KR102087081B1 - Light focusing system for detection distance enhancement of area sensor type lidar - Google Patents

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Abstract

영상센서 방식 라이다의 측정거리 향상을 위한 광 집속 기술이 개시된다. 주변 물체와의 거리를 측정하는 거리 측정 시스템에 있어서, 라이다(LiDAR, Light Detection And Ranging) 센서로 구성된 거리 측정 센서부를 포함하고, 상기 거리 측정 센서부는, 광원에서 나오는 빛을 집속하는 광 집속 구조 및 물체에 의해 반사되어 되돌아오는 빛을 집속하는 광 집속 구조 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 시스템을 제공한다.Disclosed is a light focusing technique for improving a measurement distance of an image sensor system lidar. In the distance measuring system for measuring the distance to the surrounding object, the distance measuring sensor unit comprising a LiDAR (Light Detection And Ranging) sensor, the distance measuring sensor unit, the light focusing structure for focusing the light emitted from the light source And a light focusing structure focusing the light reflected by the object and returning the light.

Description

영상센서 방식 라이다의 측정거리 향상을 위한 광 집속 시스템{LIGHT FOCUSING SYSTEM FOR DETECTION DISTANCE ENHANCEMENT OF AREA SENSOR TYPE LIDAR} LIGHT FOCUSING SYSTEM FOR DETECTION DISTANCE ENHANCEMENT OF AREA SENSOR TYPE LIDAR}

아래의 설명은 빛을 이용한 3차원 거리 측정 기술인 라이다(LiDAR, Light Detection And Ranging)의 측정 거리를 향상시키기 위한 기술에 관한 것이다.The following description relates to a technique for improving the measurement distance of LiDAR (Light Detection And Ranging), a three-dimensional distance measurement technology using light.

최근에는 3차원 거리 측정 기술인 라이다(LiDAR, Light Detection And Ranging)를 이용하여 거리를 측정하는 기술에 대한 연구가 진행되고 있다.Recently, researches on a technology for measuring distance using LiDAR (Light Detection And Ranging), a 3D distance measurement technology, have been conducted.

거리 측정 기술의 일 예로, 한국 공개특허공보 제10-2013-0050410호(공개일 2013년 05월 16일)에는 앞차와의 거리를 측정하는 근거리 레이더 센서가 부착된 차량용 블랙박스에 관한 기술이 개시되어 있다.As an example of a distance measurement technology, Korean Patent Publication No. 10-2013-0050410 (published May 16, 2013) discloses a technology for a vehicle black box equipped with a near-field radar sensor for measuring a distance from a vehicle in front of the vehicle. It is.

일반적으로 라이다는 레이저를 발사하여 산란되거나 반사되는 레이저가 돌아오는 시간과 강도, 주파수의 변화, 편광 상태의 변화 등으로부터 측정 대상물의 거리와 농도, 속도, 형상 등 물리적 성질을 측정하는 기법이다. 즉, 레이더가 극초 단파를 이용하여 대상물까지의 왕복 시간을 관측함으로써 거리를 구하는 것과 같이 라이다 또한 레이저를 이용하여 동일한 원리로 거리를 측정할 수 있다.In general, a lidar is a technique for measuring physical properties such as distance, concentration, speed, and shape of a measurement object from the time and intensity of returning a scattered or reflected laser beam, a change in frequency, and a change in polarization state. That is, the radar can also measure the distance using a laser using the same principle as the radar obtains the distance by observing the round trip time to the object using the ultrashort wave.

라이다 센서는 레이저 신호의 변조 방법에 따라 ToF(Time of Flight) 방식과 위상변위(Phase-shift) 방식으로 구분될 수 있다. ToF 방식은 광원이 비교적 저렴하여 일반적으로 가장 많이 쓰인다. ToF 방식은 레이저가 펄스 신호를 방출하여 측정 범위 내에 있는 물체들에서 반사된 펄스 신호들이 수신기에 도착하는 시간을 측정함으로써 거리를 측정한다. 위상변위 방식은 특정 주파수를 가지고 연속적으로 변조되는 레이저 빔을 방출하고 측정 범위 내에 있는 물체로부터 반사되어 되돌아 오는 신호의 위상 변화량을 측정하여 시간 및 거리를 계산한다.Lidar sensors may be classified into a time of flight (ToF) method and a phase-shift method according to a laser signal modulation method. ToF method is the most commonly used because the light source is relatively inexpensive. The ToF method measures the distance by measuring the time at which the laser emits a pulse signal and the pulse signals reflected from objects within the measurement range arrive at the receiver. The phase shift method calculates time and distance by emitting a laser beam that is continuously modulated at a specific frequency and measuring the amount of phase change of the signal reflected back from an object within the measurement range.

한편, 라이다 센서는 면적 측정 방식에 따라 스캔 방식과 영상센서(면적센서) 방식으로 구분될 수 있다. 스캔 방식은 넓은 면적을 측정하기 위해 광원과 검출기(detector)를 회전시켜 스캔하고 한 포인트씩(point-by-point) 측정하여 3D 결과를 도출하는 것으로, 해상력이 높고 측정 범위가 넓은 반면 회전체로 인하여 크기가 크고 고가라는 단점이 있다. 영상센서 방식의 라이다는 카메라 센서 등을 이용한 솔리드 스테이트(solid-state) 라이다를 의미하는 것으로, 영상센서 방식은 카메라 촬영과 유사하게 일정 면적을 한번에 측정하는 것이다. 이러한 영상센서 방식은 소형으로 제작 가능하고 가격이 저렴한 반면에, 측정 범위가 좁아 다수 장치를 병렬로 구성하여 사용한다.The Lidar sensor may be classified into a scan method and an image sensor (area sensor) method according to an area measuring method. The scan method scans by rotating the light source and the detector to measure a large area, and produces a 3D result by measuring point-by-point, which has a high resolution and a wide measuring range, Due to the large size and expensive disadvantages. The lidar of the image sensor method means a solid-state lidar using a camera sensor. The image sensor method measures a predetermined area at a time similar to camera shooting. While the image sensor method can be manufactured in a small size and inexpensive, the measurement range is narrow and many devices are used in parallel.

영상센서 방식의 라이다에서 광원의 방향 제어 및 광 집속(集束, focusing)을 통해 광원의 제한된 광량 하에서 측정 거리를 향상시킬 수 있는 광 집속 시스템을 제공한다.In an image sensor type lidar, a light focusing system capable of improving a measurement distance under a limited light quantity of a light source through direction control and focusing of a light source is provided.

주변 물체와의 거리를 측정하는 거리 측정 시스템에 있어서, 라이다(LiDAR, Light Detection And Ranging) 센서로 구성된 거리 측정 센서부를 포함하고, 상기 거리 측정 센서부는, 광원에서 나오는 빛을 집속하는 광 집속 구조 및 물체에 의해 반사되어 되돌아오는 빛을 집속하는 광 집속 구조 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 시스템을 제공한다.In the distance measuring system for measuring the distance to the surrounding object, the distance measuring sensor unit comprising a LiDAR (Light Detection And Ranging) sensor, the distance measuring sensor unit, the light focusing structure for focusing the light emitted from the light source And a light focusing structure focusing the light reflected by the object and returning the light.

일 측면에 따르면, 상기 거리 측정 센서부는, 상기 광원의 출력 단에 상기 광원에서 나오는 빛의 방향을 제어하는 광 제어 산광기(diffuser)가 배치되는 구조를 포함할 수 있다.According to one aspect, the distance measuring unit may include a structure in which a light control diffuser (diffuser) for controlling the direction of the light emitted from the light source is disposed at the output terminal of the light source.

다른 측면에 따르면, 상기 거리 측정 센서부는, 상기 광원의 출력 단에 상기 광원에서 나오는 빛을 분리하고 분리된 빛을 집속하는 광 분리 집속 소자가 배치되는 구조를 포함할 수 있다.According to another aspect, the distance measuring sensor unit may include a structure in which an optical separation focusing element for separating the light emitted from the light source and focusing the separated light is disposed at the output terminal of the light source.

또 다른 측면에 따르면, 상기 광 분리 집속 소자는, 상기 광원에서 나오는 빛을 분리하기 위한 MLA(Micro Lens Array) 또는 DOE(Diffractive Optical Element)로 구성될 수 있다.According to another aspect, the optical separation focusing element may be configured of a MLA (Micro Lens Array) or a DOE (Diffractive Optical Element) for separating the light emitted from the light source.

또 다른 측면에 따르면, 상기 거리 측정 센서부는, 상기 광원에서 나오는 빛을 가공하는 소자로 평행화 광학계(Collimating Optics)와 빔 확대 광학계(Beam Expanding Optics) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.According to another aspect, the distance measuring unit may include at least one of collimating optics and beam expanding optics as a device for processing light emitted from the light source.

또 다른 측면에 따르면, 상기 거리 측정 센서부는, 상기 되돌아오는 빛을 측정하는 센서의 앞 단에 상기 되돌아오는 빛을 집속하는 광 집속 소자가 배치되는 구조를 포함할 수 있다.According to another aspect, the distance measuring sensor unit may include a structure in which an optical focusing element for focusing the returned light is disposed at a front end of the sensor measuring the returned light.

또 다른 측면에 따르면, 상기 거리 측정 센서부는, 일정 면적을 한번에 측정하는 영상센서 방식의 라이다 센서로 구성될 수 있다.According to another aspect, the distance sensor may be configured as an image sensor type lidar sensor for measuring a predetermined area at a time.

주변 물체와의 거리를 측정하는 거리 측정 시스템에 있어서, 일정 면적을 한번에 측정하는 영상센서 방식의 라이다(LiDAR, Light Detection And Ranging) 센서로 구성된 거리 측정 센서부를 포함하고, 상기 거리 측정 센서부는, 광원의 출력 단에 상기 광원에서 나오는 빛의 방향을 제어하는 광 제어 산광기(diffuser)가 배치되는 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 시스템을 제공한다.In the distance measuring system for measuring the distance to the surrounding object, the distance measuring sensor unit comprising a LiDAR (Light Detection And Ranging) sensor of the image sensor method for measuring a predetermined area at a time, wherein the distance measuring sensor unit, And a structure in which a light control diffuser is disposed at an output end of the light source to control a direction of light emitted from the light source.

주변 물체와의 거리를 측정하는 거리 측정 시스템에 있어서, 일정 면적을 한번에 측정하는 영상센서 방식의 라이다(LiDAR, Light Detection And Ranging) 센서로 구성된 거리 측정 센서부를 포함하고, 상기 거리 측정 센서부는, 광원의 출력 단에 상기 광원에서 나오는 빛을 분리하고 분리된 빛을 집속하는 광 분리 집속 소자가 배치되는 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 시스템을 제공한다.In the distance measuring system for measuring the distance to the surrounding object, the distance measuring sensor unit comprising a LiDAR (Light Detection And Ranging) sensor of the image sensor method for measuring a predetermined area at a time, wherein the distance measuring sensor unit, Provided to the output terminal of the light source provides a distance measuring system comprising a structure in which a light separation focusing element for separating the light from the light source and focus the separated light is disposed.

주변 물체와의 거리를 측정하는 거리 측정 시스템에 있어서, 일정 면적을 한번에 측정하는 영상센서 방식의 라이다(LiDAR, Light Detection And Ranging) 센서로 구성된 거리 측정 센서부를 포함하고, 상기 거리 측정 센서부는, 광원에서 나와 물체에 의해 반사되어 되돌아오는 빛을 측정하는 센서의 앞 단에 상기 되돌아오는 빛을 집속하는 광 집속 소자가 배치되는 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 시스템을 제공한다.In the distance measuring system for measuring the distance to the surrounding object, the distance measuring sensor unit comprising a LiDAR (Light Detection And Ranging) sensor of the image sensor method for measuring a predetermined area at a time, wherein the distance measuring sensor unit, It provides a distance measuring system comprising a structure in which a light converging element for converging the returned light is disposed in front of the sensor for measuring the light that is reflected by the object from the light source and returned.

본 발명의 실시예들에 따르면, 영상센서 방식의 라이다에서 광원의 방향 제어 및 광 집속을 통해 광 효율을 높여 광원의 제한한 광량 하에서 측정 거리를 향상시킬 수 있다.According to embodiments of the present invention, in the lidar of the image sensor method, the light efficiency may be improved by controlling the direction of the light source and focusing the light to improve the measurement distance under the limited amount of light of the light source.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 환경의 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서 거리 측정 시스템의 내부 구성의 일 예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서 측정 거리 향상을 위한 광 집속 구조의 일 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 있어서 측정 거리 향상을 위한 광 집속 구조의 다른 예를 도시한 것이다.
도 6 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 있어서 광 분리 집속 구조의 일 예를 도시한 것이다.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 있어서 광 분리 집속 구조의 다른 예를 도시한 것이다.
도 10 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 있어서 측정 거리 향상을 위한 광 집속 구조의 또 다른 예를 도시한 것이다.1 is a diagram illustrating an example of a distance measurement environment according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating an example of an internal configuration of a distance measurement system according to an embodiment of the present invention.
3 to 4 illustrate an example of a light focusing structure for improving a measurement distance in an embodiment of the present invention.
5 illustrates another example of a light focusing structure for improving a measurement distance in an embodiment of the present invention.
6 to 7 illustrate an example of a light separation focusing structure in an embodiment of the present invention.
8 to 9 illustrate another example of the light separation focusing structure in one embodiment of the present invention.
10 to 11 illustrate another example of a light focusing structure for improving a measuring distance in an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예들은 3차원 거리 측정 기술인 라이다의 측정 거리를 향상시키기 위한 기술에 기술에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a technique for improving a measurement distance of a lidar, which is a three-dimensional distance measurement technique.

본 명세서에서 구체적으로 개시되는 것들을 포함하는 실시예들은 영상센서 방식의 라이다에서 광원의 제한한 광량 하에서 측정 거리를 향상시킬 수 있고 이를 통해 효율성, 정확성, 소형화, 비용 절감 등의 측면에 있어서 상당한 장점들을 달성한다.Embodiments including those specifically disclosed herein can improve the measurement distance under the limited amount of light of the light source in the image sensor type lidar, thereby having significant advantages in terms of efficiency, accuracy, miniaturization, cost reduction, etc. To achieve them.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 환경의 예를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of a distance measurement environment according to an embodiment of the present invention.

도 1의 거리 측정 환경은 차량(10)과, 차량(10)의 내부 또는 외부에 장착되어 차량(10)의 주변에 위치한 물체(20), 예컨대 다른 차량과의 거리를 측정하기 위한 거리 측정 시스템(100)을 포함하는 예를 나타내고 있다. 이러한 도 1은 발명의 설명을 위한 일 예로 도 1과 같은 환경에 한정되는 것은 아니다.The distance measuring environment of FIG. 1 is a distance measuring system for measuring a distance between a vehicle 10 and an object 20 mounted on the inside or outside of the vehicle 10 and positioned near the vehicle 10, for example, another vehicle. An example including (100) is shown. 1 is not limited to the environment as shown in FIG. 1 as an example for describing the invention.

거리 측정 시스템(100)은 컴퓨터 장치로 구현되는 고정형 단말이거나 이동형 단말일 수 있다. 거리 측정 시스템(100)의 예를 들면, 블랙박스(black box) 장치, 내비게이션(navigation) 단말, 스마트폰(smart phone) 등이 있다.The distance measurement system 100 may be a fixed terminal or a mobile terminal implemented with a computer device. Examples of the distance measurement system 100 include a black box device, a navigation terminal, a smart phone, and the like.

거리 측정 시스템(100)은 라이다(LiDAR, Light Detection And Ranging) 장치로서, 레이저(1)를 발사하여 주변 물체(20)에 의해 산란되거나 반사되는 레이저(2)가 돌아오는 시간과 강도, 주파수의 변화, 편광 상태의 변화 등으로부터 해당 물체(20)와의 거리를 측정할 수 있다.The distance measuring system 100 is a LiDAR (Light Detection And Ranging) device, which emits the laser 1 and returns the time, intensity, and frequency at which the laser 2 scattered or reflected by the surrounding object 20 returns. The distance to the object 20 can be measured from the change of the, the change of the polarization state, and the like.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서 거리 측정 시스템의 내부 구성의 일 예를 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating an example of an internal configuration of a distance measurement system according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 거리 측정 시스템(100)은 주변 물체와의 거리를 측정하기 위한 구성요소로서 프로세서(110), 메모리(120), 영구 저장 장치(130), 버스(140), 입출력 인터페이스(150), 네트워크 인터페이스(160), 및 거리 측정 센서부(170)를 포함할 수 있다. 여기서, 거리측정 센서부(170)는 광원을 조사하기 위한 광원부(171) 및 반사된 광원을 측정하기 위한 수광부(172)가 포함된다.As shown in FIG. 2, the distance measuring system 100 is a component for measuring a distance from a surrounding object as a processor 110, a memory 120, a permanent storage device 130, a bus 140, and input / output. The interface 150, the network interface 160, and the distance measuring sensor unit 170 may be included. Here, the distance measuring unit 170 includes a light source unit 171 for irradiating the light source and a light receiving unit 172 for measuring the reflected light source.

프로세서(110)는 라이다 데이터를 이용하여 주변 물체와의 거리를 측정하기 위한 구성요소로서 명령어들의 시퀀스를 처리할 수 있는 임의의 장치를 포함하거나 그의 일부일 수 있다. 프로세서(110)는 예를 들어 컴퓨터 프로세서, 이동 장치 또는 다른 전자 장치 내의 프로세서 및/또는 디지털 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 버스(140)를 통해 메모리(120)에 접속될 수 있다.The processor 110 may include or be part of any device capable of processing a sequence of instructions as a component for measuring distance to a surrounding object using lidar data. Processor 110 may include, for example, a processor within a computer processor, mobile device or other electronic device, and / or a digital processor. The processor 110 may be connected to the memory 120 through the bus 140.

메모리(120)는 거리 측정 시스템(100)에 의해 사용되거나 그에 의해 출력되는 정보를 저장하기 위한 휘발성 메모리, 영구, 가상 또는 기타 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(120)는 예를 들어 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory) 및/또는 다이내믹 RAM(DRAM: dynamic RAM)을 포함할 수 있다. 메모리(120)는 거리 측정 시스템(100)의 상태 정보와 같은 임의의 정보를 저장하는 데 사용될 수 있다. 메모리(120)는 예를 들어 거리 측정을 위한 명령어들을 포함하는 거리 측정 시스템(100)의 명령어들을 저장하는 데에도 사용될 수 있다. 거리 측정 시스템(100)은 필요에 따라 또는 적절한 경우에 하나 이상의 프로세서(110)를 포함할 수 있다.Memory 120 may include volatile memory, permanent, virtual, or other memory for storing information used by or output by distance measurement system 100. The memory 120 may include, for example, random access memory (RAM) and / or dynamic RAM (DRAM). Memory 120 may be used to store any information, such as status information of distance measurement system 100. Memory 120 may also be used to store instructions of distance measurement system 100, including, for example, instructions for distance measurement. The distance measurement system 100 may include one or more processors 110 as needed or where appropriate.

버스(140)는 거리 측정 시스템(100)의 다양한 컴포넌트들 사이의 상호작용을 가능하게 하는 통신 기반 구조를 포함할 수 있다. 버스(140)는 예를 들어 거리 측정 시스템(100)의 컴포넌트들 사이에, 예를 들어 프로세서(110)와 메모리(120) 사이에 데이터를 운반할 수 있다. 버스(140)는 거리 측정 시스템(100)의 컴포넌트들 간의 무선 및/또는 유선 통신 매체를 포함할 수 있으며, 병렬, 직렬 또는 다른 토폴로지 배열들을 포함할 수 있다.Bus 140 may include a communication infrastructure that enables interaction between various components of distance measurement system 100. The bus 140 may carry data, for example, between components of the distance measurement system 100, for example, between the processor 110 and the memory 120. Bus 140 may include wireless and / or wired communication media between the components of distance measurement system 100 and may include parallel, serial, or other topology arrangements.

영구 저장 장치(130)는 (예를 들어, 메모리(120)에 비해) 소정의 연장된 기간 동안 데이터를 저장하기 위해 거리 측정 시스템(100)에 의해 사용되는 바와 같은 메모리 또는 다른 영구 저장 장치와 같은 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 영구 저장 장치(130)는 거리 측정 시스템(100) 내의 프로세서(110)에 의해 사용되는 바와 같은 비휘발성 메인 메모리를 포함할 수 있다. 영구 저장 장치(130)는 예를 들어 플래시 메모리, 하드 디스크, 광 디스크 또는 다른 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있다.Persistent storage 130 may be a memory or other permanent storage device, such as used by distance measurement system 100 to store data for a predetermined extended period of time (eg, relative to memory 120). It may include components. Persistent storage 130 may include a nonvolatile main memory as used by processor 110 in distance measurement system 100. Persistent storage 130 may include, for example, flash memory, hard disk, optical disk, or other computer readable medium.

입출력 인터페이스(150)는 키보드, 마우스, 음성 명령 입력, 디스플레이 또는 다른 입력 또는 출력 장치에 대한 인터페이스들을 포함할 수 있다. 구성 명령들 및/또는 거리 측정을 위한 입력이 입출력 인터페이스(150)를 통해 수신될 수 있다.The input / output interface 150 may include interfaces for a keyboard, mouse, voice command input, display, or other input or output device. Configuration commands and / or input for distance measurement may be received via the input / output interface 150.

네트워크 인터페이스(160)는 근거리 네트워크 또는 인터넷과 같은 네트워크들에 대한 하나 이상의 인터페이스를 포함할 수 있다. 네트워크 인터페이스(160)는 유선 또는 무선 접속들에 대한 인터페이스들을 포함할 수 있다. 구성 명령들 및/또는 거리 측정을 위한 입력이 네트워크 인터페이스(160)를 통해 수신될 수 있다.Network interface 160 may include one or more interfaces to networks, such as a local area network or the Internet. Network interface 160 may include interfaces for wired or wireless connections. Configuration commands and / or input for distance measurement may be received via network interface 160.

거리 측정 센서부(170)는 라이다 센서로 구현될 수 있으며, 차량(10)과 주변 물체(20) 간 거리 측정을 위한 센싱 신호를 생성할 수 있으며, 프로세서(110)는 거리 측정 센서부(170)로부터 입력되는 센싱 신호(즉, 라이다 데이터)를 이용하여 차량(10)과 주변 물체(20) 간의 거리를 측정할 수 있다.The distance sensor 170 may be implemented as a lidar sensor, and may generate a sensing signal for distance measurement between the vehicle 10 and the surrounding object 20, and the processor 110 may include a distance sensor unit ( The distance between the vehicle 10 and the surrounding object 20 may be measured by using a sensing signal (ie, LiDAR data) input from 170.

또한, 다른 실시예들에서 거리 측정 시스템(100)은 도 2의 구성요소들보다 더 많은 구성요소들을 포함할 수도 있다. 그러나, 대부분의 종래기술적 구성요소들을 명확하게 도시할 필요성은 없다. 예를 들어, 거리 측정 시스템(100)은 상술한 입출력 인터페이스(150)와 연결되는 입출력 장치들 중 적어도 일부를 포함하도록 구현되거나 또는 트랜시버(transceiver), GPS(Global Positioning System) 모듈, 카메라, 각종 센서, 데이터베이스 등과 같은 다른 구성요소들을 더 포함할 수도 있다.Also, in other embodiments, the distance measurement system 100 may include more components than the components of FIG. 2. However, there is no need to clearly show most prior art components. For example, the distance measuring system 100 may be implemented to include at least some of the input / output devices connected to the above-described input / output interface 150 or may include a transceiver, a global positioning system (GPS) module, a camera, and various sensors. It may further include other components such as a database, a database, and the like.

본 발명의 실시예들은 라이다 데이터를 이용하여 거리를 측정하는 기술에 관한 것으로, 이는 자유 주행, 무인 주행 등의 차량 운전 보조 시스템에 적용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.Embodiments of the present invention relate to a technique for measuring distance using LiDAR data, which may be applied to a vehicle driving assistance system such as free driving and unmanned driving, but is not limited thereto.

본 발명의 실시예에서 거리 측정 센서부(170)는 영상센서 방식의 라이다 센서로 구성될 수 있다. 이때, 영상센서 방식의 라이다 센서는 카메라 센서 등을 이용한 솔리드 스테이트(solid-state) 라이다를 의미하는 것으로, 영상센서 방식은 카메라의 플래시 라이트(flash light)와 유사하게 일정 면적을 한번에 빠르게 측정하는 것이다.In the embodiment of the present invention, the distance measuring sensor unit 170 may be configured as a lidar sensor of an image sensor type. In this case, the lidar sensor of the image sensor method means a solid-state lidar using a camera sensor, and the image sensor method measures a predetermined area at once at a time similar to the flash light of the camera. It is.

영상센서 방식의 경우 면적 측정을 위해 산광기(diffuser)를 통하여 광원을 넓게 산란시키는 방식으로, 측정할 특정 위치보다 광원이 훨씬 넓게 분산됨에 따라 광 효율이 낮아지는 문제가 있다.In the case of the image sensor method, a light source is widely scattered through a diffuser to measure an area, and thus the light efficiency is lowered as the light source is distributed far more widely than a specific position to be measured.

영상센서 방식의 짧은 측정 거리를 향상시키는 방법으로 단순하게는 광원의 출력을 증가시키는 방식이 있다. 파워가 높은 라이다 광원을 사용함으로써 영상센서 방식의 짧은 측정 거리를 향상시킬 수 있으나, 광원의 출력 증가로 인해 레이저 안전 기준(class 1)을 초과하게 되고 높은 파워에 따라 많은 열이 발생하고 이로 인해 라이다의 렌즈, 산란기, 기판 등에 열 손상이 발생할 수 있다.As a method of improving the short measuring distance of the image sensor method, there is a method of simply increasing the output of the light source. The short measuring distance of the image sensor type can be improved by using a high power LiDAR light source, but the output of the light source increases the laser safety standard (class 1) and generates a lot of heat due to the high power. Thermal damage can occur on lidar lenses, scatterers, substrates, and the like.

본 발명의 실시예에서 거리 측정 센서부(170)는 클래스 1의 레이저 안전 기준을 따르면서 영상센서 방식의 짧은 측정 거리를 향상시킬 수 있는 광 집속 구조를 포함할 수 있다.In the exemplary embodiment of the present invention, the distance measuring sensor unit 170 may include a light focusing structure capable of improving a short measuring distance of an image sensor method while complying with a class 1 laser safety standard.

제1 First 실시예Example

도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서 측정 거리 향상을 위한 광 집속 구조의 일 예를 도시한 것이다.3 to 4 illustrate an example of a light focusing structure for improving a measurement distance in an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 거리 측정 센서부(170)에는 광원의 방향 제어를 통해 광원을 집중시켜 광 효율을 향상시킬 수 있는 광 집속 구조를 포함할 수 있다. 다시 말해, 거리 측정 센서부(170)는 광원의 방향 제어를 통해 측정할 면에만 빛을 집중시켜 전달할 수 있다.Referring to FIG. 3, the distance sensor unit 170 may include a light focusing structure that may improve light efficiency by concentrating the light source through direction control of the light source. In other words, the distance sensor 170 may concentrate and transmit light only on the surface to be measured by controlling the direction of the light source.

이를 위하여, 도 4에 도시한 바와 같이 거리 측정 센서부(170)에는 라이다의 광 집속 구조로서 광원(401)(광원부(171)에 대응됨)의 빛 방향을 제어하는 광 제어 산광기(diffuser)(402)를 포함할 수 있다. 이때, 거리 측정 센서부(170)에는 광원(401)의 출력 단에 광 제어 산광기(402)가 배치될 수 있다.To this end, as shown in FIG. 4, the distance measuring sensor unit 170 includes a light control diffuser configured to control the light direction of the light source 401 (corresponding to the light source unit 171) as a lidar light focusing structure. ) 402. In this case, the light control diffuser 402 may be disposed at the output terminal of the light source 401 in the distance measuring sensor 170.

광 제어 산광기(402)는 광원(401)의 방향 제어 소자를 의미하는 것으로, 예를 들어 LSD(Light Shaping Diffuser), 조작 산광기(Engineered Diffuser), 빔 성형기(Beam Shaper), DOE(Diffractive Optical Element) 등이 이용될 수 있다.The light control diffuser 402 refers to a direction control element of the light source 401, for example, a light shaping diffuser (LSD), an engineered diffuser, a beam shaper, a DOE (diffractive optical). Element) and the like can be used.

제1 실시예에 따른 거리 측정 센서부(170)는 광 제어 산광기(402)를 통해 광원(401)에서 나오는 빛을 원하는 면에 집중시켜 광 효율을 높이고 이를 통해 영상센서 방식 라이다의 짧은 측정 거리를 향상시킬 수 있다.The distance measuring sensor unit 170 according to the first embodiment concentrates the light emitted from the light source 401 on the desired surface through the light control diffuser 402 to increase the light efficiency, thereby short measuring the image sensor type lidar. Can improve the distance.

제2 2nd 실시예Example

도 5는 본 발명의 일 실시예에 있어서 측정 거리 향상을 위한 광 집속 구조의 다른 예를 도시한 것이다.5 illustrates another example of a light focusing structure for improving a measurement distance in an embodiment of the present invention.

도 5에 도시한 바와 같이, 거리 측정 센서부(170)에는 라이다의 광 집속 구조로서 광원(501)(광원부(171)에 대응됨)의 빛을 분리하고 분리된 빛을 집속하는 광 분리 집속 소자(503)를 포함할 수 있다. 거리 측정 센서부(170)에는 광원(501)의 출력 단에 광 분리 집속 소자(503)가 배치될 수 있다.As shown in FIG. 5, the distance sensor 170 is a light focusing structure of a lidar that separates the light of the light source 501 (corresponding to the light source 171) and focuses the separated light. Element 503 may be included. The light separation focusing element 503 may be disposed at the output terminal of the light source 501 in the distance sensor 170.

광원(501)의 방향 제어만으로 충분한 광 효율 확보가 어려운 경우 거리 측정 센서부(170)에 광을 분리하고 분리된 각각의 광선을 집속하여 특정 위치에만 광을 전달하는 광 분리 집속 소자(503)를 적용할 수 있다.When it is difficult to secure sufficient light efficiency only by the direction control of the light source 501, the light separation focusing element 503 which separates light into the distance measuring sensor unit 170 and focuses each of the separated light beams to transmit light only to a specific position is provided. Applicable

광 분리를 위해서는 MLA(Micro Lens Array) 혹은 DOE(Diffractive Optical Element) 등을 사용할 수 있으며, 이러한 소자를 이용하는 경우 수백×수백 개의 광선 생성이 가능하다.For optical separation, MLA (Micro Lens Array) or DOE (Diffractive Optical Element) can be used, and when such devices are used, hundreds of pixels can be generated.

광선을 충분히 분리하지 못하면 해상도가 낮아질 수 있으나, 광원(501)의 파워가 한정되어 있을 경우 측정 거리를 향상시키기 위해서는 해상도 손해를 감수하더라도 분리된 광선 각각의 파워를 높이는 것이 유일한 방법이다.If the light rays are not sufficiently separated, the resolution may be lowered. However, when the power of the light source 501 is limited, it is the only way to increase the power of each of the separated light beams even if the resolution is increased to improve the measurement distance.

제2 실시예에 따른 거리 측정 센서부(170)의 구체적인 광 분리 집속 구조를 상세히 설명하면 다음과 같다.A detailed light separation focusing structure of the distance measuring sensor 170 according to the second embodiment will be described in detail as follows.

도 6 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 있어서 광 분리 집속 구조의 일 예를 도시한 것이다.6 to 7 illustrate an example of a light separation focusing structure in an embodiment of the present invention.

일 예로, 도 6을 참조하면 광원(501)의 광 분리를 위해 MLA(Micro Lens Array)를 이용하여 광 분리 집속 소자(603)를 구성할 수 있다.For example, referring to FIG. 6, a light separation focusing element 603 may be configured using a micro lens array (MLA) to separate light from the light source 501.

광원(501)의 출력 단에 MLA를 이용한 광 분리 집속 소자(603)를 배치함으로써 MLA를 통해 광원(501)의 빛을 분리한 후 분리된 각각의 광선을 집속하여 특정 위치에 광을 전달할 수 있다.By disposing the light separation focusing element 603 using the MLA at the output end of the light source 501, the light of the light source 501 may be separated through the MLA, and then the respective beams may be focused to transmit light to a specific position. .

도 7은 MLA를 이용한 광 분리 집속 소자(603)의 내부 구조를 확대하여 도시한 것이다.FIG. 7 is an enlarged view of the internal structure of the optical separation focusing element 603 using MLA.

구체적으로, 광 분리 집속 소자(603)는 평행화 광학계(Collimating Optics)(71), 빔 확대 광학계(Beam Expanding Optics)(72), MLA(73), 및 집속 광학계(Focusing Optics)(74)를 포함할 수 있다.Specifically, the optical splitting focusing element 603 is a collimating optics 71, beam expanding optics 72, MLA 73, and focusing optics 74. It may include.

평행화 광학계(71)와 빔 확대 광학계(72)는 MLA(73)에 들어가기 전에 빔을 가공해주는 소자로, 평행화 광학계(71)는 광원(501)의 시준(視準) 정도를 조절해주는 역할을 하고, 빔 확대 광학계(72)는 시준된 빛을 원하는 사이즈로 만들어주는 역할을 한다.Parallelizing optical system 71 and beam expanding optical system 72 is a device for processing the beam before entering the MLA (73), parallelizing optical system 71 serves to adjust the degree of collimation of the light source 501 And, the beam expanding optical system 72 serves to make the collimated light to the desired size.

특히, 광 분리 집속 소자(603)에서 MLA(73)는 광원(501)의 제한된 광량 내에서 광선의 파워를 높이기 위해 평행화 광학계(71)와 빔 확대 광학계(72)를 차례로 거친 광을 분리하는 역할을 한다.In particular, in the light splitting focusing element 603, the MLA 73 separates light which passes through the parallelizing optical system 71 and the beam expanding optical system 72 in order to increase the power of the light beam within the limited amount of light of the light source 501. Play a role.

마지막으로, 광 분리 집속 소자(603)는 MLA(73)에 의해 분리된 각각의 광선을 집속 광학계(74)를 통해 집속하여 특정 위치에 광을 전달할 수 있다.Finally, the light separation focusing element 603 may focus each of the light beams separated by the MLA 73 through the focusing optical system 74 to transmit light to a specific position.

도 8 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 있어서 광 분리 집속 구조의 다른 예를 도시한 것이다.8 to 9 illustrate another example of the light separation focusing structure in one embodiment of the present invention.

다른 예로, 도 8을 참조하면 광원(501)의 광 분리를 위해 DOE(Diffractive Optical Element)를 이용하여 광 분리 집속 소자(803)를 구성할 수 있다.As another example, referring to FIG. 8, the optical separation focusing element 803 may be configured by using a diffractive optical element (DOE) for optical separation of the light source 501.

광원(501)의 출력 단에 DOE를 이용한 광 분리 집속 소자(803)를 배치함으로써 DOE를 통해 광원(501)의 빛을 분리한 후 분리된 각각의 광선을 집속하여 특정 위치에 광을 전달할 수 있다.By arranging the light separation focusing element 803 using DOE at the output end of the light source 501, the light of the light source 501 may be separated through the DOE, and then the respective beams may be focused to transmit light to a specific position. .

도 9는 DOE를 이용한 광 분리 집속 소자(803)의 내부 구조를 확대하여 도시한 것이다.9 is an enlarged view of an internal structure of the optical separation focusing element 803 using DOE.

구체적으로, 광 분리 집속 소자(803)는 평행화 광학계(Collimating Optics)(91), 빔 확대 광학계(Beam Expanding Optics)(92), 및 DOE(93)를 포함할 수 있다.Specifically, the optical splitting focusing element 803 may include collimating optics 91, beam expanding optics 92, and DOE 93.

평행화 광학계(91)와 빔 확대 광학계(92)는 DOE(93)에 들어가기 전에 빔을 가공해주는 소자로, 평행화 광학계(91)는 광원(501)의 시준(視準) 정도를 조절해주는 역할을 하고, 빔 확대 광학계(92)는 시준된 빛을 원하는 사이즈로 만들어주는 역할을 한다.The parallelizing optical system 91 and the beam expanding optical system 92 are elements for processing a beam before entering the DOE 93, and the parallelizing optical system 91 controls the degree of collimation of the light source 501. And, the beam expanding optical system 92 serves to make the collimated light to the desired size.

특히, 광 분리 집속 소자(803)에서 DOE(93)는 광원(501)의 제한된 광량 내에서 광선의 파워를 높이기 위해 평행화 광학계(91)와 빔 확대 광학계(92)를 차례로 거친 광을 분리하고 집속하는 역할을 한다.In particular, in the light splitting focusing element 803, the DOE 93 separates light which passes through the parallelizing optical system 91 and the beam expanding optical system 92 in order to increase the power of the light beam within the limited amount of light of the light source 501. It focuses.

상기한 구성의 광 분리 집속 소자(803)는 광원(501)의 빛을 DOE(93)를 통해 분리하고 분리된 각각의 광선을 집속하여 특정 위치에 광을 전달할 수 있다.The light separation focusing element 803 having the above-described configuration may separate light from the light source 501 through the DOE 93 and focus each of the separated light beams to transmit light to a specific position.

따라서, 광원(501)의 출력 단에 MLA를 이용한 광 분리 집속 소자(603) 또는 DOE를 이용한 광 분리 집속 소자(803)를 배치함으로써 광원(501)의 방향에 따른 분리 및 집속을 통해 광 효율을 향상시킬 수 있다.Therefore, the light separation focusing element 603 using MLA or the light separation focusing element 803 using DOE is disposed at the output end of the light source 501 to improve light efficiency through separation and focusing along the direction of the light source 501. Can be improved.

제3 The third 실시예Example

도 10은 본 발명의 일 실시예에 있어서 측정 거리 향상을 위한 광 집속 구조의 또 다른 예를 도시한 것이다.FIG. 10 illustrates another example of a light focusing structure for improving a measuring distance in an embodiment of the present invention.

제3 실시예에 따른 거리 측정 센서부(170)에는 물체에 반사되어 돌아오는 광 신호를 집속하여 광 효율을 향상시킬 수 있는 광 집속 구조를 포함할 수 있다.The distance sensor unit 170 according to the third embodiment may include a light focusing structure that focuses an optical signal reflected by an object and improves light efficiency.

도 10에 도시한 바와 같이, 거리 측정 센서부(170)에는 돌아오는 광 신호를 측정하는 측정 센서(1004)(수광부(172)에 대응됨)의 전 단에 광 신호를 집속하는 광 집속 소자(1005)가 배치될 수 있다. 이때, 거리 측정 센서부(170)의 광원 측에는 제1 실시예 및/또는 제2 실시예의 광 집속 구조가 포함될 수 있다.As illustrated in FIG. 10, the distance sensor 170 may include an optical focusing element that focuses an optical signal at the front end of the measurement sensor 1004 (corresponding to the light receiver 172) for measuring the returned optical signal ( 1005) may be disposed. In this case, the light converging structure of the first embodiment and / or the second embodiment may be included in the light source side of the distance measuring sensor 170.

도 11을 참조하면, 거리 측정 센서부(170)의 광원 측에서 광을 집속하는 것이 아닌, 물체에 반사되어 돌아오는 광 신호를 측정하는 측에서 돌아오는 광 신호가 측정 센서(1004)로 유입되기 이전에 광 집속 소자(1005)를 통해 먼저 집속함으로써 측정 센서(1004)에서의 광 검출 효율을 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 11, instead of focusing light at the light source side of the distance sensor unit 170, an optical signal returned from a side of measuring an optical signal reflected by an object is introduced into the measurement sensor 1004. Prior to focusing first through the light focusing element 1005, the light detection efficiency of the measurement sensor 1004 may be improved.

광 집속 소자(1005)는 되돌아오는 광 신호를 분리 및 집속하는 소자로서 MLA(Micro Lens Array) 등을 이용할 수 있다. 예를 들어, 라이다의 측정 센서(1004) 전에 MLA를 배치하여 되돌아오는 빛을 집속한 후 측정 센서(1004)로 전달할 수 있다The optical focusing element 1005 may use a micro lens array (MLA) or the like as an element for separating and focusing the returned optical signal. For example, the MLA may be disposed before Lidar's measurement sensor 1004 to focus the returned light and transmit the light to the measurement sensor 1004.

따라서, 거리 측정 센서부(170)로 되돌아오는 광 신호를 측정 센서(1004) 앞 단에 배치된 광 집속 소자(1005)를 통해 집속하여 광 신호를 높이고 영상센서 방식 라이다의 짧은 측정 거리를 향상시킬 수 있다.Accordingly, the optical signal returned to the distance sensor unit 170 is focused through the optical focusing element 1005 disposed at the front end of the measurement sensor 1004 to increase the optical signal and improve the short measurement distance of the image sensor system lidar. You can.

거리 측정 센서부(170)를 구성함에 있어 제1 실시예, 제2 실시예, 제3 실시예를 통해 설명한 서로 다른 형태의 광 집속 구조를 둘 이상 결합하여 적용하는 것 또한 가능하다. 예를 들어, 제1 실시예와 제2 실시예의 광 집속 구조를 같이 적용하거나, 혹은 제1 실시예 및/또는 제2 실시예의 광 집속 구조를 제3 실시예의 광 집속 구조와 함께 적용할 수 있다.In constructing the distance sensor unit 170, it is also possible to combine two or more different types of light focusing structures described in the first, second and third embodiments. For example, the light focusing structures of the first and second embodiments may be applied together, or the light focusing structures of the first and / or second embodiments may be applied together with the light focusing structures of the third embodiment. .

이처럼 본 발명의 실시예들에 따르면, 영상센서 방식의 라이다에서 광원의 방향 제어 및 광 집속을 통해 광 효율을 높여 광원의 제한한 광량 하에서 측정 거리를 향상시킬 수 있다.As described above, according to the exemplary embodiments of the present invention, in the image sensor type lidar, the light efficiency may be improved by controlling the direction of the light source and focusing the light to improve the measurement distance under the limited amount of light of the light source.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the devices and components described in the embodiments may include a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA), a programmable PLU (programmable). It can be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as logic units, microprocessors, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software. For the convenience of understanding, the processing apparatus may be described as one used, but those skilled in the art will appreciate that the processing apparatus includes a plurality of processing elements and / or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. In addition, other processing configurations are possible, such as parallel processors.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the above, and may configure the processing device to operate as desired, or process independently or collectively. You can command the device. The software and / or data may be embodied in any type of machine, component, physical device, computer storage medium or device in order to be interpreted by or provided to the processing device or to provide instructions or data to the processing device. have. The software may be distributed over networked computer systems so that they may be stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수 개의 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 어플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다.The method according to the embodiment may be embodied in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded on a computer readable medium. In this case, the medium may be to continuously store a computer executable program or to temporarily store the program for execution or download. In addition, the medium may be a variety of recording means or storage means in the form of a single or several hardware combined, not limited to a medium directly connected to any computer system, it may be distributed on the network. Examples of media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, And ROM, RAM, flash memory, and the like, configured to store program instructions. In addition, examples of another medium may include a recording medium or a storage medium managed by an app store that distributes an application, a site that supplies or distributes various software, a server, or the like.

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.Although the embodiments have been described by the limited embodiments and the drawings as described above, various modifications and variations are possible to those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques may be performed in a different order than the described method, and / or components of the described systems, structures, devices, circuits, etc. may be combined or combined in a different form than the described method, or other components. Or even by substitution or replacement by equivalents, an appropriate result can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are within the scope of the claims that follow.

Claims (11)

주변 물체와의 거리를 측정하는 거리 측정 시스템에 있어서,
일정 면적을 한번에 측정하는 영상센서 방식의 라이다(LiDAR, Light Detection And Ranging) 센서로 구성된 거리 측정 센서부
를 포함하고,
상기 거리 측정 센서부는,
광원의 제한된 광량 내에서 광선의 파워를 높이기 위한 광 집속 구조로서, 상기 광원의 출력 단에 상기 광원에서 나오는 빛을 분리하여 복수 개의 광선을 생성한 후 각각의 광선을 집속하는 광 분리 집속 소자가 배치되는 구조를 포함하고,
상기 광 분리 집속 소자는 상기 광원에서 나오는 빛을 복수 개의 광선으로 분리하기 위한 MLA(Micro Lens Array)와 상기 MLA에 의해 분리된 각각의 광선을 집속하기 위한 집속 광학계(Focusing Optics)를 포함하고,
상기 광 분리 집속 소자는 상기 광원에서 나오는 빛을 상기 MLA에 들어가기 전에 가공하기 위한 소자로 상기 광원의 시준(視準) 정도를 조절해주는 평행화 광학계(Collimating Optics)와 상기 평행화 광학계를 통해 시준된 빛을 원하는 사이즈로 만들어주는 빔 확대 광학계(Beam Expanding Optics)를 포함하고,
상기 MLA는 상기 평행화 광학계와 상기 빔 확대 광학계를 차례로 거친 빛을 복수 개의 광선으로 분리하는 것
을 특징으로 하는 거리 측정 시스템.In the distance measuring system for measuring the distance to the surrounding object,
Distance sensor unit consisting of a LiDAR (Light Detection And Ranging) sensor that measures a certain area at once
Including,
The distance measuring sensor unit,
A light concentrating structure for increasing the power of light rays within a limited amount of light of a light source, wherein a light separation focusing element for generating a plurality of light rays by separating the light from the light source at the output end of the light source is arranged Including structure that becomes,
The optical splitting focusing element may include a micro lens array (MLA) for separating light emitted from the light source into a plurality of beams and focusing optics for focusing each beam separated by the MLA,
The optical separation focusing element is a device for processing light emitted from the light source before entering the MLA and collimated through collimating optics and collimating optical system for adjusting the degree of collimation of the light source. Includes Beam Expanding Optics to make the light the size you want,
The MLA is to split the light through the parallelizing optical system and the beam expanding optical system in turn into a plurality of light rays
Distance measuring system, characterized in that. 제1항에 있어서,
상기 거리 측정 센서부는,
상기 광원의 출력 단에 상기 광원에서 나오는 빛의 방향을 제어하는 광 제어 산광기(diffuser)가 배치되는 구조를 포함하는 것
을 특징으로 하는 거리 측정 시스템.The method of claim 1,
The distance measuring sensor unit,
And a light control diffuser configured to control a direction of light emitted from the light source at an output end of the light source.
Distance measuring system, characterized in that. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 거리 측정 센서부는,
상기 광원에서 나와 물체에 의해 반사되어 되돌아오는 빛을 측정하는 센서의 앞 단에 상기 되돌아오는 빛을 집속하는 광 집속 소자가 배치되는 구조를 포함하는 것
을 특징으로 하는 거리 측정 시스템.The method of claim 1,
The distance measuring sensor unit,
And a light converging element for concentrating the returned light at a front end of the sensor which measures the light returned from the light source and reflected by the object.
Distance measuring system, characterized in that. 삭제delete 주변 물체와의 거리를 측정하는 거리 측정 시스템에 있어서,
일정 면적을 한번에 측정하는 영상센서 방식의 라이다(LiDAR, Light Detection And Ranging) 센서로 구성된 거리 측정 센서부
를 포함하고,
상기 거리 측정 센서부는,
광원의 출력 단에 상기 광원에서 나오는 빛의 방향을 제어하는 광 제어 산광기(diffuser)가 배치되는 구조, 및 상기 광원의 제한된 광량 내에서 광선의 파워를 높이기 위한 광 집속 구조로서 상기 광원의 출력 단에 상기 광원에서 나오는 빛을 분리하여 복수 개의 광선을 생성한 후 각각의 광선을 집속하는 광 분리 집속 소자가 배치되는 구조를 포함하고,
상기 광 분리 집속 소자는 상기 광원에서 나오는 빛을 복수 개의 광선으로 분리하기 위한 MLA(Micro Lens Array)와 상기 MLA에 의해 분리된 각각의 광선을 집속하기 위한 집속 광학계(Focusing Optics)를 포함하고,
상기 광 분리 집속 소자는 상기 광원에서 나오는 빛을 상기 MLA에 들어가기 전에 가공하기 위한 소자로 상기 광원의 시준(視準) 정도를 조절해주는 평행화 광학계(Collimating Optics)와 상기 평행화 광학계를 통해 시준된 빛을 원하는 사이즈로 만들어주는 빔 확대 광학계(Beam Expanding Optics)를 포함하고,
상기 MLA는 상기 평행화 광학계와 상기 빔 확대 광학계를 차례로 거친 빛을 복수 개의 광선으로 분리하는 것
을 특징으로 하는 거리 측정 시스템.In the distance measuring system for measuring the distance to the surrounding object,
Distance sensor unit consisting of a LiDAR (Light Detection And Ranging) sensor that measures a certain area at once
Including,
The distance measuring sensor unit,
A light control diffuser is arranged at an output end of the light source to control the direction of light emitted from the light source, and a light focusing structure for increasing light power within a limited amount of light of the light source. And a light separation focusing element configured to separate light emitted from the light source to generate a plurality of light rays, and to focus each light ray,
The optical splitting focusing element may include a micro lens array (MLA) for separating light emitted from the light source into a plurality of beams and focusing optics for focusing each beam separated by the MLA,
The optical separation focusing element is a device for processing light emitted from the light source before entering the MLA and collimated through collimating optics and collimating optical system for adjusting the degree of collimation of the light source. Includes Beam Expanding Optics to make the light the size you want,
The MLA is to split the light through the parallelizing optical system and the beam expanding optical system in turn into a plurality of light rays
Distance measuring system, characterized in that. 삭제delete 제8항에 있어서,
상기 거리 측정 센서부는,
상기 광원에서 나와 물체에 의해 반사되어 되돌아오는 빛을 측정하는 센서의 앞 단에 상기 되돌아오는 빛을 집속하는 광 집속 소자가 배치되는 구조를 포함하는 것
을 특징으로 하는 거리 측정 시스템.The method of claim 8,
The distance measuring sensor unit,
And a light converging element for concentrating the returned light at a front end of the sensor which measures the light returned from the light source and reflected by the object.
Distance measuring system, characterized in that. 삭제delete
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