FoV)에만 적합하다. 멀티 포인트 플래시 조명을 활용하면 주소 지정이 가능한 방출기 배열(일반적으로 주소 지정이 가능한 VCSEL 어레이)이 순차적으로 한 장면의 각 부분을 조사하고, 검출기의 판독값과 동기기키는 방식으로 사용할 수 있다. 

글: 에델 캐시먼(Edel Cashman) / 애플리케이션 엔지니어 / 온세미컨덕터