KR102096676B1 - 2-dimensioal lidar scanner and control device using for vehicle - Google Patents

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Abstract

2차원 라이더(LiDAR) 스캐너의 광학계 및 제어장치가 개시된다. 본 발명의 라이더(LiDAR) 스캐너의 광학계는, 송광학계와 수광학계가 동일축상에 위치하여, 시스템의 크기를 줄일 수 있다. Disclosed is an optical system and control device for a two-dimensional rider (LiDAR) scanner. In the optical system of the LiDAR scanner of the present invention, the transmission optical system and the optical receiving system are located on the same axis, so that the size of the system can be reduced.

Description

차량용 2차원 라이더 스캐너 및 제어장치{2-DIMENSIOAL LIDAR SCANNER AND CONTROL DEVICE USING FOR VEHICLE}Vehicle 2-D Rider Scanner and Control Device {2-DIMENSIOAL LIDAR SCANNER AND CONTROL DEVICE USING FOR VEHICLE}

본 발명은 2차원 라이더(LiDAR) 스캐너의 광학계 및 제어장치에 대한 것이다.
The present invention relates to an optical system and a control device for a two-dimensional rider (LiDAR) scanner.

최근, 지능형 자동차 및 스마트카 분야에서는 돌발상황에 대한 차량의 능동적 대처기능을 요구하고 있다. 즉, 보행자의 급작스런 출현을 인지하거나, 어두운 야간에 조명의 범위를 벗어난 곳에 대한 장애물을 사전에 감지하거나, 우천시 전조등 조명의 약화로 인한 장애물을 감지하거나, 또는 도로 파손을 사전에 감지하는 등, 운전자와 보행자의 안전을 위협하는 상황을 사전에 확인할 필요가 있다. Recently, in the field of intelligent automobiles and smart cars, active response functions of vehicles to emergencies are required. That is, the driver may recognize a sudden appearance of a pedestrian, detect an obstacle to a place outside the range of lighting in the dark at night, detect an obstacle due to weakening of headlight lighting in rainy weather, or detect a road damage in advance. It is necessary to check in advance the situation that threatens the safety of pedestrians and pedestrians.

이러한 요구에 대해, 윈드실드 또는 차량의 전방에 설치되어, 자체 출사광을 기반으로 차량이 움직이는 경우 전방의 물체를 확인하여 사전에 운전자에게 경고함을 물론, 차량 스스로가 정지 또는 회피하는데 기초가 되는 영상을 차량의 전자제어유닛(electronic control unit; ECU)에 전달하고, ECU는 이 영상을 이용하여 각종 제어를 수행하게 되는데, 이러한 영상을 획득하는 것을 스캐너(scanner)라 한다.In response to these demands, it is installed in the front of the windshield or the vehicle, and when the vehicle moves based on its own emitted light, it checks the object in front and warns the driver in advance, as well as the basis for the vehicle itself to stop or avoid The image is transferred to an electronic control unit (ECU) of the vehicle, and the ECU performs various control using the image. Acquiring this image is called a scanner.

종래 스캐너로서는, 레이더(radio detection and ranging; RADAR) 장비가 사용되었다. 레이더는 마이크로파(극초단파, 10cm 내지 100cm 파장) 정도의 전자기파를 물체에 발사시켜 그 물체에서 반사되는 전자기파를 수신하여 물체와의 거리, 방향, 고도 등을 알아내는 무선감시장치로서, 차량용 스캐너에 이용되고 있으나, 가격이 고가이므로 다양한 차종에 보급이 용이하지 않은 문제점이 있다. As a conventional scanner, radio detection and ranging (RADAR) equipment has been used. Radar is a wireless monitoring device that detects the distance, direction, and altitude of an object by receiving electromagnetic waves reflected from the object by emitting electromagnetic waves of a microwave (microwave, 10cm to 100cm wavelength) to the object. However, since the price is high, there is a problem that it is not easy to supply to various vehicle models.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 라이더(light detection and ranging; LiDAR)를 이용한 스캐너가 개발되고 있다. 라이더는, 펄스 레이저광을 대기중에 발사해 그 반사체 또는 산란체를 이용하여 거리 또는 대기현상 등을 측정하는 장치로서, 레이저 레이더라고도 한다. 반사광의 시간측정은 클럭펄스로 계산하며, 그 진동수 30㎒로 5m, 150㎒로 1m의 분해능을 가진다.To solve this problem, a scanner using a light detection and ranging (LiDAR) has been developed. The rider emits pulsed laser light in the air and measures distance or atmospheric phenomena using the reflector or scatterer, and is also called a laser radar. The time measurement of the reflected light is calculated by the clock pulse, and has a resolution of 5 m at 30 MHz and 1 m at 150 MHz.

현재, 차량에 탑재되는 라이더(LiDAR) 스캐너로서, 3D 고속 라이더(LiDAR) 스캐너도 개발되어 있으나, 이는 가격이 고가이고, 수십여개의 레이저 거리측정기를 쌓아올려 제작한 형태이므로 차량 장착에 한계가 있다. 따라서, 2D 라이더(LiDAR) 스캐너에 대한 개발이 진행되고 있다.Currently, as a LiDAR scanner mounted on a vehicle, a 3D high-speed rider (LiDAR) scanner has also been developed, but it is expensive and manufactured by stacking dozens of laser range finders, so there is a limit to vehicle mounting. . Accordingly, development of a 2D rider (LiDAR) scanner is in progress.

2D 라이더(LiDAR) 스캐너는 전방의 하나의 선에 대해 스캐닝을 수행하는 것으로서, 이동하는 물체에 의해 스캔범위가 이동하므로, 이동하는 물체에 적합하다. 그러나 종래의 2D 라이더(LiDAR) 스캐너는, 송광학계와 수광학계가 동축상에 위치하지 않아, 광학계의 크기가 커지거나, 또는 송광학계와 수광학계가 동축상에 위치하더라도, 수광렌즈에 홀을 만들거나 광학적 손실을 감수하고 수광하여야 하는 문제점이 있다.The 2D Rider (LiDAR) scanner performs scanning on one line in the front, and is suitable for moving objects because the scanning range is moved by the moving object. However, in the conventional 2D rider (LiDAR) scanner, even if the optical system and the optical system are not coaxial, the size of the optical system is increased, or even if the optical system is located coaxially, the hole is made in the light receiving lens. Or, there is a problem in that it is necessary to accept and receive optical loss.

또한, 종래의 2D 라이더(LiDAR) 스캐너는, 스캔방향을 X축이라고 하고, 라이더(LiDAR) 스캐너가 장착되는 차량이 진행하는 방향을 Y축이라고 하면, X축의 스캔속도가 일정한 경우, Y축의 이동속도가 달라지면, X축에 대한 스캔 분해능이 떨어지는 문제가 발생한다. 즉, Y축 이동속도에 따라 스캔속도를 증가시켜야 일정한 수준의 분해능과 일관된 영상을 확보할 수 있게 된다.Further, in a conventional 2D rider (LiDAR) scanner, the scanning direction is referred to as an X-axis, and a direction in which a vehicle on which a rider (LiDAR) scanner is mounted is referred to as a Y-axis, when the scan speed of the X-axis is constant, the Y-axis moves. When the speed is changed, a problem arises in that the scan resolution for the X-axis decreases. That is, it is necessary to increase the scan speed according to the movement speed of the Y-axis to ensure a constant level of resolution and a consistent image.

도 1은 종래 2D 라이더(LiDAR) 스캐너에서 이동속도에 따라 분해능이 변화하는 것을 설명하기 위한 예시도로서, 차량이 점차 속도를 높이는 경우를 나타낸 것이다.1 is an exemplary view for explaining a change in resolution according to a moving speed in a conventional 2D rider (LiDAR) scanner, and shows a case where a vehicle gradually increases speed.

도면에 도시된 바와 같이, 차량의 속도가 느린 영역(1A)에서는 스캔간격이 좁지만, 차량 속도가 증가하여 빨라지는 영역(1B)에서는 스캔간격이 벌어지게 되므로, 분해능이 떨어지게 됨을 알 수 있다.As shown in the figure, the scan interval is narrow in the area 1A where the vehicle is slow, but the scan interval is widened in the area 1B where the vehicle speed is increased, so that the resolution decreases.

이와 같이, 종래의 2D 라이더(LiDAR) 스캐너는, Y축 이동속도 즉, 차량 및 이동물체의 이동속도에 따라 스캔 속도를 증가시켜야 일정한 수준의 분해능과 일관된 영상을 확보할 수 있는 문제점이 있다.
As described above, the conventional 2D rider (LiDAR) scanner has a problem that it is possible to secure a constant level of resolution and a consistent image by increasing the scan speed according to the Y-axis moving speed, that is, the moving speed of the vehicle and the moving object.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 송광학계와 수광학계가 동일축상에 위치하여 광학계의 수평크기를 최소화하여, 라이더(LiDAR) 스캐너 자체의 크기를 최소화하는 라이더(LiDAR) 스캐너의 광학계를 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide an optical system of a rider (LiDAR) scanner that minimizes the size of the rider (LiDAR) scanner itself by minimizing the horizontal size of the optical system by positioning the optical system and the optical system on the same axis. will be.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 라이더(LiDAR) 스캐너가 장착되는 차량의 속도데이터 등과 연계하여 수직 스캔거리와 스캔각도를 가변할 수 있는 라이더(LiDAR) 스캐너의 제어장치를 제공하는 것이다.
In addition, another technical problem to be solved by the present invention is to provide a control device for a rider (LiDAR) scanner capable of varying a vertical scan distance and a scan angle in connection with speed data of a vehicle equipped with a rider (LiDAR) scanner. will be.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 라이더 스캐너의 광학계는, 인쇄회로기판 상에 배치되며, 펄스 레이저를 출력하는 광원; 상기 인쇄회로기판과 소정 각도를 이루도록 배치되고, 제1중공을 가지는 제1미러; 상기 제1중공으로 상기 광원의 경로가 구성되도록, 상기 제1미러와 직각을 이루도록 배치되는 제2미러; 상기 제1미러의 상부에서, 상기 제1미러를 통해 반사된 광을 수광하는 수광렌즈; 및 상기 수광렌즈로부터 수광된 광신호를 전기신호로 변환하는 광검출부를 포함할 수 있다.In order to solve the above technical problem, the optical system of the rider scanner of an embodiment of the present invention is disposed on a printed circuit board, a light source for outputting a pulse laser; A first mirror disposed to form a predetermined angle with the printed circuit board and having a first hollow; A second mirror disposed to form a right angle with the first mirror such that a path of the light source is configured as the first hollow; A light receiving lens that receives light reflected through the first mirror from an upper portion of the first mirror; And an optical detection unit that converts the optical signal received from the light receiving lens into an electrical signal.

본 발명의 일실시예의 라이더 스캐너의 광학계는, 상기 광원과 상기 제1미러의 사이에 배치되며, 상기 제1미러를 일방향으로 회전하게 구동하는 모터를 더 포함할 수 있다.The optical system of the rider scanner of an embodiment of the present invention may further include a motor disposed between the light source and the first mirror, and driving the first mirror to rotate in one direction.

본 발명의 일실시예에서, 상기 모터는, 제2중공을 가질 수 있다.
In one embodiment of the present invention, the motor may have a second hollow.

또한, 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 라이더 스캐너 제어장치는, 차량의 속도 데이터 및 상기 차량의 전조등의 각도 데이터중 적어도 하나를 이용하여, 제1항 내지 제3항의 중 어느 한 항의 광학계의 스캔각도를 결정하는 제어부; 및 상기 스캔각도에 따라 상기 광학계를 구동하는 구동부를 포함할 수 있다.In addition, in order to solve the above technical problem, the rider scanner control apparatus of an embodiment of the present invention, using at least one of the vehicle speed data and the angle data of the headlight of the vehicle, of claim 1 to claim 3 A control unit for determining the scan angle of any one of the optical system; And a driving unit driving the optical system according to the scan angle.

본 발명의 일실시예의 제어장치는, 사용자 입력을 수신하는 터치스크린을 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 터치스크린을 통해 수신되는 사용자 입력에 따라 상기 광학계의 스캔각도를 결정할 수 있다.The control apparatus of an embodiment of the present invention further includes a touch screen that receives a user input, and the control unit may determine a scan angle of the optical system according to a user input that is received through the touch screen.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는, 상기 차량의 속도 데이터를 이용하여, 상기 광학계의 스캔주기를 결정할 수 있다.
In one embodiment of the present invention, the control unit may determine the scan cycle of the optical system by using the speed data of the vehicle.

상기와 같은 본 발명은, 송광학계와 수광학계가 동일축상에 위치하여 수평크기를 최소화할 수 있으며, 라이더(LiDAR) 스캐너가 배치되는 차량의 외부환경에 의해 스캔각도를 변경하여 스캔거리를 조절함으로써, 변화하는 환경에 적절히 대응하게 하는 효과가 있다.The present invention as described above, the transmission optical system and the optical system is located on the same axis can minimize the horizontal size, by adjusting the scan distance by changing the scan angle by the external environment of the vehicle in which the rider (LiDAR) scanner is placed It has the effect of appropriately responding to the changing environment.

또한, 본 발명은, 차량의 속도가 증가하면 스캔속도를 빠르게 함으로써, 분해능의 변경 없이, 일정한 영상을 획득하게 하는 효과가 있다.
In addition, the present invention has an effect of obtaining a constant image without changing the resolution by increasing the scan speed when the vehicle speed increases.

도 1은 종래 2D 라이더(LiDAR) 스캐너에서 이동속도에 따라 분해능이 변화하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 라이더(LiDAR) 스캐너가 차량에 적용되는 것을 설명하기 위한 일예시도이다.
도 3는 본 발명의 일실시예의 라이더(LiDAR) 스캐너의 광학계를 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 도 3의 분해사시도이다.
도 5는 도 3의 광학계를 외부에서 본 것을 예를 들어 나타낸 일예시도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 3의 제1 및 제2미러의 구성을 구체적으로 설명하기 위한 일예시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예의 라이더(LiDAR) 스캐너의 제어장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 라이더(LiDAR) 스캐너의 스캔거리가 변경되는 것을 설명하기 위한 일예시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 사용자가 스캔거리를 설정하는 화면을 설명하기 위한 일예시도이다.1 is an exemplary view for explaining a change in resolution according to a moving speed in a conventional 2D rider (LiDAR) scanner.
2 is an exemplary view for explaining that the rider (LiDAR) scanner of the present invention is applied to a vehicle.
3 is a configuration diagram schematically illustrating an optical system of a LiDAR scanner according to an embodiment of the present invention.
4 is an exploded perspective view of FIG. 3.
FIG. 5 is an exemplary view showing an example of viewing the optical system of FIG. 3 from the outside.
6A and 6B are exemplary views for specifically describing the configuration of the first and second mirrors of FIG. 3.
7 is a configuration diagram for explaining a control device of a rider (LiDAR) scanner according to an embodiment of the present invention.
8 is an exemplary view for explaining that a scan distance of a LiDAR scanner is changed according to an embodiment of the present invention.
9 is an exemplary view for explaining a screen for setting a scan distance by a user according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention can be applied to various changes and can have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 라이더(LiDAR) 스캐너가 차량에 적용되는 것을 설명하기 위한 일예시도이다. 2 is an exemplary view for explaining that the rider (LiDAR) scanner of the present invention is applied to a vehicle.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 라이더(LiDAR) 스캐너는, 스캔각도 또는 스캔거리를 가변할 수 있으므로, 차량(10)의 윈드실드 글래스(11)의 상단 또는 하단에 설치하거나, 또는 모서리 부분에 설치할 수 있다. 또는 차량(10)의 라디에이터 그릴(12) 또는 전조등(13)의 높이에 설치할 수도 있다.As shown in the figure, the rider (LiDAR) scanner according to an embodiment of the present invention, since the scan angle or scan distance can be varied, installed on the top or bottom of the windshield glass 11 of the vehicle 10, Or it can be installed at the corner. Alternatively, it may be installed at the height of the radiator grill 12 or the headlight 13 of the vehicle 10.

본 발명의 일실시예의 라이더(LiDAR) 스캐너는, 차량의 속도를 감지하는 속도센서, 레인센서 및 전조등으로부터 정보를 수신하여, 스캔각도 및 스캔거리를 제어할 수 있다. 이에 대해서는, 추후 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
A rider (LiDAR) scanner according to an embodiment of the present invention may receive information from a speed sensor, a rain sensor, and a headlight for detecting the speed of a vehicle, to control a scan angle and a scan distance. This will be described in more detail later.

도 3는 본 발명의 일실시예의 라이더(LiDAR) 스캐너의 광학계를 개략적으로 설명하기 위한 구성도이고, 도 4는 도 3의 분해사시도이며, 도 5는 도 3의 광학계를 외부에서 본 것을 예를 들어 나타낸 일예시도이다.3 is a configuration diagram for schematically explaining the optical system of a LiDAR scanner according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is an exploded perspective view of FIG. 3, and FIG. 5 is an example of viewing the optical system of FIG. 3 from the outside This is an example of an example shown.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 광학계는, 하부 인쇄회로기판(20) 상에 배치되는 광원(21), 빔 콜리메이터(22), 중공모터(23), 제1미러(24), 제2미러(25), 수광렌즈(26) 및 광검출부(27)를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명에서 설명하는 광학계는, 개략적인 기능을 소개하기 위하여 필요한 구성요소만이 도시된 것으로서, 그 외 다양한 구성요소가 포함될 수 있음은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명하다 할 것이다.As shown in the figure, the optical system according to an embodiment of the present invention includes a light source 21, a beam collimator 22, a hollow motor 23, and a first mirror 24 disposed on the lower printed circuit board 20. , It may include a second mirror 25, a light receiving lens 26 and a light detection unit 27. However, in the optical system described in the present invention, only components necessary for introducing a schematic function are illustrated, and various other components can be included. Those skilled in the art to which the present invention pertains It will be obvious to you.

광원(21)은, 하부 인쇄회로기판(20) 상에 배치되는 것으로서, 펄스 레이저(3A)를 출력할 수 있다. 빔 콜리메이터(22)는 광원(21)으로부터 출력되는 펄스 레이저가 지향성을 지니게 할 수 있다. 즉, 광원(21)으로부터 출력되는 펄스 레이저가 중공모터(23)의 중공(23A)을 향하도록 시준할 수 있다. The light source 21 is disposed on the lower printed circuit board 20 and can output the pulse laser 3A. The beam collimator 22 may cause the pulse laser output from the light source 21 to have directivity. That is, the pulse laser output from the light source 21 can be collimated to face the hollow 23A of the hollow motor 23.

중공모터(23)는, 내부에 중공(23A)이 형성되며, 제1미러(24)가 일방향으로 회전하게 구동할 수 있다. 도 1에서 중공모터(23)는, 내부에 중공(23A)이 형성된 원형일 수 있지만, 그 형상에 한정되는 것은 아니며, 내부에 중공(23A)이 형성되면, 그 외부의 형상은 무관하다 할 수 있다.The hollow motor 23, the hollow 23A is formed therein, the first mirror 24 can be driven to rotate in one direction. In FIG. 1, the hollow motor 23 may be a circular shape with a hollow 23A formed therein, but is not limited to the shape. When the hollow 23A is formed inside, the outer shape may be irrelevant. have.

또한, 중공모터(23)는 하부 인쇄회로기판(20)에 배치되는 것으로서, 광원(21)과 빔 콜리메이터(22)가 중공모터(23)의 내부에 배치될 수 있을 것이다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
In addition, the hollow motor 23 is disposed on the lower printed circuit board 20, and the light source 21 and the beam collimator 22 may be disposed inside the hollow motor 23. However, this is an example, and the present invention is not limited thereto.

제2미러(25)는, 제1미러(24)와 직각을 이루도록 구성될 수 있다. 도 6a 및 도 6b는 도 3의 제1 및 제2미러의 구성을 구체적으로 설명하기 위한 일예시도이다.The second mirror 25 may be configured to form a right angle with the first mirror 24. 6A and 6B are exemplary views for specifically describing the configuration of the first and second mirrors of FIG. 3.

도면에 도시된 바와 같이, 제2미러(25)는, 제1미러(24)와 직각을 이루도록 설치될 수 있다. 제1미러(24)는 중공(24A)을 가지는 원형 또는 타원형으로서, 광원(21)이 배치되는 하부 인쇄회로기판(20)과 소정 각도(θ)를 이루도록 배치될 수 있으며, 이와 같이 소정 각도를 이루도록 배치되는 제1미러(24)에 의해, 물체로부터 반사되어 제1미러(24)로 입사되는 펄스 레이저(3D)가 수광렌즈(26)로 향할 수 있게 된다. 이때, 소정 각도는, 예를 들어 45도일 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. As shown in the figure, the second mirror 25 may be installed to form a right angle with the first mirror 24. The first mirror 24 is a circular or elliptical shape having a hollow 24A, and may be arranged to form a predetermined angle θ with the lower printed circuit board 20 on which the light source 21 is disposed. The pulsed laser 3D reflected from the object and incident on the first mirror 24 is directed to the light receiving lens 26 by the first mirror 24 arranged to be formed. At this time, the predetermined angle may be, for example, 45 degrees, but the present invention is not limited thereto.

제2미러(25)는, 제1미러(24)의 중공(24A)으로 광원(21)으로부터 출력되어 빔 콜리메이터(22)를 통과한 광(3B)이 진행하도록 제1미러(24)의 하부에 배치될 수 있을 것이다. 이때, 제2미러(25)는 고정부(33)에 의해 제1미러(24)의 중공(24A) 근처에 배치될 수 있으며, 제2미러(25)를 향하여 입사되는 빛(3B)이 제2미러(25)에 반사되어 제1미러(24)의 중공(24A)을 통해 출력될 수 있도록 배치되는 것이다.The second mirror 25 is the lower portion of the first mirror 24 so that the light 3B output from the light source 21 as the hollow 24A of the first mirror 24 passes through the beam collimator 22 and proceeds. Will be able to be posted on. At this time, the second mirror 25 may be disposed near the hollow 24A of the first mirror 24 by the fixing part 33, and the light 3B incident toward the second mirror 25 is removed. It is disposed to be reflected on the 2 mirrors 25 and output through the hollow 24A of the first mirror 24.

제1미러(24)는, 중공모터(23)에 의해 일방향으로 회전할 수 있으며, 제1미러(24)의 회전에 의해 광원(21)으로부터 출력되어 빔 콜리메이터(22)를 통한 빛(3B)d은 제2미러(25)를 통해 반사되어, 제1미러(24)의 중공(24A)을 통해 출력될 수 있다(3B). 즉, 중공모터(23)에 의해 제1미러(24)가 일방향으로 회전하면, 빛(3C)은 2차원의 선 형상으로 방사될 수 있을 것이다.The first mirror 24 can be rotated in one direction by the hollow motor 23, and is output from the light source 21 by rotation of the first mirror 24, and light 3B through the beam collimator 22 d may be reflected through the second mirror 25 and output through the hollow 24A of the first mirror 24 (3B). That is, when the first mirror 24 is rotated in one direction by the hollow motor 23, the light 3C may be radiated in a two-dimensional line shape.

제1미러(24)의 중공(24A)을 통해 출력된 빛(3C)는 물체로부터 반사되어 다시 제1미러(24)에 입사될 수 있다(3D). 제1미러(24)의 전면에 입사되는 펄스 레이저(3E)는 제1미러(24)에 의해 반사되고(3E), 수광렌즈(26)에 의해 집중되어 광검출부(27)에 의해 전기신호로 변환될 수 있다. The light 3C output through the hollow 24A of the first mirror 24 may be reflected from the object and again incident on the first mirror 24 (3D). The pulse laser 3E incident on the front surface of the first mirror 24 is reflected by the first mirror 24 (3E), concentrated by the light receiving lens 26, and converted into an electric signal by the light detection unit 27. Can be converted.

한편, 제1미러(24)의 미러면은 물체쪽으로 형성되고, 제2미러(25)의 미러면은 제1미러를 향하도록 형성될 수 있을 것이지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 미러면이 각각의 미러의 양면에 모두 형성될 수 있을 것이다. Meanwhile, the mirror surface of the first mirror 24 is formed toward the object, and the mirror surface of the second mirror 25 may be formed to face the first mirror, but is not limited thereto, and the mirror surfaces are It may be formed on both sides of the mirror.

광검출부(27)는 상부 인쇄회로기판(28)에 배치될 수 있으며, 이와 같이 변환된 전기신호는 외부로 출력될 수 있을 것이다. 광검출부(27)에 의해 검출된 전기신호는, 이미지 신호로서, 이미지 처리부(도시되지 않음)를 통해 영상으로 출력될 수 있으며, 차량의 네비게이션 등 디스플레이 장치(도시되지 않음)를 통해 사용자가 시각적으로 열람할 수 있도록 제공될 수 있을 것이다. The photodetector 27 may be disposed on the upper printed circuit board 28, and the converted electrical signal may be output to the outside. The electrical signal detected by the photodetector 27 may be output as an image through an image processing unit (not shown) as an image signal, and visually displayed by a user through a display device (not shown) such as navigation of a vehicle. It may be provided for reading.

도면의 설명에서는, 제1미러(24)는, 하우징(31, 32)에 의해 고정되며, 제1하우징(31)이 중공모터(23)의 상부에 배치되어, 제1미러(24)가 중공모터(23)와 소정 각도를 이루도록 고정할 수 있으며, 제2하우징(32)은 제1미러(24)를 제1하우징(31)의 상부에 고정할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 본 발명이 이 형상에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 구성될 수 있을 것이다. In the description of the drawings, the first mirror 24 is fixed by the housings 31 and 32, and the first housing 31 is disposed above the hollow motor 23 so that the first mirror 24 is hollow The motor 23 may be fixed to form a predetermined angle, and the second housing 32 may fix the first mirror 24 to the upper portion of the first housing 31. However, this is an example, and the present invention is not limited to this shape, and may be variously configured.

이와 같은 본 발명의 라이더(LiDAR) 스캐너의 광학계는, 송광학계와 수광학계가 동일축상에 위치하여 수평크기를 최소화할 수 있다.
In the optical system of the rider (LiDAR) scanner of the present invention, the transmission optical system and the optical receiving system are located on the same axis, thereby minimizing the horizontal size.

한편, 본 발명의 라이더(LiDAR) 스캐너는, 광학계의 방향을 제어함으로써, 출력되는 펄스 레이저(3C)의 각도를 제어할 수 있으며, 이에 의해 수직 스캔거리를 제어할 수 있다. 이하, 도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.On the other hand, the rider (LiDAR) scanner of the present invention, by controlling the direction of the optical system, it is possible to control the angle of the output pulse laser (3C), thereby controlling the vertical scan distance. Hereinafter, with reference to the drawings will be described in detail.

도 7은 본 발명의 일실시예의 라이더(LiDAR) 스캐너의 제어장치를 설명하기 위한 구성도이다. 7 is a configuration diagram for explaining a control device of a rider (LiDAR) scanner according to an embodiment of the present invention.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 제어장치는, 제어부(51), 속도계(52), 디스플레이부(53) 및 구동부(54)를 포함할 수 있다.As shown in the figure, the control device of an embodiment of the present invention may include a control unit 51, a speedometer 52, a display unit 53 and a driving unit 54.

속도센서(52)는 차량(10)의 속도를 감지할 수 있다. 한편, ECU(도시되지 않음)는, 차량(10)에 부착된 조도센서(도시되지 않음), 또는 전조등(13) 상하향 지시에 따른 빔 각도에 따라 라이더(LiDAR) 스캐너 각도를 제어할 수 있다. The speed sensor 52 can detect the speed of the vehicle 10. On the other hand, the ECU (not shown) may control the angle of the rider (LiDAR) scanner according to the beam angle according to the up and down directions of the illumination sensor (not shown) attached to the vehicle 10 or the headlight 13.

제어부(51)는, 속도센서(52)로부터 차량(10)의 속도를 수신하거나, 또는 ECU로부터 전조등(13)의 각도를 수신하여, 라이더(LiDAR) 스캐너의 광학계(1)의 스캔각도와 거리를 결정할 수 있다. 보통, 스캔각도가 결정되면 스캔거리 역시 결정되므로, 제어부(50)는 스캔각도를 결정하는 것에 의해 라이더(LiDAR) 스캐너의 광학계(1)의 스캔거리를 결정할 수 있을 것이다.The control unit 51 receives the speed of the vehicle 10 from the speed sensor 52, or receives the angle of the headlight 13 from the ECU, so that the scan angle and distance of the optical system 1 of the rider (LiDAR) scanner Can decide. Normally, when the scan angle is determined, the scan distance is also determined, so that the controller 50 may determine the scan distance of the optical system 1 of the LiDAR scanner by determining the scan angle.

즉, 예를 들어, 차량(10)의 속도가 빠른 경우, 보다 멀리 스캔할 수 있게 광학계(1)가 스캔각도를 변경하도록, 구동부(54)가 광학계(1)를 구동하게 할 수 있을 것이다. 그러나, 차량(10)의 속도가 느린 경우, 보다 가까이 스캔할 수 있게 광학계(1)가 스캔각도를 변경하도록, 구동부(54)가 광학계(1)를 구동하게 제어신호를 제공할 수 있을 것이다.That is, for example, when the speed of the vehicle 10 is high, the driver 54 may drive the optical system 1 so that the optical system 1 changes the scan angle so that it can scan farther. However, when the speed of the vehicle 10 is slow, the driving unit 54 may provide a control signal to drive the optical system 1 so that the optical system 1 changes the scan angle so that it can scan closer.

또는, 차량(10)의 속도가 빠른 경우, 보다 멀리 스캔할 수 있게 광학계(1)가 스캔각도를 변경하도록, 구동부(54)가 광학계(1)를 구동하게 할 수 있을 것이다. 그러나, 차량(10)의 속도가 느린 경우, 보다 가까이 스캔할 수 있게 광학계(1)가 스캔각도를 변경하도록, 구동부(54)가 광학계(1)를 구동하게 제어신호를 제공할 수 있을 것이다.Alternatively, when the speed of the vehicle 10 is high, the driving unit 54 may drive the optical system 1 so that the optical system 1 changes the scan angle so that it can scan farther. However, when the speed of the vehicle 10 is slow, the driving unit 54 may provide a control signal to drive the optical system 1 so that the optical system 1 changes the scan angle so that it can scan closer.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 라이더(LiDAR) 스캐너의 스캔거리가 변경되는 것을 설명하기 위한 일예시도이다.8 is an exemplary view for explaining that a scan distance of a LiDAR scanner is changed according to an embodiment of the present invention.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광학계는, 고정부(81)에 의해 일부가 고정되어 있음을 알 수 있다. 이때, 도면에서는 간략하게 도시하였으나, 광학계의 하우징(30)의 어느 한 곳이 고정되어 있을 수 있을 것이다.As shown in the figure, it can be seen that the optical system of the present invention is partially fixed by the fixing portion 81. At this time, although briefly illustrated in the drawings, any one of the housings 30 of the optical system may be fixed.

또한, 본 발명의 일실시예의 광학계(1)는 구동부(54)에 의해 움직일 수 있다.In addition, the optical system 1 of one embodiment of the present invention can be moved by the driving unit 54.

즉, 고정부(81)에 의해 어느 한 곳이 고정되고, 구동부(54)에 연결된 영역이 앞뒤로 움직이는 것에 의해, 광학계(1)에서 출력되는 빛의 스캔각도를 변경할 수 있을 것이다. That is, any one place is fixed by the fixing unit 81 and the area connected to the driving unit 54 moves back and forth, so that the scanning angle of the light output from the optical system 1 may be changed.

도면에서, 광학계(1)가 구동부(54)에 의해 실선으로 표시되도록 배치되는 경우 출력되는 빛은 8A이고, 광학계(1)가 점선으로 표시되도록 배치되는 경우 출력되는 빛은 8B이다. 이때, 8A보다 8B의 경우 스캔각도가 멀어지게 되는 것임을 알 수 있다.In the drawing, when the optical system 1 is arranged to be displayed as a solid line by the driving unit 54, the output light is 8A, and when the optical system 1 is arranged to be displayed as a dotted line, the output light is 8B. At this time, it can be seen that in the case of 8B rather than 8A, the scan angle becomes farther.

본 발명의 일실시예에서 구동부(54)는, 광학계(1)의 전체적인 각도가 변경되도록 제어부(50)에 의해 제어될 수 있다. 구동부(54)는, 예를 들어, 모터 또는 솔레노이드와 같은 액츄에이터(actuator)일 수 있다.
In one embodiment of the present invention, the driving unit 54 may be controlled by the control unit 50 such that the overall angle of the optical system 1 is changed. The driving unit 54 may be, for example, an actuator such as a motor or a solenoid.

한편, 본 발명의 제어장치는, 디스플레이부(53)를 구비할 수 있는데, 보통 차량(10)의 내부에 제공될 수 있으며, 사용자가 터치입력에 의해 사용자 입력을 입력할 수 있도록 입력부로서 동작할 수 있다. 즉, 디스플레이부(53)는 터치스크린으로 구성될 수 있다.On the other hand, the control device of the present invention, may be provided with a display unit 53, usually provided inside the vehicle 10, and operates as an input unit to allow a user to input user input by touch input. You can. That is, the display unit 53 may be configured as a touch screen.

사용자는 디스플레이부(53)의 터치스크린을 통해 스캔각도 또는 스캔거리에 대하여, 제어값을 입력할 수 있다. The user may input a control value for the scan angle or scan distance through the touch screen of the display unit 53.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 사용자가 스캔거리를 설정하는 화면을 설명하기 위한 일예시도이다.9 is an exemplary view for explaining a screen for setting a scan distance by a user according to an embodiment of the present invention.

도면에 도시된 바와 같이, 사용자는, 터치스크린인 디스플레이부(53)를 통해, 소정의 단계를 거쳐 설정메뉴에 진입할 수 있으며, 이때, 예를 들어, 스캔거리를 5 내지 10m로 설정하거나, 10 내지 20m로 설정하거나, 20 내지 30m로 설정할 수 있을 것이다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아님은 자명하다.As shown in the figure, the user may enter the setting menu through a predetermined step through the display unit 53 which is a touch screen, and at this time, for example, set the scan distance to 5 to 10 m, It may be set to 10 to 20 m or 20 to 30 m. However, it is obvious that the present invention is not limited thereto.

제어부(50)는, 사용자의 설정에 따라, 스캔거리에 따른 광학계(1)의 각도를 결정할 수 있으며, 광학계(1)로부터 입력되는 영상을 디스플레이부(53)가 디스플레이하도록 제어할 수 있을 것이다.The controller 50 may determine the angle of the optical system 1 according to the scan distance according to a user setting, and may control the display unit 53 to display an image input from the optical system 1.

이와 같은 본 발명의 일실시예에 의하면, 차량(10)의 외부환경에 의해 스캔각도를 변경하여 스캔거리를 조절함으로써, 변화하는 환경에 적절히 대응할 수 있도록 할 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, by changing the scan angle by adjusting the scan angle by the external environment of the vehicle 10, it is possible to appropriately respond to the changing environment.

한편, 본 발명의 일실시예의 제어부(50)는, 차량(10)의 속도센서(51)로부터 입력되는 속도에 따라, 광학계(1)의 스캔시간을 제어할 수도 있다. 즉, 차량(10)의 속도가 증가하면, 스캔속도를 차량(10)의 속도에 비례하여 증가하게 할 수 있다. Meanwhile, the control unit 50 according to an embodiment of the present invention may control the scan time of the optical system 1 according to the speed input from the speed sensor 51 of the vehicle 10. That is, when the speed of the vehicle 10 is increased, the scan speed may be increased in proportion to the speed of the vehicle 10.

즉, 이에 의하면, 차량의 속도가 증가하면 스캔속도를 빠르게 함으로써, 분해능의 변경 없이, 일정한 영상을 획득할 수 있다. That is, according to this, by increasing the scan speed when the vehicle speed increases, it is possible to obtain a constant image without changing the resolution.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
Although the embodiments according to the present invention have been described above, they are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent ranges of the embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.

21: 광원 24, 25: 미러
26: 수광렌즈 27: 광검출부
51: 제어부 53: 디스플레이부
54: 구동부21: light source 24, 25: mirror
26: light receiving lens 27: light detection unit
51: control unit 53: display unit
54: drive unit

Claims (8)

펄스 레이저를 조사하고, 조사된 펄스 레이저에 대한 반사광을 수광하여 차량 주변의 물체를 스캐닝하는 광학계;
상기 차량의 속도 데이터 및 상기 차량의 전조등의 각도 데이터 중 적어도 하나를 이용하여 상기 광학계의 스캔각도를 결정하는 제어부; 및
상기 스캔각도에 따라 상기 광학계를 구동하는 구동부를 포함하고
상기 광학계는 송광학계와 수광학계를 포함하며,
상기 송광학계는,
인쇄회로기판 상에 배치되며, 펄스 레이저를 출력하는 광원;
상기 인쇄회로기판과 소정 각도를 이루도록 배치되고, 제1중공을 가지는 제1미러; 및
상기 제1중공으로 상기 광원의 경로가 구성되도록, 상기 제1미러와 직각을 이루도록 배치되는 제2미러를 포함하고,
상기 수광학계는,
상기 제1미러의 상부에서, 상기 제1미러를 통해 반사된 광을 수광하는 수광렌즈; 및
상기 수광렌즈로부터 수광된 광신호를 전기신호로 변환하는 광검출부를 포함하며,
상기 송광학계 및 상기 수광학계는 동축상에 위치하도록 배치되는 차량용 2차원 라이더 스캐너.
An optical system that irradiates a pulse laser and receives reflected light for the irradiated pulse laser to scan objects around the vehicle;
A control unit for determining the scan angle of the optical system using at least one of the speed data of the vehicle and the angle data of the headlight of the vehicle; And
It includes a driving unit for driving the optical system according to the scan angle
The optical system includes a transmission optical system and a light receiving system,
The optical transmission system,
A light source disposed on the printed circuit board and outputting a pulse laser;
A first mirror disposed to form a predetermined angle with the printed circuit board and having a first hollow; And
And a second mirror arranged to form a right angle with the first mirror, so that a path of the light source is configured as the first hollow,
The light receiving system,
A light receiving lens that receives light reflected through the first mirror from an upper portion of the first mirror; And
It includes a light detection unit for converting the optical signal received from the light receiving lens into an electrical signal,
The transmitting optical system and the receiving optical system are two-dimensional rider scanners for vehicles that are arranged to be coaxial.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 광학계는,
상기 광원과 상기 제1미러의 사이에 배치되며, 상기 제1미러를 일방향으로 회전하게 구동하는 모터를 더 포함하는 차량용 2차원 라이더 스캐너.
The method of claim 1, wherein the optical system,
The vehicle is disposed between the light source and the first mirror, the vehicle two-dimensional rider scanner further comprising a motor for driving the first mirror to rotate in one direction.
제3항에 있어서, 상기 모터는,
상기 광원에서 출력된 펄스 레이저가 상기 제1미러를 향하도록 제2중공을 가지는 차량용 2차원 라이더 스캐너.
According to claim 3, The motor,
A vehicle two-dimensional rider scanner having a second hollow so that the pulsed laser output from the light source faces the first mirror.
차량의 속도 데이터 및 상기 차량의 전조등의 각도 데이터중 적어도 하나를 이용하여, 제1항, 제3항 및 제4항의 중 어느 한 항의 광학계의 스캔각도를 결정하는 제어부; 및
상기 스캔각도에 따라 상기 광학계를 구동하는 구동부를 포함하는 라이더 스캐너 제어장치.
A control unit for determining a scan angle of the optical system of any one of claims 1, 3, and 4 using at least one of vehicle speed data and angle data of the headlight of the vehicle; And
Rider scanner control device including a driving unit for driving the optical system according to the scan angle.
차량의 속도 데이터 및 상기 차량의 전조등의 각도 데이터중 적어도 하나를 이용하여, 제1항, 제3항 및 제4항의 중 어느 한 항의 광학계의 스캔각도를 결정하는 제어부; 및
상기 스캔각도에 따라 상기 광학계를 구동하는 구동부를 포함하는 차량용 2차원 라이더 스캐너 제어장치.
A control unit for determining a scan angle of the optical system of any one of claims 1, 3, and 4 using at least one of vehicle speed data and angle data of the headlight of the vehicle; And
Vehicle 2D rider scanner control device including a driving unit for driving the optical system according to the scan angle.
제6항에 있어서,
사용자 입력을 수신하는 터치스크린을 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 터치스크린을 통해 수신되는 사용자 입력에 따라 상기 광학계의 스캔각도를 결정하는 차량용 2차원 라이더 스캐너 제어장치.
The method of claim 6,
Further comprising a touch screen for receiving user input,
The control unit is a two-dimensional rider scanner control device for a vehicle that determines the scan angle of the optical system according to the user input received through the touch screen.
제6항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 차량의 속도 데이터를 이용하여, 상기 광학계의 스캔주기를 결정하는 차량용 2차원 라이더 스캐너 제어장치.
The method of claim 6,
The control unit is a vehicle two-dimensional rider scanner control device for determining the scan cycle of the optical system, using the speed data of the vehicle.
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