KR102271034B1 - 레이저 레이더 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저 레이더 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 레이저 레이더 시스템에 있어서, 신호 광원 -씨드 레이저 다이오드 또는 씨드 레이저가 광증폭된 광원- 및 펌핑 레이저 다이오드를 포함하는 제1 광원부, 상기 제1 광원부와 이격되어 배치되며, 상기 제1 광원부로부터 출력되는 신호를 증폭하는 광증폭기를 포함하는 제2 광원부 및 상기 제1 광원부와 상기 제2 광원부를 연결하는 광 커넥터를 포함하며, 상기 제2 광원부는 상기 레이저 레이더 시스템의 레이저 송수신부 일단에 배치된 것을 특징으로 하는 시스템이 제공된다.

Description

레이저 레이더 시스템{LASER RADAR SYSTEM}
본 발명은 펄스 레이저 광원을 통해 획득한 거리 및 속도로부터 정확한 삼차원 이미지 및 영상을 얻기 위한 레이저 레이더 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 레이저 레이더 시스템은 삼차원 영상을 확보하는 영상 센서 장치로서 무인자율주행 로봇, 군수용 로봇 또는 자동차 등에 결합되어, 구조물 변경 상태 확인, 산사태 여부를 확인하는 등 많은 분야에 사용되고 있다. 특히, 레이저 레이더 광원은 외부 광으로부터 영상을 구축하는 방식이 아니라, 광원을 쏘아서 다시 수신되는 광을 측정하는 방식은, 주위 환경에 관계 없이 사용이 가능하며, 질 좋은 영상을 출력하므로 많은 분야에서 이용되고 있다.
종래에는 레이저 레이더의 레이저 광원으로는 펄스 광원과 CW(Continuous Wave) 광원이 사용되었으며, 펄스 광원이 CW 광원에 비하여 정밀도가 높고 원거리 측정에 유리하여 많이 사용되는 추세이다. 이에 따라, 펄스 광원을 이용하여 다양한 구현 방식을 통해 삼차원 영상을 얻는 방법들이 소개 되고 있다.
다만, 펄스 광원의 출력이 올라감에 따라 많은 열이 발생하며, 이러한 열은 레이저의 출력을 저하 시키는 원인이 되며, 과열로 인해 레이저 광원이 파괴될 수 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 레이저 다이오드의 구동부에서 발생하는 열과, 레이저 빔의 증폭부에서 발생하는 열을 분리하여, 레이저 레이더 시스템의 발열 상태를 효율적으로 관리하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 제1 광원부를 레이저 레이더의 광원 구동부 내에 장착하고 제2 광원부를 레이저 레이더 시스템의 송신부 끝 단에 장착함으로써, 제2 광원부를 소형화하고, 제2 광원부의 출력과 레이저 레이더 시스템의 송신부를 연결하는 광섬유의 길이를 가능한 짧게 하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저 레이더 시스템에 있어서, 신호 광원 및 펌핑 레이저 다이오드를 포함하는 제1 광원부, 상기 제1 광원부와 이격되어 배치되며, 상기 제1 광원부로부터 출력되는 신호를 증폭하는 광증폭기를 포함하는 제2 광원부 및 상기 제1 광원부와 상기 제2 광원부를 연결하는 광 커넥터들을 포함하며, 상기 제2 광원부는 상기 레이저 레이더 시스템의 레이저 송수신부 일단에 배치된 것을 특징으로 하는 시스템이 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 레이저 구동부 및 상기 레이저 구동부로부터 출력되는 신호에 의하여 제어되는 제1 광원부를 포함하는 메인 제어 시스템 및 상기 메인 제어 시스템과 이격되어 배치되며, 제2 광원부와 레이저 송수신부를 포함하는 광학 전단부를 포함하고, 상기 제1 광원부는, 신호 광원 및 펌핑 레이저 다이오드를 포함하며, 상기 제2 광원부는, 상기 제1 광원부로부터 출력되는 신호를 증폭하는 광증폭기를 포함하고, 상기 레이저 송수신부의 일단에 구비되며, 상기 제1 광원부와 상기 제2 광원부는 광 커넥터를 통해 연결되는 레이저 레이더 시스템이 제공된다.
본 발명에 의하면, 제1 광원부와 광증폭기만을 구비하는 제2 광원부를 분리함으로써 레이저 다이오드의 구동부에서 발생하는 열과, 레이저 빔의 증폭부에서 발생하는 열을 분리하여 열 방출 제어를 효율적으로 관리할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 제2 광원부를 레이저 레이더 시스템의 송신부 일단에 연결함에 따라 제2 광원부와 송신부 사이의 거리를 짧게 할 수 있으며, 따라서, 광섬유에 의한 비선형성을 낮춰 고출력 펄스를 송신부로 전달할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 레이저 레이더 시스템의 송수신부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 레이저 레이더 시스템 중 제1 광원부와 제2 광원부의 내부 구성을 상세하게 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템의 제2 광원부와 송수신부가 연결된 것을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 레이저 레이더 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 레이저 레이더 시스템이 적용된 차량용 레이저 레이더 시스템을 예시적으로 나타내는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 바람직한 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 레이저 레이더 시스템의 레이저 송수신부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 레이저 레이더 시스템의 레이저 송수신부는, 펄스 레이저 연결부(111), 광편향기(113), 목표물(Target; 114), 수광 렌즈(116), 및 광검출기(117)를 포함하여 구성될 수 있다.
펄스 레이저 연결부(111)로부터 출력된 레이저는 광편향기(113)로 출력된다. 출력된 레이저 빛은 목표물(114)에 대해 시간에 따라 광편향기(113)를 통해 원하는 영역, 즉 서로 다른 영역에 조사될 수 있다. 특정 영역으로 조사된 레이저 빛은 목표물(114)에 반사되고, 이는 수광 렌즈(116)를 통해 집광되어 광검출기(117)로 입력될 수 있다. 광검출기(117)로부터 획득한 레이저 빛으로부터 목표물(114)에서 반사된 레이저 빛의 크기와 거리를 알 수 있다.
도 1에서는, 스캐닝되는 형태를 도시하기 위해, 레이저 레이더 시스템이 평면에 1차원(선의 형태)으로 스캐닝하고 있지만, 실제로는 2차원 평면으로 전방을 스캐닝하는 것으로 이해되어야 한다. 이때, 스캐닝되는 패턴은 동일한 간격의 2차원 평면 좌표뿐만 아니라, 원형 좌표나 서로 다른 간격의 기타 좌표 등에 다양하게 적용될 수 있다. 이러한 패턴은 광 스캐너에 적절한 구동 신호를 인가함에 따라 구현 가능하고, 3차원 영상의 품질을 결정할 수 있다.
다음으로, 펄스 레이저 연결부(111)와 광편향기(113) 사이에는 콜리미네이터(Colliminator) 등와 같은 구성들이 더 포함될 수 있고, 목표물(114)과 수광 렌즈(116) 사이에는 광 필터 등이 더 포함될 수도 있다.
더불어, 목표물(114)에 대해 시간에 따라 다른 위치를 조사하는 방식은 다양하게 변경되거나 설계 변경하여 적용할 수 있다. 예를 들면, 광편향기(113)는 모터 구동 방식의 갈바노 미러(Galvano Mirror)를 사용하여 시간에 따라 목표물(114)의 복수의 위치에 순차적으로 레이저 펄스를 조사할 수 있을 것이다. 또는, 광편향기(113)는 모터에 의해서 구동되는 회전 다면경(Polygonal Rotating Mirror)에 의해서 광경로를 제어할 수도 있다. 또는, 광편향기(113)는 전기-광학 스캐너(Electro-Optic Scanner)에 의해서 구현될 수도 있을 것이다. 전기-광학 스캐너(Electro-Optic Scanner)는 입사되는 광의 방향을 전극에 인가되는 전기 신호에 의해서 제어하는 광도파로의 일종이다. 또는, 광편향기(113)는 광섬유 어레이 레이저(Fiber Array Laser)를 사용하여 구현될 수 있다. 광섬유 어레이 레이저는 AWG(Arrayed Waveguide Grating)으로 구현할 수 있다. 이 광섬유 어레이 레이저는 입사되는 레이저 빔을 AWG로 광 지연시키거나 다른 파장을 갖게 하여 서로 다른 방향을 바라보는 복수의 광섬유 팁(Fiber Tips)을 통해 목표물로 조사할 수 있다. 그에 따라 서로 다른 파장 또는 서로 다른 시간 차이로 광 스캐닝이 가능하다. 전기-광학 스캐너(Electro-Optic Scanner) 또는 광섬유 어레이 레이저(Fiber Array Laser)로 구현되는 광편향기(113)는 물리적인 구동부가 존재하지 않는 장점이 있다. 따라서, 이 경우 충격에 강하며, 진동 및 소음이 적다는 이점이 있다.
다음으로, 본 발명의 광편향기(113)는, 스테핑 모터(Stepping Motor), BLDC 모터(Brushless DC Motor), 회전 미러(Rotating Mirror), 전자석 방식의 갈바노 미러, 음향광학 편향기, 2축 구동 스캔 미러, MEMS 스캐너, MEMS 리플렉터들 중 적어도 하나에 의해서 구현될 수 있다. 또는, 동종 또는 이종의 스캐너 조합을 통해서 2차원 스캐닝을 위한 광편향기(113)가 구현될 수도 있다. 또한, 펄스 레이저 연결부와 광편향기 사이에 구비된 송광부는 콜리미네이터(Colliminator), 빔 확장기(Beam Expander) 및 렌즈 등으로 구성되거나, 이들의 하나 또는 둘 이상의 조합으로 구성될 수 있다.
다음으로, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 분리형 레이저 레이더 시스템 중 제1 광원부와 제2 광원부의 내부 구성을 상세하게 도시하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 레이저 레이더 시스템의 광원은 제1 광원부(200)와 제2 광원부(250)로 분리되어 구성될 수 있다.
제1 광원부(200)는 레이저 레이더 시스템의 광원 구동부(미도시됨) 내부 또는 구동부의 일 측면에 장착되도록 구성되어, 광원 구동부로부터 출력되는 트리거 신호와 전력을 공급받을 수 있다. 도 2의 'Trigger in'과 'Ctrl lines'은 소정의 입력 포트를 통해 제1 광원부(200)로 트리거 신호와 기타 제어 신호가 입력되는 것을 나타내는 것이다.
제2 광원부(250)는 제1 광원부(200)와 물리적으로 이격되도록 구비되며, 보다 구체적으로 레이저 레이더 시스템의 레이저 송수신부 중 송신부의 일단에 장착되도록 구성되어 상기 송신부로 최종 레이저 빔을 출력할 수 있다. 특히, 제2 광원부(250)에는 제1 광원부(200)와는 달리 별도의 전자 제어부 및 전력 공급부가 연결되지 않을 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 제2 광원부(250)는 소정의 광증폭기만을 포함하도록 구성될 수 있다.
제1 광원부(200)와 제2 광원부(250) 사이에는 제1 광원부(200)와 제2 광원부(250)를 연결하는 광 커넥터(230)가 구비될 수 있다. 상기 광 커텍터(230)는 광섬유일 수 있으며, 신호 광원을 연결하는 커넥터와 펌프 광원을 연결하는 커넥터를 포함할 수 있다. 이때, 신호 광원을 연결하는 커넥터 또는 펌프 광원을 연결하는 커넥터는 한 개 이상 구비될 수 있다.
이하에서는 제1 광원부(200)와 제2 광원부(250) 각각의 내부 구성에 대하여 구체적으로 살펴보도록 한다.
먼저, 본 발명에 따른 제1 광원부(200)는 씨드 레이저 다이오드(Seed Laser Diode; 201), 펌프 레이저 다이오드(Pump Laser Diode; 202~204)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 광원부(200)의 씨드 레이저 다이오드(201)는 제1 광원부(200)로 입력되는 트리거 신호에 의하여 동작할 수 있다. 씨드 레이저 다이오드(201)의 내부 온도는 제어부에 의하여 모니터링될 수 있으며, 소정의 TEC(Thermal Electric Cooler; 열전소자; 미도시됨) 제어를 통해 씨드 레이저 다이오드(201)의 내부 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
펌프 레이저 다이오드(202~204)는 코어 펌프 레이저 다이오드 또는 클래딩 펌프 레이저 다이오드일 수 있다. 펌프 레이저 다이오드(202~204)의 내부 또는 표면 온도는 씨드 레이저 다이오드(201)와 같이 모니터링될 수 있다.
씨드 레이저 다이오드(201) 및 펌프 레이저 다이오드(202~204)의 출력 파워는 레이저 구동부(미도시됨)에 의하여 제어될 수 있으며, 씨드 레이저 다이오드(201) 또는 펌프 레이저 다이오드(202~204)는 적어도 하나 이상 구비될 수 있다.
한편, 제1 구동부(200)는 광증폭기(205)를 더 구비할 수 있으며, 특히 씨드 레이저 다이오드(201)의 첨두 출력의 크기가 작을 경우, 그 출력을 키우기 위해 광증폭기(205)를 더 구비하도록 구성될 수 있다.
제1 구동부(200)에 구비된 광증폭기(205)는 코어 펌핑 구조일수 있으며, 클래딩 펌핑 구조일 수도 있다. 한편, 광증폭기(205)의 출력 값에 따라 광증폭기는 복수 개가 연속으로 연결될 수 있다. 다만, 제1 구동부(200)에서 증폭된 신호광의 첨두 출력 세기는 1 kW 이하로 제한되도록 광증폭기가 구비될 수 있다.
광증폭기(205)는 WDM(Wavelength Division Multiplexing; 파장분할다중화)를 이용하여, 씨드 레이저 다이오드(201) 및 펌프 레이저 다이오드(202)의 출력 신호를 묶어서 광섬유 증폭기를 통해 증폭할 수 있다. 이렇게 묶은 신호를 이하에서는 신호 광원인 것으로 한다.
이를 위하여 씨드 레이저 다이오드(201)에는 광 고립기(optical isolator)가 장착될 수 있으며, 광 고립기 앞 단에는 신호광 투과형 필터(narrow bandpass filter)가 더 구비될 수 있다.
제1 광원부(200)에는 씨드 레이저 다이오드(201) 및 펌프 레이저 다이오드(202)의 결합으로부터 출력되는 신호 광원(또는, 증폭된 신호 광원)을 출력하는 출력 포트를 구비할 수 있다. 또한, 펌프 레이저 다이오드(203, 204)로부터 출력되는 펌핑 광원을 출력하는 출력 포트도 구비할 수 있다.
제1 광원부(200)는 다수의 신호 광원을 출력하는 구조를 가질수 있다. 즉, 씨드 레이저 다이오드(201) 또는 증폭된 신호 광원을 다수의 포트에 나누어 출력 하는 구성을 가질수 있다. 신호 광원을 출력하는 다수의 신호광 포트와 펌프 레이저 다이오드(203, 204)로부터 출력되는 펌핑 광원을 출력하는 다수의 펌프광 출력 포트도 같이 구비될 수 있다.
펌핑 광원은 후술할 제2 광원부(250) 내의 광증폭기를 펌핑하기 위한 것일 수 있으며, 고출력 반도체 레이저 다이오드일 수 있다. 상기 고출력 반도체 레이저 다이오드가 복수 개 연결될 수 있음은 물론이다.
신호 광원과 펌핑 광원은 각각의 출력 포트를 통해 제2 광원부(250)로 출력될 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 제2 광원부(250)는 광증폭기(251)를 포함하여 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 광원부(250)는 제1 광원부(200)와는 달리 소정의 레이저 다이오드를 포함하지 않으며, 따라서 별도의 전자 제어부 및 전력 공급부가 연결되지 않는다. 따라서, 제2 광원부(250)에는 전기적 신호를 전달하는 전선 또한 구비되지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 레이저 레이더 시스템의 모든 전자 구동부와 씨드 레이저 다이오드(201) 및 펌핑 레이저 다이오드(202~204)는 제1 광원부(200)에 포함되고, 제2 광원부(250)에는 최종 광증폭기(251)만이 포함될 수 있다.
제2 광원부(250)는 광 커넥터(230)를 통해 제1 광원부(200)로부터 신호 광원과 펌핑 광원을 전달 받으며, 신호 광원은 펌핑 광원을 통해 광증폭기(251)에 의하여 증폭될 수 있다. 이 때, 광증폭기(251)는 복수 개, 즉 다단으로 구성될 수도 있다.
제2 광원부(250)에 구비된 광증폭기(251)는 신호 광원과 펌프 광원을 WDM 또는 펌프 신호 결합기(signal-pump combiner)를 이용하여 묶고, 이를 광섬유를 통해 증폭할 수 있다. 이때, 증폭 전후 신호 광원 라인에 광고립기를 더 구비할 수도 있다.
제2 광원부(250)의 출력단(252)은 별도의 커넥터를 거치지 않고, 바로 레이저 레이더 시스템의 레이저 송신부에 연결될 수 있다.
이 때 제2 광원부(250)의 출력단(252)으로 사용되는 광섬유의 길이는, 비선형에 의한 신호 왜곡 현상을 방지하기 위하여 1 m 이하로 짧게 구성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 제2 광원부(250)는 광증폭기(251)만으로 구성되기 때문에 EMI 없이(EMI-Electro Magnetic Interference- Free) 구동이 가능하고, 소형으로 구성될 수 있으므로(광증폭기 외에 별도의 구성 없음), 레이저 레이더 시스템의 레이저 송수신부에 최대한 인접하여 장착되는 것이 가능하다.
종래의 일체형 레이저 레이더 광원의 경우 크기가 크고, 많은 제어선 전력선들을 구비하므로 레이저 레이더 시스템의 레이저 송신부 단에 인접하여 광 출력을 공급하는 것에 한계가 있었다. 이와 달리, 본 발명에 의할 경우, 레이저 레이더 시스템의 광원을 제1 광원부(200)와 제2 광원부(250)로 분리하여 구성함으로써 레이저 레이더 시스템의 레이저 송수신부의 크기를 더 소형화 하는 것이 가능하며, 특히 열이 많이 발생하는 소자들을 따로 분리하여 제1 광원부(200)에 포함시키고 관리함으로써, 열에 의한 광원의 출력 감소 현상을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템의 제2 광원부와 송수신부가 연결된 것을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제2 광원부(250)의 출력단(252)인 광섬유는 별도의 커넥터 없이 레이저 레이더 시스템의 송수신부 중 송신단, 즉 펄스 레이저 발생기(111)에 직접적으로 연결될 수 있다.
제2 광원부(250)의 출력단(252)인 광섬유에는 고출력 레이저 빔에 의하여 광섬유 끝 단이 손상되지 않도록 엔드캡(endcap)이 구비될 수 있으며, 도 2 및 도 3에서는 제2 광원부(250)의 출력단(252)이 하나인 것으로 상정하여 도시하였으나 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 광원부(250)의 출력단(252)은 복수 개 구비될 수도 있다.
도 4는 본 발명에 따른 레이저 레이더 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 레이저 레이더 전체 시스템은 메인 제어 시스템(Main Control System, 400)과 광학 전단부(Optical Front End; OFE, 450)로 구분될 수 있다. 메인 제어 시스템(400)에는 TOF(Time Of Flight) 컴퓨터(410), 이미지 컴퓨터(420), 제어부(430) 및 제1 광원부(444)를 포함하는 광원 구동부(440)가 포함될 수 있으며, 광학 전단부(450)에는 제2 광원부(451)와 레이저 송수신부(452)가 포함될 수 있다. 광학 전단부(450)에 포함되는 제2 광원부(451)와 레이저 송수신부(452)의 구성 및 기능에 관하여는 앞서 도 1 내지 도 3을 참조로 하여 구체적으로 설명하였으므로 생략하도록 한다.
한편, 설명의 편의를 위하여 도 2 및 도 3에 도시된 제1 광원부(200)와 제2 광원부(250)의 도면부호와 도 4에 도시된 제1 광원부(444) 및 제2 광원부(451)의 도면부호를 달리 하였으나, 각 도면의 제1 광원부와 제2 광원부는 동일한 것일 수 있다.
TOF 컴퓨터(410)는 제어부(430)로부터 획득한 데이터를 참조하여 타겟까지의 거리 등과 같은 정보를 산출하는 기능을 수행할 수 있다.
이미지 컴퓨터(420)는 TOF 컴퓨터(410)로부터 전달 받은 데이터에 대한 입체 영상을 생성하는 기능을 수행할 수 있다.
제어부(430)는 TOF 컴퓨터(410)와 광원 구동부(440) 간의 데이터의 흐름을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 제어부(430)에는 ADC(Analog to Digiter convert), TCD(Time to digital converter) 및 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 광원 구동부(440)는 PD 신호 처리부(441), 광 스캐너 구동부(442), 레이저 구동부(443) 및 제1 광원부(444)를 포함하도록 구성될 수 있다. PD 신호 처리부(441)는 레이저 송수신부(452)로부터 획득한 신호를 처리하는 기능을 수행하고, 광 스캐너 구동부(442)는 레이저 빔의 편향을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 레이저 구동부(443)는 레이저 다이오드의 출력을 제어하고 제1 광원부(444)로 트리거 신호를 공급하는 기능을 수행할 수 있다. 제1 광원부(444)의 구성 및 기능에 관하여는 앞서 서술하였으므로 생략하도록 한다.
도 4를 참조하면, 제1 광원부(444)와 제2 광원부(451)는 별도의 전기적 커넥터 없이, 광 커넥터(예를 들어, 광섬유) 만을 통해 연결될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 레이더의 전체 시스템은 하나의 메인 제어 시스템(500)과 복수의 광학 전단부(510a, 510b, 510c)를 포함하여 구성될 수 있다. 한편, 메인 제어 시스템(500)과 복수의 광학 전단부(510a, 510b, 510c) 각각은, 앞서 도 4를 참조하여 설명한 메인 제어 시스템(400)과 광학 전단부(450)와 동일한 구성을 가질 수 있다.
이때, 하나의 메인 제어 시스템(500)이 복수의 광학 전단부(510a, 510b, 510c)를 운영하는 구조로서, 메인 제어 시스템(500)은 하나의 제1 광원부를 포함하며, 복수의 광학 전단부(510a, 510b, 510c) 각각 또한 하나의 제2 광원부를 포함할 수 있다. 즉, 하나의 제1 광원부에 복수 개의 제2 광원부가 연결된 형태일 수 있다.
이때, 제1 광원부에는 복수 개의 광증폭기가 다단으로 구성되고(병렬적 구성), 각 광증폭기에 대응되는 신호광 출력단들이 구비되며, 신호광 출력단들 각각에 복수의 제2 광원부가 광 커넥터를 통해 연결된 형태일 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 레이저 레이더 시스템이 적용된 차량용 레이저 레이더 시스템을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 레이저 레이더 시스템의 메인 제어 시스템(600)은 자동차 내부에 구비되며, 자동차 내부의 소정의 시스템과 연결되어 자동차를 무인 제어할 수 있다. 한편, 설명의 편의를 위하여, 도 5에 도시된 메인 제어 시스템(500) 및 광학 전단부(510a~510c)와 도 6에 도시된 메인 제어 시스템(600) 및 광학 전단부(610a~610e)의 도면 부호를 달리 표시하였으나, 이들은 동일한 구성일 수 있다.
도 5에서 설명한 것과 같이, 메인 제어 시스템(600)에는 복수 개의 광학 전단부(610a~610e)가 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 광학 전단부(610a~610e)는 자동차의 양 측면에 각각 구비되고, 자동차가 진행하는 방향에 대응하는 전방에 복수 개 구비될 수 있다.
각각의 광학 전단부(610a~610e)에서는 송신되는 레이저 광을 조사하여 그에 대응하는 수신 광을 획득하고, 이를 메인 제어 시스템(600)으로 제공한다. 메인 제어 시스템(600)은 각각의 광학 전단부(610a~610e)로부터 데이터를 전달받아 처리함으로써, 자동차 주변 상황, 예를 들어, 도로 상황, 보행자와의 거리 등에 대한 정보를 실시간으로 획득할 수 있다.
한편, 도 6에서는 다섯 개의 광학 전단부(610a~610e)가 구비된 것으로 상정하여 도시하였으나 이에 제한되는 것은 아니며, 광학 전단부(610a~610e)의 개수는 임의로 변경될 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항과 한정된 실시예 및 도면에 의하여 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정과 변경을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
200, 444: 제1 광원부
230: 광 커넥터
250, 451: 제2 광원부
452: 레이저 송수신부
400, 500, 600: 메인 제어 시스템
450, 510a~510c, 610a~610e: 광학 전단부

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  12. 씨드 레이저 다이오드, 제1 펌프 레이저 다이오드, 제2 펌프 레이저 다이오드 및 상기 씨드 레이저 다이오드와 상기 제1 펌프 레이저 다이오드에 연결된 제1 광 증폭기를 포함하는 제1 광원부; 및
    상기 제1 광원부와 분리된 제2 광원부를 포함하되,
    상기 제2 광원부는 상기 제1 광원부에서 출력된 신호를 증폭하는 제2 광 증폭기를 포함하고,
    상기 제2 광 증폭기는 광섬유를 통해 상기 제1 광 증폭기 및 상기 제2 펌프 레이저 다이오드와 각각 연결되는 레이저 레이더 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    송신부 및 상기 송신부와 분리된 수신부를 더 포함하되,
    상기 제2 광원부는 상기 송신부의 일단에 배치되는 레이저 레이더 시스템.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 송신부는 펄스 레이저 발생기 및 광 편향기를 포함하고, 상기 제2 광원부는 상기 펄스 레이저 발생기와 결합되는 레이저 레이더 시스템.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 수신부는 수광 렌즈 및 광 검출기를 포함하는 레이저 레이더 시스템.
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