KR101392339B1 - Imaging laser radar optics receiving separated multi signal by single detector - Google Patents

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KR101392339B1
KR101392339B1 KR1020130140480A KR20130140480A KR101392339B1 KR 101392339 B1 KR101392339 B1 KR 101392339B1 KR 1020130140480 A KR1020130140480 A KR 1020130140480A KR 20130140480 A KR20130140480 A KR 20130140480A KR 101392339 B1 KR101392339 B1 KR 101392339B1
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고해석
이창재
라종필
홍진석
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국방과학연구소
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Abstract

The present invention relates to a laser-radar optical system which includes: a transmission unit for emitting a transmission signal to a target in the front through a plurality of light-emitting lasers; an objective lens for refracting and focusing a reflection signal reflected from the target; a receiving optical fiber bundle cable for receiving the focused reflection signal through the objective lens and making the signal into single signal; a scaling optical system which is formed in one side of the receiving optical fiber bundle cable for reducing the intensity of the reflection signal emitted from the receiving optical fiber bundle cable; and a single detector for receiving the reflection signal with reduced intensity emitted through the scaling optical system. A laser-radar optical system for receiving spatially-separated multiplexed signal with a single detector which is capable of realizing a small-sized transmission and reception optical system is provided by using the transmission optical fiber bundle connector, receiving optical fiber bundle connector, scaling optical system and single detector.

Description

공간적으로 분리된 다중 신호를 단일검출기로 수신하는 레이저 레이더용 광학계{IMAGING LASER RADAR OPTICS RECEIVING SEPARATED MULTI SIGNAL BY SINGLE DETECTOR}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an optical system for a laser radar that receives a spatially separated multiple signal with a single detector,

본 발명은 물체 인식용, 속도계, 자율주행체 네비게이션, 지형 맵핑용으로 사용되는 3차원 영상 레이저 레이더 광학계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중의 레이저 광원을 사용하면서도 이를 하나로 결합하여 송광 및 수광하고, 스케일링 광학계를 사용하여 단일 검출기를 사용하여 검출시스템을 구성함으로써 전체 시스템을 소형화 할 수 있는 공간적으로 분리된 다중 신호를 단일검출기로 수신하는 레이저 레이더용 광학계에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional image laser radar optical system used for object recognition, a speedometer, an autonomous vehicle navigator, and a terrain mapping. More particularly, the present invention relates to a three- And more particularly, to an optical system for a laser radar that receives a spatially separated multiple signal with a single detector that can downsize the entire system by constructing a detection system using a single detector using a scaling optical system.

MMW(MILLI-METER WAVE)방식의 레이더는 기상여건 등의 환경 변화에 비교적 덜 민감한 우수한 특성을 갖지만 MMIC(MONOLITHIC MICROWAVE IC) 및 안테나 등 구성 부품의 생산 수율이 낮은 점과 통신용 주파수 대역에 간섭을 일으킬 수 있는 단점이 있다. MMW (millimeter-wave) radar has relatively low sensitivity to environmental changes such as weather conditions. However, the production yield of components such as MMIC (MONOLITHIC MICROWAVE IC) and antennas is low and interference occurs in the communication frequency band. There are drawbacks to this.

반면에 레이저 레이더(LIDAR: LASER RADAR)는 환경 변화에 민감하지만 소형, 경량의 경제적인 시스템 구현이 가능하고, 매우 좁은 빔 폭을 갖는 레이저 신호의 특성을 이용하여 작은 물체까지도 탐지 가능한 장점이 있으며, 적응 순항제어(ACC: ADAPTIVE CRUISE CONTROL)시스템을 위한 거리 센서, 후방의 장애물을 탐지하기 위한 단거리 레이더 등의 용도로 활용되고 있다.On the other hand, the laser radar (LIDAR: LASER RADAR) is sensitive to environmental changes, but it is possible to realize an economical system of small size, light weight, and even a small object can be detected using characteristics of a laser signal having a very narrow beam width. Distance sensors for adaptive cruise control (ACC) systems, and short-range radars for detecting rear obstacles.

한편, 소형 반도체 레이저의 성능 개선과 통신 기술의 급속한 발전과 함께 레이저 레이더의 성능 또한 상당한 개선을 이루어 왔다.Meanwhile, with the improvement of the performance of small semiconductor lasers and the rapid development of communication technologies, the performance of laser radar has also been improved considerably.

레이저 레이더는 레이저 광을 스캔하여 타겟을 탐지하거나 거리정보를 획득하기 위해 레이저 광을 송광 및 수광하기 위한 양방향 광모듈이 포함된다. The laser radar includes a bidirectional optical module for scanning the laser beam to detect the target or to transmit and receive the laser beam to obtain the distance information.

특히 이와 같은 레이저 레이더용 광학계는 대부분 군사용 장비로 이용되기 때문에 전시 때 필수적으로 수반되어야 할 장비의 경량화 및 소형화가 필요하다.In particular, since such an optical system for a laser radar is mainly used as a military equipment, it is necessary to reduce the weight and size of the equipment that must be accompanied by the display.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0136163호(2010.12.28.)Korean Patent Publication No. 10-2010-0136163 (December 28, 2010)

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명의 목적은, 수광 광섬유 번들케이블을 통하여 공간적으로 분리된 레이저 신호를 하나의 신호로 공간적으로 결합하고, 이를 스케일링 광학계를 사용하여 빔 사이즈를 축소하여 단일 검출기에 입사시킴으로써 시스템이 효율적이고 소형화가 가능한 공간적으로 분리된 다중 신호를 단일검출기로 수신하는 레이저 레이더용 광학계를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention, which has been made in view of the above, to provide a spatially coupled laser signal spatially separated through a light-receiving optical fiber bundle cable, spatially combine the laser signals into a single signal, reduce the beam size using a scaling optical system, The present invention provides an optical system for a laser radar that receives a spatially separated multiple signal, which is efficiently and miniaturized, by a single detector.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공간적으로 분리된 다중 신호를 단일검출기로 수신하는 레이저 레이더용 광학계에 따르면, 다수개의 송광레이저를 단일화하여 전방의 표적에 전송신호를 방출하는 송신부와, 표적으로부터 반사된 반사신호를 굴절시켜 한 점에 모으는 스캐너 및 대물렌즈와, 스캐너 및 대물렌즈를 통해 한점에 모여진 반사신호가 입사되어 단일 신호화 되는 수광 광섬유 번들케이블과, 수광 광섬유 번들케이블로부터 배출되는 단일 신호화된 반사신호의 크기를 축소하기 위하여 수광 광섬유 번들케이블 일측에 구비된 스케일링 광학계와, 스케일링 광학계를 통해 배출되는 축소된 크기의 반사신호가 입력되는 단일 검출기를 포함하는 공간적으로 분리된 다중 신호를 단일검출기로 수신하는 레이저 레이더용 광학계를 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an optical system for a laser radar that receives a spatially separated multiple signal by a single detector according to the present invention. The optical source includes a transmitter for unifying a plurality of laser beams and emitting a transmission signal to a front target, A light receiving optical fiber bundle cable in which a reflection signal gathered at one point is incident on a scanner and an objective lens to be converted into a single signal and a single single optical fiber bundle cable which is emitted from a light receiving optical fiber bundle cable, A spatially separated multiple signal including a scaling optical system provided at one side of a light-receiving optical fiber bundle cable and a single detector into which a reduced-size reflected signal outputted through a scaling optical system is input, Provided with an optical system for laser radar to be received by a single detector do.

본 발명의 하나의 측면에 의하면, 송신부는, 다수개의 송광레이저를 단일화하는 송광 광섬유 번들케이블과, 송광 광섬유 번들케이블로부터 방출된 전송신호를 광속확대하는 송광렌즈와, 송광렌즈로 광속확대된 전송신호를 확산하기 위한 대물렌즈로 유도하여 입사시키기 위한 반사경을 포함할 수 있으며, 송광 광섬유 번들케이블은 다수개의 송광레이저가 각각 입사되는 다수개의 레이저 코넥터와, 다수개의 레이저 코넥터와 광케이블로 연결되며 다수개의 송광레이저가 수평하게 배열된 전송신호로 단일화하여 방출하는 송광 광섬유 번들코넥터를 포함할 수 있으며, 수광 광섬유 번들케이블은 표적으로부터의 반사신호가 각각 입사되는 다수개의 광섬유가 수평하게 나열된 수광 광섬유 번들코넥터와, 수광 광섬유 번들코넥터와 광케이블로 연결되며 다수개의 광섬유로 각각 입사된 반사신호를 단일화하는 스케일링 광섬유 번들코넥터를 포함할 수 있으며, 송광 광섬유 번들코넥터 또는 수광 광섬유 번들코넥터의 내부에 다수개의 광섬유가 수평하게 나열되도록, 그 내부에 다수개로 절곡된 브이 그루브가 형성될 수 있으며, 송광 광섬유 번들코넥터에 내재된 광섬유 간의 간격과, 수광 광섬유 번들코넥터에 내재된 광섬유 간의 간격의 비율이 송광부와 수광부의 초점거리 비율일 수 있다. According to one aspect of the present invention, a transmitter includes a bundled optical fiber bundle cable for singularizing a plurality of light-emitting lasers, a transmission lens for expanding a transmission signal emitted from the bundled optical fiber bundle cable by a flux, The bundle of light-emitting optical fibers may include a plurality of laser connectors, each of which receives a plurality of light-emitting lasers, and a plurality of laser light sources, which are connected by a plurality of laser connectors and an optical cable, The bundle of light-receiving optical fibers bundles the bundle of light-receiving optical fibers bundled with a plurality of optical fibers into which horizontally arranged transmission signals are incident, Fiber optic bundle connector and optical cable connection And a scaling optical fiber bundle connector for unifying the reflection signals respectively incident on the plurality of optical fibers. The optical fiber bundle connector or the optical fiber bundle connector may include a plurality of optical fibers bundled therein so that a plurality of optical fibers are horizontally aligned. V grooves may be formed and the ratio of the distance between the optical fibers embedded in the light-emitting optical fiber bundle connector and the distance between the optical fibers embedded in the light-receiving optical fiber bundle connector may be the focal length ratio of the light-

본 발명의 다른 측면에 의하면, 스케일링 광학계에는 단일화된 반사신호를 축소하여 상기 단일검출기로 입사시키기 위한 스케일 렌즈가 1개 또는 2개 구비될 수 있으며, 수광 광섬유 번들케이블에는 반사신호에 존재하는 노이즈를 제거하고 상기 송광레이저 파장만을 투과하는 FBG 필터가 구비될 수 있으며, 스케일링 광학계에는 반사신호에 존재하는 노이즈를 제거하고 송광레이저 파장만을 투과하는 대역투과필터가 구비될 수 있으며, FBG 필터 또는 대역투과필터 중 적어도 하나 이상이 구비될 수 있다.According to another aspect of the present invention, in the scaling optical system, one or two scale lenses for reducing a single reflected signal and entering the single detector may be provided. In the light-receiving optical fiber bundle cable, And an FBG filter that transmits only the wavelength of the light-emitting laser. The scaling optical system may include a band-pass filter that removes noise present in the reflected signal and transmits only the wavelength of the laser beam. The FBG filter or the band- May be provided.

이러한 본 발명에 따른 공간적으로 분리된 다중 신호를 단일검출기로 수신하는 레이저 레이더용 광학계에 의하면, 송광 광섬유 번들코넥터와 수광 광섬유 번들코넥터 및 스케일링 광학계 및 단일 검출기를 사용함으로써 소형의 송수광광학계를 구현할 수 있는 효과가 있다.According to the laser radar optical system for receiving a spatially separated multiple signal according to the present invention by a single detector, a small-sized transmission and reception optical system can be realized by using a light-emitting optical fiber bundle connector, a light-receiving fiber bundle connector, a scaling optical system and a single detector There is an effect.

또한, 다수개의 광레이저를 동시 또는 순차적으로 사용하여 고속으로 레이저 레이더 영상을 획득을 할 수 있는 효과가 있다.Also, there is an effect that a laser radar image can be obtained at a high speed by using a plurality of optical lasers simultaneously or sequentially.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 공간적으로 분리된 다중 신호를 단일검출기로 수신하는 레이저 레이더용 광학계의 개요도,
도 2는 도 1의 공간적으로 분리된 다중 신호를 단일검출기로 수신하는 레이저 레이더용 광학계의 송광 광섬유 번들케이블의 개요도,
도 3a는 도 1의 공간적으로 분리된 다중 신호를 단일검출기로 수신하는 레이저 레이더용 광학계의 수광 광섬유 번들케이블의 개요도,
도 3b는 도 1의 공간적으로 분리된 다중 신호를 단일검출기로 수신하는 레이저 레이더용 광학계의 다른 수광 광섬유 번들케이블의 개요도,
도 4a는 도 1의 공간적으로 분리된 다중 신호를 단일검출기로 수신하는 레이저 레이더용 광학계의 스케일링 광학계의 개요도,
도 4b는 도 1의 공간적으로 분리된 다중 신호를 단일검출기로 수신하는 레이저 레이더용 광학계의 다른 스케일링 광학계의 개요도.
도 5는 도 1의 공간적으로 분리된 다중 신호를 단일검출기로 수신하는 레이저 레이더용 광학계의 송광 광섬유 번들코넥터 및 수광 광섬유 번들코넥터의 요부 단면도이다.1 is a schematic diagram of an optical system for a laser radar that receives a spatially separated multiple signal of a single detector according to an embodiment of the present invention,
Fig. 2 is an outline view of a bundled optical fiber bundle cable of an optical system for a laser radar which receives spatially separated multiple signals of Fig. 1 by a single detector; Fig.
FIG. 3A is an outline view of a light-receiving optical fiber bundle cable of an optical system for a laser radar which receives the spatially separated multiple signals of FIG. 1 with a single detector;
FIG. 3B is an outline view of another light-receiving optical fiber bundle cable of an optical system for a laser radar which receives the spatially separated multiple signals of FIG. 1 with a single detector;
FIG. 4A is a schematic diagram of a scaling optical system of an optical system for a laser radar that receives the spatially separated multiple signals of FIG. 1 with a single detector;
Figure 4b is a schematic view of another scaling optics of an optical system for a laser radar that receives the spatially separated multiple signals of Figure 1 with a single detector;
FIG. 5 is a cross-sectional view showing main parts of a light-emitting optical fiber bundle connector and a light-receiving optical fiber bundle connector of an optical system for a laser radar which receives the spatially separated multiple signals of FIG. 1 with a single detector.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which illustrate exemplary embodiments of the present invention. The present invention is not limited to these embodiments.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 공간적으로 분리된 다중 신호를 단일검출기로 수신하는 레이저 레이더용 광학계의 개요도이고, 도 2 내지 도 5는 도 1의 공간적으로 분리된 다중 신호를 단일검출기로 수신하는 레이저 레이더용 광학계의 송광 광섬유 번들케이블, 수광 광섬유 번들케이블, 스케일링 광학계, 송광 광섬유 번들코넥터 및 수광 광섬유 번들코넥터의 개요도 및 요부 단면도이다.1 is a schematic diagram of an optical system for a laser radar that receives a spatially separated multiple signal of a single detector according to an embodiment of the present invention and Figs. 2-5 illustrate an optical system for receiving a spatially separated multiple signal of Fig. A light-receiving optical fiber bundle cable, a light-receiving optical fiber bundle cable, a scaling optical system, a light-emitting optical fiber bundle connector, and a light-receiving optical fiber bundle connector of a laser radar optical system.

도 1에는 송광 광섬유 번들케이블 및 송수광광학계와, 수광 광섬유 번들케이블 및 스케일링 광학계로 구성된 레이저 레이더용 광학계가 계략적으로 도시되었으며, 도 2에는 다수개의 레이저가 각각 코넥터와 연결되고 송광렌즈와 연결되는 송광 광섬유 번들케이블이 개략적으로 도시되었다.FIG. 1 schematically shows an optical system for a laser radar, which is composed of a bundled optical fiber bundle cable, a transmission / reception optical system, a light receiving optical fiber bundle cable and a scaling optical system. In FIG. 2, a plurality of lasers are connected to a connector, A light-emitting optical fiber bundle cable is schematically shown.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 다수개의 송광레이저(110)를 단일화하여 전방의 표적에 전송신호(700)를 방출하는 송신부와, 표적으로부터 반사된 반사신호(800)를 굴절시켜 한 점에 모으는 스캐너 및 대물렌즈(400)와, 스캐너 및 대물렌즈(400)를 통해 한점에 모여진 반사신호(800)가 입사되어 단일 신호화 되는 수광 광섬유 번들케이블(500)과, 수광 광섬유 번들케이블(500)로부터 배출되는 단일화된 반사신호(700)의 크기를 축소하기 위하여 수광 광섬유 번들케이블(500) 일측에 구비된 스케일링 광학계(600)와, 스케일링 광학계(600)를 통해 배출되는 축소된 크기의 반사신호(800)가 입력되는 단일 검출기(미도시)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the present invention includes a transmitter that unifies a plurality of light-emitting lasers 110 and emits a transmission signal 700 to a target ahead, A light receiving optical fiber bundle cable 500 into which a reflected signal 800 gathered at one point is incident through a scanner and an objective lens 400 into a single signal and a light receiving optical fiber bundle cable 500 A scaling optical system 600 provided at one side of the light receiving optical fiber bundle cable 500 to reduce the size of the unified reflected signal 700 emitted from the light receiving optical fiber bundle 500, And a single detector (not shown) into which a signal 800 is input.

송신부는, 송광 광섬유 번들케이블(100)과, 송광 광섬유 번들케이블(100)로부터 방출된 전송신호(700)를 광속확대하는 송광렌즈(200)와, 송광렌즈(200)로 광속확대된 전송신호(700)를 확산하기 위한 대물렌즈(400)로 유도하여 입사시키기 위한 반사경(300)을 포함한다. The transmitting unit includes a light-transmitting optical fiber bundle cable 100, a light-transmitting lens 200 for flux-expanding the transmission signal 700 emitted from the light-emitting optical fiber bundle cable 100, And a reflector 300 for guiding the incident light to an objective lens 400 for diffusing incident light.

송광 광섬유 번들케이블(100)은 다수개의 송광레이저(110)가 입사되는 레이저 코넥터(120)와, 레이저 코넥터(120)와 광케이블로 연결되며 송광레이저(110)를 전송신호(700)로 단일화하여 방출하는 송광 광섬유 번들코넥터(130)가 구비된다.The bundled optical fiber bundle cable 100 is connected to the laser connector 120 through which a plurality of beam emitting lasers 110 are incident and an optical cable connected to the laser connector 120 and unifies the transmitting laser 110 into a transmission signal 700, A light-emitting optical fiber bundle connector 130 is provided.

다수개의 송광레이저(110)는 도 2에 도시된 송광 광섬유 번들케이블(100)의 레이저 코넥터(120)에 각각 연결되고, 광섬유가 번들화된 송광 광섬유 번들코넥터(130)를 통하여 송광렌즈(200)와 반사경(300), 대물렌즈(400), 스캐너(미도시)를 거쳐 전방의 표적에 전송신호(700)로 전송된다. The plurality of light-emitting lasers 110 are connected to the laser connector 120 of the light-emitting optical fiber bundle cable 100 shown in FIG. 2 and connected to the light-transmitting lens 200 through the light-emitting optical fiber bundle connector 130, The objective lens 400, and the scanner (not shown), and transmitted to the target in the forward direction as the transmission signal 700. [

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 수광 광섬유 번들케이블(500)은 반사신호(800)가 각각 입사되는 다수개의 광섬유가 내재되어 수평하게 나열된 수광 광섬유 번들코넥터(510)와, 수광 광섬유 번들코넥터(510)와 광케이블로 연결되며 반사신호(700)를 수광신호(560)로 변환하는 스케일링 광섬유 번들코넥터(550)를 포함한다.3A and 3B, the light-receiving fiber bundle cable 500 of the present invention includes a light-receiving fiber bundle connector 510 having a plurality of horizontally arranged optical fibers having a plurality of optical fibers into which a reflected signal 800 is incident, And a scaling optical fiber bundle connector 550 connected to the optical fiber bundle connector 510 through an optical cable and converting the reflection signal 700 into a light receiving signal 560.

도 3a에는 표적에서 반사된 레이저 신호 즉, 반사신호(800)가 수평하게 입력되는 수광 광섬유 번들코넥터(510)에 내재된 광섬유가 각각 FBG 필터(520)가 장착된 광섬유 코넥터(530)와 광섬유 코넥터(530')에 의하여 분리 가능하게 연결되고, 스케일링 광섬유 번들코넥터(550)를 통해 반사신호(800)가 수광신호(560)로 변환되는 수광 광섬유 번들케이블(500)이 개략적으로 도시되었으며, 도 3b에는 표적에서 반사된 반사신호(800)가 수평하게 입력되는 수광 광섬유 번들코넥터(510)와 광케이블로 연결되며, 반사신호(800)가 번들코넥터(550)를 통해 수광신호(560)로 변환되는 수광 광섬유 번들케이블(500)이 개략적으로 도시되었다.3A shows an optical fiber bundle connector 510 in which a laser signal reflected from a target is horizontally received, that is, a received optical fiber bundle connector 510 is connected to an optical fiber connector 530, to which an FBG filter 520 is attached, A light receiving optical fiber bundle cable 500 detachably connected by a scaling optical fiber bundle connector 530 'and a reflection signal 800 is converted into a light receiving signal 560 is schematically shown, A light receiving optical fiber bundle connector 510 in which a reflection signal 800 reflected from a target is horizontally input is connected to an optical fiber cable and a reflection signal 800 is received by a light receiving signal 560 through a bundle connector 550 An optical fiber bundle cable 500 is schematically illustrated.

본 발명의 일실시예에서 전방의 표적에서 반사된 반사신호(800)는 스캐너(미도시), 대물렌즈(400)를 거쳐 수광 광섬유 번들케이블(500)의 수광 광섬유 번들코넥터(510)에 수평하게 나열된 광섬유로 입사되고, 스케일링 광섬유 번들코넥터(550)를 통해 1개의 신호로 결합되어 방출됨과 동시에 스케일링 광학계(600)를 통하여 단일 검출기(미도시)로 입사된다. In one embodiment of the present invention, the reflected signal 800 reflected from the target in the front side is transmitted horizontally to the light receiving optical fiber bundle connector 510 of the light receiving optical fiber bundle cable 500 via the scanner (not shown) and the objective lens 400 (Not shown) through the scaling optical system 600 while being coupled to the single signal through the scaling optical fiber bundle connector 550 and emitted.

이때, 수광부의 시야각(Field of View)은 전송신호(700)의 광발산각보다 크며 이웃하는 전송신호(700)가 동시에 입사되지 않도록 조절된다. At this time, the field of view of the light receiving unit is larger than the light divergence angle of the transmission signal 700 and adjusted so that the adjacent transmission signal 700 is not simultaneously incident.

반사신호(800)는 대물렌즈(400)를 통하여 수광 광섬유 번들케이블(500)로 순차적으로 입사되며, 도 3a 같이 외부에서 입사되는 잡음을 제거하기 위하여 송광레이저(120) 파장만 투과시키는 FBG 필터(520)를 추가할 수 있다. FBG 필터(520)를 통과한 신호는 광섬유 코넥터(530,530')와 광섬유 코넥터 아답타(540)를 거쳐 스케일링 광섬유 번들코넥터(550)에서 1개의 신호로 합쳐진 수광신호(560)가 만들어진다. The reflection signal 800 is sequentially incident on the light-receiving optical fiber bundle cable 500 through the objective lens 400 and is transmitted through an FBG filter (not shown) for transmitting only the wavelength of the emission laser 120 in order to remove noise, 520) may be added. The signal having passed through the FBG filter 520 is received by the scaling optical fiber bundle connector 550 through the optical fiber connectors 530 and 530 'and the optical fiber connector adapter 540 to form a light receiving signal 560.

도 3a 및 도 3b는 예시를 위해 예외적으로 광섬유가 7개인 경우로 도시하였다.3A and 3B illustrate the case where the number of optical fibers is seven for the sake of illustration.

도 3b에 도시된 바와 같이, FBG 필터(520)가 구비되지 않더라도, 스케일링 광섬유 번들코넥터(550)에서 반사신호(800)가 1개의 신호로 합쳐진 수광신호(560)를 방출할 수 있다. As shown in FIG. 3B, even if the FBG filter 520 is not provided, the reflection signal 800 from the scaling optical fiber bundle connector 550 can emit the light reception signal 560 in which one signal is combined.

이렇게 만들어진 수광신호(560)는 스케일링 광학계(600)를 통하여 신호 크기가 축소되어 단일 검출기에 입사된다.The received light receiving signal 560 is reduced in signal size through the scaling optical system 600 and incident on a single detector.

송광레이저(110)의 개수, 송광 광섬유 번들케이블(100)에 내재된 광섬유의 개수 및 레이저 코넥터(120)의 개수, 수광 광섬유 번들케이블(500)에 내재된 광섬유의 개수 및 광섬유 코넥터(530)의 개수는 모두 같고 10개 내외가 구비된다.The number of the optical fibers bundled in the light-emitting optical fiber bundle cable 100 and the number of the laser connectors 120, the number of the optical fibers contained in the light-receiving optical fiber bundle cable 500, and the number of the optical fibers 530 The numbers are all the same and there are about 10 units.

송광 광섬유 번들코넥터(130)에 내재된 광섬유 간의 간격과, 수광 광섬유 번들코넥터(510)에 내재된 광섬유 간의 간격의 비율은 송광부(송광렌즈+대물렌즈)의 초점거리와 수광부(대물렌즈)의 초점거리의 비와 같도록 구성된다. The ratio of the distance between the optical fibers embedded in the light-emitting optical fiber bundle connector 130 and the distance between the optical fibers embedded in the light-receiving fiber bundle connector 510 is determined by the focal distance of the light- Focal length ratio.

본 발명의 일실시예에서는 송광부의 초점거리 대비 수광부의 초점거리가 1:2 이며, 수광부의 초점거리가 송광부의 초점거리에 비하여 2배 이상 긴 것이 바람직하다.In an embodiment of the present invention, it is preferable that the focal distance of the light receiving unit is 1: 2 with respect to the focal length of the light transmitting unit, and the focal distance of the light receiving unit is two times longer than the focal length of the light transmitting unit.

본 발명의 일 실시예의 스케일링 광학계(600)에는 수광신호(560)를 축소하여 단일검출기로 입사시키기 위한 스케일 렌즈(610)가 1개 또는 2개가 구비된 것을 특징으로 한다.The scaling optical system 600 according to an embodiment of the present invention is characterized in that one or two scale lenses 610 for reducing a light receiving signal 560 and entering the single detector are provided.

도 4a에는 2장의 스케일링 렌즈(610)가 장착되어 수광신호(560)의 크기를 줄여주는 스케일링 광학계(600)가 개략적으로 도시되었으며, 도 4b는 1장의 스케일링 렌즈(610')가 장착되어 수광신호(560)의 크기를 줄여주는 스케일링 광학계(600)가 개략적으로 도시되었다.4A schematically shows a scaling optical system 600 in which two scaling lenses 610 are mounted to reduce the size of a received light signal 560. FIG. 4B shows a schematic diagram of a scaling optical system 600 in which a single scaling lens 610 ' A scaling optical system 600 for reducing the size of the optical system 560 is schematically shown.

수광신호(560)에 존재하는 노이즈를 제거하고 송광레이저 파장만을 투과하는 대역투과필터(620)가 스케일링 광학계(600)에 구비될 수 있다.The band-pass filter 620 that removes the noise existing in the light-receiving signal 560 and transmits only the wavelength of the light-emitting laser can be provided in the scaling optical system 600. [

도 4a와 같이 2장으로 구성된 스케일 렌즈(610)를 사용하는 경우 스케일 렌즈(610) 사이에 대역투과필터(620)가 위치한다. 4A, when a two-piece scale lens 610 is used, a band-pass filter 620 is positioned between the scale lenses 610. [

도 4b와 같이 1장으로 구성된 스케일 렌즈(610')를 사용하는 경우 스케일 렌즈(610') 앞에 대역투과필터(620)가 위치한다.4B, when a single scale lens 610 'is used, the band pass filter 620 is positioned in front of the scale lens 610'.

이때, 도 3b와 같이 스케일링 광섬유 레퍼런스 번들코넥터(550')를 통해 단일화되지 않고 독립적으로 방출되는 레퍼런스 신호(570)와 스케일링 광학계(600)를 통해 방출되는 수광신호(560)를 비교하여 노이즈 제거 정도를 측정할 수 있다. At this time, the reference signal 570, which is not unified through the scaling optical fiber reference bundle connector 550 'and is independently emitted, is compared with the light receiving signal 560 emitted through the scaling optical system 600 as shown in FIG. 3B, Can be measured.

송광레이저(120) 파장만 투과시키는 FBG 필터(520)와 대역투과필터(620)는 선택적으로 사용될 수 있다.The FBG filter 520 and the band-pass filter 620 that transmit only the wavelength of the light-emitting laser 120 can be selectively used.

스케일 렌즈(610,610')의 개수는 반사신호(800)가 1개로 합쳐진 수광신호(560)의 크기와 검출기의 크기를 고려하여 결정된다.The number of the scale lenses 610 and 610 'is determined in consideration of the size of the light receiving signal 560 and the size of the detector.

도 5에는 송광 광섬유 번들코넥터와 이에 대응하는 수광 광섬유 번들코넥터의 요부 단면이 개략적으로 도시되었다.5 is a schematic cross-sectional view of the light-emitting optical fiber bundle connector and the light-receiving optical fiber bundle connector corresponding thereto.

브이 그루브(580)를 사용하여 송광 광섬유 번들코넥터(130)와 수광 광섬유 번들코넥터(510)에 내재된 다수개의 광섬유를 일정한 간격으로 배열할 수 있다. 예를 들어, 송광 광섬유 번들코넥터(130)와 수광 광섬유 번들코넥터(510)의 광섬유 간격이 w와 w'은 각각 125 μm와 250 μm로 구성될 수 있다.A plurality of optical fibers contained in the light-emitting optical fiber bundle connector 130 and the light-receiving optical fiber bundle connector 510 can be arranged at regular intervals by using the V groove 580. [ For example, the spacing w and w 'between the light-emitting optical fiber bundle connector 130 and the light-receiving optical fiber bundle connector 510 may be 125 μm and 250 μm, respectively.

100 : 송광 광섬유 번들케이블 110 : 송광레이저
120: 레이저 코넥터 130 : 송광 광섬유 번들코넥터
200 : 송광렌즈 300 : 반사경
400 : 대물렌즈 500 : 수광 광섬유 번들케이블
510 : 수광 광섬유 번들코넥터 520 : FBG(FIBER BLAGG GRATING)
530 : 광섬유 코넥터 540 : 광섬유 코넥터 아답타
550 : 스케일링 광섬유 번들코넥터 560 : 수광신호
570 : 레퍼런스 신호 580 : 브이 그루브(V-Groove)
600 : 스케일링 광학계 610 : 스케일 렌즈
620 : 대역투과필터 700 : 전송신호
800 : 반사신호100: Transmitting optical fiber bundle cable 110: Transmitting laser
120: Laser connector 130: Transmitting optical fiber bundle connector
200: Transmission lens 300: Reflector
400: Objective lens 500: Receiving optical fiber bundle cable
510: Receiving optical fiber bundle connector 520: FBG (FIBER BLAGG GRATING)
530: Fiber optic connector 540: Fiber optic connector adapter
550: Scaling fiber bundle connector 560: Receive signal
570: Reference signal 580: V-groove < RTI ID = 0.0 >
600: Scaling optical system 610: Scale lens
620: band pass filter 700: transmission signal
800: reflection signal

Claims (10)

다수개의 송광레이저를 단일화하여 전방의 표적에 전송신호를 방출하는 송신부;
상기 표적으로부터 반사된 반사신호를 굴절시켜 한 점에 모으는 스캐너 및 대물렌즈;
상기 스캐너 및 대물렌즈를 통해 한점에 모여진 반사신호가 입사되어 단일 신호화 되는 수광 광섬유 번들케이블;
상기 수광 광섬유 번들케이블로부터 배출되는 단일 신호화된 반사신호의 크기를 축소하기 위하여 상기 수광 광섬유 번들케이블 일측에 구비된 스케일링 광학계;
상기 스케일링 광학계를 통해 배출되는 축소된 크기의 반사신호가 입력되는 단일 검출기를 포함하는 공간적으로 분리된 다중 신호를 단일검출기로 수신하는 레이저 레이더용 광학계. A transmitter for unifying a plurality of light-emitting lasers to emit a transmission signal to a front target;
A scanner and an objective lens refracting the reflected signal reflected from the target and collecting the reflected signal at one point;
A light receiving optical fiber bundle cable into which a reflected signal gathered at a point is incident through the scanner and the objective lens and converted into a single signal;
A scaling optical system provided at one side of the light receiving optical fiber bundle cable to reduce the size of a single signalized reflected signal emitted from the light receiving optical fiber bundle cable;
And receives a spatially separated multiple signal including a single detector into which a reflected signal of a reduced size emitted through the scaling optical system is input, with a single detector. 제1항에 있어서,
상기 송신부는
상기 다수개의 송광레이저를 단일화하는 송광 광섬유 번들케이블과, 상기 송광 광섬유 번들케이블로부터 방출된 전송신호를 광속확대하는 송광렌즈와, 상기 송광렌즈로 광속확대된 전송신호를 확산하기 위한 대물렌즈로 유도하여 입사시키기 위한 반사경을 포함하는 것을 특징으로 하는 공간적으로 분리된 다중 신호를 단일검출기로 수신하는 레이저 레이더용 광학계. The method according to claim 1,
The transmitting unit
A light-transmitting optical fiber bundle cable for singulating the plurality of light-emitting lasers; a light-emitting lens for expanding a transmission signal emitted from the light-emitting optical fiber bundle cable to a light flux; and an objective lens for diffusing the light- And a reflector for incident light. The optical system for a laser radar receives a spatially separated multiple signal with a single detector. 제2항에 있어서,
상기 송광 광섬유 번들케이블은
상기 다수개의 송광레이저가 각각 입사되는 다수개의 레이저 코넥터와, 상기 다수개의 레이저 코넥터와 광케이블로 연결되며 상기 다수개의 송광레이저가 수평하게 배열된 전송신호로 단일화하여 방출하는 송광 광섬유 번들코넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간적으로 분리된 다중 신호를 단일검출기로 수신하는 레이저 레이더용 광학계.3. The method of claim 2,
The bundled optical fiber bundle cable
And a plurality of light emitting optical fiber bundle connectors connected to the plurality of laser connectors by an optical cable and singulated and emitted as transmission signals in which the plurality of light emitting lasers are arranged horizontally, An optical system for a laser radar that receives spatially separated multiple signals as a single detector. 제3항에 있어서,
상기 수광 광섬유 번들케이블은 반사신호가 각각 입사되는 다수개의 광섬유가 수평하게 나열된 수광 광섬유 번들코넥터와, 상기 수광 광섬유 번들코넥터와 광케이블로 연결되며 상기 다수개의 광섬유로 각각 입사된 반사신호가 단일화되는 스케일링 광섬유 번들코넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간적으로 분리된 다중 신호를 단일검출기로 수신하는 레이저 레이더용 광학계. The method of claim 3,
Wherein the light receiving optical fiber bundle cable comprises a light receiving optical fiber bundle connector having a plurality of optical fibers horizontally arrayed with reflection signals respectively incident thereon, a scaling optical fiber connected to the light receiving optical fiber bundle connector by an optical cable, And a bundle connector. The optical system for a laser radar receives a spatially separated multiple signal with a single detector. 제4항에 있어서,
상기 송광 광섬유 번들코넥터 또는 상기 수광 광섬유 번들코넥터의 내부에 다수개의 광섬유가 수평하게 나열되도록, 그 내부에 다수개로 절곡된 브이 그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 공간적으로 분리된 다중 신호를 단일검출기로 수신하는 레이저 레이더용 광학계.5. The method of claim 4,
A plurality of spatially separated multiple signals are received in a single detector so that a plurality of optical fibers are horizontally arranged inside the light-emitting optical fiber bundle connector or the light-receiving optical fiber bundle connector. Optical system for laser radar. 제4항에 있어서,
상기 송광 광섬유 번들코넥터에 내재된 광섬유 간의 간격과,
상기 수광 광섬유 번들코넥터에 내재된 광섬유 간의 간격의 비율이 송광부와 수광부의 초점거리 비율인 것을 특징으로 하는 공간적으로 분리된 다중 신호를 단일검출기로 수신하는 레이저 레이더용 광학계.5. The method of claim 4,
A gap between the optical fibers included in the light-emitting optical fiber bundle connector,
Wherein the ratio of the distance between the optical fibers housed in the light receiving fiber bundle connector is a focal length ratio of the light emitting unit and the light receiving unit, and receives the spatially separated multiple signal by a single detector. 제1항에 있어서,
상기 스케일링 광학계에는 단일화된 반사신호를 축소하여 상기 단일검출기로 입사시키기 위한 스케일 렌즈가 1개 또는 2개 구비된 것을 특징으로 하는 공간적으로 분리된 다중 신호를 단일검출기로 수신하는 레이저 레이더용 광학계. The method according to claim 1,
Wherein the scaling optical system is provided with one or two scale lenses for reducing a single reflected signal to be incident on the single detector, and receiving the spatially separated multiple signals with a single detector. 제1항에 있어서,
상기 수광 광섬유 번들케이블에는 반사신호에 존재하는 노이즈를 제거하고 상기 송광레이저의 파장만을 투과하는 FBG 필터 또는 대역투과필터 중 어느 하나가 구비된 것을 특징으로 하는 공간적으로 분리된 다중 신호를 단일검출기로 수신하는 레이저 레이더용 광학계. The method according to claim 1,
Wherein the light receiving optical fiber bundle cable is provided with any one of an FBG filter or a band pass filter which removes noise present in a reflected signal and transmits only the wavelength of the light emitting laser. An optical system for a laser radar. 제1항에 있어서,
상기 스케일링 광학계에는 반사신호에 존재하는 노이즈를 제거하고 상기 송광레이저의 파장만을 투과하는 FBG 필터 또는 대역투과필터 중 어느 하나가 구비된 것을 특징으로 하는 공간적으로 분리된 다중 신호를 단일검출기로 수신하는 레이저 레이더용 광학계.The method according to claim 1,
Characterized in that the scaling optical system is provided with any one of an FBG filter or a band-pass filter which removes noise present in a reflected signal and transmits only the wavelength of the light-emitting laser. The laser for receiving a spatially separated multiple signal by a single detector Optical system for radar. 삭제delete
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