KR101867967B1 - Polyhedron optical structure for 360˚ laser scanning and 3d lidar system comprising the same - Google Patents

Polyhedron optical structure for 360˚ laser scanning and 3d lidar system comprising the same Download PDF

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 3차원 레이저 스캐닝 장치는 레이저 광을 출력하는 복수의 레이저 발광부, 상기 복수의 레이저 발광부로부터 출력된 레이저 광의 방향을 조절하는 복수의 빔 스티어링부, 상기 복수의 빔 스티어링부로부터 출력된 레이저 광을 반사하는 복수의 옆면을 포함하는 다면체 형상의 제1 반사부, 상기 제1 반사부와 이격되어 배치되며, 객체로부터 반사된 레이저 광을 반사하는 복수의 옆면을 포함하는 다면체 형상의 제2 반사부, 그리고 상기 제2 반사부에 의하여 반사된 레이저 광을 수신하는 복수의 레이저 수신부를 포함한다.A three-dimensional laser scanning apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plurality of laser emitting units that output laser beams, a plurality of beam steering units that adjust the directions of the laser beams output from the plurality of laser emitting units, A first reflector having a polyhedral shape including a plurality of side faces that reflect laser light output from the steering unit; a plurality of side faces spaced apart from the first reflector and reflecting laser light reflected from the object; And a plurality of laser receiving units for receiving the laser light reflected by the second reflecting unit.

Description

360도 레이저 스캐닝이 가능한 다면체 광학구조 및 이를 포함하는 3D 라이다 시스템{POLYHEDRON OPTICAL STRUCTURE FOR 360˚ LASER SCANNING AND 3D LIDAR SYSTEM COMPRISING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a polyhedral optical structure capable of 360-degree laser scanning, and a 3D laser system including the same. [0002]

본 발명은 3차원 레이저 스캐닝 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저 광원을 이용하여 360˚ 전방향을 스캐닝할 수 있는 3차원 레이저 스캐닝 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a three-dimensional laser scanning apparatus, and more particularly, to a three-dimensional laser scanning apparatus capable of scanning an entire 360 [deg.] Direction using a laser light source.

LIDAR(Light Detection and Ranging)는 타겟 물체에 빛, 예를 들어 레이저를 조사한 후, 타겟 물체로부터 반사된 빛을 분석하여 타겟 물체의 물성, 예를 들어 거리, 방향, 속도, 온도, 물질 분포 및 농도 특성 등을 측정할 수 있는 원격 탐지 장치 중 하나이다. LIDAR는 높은 에너지 밀도와 짧은 주기를 가지는 펄스 신호를 생성할 수 있는 레이저의 장점을 활영하여 보다 정밀하게 물체의 물성을 측정할 수 있다. Light Detection and Ranging (LIDAR) analyzes light reflected from a target object after irradiating a target object with light, for example, a laser beam, and analyzes the physical properties of the target object, such as distance, direction, speed, temperature, It is one of the remote detection devices that can measure characteristics. LIDAR can measure the physical properties of the object more precisely by utilizing the advantage of laser which can generate pulse signal with high energy density and short cycle.

LIDAR는 특정 파장의 레이저 광원 또는 파장 가변이 가능한 레이저 광원을 광원으로 사용하여 3차원 영상 획득, 기상 관측, 객체의 속도 또는 거리 측정, 자율 주행 등과 같은 다양한 분야에서 사용되고 있다. 예를 들어, LIDAR는 항공기, 위성 등에 탑재되어 정밀한 대기 분석 및 지구 환경 관측에 활용되고 있으며, 우주선 및 탐사 로봇에 장착되어 물체까지의 거리 측정 등 카메라 기능을 보완하기 위한 수단으로 활용되고 있다. 또한, 지상에서는 원거리 측정, 자동차 속도 위반 단속 등을 위한 간단한 형태의 라이다 센서 기술들이 상용화되고 있다. 최근에는 레이저 스캐너 또는 3D 영상 카메라로 활용되어 3D 리버스 엔지니어링이나 무인 자동차 등에 사용되고 있다. LIDAR is used in various fields such as 3D image acquisition, meteorological observation, object velocity or distance measurement, autonomous driving, etc. by using a laser light source of a specific wavelength or a wavelength variable laser light source as a light source. For example, LIDAR is mounted on aircraft, satellite, etc., and is used for precise atmospheric analysis and observation of the global environment. It is used as a means to supplement camera functions such as distance measurement to an object mounted on a spacecraft and an exploration robot. Also, in the ground, a simple form of Ridasensor technology is being commercialized for remote measurement, speeding of car speed violation, and so on. Recently, it has been used as a laser scanner or 3D image camera and used in 3D reverse engineering or unmanned automobiles.

최근에 널리 사용되고 있는 레이저 스캐너 타입의 라이더는 복수의 레이저 발광부와 복수의 레이저 수신부를 포함하는 헤드를 포함하며, 모터를 이용하여 헤드를 기계적으로 회전시킨다. 이러한 레이저 스캐너 타입의 라이더는, 예를 들어 64개의 레이저 발광부 및 64개의 레이저 수신부를 포함하며, 5 내지 15Hz의 회전 속도로 회전한다. 이에 따라, 비용이 과도하게 높으며, 헤드의 회전 속도에 따라 가시 영역의 업데이트 주기가 의존하는 한계가 있으므로, 차세대 자동차 모델인 자율 주행 자동차 등에 적용되는데 어려움이 있다.Recently, a widely used laser scanner type rider includes a head including a plurality of laser emitting units and a plurality of laser receiving units, and mechanically rotates the head using a motor. Such a laser scanner type rider includes, for example, 64 laser emitting units and 64 laser receiving units, and rotates at a rotational speed of 5 to 15 Hz. As a result, there is a limit in that the cost is excessively high and the update period of the visible region depends on the rotational speed of the head, so that it is difficult to be applied to autonomous vehicles such as a next-generation automobile model.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 레이저 광원을 이용하여 360˚ 전방향을 스캐닝할 수 있는 3차원 레이저 스캐닝 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a three-dimensional laser scanning device capable of scanning 360 ° omni-directional using a laser light source.

본 발명의 한 실시예에 따른 3차원 레이저 스캐닝 장치는 레이저 광을 출력하는 복수의 레이저 발광부, 상기 복수의 레이저 발광부로부터 출력된 레이저 광의 방향을 조절하는 복수의 빔 스티어링부, 상기 복수의 빔 스티어링부로부터 출력된 레이저 광을 반사하는 복수의 옆면을 포함하는 다면체 형상의 제1 반사부, 상기 제1 반사부와 이격되어 배치되며, 객체로부터 반사된 레이저 광을 반사하는 복수의 옆면을 포함하는 다면체 형상의 제2 반사부, 그리고 상기 제2 반사부에 의하여 반사된 레이저 광을 수신하는 복수의 레이저 수신부를 포함한다.A three-dimensional laser scanning apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plurality of laser emitting units that output laser beams, a plurality of beam steering units that adjust the directions of the laser beams output from the plurality of laser emitting units, A first reflector having a polyhedral shape including a plurality of side faces that reflect laser light output from the steering unit; a plurality of side faces spaced apart from the first reflector and reflecting laser light reflected from the object; And a plurality of laser receiving units for receiving the laser light reflected by the second reflecting unit.

상기 복수의 레이저 발광부의 개수, 상기 복수의 빔 스티어링부의 개수, 상기 제1 반사부의 옆면의 개수, 상기 제2 반사부의 옆면의 개수, 그리고 상기 복수의 레이저 수신부의 개수는 서로 동일할 수 있다.The number of the plurality of laser emitting units, the number of the plurality of beam steering units, the number of the side surfaces of the first reflecting unit, the side surfaces of the second reflecting unit, and the number of the plurality of laser receiving units may be the same.

상기 제1 반사부의 각 옆면은 상기 제2 반사부의 각 옆면에 대응하도록 배치될 수 있다.And each side surface of the first reflecting portion may be disposed to correspond to each side surface of the second reflecting portion.

상기 복수의 빔 스티어링부 각각은 상기 제1 반사부의 각 옆면에 대응하도록 상기 레이저 광의 방향을 조절할 수 있다.Each of the plurality of beam steering portions may adjust the direction of the laser light so as to correspond to each side surface of the first reflecting portion.

상기 복수의 빔 스티어링부 각각은 MEMS(Micro Electro Mechanical system) 미러를 포함할 수 있다.Each of the plurality of beam steering portions may include a MEMS (Micro Electro Mechanical System) mirror.

상기 제2 반사부의 각 옆면의 넓이는 상기 제1 반사부의 각 옆면의 넓이보다 클 수 있다.The width of each side face of the second reflecting portion may be larger than the width of each side face of the first reflecting portion.

상기 제1 반사부의 각 옆면으로부터 반사된 광은 상기 제2 반사부의 각 옆면으로부터 더 반사된 후 상기 객체에 도달할 수 있다.The light reflected from each side surface of the first reflecting portion can reach the object after being further reflected from each side surface of the second reflecting portion.

상기 제1 반사부 및 상기 제2 반사부는 각각 복수의 옆면을 포함하는 다각뿔 형상일 수 있다.The first reflective portion and the second reflective portion may each have a polygonal pyramidal shape including a plurality of side surfaces.

상기 제1 반사부 및 상기 제2 반사부는 삼각뿔, 사각뿔, 오각뿔, 육각뿔, 팔각뿔, 십각뿔 및 십이각뿔 중 하나일 수 있다.The first reflective portion and the second reflective portion may be one of a triangular pyramid, a quadrangular pyramid, a pyramidal pyramid, a hexagonal pyramid, an octagonal pyramid, a decagonal pyramid, and a twelve pyramid.

상기 제2 반사부 및 상기 복수의 레이저 수신부 사이에 배치되며, 상기 제2 반사부의 복수의 옆면으로부터 반사된 후 상기 복수의 레이저 수신부로 향하는 레이저 광을 집속하는 집속 렌즈를 더 포함할 수 있다.And a focusing lens that is disposed between the second reflecting portion and the plurality of laser receiving portions and that focuses the laser beam toward the plurality of laser receiving portions after being reflected from a plurality of side faces of the second reflecting portion.

상기 복수의 레이저 발광부가 출력하는 레이저 광의 경로 상에 각각 배치되며, 상기 복수의 레이저 발광부가 출력하는 레이저 광을 굴절시키는 복수의 미러를 더 포함하며, 상기 복수의 빔 스티어링부는 상기 복수의 미러에 의하여 굴절된 레이저 광의 경로 상에 각각 배치될 수 있다.Further comprising a plurality of mirrors disposed on a path of the laser light output by the plurality of laser emitting units for refracting the laser light output by the plurality of laser emitting units and the plurality of beam steering units And may be respectively disposed on the path of the refracted laser light.

본 발명의 한 실시예에 따른 3차원 레이저 스캐닝 시스템은 3차원 레이저 스캐닝 장치, 그리고 상기 3차원 레이저 스캐닝 장치로부터 수신한 신호를 이용하여 상기 3차원 레이저 스캐닝 장치와 객체 간의 거리를 연산하는 컴퓨팅 장치를 포함하며, 상기 3차원 레이저 스캐닝 장치는 레이저 광을 출력하는 복수의 레이저 발광부, 상기 복수의 레이저 발광부로부터 출력된 레이저 광의 방향을 조절하는 복수의 빔 스티어링부, 상기 복수의 빔 스티어링부로부터 출력된 레이저 광을 반사하는 복수의 옆면을 포함하는 다면체 형상의 제1 반사부, 상기 제1 반사부와 이격되어 배치되며, 객체로부터 반사된 레이저 광을 반사하는 복수의 옆면을 포함하는 다면체 형상의 제2 반사부, 그리고 상기 제2 반사부에 의하여 반사된 레이저 광을 수신하는 복수의 레이저 수신부를 포함한다.A 3D laser scanning system according to an embodiment of the present invention includes a 3D laser scanning device and a computing device that calculates a distance between the 3D laser scanning device and the object using signals received from the 3D laser scanning device Wherein the three-dimensional laser scanning apparatus includes a plurality of laser emitting units for outputting laser beams, a plurality of beam steering units for adjusting the directions of the laser beams output from the plurality of laser emitting units, A first reflecting portion having a polyhedron shape including a plurality of side faces reflecting the laser beam reflected by the object, a plurality of side faces arranged to be spaced apart from the first reflecting portion and reflecting laser light reflected from the object, 2 reflector, and a plurality of laser beams for receiving the laser beam reflected by the second reflector It includes parts.

상기 컴퓨팅 장치는 TOF(Time Of Flight) 방식 또는 PS(Phase Shift) 방식에 따라 상기 거리를 연산할 수 있다.The computing device may calculate the distance according to a TOF (Time Of Flight) method or a PS (Phase Shift) method.

본 발명의 실시예에 따르면, 간단한 구조 및 저렴한 비용으로 360˚를 스캔할 수 있는 3차원 레이저 스캐닝 장치를 얻을 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 레이저 스캐닝 장치는 모터에 의한 헤드의 회전이 필요하지 않으며, 레이저 발광부와 레이저 수신부의 개수를 최소화할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to obtain a three-dimensional laser scanning device capable of scanning 360 degrees with a simple structure and low cost. In particular, the 3D laser scanning apparatus according to the embodiment of the present invention does not require rotation of the head by a motor, and the number of laser emitting units and laser receiving units can be minimized.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 3차원 레이저 스캐닝 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 3차원 레이저 스캐닝 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 3차원 레이저 스캐닝 장치의 사시도이다.
도 4는 MEMS 미러의 한 예이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 3차원 레이저 스캐닝 장치가 360˚ 전방향을 스캐닝하는 원리를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 3차원 레이저 스캐닝 장치가 차량에 장착된 예를 나타낸다.1 is a view illustrating a three-dimensional laser scanning system according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a 3D laser scanning apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a three-dimensional laser scanning apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is an example of a MEMS mirror.
FIG. 5 is a view for explaining the principle of scanning a 360.degree. Omni-directional laser scanning apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 shows an example in which a 3D laser scanning apparatus according to an embodiment of the present invention is mounted on a vehicle.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in the drawings. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. The terms including ordinal, such as second, first, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as a first component, and similarly, the first component may also be referred to as a second component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 3차원 레이저 스캐닝 시스템을 설명하는 도면이다. 1 is a view illustrating a three-dimensional laser scanning system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 3차원 레이저 스캐닝 시스템(10)은 3차원 레이저 스캐닝 장치(12) 및 컴퓨팅 장치(14)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a 3D laser scanning system 10 includes a 3D laser scanning device 12 and a computing device 14.

3차원 레이저 스캐닝 장치(12)는 레이저 발광부(122) 및 레이저 수신부(124)를 포함한다. The three-dimensional laser scanning device 12 includes a laser emitting unit 122 and a laser receiving unit 124.

레이저 발광부(122)는 3차원 레이저 스캐닝 장치(12)를 중심으로 360˚ 전방향으로 레이저 광을 출력하며, 레이저 수신부(124)는 주변에 위치한 물체(20)로부터 반사된 레이저 광을 수신한다.The laser emitting unit 122 outputs the laser beam in the 360 ° forward direction around the three-dimensional laser scanning device 12 and the laser receiving unit 124 receives the laser beam reflected from the surrounding object 20 .

3차원 레이저 스캐닝 장치(12)는 수신한 레이저 광에 대응하는 신호를 컴퓨팅 장치(14)에 전송한다. 이를 위하여, 3차원 레이저 스캐닝 장치(12)는 수신한 레이저 광을 신호 처리하는 신호 처리부(미도시) 및 신호 처리부에서 처리된 신호를 컴퓨팅 장치(14)로 송신하는 통신부(미도시)를 더 포함할 수 있다.The three-dimensional laser scanning device 12 transmits a signal corresponding to the received laser light to the computing device 14. To this end, the three-dimensional laser scanning device 12 further includes a signal processing unit (not shown) for processing the received laser light and a communication unit (not shown) for transmitting the signal processed by the signal processing unit to the computing device 14 can do.

컴퓨팅 장치(14)는 3차원 레이저 스캐닝 장치(12)로부터 수신한 신호를 이용하여 3차원 레이저 스캐닝 장치(12)와 물체(20) 간의 거리를 계산한다. 한 예로, 컴퓨팅 장치(14)는 TOF(Time Of Flight) 방식에 따라, 레이저 발광부(122)가 레이저 광을 출력한 후, 객체로부터 반사되어 레이저 수신부(124)로 돌아오기까지 걸리는 시간을 이용하여 3차원 레이저 스캐닝 장치(12)와 물체(20) 간의 거리를 계산할 수 있다. 또는, 컴퓨팅 장치(14)는 PS(Phase Shift) 방식에 따라, 레이저 발광부(122)가 특정 주파수를 가지고 연속적으로 변조되는 레이저 광을 방출한 후, 객체로부터 반사되어 레이저 수신부(124)로 돌아온 신호의 위상을 이용하여 3차원 레이저 스캐닝 장치(12)와 물체(20) 간의 거리를 계산할 수 있다.The computing device 14 calculates the distance between the 3D laser scanning device 12 and the object 20 using the signal received from the 3D laser scanning device 12. For example, the computing device 14 may use the time it takes for the laser emitting unit 122 to output laser light and then return to the laser receiving unit 124 after being reflected from the object, according to a time of flight (TOF) So that the distance between the 3D laser scanning device 12 and the object 20 can be calculated. Alternatively, the computing device 14 emits laser light that is continuously modulated with a specific frequency and then is reflected from the object and returned to the laser receiving unit 124 in accordance with a phase shift (PS) The distance between the 3D laser scanning device 12 and the object 20 can be calculated using the phase of the signal.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 3차원 레이저 스캐닝 장치의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 3차원 레이저 스캐닝 장치의 사시도이다. 도 4는 MEMS 미러의 한 예이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 3차원 레이저 스캐닝 장치가 360˚ 전방향을 스캐닝하는 원리를 설명하는 도면이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of a 3D laser scanning apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a perspective view of a 3D laser scanning apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is an example of a MEMS mirror, and FIG. 5 is a view for explaining the principle of scanning a 360.degree. Omni-directional laser scanning apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 3을 참조하면, 3차원 레이저 스캐닝 장치(200)는 복수의 레이저 발광부(210), 복수의 빔 스티어링부(220), 복수의 옆면을 포함하는 다면체 형상의 제1 반사부(230), 복수의 옆면을 포함하는 다면체 형상의 제2 반사부(240) 및 복수의 레이저 수신부(250)를 포함한다. 2 to 3, the 3D laser scanning apparatus 200 includes a plurality of laser emitting units 210, a plurality of beam steering units 220, a plurality of polyhedron-shaped first reflecting units 230 A second reflecting portion 240 having a polyhedral shape including a plurality of side faces, and a plurality of laser receiving portions 250.

여기서, 복수의 레이저 발광부(210)는 레이저 광을 출력한다. 복수의 레이저 발광부(210)는 각각 하나 또는 복수의 레이저 광원을 포함할 수 있으며, 레이저 광원은, 예를 들어 레이저 다이오드(Laser Diode, LD)일 수 있다. Here, the plurality of laser emitting units 210 output laser beams. Each of the plurality of laser emitting units 210 may include one or more laser light sources, and the laser light source may be, for example, a laser diode (LD).

복수의 빔 스티어링부(220)는 복수의 레이저 발광부(210)로부터 출력된 레이저 광의 방향을 조절한다. 즉, 각 빔 스티어링부(220)는 각 레이저 발광부(210)로부터 출력된 레이저 광을 확산시킬 수 있다. 이를 위하여, 각 빔 스티어링부(220)는 MEMS(Micro Electro Mechanical system) 미러를 포함할 수 있다. MEMS 미러는 미세전자제어기술을 이용하여 각도 조절되는 미러를 의미하며, 이에 따라 각 빔 스티어링부(220)에 입사되는 레이저 광은 확산되어 출력될 수 있다. 도 4를 참조하면, MEMS 미러(500)는 미러 칩(510) 및 마그넷(520)을 포함한다. 미러 칩(510)은 미러(512), 코일(514) 및 토션 바(torsion bar, 516)를 포함한다. 미러(512)의 각도는 플레밍의 왼손 법칙(Fleming's left hand rule)에 따라 조절될 수 있다. 코일(514)이 자기장(magnetic field)에 수직하게 배치되고, 전류가 코일(514)을 통하여 흐르면, 코일(514)에 힘이 가해진다. 이 힘은 로렌츠 힘(Lorents force)이라 불리며, 그 크기는 전류 및 자기장에 비례한다. 미러(512)는 토션 바(516)에 의하여 지지되며, 토션 바(516)는 미러(512)의 회전 축으로 작용할 수 있다. 미러(512) 주위의 코일(514)에 전류가 흐르면, 미러(512)를 회전시키는 힘이 생성되며, 토션 바(516)의 탄성력은 반대 방향으로 가해진다. 이들 두 힘이 균형을 이룰 때 미러(512)의 회전은 멈출 수 있다. 미러(512)가 회전하면, 미러(512)에 도달한 레이저 광은 미러(512)의 각도에 따라 굴절될 수 있다. 이는 MEMS 미러의 한 예 및 그 원리를 설명하는 것으로, 본 발명의 실시예에 적용되는 MEMS 미러가 이로 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변형될 수 있다.The plurality of beam steering parts 220 adjust the direction of laser light output from the plurality of laser emitting parts 210. That is, each beam steering unit 220 can diffuse the laser light output from each laser emitting unit 210. For this purpose, each of the beam steering parts 220 may include a MEMS (Micro Electro Mechanical System) mirror. The MEMS mirror means a mirror whose angle is adjusted by using a microelectronic control technology, whereby the laser light incident on each beam steering unit 220 can be diffused and output. Referring to FIG. 4, the MEMS mirror 500 includes a mirror chip 510 and a magnet 520. The mirror chip 510 includes a mirror 512, a coil 514, and a torsion bar 516. The angle of the mirror 512 may be adjusted according to Fleming's left hand rule. When the coil 514 is disposed perpendicular to the magnetic field and the current flows through the coil 514, the coil 514 is subjected to a force. This force is called the Lorentz force, whose magnitude is proportional to the current and the magnetic field. The mirror 512 is supported by the torsion bar 516 and the torsion bar 516 can act as the axis of rotation of the mirror 512. When a current flows through the coil 514 around the mirror 512, a force for rotating the mirror 512 is generated, and the elastic force of the torsion bar 516 is applied in the opposite direction. When these two forces balance, the rotation of the mirror 512 can be stopped. When the mirror 512 rotates, the laser light reaching the mirror 512 can be refracted according to the angle of the mirror 512. [ This explains one example of the MEMS mirror and its principle, and the MEMS mirror applied to the embodiment of the present invention is not limited thereto and can be variously modified.

다음으로, 복수의 옆면을 포함하는 다면체 형상의 제1 반사부(230)는 복수의 빔 스티어링부(220)로부터 출력된 레이저 광을 반사시킨다. 즉, 제1 반사부(230)의 각 옆면은 각 빔 스티어링부(220)로부터 출력된 레이저 광을 반사시킬 수 있다. Next, the first reflecting portion 230 having a polyhedral shape including a plurality of side surfaces reflects the laser beam output from the plurality of beam steering portions 220. That is, each side surface of the first reflecting portion 230 can reflect the laser beam output from each beam steering portion 220.

또한, 복수의 옆면을 포함하는 다면체 형상의 제2 반사부(240)는 제1 반사부(230)와 이격되어 배치되며, 제1 반사부(230)에 의하여 반사된 광을 재반사시킬 수 있다. 즉, 제1 반사부(230)의 각 옆면으로부터 반사된 광은 제2 반사부(240)의 각 옆면으로부터 더 반사된 후 객체에 도달할 수 있다. 더욱 구체적으로, 도 5를 참조하여 설명하면, 빔 스티어링부(220)로부터 출력된 레이저 광은 다양한 각도로 확산되어 제1 반사부(230)의 한 옆면(232)에 도달한다. 그리고, 제1 반사부(230)의 한 옆면(232)에 의하여 반사된 광은 제2 반사부(240)의 한 옆면(242)에 의하여 반사된 후 외부, 즉 객체를 향하여 출력된다. 실시예에서 예시하는 바와 같이 제1 반사부(230) 및 제2 반사부(240)가 모두 사각뿔인 경우, 사각뿔의 한 옆면에 의하여 반사된 레이저 광은 약 90˚의 범위를 스캐닝할 수 있으며, 이에 따라, 사각뿔의 4개의 옆면에 의하여 반사된 레이저 광은 360˚의 전범위를 스캐닝할 수 있다. 이때, 빔 스티어링부(220)가 수평 방향으로 레이저 광을 확산하여 출력하는 것을 예로 들고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 빔 스티어링부(220)는 수직 방향으로 레이저 광을 확산하여 출력할 수도 있다. In addition, the second reflecting portion 240 having a polyhedral shape including a plurality of side surfaces may be spaced apart from the first reflecting portion 230 and may reflect the light reflected by the first reflecting portion 230 . That is, the light reflected from each side surface of the first reflecting portion 230 can reach the object after being further reflected from each side surface of the second reflecting portion 240. 5, the laser light output from the beam steering unit 220 is diffused at various angles and reaches one side surface 232 of the first reflecting unit 230. In this case, as shown in FIG. The light reflected by one side surface 232 of the first reflection portion 230 is reflected by one side surface 242 of the second reflection portion 240 and then output toward the outside, that is, toward the object. When the first and second reflectors 230 and 240 are all rectangular horns as illustrated in the embodiment, the laser light reflected by one side of the quadrangular pyramid can be scanned in a range of about 90 degrees, Accordingly, the laser light reflected by the four side faces of the quadrangular pyramid can be scanned over a full range of 360 degrees. At this time, the beam steering unit 220 diffuses laser light in a horizontal direction and outputs the laser light. However, the present invention is not limited thereto. The beam steering unit 220 may diffuse and output the laser light in the vertical direction.

한편, 객체에 도달한 후 객체로부터 반사된 레이저 광은 제2 반사부(240)의 각 옆면에 의하여 재반사되고, 복수의 레이저 수신부(250)는 제2 반사부(240)의 각 옆면에 의하여 재반사된 레이저 광을 수신한다. 복수의 레이저 수신부(250)가 수신한 레이저 광은 객체와의 거리, 객체의 움직임 등을 추정하는데 이용될 수 있다. 복수의 레이저 수신부(250)가 레이저 광을 효율적으로 수신하기 위하여, 복수의 레이저 수신부(250)는 실린더 형상을 가질 수 있다.On the other hand, the laser light reflected from the object after reaching the object is reflected by each side surface of the second reflecting portion 240, and the plurality of laser receiving portions 250 are reflected by each side surface of the second reflecting portion 240 And receives the re-reflected laser light. The laser light received by the plurality of laser receiving units 250 can be used to estimate the distance to the object, the motion of the object, and the like. In order for the plurality of laser receiving units 250 to efficiently receive laser light, the plurality of laser receiving units 250 may have a cylinder shape.

이때, 복수의 레이저 발광부(210)의 개수, 복수의 빔 스티어링부(220)의 개수, 제1 반사부(230)의 옆면의 개수, 제2 반사부(240)의 옆면의 개수, 그리고 복수의 레이저 수신부(250)의 개수는 서로 동일할 수 있다. 그리고, 복수의 빔 스티어링부(220) 각각은 제1 반사부(230)의 각 옆면에 대응하도록 레이저 광의 방향을 조절할 수 있으며, 제1 반사부(230)의 각 옆면은 제2 반사부(240)의 각 옆면에 대응하도록 배치될 수 있다. 즉, 각 빔 스티어링부(220)에 의하여 출력된 레이저 광은 제1 반사부(230)의 대응하는 각 옆면에 도달하며, 제1 반사부(230)의 각 옆면에 의하여 반사된 광은 제2 반사부(240)의 대응하는 각 옆면에 도달할 수 있다. At this time, the number of the laser emitting units 210, the number of the plurality of beam steering units 220, the number of side faces of the first reflecting unit 230, the number of side faces of the second reflecting unit 240, The number of the laser receiving units 250 may be equal to each other. Each of the plurality of beam steering parts 220 may adjust the direction of the laser beam to correspond to each side surface of the first reflecting part 230. Each side surface of the first reflecting part 230 may be provided with a second reflecting part 240 As shown in Fig. That is, the laser light output by each beam steering unit 220 reaches each corresponding side surface of the first reflector 230, and the light reflected by each side surface of the first reflector 230 reaches the second And can reach each corresponding side of the reflector 240.

이에 따라, 각 레이저 발광부(210)로부터 출력된 레이저 광은 각 빔 스티어링부(220)에 의하여 확산된 후, 다면체 형상인 제1 반사부(230)의 각 옆면 및 다면체 형상인 제2 반사부(240)의 각 옆면에 의하여 순차적으로 반사되어 객체에 도달할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 레이저 스캐닝 장치(200)의 레이저 발광부(210)가 출력하는 레이저 광은 360˚의 전방향에 도달하는 것이 가능하며, 레이저 발광부(210)를 인위적으로 회전시키지 않고도, 360˚의 전방향을 스캔하는 것이 가능하다. 또한, 객체로부터 반사된 레이저 광은 다면체 형상인 제2 반사부(240)의 각 옆면에 의하여 반사된 후, 각 레이저 수신부(250)에 수신될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 레이저 스캐닝 장치(200)는 360˚의 전방향으로 출력된 후 수신되는 레이저 광을 검출하는 것이 가능하다. Accordingly, the laser light output from each laser emitting unit 210 is diffused by each beam steering unit 220, and then is incident on the respective side surfaces and the polyhedron of the first reflecting unit 230, The light can be sequentially reflected by each side surface of the light guide 240 to reach the object. Therefore, the laser light output from the laser emitting unit 210 of the three-dimensional laser scanning device 200 according to the embodiment of the present invention can reach all the directions of 360 degrees, and the laser emitting unit 210 can be artificially It is possible to scan all the directions of 360 degrees. In addition, the laser light reflected from the object may be reflected by each side surface of the second reflecting portion 240 in the form of a polyhedron, and then may be received by each laser receiving portion 250. Accordingly, the three-dimensional laser scanning device 200 according to the embodiment of the present invention is capable of detecting laser light received after being output in 360 o'clock direction.

한편, 제1 반사부(230)의 각 옆면에는 각 빔 스티어링부(220)에 의하여 출력된 빛이 입사되나, 제2 반사부(240)의 각 옆면에는 제1 반사부(230)의 각 옆면에 의하여 반사된 빛뿐만 아니라, 객체에 의하여 반사된 빛이 입사될 수 있다. 제1 반사부230)의 각 옆면과 각 빔 스티어링부(220) 간의 거리에 비하여, 제2 반사부(240)의 각 옆면과 객체 간의 거리가 현저히 크므로, 객체에 의하여 반사된 빛이 입사되는 입사면이 각 빔 스티어링부(220)에 의하여 반사된 빛이 입사되는 입사면보다 넓어야 한다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따르면, 제2 반사부(240)의 각 옆면의 넓이는 제1 반사부(230)의 각 옆면의 넓이보다 클 수 있다. 예를 들어, 제2 반사부(240)의 각 옆면의 넓이는 제1 반사부(230)의 각 옆면의 넓이의 2배 내지 100배일 수 있다. Light emitted from each of the beam steering parts 220 is incident on each of the side surfaces of the first reflecting part 230. On each side surface of the second reflecting part 240, The light reflected by the object as well as the light reflected by the object may be incident. The distance between each side surface of the second reflecting portion 240 and the object is significantly larger than the distance between each side surface of the first reflecting portion 230 and each beam steering portion 220. Therefore, The incident surface must be wider than the incident surface where the light reflected by each beam steering portion 220 is incident. Thus, according to the embodiment of the present invention, the width of each side face of the second reflecting portion 240 may be larger than the width of each side face of the first reflecting portion 230. For example, the width of each side surface of the second reflecting portion 240 may be 2 to 100 times the width of each side surface of the first reflecting portion 230.

이때, 제1 반사부(230) 및 제2 반사부(240)는 복수의 옆면을 포함하는 다각뿔 형상일 수 있으며, 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 도 2 내지 3에서는 제1 반사부(230) 및 제2 반사부(240)가 사각뿔인 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 반사부(230) 및 제2 반사부(240)는 삼각뿔, 사각뿔, 오각뿔, 육각뿔, 팔각뿔, 십각뿔 및 십이각뿔 중 하나일 수 있다. 이와 같이, 제1 반사부(230) 및 제2 반사부(240)가 서로 마주보며, 거리가 가까워질수록 옆면의 폭이 좁아지는 다각뿔 형상인 경우, 제1 반사부(230)에 의하여 반사된 레이저 광이 제2 반사부(240)로 효율적으로 입사될 수 있으며, 제1 반사부(230)에서 제2 반사부(240)로 향하는 레이저 광의 경로와 수직하는 방향으로 360˚ 전범위에 대하여 레이저 광이 확산되는 것이 가능하다. 이때, 제2 반사부(240)의 하단, 즉 제1 반사부(230)와 가깝게 배치되는 영역은 제1 반사부(230)에 의하여 반사된 레이저 광의 입사면이 될 수 있고, 제2 반사부(240)의 상단, 즉 제1 반사부(230)와 멀리 배치되는 영역은 객체에 의하여 반사된 레이저 광의 입사면이 될 수 있다. At this time, the first and second reflective portions 230 and 240 may have a polygonal pyramid shape including a plurality of side surfaces, and may be arranged to face each other. 2 to 3, the first reflector 230 and the second reflector 240 are rectangular horns. However, the present invention is not limited thereto. For example, the first reflective portion 230 and the second reflective portion 240 may be any one of a triangular pyramid, a quadrangular pyramid, a pyramidal pyramid, a hexagonal pyramid, an octagonal pyramid, a decagonal pyramid, and a twin pyramid. When the first reflecting portion 230 and the second reflecting portion 240 are opposed to each other and the polygonal pyramid has a smaller width than the first reflecting portion 230, The laser beam can be efficiently incident on the second reflective portion 240 and the laser beam can be efficiently incident on the entire 360 占 range in the direction perpendicular to the path of the laser beam directed from the first reflective portion 230 to the second reflective portion 240 It is possible to diffuse the light. At this time, the lower end of the second reflector 240, that is, a region disposed close to the first reflector 230 may be an incident surface of the laser beam reflected by the first reflector 230, The upper end of the first reflector 240, that is, the area located far away from the first reflector 230, may be the incident surface of the laser light reflected by the object.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 제2 반사부(240) 및 복수의 레이저 수신부(250) 사이에 배치되며, 객체에 의하여 반사된 후 제2 반사부(240)의 복수의 옆면으로부터 재반사된 레이저 광을 집속하는 집속 렌즈(260)를 더 포함할 수 있다. 이때, 집속 렌즈(260)는 빔 스티어링부(220) 및 제1 반사부(230)와 인접하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 집속 렌즈(260) 상에 복수의 빔 스티어링부(220) 및 제1 반사부(230)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 객체에 의하여 반사된 후 레이저 수신부(250)에 도달하는 레이저 광의 수신 효율이 높아질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the second reflecting unit 240 and the plurality of laser receiving units 250 are disposed between the first reflecting unit 240 and the second reflecting unit 240, And a condensing lens 260 for condensing the laser beam. At this time, the focusing lens 260 may be disposed adjacent to the beam steering part 220 and the first reflecting part 230. For example, as shown, a plurality of beam steering parts 220 and a first reflecting part 230 may be disposed on the focusing lens 260. Accordingly, the efficiency of receiving laser light reaching the laser receiving unit 250 after being reflected by the object can be increased.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 레이저 발광부(210)가 출력하는 레이저 광의 경로 상에 각각 배치되며, 복수의 레이저 발광부(210)가 출력하는 레이저 광을 굴절시키는 복수의 미러(270)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 복수의 빔 스티어링부(220)는 복수의 미러(270)에 의하여 굴절된 레이저 광의 경로 상에 각각 배치될 수 있다. 이에 따라, 3차원 레이저 스캐닝 장치(200) 내 복수의 레이저 발광부(210)의 위치의 자유도를 높일 수 있다. Further, according to the embodiment of the present invention, a plurality of mirrors (not shown) disposed on the path of the laser light output by the plurality of laser emitting units 210 and refracting the laser light output from the plurality of laser emitting units 210 270). The plurality of beam steering parts 220 may be disposed on the path of the laser beam refracted by the plurality of mirrors 270, respectively. Accordingly, the degree of freedom of the position of the plurality of laser emitting units 210 in the three-dimensional laser scanning device 200 can be increased.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 레이저 스캐닝 장치(200)는 구동부(280) 및 제어부(290)를 더 포함할 수 있다. 구동부(280)는 복수의 레이저 발광부(210), 복수의 빔 스티어링부(220) 및 복수의 레이저 수신부(250)를 각각 구동시킬 수 있으며, 이는 복수의 레이저 발광부(210)를 구동시키기 위한 구동 회로, 복수의 빔 스티어링부(220)를 구동시키기 위한 구동 회로 및 복수의 레이저 수신부(250)를 구동시키기 위한 구동 회로로 구현될 수 있다. 또한, 제어부(290)는 구동부(280)를 제어할 수 있으며, 이는 복수의 레이저 발광부(210)에 대한 구동 회로, 복수의 빔 스티어링부(220)에 대한 구동 회로 및 복수의 레이저 수신부(250)에 대한 구동 회로를 각각 또는 통합하여 제어하는 제어 회로로 구현될 수 있다. 도 2에서는 구동부(280) 및 제어부(290)가 3차원 레이저 스캐닝 장치(200)의 하단에 배치되는 것을 예로 들고 있으나, 구동부(280) 및 제어부(290)의 위치는 제한되지 않는다. 또한, 도 1에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 레이저 스캐닝 장치는 복수의 레이저 수신부(250)가 수신한 신호를 처리하는 신호 처리부(미도시) 및 신호 처리부에 의하여 처리된 신호를 컴퓨팅 장치로 전송하는 통신부(미도시)를 더 포함할 수도 있다. Meanwhile, the 3D laser scanning apparatus 200 according to the embodiment of the present invention may further include a driving unit 280 and a control unit 290. The driving unit 280 can drive the plurality of laser emitting units 210, the plurality of beam steering units 220 and the plurality of laser receiving units 250, A driving circuit for driving the plurality of beam steering parts 220, and a driving circuit for driving the plurality of laser receiving parts 250. [ The control unit 290 may control the driving unit 280 and may include a driving circuit for the plurality of laser emitting units 210, a driving circuit for the plurality of beam steering units 220, and a plurality of laser receiving units 250 ), Respectively, or a control circuit for integrally controlling the driving circuits. 2, the driving unit 280 and the control unit 290 are disposed at the lower end of the 3D laser scanning device 200. However, the positions of the driving unit 280 and the control unit 290 are not limited. 1, a three-dimensional laser scanning apparatus according to an embodiment of the present invention includes a signal processing unit (not shown) for processing a signal received by a plurality of laser receiving units 250 and a signal processing unit (Not shown) to the computing device.

또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 3차원 레이저 스캐닝 장치(200)는 케이스 내에 수용될 수도 있다. 이때, 복수의 레이저 발광부(210), 복수의 레이저 수신부(250) 및 복수의 미러(270)를 수용하는 영역은 불투명 케이스이고, 복수의 빔 스티어링부(220), 제1 반사체(230) 및 제2 반사체(240)를 수용하는 영역은 투명 케이스일 수 있다.In addition, the 3D laser scanning apparatus 200 according to an embodiment of the present invention may be accommodated in a case. At this time, an area for accommodating the plurality of laser emitting units 210, the plurality of laser receiving units 250 and the plurality of mirrors 270 is an opaque case, and the plurality of beam steering units 220, the first reflector 230, The area accommodating the second reflector 240 may be a transparent case.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 3차원 레이저 스캐닝 장치가 차량에 장착된 예를 나타낸다. 6 shows an example in which a 3D laser scanning apparatus according to an embodiment of the present invention is mounted on a vehicle.

도 6을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 3차원 레이저 스캐닝 장치(200)는 차체의 상단에 장착될 수 있으며, 차량(1)의 전방뿐만 아니라 360˚ 전방향을 스캐닝하는 것이 가능하다. Referring to FIG. 6, the 3D laser scanning apparatus 200 according to an embodiment of the present invention can be mounted on the upper end of the vehicle body, and it is possible to scan not only the front of the vehicle 1 but also all directions 360 degrees .

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that

200: 3차원 레이저 스캐닝 장치
210: 레이저 발광부
220: 빔 스티어링부
230: 제1 반사체
240: 제2 반사체
250: 레이저 수신부
260: 집속 렌즈
270: 미러
280: 구동부
290: 제어부200: 3D laser scanning device
210:
220: beam steering part
230: first reflector
240: second reflector
250: laser receiver
260: focusing lens
270: mirror
280:
290:

Claims (13)

레이저 광을 출력하는 복수의 레이저 발광부,
상기 복수의 레이저 발광부로부터 출력된 레이저 광의 방향을 조절하는 복수의 빔 스티어링부,
상기 복수의 빔 스티어링부로부터 출력된 레이저 광을 반사하는 복수의 옆면을 포함하는 다면체 형상의 제1 반사부,
상기 제1 반사부와 이격되어 배치되며, 객체로부터 반사된 레이저 광을 반사하는 복수의 옆면을 포함하는 다면체 형상의 제2 반사부, 그리고
상기 제2 반사부에 의하여 반사된 레이저 광을 수신하는 복수의 레이저 수신부
를 포함하고,
상기 복수의 레이저 발광부의 개수, 상기 복수의 빔 스티어링부의 개수, 상기 제1 반사부의 옆면의 개수, 상기 제2 반사부의 옆면의 개수, 그리고 상기 복수의 레이저 수신부의 개수는 서로 동일하며,
상기 제1 반사부의 각 옆면은 상기 제2 반사부의 각 옆면에 대응하도록 배치되고,
상기 제2 반사부의 각 옆면의 넓이는 상기 제1 반사부의 각 옆면의 넓이보다 큰 3차원 레이저 스캐닝 장치.A plurality of laser emitting units for outputting laser light,
A plurality of beam steering parts for adjusting a direction of laser light output from the plurality of laser emitting parts,
A first reflector having a polyhedral shape including a plurality of side faces that reflect laser light output from the plurality of beam steering parts,
A second reflecting portion disposed at a distance from the first reflecting portion, the second reflecting portion including a plurality of side faces reflecting the laser light reflected from the object,
And a plurality of laser receivers for receiving the laser light reflected by the second reflector,
Lt; / RTI >
Wherein the number of the plurality of laser emitting units, the number of the plurality of beam steering units, the number of the side surfaces of the first reflecting unit, the side surfaces of the second reflecting unit, and the number of the plurality of laser receiving units are equal to each other,
Wherein each side surface of the first reflecting portion is disposed to correspond to each side surface of the second reflecting portion,
Wherein the width of each side face of the second reflecting portion is larger than the width of each side face of the first reflecting portion. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 복수의 빔 스티어링부 각각은 상기 제1 반사부의 각 옆면에 대응하도록 상기 레이저 광의 방향을 조절하는 3차원 레이저 스캐닝 장치.The method according to claim 1,
Wherein each of the plurality of beam steering portions adjusts the direction of the laser light so as to correspond to each side surface of the first reflecting portion. 제4항에 있어서,
상기 복수의 빔 스티어링부 각각은 MEMS(Micro Electro Mechanical system) 미러를 포함하는 3차원 레이저 스캐닝 장치. 5. The method of claim 4,
Wherein each of the plurality of beam steering portions includes a MEMS (Micro Electro Mechanical System) mirror. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 반사부의 각 옆면으로부터 반사된 광은 상기 제2 반사부의 각 옆면으로부터 더 반사된 후 상기 객체에 도달하는 3차원 레이저 스캐닝 장치.The method according to claim 1,
Wherein the light reflected from each side surface of the first reflecting portion reaches the object after being further reflected from each side surface of the second reflecting portion. 제1항에 있어서,
상기 제1 반사부 및 상기 제2 반사부는 각각 복수의 옆면을 포함하는 다각뿔 형상인 3차원 레이저 스캐닝 장치. The method according to claim 1,
Wherein the first reflecting portion and the second reflecting portion each have a polygonal pyramid shape including a plurality of side faces. 제8항에 있어서,
상기 제1 반사부 및 상기 제2 반사부는 삼각뿔, 사각뿔, 오각뿔, 육각뿔, 팔각뿔, 십각뿔 및 십이각뿔 중 하나인 3차원 레이저 스캐닝 장치. 9. The method of claim 8,
Wherein the first reflective portion and the second reflective portion are one of a triangular pyramid, a quadrangular pyramid, a pyramidal pyramid, a hexagonal pyramid, an octagonal pyramid, a decagonal pyramid, and a dorsal pyramid. 제1항에 있어서,
상기 제2 반사부 및 상기 복수의 레이저 수신부 사이에 배치되며, 상기 제2 반사부의 복수의 옆면으로부터 반사된 후 상기 복수의 레이저 수신부로 향하는 레이저 광을 집속하는 집속 렌즈를 더 포함하는 3차원 레이저 스캐닝 장치. The method according to claim 1,
Further comprising a focusing lens disposed between the second reflecting portion and the plurality of laser receiving portions for focusing laser light directed to the plurality of laser receiving portions after being reflected from a plurality of side faces of the second reflecting portion, Device. 제1항에 있어서,
상기 복수의 레이저 발광부가 출력하는 레이저 광의 경로 상에 각각 배치되며, 상기 복수의 레이저 발광부가 출력하는 레이저 광을 굴절시키는 복수의 미러를 더 포함하며,
상기 복수의 빔 스티어링부는 상기 복수의 미러에 의하여 굴절된 레이저 광의 경로 상에 각각 배치되는 3차원 레이저 스캐닝 장치. The method according to claim 1,
Further comprising a plurality of mirrors disposed on a path of the laser light output by the plurality of laser light emitting units and refracting the laser light output by the plurality of laser light emitting units,
Wherein the plurality of beam steering portions are respectively disposed on a path of laser light refracted by the plurality of mirrors. 3차원 레이저 스캐닝 장치, 그리고 상기 3차원 레이저 스캐닝 장치로부터 수신한 신호를 이용하여 상기 3차원 레이저 스캐닝 장치와 객체 간의 거리를 연산하는 컴퓨팅 장치를 포함하며,
상기 3차원 레이저 스캐닝 장치는
레이저 광을 출력하는 복수의 레이저 발광부,
상기 복수의 레이저 발광부로부터 출력된 레이저 광의 방향을 조절하는 복수의 빔 스티어링부,
상기 복수의 빔 스티어링부로부터 출력된 레이저 광을 반사하는 복수의 옆면을 포함하는 다면체 형상의 제1 반사부,
상기 제1 반사부와 이격되어 배치되며, 객체로부터 반사된 레이저 광을 반사하는 복수의 옆면을 포함하는 다면체 형상의 제2 반사부, 그리고
상기 제2 반사부에 의하여 반사된 레이저 광을 수신하는 복수의 레이저 수신부
를 포함하고,
상기 복수의 레이저 발광부의 개수, 상기 복수의 빔 스티어링부의 개수, 상기 제1 반사부의 옆면의 개수, 상기 제2 반사부의 옆면의 개수, 그리고 상기 복수의 레이저 수신부의 개수는 서로 동일하며,
상기 제1 반사부의 각 옆면은 상기 제2 반사부의 각 옆면에 대응하도록 배치되고,
상기 제2 반사부의 각 옆면의 넓이는 상기 제1 반사부의 각 옆면의 넓이보다 큰 3차원 레이저 스캐닝 시스템. A 3D laser scanning device, and a computing device for computing a distance between the 3D laser scanning device and the object using signals received from the 3D laser scanning device,
The three-dimensional laser scanning device
A plurality of laser emitting units for outputting laser light,
A plurality of beam steering parts for adjusting a direction of laser light output from the plurality of laser emitting parts,
A first reflector having a polyhedral shape including a plurality of side faces that reflect laser light output from the plurality of beam steering parts,
A second reflecting portion disposed at a distance from the first reflecting portion, the second reflecting portion including a plurality of side faces reflecting the laser light reflected from the object,
And a plurality of laser receivers for receiving the laser light reflected by the second reflector,
Lt; / RTI >
Wherein the number of the plurality of laser emitting units, the number of the plurality of beam steering units, the number of the side surfaces of the first reflecting unit, the side surfaces of the second reflecting unit, and the number of the plurality of laser receiving units are equal to each other,
Wherein each side surface of the first reflecting portion is disposed to correspond to each side surface of the second reflecting portion,
Wherein a width of each side face of the second reflecting portion is larger than a width of each side face of the first reflecting portion. 제12항에 있어서,
상기 컴퓨팅 장치는 TOF(Time Of Flight) 방식 또는 PS(Phase Shift) 방식에 따라 상기 거리를 연산하는 3차원 레이저 스캐닝 시스템.13. The method of claim 12,
Wherein the computing device computes the distance according to a time of flight (TOF) method or a phase shift (PS) method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102170890B1 (en) * 2018-11-19 2020-10-28 주식회사 엠쏘텍 Lidar housing device
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KR102250687B1 (en) * 2018-12-28 2021-05-10 광운대학교 산학협력단 2D Lidar-based Full 3D measurement method for 3D VR and Apparatus Therefor
KR102299264B1 (en) * 2019-01-16 2021-09-07 삼성전자주식회사 Lidar device
KR102284271B1 (en) * 2019-07-22 2021-08-02 (주)카네비컴 Rotary type lidar sensor using inductive power and wireless data transmission
JP2024055307A (en) * 2022-10-07 2024-04-18 デクセリアルズ株式会社 Light irradiation device, light distance measuring device and vehicle

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015535337A (en) * 2012-09-14 2015-12-10 ファロ テクノロジーズ インコーポレーテッド Laser scanner with dynamic adjustment of angular scan speed

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101162439B1 (en) * 2010-05-20 2012-07-04 임용근 A measurement apparatus for 3D scanner
KR20160096454A (en) * 2015-02-05 2016-08-16 한화테크윈 주식회사 LADAR system
KR101785253B1 (en) * 2015-03-20 2017-10-16 주식회사 엠쏘텍 LIDAR Apparatus

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015535337A (en) * 2012-09-14 2015-12-10 ファロ テクノロジーズ インコーポレーテッド Laser scanner with dynamic adjustment of angular scan speed

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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