KR20180003988A - A one-body type ridar - Google Patents

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KR20180003988A
KR20180003988A KR1020170069484A KR20170069484A KR20180003988A KR 20180003988 A KR20180003988 A KR 20180003988A KR 1020170069484 A KR1020170069484 A KR 1020170069484A KR 20170069484 A KR20170069484 A KR 20170069484A KR 20180003988 A KR20180003988 A KR 20180003988A
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정종택
김진대
윤재준
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(주)카네비컴
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
    • G02B6/325—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends comprising a transparent member, e.g. window, protective plate
    • G01S17/936—

Abstract

The present invention relates to a lidar integrated with a black box, which is installed in a vehicle for easy maintenance and is integrated with the black box for easy installation and management. According to the present invention, the lidar integrated with the black box comprises: an optical material installed on an installation hole formed by penetrating the center of a top side of a windshield glass of a vehicle to have an external surface agreeing with an external surface of the windshield glass, whose internal surface has an inclination of 0-40 degrees to a plumb surface; a housing installed to be detachable by coming in contact with the internal surface of the optical material; a black box unit placed in the center of the housing to film and store images of the front side of the vehicle; a lidar beam emitting unit installed on the right side of the housing to emit a beam towards the optical material; and a lidar light reception unit installed on the left side of the housing to receive a beam reflected from an object existing in the front side and in the beam emitted by the lidar beam emitting unit and to detect the distance from the object.

Description

블랙박스 일체형 라이다{A ONE-BODY TYPE RIDAR}A ONE-BODY TYPE RIDAR}

본 발명은 블랙박스 일체형 라이다에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 라이다가 차량 내부에 설치되어 유지 관리가 용이함과 아울러 블랙박스와 일체형으로 구성되어 설치 및 관리가 용이한 블랙박스 일체형 라이다에 관한 것이다. [0001] The present invention relates to a black box integrated type cradle, and more particularly, to a black box integrated type cradle which is installed inside a vehicle to facilitate maintenance and maintenance, and is integrally formed with a black box, will be.

일반적으로 빔을 멀리 전송하기 위해서는 발산 빔을 평행광원으로 변환해야 하는 바, 라이다를 구성하는 기존 평행광원 구현 광학계는 굴절 광학계(렌즈 이용 방식)가 대부분이다. 이 굴절 광학계는 렌즈의 곡률이 작을수록 구면 수차가 커져 전송거리가 멀어질수록 빔의 확산이 급격히 커져서 원거리 감지용 광원으로 부적합하다. Generally, in order to transmit the beam away, the divergent beam must be converted into a parallel light source. Most of the conventional parallel light source implementing optical systems constituting the LDA is a refractive optical system (lens using system). In this refractive optical system, as the curvature of the lens decreases, the spherical aberration increases, and as the transmission distance increases, the diffusion of the beam increases sharply and is not suitable as a light source for remote sensing.

또한 입사 광량을 늘리고자 렌즈 구경을 크게 할 경우에는 렌즈 가장자리에서 구면 수차가 발생하여 다량의 수광 빔이 렌즈에 도달하더라도 수광 센서에 초점 형성이 이루어지지 않거나 다초점이 형성되거나 또는 초점 심도가 커져 수광 효율이 낮은 문제점이 있다. In addition, when the incident light amount is increased and the magnification of the lens is increased, spherical aberration occurs at the lens edge, so that even if a large amount of light receiving beam reaches the lens, focus is not formed on the light receiving sensor, There is a problem of low efficiency.

한편 근거리와 원거리를 모두 감지하기 위해서는 종래에 2가지 이상의 라이다 센서를 별도로 구비하여야 하므로 부피가 커지고 제작이 복잡하고 단가가 높아지는 문제점도 있다. Meanwhile, in order to detect both the near range and the long distance, it is necessary to separately provide two or more Lidar sensors in the past, which increases the volume, complicates fabrication, and increases the unit price.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 라이다가 차량 내부에 설치되어 유지 관리가 용이함과 아울러 블랙박스와 일체형으로 구성되어 설치 및 관리가 용이한 블랙박스 일체형 라이다를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a black box integrated type vehicle which is installed inside a vehicle to facilitate maintenance and maintenance, and is integrally formed with a black box,

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 블랙박스 일체형 라이다는, 자동차의 윈드쉴드글라스의 상부 중앙을 관통하여 형성되는 설치홀에 상기 윈드쉴드글라스의 외면과 일치하는 외면을 가지도록 설치되며, 내면이 연직면에 대하여 0 ~ 40°의 경사각을 가지는 광학 소재; 상기 광학 소재의 내면에 밀착되어 탈착가능하도록 설치되는 하우징; 상기 하우징의 중앙에 배치되어 상기 자동차의 전방 상황을 촬영하고 저장하는 블랙박스부; 상기 하우징의 우측에 설치되어 상기 광학 소재 방향으로 빔을 조사하는 라이다용 빔 발산부; 상기 하우징의 좌측에 설치되어 상기 라이다용 빔 발산부에 의하여 조사된 빔 중 전방에 존재하는 물체에 반사되는 빔을 수광하여 상기 물체와의 거리를 감지하는 라이다용 수광부;를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a black box integrated lid having a mounting hole formed through an upper center of a windshield glass of an automobile and having an outer surface coinciding with an outer surface of the windshield glass, An optical material whose inner surface has an inclination angle of 0 to 40 with respect to a vertical surface; A housing which is installed in a detachable manner in close contact with an inner surface of the optical material; A black box disposed at the center of the housing for photographing and storing the forward situation of the automobile; A ladder beam diverging unit installed on the right side of the housing to irradiate a beam in the optical material direction; And a light receiving unit installed on the left side of the housing for receiving a beam reflected by an object existing ahead of the beam irradiated by the ladder beam diverging unit and sensing a distance to the object.

그리고 본 발명에서 상기 라이다용 빔 발산부는, 하측으로 방추형 빔을 발산하는 레이저 다이오드; 상기 레이저 다이오드의 하측에 설치되며, 상기 레이저 다이오드에 의하여 발산되는 빔을 평행광으로 변환하여 상기 광학 소재 방향으로 조사하는 포물 반사경;를 포함하는 것이 바람직하다. In the present invention, the laddering beam diverging unit may include: a laser diode for diverging a fringe beam downward; And a parabolic reflector disposed under the laser diode and converting the beam emitted by the laser diode into parallel light and irradiating the parallel light in the optical material direction.

또한 본 발명에서 상기 라이다용 수광부는, 상기 블랙박스부 좌측에 상기 포물 반사경에 의하여 조사되는 평행광과 평행한 반사광의 광경로에 수직한 방향으로 설치되며, 상기 포물 반사경에 의하여 조사되는 레이저빔 중 전방의 물체에 의하여 반사되는 반사광을 집광하는 수광 렌즈; 상기 수광 렌즈의 전방 초점 거리에 설치되며, 상기 수광 렌즈에 의하여 집광된 레이저빔을 센싱하는 수광센서;를 포함하는 것이 바람직하다. Further, in the present invention, the lidar receiving portion is provided in a direction perpendicular to the optical path of the reflected light parallel to the parallel light irradiated by the parabolic reflector on the left side of the black box portion, and the laser beam A light receiving lens for condensing reflected light reflected by an object in front of the light receiving lens; And a light receiving sensor provided at a front focal length of the light receiving lens and sensing the laser beam condensed by the light receiving lens.

또한 본 발명에 따른 블랙박스 일체형 라이다에는, 상기 레이저 다이오드를 하우징에 고정시키되, 상기 레이저 다이오드에서 발산되는 레이저빔의 발산 각도를 조정하는 빔 발산 각도 조정부;가 더 구비되는 것이 바람직하다. The integrated black box according to the present invention may further include a beam divergence angle adjusting unit for fixing the laser diode to the housing and adjusting a divergence angle of the laser beam emitted from the laser diode.

본 발명에 따른 라이다는, 차량 내부에 설치되므로, 외부환경에 의한 오염, 마모, 망실을 방지할 수 있다.Since the ladder according to the present invention is installed inside the vehicle, contamination, abrasion, and loss caused by the external environment can be prevented.

또, 광학소자에 의해, 라이다의 출사광이 낮은 입사각으로 입사되는 특징을 가지므로 반사광에 의한 투과손실을 줄일 수 있다. 나아가 이러한 광학소자를 포함하고, 어셈블리 형태로 차량에 조립되는 라이다를 제공한다.Further, since the light emitted from the light source is incident at a low incident angle by the optical element, the transmission loss due to the reflected light can be reduced. Further comprising such an optical element and providing a lid assembly to the vehicle in the form of an assembly.

도 1은, 유리에 입사하는 광의 입사각도에 따른 반사율을 나타낸 그래프이다.
도 2는, 본 발명의 광학유리가 자동차의 윈드실드글라스로 사용된 것을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 광학소자를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 광학유리에 입사되는 출사광을 나타낸 개념도이다.
도 5는, 본 발명의 라이다가 자동차에 어셈블리 형태로 장착되는 것을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 라이다를 나타낸 분해사시도이다.1 is a graph showing the reflectance according to the incident angle of light incident on the glass.
2 is a perspective view schematically showing that the optical glass of the present invention is used as a windshield glass of an automobile.
3 is a perspective view schematically showing an optical element of the present invention.
Fig. 4 is a conceptual diagram showing outgoing light incident on the optical glass of the present invention. Fig.
5 is a perspective view schematically showing that the lidar of the present invention is mounted in an automobile in the form of an assembly.
6 is an exploded perspective view showing the ladder of the present invention.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 기재함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표시한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to exemplary drawings. In describing the components in the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals whenever possible, even if they are displayed on other drawings. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the difference that the embodiments of the present invention are not conclusive.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속될 수 있지만, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected, coupled, or connected to the other component, It is to be understood that another element may be "connected "," coupled ", or "connected" between elements.

본 발명을 설명하기에 앞서, 입사란, 어떤 평면에 파동이 들어오는 것으로 정의되고, 입사각이란, 입사할 때 파동이 들어오는 평면의 법선과 입사하는 파동이 이루는 각도로 정의된다. Before describing the present invention, the incidence is defined as a wave coming into a certain plane, and the incidence angle is defined as an angle formed by a normal line of a plane where a wave comes in at the time of incidence and an incident wave.

일반적으로, 라이다를 차량의 내부에 설치하는 경우, 넓은 스캔범위를 갖기 위해 차량의 내부에서, 수평(지면과 평행) 또는 이에 가깝게 광을 출사한다. 또, 차량의 윈드실드글라스 앵글(윈드실드글라스와 수평면이 이루는 각도)은, 일반적인 승용차를 기준으로 30-45도(degree) 정도의 값을 가진다. 따라서 라이다에서 출사되는 광이 윈드실드글라스에 입사하는 각도는, 45-60도 정도이다. Generally, when the lidar is installed inside the vehicle, it emits light horizontally (parallel to the ground) or close to the inside of the vehicle to have a wide scan range. In addition, the windshield glass angle of the vehicle (the angle between the windshield glass and the horizontal plane) has a value of about 30-45 degrees based on a typical passenger car. Therefore, the angle of incidence of the light emitted from the lidar into the windshield glass is about 45-60 degrees.

한편, 도 2는, 유리(Soda-Lime-Silica glass)에 입사하는 광의 입사각도에 따른 반사율을 나타낸 그래프이다. 도 2에 따르면, 반사율은 입사각이 0-40도(degree) 내에서 최소값을 갖고, 비교적 일정하다. 그러나 40도를 넘게 되면 급격하게 증가하게 된다. 따라서 차량 내장형 라이다는, 윈드실드글라스의 투과시 반사광에 의한 손실이 많아, 출력량이 기준치에 미치지 못하는 문제점이 발생한다.2 is a graph showing the reflectance according to the incident angle of light incident on a glass (Soda-Lime-Silica glass). According to Fig. 2, the reflectance has a minimum value within an angle of incidence of 0-40 degrees and is relatively constant. However, when it exceeds 40 degrees, it increases sharply. Therefore, in the case of a built-in vehicle, there is a problem that the output amount is less than the reference value because the loss due to reflected light is large when the windshield glass is transmitted.

이하, 본 발명에 따른 광학유리에 대하여 설명한다. 도 2는, 본 발명의 광학유리가 자동차의 윈드실드글라스로 사용된 것을 나타낸 사시도이고, 도 3은, 본 발명의 광학소자를 나타낸 사시도이고, 도 4는, 본 발명의 광학유리에 입사되는 출사광을 나타낸 개념도이다.Hereinafter, the optical glass according to the present invention will be described. Fig. 2 is a perspective view showing that the optical glass of the present invention is used as a windshield glass of an automobile, Fig. 3 is a perspective view showing the optical element of the present invention, Fig. 4 is a cross- Fig.

광학유리(20)는, 자동차(1)의 윈드실드글라스로 사용되는 유리로서, 광학소자(30)를 포함할 수 있다.The optical glass 20 may include an optical element 30 as a glass used as a windshield glass of the automobile 1. [

광학유리(20)는, 통상적인 자동차(1)의 윈드실드글라스로, 어셈블리 형태로 제작되어 자동차의 전면 프레임에 결합되어 조립된다. 광학유리(20)는, 자동차(1)의 주행시 저항을 감소시키기 위해, 좌우측 또는 상부가 만곡 플레이트 형태일 수 있다.The optical glass 20 is a windshield glass of a conventional automobile 1 and is assembled and assembled into a front frame of an automobile. The optical glass 20 may be in the form of a curved plate on the right or left side or the upper side to reduce the resistance when the automobile 1 is running.

광학유리(20)가 윈드실드글라스로 자동차(1)에 장착되는 경우, 자동차(1)의 설계조건에 따라 수평면(도 3의 B 참조, 지면과 평행)과 일정한 각도를 이루게 된다. 이를 윈드실드글라스 앵글(도 3의 각도a 참조)이라고 한다. 윈드실드글라스 앵글의 값은, 자동차(1)의 설계조건과 각도측정위치(상술한 바와 같이, 윈드실드글라스는, 좌우측 또는 상부가 만곡된 형태이기 때문이다.)에 따라 차이를 보이나 일반적으로, 30-40도 정도이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광학유리(20)는, 광학유리(20)의 중심축을 기준으로, 윈드실드글라스 앵글값이 30도인 경우를 산정하였다. 또, 차량 내장형 라이다(10)의 출사광(화살표 A)이 수평면과 평행하게 진행한다고 가정하였다.When the optical glass 20 is mounted on the vehicle 1 with the windshield glass, the optical glass 20 is at an angle with the horizontal plane (parallel to the plane of Fig. 3, see Fig. 3) according to the design conditions of the automobile 1. This is referred to as a windshield glass angle (see angle a in FIG. 3). The value of the windshield glass angle differs depending on the design condition of the automobile 1 and the angle measurement position (since the windshield glass is curved in the right and left or upper portions as described above) It is about 30-40 degrees. The optical glass 20 according to the preferred embodiment of the present invention has a windshield glass angle of 30 degrees with respect to the central axis of the optical glass 20. It is also assumed that the outgoing light (arrow A) of the vehicle built-in type 10 travels in parallel with the horizontal plane.

광학소자(30)는, 광학유리(20)의 상단 중앙부분에 위치하고, 입사면(33)를 가질 수 있다. 광학소자(30)의 재질은 광학유리(20)와 동일한 재질일 수 있고, 광학유리(20)에 일체로 형성되어 있다. 따라서 광학소자(30)를 투과한 광이 광학유리(20)에 재입사되지 않는다.The optical element 30 is located at the upper center portion of the optical glass 20 and may have an incident surface 33. [ The material of the optical element 30 may be the same material as the optical glass 20 and is formed integrally with the optical glass 20. [ Therefore, the light transmitted through the optical element 30 is not incident on the optical glass 20 again.

도 3은, 본 발명의 광학소자(30)를 나타낸 사시도이다. 광학소자(30)는 전면(33)이 자동차(1)의 윈드실드글라의 곡면과 일치하는 것 외에는 일반적인 프리즘의 형상처럼, 엎어진 삼각기둥 형태이다. 따라서 광학소자의 밑면은 수평면(35)일 수 있다. 3 is a perspective view showing the optical element 30 of the present invention. The optical element 30 is in the form of a prismatic triangular prism, like the shape of a general prism, except that the front surface 33 coincides with the curved surface of the windshield of the automobile 1. Thus, the bottom surface of the optical element may be a horizontal surface 35.

입사면(33)은, 광학소자(30)의 후면에 위치하는 수직면이다. 입사면(33)은, 라이다(10)에서 출사되는 광의 광경로(화살표 A) 상에 위치할 수 있다. 출사광은, 수평면에 평행하게 진행하므로, 입사면(33)에 0도의 입사각으로 입사한다. 이 경우, 반사율이 가장 낮으므로 출력량 측면에서 바람직하나 라이다의 스캔범위의 설계조건상 굴절이 필요한 경우가 있을 수 있다.The incident surface 33 is a vertical surface located on the rear surface of the optical element 30. The incident surface 33 may be located on the optical path (arrow A) of the light emitted from the ladder 10. Since the outgoing light advances parallel to the horizontal plane, it enters the incident plane 33 at an incident angle of 0 degrees. In this case, since the reflectance is the lowest, it is desirable from the viewpoint of the amount of output, but there may be a case where the refraction is required in the designing condition of the scan range of RDA.

그 결과, 입사면(33)은, 전방으로 40도(도 4의 각도c) 기울어진 면(도 4의 C참조)일 수 있다. 입사면(33)의 경사도는, 0-40도 내에서 다양하게 분포할 수 있고, 그 결과 다양한 입사각과 굴절각을 가질 수 있다. 입사면(33)의 경사도는, 출사광의 입사각과 동일하다. 따라서 입사면(33)이 40도 이상 기울어진 경우, 입사각이 40도가 넘어 반사율이 높아지기 때문에 바람직하지 않다. 이 경우, 도 4에는 도시하지 않았지만 수평면(35)이 입사면(33)의 경사가 끝나는 지점까지만 형성될 수 있음은 자명하다.As a result, the incident surface 33 may be inclined 40 degrees forward (angle c in FIG. 4) (see FIG. 4C). The inclination angle of the incident surface 33 can be variously distributed within 0-40 degrees, and as a result, it can have various incident angles and refraction angles. The inclination of the incident surface 33 is the same as the incident angle of the emitted light. Therefore, when the incidence plane 33 is inclined by 40 degrees or more, the incidence angle is more than 40 degrees and the reflectance is increased. In this case, although it is not shown in FIG. 4, it is obvious that the horizontal plane 35 can be formed only up to a point where the inclination of the incident plane 33 ends.

또, 입사면(33)은, 후방으로 40도(도 4의 각도d) 기울어진 면(도 4의 D참조)일 수 있다. 이 경우, 도 4에는 도시하지 않았지만 수평면(35)이, 입사면(33)의 경사가 끝나는 지점까지 연장될 수 있음은 자명하다.Incidentally, the incident surface 33 may be a plane inclined at 40 degrees backward (angle d in Fig. 4) (see Fig. 4D). In this case, although it is not shown in FIG. 4, it is obvious that the horizontal plane 35 can extend to the point where the inclination of the incident plane 33 ends.

본 발명의 변형례의 광학유리(미도시)는, 설계조건에 맞는 굴절률 또는 스캔 범위를 갖기 위해, 굴절 또는 회절소자를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 굴절소자 또는 회절소자는 광학소자 내부 즉, 경사면의 전방에 위치하고, 광학소자와 일체로 형성될 수 있다. 또, 설계조건 또는 스캔범위에 따라 입사면를 투과한 광을 굴절시키거나 회절시킬 수 있다.The optical glass (not shown) of the modified example of the present invention may further include a refraction or diffractive element to have a refractive index or a scanning range satisfying the design conditions. In this case, the refractive element or the diffractive element is located inside the optical element, i.e., in front of the inclined surface, and can be formed integrally with the optical element. In addition, the light transmitted through the incident surface can be refracted or diffracted depending on the design conditions or the scan range.

이하, 본 발명에 따른 라이다(10)에 대해서 설명한다. 도 5는, 본 발명의 라이다가 자동차에 어셈블리 형태로 장착되는 것을 나타낸 사시도이고 도 6은, 본 발명의 라이다를 나타낸 분해사시도이다.Hereinafter, the ladder according to the present invention will be described. Fig. 5 is a perspective view showing that the ladle of the present invention is mounted in an automobile in an assembled form, and Fig. 6 is an exploded perspective view showing the ladder of the present invention.

라이다(10)는, 하우징(16)과 발광부(11)와 라이다용 수광부(13)와 광학소자(30)와 열선부(15)를 포함할 수 있다.The lidar 10 may include a housing 16, a light emitting portion 11, a lidar receiving portion 13, an optical element 30, and a heat ray portion 15.

하우징(16)은, 외장부재로, 후면과 후면에서 전방으로 연장된 측벽에 의해 내부공간과 개구가 형성된 형태이다. 전방 개구의 외측 상부에는 자동차(1)의 제1브라켓(3)과 대응되는 제2브라켓이 형성될 수 있다. 제1브라켓(3)과 제2브라켓은, 접착제 또는 나사결합 등에 의해 결합될 수 있다. The housing 16 is a sheathing member in which an inner space and an opening are formed by sidewalls extending forward from a rear surface and a rear surface. A second bracket corresponding to the first bracket 3 of the automobile 1 may be formed on the outer side of the front opening. The first bracket 3 and the second bracket can be coupled by an adhesive, a screw connection or the like.

본 발명의 라이다(10)가 장착되는 자동차(1)의 윈드실드글라스의 상측 중앙부에는, 광학소자(30)의 전면(33)과 대응되는, 홀(2)이 형성되어 있다. 상술한 바와 같이 자동차(1)의 전면 프레임에는, 홀(2)을 따라 제1브라켓(3)이 형성되어 있다.A hole 2 corresponding to the front surface 33 of the optical element 30 is formed on the upper center portion of the windshield glass of the automobile 1 to which the ladder 10 of the present invention is mounted. As described above, the first bracket 3 is formed along the hole 2 in the front frame of the automobile 1.

하우징(16)은, 자동차(1)의 내부에 수용되고, 광학소자(30)는 홀(2)을 메꾼 상태에서 제1브라켓(3)과 제2브라켓이 결합될 수 있다. 즉, 라이다(10)는 어셈블리 형태로 제작되어 자동차(1)에 조립될 수 있다. 그 결과, 광학소자(30)는, 윈드실드글라스의 상단 중앙부분의 유리로 사용될 수 있다. 즉, 라이다(10)의 광학소자(30)는, 윈드실드글라스의 상단 중앙부분을 구성할 수 있다.The first bracket 3 and the second bracket can be engaged with each other while the housing 16 is accommodated in the interior of the automobile 1 and the optical element 30 hits the hole 2. [ That is, the lidar 10 can be manufactured in an assembly form and assembled to the automobile 1. As a result, the optical element 30 can be used as the glass in the upper central portion of the windshield glass. That is, the optical element 30 of the lidar 10 can constitute the upper central portion of the windshield glass.

하우징(16)의 전방 개구는, 후술하는 광학소자(30)에 의해 커버된다. 그 결과, 광학소자(30)는 투과창의 역할을 할 수 있다. 하우징(16)의 전방 개구의 내측 가장자리를 따라 열선부(15)가 위치할 수 있다. 열선부(15)는, 전기에너지에 의해 열을 발산하는 전열선일 수 있다. 광학소자(30)에 습기가 차면, 난반사나 예상치 못한 굴절이 일어나 탐지능이 떨어질 수 있다. 이 경우, 열선부를 가동하면, 이슬점 이상으로 온도가 올라가 습기를 제거할 수 있다.The front opening of the housing 16 is covered by an optical element 30 to be described later. As a result, the optical element 30 can serve as a transmission window. The hot wire portion 15 may be located along the inner edge of the front opening of the housing 16. [ The heat ray portion 15 may be a heat ray radiating heat by electric energy. If moisture is present in the optical element 30, irregular reflection or unexpected refraction may occur and the detection ability may be deteriorated. In this case, when the heat ray portion is operated, the temperature rises above the dew point, and moisture can be removed.

발광부(11)는, 레이저 펄스를 출사하는 곳으로, 하우징(16)의 내부에 위치한다. 발광부(11)의 광원으로는, 예를 들어, 레이저 다이오드가 사용될 수 있다. 발광부(11)는, 약 905nm의 파장들을 갖는 광을 출사할 수 있다. 발광부(11)에서 출사된 광은, 광학소자(30)를 투과하여, 자동차(1)의 외부 물체에 조사된 후 반사된다. 이의 원활한 기능을 위해, 라이다(10)는 발광렌즈모듈(미도시)을 포함할 수 있다. 발광렌즈모듈과 광학유리를 투과한 광은, 외부 물체에 정확히 조사될 수 있다. 여기서 물체는, 사물 외에 인간 등을 포함한다. 후술하는, 라이다용 수광부(13)에서는, 물체에 반사된 광을 수광한다. 라이다용 수광부(13)에서 수광된 광은 센서에 도달한다. 센서는 반사된 광의 도달시간과 경로를 분석하여 외부 물체의 위치, 거리 등을 감지할 수 있다. 라이다(10)의 스캔범위를 넓히기 위해, 발광부(11)에서 출사된 광은, 수평면에 평행하거나 이에 가깝게 진행한다.The light emitting portion 11 is located inside the housing 16 to emit laser pulses. As the light source of the light emitting portion 11, for example, a laser diode may be used. The light emitting portion 11 can emit light having wavelengths of about 905 nm. Light emitted from the light emitting portion 11 is transmitted through the optical element 30, irradiated to an external object of the vehicle 1, and then reflected. For its smooth functioning, the lidar 10 may comprise a luminous lens module (not shown). The light transmitted through the light-emitting lens module and the optical glass can be accurately irradiated onto an external object. Here, an object includes a human or the like in addition to objects. In the lidar receiving portion 13, which will be described later, the light reflected by the object is received. The light received by the light receiving portion 13 reaches the sensor. The sensor can detect the position and distance of an external object by analyzing the arrival time and path of the reflected light. In order to widen the scanning range of the laser 10, the light emitted from the light emitting portion 11 is parallel to the horizontal plane or travels close to the horizontal plane.

라이다용 수광부(13)는, 발광부(11)에서 출사된 후 외부 물체에 반사된 광이 다시 광학소자(30)를 투과하여 도달하는 곳이다. 본 발명의 변형례(미도시)에서는, 라이다용 수광부가 발광부와 일체로 형성될 수 도 있고, 하우징 외부에 위치할 수도 있다. 라이다용 수광부가 하우징의 외부에 위치하는 경우, 외부 물체에 반사된 광은, 광학소자(30)를 투과하지 않고 직접 라이다용 수광부로 조사되게 된다. The light receiving portion 13 for light is a portion where the light emitted from the light emitting portion 11 and then reflected by an external object is transmitted through the optical element 30 again. In a modification (not shown) of the present invention, the light receiving portion may be integrally formed with the light emitting portion, or may be located outside the housing. When the light receiving portion for light is located outside the housing, the light reflected by the external object is directly irradiated to the light receiving portion without passing through the optical element 30. [

라이다용 수광부(13)의 원활한 기능을 위해, 라이다(10)는 수광렌즈모듈(미도시)을 포함할 수 있다. 광학소자(30)와 수광렌즈모듈을 차례로 투과한 광은, 라이다용 수광부(13)에 정확히 시준될 수 있다. 라이다용 수광부(13)에서 반사된 광은 센서에 도달할 수 있다. 센서로는, 예를 들어, 질소와 같은 불활성 기체로 채워진 밀봉된 환경에 있는 애벌랜지 포토다이오드(avalanche photodiode)가 사용될 수 있다. 센서는 상술한 바와 같이, 반사된 광의 도달시간과 경로를 분석하여 외부 물체의 위치, 거리 등을 감지할 수 있다. 나아가 외부 물체의 위치나 거리를 영상으로 출력할 수 있다.For the smooth functioning of the light receiver 13, the ladder 10 may include a light receiving lens module (not shown). The light transmitted through the optical element 30 and the light receiving lens module in turn can be accurately collimated to the light receiving portion 13. The light reflected by the light receiving portion 13 can reach the sensor. As the sensor, for example, an avalanche photodiode in a sealed environment filled with an inert gas such as nitrogen may be used. As described above, the sensor can sense the position and distance of an external object by analyzing the arrival time and path of the reflected light. Furthermore, the position and distance of an external object can be output as an image.

광학소자(30)는, 하우징(16)의 개구부 인근에서 하우징(16)과 결합하여, 개구부를 커버한다. 광학소자(30)의 외주면이 하우징의 개구부 인근 내측면과 결합할 수 있다. 이 경우, 결합은, 접착제 등에 의한 접착이나 나사에 의한 결합일 수 있다. 또, 하우징(16)의 개구부와 광학소자(30) 사이에 실링부재(미도시)가 개재되어 하우징(16)의 내부공간을 밀봉할 수 있다. 하우징(16)의 내부공간에 이물질이 들어가면, 부품이 부식되거나 광학소자(30)에 습기가 찰 수 있기 때문이다. 광학소자(30)는, 상술한 바와 같이 자동차의 윈드실드글라스의 상단 중앙부분의 유리로 사용될 수 있다. 이 외에는, 앞서 설명한 본 발명의 광학소자에 대한 내용이 유추적용될 수 있다.The optical element 30 is coupled with the housing 16 near the opening of the housing 16 to cover the opening. The outer circumferential surface of the optical element 30 can engage with the inner surface near the opening of the housing. In this case, the bonding may be bonding with an adhesive or the like or bonding with a screw. A sealing member (not shown) is interposed between the opening of the housing 16 and the optical element 30, so that the inner space of the housing 16 can be sealed. This is because if the foreign substance enters the inner space of the housing 16, the parts may be corroded or the optical element 30 may become wet. The optical element 30 can be used as a glass in the upper central portion of the windshield glass of an automobile as described above. Otherwise, the content of the above-described optical element of the present invention can be applied analogously.

한편 이하에서는 본 실시예에 따른 블랙박스 일체형 라이다(100)를 도 7 내지 10을 참조하여 설명한다. Hereinafter, a black box integrated type 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

본 실시예에 따른 블랙박스 일체형 라이다(100)는 도 7에 도시된 바와 같이, 광학 소재(110), 하우징(120), 블랙박스부(130), 라이다용 빔 발산부(140) 및 라이다용 수광부(150)를 포함하여 구성될 수 있다. 먼저 상기 광학 소재(110)는 전술한 광학 소재(30)와 실질적으로 동일하며, 도 7에 도시된 바와 같이, 자동차의 윈드쉴드글라스의 상부 중앙을 관통하여 형성되는 설치홀에 상기 윈드쉴드글라스의 외면과 일치하는 외면을 가지도록 설치된다. 그리고 상기 광학 소재(110)는 그 내면이 연직면에 대하여 0 ~ 40°의 경사각을 가지는 상태이므로, 상기 라이다용 빔 발산부(140)에서 입사되는 빔이 광손실 없이 전방으로 조사될 수 있다. As shown in FIG. 7, the integrated black box 100 according to the present embodiment includes an optical material 110, a housing 120, a black box portion 130, a lidar beam diverging portion 140, And a light receiving portion 150 for the light source. 7, the optical material 110 is substantially the same as the optical material 30 described above. The optical material 110 is disposed in an installation hole formed through the upper center of the windshield glass of the automobile, And has an outer surface coinciding with the outer surface. Since the inner surface of the optical material 110 has an inclination angle of 0 to 40 degrees with respect to the vertical plane, the beam incident from the ladder beam diverging unit 140 can be irradiated without light loss.

다음으로 상기 하우징(120)은 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 광학 소재(110)의 내면에 밀착되어 탈착가능하도록 설치되는 구성요소로서, 다른 구성요소들이 설치될 수 있는 공간을 제공한다. 또한 상기 하우징(120)은 상기 광학 소재(110)에 용이하게 결합 및 분리될 수 있는 체결구조를 가진다. Next, as shown in FIG. 7, the housing 120 is a component that is attached to the inner surface of the optical material 110 in a detachable manner, and provides a space where other components can be installed. In addition, the housing 120 has a fastening structure that can be easily coupled to and separated from the optical material 110.

그리고 상기 하우징(120)의 전면은 도 7에 도시된 바와 같이, 개방된 상태를 가지며, 이 전면에는 상기 블랙박스부(130), 라이다용 빔 발산부(140) 및 라이다용 수광부(150)가 설치된다. 7, the front surface of the housing 120 is opened, and the black box part 130, the ladda beam diverging part 140 and the ladder light receiving part 150 Is installed.

상기 블랙박스부(130)는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(120)의 전면 중앙에 배치되어 상기 자동차의 전방 상황을 촬영하고 저장하는 구성요소이다. 물론 상기 블랙박스부(130)의 후면은 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(120)의 후면을 관통하여 자동차 내부를 촬영할 수 있는 구조를 가질 수도 있다. 이때 상기 블랙박스부(130)는 일반적인 블랙박스를 채용할 수 있다. As shown in FIG. 7, the black box unit 130 is a component disposed at the front center of the housing 120 to photograph and store the forward situation of the automobile. As shown in FIG. 8, the rear surface of the black box part 130 may have a structure that allows the inside of the automobile to be photographed through the rear surface of the housing 120. At this time, the black box unit 130 may employ a general black box.

다음으로 상기 라이다용 빔 발산부(140)는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(120)의 전면 우측에 설치되어 상기 광학 소재(110) 방향으로 빔을 조사하는 구성요소이다. 즉, 본 실시예에서는 상기 라이다용 빔 발산부(140)와 라이다용 수광부(150)가 조합되어 라이다를 이루는 것이며, 상기 라디아용 빔 발산부(140)는 빔 손실 없이 전방으로 직진성이 우수한 빔을 발산한다. As shown in FIG. 7, the ladder beam diverging unit 140 is a component installed on the right side of the front surface of the housing 120 and irradiating the beam toward the optical material 110. That is, in the present embodiment, the ladder beam divergence section 140 and the ladder light receiving section 150 are combined to form a ladder, and the radial beam divergence section 140 is capable of linearly advancing forward without beam loss It radiates an excellent beam.

이를 위하여 상기 라이다용 빔 발산부(140)는 도 7, 9에 도시된 바와 같이, 레이저 다이오드(141)와 포물 반사경(142)을 포함하여 구성될 수 있다. 먼저 상기 레이저 다이오드(141)는 도 7, 9에 도시된 바와 같이, 하측으로 방추형 빔을 펄스 형태로 발산하는 구성요소이다. 상기 레이저 다이오드(141)는 직진성이 우수한 레이저를 발진할 수 있는 다른 구성요소로 대체될 수도 있을 것이다. 본 실시예에서 상기 레이저 다이오드(141)는 비가시광 영역인 905nm 파장을 가지는 레이저빔을 조사하는 레이저 다이오드를 사용할 수 있다. For this purpose, the ladle beam divergence unit 140 may include a laser diode 141 and a parabolic reflector 142, as shown in FIGS. As shown in FIGS. 7 and 9, the laser diode 141 is a component for diverging a spindle beam downward in a pulse form. The laser diode 141 may be replaced with another component capable of oscillating a laser having excellent linearity. In this embodiment, the laser diode 141 may use a laser diode that emits a laser beam having a wavelength of 905 nm, which is an invisible light region.

한편 상기 레이저 다이오드(141)는 상기 하우징(120)에 다양한 방식에 의하여 결합되어 설치되며, 빔 발산 각도를 조정할 수 있는 구조로 설치될 수도 있다. Meanwhile, the laser diode 141 is coupled to the housing 120 by various methods, and may be installed in a structure capable of adjusting a beam divergence angle.

따라서 본 실시예에서 상기 레이저 다이오드(141)는 빔발산 각도 고정부(도면에 미도시)에 의하여 상기 하우징(120)에 설치될 수도 있다. 상기 빔발산 각도 조정부는 상기 레이저 다이오드(141)를 하우징(120)에 고정시키되, 상기 레이저 다이오드(141)에서 발산되는 레이저빔의 발산 각도 즉, 상기 포물 반사경(142)에 입사하는 각도를 조정할 수 있도록, 상기 하우징(120)에 결합된 상태에서 회동 가능한 구조로 설치된다. 이는 포물 반사경(142)에 입사하는 빛의 입사각이 수직보다 큰 둔각이 되는 경우 변환되는 평행광의 성능이 개선되므로, 상기 레이저 다이오드(141)의 설치 방향으로 조정할 수 있도록 하는 것이다. Therefore, in the present embodiment, the laser diode 141 may be installed in the housing 120 by a beam divergence angle fixing unit (not shown). The beam divergence angle adjusting unit adjusts the angle of divergence of the laser beam emitted from the laser diode 141, that is, the angle incident on the parabolic reflector 142, while fixing the laser diode 141 to the housing 120 And is rotatable in a state of being coupled to the housing 120. This improves the performance of the parallel light converted when the incident angle of the light incident on the parabolic reflector 142 becomes an obtuse angle larger than vertical, so that the laser diode 141 can be adjusted to the installation direction of the laser diode 141.

다음으로 상기 포물 반사경(142)은 도 7, 9에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 다이오드(141)의 하측에 설치되며, 상기 레이저 다이오드(141)에 의하여 발산되는 빔을 평행광으로 변환하여 상기 광학 소재(110) 방향으로 조사하는 구성요소이다. 본 실시예에서 상기 포물 반사경(142)도 상기 하우징(120)에 결합되어 설치되며, 상기 레이저 다이오드(141)에서 확산광 형태로 발산되는 레이저빔을 집광하여 평행광 형태로 변형함과 동시에 조사 방향을 전방으로 전환한다. 따라서 상기 포물 반사경(142)의 반사면은 이에 적합한 포물 반사면을 가지며, 반사율이 100%로 가까운 소재 또는 경면 처리 또는 박막 코팅으로 이루어지는 것이 바람직하다. 7 and 9, the parabolic reflector 142 is installed on the lower side of the laser diode 141. The parabolic reflector 142 converts the beam emitted by the laser diode 141 into parallel light, In the direction of the material (110). In the present embodiment, the parabolic reflector 142 is also coupled to the housing 120 to condense the laser beam diverged in the form of diffused light from the laser diode 141 to be transformed into parallel light, . Therefore, it is preferable that the reflection surface of the parabolic reflector 142 has a parabolic reflection surface suitable for this purpose, and is made of a material having a reflectance close to 100% or a mirror-surface treatment or a thin film coating.

다음으로 상기 라이다용 수광부(150)는 도 7, 10에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(120)의 좌측에 설치되어 상기 라이다용 빔 발산부(140)에 의하여 조사된 빔 중 전방에 존재하는 물체에 반사되는 빔을 수광하여 상기 물체와의 거리를 감지하는 구성요소이다. 이를 위하여 상기 라이다용 수광부(150)는 구체적으로 수광 렌즈(151)와 수광 센서(152)로 구성될 수 있다. 7 and 10, the ladder light-receiving unit 150 is installed on the left side of the housing 120 and is located in front of the beam irradiated by the ladder beam divergence unit 140. [ Receiving a beam reflected by an object and detecting a distance to the object. To this end, the ladder light receiving unit 150 may be formed of a light receiving lens 151 and a light receiving sensor 152.

여기에서 상기 수광 렌즈(152)는 상기 하우징(120)의 전면에 사각 집광 렌즈 형태로 설치되며, 상기 포물 반사경(142)에 의하여 조사되는 평행광과 평행한 반사광의 광경로에 수직한 방향으로 설치된다. 이 상태에서 상기 수광 렌즈(151)는 상기 포물 반사경(142)에 의하여 조사되는 레이저빔 중 전방의 물체에 의하여 반사되는 반사광을 집광하는 것이다. The light receiving lens 152 is installed on the front surface of the housing 120 in the form of a rectangular condenser lens and installed in a direction perpendicular to the optical path of the reflected light parallel to the parallel light irradiated by the parabolic reflector 142 do. In this state, the light receiving lens 151 condenses the reflected light reflected by the object ahead of the laser beam irradiated by the parabolic reflector 142.

그리고 상기 수광 센서(152)는 상기 수광 렌즈(151)의 전방 초점 거리에 설치되며, 상기 수광 렌즈(151)에 의하여 집광된 레이저빔을 센싱하는 구성요소이다. 상기 수광 센서(152)는 일반적인 수광 센서를 채용할 수 있으며, 상기 하우징(120)에 고정된 상태로 설치된다. The light receiving sensor 152 is installed at the front focal length of the light receiving lens 151 and is a component for sensing the laser beam condensed by the light receiving lens 151. The light receiving sensor 152 may be a general light receiving sensor and is fixed to the housing 120.

1: 자동차 2: 홀
3: 제1브라켓 10: 라이다
11: 발광부 13: 수광부
15: 열선부 16: 하우징
20: 광학유리 30: 광학소자
31: 입사면 33: 전면
35: 수평면
100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 블랙박스 일체형 라이다
110 : 광학 소재 120 : 하우징
130 : 블랙박스부 140 : 라이다용 빔 발산부
150 : 라이다용 수광부1: Car 2: Hall
3: First bracket 10: Rada
11: light emitting portion 13: light receiving portion
15: hot wire part 16: housing
20: optical glass 30: optical element
31: incident surface 33: front surface
35: Horizontal plane
100: a black box integrated type according to an embodiment of the present invention
110: optical material 120: housing
130: black box part 140: beamer divergence part for Lada
150: Receiver for Lada

Claims (4)

자동차의 윈드쉴드글라스의 상부 중앙을 관통하여 형성되는 설치홀에 상기 윈드쉴드글라스의 외면과 일치하는 외면을 가지도록 설치되며, 내면이 연직면에 대하여 0 ~ 40°의 경사각을 가지는 광학 소재;
상기 광학 소재의 내면에 밀착되어 탈착가능하도록 설치되는 하우징;
상기 하우징의 중앙에 배치되어 상기 자동차의 전방 상황을 촬영하고 저장하는 블랙박스부;
상기 하우징의 우측에 설치되어 상기 광학 소재 방향으로 빔을 조사하는 라이다용 빔 발산부;
상기 하우징의 좌측에 설치되어 상기 라이다용 빔 발산부에 의하여 조사된 빔 중 전방에 존재하는 물체에 반사되는 빔을 수광하여 상기 물체와의 거리를 감지하는 라이다용 수광부;를 포함하는 블랙박스 일체형 라이다. An optical material provided on an installation hole formed through an upper center of a windshield glass of an automobile and having an outer surface coinciding with an outer surface of the windshield glass and having an inner surface having an inclination angle of 0 to 40 with respect to a vertical surface;
A housing which is installed in a detachable manner in close contact with an inner surface of the optical material;
A black box disposed at the center of the housing for photographing and storing the forward situation of the automobile;
A ladder beam diverging unit installed on the right side of the housing to irradiate a beam in the optical material direction;
And a light receiving unit installed on the left side of the housing for receiving a beam reflected by an object located ahead of the beam irradiated by the ladder beam diverging unit to sense a distance to the object, It is integrated. 제1항에 있어서, 상기 라이다용 빔 발산부는,
하측으로 방추형 빔을 발산하는 레이저 다이오드;
상기 레이저 다이오드의 하측에 설치되며, 상기 레이저 다이오드에 의하여 발산되는 빔을 평행광으로 변환하여 상기 광학 소재 방향으로 조사하는 포물 반사경;를 포함하는 것을 특징으로 하는 블랙박스 일체형 라이다. The apparatus according to claim 1,
A laser diode for emitting a spindle beam downward;
And a parabolic reflector disposed under the laser diode and converting the beam emitted by the laser diode into parallel light and irradiating the parallel light in the optical material direction. 제2항에 있어서, 상기 라이다용 수광부는,
상기 블랙박스부 좌측에 상기 포물 반사경에 의하여 조사되는 평행광과 평행한 반사광의 광경로에 수직한 방향으로 설치되며, 상기 포물 반사경에 의하여 조사되는 레이저빔 중 전방의 물체에 의하여 반사되는 반사광을 집광하는 수광 렌즈;
상기 수광 렌즈의 전방 초점 거리에 설치되며, 상기 수광 렌즈에 의하여 집광된 레이저빔을 센싱하는 수광센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 블랙박스 일체형 라이다. The light-receiving device according to claim 2,
And a condensing lens for condensing the reflected light reflected by the object ahead of the laser beam irradiated by the parabolic reflector in a direction perpendicular to the optical path of the reflected light parallel to the parallel light irradiated by the parabolic reflector on the left side of the black box portion, A light receiving lens for receiving the light;
And a light receiving sensor provided at a front focal length of the light receiving lens and sensing a laser beam condensed by the light receiving lens. 제2항에 있어서,
상기 레이저 다이오드를 하우징에 고정시키되, 상기 레이저 다이오드에서 발산되는 레이저빔의 발산 각도를 조정하는 빔 발산 각도 조정부;가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 블랙박스 일체형 라이다. 3. The method of claim 2,
And a beam divergence angle adjusting unit for fixing the laser diode to the housing and adjusting a divergence angle of the laser beam emitted from the laser diode.
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