KR102492857B1 - 광수신모듈 - Google Patents

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Abstract

광수신모듈에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 광수신모듈는: 광이 투과되는 광투과 바디; 광투과 바디의 내부로 광을 입사시키는 광입사부; 및 광입사부에서 입사되는 광을 광수신부에 입사시키도록 복수 번 반사시키는 복수의 반사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

광수신모듈{OPTICAL RECEIVING MODULE}
본 발명은 광수신모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부품수를 줄일 수 있고, 소형화할 수 있는 광수신모듈에 관한 것이다.
차량의 기술이 발전됨에 따라 자율주행 뿐만 아니라 자율주차와 같은 기능 등이 요구되고 있다. 이러한 기능을 수행하기 위해서 라이다 센서(LIDAR)의 필요성이 증가되고 있다.
라이다 센서는 차량의 범퍼에 장착되어 차량의 전후방을 감지하여 사물이나 구조물 등을 감지한다. 라이다 센서는 글라스나 차체의 구조물 내부에 설치된다. 라이다 센서는 빛을 이용하여 타겟을 탐지한다.
라이다 센서는 광를 송신하는 송신부와, 입사되는 광을 수신하는 수신부를 포함한다. 수신부는 수신렌즈와 반사미러를 포함한다. 수신렌즈에 입사되는 광은 반사미러에서 반사됨에 따라 검출기에 입사된다.
그러나, 종래의 라이다 센서에서는 수신렌즈를 통과한 광이 반사미러에 의해 반사됨에 따라 검출기에 수신되는 초점거리(focal length)가 형성된다. 라이다 센서의 크기를 감소시키기 위해 광경로를 꺽어주는 반사미러가 설치되므로, 부품수가 증가되는 문제점이 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제1814135호(2017. 12. 26 등록, 발명의 명칭: 라이다 시스템)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 부품수를 줄일 수 있고, 소형화할 수 있는 광수신모듈을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 광수신모듈는: 광이 투과되는 광투과 바디; 상기 광투과 바디의 내부로 광을 입사시키는 광입사부; 및 상기 광입사부에서 입사되는 광을 광수신부에 입사시키도록 복수 번 반사시키는 복수의 반사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
복수의 상기 반사부는 상기 광입사부로 입사되는 광을 반사시키는 제1 반사부; 및 상기 제1 반사부에서 반사되는 광이 상기 광수신부에 입사되도록 반사시키는 제2 반사부를 포함할 수 있다.
상기 광입사부에는 광의 반사를 방지하도록 무반사층이 배치될 수 있다.
상기 제1 반사부는 곡면 형태로 형성될 수 있다.
상기 제2 반사부는 평면 형태로 형성될 수 있다.
상기 광입사부는 평면 형태로 형성되고, 상기 제2 반사부는 상기 광입사부에서 연장된 평면 상에서 상기 제1 반사부 측으로 경사지게 형성될 수 있다.
상기 광입사부는 평면 형태로 형성되고, 상기 제2 반사부는 상기 광입사부에서 연장된 평면 상에서 상기 제1 반사부의 반대측으로 경사지게 형성될 수 있다.
상기 제2 반사부는 곡면 형태로 형성될 수 있다.
상기 제2 반사부는 상기 광입사부의 입사방향과 동일한 방향으로 광을 반사시키도록 상기 광투과 바디의 타측에서 광입사측에 형성될 수 있다.
상기 제2 반사부는 상기 광입사부의 입사 반대방향으로 광을 반사시키도록 상기 광투과 바디의 타측에서 광입사 반대측에 형성될 수 있다.
상기 광수신모듈은 상기 제2 반사부에서 반사되는 광이 투과되도록 상기 광투과 바디에 설치되는 간섭필터부를 더 포함할 수 있다.
상기 광투과 바디는 내부가 광학매질로 채워질 수 있다.
상기 광투과 바디는 내부가 비어있도록 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 반사부가 광입사부에서 입사되는 광을 복수 번 반사시킨 후 광수신부에 입사시킨다. 따라서, 라이다 센서에서 광경로를 꺽어주기 위해 반사미러를 설치할 필요가 없으므로, 라이다 센서의 부품수를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 광입사부를 통해 입사되는 광이 광투과 바디의 내부에서 복수 번 반사되므로, 광경로가 길어지더라도 광수신모듈의 크기를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광수신모듈을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광수신모듈을 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광수신모듈에서 광의 진행 경로를 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광수신모듈을 도시한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광수신모듈을 도시한 측면도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광수신모듈을 도시한 측면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 광수신모듈의 실시예들을 설명한다. 광수신모듈을 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
먼저, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광수신모듈에 관해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광수신모듈을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광수신모듈을 도시한 측면도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광수신모듈에서 광의 진행 경로를 도시한 측면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광수신모듈은 광투과 바디(10), 광입사부(20) 및 복수의 반사부(30)를 포함한다. 광수신모듈은 라이다 센서의 광수신부(50)에 적용될 수 있다.
광투과 바디(10)는 광이 투과될 수 있는 크리스탈 재질이나 투명한 합성수지로 형성될 수 있다.
광투과 바디(10)는 내부가 광학매질로 채워진다. 따라서, 광투과 바디(10)에 입사된 광은 광투과 바디(10)에서 출사될 때까지 동일한 광학매질을 통해 진행된다.
또한, 광투과 바디(10)는 내부가 비어있도록 형성될 수도 있다. 이때, 광투과 바디(10)와 내부의 매질이 다르게 형성되므로, 광이 다른 매질을 통해 진행된다.
광입사부(20)는 광투과 바디(10)의 내부로 광을 입사시킨다. 광입사부(20)는 광의 입사각도가 변경되거나 꺽이지 않도록 평면 형태로 형성된다.
광입사부(20)에는 광의 반사를 방지하도록 무반사층(21)이 배치된다. 무반사층(21)이 광의 반사를 방지하므로, 광입사부(20)에서 광이 산란되는 것을 방지할 수 있다. 무반사층(21)은 AR 코팅(anti-reflective coating)에 의해 형성될 수 있다.
복수의 반사부(30)는 광입사부(20)에서 입사되는 광을 광수신부(50)에 입사시키도록 복수 번 반사시킨다. 따라서, 라이다 센서에서 광경로를 꺽어주기 위해 반사미러를 설치할 필요가 없으므로, 라이다 센서의 부품수를 줄일 수 있다. 또한, 광입사부(20)를 통해 입사되는 광이 광투과 바디(10)의 내부에서 복수 번 반사되므로, 광경로가 길어지더라도 광수신모듈의 크기를 감소시킬 수 있다.
복수의 반사부(30)는 제1 반사부(31) 및 제2 반사부(32)를 포함한다.
제1 반사부(31)는 광입사부(20)로 입사되는 광을 반사시킨다. 제2 반사부(32)는 제1 반사부(31)에서 반사되는 광이 광수신부(50)에 입사되도록 반사시킨다. 따라서, 광입사부(20)에 입사되는 광은 제1 반사부(31)와 제2 반사부(32)에서 반사 각도가 꺽인 후 광수신부(50)에 입사되는 광통로를 형성하므로, 초점길이(forcal length)가 단축될 수 있다.
이때, 제1 반사부(31)에서 반사되는 광은 제2 반사부(32)에 수렴되고, 제2 반사부(32)에서 반사되는 광은 광수신부(50)에 초점이 형성되도록 광수신부(50)에 수렴된다. 따라서, 광수신부(50)에서는 탐지 대상을 탐지할 수 있다.
제1 반사부(31)는 곡면 형태로 형성된다. 이때, 제1 반사부(31)는 광투과 바디(10)의 일측에 배치된다. 제1 반사부(31)는 광입사부(20)의 일측에서 광투과 바디(10)의 타측으로 경사지게 배치된다. 또한, 제1 반사부(31)는 광입사부(20)를 통과한 광이 모두 반사되도록 광입사부(20)의 출사측에 대향된다.
제1 반사부(31)의 곡률은 광투과 바디(10)의 길이 및 크기, 반사되는 광의 수렴 각도 등을 감안하여 적절하게 설계될 수 있다.
제2 반사부(32)는 평면 형태로 형성된다. 이때, 광입사부(20)는 평면 형태로 형성되고, 제2 반사부(32)는 광입사부(20)에서 연장된 평면 상에서 제1 반사부(31) 측으로 경사지게 형성된다. 따라서, 제2 반사부(32)에서 반사된 광은 광입사부(20)에서의 입사방향(도 3에서 상측)과 반대방향(도 3에서 하측)으로 출사된다.
광수신모듈은 제2 반사부(32)에서 반사되는 광이 투과되도록 광투과 바디(10)에 설치되는 간섭필터부(40)(interference filter)를 더 포함한다. 간섭필터부(40)는 간섭현상을 이용하여 특정 파장의 파동을 걸러낸다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광수신모듈에 관해 설명하기로 한다. 제2 실시예는 제2 반사부의 형태를 제외하고는 제1 실시예와 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성에 관해서는 동일한 도번을 부여하고 그 설명을 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광수신모듈을 도시한 측면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광수신모듈에서 제1 반사부(31)는 곡면 형태로 형성되고, 제2 반사부(32)는 평면 형태로 형성된다.
광입사부(20)는 평면 형태로 형성되고, 제2 반사부(32)는 광입사부(20)에서 연장된 평면 상에서 제1 반사부(31)의 반대측으로 경사지게 형성된다. 따라서, 제2 반사부(32)에서 반사된 광은 광입사부(20)에서의 입사방향(도 4에서 상측)과 동일방향(도 4에서 상측)으로 출사된다.
이때, 광수신부(50)는 제2 반사부(32)에서 반사되는 광의 초점이 수렴되도록 광투과 바디(10)의 상측에 위치된다.
다음으로, 본 발명의 제3 실시예에 따른 광수신모듈에 관해 설명하기로 한다. 제3 실시예는 제2 반사부의 형태를 제외하고는 제1 실시예와 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성에 관해서는 동일한 도번을 부여하고 그 설명을 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광수신모듈을 도시한 측면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 광수신모듈에서 제1 반사부(31)는 곡면 형태로 형성되고, 제2 반사부(32a)는 곡면 형태로 형성된다.
제2 반사부(32a)는 광입사부(20)의 입사방향과 동일한 방향으로 광을 반사시키도록 광투과 바디(10)의 타측(도 5의 우측)에서 광입사측(도 5의 하측)에 형성된다. 이때, 광수신부(50)는 광투과 바디(10)의 타측에서 광입사측의 반대측에 배치된다. 도 5를 참조하면, 광입사부(20)는 광투과 바디(10)의 일측에 형성되고, 광입사부(20)의 입사방향은 아래에서 위를 향하는 방향이며, 광입사측은 광투과 바디(10)의 하측면 측이고, 광입사측의 반대측은 광투과 바디(10)의 상측면 측이다.
다음으로, 본 발명의 제4 실시예에 따른 광수신모듈에 관해 설명하기로 한다. 제4 실시예는 제2 반사부의 형태를 제외하고는 제1 실시예와 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성에 관해서는 동일한 도번을 부여하고 그 설명을 생략하기로 한다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광수신모듈을 도시한 측면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 광수신모듈에서 제1 반사부(31)는 곡면 형태로 형성되고, 제2 반사부(32a)는 곡면 형태로 형성된다.
제2 반사부(32a)는 광입사부(20)의 입사방향과 반대되는 방향으로 광을 반사시키도록 광투과 바디(10)의 타측(도 6의 우측)에서 광입사 반대측(도 6의 상측)에 형성된다. 이때, 광수신부(50)는 광투과 바디(10)의 타측에서 광입사측에 배치된다. 도 6을 참조하면, 광입사부(20)는 광투과 바디(10)의 일측에 형성되고, 광입사부(20)의 입사방향과 반대되는 방향은 위에서 아래를 향하는 방향이며, 광입사측은 광투과 바디(10)의 하측면 측이고, 광입사측의 반대측은 광투과 바디(10)의 상측면 측이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10: 광투과 바디 20: 광입사부
21: 무반사층 30: 반사부
31: 제1 반사부 32,32a: 제2 반사부
40: 간섭필터부 50: 광수신부

Claims (13)

  1. 광이 투과되는 광투과 바디;
    상기 광투과 바디의 일측에 형성되고, 상기 광투과 바디의 내부로 광을 입사시키는 광입사부;
    상기 광투과 바디의 타측에서 상기 광입사측에 배치되는 광수신부;
    상기 광입사부로 입사되는 광을 반사시키는 제1 반사부; 및
    상기 제1 반사부에서 반사되는 광이 상기 광수신부에 입사되도록 반사시키는 제2 반사부;를 포함하고,
    상기 광입사부와 상기 광수신부는 상기 광투과 바디에 구비된 하나의 평면 상에서 상기 일측 및 상기 타측에 배치되는 것을 특징으로 하는 광수신모듈.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 광입사부에는 광의 반사를 방지하도록 무반사층이 배치되는 것을 특징으로 하는 광수신모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 반사부는 곡면 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 광수신모듈.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 반사부는 평면 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 광수신모듈.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 광입사부는 평면 형태로 형성되고,
    상기 제2 반사부는 상기 광입사부에서 연장된 평면 상에서 상기 제1 반사부 측으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 광수신모듈.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 광수신부는 라이다 센서의 광수신부인 것을 특징으로 하는 광수신모듈.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 반사부는 곡면 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 광수신모듈.
  9. 삭제
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 반사부는 상기 광입사부의 입사 반대방향으로 광을 반사시키도록 상기 광투과 바디의 타측에서 광입사 반대측에 형성되는 것을 특징으로 하는 광수신모듈.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 반사부에서 반사되는 광이 투과되도록 상기 광투과 바디에 설치되는 간섭필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광수신모듈.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 광투과 바디는 내부가 광학매질로 채워지는 것을 특징으로 하는 광수신모듈.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 광투과 바디는 내부가 비어있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광수신모듈.
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