KR102065640B1 - Lidar device - Google Patents

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KR102065640B1
KR102065640B1 KR1020170165993A KR20170165993A KR102065640B1 KR 102065640 B1 KR102065640 B1 KR 102065640B1 KR 1020170165993 A KR1020170165993 A KR 1020170165993A KR 20170165993 A KR20170165993 A KR 20170165993A KR 102065640 B1 KR102065640 B1 KR 102065640B1
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박기환
황성의
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광주과학기술원
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치는, 송신빔을 송출하는 송신부; 송신부에서 송출되는 송신빔이 통과는 중공부가 구비되는 중공 모터; 상기 중공부를 통과한 송신빔을 물체 방향으로 반사하는 송신용 반사 미러; 수신빔을 수신부 방향으로 반사하는 수신용 반사 미러; 송신경로와 수신경로를 분리하는 분리판; 및 상기 수신용 반사 미러에서 반사되는 수신빔을 수신하는 수신부; 를 포함한다.Lidar apparatus according to an embodiment of the present invention, the transmission unit for transmitting a transmission beam; A hollow motor having a hollow portion through which a transmission beam transmitted from the transmitter passes; A transmission reflection mirror for reflecting the transmission beam passing through the hollow part in an object direction; A reception reflection mirror that reflects the reception beam toward the reception unit; Separating plate for separating the transmission path and the reception path; And a receiver configured to receive a reception beam reflected from the reception reflection mirror. It includes.

Description

라이다 장치{LIDAR DEVICE}Lidar device {LIDAR DEVICE}

본 발명은 레이저의 비행시간법을 이용하여 물체와의 거리 또는 형상을 측정하는 라이다 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a lidar apparatus for measuring a distance or a shape to an object using a laser flight time method.

일반적으로 라이다(LIDAR: Light Detecting And Ranging)는 레이저의 비행시간법을 이용하여 대상 물체와의 거리 또는 형상을 측정하는 장비이다. 라이다 장치는 통상 광신호 송신부, 수신부, 신호처리부 및 광학계로 이루어진다.In general, LIDAR (Light Detecting And Ranging) is a device for measuring the distance or shape to the object using the laser flight time method. The lidar apparatus usually consists of an optical signal transmitter, a receiver, a signal processor, and an optical system.

기존 라이다 장치는 라이다의 송신부에서 송출된 레이저빔을 앞단에 설치되어 있는 광학필터를 통과해서 거리를 측정하고자 하는 물체에 조사한다. 물체에 반사된 레이저빔은 미러에서 반사되어 집광렌즈를 통해 수신부에 도달하게 된다. 그런데 대부분의 레이저빔은 광학필터에서 투과되지만 소량의 빔이 광학필터 표면에서 반사되어 반사 미러에 맞고 집광렌즈를 통해 수신부로 들어간다. 이로 인해 측정하고자 하는 물체까지의 거리가 측정되지 않고 광학필터까지의 거리가 측정되는 백빔(back beam) 측정문제가 발생할 수 있다.Existing lidar device irradiates the laser beam transmitted from the lidar to the object to measure the distance through the optical filter installed in the front end. The laser beam reflected by the object is reflected by the mirror to reach the receiver through the condenser lens. By the way, most laser beams are transmitted through the optical filter, but a small amount of the beam is reflected from the surface of the optical filter to fit the reflective mirror and enter the receiver through the condenser lens. This may cause a back beam measurement problem in which the distance to the optical filter is not measured but the distance to the optical filter is measured.

다른 기존 라이다 장치로서, 모터축을 중심으로 회전하는 부위에 송수신용 반사 미러, 집광렌즈를 설치하여 같이 회전하도록 하고 모터 중공축 내부를 통해 수신부가 고정되는 장치가 있다. 그런데 이러한 구조는 모터, 신호 수신부(APD: avalanche photodiode)와 수신부 제어용 전자회로가 원통 케이스의 내부에 밀폐되어 모터부에서 발생한 열이 신호 수신부로 직접 전달된다. 신호 수신부는 열에 민감한 소자로 모터의 발열량에 따라 수신부의 게인(gain)이 달라지는 영향으로 신호의 크기가 온도에 따라 크게 변한다. 수신부 제어용 전자회로도 열에 의해 수명이 단축될 수 있다.As another existing lidar device, there is a device in which a reflection mirror for transmitting and receiving and a condenser lens are installed at a portion rotating around a motor shaft to rotate together, and a receiver is fixed through the inside of the motor hollow shaft. However, the structure of the motor, the signal receiving unit (APD: avalanche photodiode) and the receiver control electronic circuit is sealed in the interior of the cylindrical case, the heat generated from the motor unit is directly transmitted to the signal receiving unit. The signal receiver is a heat-sensitive device, and the magnitude of the signal varies greatly with temperature due to the change in gain of the receiver according to the amount of heat generated by the motor. The electronic circuit for controlling the receiver may also be shortened by heat.

대한민국 공개특허공보 제10-2017-0071523호(2017.06.23. 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0071523 (Published June 23, 2017)

전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예는 수신부와 중공 모터를 격리하는 반사판을 설치하여 송신빔이 광학필터를 통과하는 과정에서 광학필터 표면에서 반사되어 수신부로 들어가는 백빔 문제를 해결하고, 중공 모터와 수신부를 최대한 멀리 떨어지게 하여 중공 모터의 열이 수신부로 전달되지 않도록 하는 라이다 장치를 제공하고자 한다.In order to solve the above-described problem, an embodiment of the present invention is to install a reflector to isolate the receiver and the hollow motor to solve the problem of the back beam entering the receiver is reflected from the optical filter surface in the course of the transmission beam passes through the optical filter, An object of the present invention is to provide a lidar device in which the hollow motor and the receiver are separated as far as possible so that heat of the hollow motor is not transmitted to the receiver.

전술한 목적을 이루기 위해 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치는, 송신빔을 송출하는 송신부; 상기 송신부에서 송출되는 송신빔의 송신경로에 위치하는 것으로서, 송신부에서 송출되는 송신빔이 통과는 중공부가 구비되는 중공 모터; 상기 중공 모터와 연결되어 중공 모터의 구동에 의해 회전하는 것으로서 상기 중공부를 통과한 송신빔을 물체 방향으로 반사하는 송신용 반사 미러; 상기 송신용 반사 미러와 연결되어 함께 회전하는 것으로서, 수신빔을 수신부 방향으로 반사하는 수신용 반사 미러; 상기 송신용 반사 미러의 회전작동이 이루어지는 작동공간이 구비되며, 상기 송신용 반사 미러에 반사되어 물체를 향하는 송신빔의 송신경로와 상기 물체에 반사되어 수신용 반사 미러를 향하는 수신빔의 수신경로 경계에 위치하여 송신경로와 수신경로를 분리하는 분리판; 및 상기 수신용 반사 미러에서 반사되는 수신빔을 수신하는 수신부; 를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, a lidar apparatus according to an embodiment of the present invention, a transmission unit for transmitting a transmission beam; A hollow motor positioned in a transmission path of a transmission beam transmitted from the transmission unit, the hollow motor having a hollow portion through which the transmission beam transmitted from the transmission unit passes; A transmission reflection mirror connected to the hollow motor and rotating by driving of the hollow motor to reflect the transmission beam passing through the hollow part in an object direction; A reception reflection mirror which is connected to the transmission reflection mirror and rotates together to reflect the reception beam toward a reception unit; An operating space in which the rotation of the transmission reflection mirror is performed is provided, and a transmission path of a transmission beam reflected by the transmission reflection mirror toward the object and a reception path boundary of the reception beam reflected by the object toward the reception reflection mirror A separation plate located at and separating a transmission path and a reception path; And a receiver configured to receive a reception beam reflected from the reception reflection mirror. It may include.

또한, 상기 분리판 일측에 위치하는 것으로서, 송신경로에 위치하며 송신빔이 통과하는 제1 구간 및 수신경로에 위치하며 물체에 반사된 수신빔이 통과하는 제2 구간을 포함하는 광학필터; 를 더 포함할 수 있다.In addition, an optical filter located on one side of the separation plate, the optical filter including a first section in the transmission path and a second section in the reception path and a reception beam reflected by the object through the transmission path; It may further include.

또한, 상기 수신용 반사 미러와 수신부 사이에 위치하는 것으로서, 상기 수신용 반사 미러에서 반사되는 수신빔을 집광하여 수신부로 보내는 집광렌즈; 를 더 포함할 수 있다.In addition, a condensing lens positioned between the receiving reflection mirror and the receiving unit, condensing the reception beam reflected by the receiving reflection mirror to send to the receiving unit; It may further include.

또한, 상기 송신부, 중공 모터, 송신용 반사 미러, 수신용 반사 미러, 집광 렌즈 및 수신부는 중심축 선상에 배열될 수 있다.In addition, the transmitter, the hollow motor, the transmission reflection mirror, the reception reflection mirror, the condenser lens and the reception unit may be arranged on the central axis line.

또한, 상기 중공 모터와 수신부는 상기 분리판에 의해 격리될 수 있다.In addition, the hollow motor and the receiver may be isolated by the separator.

또한, 상기 분리판의 작동공간 외측에는 백빔 차단구간이 구비되며, 상기 백빔 차단구간은 상기 제1 구간을 통과하는 과정에서 반사되는 백빔이 상기 수신부 쪽으로 못 들어가도록 차단할 수 있다.In addition, a back beam blocking section is provided outside the operating space of the separating plate, and the back beam blocking section may block the back beam reflected from passing through the first section so as not to enter the receiving unit.

또한, 상기 분리판을 기준으로 송신용 반사 미러는 송신경로에 위치하고, 상기 수신용 반사 미러는 수신경로에 위치할 수 있다.In addition, the transmission reflection mirror may be located in the transmission path and the reception reflection mirror may be located in the reception path based on the separation plate.

또한, 상기 분리판은 평면 분리판일 수 있다.In addition, the separator may be a flat separator.

또한, 상기 광학필터는 상기 분리판과 직각을 이루도록 분리판에 밀착될 수 있다.In addition, the optical filter may be in close contact with the separation plate to form a right angle with the separation plate.

또한, 상기 중공 모터는 열린 공간에 배치될 수 있다.In addition, the hollow motor may be disposed in an open space.

본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치에 의하면, 광학필터에서 반사된 송신부의 레이저빔이 수신부 쪽으로 못 들어가도록 분리판으로 막음으로써 백빔(back beam) 문제를 해결할 수 있다.According to the lidar apparatus according to the embodiment of the present invention, the back beam problem can be solved by blocking the laser beam of the transmitter reflected from the optical filter with the separating plate so as not to enter the receiver.

또한, 수신부를 중공 모터와 최대한 떨어지게 설계함으로써 중공 모터의 열이 수신부로 전달되는 것을 방지할 수 있다.In addition, by designing the receiver as far away from the hollow motor as possible, it is possible to prevent heat of the hollow motor from being transferred to the receiver.

또한, 송신부와 수신부에 필요한 전력선과 신호선들이 모두 중공 모터 내부로 통과할 필요가 없이 외부에 설치 가능하여 조립이 매우 쉽다.In addition, power lines and signal lines required for the transmitter and receiver do not have to pass inside the hollow motor, so they can be installed externally and are very easy to assemble.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 라이다 장치의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광학필터와 분리판의 확대도이다.1 is a view showing the overall configuration of the lidar apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is an enlarged view of an optical filter and a separator according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible, even if shown on different drawings. In addition, the following will describe a preferred embodiment of the present invention, but the technical idea of the present invention is not limited thereto and may be variously modified and modified by those skilled in the art.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치의 구성을 설명한다.First, the configuration of a lidar apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1, 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치는, 송신빔(4)을 송출하는 송신부(10), 송신빔(4)이 통과하는 중공 모터(20), 회전 가능한 송신용 반사 미러(30), 송신용 반사 미러(30)와 일체로 구성되는 수신용 반사 미러(40), 송신용 반사 미러(30)와 수신용 반사 미러(40) 사이에 위치하는 분리판(50), 수신빔(5)을 수신하는 수신부(60), 수신용 반사 미러(40)와 수신부(60) 사이에 위치하는 집광렌즈(80) 및 분리판(50) 일측에 위치하는 광학필터(70)를 포함한다.1 and 2, the lidar apparatus according to the embodiment of the present invention, the transmission unit 10 for transmitting the transmission beam 4, the hollow motor 20 through which the transmission beam 4 passes, rotatable Separation plate positioned between the transmission reflection mirror 30, the reception reflection mirror 40 integrally formed with the transmission reflection mirror 30, the transmission reflection mirror 30 and the reception reflection mirror 40 ( 50, a receiver 60 for receiving the reception beam 5, a condenser lens 80 positioned between the reception reflection mirror 40 and the receiver 60, and an optical filter positioned at one side of the separation plate 50 ( 70).

구체적으로 송신부(10)는 거리를 측정하고자 하는 물체를 향하여 레이저빔 등과 같은 송신빔(4)을 송출하는 장치이다.Specifically, the transmission unit 10 is a device for transmitting a transmission beam 4, such as a laser beam toward the object to measure the distance.

중공 모터(20)는 송신부(10)에서 송출되는 송신빔(4)의 송신경로(2) 상에 위치한다. 중공 모터(20)의 중앙에는 중공부(21)가 구비된다. 송신부(10)에서 송출된 송신빔(4)은 중공부(21)를 통과한다. 중공부(21)를 통과한 송신빔(4)은 송신용 반사 미러(30)를 향한다.The hollow motor 20 is located on the transmission path 2 of the transmission beam 4 transmitted from the transmission unit 10. The hollow part 21 is provided in the center of the hollow motor 20. The transmission beam 4 transmitted from the transmitter 10 passes through the hollow part 21. The transmission beam 4 passing through the hollow portion 21 is directed toward the transmission reflection mirror 30.

중공 모터(20)는 송신용 반사 미러(30)와 연결된다. 중공 모터(20)와 송신용 반사 미러(30)의 연결구조는 송신용 반사 미러(30)가 송신빔(4)을 반사하는데 간섭이 없도록 설계되어야 한다. 중공 모터(20)의 구동에 의해 송신용 반사 미러(30)가 회전한다. 중공 모터(20)의 설치 공간은 방열이 잘 이루어질 수 있도록 밀폐구조가 아닌 열린 공간이어야 한다.The hollow motor 20 is connected with the reflection mirror 30 for transmission. The connection structure of the hollow motor 20 and the transmission reflection mirror 30 should be designed so that the transmission reflection mirror 30 does not interfere with the reflection of the transmission beam 4. The reflection mirror 30 for transmission rotates by the drive of the hollow motor 20. The installation space of the hollow motor 20 should be an open space, not a sealed structure, so that heat dissipation can be made well.

송신용 반사 미러(30)는 송신빔(4)이 이동하는 송신경로(2)에 위치한다. 송신용 반사 미러(30)는 송신빔(4)을 반사하는 미러이다. 송신용 반사 미러(30)에 의해 반사된 송신빔(4)은 방향이 꺾이면서 물체 방향으로 향한다. 송신용 반사 미러(30)의 회전시 수신용 반사 미러(40)도 함께 회전한다. 이를 위해 송신용 반사 미러(30)와 수신용 반사 미러(40)는 일체화 구조로 설계되어야 한다.The transmission reflection mirror 30 is located in the transmission path 2 through which the transmission beam 4 moves. The transmission reflection mirror 30 is a mirror that reflects the transmission beam 4. The transmission beam 4 reflected by the transmission reflection mirror 30 is directed toward the object while the direction is bent. When the transmission reflection mirror 30 is rotated, the reception reflection mirror 40 also rotates together. To this end, the transmission reflection mirror 30 and the reception reflection mirror 40 should be designed in an integrated structure.

수신용 반사 미러(40)는 수신빔(5)이 이동하는 수신경로(3)에 위치한다. 수신용 반사 미러(40)는 물체에 반사된 수신빔(5)을 반사하여 집광렌즈(80)로 보낸다.The reception reflection mirror 40 is located in the reception path 3 through which the reception beam 5 moves. The reception reflection mirror 40 reflects the reception beam 5 reflected by the object and sends it to the condenser lens 80.

분리판(50)은 송신경로(2)와 수신경로(3)의 경계에 위치한다. 송신경로(2)와 수신경로(3)는 분리판(50)에 의해 분리된다. 분리판(50)을 기준으로 송신용 반사 미러(30)는 송신경로(2)에 위치하고 수신용 반사 미러(40)는 수신경로(3)에 위치한다. 분리판(50)은 중공 모터(20)의 열이 수신부(60)에 전달되는 것을 막는 역할을 한다. 분리판(50)은 작동공간(51) 및 작동공간(51) 외측에 구비되는 백빔 차단구간(52)을 포함한다. 작동공간(51)은 중앙에 구비된다. 송신용 반사 미러(30)는 작동공간(51) 내에서 회전한다. 분리판(50)은 평면 분리판일 수 있다.The separator 50 is located at the boundary between the transmission path 2 and the reception path 3. The transmission path 2 and the reception path 3 are separated by the separating plate 50. The transmission reflection mirror 30 is located on the transmission path 2 and the reception reflection mirror 40 is located on the reception path 3 based on the separator 50. The separator 50 serves to prevent the heat of the hollow motor 20 from being transmitted to the receiver 60. The separation plate 50 includes an operating space 51 and a back beam blocking section 52 provided outside the operating space 51. The working space 51 is provided at the center. The transmission reflection mirror 30 rotates in the working space 51. The separator 50 may be a flat separator.

수신부(60)는 수신용 반사 미러(40)에서 반사된 수신빔(5)을 수신한다. 수신부(60)는 중공 모터(20)와 최대한 멀리 떨어지게 설계하여 중공 모터(20)에서 발생하는 열이 전달되지 않도록 한다.The receiver 60 receives the reception beam 5 reflected from the reception reflection mirror 40. The receiver 60 is designed to be as far away from the hollow motor 20 as possible so that heat generated from the hollow motor 20 is not transmitted.

광학필터(70)는 송신용 반사 미러(30)와 간격을 두고 분리판(50) 일측에 위치한다. 광학필터(70)는 제1 구간(71) 및 제2 구간(72)을 포함한다. 제1 구간(71)은 송신경로(2)에 위치한다. 제2 구간(72)은 수신경로(3)에 위치한다.The optical filter 70 is positioned on one side of the separation plate 50 at intervals from the transmission reflection mirror 30. The optical filter 70 includes a first section 71 and a second section 72. The first section 71 is located in the transmission path 2. The second section 72 is located in the reception path 3.

송신용 반사 미러(30)에 의해 반사된 송신빔(4)은 광학필터(70)의 제1 구간(71)을 통과하여 물체에 조사된다. 물체에 반사되는 수신빔(5)은 광학필터(70)의 제2 구간(72)을 통과하여 수신용 반사 미러(40)로 향한다. 광학필터(70)는 분리판(50)과 직각을 이루도록 분리판(50)에 밀착된다.The transmission beam 4 reflected by the transmission reflection mirror 30 passes through the first section 71 of the optical filter 70 and irradiates the object. The reception beam 5 reflected by the object passes through the second section 72 of the optical filter 70 to the reception reflection mirror 40. The optical filter 70 is in close contact with the separator 50 to form a right angle with the separator 50.

송신빔(4)이 제1 구간(71)을 통과하는 과정에서 일부 빔이 제1 구간(71)을 통과하지 못하고 제1 구간(71) 표면에서 반사되는 백빔(6)이 생길 수 있다. 분리판(50)의 백빔 차단구간(52)은, 백빔(6)이 수신부(60) 쪽으로 못 들어가도록 차단하는 역할을 한다.In the course of the transmission beam 4 passing through the first section 71, some beams may not pass through the first section 71, but a back beam 6 may be reflected from the surface of the first section 71. The back beam blocking section 52 of the separator 50 serves to block the back beam 6 from entering the receiver 60.

집광렌즈(80)는 수신용 반사 미러(40)와 수신부(60) 사이에 위치한다. 집광렌즈(80)는 수신용 반사 미러(40)에서 반사된 수신빔(5)을 집광하여 수신부(60)로 보낸다.The condenser lens 80 is positioned between the reception reflection mirror 40 and the reception unit 60. The condenser lens 80 condenses the reception beam 5 reflected by the reception reflection mirror 40 and sends it to the receiver 60.

한편, 송신부(10), 중공 모터(20), 송신용 반사 미러(30), 수신용 반사 미러(40), 집광 렌즈(80) 및 수신부(60)는 중심축(1) 선상에 배열된다. 중심축(1) 선상의 한쪽 끝에 송신부(10)가 위치하고 다른 쪽 끝에 수신부(60)가 위치한다.On the other hand, the transmission unit 10, the hollow motor 20, the transmission reflection mirror 30, the reception reflection mirror 40, the condenser lens 80 and the receiver 60 are arranged on the central axis (1) line. The transmitter 10 is located at one end on the line of the central axis 1 and the receiver 60 is located at the other end.

다음은 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치의 송신빔 및 수신빔의 이동 과정을 설명한다.The following describes the movement of the transmission beam and the reception beam of the lidar apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1, 2와 같이 송신빔(4)은 최초 송신부(10)에서 송출된다. 송신빔(4)은 송신경로(2)를 따라 이동한다. 구체적으로 송신부(10)에서 송출된 송신빔(4)은 중공 모터(20)의 중공부(21)를 통과한다. 중공부(21)를 통과한 송신빔(4)은 송신용 반사 미러(30)에 반사된다. 송신용 반사 미러(30)에 반사된 송신빔(4)은 광학필터(70)의 제1 구간(71)을 통과한다.As shown in Figs. 1 and 2, the transmission beam 4 is transmitted from the initial transmission unit 10. The transmission beam 4 moves along the transmission path 2. Specifically, the transmission beam 4 transmitted from the transmission unit 10 passes through the hollow portion 21 of the hollow motor 20. The transmission beam 4 passing through the hollow portion 21 is reflected by the transmission reflection mirror 30. The transmission beam 4 reflected by the transmission reflection mirror 30 passes through the first section 71 of the optical filter 70.

송신빔(4)이 제1 구간(71)을 통과하는 과정에서 제1 구간(71) 표면에 반사되는 백빔(6)은 분리판(50)의 백빔 차단구간(52)에 막혀서 수신부(60)로 이동할 수 없다.In the course of the transmission beam 4 passing through the first section 71, the back beam 6 reflected on the surface of the first section 71 is blocked by the back beam blocking section 52 of the separating plate 50 so that the receiving unit 60 is blocked. Can't move to

또한, 중공 모터(20)가 밀폐공간이 아닌 열린 공간에 설치되어 있기 때문에 방열이 잘 이루어질 수 있다. 중공 모터(20)에서 발생하는 열은 분리판(50)에 막혀 수신부(60)로 이동할 수 없다.In addition, since the hollow motor 20 is installed in an open space instead of a closed space, heat dissipation can be well achieved. Heat generated in the hollow motor 20 is blocked by the separator 50 and cannot move to the receiver 60.

광학필터(70)의 제1 구간(71)을 통과한 송신빔(4)은 거리를 측정하고자 하는 물체에 조사되어 반사된다.The transmission beam 4 passing through the first section 71 of the optical filter 70 is irradiated to the object to measure the distance and reflected.

물체에 반사되는 수신빔(5)은 수신경로(3)를 따라 이동한다. 구체적으로 수신빔(5)은 광학필터(70)의 제2 구간(72)을 통과하여 수신용 반사 미러(40)를 향한다. 수신빔(5)은 수신용 반사 미러(40)에 반사되어 집광렌즈(80)로 향한다.The reception beam 5 reflected by the object moves along the reception path 3. Specifically, the reception beam 5 passes through the second section 72 of the optical filter 70 toward the reception reflection mirror 40. The reception beam 5 is reflected by the reception reflection mirror 40 and directed to the condenser lens 80.

수신빔(5)은 집광렌즈(80)를 통과하면서 집광된다. 집광된 빔은 수신부(60)에 수신된다. 수신부(60)에서 수신된 데이터를 통해 물체의 거리 또는 형상을 측정할 수 있다.The reception beam 5 is focused while passing through the condenser lens 80. The focused beam is received by the receiver 60. The distance or the shape of the object may be measured based on the data received by the receiver 60.

살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치는, 분리판으로 인해 백빔 문제를 해결하면서 최대한 가까운 거리를 측정할 수 있다. 또한, 중공 모터의 열에 의한 수신부의 온도가 높이 올라가지 않도록 중공 모터와 수신부의 전자 부품들이 밀폐된 구조 내부에 있지 않도록 하고 일반 모터로도 설치와 조립을 간편하게 할 수 있으며, 송신용 반사 미러 및 수신용 반사 미러 등과 같은 회전체의 무게를 최소화하여 중공 모터의 작동에 전형 무리가 없다. 또한, 중공 모터의 중공부를 통해 송신부의 빔이 통과하도록 하여 평행빔(collimated beam)이 통과할 수 있는 면적만 있으면 되기 때문에 대형 중공축이 필요하지 않은 장점이 있다. 또한, 하나의 중공 모터를 사용하여 두 개의 송신용 반사 미러 및 수신용 반사 미러를 회전시킬 수 있다. 또한, 회전하는 두 개의 송신용 반사 미러 및 수신용 반사 미러를 최대한 가깝게 설치함으로써 광학계로부터 가까운 물체 거리를 측정할 수 있다. 또한, 회전하는 수신용 반사 미러 위에 집광렌즈를 설치하여 송신용 반사 미러 및 수신용 반사 미러 등과 같은 회전체의 무게를 최대한 줄일 수 있다. 또한, 송신부와 수신부 사이에 분리판을 설치하여 광학필터에서 반사된 레이저 빔이 수신부 쪽으로 못 들어가도록 함으로써 백빔 문제를 해결할 수 있다.As described above, the lidar apparatus according to the embodiment of the present invention can measure the distance as close as possible while solving the back beam problem due to the separator. In addition, the hollow motor and the electronic parts of the receiver are not inside the sealed structure so that the temperature of the receiver is not increased due to the heat of the hollow motor, and it is easy to install and assemble as a general motor. By minimizing the weight of the rotating body such as a reflective mirror, there is no typical problem in the operation of the hollow motor. In addition, since the beam of the transmitting portion passes through the hollow portion of the hollow motor, only the area through which the collimated beam can pass is advantageous, so that a large hollow shaft is not required. In addition, one hollow motor can be used to rotate two transmission reflection mirrors and a reception reflection mirror. In addition, by providing two rotating reflecting mirrors and a receiving reflecting mirror as close as possible, the object distance close to the optical system can be measured. In addition, a condenser may be installed on the rotating reception reflecting mirror to reduce the weight of a rotating body such as a transmission reflection mirror and a reception reflection mirror as much as possible. In addition, the back beam problem can be solved by providing a separation plate between the transmitter and the receiver to prevent the laser beam reflected from the optical filter from entering the receiver.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications, changes, and substitutions may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

1:중심축
2:송신경로
3:수신경로
4:송신빔
5:수신빔
6:백빔
10:송신부
20:중공 모터
21:중공부
30:송신용 반사 미러
40:수신용 반사 미러
50:분리판
51:작동공간
52:백빔 차단구간
60:수신부
70:광학필터
71:제1 구간
72:제2 구간
80:집광렌즈1: center axis
2: transmission line
3: receiving path
4: transmission beam
5: receiving beam
6: white beam
10: transmitter
20: hollow motor
21: Hollow department
30: reflection mirror for the transmission
40: Reflex mirror
50: Separator
51: operating space
52: Back beam cutoff section
60: receiver
70: optical filter
71: first section
72: second section
80: condenser lens

Claims (10)

송신빔을 송출하는 송신부;
상기 송신부에서 송출되는 송신빔의 송신경로에 위치하는 것으로서, 송신부에서 송출되는 송신빔이 통과는 중공부가 구비되는 중공 모터;
상기 중공 모터와 연결되어 중공 모터의 구동에 의해 회전하는 것으로서 상기 중공부를 통과한 송신빔을 물체 방향으로 반사하는 송신용 반사 미러;
상기 송신용 반사 미러와 연결되어 함께 회전하는 것으로서, 수신빔을 수신부 방향으로 반사하는 수신용 반사 미러;
상기 송신용 반사 미러의 회전작동이 이루어지는 작동공간이 구비되며, 상기 송신용 반사 미러에 반사되어 물체를 향하는 송신빔의 송신경로와 상기 물체에 반사되어 수신용 반사 미러를 향하는 수신빔의 수신경로 경계에 위치하여 송신경로와 수신경로를 분리하는 분리판; 및
상기 수신용 반사 미러에서 반사되는 수신빔을 수신하는 수신부;
를 포함하며,
상기 분리판 일측에 위치하는 것으로서, 송신경로에 위치하며 송신빔이 통과하는 제1 구간 및 수신경로에 위치하며 물체에 반사된 수신빔이 통과하는 제2 구간을 포함하는 광학필터;
를 더 포함하고,
상기 분리판을 기준으로 송신용 반사 미러는 송신경로에 위치하고, 상기 수신용 반사 미러는 수신경로에 위치하며,
상기 광학필터는,
상기 분리판과 직각을 이루도록 분리판에 밀착되는 것을 특징으로 하는 라이다 장치.A transmitter for transmitting a transmission beam;
A hollow motor positioned in a transmission path of a transmission beam transmitted from the transmission unit, the hollow motor having a hollow portion through which the transmission beam transmitted from the transmission unit passes;
A transmission reflection mirror connected to the hollow motor and rotating by driving of the hollow motor to reflect the transmission beam passing through the hollow part in an object direction;
A reception reflection mirror which is connected to the transmission reflection mirror and rotates together and reflects the reception beam toward a reception unit;
An operating space in which the rotation of the transmission reflection mirror is performed is provided, and a transmission path of a transmission beam reflected by the transmission reflection mirror toward the object and a reception path boundary of the reception beam reflected by the object toward the reception reflection mirror A separation plate located at and separating a transmission path and a reception path; And
A receiver configured to receive a reception beam reflected from the reception reflection mirror;
Including;
An optical filter positioned at one side of the separation plate, the optical filter including a first section in a transmission path and a second section in a reception path and a reception beam reflected by an object;
More,
The reflection reflecting mirror is located in the transmission path based on the separation plate, and the reflection reflection mirror is located in the reception path.
The optical filter,
Lidar device, characterized in that in close contact with the separator to form a right angle with the separator. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 수신용 반사 미러와 수신부 사이에 위치하는 것으로서, 상기 수신용 반사 미러에서 반사되는 수신빔을 집광하여 수신부로 보내는 집광렌즈;
를 더 포함하는 라이다 장치.The method according to claim 1,
A condensing lens positioned between the receiving reflection mirror and the receiving unit, condensing the receiving beam reflected by the receiving reflecting mirror to a receiving unit;
Lida device further comprising. 청구항 3에 있어서,
상기 송신부, 중공 모터, 송신용 반사 미러, 수신용 반사 미러, 집광 렌즈 및 수신부는 중심축 선상에 배열되는 것을 특징으로 하는 라이다 장치.The method according to claim 3,
And said transmitting unit, hollow motor, transmitting reflecting mirror, receiving reflecting mirror, condenser lens, and receiving unit are arranged along a central axis line. 청구항 1에 있어서,
상기 중공 모터와 수신부는,
상기 분리판에 의해 격리되는 것을 특징으로 하는 라이다 장치.The method according to claim 1,
The hollow motor and the receiver,
Lidar device, characterized in that separated by the separator. 청구항 1에 있어서,
상기 분리판의 작동공간 외측에는 백빔 차단구간이 구비되며, 상기 백빔 차단구간은 상기 제1 구간을 통과하는 과정에서 반사되는 백빔이 상기 수신부 쪽으로 못 들어가도록 차단하는 것을 특징으로 하는 라이다 장치.The method according to claim 1,
A back beam blocking section is provided outside the operating space of the separating plate, and the back beam blocking section blocks the back beam reflected in the course of passing through the first section so as not to enter the receiving unit. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 분리판은,
평면 분리판인 것을 특징으로 하는 라이다 장치.The method according to claim 1,
The separator plate,
Lidar device, characterized in that the flat separator. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 중공 모터는,
열린 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 라이다 장치.The method according to claim 1,
The hollow motor,
Lidar device, characterized in that arranged in the open space.
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