KR102178376B1 - 전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템 - Google Patents

전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템 Download PDF

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Abstract

라이다 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 라이다 장치는, 광원으로부터 수신되는 광의 방향을 변경하여 피사체에 조사하는 발광부; 발광부와 독립적인 광학계로 이루어지며, 피사체에 의해 반사되는 광을 수신하는 수광부; 및 수광부에 의해 수신되는 광을 신호처리하여 피사체의 물성을 분석하는 신호처리부를 포함한다. 이때, 발광부는, 광원으로부터 수신되는 광을 설정된 범위의 각도로 틸팅(tilting)하여 반사하는 반사거울; 및 일방으로 볼록한 포물곡면으로 이루어지며, 반사거울에 의해 반사된 광의 접촉지점과 포물곡면의 초점에 대응하는 방향으로 광을 반사하는 곡면거울을 포함하고, 수광부는, 측방향을 향하여 복수로 설치되며, 피사체로부터 반사되는 광을 수신하는 광각렌즈를 포함한다.

Description

전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템{OMNIDIRECTIONAL ROTATIONLESS SCANNING LIDAR SYSTEM}
본 발명은 라이다 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주변의 360도 방향에 대하여 기계적인 회전없이 피사체를 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 단일의 레이저 광원으로 360도 주변의 피사체를 측정하여 구조를 단순화함으로써 부피를 소형화하고 제조비용을 절감할 수 있는, 전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템에 관한 것이다.
LIDAR(Light Detection and Ranging) 시스템은 피사체에 빛, 예를 들어 레이저를 조사한 후, 피사체로부터 반사된 빛을 분석하여 피사체의 물성, 예를 들어 거리, 방향, 속도, 온도, 물질 분포 및 농도 특성 등을 측정할 수 있는 원격 탐지 장치 중 하나이다. LIDAR 시스템은 높은 에너지 밀도와 짧은 주기를 가지는 펄스 신호를 생성할 수 있는 레이저의 장점을 활용하여 보다 정밀하게 피사체의 물성을 측정할 수 있다.
LIDAR 시스템은 특정 파장의 레이저 광원 또는 파장 가변이 가능한 레이저 광원을 광원으로 사용하여 3차원 영상 획득, 기상 관측, 피사체의 속도 또는 거리 측정, 자율 주행 등과 같은 다양한 분야에서 사용되고 있다. 예를 들어, LIDAR 시스템은 항공기, 위성 등에 탑재되어 정밀한 대기 분석 및 지구 환경 관측에 활용되고 있으며, 우주선 및 탐사 로봇에 장착되어 피사체까지의 거리 측정 등 카메라 기능을 보완하기 위한 수단으로 활용되고 있다.
또한, 지상에서는 원거리 측정, 자동차 속도 위반 단속 등을 위한 간단한 형태의 라이다 센서 기술들이 상용화되고 있다. 최근에는 레이저 스캐너 또는 3D 영상 카메라로 활용되어 3D 리버스 엔지니어링이나 무인 자동차 등에 사용되고 있다.
최근에는 360도 회전에 따라 공간 정보를 인지하는 라이다 시스템이 개발되고 있다. 그런데, 일반적인 라이다 시스템은 모터 등의 기계적인 회전을 수반하거나 레이저 광원을 360도 방향에 복수로 설치하기 때문에, 회전 스캐닝을 위한 기계적인 정밀구조를 요구할 뿐만 아니라 마모, 유격 등의 기계적인 결함이 발생할 수 있으며, 복수의 레이저 광원으로 인한 부피 및 제조비용이 증가하여 대량 생산이 어렵다는 문제점이 있다.
공개특허공보 제10-2016-0084084호 (공개일자: 2016.07.13.)
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 주변의 360도 방향에 대하여 기계적인 회전없이 피사체를 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 단일의 레이저 광원으로 360도 주변의 피사체를 측정하여 구조를 단순화함으로써 부피를 소형화하고 제조비용을 절감할 수 있는, 전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템은, 광원으로부터 수신되는 광의 방향을 변경하여 피사체에 조사하는 발광부; 발광부와 독립적인 광학계로 이루어지며, 피사체에 의해 반사되는 광을 수신하는 수광부; 및 수광부에 의해 수신되는 광을 신호처리하여 피사체의 물성을 분석하는 신호처리부를 포함한다. 이때, 발광부는, 광원으로부터 수신되는 광을 설정된 범위의 각도로 틸팅(tilting)하여 반사하는 반사거울; 및 일방으로 볼록한 포물곡면으로 이루어지며, 반사거울에 의해 반사된 광의 접촉지점과 포물곡면의 초점에 대응하는 방향으로 광을 반사하는 곡면거울을 포함하고, 수광부는, 측방향을 향하여 복수로 설치되며, 피사체로부터 반사되는 광을 수신하는 광각렌즈를 포함한다.
또한, 발광부는, 반사거울로부터 수신되는 광을 동일한 초점을 갖는 평행광으로 변환하여 곡면거울로 전달하는 평행광 변환렌즈를 더 포함할 수 있다.
여기서, 반사거울은 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 미러를 포함한다.
수광부는, 피사체에 대한 스캔각도에 따라 서로 다른 채널로 광을 수신하여 검출하는 다채널 검출기를 더 포함할 수 있다.
또한, 신호처리부는 다채널 검출기에 의해 검출되는 광을 멀티플렉싱(multiplexing)하여 비행시간을 측정한다.
또한, 반사거울은 기준면에 대하여 +-20도의 범위 내의 각도로 틸팅하여 광을 반사한다.
또한, 수광부는 복수로 설치된다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템은, 광원으로부터 수신되는 광의 방향을 변경하여 피사체에 조사하는 발광부; 피사체에 의해 반사되는 광을 수신하는 수광부; 및 수광부에 의해 수신되는 광을 신호처리하여 피사체의 물성을 분석하는 신호처리부를 포함한다. 여기서, 발광부는, 광원으로부터 수신되는 광을 설정된 범위의 각도로 틸팅하여 반사하는 반사거울; 및 일방으로 볼록한 포물곡면으로 이루어지며, 반사거울에 의해 반사된 광의 접촉지점과 포물곡면의 초점에 대응하는 측방향으로 광을 반사하는 곡면거울을 포함한다.
수광부는 발광부의 역경로를 통해 광을 수신할 수 있다.
또한, 발광부는, 반사거울과 곡면거울의 사이에 설치되며, 반사거울로부터 수신되는 광을 동일한 초점을 갖는 평행광으로 변환하는 평행광 변환렌즈를 더 포함할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템은, 광원으로부터 수신되는 광의 방향을 변경하여 피사체에 조사하는 발광부; 발광부와 독립적인 광학계로 이루어지며, 피사체에 의해 반사되는 광을 수신하는 수광부; 및 수광부에 의해 수신되는 광을 신호처리하여 피사체의 물성을 분석하는 신호처리부를 포함한다. 이때, 발광부는, 광원으로부터 수신되는 광을 설정된 범위의 각도로 틸팅하여 반사하는 반사거울; 및 일방으로 볼록한 포물곡면으로 이루어지며, 반사거울에 의해 반사된 광의 접촉지점과 포물곡면의 초점에 대응하는 방향으로 광을 반사하는 곡면거울을 포함하고, 수광부는, 측방향을 향하여 복수로 설치되며, 피사체로부터 반사되는 광을 수신하는 광각렌즈; 광각렌즈로부터 수신되는 광을 평행광으로 변환하는 평행광 변환렌즈; 및 평행광 변환렌즈로부터 수신되는 광을 다채널 검출기로 반사하는 반사거울을 포함한다.
본 발명에 따르면, MEMS(Micro Electro Mechanical System) 미러의 틸팅(tilting)과 곡면거울을 이용하여 피사체에 레이저 광을 조사함으로써 기계적인 회전없이 피사체를 측정할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 단일의 레이저 광원을 이용하여 360도 주변의 피사체에 레이저 광을 조사할 수 있기 때문에 구조가 단순화되며, 그에 따라 라이다 장치의 부피의 소형화 및 제조비용의 절감을 구현할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 곡면거울을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 나타낸 라이다 시스템의 발광부를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 1에 나타낸 라이다 시스템의 수광부를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 6은 다채널 검출기의 채널 구성의 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 기재함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표시한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속될 수 있지만, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템은 광원(110)으로부터 수신되는 광의 방향을 변경하여 피사체에 조사하는 발광부(100), 발광부(100)와 독립적인 광학계로 이루어지며 피사체에 의해 반사되는 광을 수신하는 수광부(200) 및 수광부(200)에 의해 수신되는 광을 신호 처리하여 피사체의 물성을 분석하는 신호처리부(300)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치는 발광부(100)의 광학계와 수광부(200)의 광학계가 독립적으로 형성된다.
여기서, 발광부(100)는 광원(110), 반사거울(120), 곡면거울(130) 및 평행광 변환렌즈(140)를 포함할 수 있다. 이때, 발광부(100)는 광원(110), 반사거울(120), 곡면거울(130) 및 평행광 변환렌즈(140) 이외에 적어도 하나의 거울, 및 적어도 하나의 렌즈를 더 포함할 있으나, 본 발명의 특징을 설명함에 있어 직접적인 관련성이 적은 광학계의 구성요소는 배제하여 설명한다.
광원(110)은 LD(Laser Diode)를 포함하며, 레이저 펄스 광을 출력한다. 그러나 광원(110)은 이에 한정되는 것은 아니며, RF(Radio Frequency)보다 파장이 작은 광을 출력할 수도 있다. 이때, 광원(110)은 높은 에너지의 광을 출력함으로써 수광부(200)가 피사체(도시하지 않음)에 의해 반사되는 광을 수신할 수 있도록 한다.
반사거울(120)은 광원(110)으로부터 수신되는 광을 설정된 범위의 각도로 틸팅(tilting)하여 반사한다. 이때, 반사거울(120)은 광원(110)으로부터 수신되는 광을 틸팅하는 각도에 따라 수직 상방 또는 수직 하방을 기준으로 일정한 범위 내로 반사각을 증폭하여 광을 반사한다. 또한, 반사거울(120)은 적은 범위의 틸팅 각도에 비하여 증폭하는 반사각의 범위를 확장하기 위하여 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 미러(mirror)를 포함할 수 있다. 즉, 반사거울(120)은 MEMS 미러를 이용함으로써 기계적인 회전이 아닌 전자기력에 의한 틸팅을 이용하여, 광원(110)으로부터 수신되는 광의 경로를 변경할 수 있다. 이때, 반사거울(120)은 기준면에 대하여 +-20도의 범위의 각도로 틸팅하여 광을 반사하는 것이 바람직하다.
곡면거울(130)은 도 2에 도시한 바와 같이, 일방으로 볼록한 포물 곡면으로 이루어지며, 외측 면에 반사면이 형성된다. 이때, 곡면거울(130)의 포물 곡면은 동일한 초점을 가지며, 반사거울(120)에 의해 반사된 광의 접촉지점과 포물곡면의 초점에 대응하는 측방향으로 광을 반사한다.
평행광 변환렌즈(140)는 반사거울(120)과 곡면거울(130)의 사이에 설치되며, 반사거울(120)로부터 수신되는 광을 동일한 초점을 평행광으로 변환하여 곡면거울(130)로 전달한다. 즉, 평행광 변환렌즈(140)는 반사거울(120)의 틸팅에 의해 다양한 각도로 수신되는 광이 동일한 초점을 가지며 서로 평행하게 되도록 변환하여 곡면거울(130)로 전달한다.
이때, 평행광 변환렌즈(140)에 의해 평행하게 변환된 광은 도 3에 도시한 바와 같이, 곡면거울(130)의 다양한 곡면에 접촉될 수 있다. 이 경우, 곡면거울(130)은 평행광 변환렌즈(140)를 통해 수신되는 광을, 해당 광의 접촉지점과 포물 곡면의 초점을 서로 연결하는 직선의 방향으로 반사한다.
이를 통해, 본 발명의 실시예에 따른 전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템은 반사거울(120)의 틸트와 곡면거울(130)의 반사를 이용하여 360도 주변의 피사체에 광을 조사할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템은 곡면거울(130)의 곡률에 따라 다양한 범위의 상하방향으로 광을 조사할 수 있게 된다.
수광부(200)는 광각 렌즈(210), 평행광 변환렌즈(220), 반사거울(230) 및 APD(Avalanche Photo Diode) 어레이(240)를 포함한다.
광각 렌즈(210)는 피사체에 의해 반사되는 광을 수신한다. 이때, 광각 렌즈(210)는 도 4에 도시한 바와 같이, 광각 렌즈군(210-1), 굴절 렌즈군(210-2) 및 초점렌즈(210-3)를 포함할 수 있다.
광각 렌즈군(210-1)은 다양한 각도의 피사체로부터 반사되는 광을 수신하여 특정 초점의 방향으로 전달한다. 이때, 광각 렌즈군(210-1)이 광을 수신할 수 있는 광각의 범위는 120도 이상일 수 있다.
굴절 렌즈군(210-2)는 광각 렌즈군(210-1)으로부터 수신되는 광을 굴절시킨다. 이때, 굴절 렌즈군(210-2)은 피사체로부터 수신되는 광의 수신각도에 따라 다양한 방향의 광(R1, R2, R3, R4, R5)으로 광을 굴절시킬 수 있다.
초점렌즈(210-3)은 굴절 렌즈군(210-2)에 의해 굴절된 광에 따라 축(C) 상에 다양한 변위의 초점(F1, F2, F3, F4, F5)을 형성한다.
평행광 변환렌즈(220)는 초점렌즈(210-3)로부터 수신되는 광이 반사거울(230)을 향하도록 굴절시킨다. 즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 평행광 변환렌즈(220)는 초점렌즈(210-3)으로부터 대체로 평행한 광을 수신하는데, 이 경우 평행광 변환렌즈(220)는 발광부(100)에 설치된 평행광 변환렌즈(140)와 역으로, 수신되는 광이 동일한 초점을 향하도록 굴절시킨다.
반사부(230)는 평행광 변환렌즈(220)로부터 수신되는 광을 APD 어레이(240)로 반사한다. 이때, 반사부(230)는 MEMS 미러로 구현될 수 있으며, 평행광 변환렌즈(220)로부터 수신되는 광에 따라 설정된 범위 내에서 틸팅하여 광을 APD 어레이(240)로 반사한다. 즉, 반사부(230)는 피사체로부터 수신되는 광의 각도(스캔 각도)에 따라 다양한 각도로 틸팅하여 광을 반사한다.
APD 어레이(240)는 복수의 채널을 구비한 다채널 검출기를 포함한다. 예를 들어, 다채널 검출기는 도 6에 도시한 바와 같이, 16개의 채널로 구성될 수 있다. 그러나 다채널 검출기의 채널 수는 기재된 채널 수에 한정된 것은 아니며, 다양한 채널의 수로 구성될 수도 있다.
이와 같이 구성된 수광부(200)는 360도 주변의 피사체로부터 광을 수신할 수 있도록 복수로 설치된다. 이때, 수광부(200)는 광각 렌즈(210)의 광각에 따라 그 수가 결정될 수 있으며, 광각이 120도인 광각 렌즈(210)의 경우 3개를 서로 다른 방향으로 설치할 수 있다.
신호 처리부(300)는 수광부(200)에 의해 수신되는 광을 신호 처리하여 피사체의 물성을 분석한다. 이때, 신호 처리부(300)는 전술한 바와 같이, 광의 수신각도(스캔 각도) 별로 다채널 검출기의 각각의 채널을 할당한다. 예를 들어, 광각 렌즈(210)의 광각이 120도이고 다채널 검출기의 채널 수가 16개인 경우, 신호 처리부(300)는 -60.0도 내지 -52.5도의 스캔 각도로 수신되는 광을 제1 채널(CH1)에 할당하고, -52.5도 내지 -45.0도의 스캔 각도로 수신되는 광을 제2 채널(CH2)에 할당할 수 있다. 또한, 신호 처리부(300)는 -45.0 내지 -37.5도의 스캔 각도로 수신되는 광을 제3 채널(CH3)에 할당하고, -37.5도 내지 -30.0도의 스캔 각도로 수신되는 광을 제4 채널(CH4)에 할당할 수 있다. 또한, 신호 처리부(300)는 -30.0도 내지 -22.5도의 스캔 각도로 수신되는 광을 제5 채널(CH5)에 할당하고, -22.5도 내지 -15.0도의 스캔 각도로 수신되는 광을 제6 채널(CH6)에 할당할 수 있다. 또한, 신호 처리부(300)는 -15.0도 내지 -7.5도의 스캔 각도로 수신되는 광을 제7 채널(CH7)에 할당하고, -7.5도 내지 0도의 스캔 각도로 수신되는 광을 제8 채널(CH8)에 할당할 수 있다. 또한, 신호 처리부(300)는 제9 채널(CH9) 내지 제16 채널(CH16)에 각각 제8 채널(CH8) 내지 제1 채널(CH1)의 스캔 각도와 양의 방향으로 동일한 스캔 각도로 수신되는 광을 할당할 수 있다. 다만, 여기에 기재된 각각의 채널의 스캔 각도는 기재된 범위에 한정된 것은 아니며, 다채널 검출기의 채널 수에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
신호 처리부(300)는 다채널 검출기에 의해 검출되는 광을 멀티플렉싱(multiplexing)하여 비행시간을 측정한다. 즉, 신호 처리부(300)는 다채널 검출기의 각각의 채널에서 수신되는 광을 분리하며, 분리된 광에 대응하는 비행시간을 측정한다.
이로써, 본 발명의 실시예에 따른 전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템은 반사거울과 곡면거울을 이용하여 360도 주변의 피사체에 광을 조사할 수 있으며, 광각 렌즈를 이용하여 360도 주변의 피사체에 의해 반사된 광을 수신함으로써 해당 피사체에 대한 물성을 분석할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템은 광원(110), 반사거울(120), 곡면거울(130), 평행광 변환렌즈(140), APD 어레이(240) 및 신호 처리부(300)를 포함한다. 여기서, 광원(110), 반사거울(120), 곡면거울(130), 평행광 변환렌즈(140), APD 어레이(240) 및 신호 처리부(300)의 구성 및 기능은 도 1에 나타낸 라이다 장치의 광원(110), 반사거울(120), 곡면거울(130), 평행광 변환렌즈(140), APD 어레이(240) 및 신호 처리부(300)의 구성 및 기능과 동일하며, 따라서 동일한 참조번호를 부여하였다. 다만, 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치의 반사거울(120), 곡면거울(130) 및 평행광 변환렌즈(140)는 발광부의 광학계로 이용되는 동시에, 수광부의 광학계로 이용된다. 즉, 곡면거울(130)은 반사거울(120)에 의해 반사된 광의 접촉지점과 초점에 대응하는 방향으로 광을 반사하며, 피사체로부터 수신되는 광을 접촉 지점에서 수직 하방으로 반사한다. 이 경우, 평행광 변환렌즈(140)는 곡면거울(130)로부터 수신되는 광을 동일한 초점을 향해 전달한다. 이때, 평행광 변환렌즈(140)의 동일한 초점에는 반사거울(120)이 위치되며, 반사거울(120)은 평행광 변환렌즈(140)를 통해 수신되는 광을 APD 어레이(240)로 반사한다.
이로써, 본 발명의 실시예에 따른 전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템은 반사거울과 곡면거울을 이용하여 360도 주변의 피사체에 광을 조사할 수 있을 뿐만 아니라, 360도 주변의 피사체에 의해 반사된 광을 수신하여 해당 피사체에 대한 물성을 분석할 수 있게 된다.
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 보호 범위는 다음의 특허청구범위뿐만 아니라 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 발광부 110: 광원
120, 230: 반사거울 130: 곡면거울
140, 220: 평행광 변환렌즈 200: 수광부
210: 광각 렌즈 240: APD 어레이
300: 신호 처리부

Claims (11)

  1. 광원으로부터 수신되는 광의 방향을 변경하여 피사체에 조사하는 발광부;
    상기 발광부와 독립적인 광학계로 이루어지며, 상기 피사체에 의해 반사되는 광을 수신하는 수광부; 및
    상기 수광부에 의해 수신되는 광을 신호처리하여 상기 피사체의 물성을 분석하는 신호처리부를 포함하며,
    상기 발광부는,
    상기 광원으로부터 수신되는 광을 설정된 범위의 각도로 틸팅(tilting)하여 반사하는 제1반사거울;
    상기 제1반사거울로부터 수신되는 광을 동일한 초점을 갖는 평행광으로 변환하는 제1평행광 변환렌즈; 및
    일방으로 볼록한 포물곡면으로 이루어지며, 상기 제1평행광 변환렌즈에 의해 변환된 평행광의 접촉지점과 상기 포물곡면의 초점에 대응하는 방향으로 광을 반사하는 곡면거울을 포함하고,
    상기 수광부는,
    측방향을 향하여 복수로 설치되며, 상기 피사체로부터 반사되는 광을 수신하는 광각렌즈;
    상기 광각렌즈에 의해 수신되는 광을 굴절시키는 제2평행광 변환렌즈;
    상기 제2평행광 변환렌즈에 의해 굴절되는 광을 설정된 범위 내에서 틸팅하여 반사하는 제2반사거울; 및
    복수의 채널을 구비하는 다채널 검출기를 포함하며,
    상기 곡면거울은 동일한 초점을 가지며, 상기 제1평행광 변환렌즈를 통해 수신되는 광을, 해당 광의 접촉지점과 상기 포물곡면의 초점을 연결하는 직선의 방향으로 반사하고,
    상기 광각렌즈는,
    상기 피사체로부터 반사되는 광을 수신하여 특정 초점의 방향으로 전달하는 광각 렌즈군;
    상기 광각 렌즈군을 통해 수신되는 광의 수신각도에 따라 설정된 방향의 광으로 굴절시키는 굴절 렌즈군; 및
    상기 굴절 렌즈군에 의해 굴절되는 광에 따라 설정된 변위의 초점을 형성하는 초점렌즈;
    를 포함하며,
    상기 제2평행광 변환렌즈는 상기 초점렌즈로부터 수신되는 광이 동일한 초점을 향하도록 상기 제2반사거울의 방향으로 굴절시키고,
    상기 신호처리부는 상기 피사체에 대한 광의 스캔각도 별로 수신되는 광을 상기 다채널 검출기의 각각의 채널에 할당하는 것을 특징으로 하는 전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1반사거울 및 상기 제2반사거울은 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 신호처리부는 상기 다채널 검출기에 의해 검출되는 광을 멀티플렉싱(multiplexing)하여 비행시간을 측정하는 것을 특징으로 하는 전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1반사거울 및 상기 제2반사거울은 기준면에 대하여 +-20도의 범위 내의 각도로 틸팅하여 광을 반사하는 것을 특징으로 하는 전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수광부는 복수로 설치되는 것을 특징으로 하는 전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템.
  8. 광원으로부터 수신되는 광의 방향을 변경하여 피사체에 조사하는 발광부;
    상기 피사체에 의해 반사되는 광을 수신하는 수광부; 및
    상기 수광부에 의해 수신되는 광을 신호처리하여 상기 피사체의 물성을 분석하는 신호처리부를 포함하며,
    상기 발광부는,
    상기 광원으로부터 수신되는 광을 설정된 범위의 각도로 틸팅하여 반사하는 반사거울;
    일방으로 볼록한 포물곡면으로 이루어지며, 상기 반사거울에 의해 반사된 광의 접촉지점과 상기 포물곡면의 초점에 대응하는 측방향으로 광을 반사하는 곡면거울; 및
    상기 반사거울과 상기 곡면거울의 사이에 설치되며, 상기 반사거울로부터 수신되는 광을 동일한 초점을 갖는 평행광으로 변환하는 평행광 변환렌즈를 포함하고,
    상기 곡면거울은 동일한 초점을 가지며, 상기 평행광 변환렌즈를 통해 수신되는 광을 해당 광의 접촉지점과 상기 포물곡면의 초점을 연결하는 직선의 방향으로 반사하되, 상기 피사체로부터 수신되는 광을 접촉 지점에서 수직 하방으로 반사하고,
    상기 수광부는 복수의 채널을 구비하며, 상기 곡면거울에 의해 수직 하방으로 반사되는 광을 수신하는 다채널 검출기를 포함하며,
    상기 신호처리부는 상기 피사체에 대한 광의 스캔각도 별로 수신되는 광을 상기 다채널 검출기의 각각의 채널에 할당하고,
    상기 평행광 변환렌즈 및 상기 곡면거울은 상기 발광부의 광학계로 이용되는 동시에 상기 수광부의 광학계로 이용되는 것을 특징으로 하는 전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수광부는 상기 발광부의 역경로를 통해 광을 수신하는 것을 특징으로 하는 전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템.
  10. 삭제
  11. 광원으로부터 수신되는 광의 방향을 변경하여 피사체에 조사하는 발광부;
    상기 발광부와 독립적인 광학계로 이루어지며, 상기 피사체에 의해 반사되는 광을 수신하는 수광부; 및
    상기 수광부에 의해 수신되는 광을 신호처리하여 상기 피사체의 물성을 분석하는 신호처리부를 포함하며,
    상기 발광부는,
    상기 광원으로부터 수신되는 광을 설정된 범위의 각도로 틸팅하여 반사하는 제1반사거울; 및
    일방으로 볼록한 포물곡면으로 이루어지며, 상기 제1반사거울에 의해 반사된 광의 접촉지점과 상기 포물곡면의 초점에 대응하는 방향으로 광을 반사하는 곡면거울을 포함하고,
    상기 수광부는,
    측방향을 향하여 복수로 설치되며, 상기 피사체로부터 반사되는 광을 수신하는 광각렌즈;
    상기 광각렌즈로부터 수신되는 광을 평행광으로 변환하는 평행광 변환렌즈; 및
    상기 평행광 변환렌즈로부터 수신되는 광을 다채널 검출기로 반사하는 제2반사거울;을 포함하며,
    상기 곡면거울은 동일한 초점을 가지며, 상기 제1반사거울로부터 수신되는 광을, 해당 광의 접촉지점과 상기 포물곡면의 초점을 연결하는 직선의 방향으로 반사하고,
    상기 광각렌즈는,
    상기 피사체로부터 반사되는 광을 수신하여 특정 초점의 방향으로 전달하는 광각 렌즈군;
    상기 광각 렌즈군을 통해 수신되는 광의 수신각도에 따라 설정된 방향의 광으로 굴절시키는 굴절 렌즈군; 및
    상기 굴절 렌즈군에 의해 굴절되는 광에 따라 설정된 변위의 초점을 형성하는 초점렌즈;
    를 포함하며,
    상기 평행광 변환렌즈는 상기 초점렌즈로부터 수신되는 광이 동일한 초점을 향하도록 상기 제2반사거울의 방향으로 굴절시키고,
    상기 신호처리부는 상기 피사체에 대한 스캔각도 별로 수신되는 광을 상기 다채널 검출기의 각각의 채널에 할당하는 것을 특징으로 하는 전방위 무회전 스캐닝 라이다 시스템.


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