KR101977315B1 - 라이다 장치 - Google Patents

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KR101977315B1
KR101977315B1 KR1020180081898A KR20180081898A KR101977315B1 KR 101977315 B1 KR101977315 B1 KR 101977315B1 KR 1020180081898 A KR1020180081898 A KR 1020180081898A KR 20180081898 A KR20180081898 A KR 20180081898A KR 101977315 B1 KR101977315 B1 KR 101977315B1
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정지성
장준환
김동규
황성의
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주식회사 에스오에스랩
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Abstract

본 발명은 라이다 장치로서, 레이저를 출사하는 레이저 출력부; 상기 레이저 출력부로부터 발생되는 폐열을 방열하기 위한 레이저 방열부; 그 내부에 관통홀이 형성되는 다면 기둥 형상을 가지고, 회전축을 따라 회전하며 상기 레이저 출력부로부터 출사된 레이저를 대상체를 향해 반사하되, 상기 레이저 방열부와 인접한 영역에 배치되는 회전 다면 미러; 및 상기 회전 다면 미러에 설치되어 상기 관통홀을 통과해 상기 레이저 방열부로 이동하는 기류를 생성하는 쿨링팬;을 포함하는 라이다 장치에 관한 것이다.

Description

라이다 장치{A LIDAR DEVICE}
본 발명은 레이저를 이용하여 주변의 거리 정보를 획득하는 라이다 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 대상체에 레이저를 조사하고 상기 대상체로부터 반사되는 레이저를 감지하여, 레이저 조사 시간 및 감지 시간의 측정을 통해 레이저의 비행시간정보를 획득함으로써 주변 대상체와의 거리 정보를 획득하는 라이다 장치에 관한 것이다.
근래에, 자율주행자동차 및 무인자동차에 대한 관심과 함께 라이다(LiDAR: Light Detection and Ranging)가 각광받고 있다. 라이다는 레이저를 이용하여 주변의 거리 정보를 획득하는 장치로서, 정밀도 및 해상도가 뛰어나며 사물을 입체로 파악할 수 있다는 장점 덕분에, 자동차뿐만 아니라 드론, 항공기 등 다양한 분야에 적용되고 있는 추세이다.
한편, 라이다는 레이저를 이용하기 때문에 그 특성상 작동 중 폐열이 발생하게 되는데, 이러한 폐열을 방열하지 않으면 라이다 장치의 성능이 감소될 수 있다. 이에 라이다 장치의 성능 확보를 위한 라이다 장치의 방열 문제가 이슈화 되고있다.
일 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 스캐닝 구조를 이용하여 라이다 장치를 방열하는 것이다.
다른 일 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 회전하는 미러에 제공되는 회전력을 이용하여 쿨링팬을 회전시키는 것이다.
또 다른 일 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 레이저 방열부를 이용하여 레이저 출력부로부터 발생되는 폐열을 방열하는 것이다.
또 다른 일 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 레이저 방열부를 이용하여 레이저 출력부로부터 발생되는 폐열과 주변 공기와의 열 교환을 유도하는 것이다.
또 다른 일 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 레이저 방열부를 이용하여 레이저 출력부로부터 발생되는 폐열과 주변 공기와의 열 교환 면적을 넓히는 것이다.
일 실시예에 따르면, 레이저를 출사하는 레이저 출력부; 상기 레이저 출력부로부터 발생되는 폐열을 방열하기 위한 레이저 방열부; 그 내부에 관통홀이 형성되는 다면 기둥 형상을 가지고, 회전축을 따라 회전하며 상기 레이저 출력부로부터 출사된 레이저를 대상체를 향해 반사하되, 상기 레이저 방열부와 인접한 영역에 배치되는 회전 다면 미러; 및 상기 회전 다면 미러에 설치되어 상기 관통홀을 통과해 상기 레이저 방열부로 이동하는 기류를 생성하는 쿨링팬;을 포함하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 평판 형태로 제공되는 하부 베이스; 상기 하부 베이스와 마주보도록 배치되는 상부 베이스; 상기 상부 베이스에 설치되어 레이저를 출사하는 레이저 출력부; 상기 레이저 출력부로부터 발생되는 폐열을 방열하기 위한 레이저 방열부; 상기 하부 베이스에 설치되며, 그 내부에 관통홀이 형성되는 다면 기둥 형상을 가지고, 회전축을 따라 회전하며 상기 레이저 출력부로부터 출사된 레이저를 대상체를 향해 반사하되, 상기 레이저 방열부와 인접한 영역에 배치되는 회전 다면 미러; 및 상기 회전 다면 미러에 설치되어 상기 관통홀을 통과해 상기 레이저 방열부로 이동하는 기류를 생성하는 쿨링팬;을 포함하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따르면, 다면 기둥의 형상을 가지고, 회전축을 따라 회전하되 일측으로부터 제공되는 레이저를 대상체를 향해 반사하는 회전 다면 미러로서, 상기 회전축과 수평인 제1 면; 상기 제1 면과 한 변을 공유하되, 상기 회전축과 수평인 제2 면; 및 상기 회전 다면 미러의 내부에 형성되되, 원 기둥 형상을 가지고, 상기 회전축을 중심축으로 가지는 관통홀; 및 상기 관통홀에 설치되어, 상기 관통홀을 통과하는 기류를 생성하는 쿨링팬을 포함하는 회전 다면 미러가 제공될 수 있다.
본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따르면, 라이다 장치의 스캐닝 구조를 이용하여 라이다 장치를 방열할 수 있다.
다른 일 실시예에 따른 라이다 장치는 회전하는 미러에 제공되는 회전력을 이용하여 쿨링팬을 회전시킬 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저 방열부를 이용하여 레이저 출력부로부터 발생되는 폐열을 방열할 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저 방열부를 이용하여 레이저 출력부로부터 발생되는 폐열과 주변 공기와의 열 교환을 유도할 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저 방열부를 이용하여 레이저 출력부로부터 발생되는 폐열과 주변 공기와의 열 교환 면적을 넓힐 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타내는 블락도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 라이다 장치에서 스캐닝부의 기능을 설명하기 위한 블락도이다.
도 3은 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타내는 블락도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타내는 사시도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 회전 다면 미러를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 제1 구현예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 측면도이다.
도 8은 제2 구현예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 측면도이다.
도 9는 제3 구현예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 측면도이다.
본 발명의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해질 것이다. 다만, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이며, 또한, 구성요소(element) 또는 층이 다른 구성요소 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성요소 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 구성요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 원칙적으로 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 레이저를 출사하는 레이저 출력부; 상기 레이저 출력부로부터 발생되는 폐열을 방열하기 위한 레이저 방열부; 그 내부에 관통홀이 형성되는 다면 기둥 형상을 가지고, 회전축을 따라 회전하며 상기 레이저 출력부로부터 출사된 레이저를 대상체를 향해 반사하되, 상기 레이저 방열부와 인접한 영역에 배치되는 회전 다면 미러; 및 상기 회전 다면 미러에 설치되어 상기 관통홀을 통과해 상기 레이저 방열부로 이동하는 기류를 생성하는 쿨링팬;을 포함하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 레이저 방열부는 상기 회전 다면 미러의 회전축 상에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 레이저 방열부는 상기 관통홀로 삽입될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 관통홀은 원 기둥 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 쿨링팬은 상기 회전 다면 미러와 결합되어, 상기 회전 다면 미러의 회전축을 따라 상기 회전 다면 미러와 일체로 회전할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 쿨링팬은 상기 관통홀에 설치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 라이다 장치는 상기 회전 다면 미러에 회전력을 제공하는 구동부; 및 상기 구동부로부터 제공되는 회전력을 상기 쿨링팬으로 전달하는 회전력 전달부;를 더 포함하고, 상기 쿨링팬은 상기 전달되는 회전력으로 상기 회전 다면 미러의 회전축을 따라 회전할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 쿨링팬은 상기 회전 다면 미러와 반대 방향으로 회전할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 라이다 장치는 상기 쿨링팬에 회전력을 제공하는 구동부를 더 포함하고, 상기 쿨링팬은 상기 제공되는 회전력으로 회전하되, 상기 회전 다면 미러와 결합되어, 상기 회전 다면 미러의 회전축을 따라 상기 회전 다면 미러와 일체로 회전할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 평판 형태로 제공되는 하부 베이스; 상기 하부 베이스와 마주보도록 배치되는 상부 베이스; 상기 상부 베이스에 설치되어 레이저를 출사하는 레이저 출력부; 상기 레이저 출력부로부터 발생되는 폐열을 방열하기 위한 레이저 방열부; 상기 하부 베이스에 설치되며, 그 내부에 관통홀이 형성되는 다면 기둥 형상을 가지고, 회전축을 따라 회전하며 상기 레이저 출력부로부터 출사된 레이저를 대상체를 향해 반사하되, 상기 레이저 방열부와 인접한 영역에 배치되는 회전 다면 미러; 및 상기 회전 다면 미러에 설치되어 상기 관통홀을 통과해 상기 레이저 방열부로 이동하는 기류를 생성하는 쿨링팬;을 포함하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하부 베이스는 상기 쿨링팬에 의해 생성되는 기류가 통과할 수 있는 홀을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 다면 기둥의 형상을 가지고, 회전축을 따라 회전하되 일측으로부터 제공되는 레이저를 대상체를 향해 반사하는 회전 다면 미러로서, 상기 회전축과 수평인 제1 면; 상기 제1 면과 한 변을 공유하되, 상기 회전축과 수평인 제2 면; 및 상기 회전 다면 미러의 내부에 형성되되, 원 기둥 형상을 가지고, 상기 회전축을 중심축으로 가지는 관통홀; 및 상기 관통홀에 설치되어, 상기 관통홀을 통과하는 기류를 생성하는 쿨링팬을 포함하는 회전 다면 미러가 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 면과 상기 제2 면이 이루는 각도는 적어도 90도 이상일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 쿨링팬은 상기 제1 면 및 상기 제2 면과 일체로 회전할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 쿨링팬은 상기 제1 면 및 상기 제2 면과 반대 방향으로 회전할 수 있다.
1. 라이다 장치 및 용어정리
라이다 장치는 레이저를 이용하여 대상체의 거리 및 위치를 탐지하기 위한 장치이다. 예를 들어 라이다 장치와 대상체와의 거리 및 라이다 장치를 기준으로 한 대상체의 위치는 (R,
Figure 112018069464259-pat00001
,
Figure 112018069464259-pat00002
)로 나타낼 수 있다. 또한, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 라이다 장치와 대상체와의 거리 및 라이다 장치를 기준으로 한 대상체의 위치는 직교좌표계 (X,Y,Z), 원통좌표계 (R,
Figure 112018069464259-pat00003
,z) 등으로 나타낼 수 있다.
또한 라이다 장치는 대상체와의 거리(R)를 결정하기 위하여, 대상체로부터 반사된 레이저를 이용할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 라이다 장치는 대상체와의 거리(R)를 결정하기 위해 출사된 레이저와 감지된 레이저의 시간차이인 비행시간(TOF: Time Of Flight)을 이용할 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치는 레이저를 출력하는 레이저 출력부와 반사된 레이저를 감지하는 센서부를 포함할 수 있다. 라이다 장치는 레이저 출력부에서 레이저가 출력된 시간을 확인하고, 대상체로부터 반사된 레이저를 센서부에서 감지한 시간을 확인하여, 출사된 시간과 감지된 시간의 차이에 기초하여 대상체와의 거리를 판단할 수 있다.
또한 일 실시예에 따르면, 라이다 장치는 대상체와의 거리(R)를 결정하기 위해 감지된 레이저의 감지 위치를 기초로 삼각측량법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부에서 출사된 레이저가 상대적으로 가까운 대상체로부터 반사되는 경우 상기 반사된 레이저는 센서부 중 레이저 출력부와 상대적으로 먼 지점에서 감지될 수 있다. 또한, 레이저 출력부에서 출사된 레이저가 상대적으로 먼 대상체로부터 반사되는 경우 상기 반사된 레이저는 센서부 중 레이저 출력부와 상대적으로 가까운 지점에서 감지될 수 있다. 이에 따라, 라이다 장치는 레이저의 감지 위치의 차이를 기초로 대상체와의 거리를 판단할 수 있다.
또한 일 실시예에 따르면, 라이다 장치는 대상체와의 거리(R)를 결정하기 위해 감지된 레이저의 위상변화(Phase shift)를 이용할 수 있다. 예를 들어 라이다 장치는 레이저 출력부에서 출사된 레이저를 AM(Amplitude Modulation)시켜 진폭에 대한 위상을 감지하고, 스캔영역상에 존재하는 대상체로부터 반사된 레이저의 진폭에 대한 위상을 감지하여 출사된 레이저와 감지된 레이저의 위상 차이에 기초하여 스캔영역상에 존재하는 대상체와의 거리를 판단할 수 있다.
또한 일 실시예에 따르면, 라이다 장치는 조사되는 레이저의 각도를 이용하여 대상체의 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치에서 라이다 장치의 스캔영역을 향해 조사된 하나의 레이저의 조사 각도(
Figure 112018069464259-pat00004
,
Figure 112018069464259-pat00005
)를 알 수 있는 경우, 상기 스캔영역상에 존재하는 대상체로부터 반사된 레이저가 센서부에서 감지된다면, 라이다 장치는 조사된 레이저의 조사 각도(
Figure 112018069464259-pat00006
,
Figure 112018069464259-pat00007
)로 상기 대상체의 위치를 결정할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 라이다 장치는 수광되는 레이저의 각도를 이용하여 대상체의 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 대상체와 제2 대상체가 라이다 장치로부터 같은 거리(R)에 있으나, 라이다 장치를 기준으로 서로 다른 위치(
Figure 112018069464259-pat00008
,
Figure 112018069464259-pat00009
)에 있는 경우, 제1 대상체에서 반사된 레이저와 제2 대상체에서 반사된 레이저는 센서부의 서로 다른 지점에서 감지될 수 있다. 라이다 장치는 반사된 레이저들이 센서부에서 감지된 지점을 기초로 대상체의 위치를 결정할 수 있다.
또한 일 실시예에 따르면, 라이다 장치는 주변의 임의의 대상체의 위치를 탐지하기 위해 대상체를 포함하는 스캔영역을 가질 수 있다. 여기서 스캔영역은 탐지 가능한 영역을 한 화면으로 표현한 것으로 1프레임동안 한 화면을 형성하는 점, 선, 면의 집합을 의미할 수 있다. 또한 스캔영역은 라이다 장치에서 조사된 레이저의 조사영역을 의미할 수 있으며, 조사영역은 1프레임 동안 조사된 레이저가 같은 거리(R)에 있는 구면과 만나는 점, 선, 면의 집합을 의미 할 수 있다. 또한 시야각(FOV, Field of view)은 탐지 가능한 영역(Field)을 의미하며, 라이다 장치를 원점으로 보았을 때 스캔영역이 가지는 각도 범위로 정의 될 수 있다.
2. 라이다 장치의 구성
이하에서는 일 실시예에 따른 라이다 장치의 각 구성요소들에 대하여 상세하게 설명한다.
2.1 라이다 장치의 구성요소
도 1은 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(100)는 레이저 출력부(110), 스캐닝부(120), 센서부(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다. 그러나, 전술한 구성에 국한되지 않고, 상기 라이다 장치(100)는 상기 구성보다 많거나 적은 구성을 갖는 장치일 수 있다. 예를 들어, 상기 라이다 장치는 상기 스캐닝부 없이 상기 레이저 출력부, 상기 센서부 및 상기 제어부만으로 구성될 수 있다.
또한, 라이다 장치(100)에 포함된 레이저 출력부(110), 스캐닝부(120), 센서부(130) 및 제어부(140) 각각은 복수개로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 라이다 장치는 복수 개의 레이저 출력부, 복수 개의 스캐닝부, 복수 개의 센서부로 구성 될 수 있다. 물론, 단일 레이저 출력부, 복수 개의 스캐닝부, 단일 센서부로 구성 될 수도 있다.
라이다 장치(100)에 포함된 레이저 출력부(110), 스캐닝부(120), 센서부(130) 및 제어부(140) 각각은 복수개의 하위 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 라이다 장치는 복수 개의 레이저 출력 소자가 하나의 어레이로 레이저 출력부를 구성할 수 있다.
2.1.1 레이저 출력부
상기 레이저 출력부(110)는 레이저를 출사할 수 있다. 상기 라이다 장치(100)는 상기 출사된 레이저를 이용하여 대상체까지의 거리를 측정할 수 있다.
또한, 상기 레이저 출력부(110)는 하나 이상의 레이저 출력 소자를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 레이저 출력부(110)는 단일 레이저 출력 소자를 포함할 수 있으며, 복수 개의 레이저 출력소자를 포함할 수 있다. 또한 복수 개의 레이저 출력 소자를 포함하는 경우 상기 복수 개의 레이저 출력 소자가 하나의 어레이를 구성할 수 있다.
또한, 상기 레이저 출력부(110)는 905nm대역의 레이저를 출사시킬 수 있으며, 1550nm대역의 레이저를 출사시킬 수 있다. 또한 상기 레이저 출력부(110)는 800nm에서 1000nm사이 파장의 레이저를 출사시킬 수 있는 등 출사된 레이저의 파장은 다양한 범위에 걸쳐있을 수도 있으며, 특정 범위에 있을 수도 있다.
또한, 상기 레이저 출력부(110)의 레이저 출력소자가 복수개인 경우 각 레이저 출력소자는 같은 파장대역의 레이저를 출사시킬 수 있으며, 서로 다른 파장대역의 레이저를 출사시킬 수 있다. 예를 들어, 2개의 레이저 출력소자를 포함하는 레이저 출력부의 경우, 하나의 레이저 출력소자는 905nm대역의 레이저를 출사시킬 수 있으며, 다른 하나의 레이저 출력소자는 1550nm대역의 레이저를 출사시킬 수 있다.
또한 상기 레이저 출력 소자는 레이저 다이오드(Laser Diode:LD), Solid-state laser, high power laser, Light entitling diode(LED), 빅셀(Vertical cavity Surface emitting Laser : VCSEL), External cavity diode laser(ECDL) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
2.1.2 스캐닝부
스캐닝부(120)는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 조사방향 및/또는 크기를 변경할 수 있다. 예를 들어, 상기 스캐닝부(120)는 출사된 레이저의 이동방향을 변경하여 레이저의 조사방향을 변경시킬 수 있으며, 출사된 레이저를 발산시키거나 위상을 변화시켜 레이저의 크기를 변경시키거나 조사방향을 변경시킬 수도 있고, 레이저를 발산시키고 레이저의 이동방향을 변경시켜 레이저의 조사 방향 및 크기를 변경시킬 수도 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 상기 레이저 출력부(110)에서 조사되는 레이저의 조사방향 및/또는 크기를 변경시킴으로써 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 출사된 레이저의 이동방향을 변경시키기 위해 고정된 각도로 레이저의 이동방향을 변경하는 고정미러, 기 설정된 각도 범위에서 노딩(nodding)하며 지속적으로 레이저의 이동방향을 변경하는 노딩미러 및 일 축을 기준으로 회전하며 지속적으로 레이저의 이동방향을 변경하는 회전미러를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 출사된 레이저를 발산시키기 위하여 렌즈, 프리즘, 액체 렌즈(Microfluidie lens), Liquid Crystal 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 출사된 레이저의 위상을 변화시키고 이를 통하여 조사 방향을 변경하기 위하여 OPA(Optical phased array)등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한 상기 노딩미러는 출사된 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경시켜, 레이저의 조사영역을 확장 또는 변경시키는 것으로 기 설정된 각도 범위에서 노딩할 수 있다. 여기서 노딩은 하나 또는 다수의 축을 기준으로 회전하며, 일정 각도 범위 내에서 왕복운동을 하는 것을 지칭할 수 있다. 또한 상기 노딩미러는 공진스캐너(Resonance scanner), MEMs mirror, VCM(Voice Coil Motor)등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한 상기 회전미러는 출사된 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경시켜, 레이저의 조사영역을 확장 또는 변경시키는 것으로, 일 축을 기준으로 회전할 수 있다. 또한 상기 회전미러는 단면미러가 축을 기준으로 회전하는 것일 수 있으며, 원뿔형 미러가 축을 기준으로 회전하는 것일 수도 있고, 다면 미러가 축을 기준으로 회전하는 것일 수도 있으나, 이에 한정되지 않고, 축을 기준으로 각도범위 제한 없이 회전하는 미러일 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 단일한 스캐닝부로 구성될 수도 있고, 복수개의 스캐닝부로 구성될 수도 있다. 또한 상기 스캐닝부는 하나 또는 둘 이상의 광학요소를 포함 할 수 있으며, 그 구성에 제한이 없다.
2.1.3 센서부
센서부(130)는 라이다 장치(100)의 스캔영역 상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 감지할 수 있다.
또한, 상기 센서부(130)는 하나 이상의 센서 소자를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 센서부(130)는 단일 센서소자를 포함할 수 있으며, 복수 개의 센서 소자로 구성된 센서 어레이를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 상기 센서부(130)는 하나의 APD(Avalanche Photodiode)를 포함할 수 있으며, 복수 개의 SPAD(Single-photon avalanche diode)이 어레이로 구성된 SiPM(Silicon PhotoMultipliers)를 포함할 수도 있다. 또한 복수개의 APD를 단일 채널로 구성할 수 있으며, 복수개의 채널로 구성할 수도 있다.
또한 상기 센서 소자는 PN 포토다이오드, 포토트랜지스터, PIN 포토다이오드, APD, SPAD, SiPM, CCD(Charge-Coupled Device)등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
2.1.4 제어부
제어부(140)는 감지된 레이저에 기초하여 상기 라이다 장치로부터 스캔영역 상에 위치하는 대상체까지의 거리를 판단할 수 있다. 또한, 상기 제어부(140)는 상기 레이저 출력부(110), 상기 스캐닝부(120), 상기 센서부(130) 등 상기 라이다 장치의 각 구성요소의 동작을 제어할 수 있다.
2.2 스캐닝부
이하에서는 상기 스캐닝부(120)에 대해서 보다 더 상세하게 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 라이다 장치에서 스캐닝부의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 레이저 출력부(110)에서 출사되는 레이저의 조사영역에 따라 상기 스캐닝부(120)의 기능이 다를 수 있다.
2.2.1 레이저 출력부에서 출사된 레이저의 조사영역이 점 형태인 경우
일 실시예에 따르면, 상기 레이저 출력부(110)가 단일 레이저 출력소자를 갖는 경우 레이저 출력부에서 출사되는 레이저(111)의 조사영역은 점 형태일 수 있다. 이 때, 스캐닝부(120)는 상기 레이저(111)의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치의 스캔영역을 선 형태 또는 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 점 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(111)의 이동방향을 지속적으로 변경하여 레이저의 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라, 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 점 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(111)를 발산하게 하여 상기 레이저의 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라, 라이다 장치의 스캔영역을 선 또는 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 점 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(111)의 위상을 변경하여 레이저의 크기 및 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라, 라이다 장치의 스캔영역을 선 또는 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 1차적으로 점 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(111)의 이동방향을 지속적으로 변경하고, 2차적으로 상기 레이저의 이동방향을 앞서 변경한 이동방향과 다른 방향으로 변경하여 상기 레이저의 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치(100)의 스캔영역을 면 형태로 확장 시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 1차적으로 점 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(111)의 이동방향을 지속적으로 변경하고, 2차적으로 상기 레이저를 발산하게 하여 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 1차적으로 점 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(111)를 발산시키고, 2차적으로 상기 발산된 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하여 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장 시킬 수 있다.
2.2.2 레이저 출력부에서 출사된 레이저의 조사영역이 선 형태인 경우
다른 일 실시예에 따르면 상기 레이저 출력부(110)가 복수 개의 레이저 출력소자로 구성된 경우 레이저 출력부에서 출사되는 레이저(112)의 조사영역은 선 형태일 수 있다. 여기서 스캐닝부(120)는 상기 레이저(112)의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
이 때, 상기 스캐닝부(120)는 선 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(112)의 이동방향을 지속적으로 변경하여 상기 레이저의 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 선 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(112)를 발산시켜 상기 레이저의 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장 시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 선 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(112)의 위상을 변화시켜 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라, 상기 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면 상기 레이저 출력부(110)가 일렬로 배열된 어레이로 구성된 레이저 출력소자를 포함하는 경우 레이저 출력부(110)에서 출사되는 레이저(112)의 조사영역은 선 형태일 수 있다. 여기서 스캐닝부(120)는 상기 레이저(112)의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
이 때, 상기 스캐닝부(120)는 선 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(112)의 이동방향을 지속적으로 변경하여 상기 레이저의 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 선 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(112)를 발산시켜 상기 레이저의 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장 시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 선 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(112)의 위상을 변화시켜 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라, 상기 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
2.2.3 레이저 출력부에서 출사된 레이저의 조사영역이 면 형태인 경우
다른 일 실시예에 따르면 상기 레이저 출력부(110)가 복수 개의 레이저 출력소자로 구성된 경우 레이저 출력부(110)에서 출사되는 레이저(113)의 조사영역은 면 형태일 수 있다. 여기서 스캐닝부(120)는 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
이 때, 상기 스캐닝부(120)는 면 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(113)의 이동방향을 지속적으로 변경하여 상기 레이저의 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 면 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(113)를 발산시켜 상기 레이저의 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 면 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(113)의 위상을 변화시켜 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라, 상기 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면 면 형태의 어레이로 구성된 레이저 출력소자를 포함하는 경우 레이저 출력부(110)에서 출사되는 레이저(113)의 조사영역은 면 형태일 수 있다. 여기서 스캐닝부(120)는 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
이 때, 상기 스캐닝부(120)는 면 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(113)의 이동방향을 지속적으로 변경하여 상기 레이저의 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 면 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(113)를 발산시켜 상기 레이저의 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 면 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(113)의 위상을 변화시켜 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라, 상기 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
이하에서는 상기 레이저 출력부에서 출사되는 레이저의 조사영역이 점 형태인 라이다 장치에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
3. 라이다 장치의 일 실시예
3.1 라이다 장치의 구성
도 3은 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저 출력부(110), 제1 스캐닝부(121), 제2 스캐닝부(126) 및 센서부(130)를 포함할 수 있다.
상기 레이저 출력부(110) 및 상기 센서부(130)은 도 1 및 도 2에서 설명되었으므로, 이하에서 상기 레이저 출력부(110) 및 상기 센서부(130)에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1 및 도 2에서 전술된 스캐닝부(120)는 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 제2 스캐닝부(126)를 포함할 수 있다.
상기 제1 스캐닝부(121)는 상기 출사된 레이저의 조사방향 및/또는 크기를 변경하여 레이저의 조사영역을 선 형태로 확장시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 스캐닝부(121)는 상기 출사된 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하여 레이저의 조사영역을 선 형태로 확장시킬 수 있다. 또한, 상기 제1 스캐닝부(121)는 상기 출사된 레이저를 선 형태로 발산시켜 상기 레이저의 조사영역을 선 형태로 확장시킬 수도 있다.
또한 상기 제2 스캐닝부(126)는 상기 제1 스캐닝부(121)에서 조사된 레이저의 조사방향 및/또는 크기를 변경하여 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 스캐닝부(126)는 상기 제1 스캐닝부(121)에서 조사된 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하여 상기 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다. 또한 상기 제2 스캐닝부(126)는 상기 제1 스캐닝부에서 조사된 레이저를 발산시켜 상기 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 면 형태로 확장 시킬 수 있다.
3.2 라이다 장치의 동작
도 3을 참조하면, 도 3에서는 상기 라이다 장치(100)에서 출사된 레이저의 광경로가 표시된다. 구체적으로, 상기 레이저 출력부(110)는 레이저를 출사할 수 있다. 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저는 상기 제1 스캐닝부(121)에 도달하고, 상기 제1 스캐닝부(121)는 상기 레이저를 상기 제2 스캐닝부(126)를 향하여 조사할 수 있다. 또한. 상기 레이저는 제2 스캐닝부(126)에 도달하고, 상기 제2 스캐닝부(126)는 상기 스캔영역(150)을 향하여 상기 레이저를 조사할 수 있다. 또한 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 상기 레이저는 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사되어 상기 제2 스캐닝부(126)를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있다. 상기 센서부(130)는 상기 제2 스캐닝부(126)를 통하여 조사된 상기 레이저를 감지할 수 있다.
3.2.1 라이다 장치의 조사 방법
라이다 장치(100)는 레이저를 이용하여 라이다 장치(100)로부터 대상체(160)까지의 거리를 측정하기 위한 장치일 수 있다. 따라서 라이다 장치(100)는 대상체(160)를 향해 레이저를 조사해야야 하며, 이에 따라, 라이다 장치(100)는 효율적으로 대상체와의 거리를 측정하기 위한 조사방법을 가질 수 있다. 여기서 조사방법은 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저가 스캔영역상(150)에 위치하는 대상체(160)에 도달하기까지의 조사경로를 결정하고, 스캔영역(150)을 결정하기 위한 방법을 포함할 수 있다. 따라서 이하에서는 상기 라이다 장치의 조사경로 및 스캔영역(150)에 대하여 설명하기로 한다.
구체적으로, 상기 레이저 출력부(110)는 상기 제1 스캐닝부(121)를 향하여 레이저를 출사시킬 수 있으며, 상기 제1 스캐닝부(121)는 출사된 레이저를 상기 제2 스캐닝부(126)를 향해 조사시킬 수 있으며, 상기 제2 스캐닝부(126)는 조사된 레이저를 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 향해 조사시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 조사영역은 점 형태이며, 상기 출사된 레이저는 상기 제1 스캐닝부(121)를 통하여 상기 제2 스캐닝부(126)를 향해 조사될 수 있다. 이 때, 상기 제1 스캐닝부(121)에서 조사영역이 점 형태인 상기 레이저의 조사방향 및/또는 크기를 변경하여 상기 레이저의 조사영역을 선 형태로 확장시킬 수 있다. 즉, 상기 제1 스캐닝부(121)는 상기 레이저 출력부로(110)부터 조사영역이 점 형태인 레이저를 전달 받아 조사영역이 선 형태인 레이저를 상기 제2 스캐닝부(126)를 향해 조사할 수 있다.
이 때, 상기 제2 스캐닝부(126)에서 조사영역이 선 형태인 상기 레이저의 조사방향 및/또는 크기를 변경하여 상기 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있으며, 상기 제1 스캐닝부(121)에서 조사된 레이저는 상기 제2 스캐닝부(126)를 통하여 상기 스캔영역을 향해 조사될 수 있다. 즉, 상기 제2 스캐닝부(126)는 조사영역이 선 형태인 레이저를 상기 제1 스캐닝부(121) 로부터 전달 받아 조사영역이 면 형태인 레이저를 상기 스캔영역(150)을 향해 조사할 수 있다. 그리고 상기 제2 스캐닝부(126)에서 조사영역이 면 형태인 레이저를 조사함으로써 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
3.2.2 라이다 장치의 수광방법
라이다 장치(100)는 대상체로부터 반사된 레이저를 감지하여야 하며, 이에 따라 라이다 장치(100)는 효율적으로 대상체와의 거리를 측정하기 위한 수광방법을 가질 수 있다. 여기서 수광방법은 대상체에서 반사된 레이저가 센서부에 도달하기까지의 수광경로를 결정하고, 센서부에 도달하는 레이저의 양을 결정하기 위한 방법을 포함할 수 있다. 따라서 이하에서 상기 라이다 장치(100)의 수광경로 및 센서부에 도달하는 레이저의 양에 대하여 설명하기로 한다.
구체적으로 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 레이저는 상기 라이다 장치의 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사될 수 있다. 또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저는 상기 제2 스캐닝부(126)를 향할 수 있으며, 상기 제2 스캐닝부(126)는 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저를 전달받아 반사하여 상기 센서부(130)를 향해 조사할 수 있다. 이 때, 상기 대상체(160)의 색상, 재질 등 또는 상기 레이저의 입사각 등에 따라 상기 대상체(160)로부터 반사되는 레이저의 성질이 달라질 수 있다.
또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저는 상기 제2 스캐닝부(126)를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있다. 즉, 상기 대상체로(160)부터 반사된 상기 레이저는 상기 제2 스캐닝부(126)만을 통하여 상기 센서부를 향해 조사될 수 있으며, 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 제2 스캐닝(126)부 모두를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되지 않을 수 있다. 또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저는 상기 제2 스캐닝부(126)만을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있으며, 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 제2 스캐닝(126)부 모두를 통하지 않고 상기 센서부(130)를 향해 조사되지 않을 수 있다. 따라서 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양은 제2 스캐닝부(126)에 기초하여 결정될 수 있다.
또한, 도 3에서는 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저가 상기 제2 스캐닝부(126)만을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되는 것으로 표현하였으나. 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라, 상기 대상체(160) 로부터 반사된 레이저는 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 제2 스캐닝부(126)를 거쳐 상기 센서부(130)에 도달될 수도 있다. 또한, 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저는 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 제2 스캐닝부(126)를 거치지 않고 상기 센서부(130)에 도달될 수도 있다.
상술한 바와 같이 점 형태의 레이저를 출사하는 레이저 출력부(110), 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126)를 포함하는 라이다 장치는 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126)를 이용하여 스캔영역(150)을 면 형태로 확장시킬 수 있다. 따라서, 라이다 장치 자체의 기계적회전을 통하여 스캔영역을 면 형태로 확장시키는 라이다 장치보다 내구성 및 안정성 측면에서 좋은 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 레이저의 확산을 이용하여 스캔영역을 면 형태로 확장시키는 라이다 장치보다 더 먼거리까지 측정이 가능할 수 있다. 또한, 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 제2 스캐닝(126)의 동작을 제어하면 원하는 관심영역(Region Of Interest)으로 레이저를 조사할 수 있다.
4. 노딩미러(Nodding mirror)와 회전 다면 미러(Rotating polygon mirror)를 이용한 라이다 장치
라이다 장치(100)의 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 조사영역이 점 형태인 경우, 라이다 장치(100)는 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126)를 포함할 수 있다. 여기서 조사영역이 점 형태인 출사된 레이저는 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126)를 통하여 레이저의 조사영역이 면 형태로 확장되며, 이에 따라 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)이 면 형태로 확장될 수 있다.
또한 라이다 장치(100)는 그 용도에 따라 요구되는 시야각(FOV)이 다를 수 있다. 예를 들어, 3차원 지도(3D Mapping)을 위한 고정형 라이다 장치의 경우는 수직, 수평방향으로 최대한 넓은 시야각을 요구할 수 있으며, 차량에 배치되는 라이다 장치의 경우는 수평방향으로 상대적으로 넓은 시야각에 비해 수직방향으로 상대적으로 좁은 시야각을 요구할 수 있다. 또한 드론(Dron)에 배치되는 라이다의 경우는 수직, 수평방향으로 최대한 넓은 시야각을 요구 할 수 있다. 따라서 수직방향에서 요구할 수 있는 시야각과 수평방향에서 요구할 수 있는 시야각이 다른 경우, 제1 스캐닝부(121)에서 상대적으로 좁은 시야각을 요구하는 방향으로 레이저의 이동방향을 변경시키고, 제2 스캐닝부(126)에서 상대적으로 넓은 시야각을 요구하는 방향으로 레이저의 이동방향을 변경시키는 것이 라이다 장치(100)의 전체적인 크기를 줄일 수 있다.
또한 라이다 장치(100)는 스캔영역(150)을 향해 조사된 레이저가 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사되는 경우, 반사된 레이저를 감지하여 거리를 측정하는 장치이다. 여기서 레이저는 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)의 색상, 재질 또는 대상체(160)를 향해 조사되는 레이저의 입사각 등에 따라 사방으로 난반사될 수 있다. 따라서 먼 거리에 있는 대상체(160)의 거리를 측정하기 위해서 레이저의 확산을 줄여야 할 수 있으며, 이를 위해 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126)는 레이저의 크기를 확장시키지 않되, 이동방향을 지속적으로 변경하여 레이저의 조사영역을 확장시키는 것일 수 있다.
또한 라이다 장치(100)가 3차원으로 스캔을 하기 위하여 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126)는 레이저의 이동방향을 서로 다른 방향으로 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 스캐닝부(121)는 지면과 수직한 방향으로 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하며, 제2 스캐닝부(126)는 지면과 수평한 방향으로 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경할 수 있다.
또한 라이다 장치(100)에서 제1 스캐닝부(121)는 레이저 출력부(110)로부터 조사영역이 점 형태인 레이저를 전달받는 반면, 제2 스캐닝부(126)는 제1 스캐닝부(121)로부터 조사영역이 선 형태인 레이저를 전달 받을 수 있다. 따라서 제2 스캐닝부(126)는 제1 스캐닝부(121) 보다 크기가 클 수 있다. 또한 이에 따라, 크기가 작은 제1 스캐닝부(121)가 크기가 큰 제2 스캐닝부(126) 보다 스캐닝속도가 빠를 수 있다. 여기서 스캐닝 속도는 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하는 속도를 의미할 수 있다.
또한 라이다 장치(100)는 스캔영역(150)을 향해 조사된 레이저가 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사되는 경우, 반사된 레이저를 감지하여 거리를 측정하는 장치이다. 여기서 레이저는 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)의 색상, 재질 또는 대상체(160)를 향해 조사되는 레이저의 입사각 등에 따라 사방으로 난반사될 수 있다. 따라서 먼 거리에 있는 대상체(160)의 거리를 측정하기 위해 센서부(130)에서 감지할 수 있는 레이저의 양을 증가시켜야 할 수 있으며, 이를 위해 대상체(160)에서 반사된 레이저는 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126) 중 크기가 큰 제2 스캐닝부(126)만을 통하여 센서부(130)를 향해 조사될 수 있다.
따라서 상술한 기능을 원활히 수행할 수 있도록, 라이다 장치(100)의 제1 스캐닝부(121)는 노딩미러를 포함할 수 있으며, 라이다 장치(100)의 제2 스캐닝부(126)는 회전 다면 미러를 포함할 수 있다.
이하에서는 제1 스캐닝부(121)는 노딩미러를 포함하며, 제2 스캐닝부(126)는 회전 다면 미러를 포함하는 라이다 장치에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
4.1 라이다 장치의 구성
도 4는 일 실시예에 따른 라이다 장치에 관한 것이다.
도 4는 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(100)는 레이저 출력부(110), 노딩미러(122), 회전 다면 미러(127) 및 센서부(130)를 포함할 수 있다.
상기 레이저 출력부(110) 및 상기 센서부(130)은 도 1 및 도 2에서 설명되었으므로, 이하에서 상기 레이저 출력부(110) 및 상기 센서부(130)에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3에서 전술된 제1 스캐닝부(121)는 노딩미러(122)를 포함할 수 있으며, 제2 스캐닝부(126)는 회전 다면 미러(127)를 포함할 수 있다.
상기 노딩미러(122)는 전술한 제1 스캐너부(121)의 일 구현예일 수 있다. 상기 노딩미러(122)는 일 축을 기준으로 기 설정된 각도 범위에서 노딩할 수 있으며, 두 축을 기준으로 기 설정된 각도 범위에서 노딩할 수도 있다. 이 때, 상기 노딩미러(122)가 일 축을 기준으로 기 설정된 각도 범위에서 노딩할 경우 상기 노딩미러에서 조사된 레이저의 조사영역은 선 형태일 수 있다. 또한, 상기 노딩미러(122)가 두 축을 기준으로 기 설정된 각도 범위에서 노딩할 경우 상기 노딩미러에서 조사된 레이저의 조사영역은 면 형태일 수 있다.
또한 상기 노딩미러(122)의 노딩속도는 기 설정된 각도 전 범위에서 동일할 수 있으며, 기 설정된 각도 전 범위에서 상이할 수도 있다. 예를 들어, 상기 노딩미러(122)는 기 설정된 각도 전 범위에서 동일한 각속도로 노딩할 수 있다. 또한 예를 들어, 상기 노딩미러(122)는 기 설정된 각도의 양 끝에서 상대적으로 느리며, 기 설정된 각도의 중앙 부분에서 상대적으로 빠른 각 속도로 노딩할 수 있다.
또한 상기 노딩미러(122)는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저를 전달받아 반사하며, 기 설정된 각도 범위에서 노딩함에 따라 상기 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 레이저의 조사영역은 선 또는 면 형태로 확장될 수 있다.
또한, 상기 회전 다면 미러(127)는 전술한 상기 제2 스캐너(126)의 일 구현예일 수 있다. 상기 회전 다면 미러(127)는 일 축을 기준으로 회전할 수 있다. 여기서 상기 회전 다면 미러(127)는 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저를 전달받아 반사하며, 일 축을 기준으로 회전함에 따라 상기 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경시킬 수 있다. 그리고 이에 따라, 상기 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있으며, 결과적으로 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(310)을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 회전 다면 미러(127)의 회전속도는 회전하는 각도 전 범위에서 동일할 수 있으며, 회전하는 각도 범위에서 서로 상이할 수도 있다. 예를 들어, 상기 회전 다면 미러(127)에서 조사되는 레이저의 방향이 스캔영역(310)의 중심부분을 향할 때 회전속도가 상기 회전 다면 미러(127)에서 조사되는 레이저의 방향이 스캔영역(310)의 사이드 부분을 향할 때 회전속도보다 상대적으로 느릴 수 있다. 또한 상기 회전 다면 미러(127)의 회전 차수에 따라서 회전속도가 서로 다를 수 있다.
또한 상기 라이다 장치(100)의 수직 시야각을 수평 시야각보다 좁게 설정하는 경우, 상기 노딩미러(122)는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 이동방향을 지면에 대하여 수직인 방향으로 지속적으로 변경시켜 레이저의 조사영역을 지면에 대하여 수직 방향인 선 형태로 확장시킬 수 있다. 그리고 이 때, 상기 회전 다면미러(127)는 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저의 이동방향을 지면에 대하여 수평인 방향으로 지속적으로 변경시켜 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(310)을 면 형태로 확장시킬 수 있다. 따라서 상기 노딩미러(122)는 수직으로 스캔영역(310)을 확장시키며, 상기 회전 다면 미러(127)는 수평으로 스캔영역(310)을 확장시킬 수 있다.
또한 상기 노딩미러(122)는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저를 반사시키므로 상기 노딩미러(122)의 크기는 상기 레이저의 직경과 유사할 수 있다. 그러나 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저는 조사영역이 선 형태이므로 상기 회전 다면 미러(127)의 크기는 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저를 반사시키기 위해 상기 조사영역의 크기 이상일 수 있다. 따라서 상기 노딩미러(122)의 크기가 상기 회전 다면 미러(127)의 크기보다 작을 수 있으며, 상기 노딩미러(122)의 노딩속도는 상기 회전 다면 미러(127)의 회전속도보다 빠를 수 있다.
이하에서는 상술한 구성을 가지는 상기 라이다 장치(100)의 레이저 조사 방법 및 레이저 수광 방법에 대하여 설명하기로 한다.
4.2 라이다 장치의 동작
다시 도 4를 참조하면, 상기 라이다 장치(100)의 상기 레이저가 출사될 때부터 감지될 때까지 레이저의 이동경로를 알 수 있다. 구체적으로, 상기 라이다 장치(100)의 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저는 상기 노딩미러(122)를 통하여 상기 회전 다면 미러(127)를 향해 조사되며, 상기 회전 다면 미러(127)를 향해 조사된 상기 레이저는 상기 회전 다면 미러(127)를 통해 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 향해 조사될 수 있다. 또한 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 상기 레이저는 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사되어 상기 회전 다면 미러(127)를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있다. 또한 상기 센서부(130)는 상기 회전 다면 미러(127)를 통하여 조사된 상기 레이저를 감지할 수 있다.
4.2.1 라이다 장치의 조사 방법
라이다 장치(100)는 레이저를 이용하여 라이다 장치(100)로부터 대상체(160)까지의 거리를 측정하기 위한 장치일 수 있다. 따라서 라이다 장치(100)는 대상체(160)를 향해 레이저를 조사해야 하며, 이에 따라 라이다 장치(100)는 효율적으로 대상체(160)와의 거리를 측정하기 위한 조사방법을 가질 수 있다. 여기서 조사방법은 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저가 스캔영역(150)상에 위치하는 대상체(160)에 도달하기까지의 조사경로를 결정하고, 스캔영역(150)을 결정하기 위한 방법을 포함할 수 있다. 따라서 이하에서는 상기 라이다 장치(100)의 조사경로 및 스캔영역(150)에 대하여 설명하기로 한다.
구체적으로, 상기 레이저 출력부(110)에서 상기 노딩미러(122)를 향하여 레이저를 출사시킬 수 있으며, 상기 노딩미러(122)는 출사된 레이저를 전달받아 반사하여 상기 회전 다면 미러(127)를 향해 조사시킬 수 있으며, 상기 회전 다면 미러(127)는 조사된 레이저를 전달받아 반사하여 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 향해 조사시킬 수 있다.
이 때, 상기 레이저 출력부(110)에서 상기 노딩미러(122)를 향해 레이저를 출사할 수 있으며, 이 때 상기 출사된 레이저의 조사영역은 점 형태일 수 있다.
여기서, 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저는 상기 노딩미러(122)를 통하여 상기 회전 다면 미러(127)를 향해 조사될 수 있다. 이 때, 상기 노딩미러(122)에서 조사영역이 점 형태인 상기 레이저의 조사방향을 변경하여 상기 레이저의 조사영역을 선 형태로 확장시킬 수 있다. 즉, 상기 노딩미러(122)는 상기 레이저 출력부(110)로부터 조사영역이 점 형태인 레이저를 전달 받아 조사영역이 선 형태인 레이저를 상기 회전 다면 미러(127)를 향해 조사할 수 있다.
이 때, 상기 노딩미러(122)는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 이동방향을 지면에 대하여 수직인 방향으로 지속적으로 변경시켜 레이저의 조사영역을 지면에 대하여 수직 방향인 선 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저는 상기 회전 다면 미러(127)를 통하여 상기 스캔영역(150)을 향해 조사될 수 있다. 이 때, 상기 회전 다면 미러(127)에서 조사영역이 선 형태인 상기 레이저의 조사방향을 변경하여 상기 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다. 즉, 상기 회전 다면 미러(127)는 조사영역이 선 형태인 레이저를 상기 노딩미러(122)로부터 전달 받아 조사영역이 면 형태인 레이저를 상기 스캔영역(150)을 향해 조사할 수 있다. 그리고 상기 회전 다면 미러(127)에서 조사영역이 면 형태인 레이저를 조사함으로써 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 회전 다면 미러(127)는 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저의 이동방향을 지면에 대하여 수평인 방향으로 지속적으로 변경시켜 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 이 경우, 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)은 상기 노딩미러(122)의 기 설정된 각도 및 상기 회전 다면 미러(127)의 반사면의 수에 기초하여 결정될 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치(100)의 시야각이 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 노딩미러(122)가 지면에 대하여 수직한 방향으로 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하는 경우 상기 라이다 장치(100)의 수직시야각은 상기 노딩미러(122)의 기 설정된 각도에 기초하여 결정될 수 있다. 또한 상기 회전 다면 미러(127)가 지면에 대하여 수평한 방향으로 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하는 경우 상기 라이다 장치(100)의 수평시야각은 상기 회전 다면 미러(127)의 반사면의 수에 기초하여 결정될 수 있다.
4.2.2 라이다 장치의 수광 방법
라이다 장치(100)는 레이저를 이용하여 라이다 장치(100)로부터 대상체(160)까지의 거리를 측정하기 위한 장치일 수 있다. 따라서 대상체(160)로부터 반사된 레이저를 감지하여야 하며, 이에 따라 라이다 장치(100)는 효율적으로 대상체(160)와의 거리를 측정하기 위한 수광방법을 가질 수 있다. 여기서 수광방법은 대상체(160)에서 반사된 레이저가 센서부(130)에 도달하기까지의 수광경로를 결정하고, 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양을 결정하기 위한 방법을 포함할 수 있다. 따라서 이하에서 상기 라이다 장치(100)의 수광경로 및 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양에 대하여 설명하기로 한다.
구체적으로, 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 레이저는 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사될 수 있다. 또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저는 상기 회전 다면 미러(127)를 향할 수 있으며, 상기 회전 다면 미러(127)는 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저를 전달받아 반사하여 상기 센서부(130)를 향해 조사할 수 있다. 이 때, 상기 대상체(160)의 색상, 재질 등 또는 상기 레이저의 입사각 등에 따라 상기 대상체(160)로부터 반사되는 레이저의 성질이 달라질 수 있다.
또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저는 상기 회전 다면 미러(127)를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있다. 즉, 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저는 상기 회전 다면 미러만(127)을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있으며, 상기 노딩미러(122) 및 상기 회전 다면 미러(127) 모두를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되지 않을 수 있다. 또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저는 상기 회전 다면 미러만(127)을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있으며, 상기 노딩미러(122) 및 상기 회전 다면 미러(127) 모두를 통하지 않고 상기 센서부(130)를 향해 조사되지 않을 수 있다. 따라서 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양은 상기 회전 다면 미러(127)에 기초하여 결정될 수 있다.
여기서 상기 대상체로(160)부터 반사된 레이저를 상기 회전 다면 미러(127)만을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되게 하는 것은 상기 노딩미러(122) 및 상기 회전 다면 미러(127) 모두를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되게 하는 것보다 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양을 증가시킬 수 있으며, 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양을 보다 고르게할 수 있다.
구체적으로 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저를 상기 회전 다면 미러(127)만을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되게 하는 경우 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양은 상기 회전 다면 미러(127)의 반사면의 크기 및 상기 회전 다면 미러(127)의 회전 각도에 기초하여 결정될 수 있다.
이에 반해 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저를 상기 노딩미러(122) 및 상기 회전 다면 미러(127) 모두 를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되게 하는 경우 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양은 상기 노딩미러(122)의 크기, 상기 노딩미러(122)의 노딩 각도, 상기 회전 다면 미러(127)의 반사면의 크기 및 상기 회전 다면 미러(127)의 회전 각도에 기초하여 결정될 수 있다. 즉, 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양은 상기 노딩미러(122)의 크기와 상기 회전 다면 미러(127)의 크기 중 더 작은 크기를 가진 것에 기초하여 결정될 수 있으며, 상기 노딩미러(122)의 노딩각도 및 상기 회전 다면 미러(127)의 회전각도에 의해서 달라질 수 있다. 따라서 상기 회전 다면 미러만(127)을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되게 하는 경우보다 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양이 작으며, 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양의 변화가 클 수 있다.
5. 방열 수단을 포함하는 라이다 장치
이상에서는 라이다 장치(100)가 레이저 출력부(110)를 통해 대상체(160)를 향해 레이저를 출사하고, 상기 대상체(160)로부터 반사되는 레이저를 수광함으로써 상기 대상체(160)에 대한 거리 정보를 획득하는 것으로 설명하였다.
한편, 라이다 장치(100)가 레이저 출력부(110)를 작동시킬 때, 상기 레이저 출력부(110)에서는 폐열이 발생될 수 있다. 이 때, 상기 폐열이 라이다 장치(100)의 외부로 방출되지 않으면, 라이다 장치(100)의 성능이 저하될 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부(110)로부터 발생되는 상기 폐열은 레이저 출력부(110)의 성능을 저하시킬 수 있다.
따라서, 라이다 장치(100)는 레이저 출력부(110)로부터 발생하는 폐열을 방열하기 위한 방열 수단을 포함할 수 있다.
이하에서는 방열 수단을 포함하는 일 실시예에 따른 라이다 장치에 대하여 설명한다.
5.1 라이다 장치의 구성 및 동작
5.1.1 라이다 장치의 구성
도 5는 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타내는 입체도이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(100)는 하부 베이스(10), 상부 베이스(20), 레이저 출력부(110), 노딩 미러(122), 평면 미러(123), 회전 다면 미러(127), 센서부(130), 레이저 방열부(151) 및 쿨링팬(152)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 하부 베이스(10) 및/또는 상부 베이스(20)는 평판 형태로 제공될 수 있다. 또한, 상부 베이스(20)는 하부 베이스(10)와 마주보도록 배치될 수 있다. 하부 베이스(10) 및/또는 상부 베이스(20)는 기류가 통과할 수 있는 적어도 하나 이상의 홀을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 레이저 출력부(110)는 상부 베이스(20)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부(110)는 상부 베이스(20)에 설치되어, 레이저를 출사할 수 있다. 이 때, 레이저 출력부(110)는 점 광원 형태의 레이저를 출사할 수 있다.
또한, 레이저 출력부(110)는 레이저를 생성하는 광원부(114) 및 광원부(114)를 제어하는 레이저 드라이버(115)를 포함할 수 있다.
또한, 도시되지 않았으나, 라이다 장치(100)는 광원부(114)로부터 출사되는 레이저를 평행하게 만들어 주는 콜리메이터(collimator)를 포함할 수 있다. 이 때, 콜리메이터(collimator)는 광원부(114)의 레이저 출사 방향에 배치될 수 있다.
레이저 출력부(110)로부터 출사되는 레이저는 평면 미러(123)에 의해 반사될 수 있다. 일 실시예에 따른 평면 미러(123)는 레이저 출력부(110)로부터 출사되는 레이저를 반사함으로써 상기 출사되는 레이저의 이동 경로를 바꿀 수 있다. 또한, 여기서 평면 미러(123)는 일 방향으로부터 조사되는 레이저의 방향을 반사, 굴절 등을 통해 바꾸기 위한 수단의 예시이며, 프리즘과 같은 다른 광학 수단으로 대체될 수 있음은 물론이다.
일 실시예에 따른 노딩 미러(122)는 상기 평면 미러(123)로부터 반사되는 레이저를 반사함으로써 상기 반사되는 레이저의 이동 경로를 바꿀 수 있다. 예를 들어, 노딩 미러(122)는 상기 평면 미러(123)로부터 반사되는 레이저를 회전 다면 미러(127)를 향해 반사할 수 있다. 또한, 노딩 미러(122)는 하부 베이스(10)와 수평인 축을 따라 노딩함으로써, 점 광원 형태의 레이저로부터 하부 베이스(10)와 수직인 라인 빔 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 노딩 미러(122)는 MEMS mirror, resonant mirror, mirror galvanometer, 확산 렌즈로 제공될 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 회전 다면 미러(127)는 상기 노딩 미러(122)로부터 반사되는 레이저를 반사함으로써 상기 반사되는 레이저의 이동 경로를 바꿀 수 있다. 예를 들어, 회전 다면 미러(127)는 상기 노딩 미러(122)로부터 반사되는 레이저를 대상체(160)를 향해 반사할 수 있다. 또한, 회전 다면 미러(127)는 하부 베이스(10)와 수직인 축을 따라 로테이팅함으로써 라인 빔 패턴의 레이저로부터 플레인 빔 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 회전 다면 미러(127)는 일측으로부터 제공되는 점 광원 형태의 레이저를 반사함으로써 상기 점 광원 형태의 레이저의 이동 경로를 바꿀 수 있다. 이 때, 회전 다면 미러(127)는 하부 베이스(10)와 수직인 축을 따라 로테이팅함으로써 점 광원 형태의 레이저로부터 하부 베이스(10)와 수평인 라인 빔 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 회전 다면 미러(127)는 다면 기둥의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 회전 다면 미러(127)는 사각 기둥의 형상을 가질 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 라이다 장치(100)는 센서부(130)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 센서부(130)는 레이저를 감지하는 센싱부(131), 레이저를 획득하는 집광 렌즈(132) 및 상기 센싱부(131)의 방열을 위한 센서 방열부(133)을 포함할 수 있다. 또한, 센싱부(131)는 photodiode 또는 photodiode를 포함하는 array형태로 제공될 수 있으며, 센서 방열부(133)는 센싱부(131)의 방열을 위한 히트 싱크, 히트 핀을 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 라이다 장치(100)는 상기 레이저 출력부(110)로부터 발생되는 폐열을 방열하기 위한 레이저 방열부(151) 및 상기 레이저 방열부(151)로 기류를 공급하는 쿨링팬(152)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 일 실시예에 따른 레이저 방열부(151)는 레이저 출력부(110)로부터 발생되는 폐열을 흡수할 수 있다. 또한, 레이저 방열부(151)는 상기 흡수된 폐열을 방출할 수 있다. 예를 들어, 레이저 방열부(151)는 주변 공기와의 열 교환을 통해 상기 흡수된 폐열을 방출할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 쿨링팬(151)은 회전 다면 미러(127)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 쿨링팬(151)은 회전 다면 미러(127)의 관통홀을 통과하는 기류를 생성할 수 있다. 쿨링팬(151)은 상기 기류를 레이저 방열부(151)로 공급할 수 있다. 이에 따라, 레이저 방열부(151)의 방열 효과가 향상될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 쿨링팬(151)은 레이저 출력부(110)로 기류를 공급할 수 있다. 이에 따라, 레이저 출력부(110)에서 발생되는 폐열은 방열될 수 있다. 따라서, 폐열 발생으로 인한 레이저 출력부(110)의 성능 저하는 방지될 수 있다.
5.1.2 라이다 장치의 동작
라이다 장치(100)는 레이저 출력부(110)를 이용하여 레이저를 출사할 수 있다. 이 때, 상기 출사된 레이저는 노딩 미러(122) 및/또는 평면 미러(123)에 조사될 수 있다. 또한, 상기 출사된 레이저는 회전 다면 미러(127)에 조사될 수 있다. 이 때, 상기 회전 다면 미러(127)에 조사되는 레이저는 노딩 미러(122) 및/또는 평면 미러(123)로부터 반사되는 레이저일 수 있다. 이에 따라, 라이다 장치(100)로부터 외부로 출사되는 레이저는 라인 빔 패턴 또는 플레인 빔 패턴을 가질 수 있다.
라이다 장치(100)는 회전 다면 미러(127)를 이용하여 레이저를 대상체(160)를 향해 출사할 수 있다. 이에 따라, 상기 출사되는 레이저는 대상체(160)에 조사되고, 상기 대상체(160)로부터 반사될 수 있다. 이 때, 라이다 장치(100)는 센싱부(131)를 이용하여 상기 대상체(160)로부터 반사되는 레이저를 감지할 수 있다. 이에 따라, 라이다 장치(100)는 상기 대상체(160)에 대한 거리 정보를 획득할 수 있다.
5.2 관통홀을 포함하는 회전 다면 미러
이상에서는 일 실시예에 따른 라이다 장치의 구성 및 동작에 대하여 설명하였다.
이하에서는 일 실시예에 따른 라이다 장치에 포함되는 회전 다면 미러를 설명한다.
도 6은 일 실시예에 따른 회전 다면 미러를 설명하기 위한 도면이다.
일 실시예에 따른 회전 다면 미러(127)는 라이다 장치(100)의 스캔 범위를 확장시킬 수 있다.
일 예로, 회전 다면 미러(127)는 일측으로부터 제공되는 점 광원 형태의 레이저로부터 라인 빔 패턴의 레이저를 형성할 수 있다. 이 때, 회전 다면 미러(127)는 하부 베이스(10)와 수직인 회전축을 따라 회전함으로써, 하부 베이스(10)와 수평인 라인 빔 패턴의 레이저를 형성할 수 있다. 또한, 회전 다면 미러(127)는 하부 베이스(10)와 수평인 회전축을 따라 회전함으로써, 하부 베이스(10)와 수직인 라인 빔 패턴의 레이저를 형성할 수 있다.
다른 예로, 회전 다면 미러(127)는 회전축을 따라 회전함으로써, 일측으로부터 제공되는 라인 빔 패턴의 레이저로부터 플레인 빔 패턴의 레이저를 형성할 수 있다.
또한, 도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 회전 다면 미러(127)는 다면 기둥의 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 회전 다면 미러(127)는 하부 베이스(10)와 수직인 제1 면 및 상기 제1 면과 한 변을 공유하는 제2 면을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제2 면은 하부 베이스(10)와 수직일 수 있다. 또한, 상기 제1 면과 상기 제2 면은 서로 수직일 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 회전 다면 미러(127)는 관통홀을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 관통홀은 공기가 통과할 수 있는 유로를 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 관통홀을 따라 회전 다면 미러(127)를 통과하는 기류가 형성될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 관통홀은 상기 회전 다면 미러(127)의 회전축을 따라 형성될 수 있다. 즉, 회전 다면 미러(127)는 그 회전축 방향으로 형성되는 관통홀을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 관통홀을 통과하는 기류는 상기 회전 다면 미러(127)의 회전축 방향으로 이동될 수 있다.
일 실시예에 따른 관통홀은 다면 기둥의 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 관통홀은 사각 기둥의 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 관통홀은 상부에서 볼 때 그 단면이 원형의 형태를 가질 수 있다. 이 때, 상기 관통홀은 원 기둥의 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 관통홀은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 상술한 예시에 국한되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 관통홀에는, 상기 관통홀을 통과하는 기류를 형성하는 쿨링팬(152)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 쿨링팬(152)은 상기 관통홀의 내부에 설치될 수 있다.
5.3 라이다 장치의 방열수단
상술한 바와 같이, 라이다 장치(100)는 발열하는 레이저 출력부(110)를 포함함에 따라, 라이다 장치(100)의 방열을 위한 방열 수단을 포함할 수 있다.
이하에서는 라이다 장치의 방열 수단에 대하여 설명한다.
5.3.1 쿨링팬
도 7은 도 5의 실시예의 라이다 장치를 측면에서 바라본 측면도이다.
도 7을 참조하면, 라이다 장치(100)는 하부 베이스(10), 상부 베이스(20), 레이저 출력부(110), 노딩 미러(122), 평면 미러(123), 회전 다면 미러(127), 센서부(130), 레이저 방열부(151) 및 쿨링팬(152)을 포함할 수 있다. 또한, 도시 되지 않았으나, 라이다 장치(100)는 회전 다면 미러(127)에 회전력을 제공하는 구동부 및 상기 구동부로부터 제공되는 회전력을 상기 쿨링팬에 전달하는 회전력 전달부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 라이다 장치의 구성들에 대해서는 도 5에서의 설명이 그대로 적용될 수 있다. 설명의 편의상, 이하에서는 쿨링팬(152) 및 레이저 방열부(151)를 중심으로 설명한다.
일 실시예에 따른 쿨링팬(152)은 기류를 생성할 수 있다. 예를 들어, 쿨링팬(152)은 상기 관통홀을 통과하는 기류를 생성할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 쿨링팬(152)은 일측으로 기류를 공급할 수 있다. 예를 들어, 쿨링팬(152)은 레이저 방열부(151)로 기류를 공급할 수 있다.
일 실시예에 따른 쿨링팬(152)은 회전 다면 미러(127)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 쿨링팬(152)은 그 중심이 회전 다면 미러(127)의 회전축 상에 위치하도록 설치될 수 있다. 이 때, 쿨링팬(152)은 상기 회전축을 따라 회전할 수 있다. 이에 따라, 쿨링팬(152)은 상기 회전축 방향으로 이동하는 기류를 생성할 수 있다.
또한, 쿨링팬(152)은 회전 다면 미러(127)의 일측에 설치될 수 있다. 예를 들어, 쿨링팬(152)은 그 중심이 회전 다면 미러(127)의 회전축 방향에 위치하되, 회전 다면 미러(127)의 상측 또는 하측에 설치될 수 있다.
또한, 쿨링팬(152)은 회전 다면 미러(127)의 관통홀 내부에 설치될 수 있다. 예를 들어, 쿨링팬(152)은 그 중심이 회전 다면 미러(127)의 회전축 상에 위치하되, 상기 관통홀 내부에 설치될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 쿨링팬(152)은 회전 다면 미러(127)와 일체로 회전할 수 있다. 예를 들어, 쿨링팬(152)은 회전 다면 미러(127)에 결합되어 함께 회전할 수 있다. 이 때, 쿨링팬(152)은 상기 관통홀 내부에 배치되어, 회전 다면 미러(127)와 연결될 수 있다. 이에 따라, 쿨링팬(152)은 회전 다면 미러(127)와 동일한 방향으로 회전할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 쿨링팬(152)은 회전 다면 미러(127)와 이격되어 회전할 수 있다. 예를 들어, 상기 구동부는 회전 다면 미러(127)에 회전력을 제공할 수 있다. 이 때, 쿨링팬(152)은 회전력 전달부를 통해 상기 구동부로부터 제공되는 회전력을 전달받을 수 있다. 또한, 상기 회전력 전달부는 샤프트의 형태로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 회전력 전달부는 상기 구동부로부터 제공되는 회전력을 쿨링팬(152)에 전달하되, 상기 회전 다면 미러(127)에 제공되는 회전력과 반대 방향의 회전력을 쿨링팬(152)에 전달할 수 있다. 이에 따라, 쿨링팬(152)은 회전 다면 미러(127)와 반대 방향으로 회전할 수 있다. 다른 일 예로, 상기 회전력 전달부는 상기 회전 다면 미러(127)에 제공되는 회전력과 동일한 방향의 회전력을 쿨링팬(152)에 전달할 수 있다. 이에 따라, 쿨링팬(152)은 회전 다면 미러(127)와 동일한 방향으로 회전할 수 있다.
또한, 상기 회전력 전달부는 상기 구동부로부터 제공되는 회전력을 회전 다면 미러(127)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 쿨링팬(152)은 상기 구동부로부터 제공되는 회전력에 의해 회전하고, 회전 다면 미러(127)는 상기 회전력 전달부로부터 전달되는 회전력에 의해 회전할 수 있다. 이 때, 쿨링팬(152)과 회전 다면 미러(127)는 서로 이격되어 회전할 수 있다.
또한, 회전 다면 미러(127)의 회전속도와 쿨링팬(152)의 회전속도는 상이할 수 있다. 구체적으로, 상기 회전력 전달부는 쿨링팬(152)이 회전 다면 미러(127)와 다른 속도로 회전하도록 상기 쿨링팬(152)에 회전력을 전달할 수 있다. 예를 들어, 상기 회전력 전달부는 변속 기어를 포함할 수 있다. 이에 따라, 쿨링팬(152)은 회전 다면 미러(127)와 다른 속도로 회전할 수 있다. 이 때, 회전 다면 미러(127)의 회전속도 및 쿨링팬(152)의 회전속도는 제어부(140)에 의해 조절될 수 있다.
5.3.2 레이저 방열부
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저 방열부(151)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 레이저 방열부(151)는 레이저 출력부(110)로부터 발생되는 폐열을 방열할 수 있다. 예를 들어, 레이저 방열부(151)는 레이저 드라이버(115)로부터 발생되는 폐열을 방출할 수 있다. 구체적으로, 레이저 방열부(151)는 상기 레이저 드라이버(115)로부터 발생되는 폐열을 흡수하고, 상기 흡수된 폐열을 주변 공기에 전달할 수 있다. 또한, 레이저 방열부(151)는 상기 레이저 드라이버(115)로부터 발생되는 폐열과 주변 공기와의 열 교환을 유도할 수 있다. 이에 따라, 레이저 방열부(151)는 레이저 출력부(110)에 폐열이 축적되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 방열부(151)는 레이저 출력부(110)로부터 발생되는 폐열을 일측으로 전달할 수 있다. 예를 들어, 레이저 방열부(151)는 레이저 출력부(110)와 열적으로 연결되어, 레이저 출력부(110)로부터 폐열을 전달받을 수 있다. 이 때, 레이저 방열부(151)는 상기 폐열을 쿨링팬(152)과 인접한 영역으로 전달할 수 있다. 이에 따라, 상기 레이저 방열부(151)로부터 전달된 폐열은 쿨링팬(152)으로부터 공급되는 기류에 의하여 확산될 수 있다. 따라서, 레이저 방열부(151)는 레이저 출력부(110)에 폐열이 축적되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에 따른 레이저 방열부(151)는 레이저 출력부(110)와 인접한 영역에 설치될 수 있다. 이에 따라, 레이저 방열부(151)는 레이저 출력부(110)로부터 발생되는 폐열을 효과적으로 흡수할 수 있다. 예를 들어, 레이저 방열부(151)는 레이저 출력부(110)가 설치되는 상부 베이스(20)에 설치될 수 있다. 물론, 레이저 출력부(110)가 하부 베이스(20)에 설치되는 경우, 레이저 방열부(151)는 상기 하부 베이스(20)에 설치될 수 있다.
구체적으로, 레이저 방열부(151)는 광원부(114)보다 레이저 드라이버(115)와 더 가까이 배치될 수 있다. 이는 레이저 드라이버(115)로부터 발생되는 폐열량은 광원부(114)로부터 발생되는 폐열량보다 클 수 있기 때문이다. 또한, 레이저 드라이버(115)는 레이저 방열부(151)와 동일한 베이스에 설치되되, 광원부(114)는 상기 동일한 베이스에 설치되지 않을 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 방열부(151)는 회전 다면 미러(127)의 일측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 레이저 방열부(151)는 회전 다면 미러(127)의 회전축 상에 배치될 수 있다. 구체적으로, 레이저 방열부(151)는 회전 다면 미러(127)의 회전축 상에 배치되되, 회전 다면 미러(127)의 관통홀로 삽입될 수 있다.
5.4 구현예
이상에서는 라이다 장치에 포함될 수 있는 방열 수단에 대하여 설명하였다.
이하에서는 방열 수단을 포함하는 라이다 장치의 여러 구현예에 대하여 설명한다. 또한, 각 구현예에 따른 라이다 장치의 구성들에 대해서는 도 5내지 도 7을 참조하여 설명한 상술한 내용이 그대로 적용될 수 있다. 따라서, 이하에서는 각 구현예에 따른 라이다 장치의 방열 수단을 중심으로 설명한다.
5.4.1 제1 구현예
도 7은 제1 구현예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 측면도이다.
도 7을 참조하면, 제1 구현예에 따른 라이다 장치는 하부 베이스(10), 상부 베이스(20), 레이저 출력부(110), 노딩 미러(122), 평면 미러(123), 회전 다면 미러(127), 센서부(130), 레이저 방열부(151) 및 쿨링팬(152)을 포함할 수 있다. 또한, 도시 되지 않았으나, 라이다 장치는 제어부(140)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 레이저 출력부(110)는 상부 베이스(20)에 설치될 수 있다. 이 때, 광원부(114)와 레이저 드라이버(115)는 상부 베이스(20)를 기준으로 동일한 측에 배치될 수 있다. 또한, 광원부(114)와 레이저 드라이버(115)는 상부 베이스(20)를 기준으로 서로 반대측에 배치될 수 있다.
또한, 다른 예로, 회전 다면 미러(127)는 하부 베이스(10)에 설치될 수 있다. 이 때, 광원부(114)와 레이저 드라이버(115)는 하부 베이스(10)를 기준으로 동일한 측에 배치될 수 있다. 또한, 광원부(114)와 레이저 드라이버(115)는 하부 베이스(10)를 기준으로 서로 반대측에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 레이저 방열부(151)는 레이저 출력부(110)와 인접한 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 레이저 방열부(151) 및 레이저 출력부(110)는 상부 베이스(20)에 배치될 수 있다. 이 때, 상부 베이스(20)를 기준으로, 레이저 출력부(110)와 레이저 방열부(151)는 서로 반대측에 배치될 수 있다. 또한, 상부 베이스(20)를 기준으로, 레이저 출력부(110)와 레이저 방열부(151)는 동일한 측에 배치될 수 있다. 다른 예로, 레이저 방열부(151) 및 레이저 출력부(110)는 하부 베이스(10)에 배치될 수 있다. 마찬가지로, 하부 베이스(10)를 기준으로, 레이저 출력부(110)와 레이저 방열부(151)는 서로 반대측에 배치될 수 있다. 또한, 하부 베이스(10)를 기준으로, 레이저 출력부(110)와 레이저 방열부(151)는 동일한 측에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 회전 다면 미러(127)는 하부 베이스(10)에 수직인 축을 따라 회전할 수 있다. 이 때, 회전 다면 미러(127)는 구동부로부터 회전력을 제공받아 회전할 수 있다. 또한, 상기 구동부는 제어부(140)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어부(140)는 상기 구동부의 회전속도 및 회전방향을 제어할 수 있다. 이에 따라, 제어부(140)는 회전 다면 미러(127)의 회전속도 및 회전방향을 제어할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 회전 다면 미러(127)는 회전축을 따라 형성되는 관통홀을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 관통홀은 다면 기둥의 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 관통홀은 사각 기둥의 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 관통홀은 상부에서 볼 때 그 단면이 원형의 형태를 가질 수 있다. 이 때, 상기 관통홀은 원 기둥의 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 관통홀은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 상술한 예시에 국한되지 않는다.
또한, 레이저 방열부(151)를 기준으로 레이저 출력부(110)와 회전 다면 미러(127)는 서로 반대측에 배치될 수 있다. 이에 따라, 레이저 방열부(151)는 레이저 출력부(110)로부터 발생되는 폐열을 회전 다면 미러(127)측으로 전달할 수 있다. 물론, 레이저 방열부(151)를 기준으로 레이저 드라이버(115)와 회전 다면 미러(127)는 서로 반대측에 설치될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 쿨링팬(152)은 레이저 방열부(151)와 인접한 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 쿨링팬(152)은 레이저 방열부(151)의 하측에 배치되어 레이저 방열부(151)로 기류를 공급할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 쿨링팬(152)은 레이저 방열부(151)를 기준으로 레이저 출력부(110)와 반대측에 설치될 수 있다. 구체적으로, 쿨링팬(152)은 레이저 방열부(151)를 기준으로 레이저 드라이버(115)와 반대측에 설치될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 쿨링팬(152)은 레이저 방열부(151)를 기준으로 레이저 출력부(110)와 동일한 측에 설치될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 쿨링팬(152)은 회전 다면 미러(127)의 회전축 상에 배치될 수 있다. 이 때, 쿨링팬(152)은 회전 다면 미러(127)의 관통홀 내부에 배치되되, 회전 다면 미러(127)의 수직 중심(vertical center)을 기준으로 상측에 배치될 수 있다. 이에 따라, 레이저 출력부(110)로부터 레이저 방열부(151)로 전달되는 폐열은 효과적으로 방열될 수 있다.
또한, 쿨링팬(152)은 회전 다면 미러(127)의 관통홀을 통과하는 기류를 생성할 수 있다. 쿨링팬(152)은 회전 다면 미러(127)의 하측으로부터 상측으로 상기 관통홀을 통과하여 이동하는 기류를 생성할 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 쿨링팬(152)은 회전 다면 미러(127)와 결합되어 일체로 회전할 수 있다. 이에 따라, 쿨링팬(152)을 구동하기 위한 별도의 모터가 필요하지 않아, 라이다 장치(100)의 제조 단가가 저렴해지는 효과가 있을 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 쿨링팬(152)의 회전 속도 및 회전 방향은 제어부(140)에 의해 조절될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치(100)는 상기 회전 다면 미러(127)에 회전력을 제공하는 상기 구동부를 포함할 수 있다. 이 때, 제어부(140)는 상기 구동부의 회전 속도 및 회전 방향을 조절할 수 있다. 이에 따라, 상기 회전 다면 미러(127) 및 쿨링팬(152)의 회전 속도 및 회전 방향은 조절될 수 있다.
5.4.2 제2 구현예
도 8은 제2 구현예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 측면도이다.
도 8을 참조하면, 제2 구현예에 따른 라이다 장치는 하부 베이스(10), 상부 베이스(20), 레이저 출력부(110), 노딩 미러(122), 평면 미러(123), 회전 다면 미러(127), 센서부(130), 레이저 방열부(151) 및 쿨링팬(152)을 포함할 수 있다. 또한, 도시 되지 않았으나, 라이다 장치는 제어부(140)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 레이저 출력부(110)는 상부 베이스(20)에 설치될 수 있다. 이 때, 광원부(114)와 레이저 드라이버(115)는 상부 베이스(20)를 기준으로 동일한 측에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 회전 다면 미러(127)는 하부 베이스(10)에 수직인 축을 따라 회전할 수 있다. 이 때, 회전 다면 미러(127)는 구동부로부터 회전력을 제공받아 회전할 수 있다. 또한, 상기 구동부는 제어부(140)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어부(140)는 상기 구동부의 회전속도 및 회전방향을 제어할 수 있다. 이에 따라, 제어부(140)는 회전 다면 미러(127)의 회전속도 및 회전방향을 제어할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 회전 다면 미러(127)는 회전축을 따라 형성되는 관통홀을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 관통홀은 다면 기둥의 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 관통홀은 사각 기둥의 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 관통홀은 상부에서 볼 때 그 단면이 원형의 형태를 가질 수 있다. 이 때, 상기 관통홀은 원 기둥의 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 관통홀은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 상술한 예시에 국한되지 않는다.
또한, 레이저 방열부(151)를 기준으로 레이저 출력부(110)와 회전 다면 미러(127)는 서로 반대측에 배치될 수 있다. 이에 따라, 레이저 방열부(151)는 레이저 출력부(110)로부터 발생되는 폐열을 회전 다면 미러(127)측으로 효과적으로 전달할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 방열부(151)는 레이저 출력부(110)와 인접한 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 레이저 방열부(151) 및 레이저 출력부(110)는 상부 베이스(20)에 배치될 수 있다. 이 때, 상부 베이스(20)를 기준으로, 레이저 출력부(110)와 레이저 방열부(151)는 서로 반대측에 배치될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 방열부(151)는 회전 다면 미러(127)의 회전축을 따라 회전 다면 미러(127)의 관통홀 내부로 삽입될 수 있다. 예를 들어, 레이저 방열부(151)는 상부 베이스(20)와 수직 방향으로 상기 관통홀 내부로 삽입될 수 있다. 이에 따라, 레이저 방열부(151)는 회전 다면 미러(127)의 관통홀 내부로 레이저 출력부(115)로부터 흡수한 폐열을 전달할 수 있다. 또한, 레이저 방열부(151)와 주변 공기와의 열 교환 면적이 증가할 수 있다. 이에 따라, 레이저 방열부(151)의 폐열 방열 효과는 향상될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 쿨링팬(152)은 레이저 방열부(151)와 인접한 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 쿨링팬(152)은 레이저 방열부(151)의 하측에 배치되어 레이저 방열부(151)로 기류를 공급할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 쿨링팬(152)은 레이저 방열부(151)를 기준으로 레이저 출력부(110)와 반대측에 설치될 수 있다. 구체적으로, 쿨링팬(152)은 레이저 방열부(151)를 기준으로 레이저 드라이버(115)와 반대측에 설치될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 쿨링팬(152)은 회전 다면 미러(127)의 회전축 상에 배치될 수 있다. 이 때, 쿨링팬(152)은 회전 다면 미러(127)의 관통홀 내부에 배치되되, 회전 다면 미러(127)의 수직 중심(vertical center)에 배치될 수 있다. 이에 따라, 레이저 출력부(110)로부터 레이저 방열부(151)로 전달되는 폐열은 효과적으로 방열될 수 있다.
또한, 쿨링팬(152)은 회전 다면 미러(127)의 관통홀을 통과하는 기류를 생성할 수 있다. 쿨링팬(152)은 회전 다면 미러(127)의 하측으로부터 상측으로 상기 관통홀을 통과하여 이동하는 기류를 생성할 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 쿨링팬(152)은 회전 다면 미러(127)와 결합되어 일체로 회전할 수 있다. 이에 따라, 쿨링팬(152)을 구동하기 위한 별도의 모터가 필요하지 않아, 라이다 장치(100)의 제조 단가가 저렴해지는 효과가 있을 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 쿨링팬(152)의 회전 속도 및 회전 방향은 제어부(140)에 의해 조절될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치(100)는 상기 회전 다면 미러(127)에 회전력을 제공하는 구동부를 포함할 수 있다. 이 때, 제어부(140)는 상기 구동부의 회전 속도 및 회전 방향을 조절할 수 있다. 이에 따라, 상기 회전 다면 미러(127) 및 쿨링팬(152)의 회전 속도 및 회전 방향은 조절될 수 있다.
5.4.2 제3 구현예
도 9는 제3 구현예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 측면도이다.
도 9를 참조하면, 제3 구현예에 따른 라이다 장치는 하부 베이스(10), 상부 베이스(20), 레이저 출력부(110), 노딩 미러(122), 평면 미러(123), 회전 다면 미러(127), 센서부(130), 레이저 방열부(151) 및 쿨링팬(152)을 포함할 수 있다. 또한, 도시 되지 않았으나, 라이다 장치는 제어부(140)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 레이저 출력부(110)는 상부 베이스(20)에 설치될 수 있다. 이 때, 광원부(114)와 레이저 드라이버(115)는 상부 베이스(20)를 기준으로 동일한 측에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 회전 다면 미러(127)는 하부 베이스(10)에 수직인 축을 따라 회전할 수 있다. 이 때, 회전 다면 미러(127)는 쿨링팬(152)로부터 회전력을 제공받아 회전할 수 있다. 또한, 상기 쿨링팬(152)은 구동부로부터 회전력을 제공받을 수 있다. 이 때, 상기 구동부는 제어부(140)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어부(140)는 상기 구동부의 회전속도 및 회전방향을 제어할 수 있다. 이에 따라, 제어부(140)는 회전 다면 미러(127)의 회전속도 및 회전방향을 제어할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 회전 다면 미러(127)는 회전축을 따라 형성되는 관통홀을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 관통홀은 다면 기둥의 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 관통홀은 사각 기둥의 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 관통홀은 상부에서 볼 때 그 단면이 원형의 형태를 가질 수 있다. 이 때, 상기 관통홀은 원 기둥의 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 관통홀은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 상술한 예시에 국한되지 않는다.
또한, 레이저 방열부(151)를 기준으로 레이저 출력부(110)와 회전 다면 미러(127)는 서로 반대측에 배치될 수 있다. 이에 따라, 레이저 방열부(151)는 레이저 출력부(110)로부터 발생되는 폐열을 회전 다면 미러(127)측으로 효과적으로 전달할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 방열부(151)는 레이저 출력부(110)와 인접한 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 레이저 방열부(151) 및 레이저 출력부(110)는 상부 베이스(20)에 배치될 수 있다. 이 때, 상부 베이스(20)를 기준으로, 레이저 출력부(110)와 레이저 방열부(151)는 서로 반대측에 배치될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 방열부(151)는 회전 다면 미러(127)의 회전축을 따라 회전 다면 미러(127)의 관통홀 내부로 삽입될 수 있다. 예를 들어, 레이저 방열부(151)는 상부 베이스(20)와 수직 방향으로 상기 관통홀 내부로 삽입될 수 있다. 이에 따라, 레이저 방열부(151)는 회전 다면 미러(127)의 관통홀 내부로 레이저 출력부(115)로부터 흡수한 폐열을 전달할 수 있다. 또한, 레이저 방열부(151)와 주변 공기와의 열 교환 면적이 증가할 수 있다. 이에 따라, 레이저 방열부(151)의 폐열 방열 효과는 향상될 수 있다.
구체적으로, 일 실시예에 따른 레이저 방열부(151)는 상기 관통홀 내부로 삽입되되, 회전 다면 미러(127)의 수직 중심(vertical center)의 하부까지 삽입될 수 있다. 이에 따라, 제1 구현예 및 제2 구현예에 비하여, 레이저 방열부(151)와 주변 공기와의 열 교환 면적이 증가될 수 있다. 이에 따라, 레이저 방열부(151)의 폐열 방열 효과가 향상될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 쿨링팬(152)은 레이저 방열부(151)와 인접한 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 쿨링팬(152)은 레이저 방열부(151)의 하측에 배치되어 레이저 방열부(151)로 기류를 공급할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 쿨링팬(152)은 레이저 방열부(151)를 기준으로 레이저 출력부(110)와 반대측에 설치될 수 있다. 구체적으로, 쿨링팬(152)은 레이저 방열부(151)를 기준으로 레이저 드라이버(115)와 반대측에 설치될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 쿨링팬(152)은 회전 다면 미러(127)의 회전축 상에 배치될 수 있다. 이 때, 쿨링팬(152)은 회전 다면 미러(127)의 관통홀 내부에 배치되되, 회전 다면 미러(127)의 수직 중심(vertical center)의 하부에 배치될 수 있다. 이에 따라, 레이저 출력부(110)로부터 레이저 방열부(151)로 전달되는 폐열은 효과적으로 방열될 수 있다.
또한, 쿨링팬(152)은 회전 다면 미러(127)의 관통홀을 통과하는 기류를 생성할 수 있다. 쿨링팬(152)은 회전함에 따라 회전 다면 미러(127)의 하측으로부터 상측으로 상기 관통홀을 통과하여 이동하는 기류를 생성할 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 쿨링팬(152)의 회전력은 구동부로부터 제공될 수 있다. 즉, 상기 구동부는 쿨링팬(152)으로 회전력을 제공할 수 있다. 또한, 쿨링팬(152)은 상기 구동부로부터 제공되는 회전력을 회전 다면 미러(127)에 전달할 수 있다.
구체적으로, 쿨링팬(152)은 회전 다면 미러(127)와 결합되어 일체로 회전할 수 있다. 이에 따라, 회전 다면 미러(127)를 구동하기 위한 별도의 모터가 필요하지 않아, 라이다 장치(100)의 제조 단가가 저렴해지는 효과가 있을 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 쿨링팬(152)의 회전 속도 및 회전 방향은 제어부(140)에 의해 조절될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치(100)는 쿨링팬(152)에 회전력을 제공하는 구동부를 포함할 수 있다. 이 때, 제어부(140)는 상기 구동부의 회전 속도 및 회전 방향을 조절할 수 있다. 이에 따라, 상기 회전 다면 미러(127) 및 쿨링팬(152)의 회전 속도 및 회전 방향은 조절될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 레이저를 출사하는 레이저 출력부;
    그 내부에 관통홀이 형성되는 다면 기둥 형상을 가지고, 회전축을 따라 회전하며 상기 레이저 출력부로부터 출사된 레이저를 대상체를 향해 반사하는 회전 다면 미러;
    상기 레이저 출력부로부터 발생하는 열의 방열에 이용되며 상기 관통홀을 통과하는 기류를 생성하되, 상기 회전 다면 미러에 설치되는 쿨링팬; 및
    상기 쿨링팬에 회전력을 제공하는 구동부;를 포함하고,
    상기 쿨링팬은 상기 제공되는 회전력으로 회전하되, 상기 회전 다면 미러와 결합되어, 상기 회전 다면 미러의 회전축을 따라 상기 회전 다면 미러와 일체로 회전하는
    라이다 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 회전 다면 미러의 회전축 상에 배치되어, 상기 레이저 출력부로부터 발생하는 열을 방열하는 레이저 방열부;를 더 포함하는
    라이다 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 레이저 방열부는 상기 관통홀로 삽입되는
    라이다 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 관통홀은 원 기둥 형상을 가지는
    라이다 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 쿨링팬을 통해 상기 회전 다면 미러에 회전력을 제공하는
    라이다 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 쿨링팬은 상기 관통홀에 설치되는
    라이다 장치.
  7. 레이저를 출사하는 레이저 출력부;
    그 내부에 관통홀이 형성되는 다면 기둥 형상을 가지고, 회전축을 따라 회전하며 상기 레이저 출력부로부터 출사된 레이저를 대상체를 향해 반사하는 회전 다면 미러;
    상기 레이저 출력부로부터 발생하는 열의 방열에 이용되며 상기 관통홀을 통과하는 기류를 생성하되, 상기 회전 다면 미러에 설치되는 쿨링팬;
    상기 회전 다면 미러에 회전력을 제공하는 구동부; 및
    상기 구동부로부터 제공되는 회전력을 상기 쿨링팬으로 전달하는 회전력 전달부;를 포함하고,
    상기 쿨링팬은 상기 전달되는 회전력으로 상기 회전 다면 미러의 회전축을 따라 회전하는
    라이다 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 쿨링팬은 상기 회전 다면 미러와 반대 방향으로 회전하는
    라이다 장치.
  9. 삭제
  10. 평판 형태로 제공되는 하부 베이스;
    상기 하부 베이스와 마주보도록 배치되는 상부 베이스;
    상기 상부 베이스에 설치되어 레이저를 출사하는 레이저 출력부;
    상기 하부 베이스에 설치되며, 그 내부에 관통홀이 형성되는 다면 기둥 형상을 가지고, 회전축을 따라 회전하며 상기 레이저 출력부로부터 출사된 레이저를 대상체를 향해 반사하는 회전 다면 미러;
    상기 레이저 출력부로부터 발생하는 열의 방열에 이용되며 상기 관통홀을 통과하는 기류를 생성하되, 상기 회전 다면 미러에 설치되는 쿨링팬; 및
    상기 쿨링팬에 회전력을 제공하는 구동부;를 포함하고,
    상기 쿨링팬은 상기 제공되는 회전력으로 회전하되, 상기 회전 다면 미러와 결합되어, 상기 회전 다면 미러의 회전축을 따라 상기 회전 다면 미러와 일체로 회전하는
    라이다 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 하부 베이스는 상기 쿨링팬에 의해 생성되는 기류가 통과할 수 있는 홀을 포함하는
    라이다 장치.
  12. 다면 기둥의 형상을 가지고, 회전축을 따라 회전하되 일측으로부터 제공되는 레이저를 대상체를 향해 반사하는 회전 다면 미러로서,
    상기 회전축과 수평인 제1 면;
    상기 제1 면과 한 변을 공유하되, 상기 회전축과 수평인 제2 면; 및
    상기 회전 다면 미러의 내부에 형성되되, 원 기둥 형상을 가지고, 상기 회전축을 중심축으로 가지는 관통홀; 및
    상기 관통홀에 설치되어, 상기 관통홀을 통과하는 기류를 생성하는 쿨링팬을 포함하는
    회전 다면 미러.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 면과 상기 제2 면이 이루는 각도는 적어도 90도 이상인
    회전 다면 미러.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 쿨링팬은 상기 제1 면 및 상기 제2 면과 일체로 회전하는
    회전 다면 미러.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 쿨링팬은 상기 제1 면 및 상기 제2 면과 반대 방향으로 회전하는
    회전 다면 미러.
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