KR102630099B1 - 라이다 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 스캐너를 이용하여 대상체와의 거리를 측정하는 라이다 장치로서, 제1 축을 기준으로 회전하며, 제1 방향의 시야각을 확장시키기 위한 제1 스캐너, 상기 스캐너의 포지션을 감지하기 위한 제1 광이 상기 제1 스캐너에서 반사되도록 상기 제1 광을 출력하는 제1 이미터, 상기 대상체의 특성을 판단하기 위한 제2 광이 상기 제1 스캐너에서 반사되도록 상기 제2 광을 출력하는 제2 이미터, 상기 제1 이미터로부터 출력된 상기 제1 광의 적어도 일부를 감지하며, 감지된 상기 제1 광을 기초로 제1 신호를 생성하는 제1 디텍터, 상기 제2 이미터로부터 출력된 상기 제2 광의 적어도 일부를 감지하며, 감지된 상기 제2 광을 기초로 제2 신호를 생성하는 제2 디텍터 및 상기 제1 신호를 기초로 상기 제2 이미터의 동작을 제어하되, 상기 제2 신호를 기초로 상기 대상체의 특성을 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 제1 스캐너의 포지션은 회전에 따라 제1 시점에 제1 포지션이 되고, 제2 시점에 제2 포지션이 되며, 상기 제1 광이 상기 제2 시점에 상기 제1 스캐너로부터 반사되어 상기 제1 디텍터에 소정 광량 이상 감지되도록 상기 제1 이미터 및 상기 제1 디텍터가 배치됨에 따라, 상기 제1 디텍터는 상기 제2 시점에 상기 제1 광에 기초하여 상기 제1 신호를 발생시키고, 상기 제어부는 상기 제1 시점부터 상기 제2 시점 전까지 상기 제2 이미터가 상기 제2 광을 출력하지 않도록 제어하되, 상기 제2 시점에 발생된 상기 제1 신호를 기초로 상기 제2 이미터가 상기 제2 광을 출력하도록 제어하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.

Description

라이다 장치 {A LIDAR DEVICE}
본 발명은 레이저를 이용하여 대상체의 거리 정보를 획득하는 라이다 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 본 발명은 스캔영역을 향해 레이저를 조사하고 상기 스캔영역상에 존재하는 대상체로부터 반사되는 레이저를 감지하여, 거리 정보를 획득하는 라이다 장치에 관한 것이다.
라이다 장치(LiDAR: Light Detecting And Ranging)는 레이저를 이용하여 대상체와의 거리를 탐지하는 장치이다. 또한 라이다 장치는 레이저를 이용한 포인트 클라우드(Point cloud)를 생성하여 주변에 존재하는 사물에 대한 위치정보를 획득할 수 있는 장치이다. 또한, 라이다 장치를 이용한 기상관측, 3차원 맵핑(3D mapping), 자율주행차량, 자율주행드론 및 무인 로봇 센서 등에 대한 연구 역시 활발히 진행되고 있다.
종래의 라이다 장치는 라이다 장치 자체를 기계적으로 회전시키거나, 확산렌즈를 이용하여 스캔영역을 확장해왔다. 그러나 라이다 장치 자체를 기계적으로 회전시키는 경우 다수의 레이저에서 발생하는 열적인 문제나, 기계적 회전에 따라 안정성, 내구성 등에 문제가 있었다. 또한 확산렌즈를 이용하여 스캔영역을 확장시키는 라이다 장치의 경우, 레이저의 확산으로 인해 측정 거리가 줄어드는 문제가 있었다.
최근에는 이러한 문제를 해결하기 위하여 라이다 장치 자체의 기계적인 회전을 최소화하는 구조 또는 안정적인 기계적 회전으로 스캔 영역을 확장하는 연구가 계속되고 있다. 이러한 기계적 회전에 스캔을 하는 구조에서는, 기구 제작 및 조립 공차로 인하여 정확한 레이저 출력 시점을 제어하기 어려워, 획득하는 포인트 클라우드 프레임이 흔들리는 문제가 발생한다. 그로 인해 레이저 출력 시점을 정밀하게 제어하는 연구가 계속되고 있다.
본 발명의 일 과제는 추가적인 이미터 및 디텍터를 이용해 스캐너의 위치를 감지하여 레이저 출력부의 레이저 출력 시점을 제어하는 라이다 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 과제는 레이저 출력 주기를 일정하게 유지하기 위한 위치감지부의 동작에 관한 것이다.
본 발명의 일 과제는 포인트 클라우드 프레임을 흔들리지 않게 하기 위한 위치감지부의 동작에 관한 것이다.
일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 스캐너를 이용하여 대상체와의 거리를 측정하는 라이다 장치로서, 제1 축을 기준으로 회전하며, 제1 방향의 시야각을 확장시키기 위한 제1 스캐너, 상기 스캐너의 포지션을 감지하기 위한 제1 광이 상기 제1 스캐너에서 반사되도록 상기 제1 광을 출력하는 제1 이미터, 상기 대상체의 특성을 판단하기 위한 제2 광이 상기 제1 스캐너에서 반사되도록 상기 제2 광을 출력하는 제2 이미터, 상기 제1 이미터로부터 출력된 상기 제1 광의 적어도 일부를 감지하며, 감지된 상기 제1 광을 기초로 제1 신호를 생성하는 제1 디텍터, 상기 제2 이미터로부터 출력된 상기 제2 광의 적어도 일부를 감지하며, 감지된 상기 제2 광을 기초로 제2 신호를 생성하는 제2 디텍터 및 상기 제1 신호를 기초로 상기 제2 이미터의 동작을 제어하되, 상기 제2 신호를 기초로 상기 대상체의 특성을 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 제1 스캐너의 포지션은 회전에 따라 제1 시점에 제1 포지션이 되고, 제2 시점에 제2 포지션이 되며, 상기 제1 광이 상기 제2 시점에 상기 제1 스캐너로부터 반사되어 상기 제1 디텍터에 소정 광량 이상 감지되도록 상기 제1 이미터 및 상기 제1 디텍터가 배치됨에 따라, 상기 제1 디텍터는 상기 제2 시점에 상기 제1 광에 기초하여 상기 제1 신호를 발생시키고, 상기 제어부는 상기 제1 시점부터 상기 제2 시점 전까지 상기 제2 이미터가 상기 제2 광을 출력하지 않도록 제어하되, 상기 제2 시점에 발생된 상기 제1 신호를 기초로 상기 제2 이미터가 상기 제2 광을 출력하도록 제어하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 스캐너를 이용하여 대상체와의 거리를 측정하는 라이다 장치로서, 소정의 축을 기준으로 회전하며, 제1 방향 시야각을 확장시키기 위한 스캐너, 이때 상기 스캐너는 제1 반사면, 제2 반사면, 및 제3 반사면을 포함하고, 상기 스캐너의 포지션을 감지하기 위한 제1 광이 상기 스캐너에서 반사되도록 상기 제1 광을 출력하는 제1 이미터, 상기 대상체의 특성을 판단하기 위한 제2 광이 상기 스캐너에서 반사되도록 상기 제2 광을 출력하는 제2 이미터, 상기 제1 이미터로부터 출력된 상기 제1 광의 적어도 일부를 감지하며, 감지된 상기 제1 광을 기초로 제1 신호를 생성하는 제1 디텍터, 상기 제2 이미터로부터 출력된 상기 제2 광의 적어도 일부를 감지하며, 감지된 상기 제2 광을 기초로 제2 신호를 생성하는 제2 디텍터 및 상기 제1 신호를 기초로 상기 제2 이미터의 동작을 제어하되, 상기 제2 신호를 기초로 상기 대상체의 특성을 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 제1 광이 상기 제1 반사면에 반사되어 상기 제1 디텍터에 수신되는 제1 시점, 상기 제1 광이 상기 제2 반사면에 반사되어 상기 제1 디텍터에 수신되는 제2 시점, 및 상기 제1광이 상기 제3 반사면에 반사되어 상기 제1 디텍터에 수신되는 제3 시점에 각각 상기 제1 신호가 생성되고, 상기 제어부는 상기 제1 신호가 생성된 시점으로부터 소정 시간 내에 상기 제2 이미터가 상기 제2 광을 출력하도록 제어하고, 상기 제2 이미터는 제4 시점, 제5 시점 및 제6 시점에 상기 제2 광을 출력하고, 상기 제4 시점 및 상기 제5 시점 사이의 시간 간격 및 상기 제4 시점 및 상기 제5 시점 사이의 시간 간격의 차이는 소정 값 이하인 라이다 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급하지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 추가적인 이미터를 배치함으로써 회전 스캐너의 포지션을 정확하게 감지하여 레이저 출력부의 레이저 출력 시점을 정밀하게 제어하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 스캐너 위치감지부를 배치하여 레이저 출력부의 레이저 출력 주기를 일정하게 하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 레이저 출력 주기를 일정하게 함으로써 포인트 클라우드 데이터의 흔들림을 제거할 수 있고, 대상체 측정 및 인지 정확도가 향상된 라이다 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 효과들이 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세성 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 라이다 장치에서 스캐닝부의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타낸 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 라이다 장치에 관한 것이다.
도 5는 일 실시예에 따른 라이다 장치의 구성요소를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 라이다 장치의 구성 요소를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 라이다 장치의 구성 요소를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 라이다 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 라이다 장치의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 위치감지부를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 9에 따른 라이다 장치의 레이저 출력 시점을 결정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 스캐닝부의 포지션에 따라 결정되는 레이저 출력 시점을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 12의 제1 스캐너의 위치 변화에 따라 결정되는 제1 디텍터에 수광되는 광량 및 이에 따른 제2 이미터의 레이저 출력 시점을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 제어부가 생성하는 포인트 클라우드 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 제1 이미터 및 제1 디텍터의 배치 위치에 따라 획득 가능한 시야각이 변하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 가능한 현재 널리 사용되고 있는 일반적인 용어를 선택하였으나 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 의도, 판례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 이와 달리 특정한 용어를 임의의 의미로 정의하여 사용하는 경우에는 그 용어의 의미에 관하여 별도로 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.
본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것으로 도면에 도시된 형상은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 필요에 따라 과장되어 표시된 것일 수 있으므로 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다.
일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 스캐너를 이용하여 대상체와의 거리를 측정하는 라이다 장치로서, 제1 축을 기준으로 회전하며, 제1 방향의 시야각을 확장시키기 위한 제1 스캐너, 상기 스캐너의 포지션을 감지하기 위한 제1 광이 상기 제1 스캐너에서 반사되도록 상기 제1 광을 출력하는 제1 이미터, 상기 대상체의 특성을 판단하기 위한 제2 광이 상기 제1 스캐너에서 반사되도록 상기 제2 광을 출력하는 제2 이미터, 상기 제1 이미터로부터 출력된 상기 제1 광의 적어도 일부를 감지하며, 감지된 상기 제1 광을 기초로 제1 신호를 생성하는 제1 디텍터, 상기 제2 이미터로부터 출력된 상기 제2 광의 적어도 일부를 감지하며, 감지된 상기 제2 광을 기초로 제2 신호를 생성하는 제2 디텍터 및 상기 제1 신호를 기초로 상기 제2 이미터의 동작을 제어하되, 상기 제2 신호를 기초로 상기 대상체의 특성을 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 제1 스캐너의 포지션은 회전에 따라 제1 시점에 제1 포지션이 되고, 제2 시점에 제2 포지션이 되며, 상기 제1 광이 상기 제2 시점에 상기 제1 스캐너로부터 반사되어 상기 제1 디텍터에 소정 광량 이상 감지되도록 상기 제1 이미터 및 상기 제1 디텍터가 배치됨에 따라, 상기 제1 디텍터는 상기 제2 시점에 상기 제1 광에 기초하여 상기 제1 신호를 발생시키고, 상기 제어부는 상기 제1 시점부터 상기 제2 시점 전까지 상기 제2 이미터가 상기 제2 광을 출력하지 않도록 제어하되, 상기 제2 시점에 발생된 상기 제1 신호를 기초로 상기 제2 이미터가 상기 제2 광을 출력하도록 제어하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 제1 스캐너는 제3 시점에 제3 포지션이 되고, 상기 제어부는 상기 제2 시점부터 상기 제3 시점 전까지 상기 제2 이미터가 상기 제2 광을 출력하도록 제어할 수 있다.
여기서, 상기 제3 시점은 상기 제1 이미터가 상기 제1 스캐너의 모서리에 상기 제1 광을 조사하는 시점 또는 상기 제2 이미터가 상기 제1 스캐너의 모서리에 상기 제2 광을 조사하는 시점 중 하나와 대응될 수 있다.
여기서, 상기 제1 스캐너는 제1 반사면 및 제2 반사면을 포함하고, 상기 제1 스캐너의 포지션은 회전에 따라 제4 시점에 제4 포지션이 되고, 제5 시점에 제5 포지션이 되고, 제6 시점에 제6 포지션이 되며, 상기 제1 광이 상기 제2 시점 및 상기 제5 시점에 각각 상기 제1 반사면 및 상기 제2 반사면으로부터 반사되어 상기 제1 디텍터에 소정 광량 이상 감지되도록 상기 제1 이미터 및 상기 제1 디텍터가 배치됨에 따라, 상기 제1 디텍터는 상기 제2 시점 및 상기 제5 시점에 상기 제1 광에 기초하여 상기 제1 신호를 발생시키고, 상기 제어부는 상기 제4 시점부터 상기 제5 시점 전까지 상기 제2 이미터가 상기 제2 광을 출력하지 않도록 제어하되, 상기 제5 시점에 발생된 상기 제1 전기적 신호를 기초로 상기 제2 이미터가 상기 제2 광을 출력하도록 제어할 수 있다.
여기서, 상기 제2 이미터는 제1 주기로 레이저를 출력하되, 상기 제1 주기는 상기 제2 시점 및 상기 제5 시점 사이의 시간 간격을 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 주기가 일정하게 유지되도록 설계될 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 상기 제5 시점부터 상기 제6 시점 전까지 상기 제2 이미터가 상기 제2 광을 출력하도록 제어할 수 있다.
여기서, 제2 축을 기준으로 일정 각도 범위에서 회전하며, 제2 방향 시야각을 확장시키기 위한 제2 스캐너를 포함하고, 상기 제2 이미터는 상기 제2 광이 상기 제2 스캐너에서 반사된 후 상기 제1 스캐너에서 반사되도록 상기 제2 광을 출력하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 제1 광 및 상기 제2 광은 파장 대역이 상이할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 상기 제2 신호를 기초로 상기 대상체까지의 거리를 측정할 수 있다.
여기서, 상기 제1 이미터 및 상기 제1 디텍터의 배치 위치에 상기 제2 광이 최초로 조사되는 위치가 결정될 수 있다.
여기서, 상기 제1 이미터 및 상기 제1 디텍터가 제1 위치에 배치되는 경우, 상기 제1 스캐너는 제1 시야각을 획득하고, 상기 제1 이미터 및 상기 제1 디텍터가 상기 제1 위치와 상이한 제2 위치에 배치되는 경우, 상기 제1 스캐너는 제2 시야각을 획득하고, 상기 제1 시야각이 형성되는 영역과 상기 제2 시야각이 형성되는 영역은 적어도 일부분 오버랩될 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 복수의 포인트 데이터를 포함하는 복수의 프레임을 생성하되, 상기 복수의 포인트 데이터는 상기 제2 디텍터에서 수광된 상기 제2 광의 적어도 일부를 기초로 생성되고, 상기 복수의 프레임은 제1 프레임 및 제2 프레임을 포함하고, 상기 제2 프레임 내에서 최초로 생성된 제2 포인트 데이터의 위치는 상기 제1 프레임 내에서 최초로 생성된 제1 포인트 데이터의 위치와 대응될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 스캐너를 이용하여 대상체와의 거리를 측정하는 라이다 장치로서, 소정의 축을 기준으로 회전하며, 제1 방향 시야각을 확장시키기 위한 스캐너, 이때 상기 스캐너는 제1 반사면, 제2 반사면, 및 제3 반사면을 포함하고, 상기 스캐너의 포지션을 감지하기 위한 제1 광이 상기 스캐너에서 반사되도록 상기 제1 광을 출력하는 제1 이미터, 상기 대상체의 특성을 판단하기 위한 제2 광이 상기 스캐너에서 반사되도록 상기 제2 광을 출력하는 제2 이미터, 상기 제1 이미터로부터 출력된 상기 제1 광의 적어도 일부를 감지하며, 감지된 상기 제1 광을 기초로 제1 신호를 생성하는 제1 디텍터, 상기 제2 이미터로부터 출력된 상기 제2 광의 적어도 일부를 감지하며, 감지된 상기 제2 광을 기초로 제2 신호를 생성하는 제2 디텍터 및 상기 제1 신호를 기초로 상기 제2 이미터의 동작을 제어하되, 상기 제2 신호를 기초로 상기 대상체의 특성을 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 제1 광이 상기 제1 반사면에 반사되어 상기 제1 디텍터에 수신되는 제1 시점, 상기 제1 광이 상기 제2 반사면에 반사되어 상기 제1 디텍터에 수신되는 제2 시점, 및 상기 제1광이 상기 제3 반사면에 반사되어 상기 제1 디텍터에 수신되는 제3 시점에 각각 상기 제1 신호가 생성되고, 상기 제어부는 상기 제1 신호가 생성된 시점으로부터 소정 시간 내에 상기 제2 이미터가 상기 제2 광을 출력하도록 제어하고, 상기 제2 이미터는 제4 시점, 제5 시점 및 제6 시점에 상기 제2 광을 출력하고, 상기 제4 시점 및 상기 제5 시점 사이의 시간 간격 및 상기 제4 시점 및 상기 제5 시점 사이의 시간 간격의 차이는 소정 값 이하인 라이다 장치가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 제1 이미터 및 상기 제1 디텍터의 배치 위치에 따라 상기 제1 방향의 시야각이 형성되는 영역이 결정될 수 있다.
여기서, 상기 제1 이미터 및 상기 제1 디텍터가 제1 위치에 배치되는 경우, 상기 제1 스캐너는 제1 시야각을 획득하고, 상기 제1 이미터 및 상기 제1 디텍터가 상기 제1 위치와 상이한 제2 위치에 배치되는 경우, 상기 제1 스캐너는 제2 시야각을 획득하고, 상기 제1 시야각이 형성되는 영역과 상기 제2 시야각이 형성되는 영역은 적어도 일부분 오버랩될 수 있다.
여기서, 제2 축을 기준으로 일정 각도 범위에서 회전하며, 제2 방향 시야각을 확장시키기 위한 제2 스캐너를 포함하고, 상기 제2 이미터는 상기 제2 광이 상기 제2 스캐너에서 반사된 후 상기 제1 스캐너에서 반사되도록 상기 제2 광을 출력하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(100)는 레이저 출력부(110), 스캐닝부(120), 센서부(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다. 그러나, 전술한 구성에 국한되지 않고, 상기 라이다 장치(100)는 상기 구성보다 많거나 적은 구성을 갖는 장치일 수 있다. 예를 들어, 상기 라이다 장치는 상기 스캐닝부 없이 상기 레이저 출력부, 상기 센서부 및 상기 제어부만으로 구성될 수 있다.
또한, 라이다 장치(100)에 포함된 레이저 출력부(110), 스캐닝부(120), 센서부(130) 및 제어부(140) 각각은 복수개로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 라이다 장치는 복수 개의 레이저 출력부, 복수 개의 스캐닝부, 복수 개의 센서부로 구성될 수 있다. 물론, 단일 레이저 출력부, 복수 개의 스캐닝부, 단일 센서부로 구성될 수도 있다.
라이다 장치(100)에 포함된 레이저 출력부(110), 스캐닝부(120), 센서부(130) 및 제어부(140) 각각은 복수개의 하위 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 라이다 장치는 복수 개의 레이저 출력 소자가 하나의 어레이로 레이저 출력부를 구성할 수 있다.
상기 레이저 출력부(110)는 레이저를 출사할 수 있다. 상기 라이다 장치(100)는 상기 출사된 레이저를 이용하여 대상체까지의 거리를 측정할 수 있다.
또한, 상기 레이저 출력부(110)는 하나 이상의 레이저 출력 소자를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 레이저 출력부(110)는 단일 레이저 출력 소자를 포함할 수 있으며, 복수 개의 레이저 출력소자를 포함할 수 있다. 또한 복수 개의 레이저 출력 소자를 포함하는 경우 상기 복수 개의 레이저 출력 소자가 하나의 어레이를 구성할 수 있다.
또한, 상기 레이저 출력부(110)는 905nm대역의 레이저를 출사시킬 수 있으며, 1550nm대역의 레이저를 출사시킬 수 있다. 또한 상기 레이저 출력부(110)는 800nm에서 1000nm사이 파장의 레이저를 출사시킬 수 있는 등 출사된 레이저의 파장은 다양한 범위에 걸쳐있을 수도 있으며, 특정 범위에 있을 수도 있다.
또한, 상기 레이저 출력부(110)의 레이저 출력소자가 복수개인 경우 각 레이저 출력소자는 같은 파장대역의 레이저를 출사시킬 수 있으며, 서로 다른 파장대역의 레이저를 출사시킬 수 있다. 예를 들어, 2개의 레이저 출력소자를 포함하는 레이저 출력부의 경우, 하나의 레이저 출력소자는 905nm대역의 레이저를 출사시킬 수 있으며, 다른 하나의 레이저 출력소자는 1550nm대역의 레이저를 출사시킬 수 있다.
또한 상기 레이저 출력 소자는 레이저 다이오드(Laser Diode:LD), Solid-state laser, high power laser, Light entitling diode(LED), 빅셀(Vertical cavity Surface emitting Laser : VCSEL), External cavity diode laser(ECDL) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
스캐닝부(120)는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 조사방향 및/또는 크기를 변경할 수 있다. 예를 들어, 상기 스캐닝부(120)는 출사된 레이저의 이동방향을 변경하여 레이저의 조사방향을 변경시킬 수 있으며, 출사된 레이저를 발산시키거나 위상을 변화시켜 레이저의 크기를 변경시키거나 조사방향을 변경시킬 수도 있고, 레이저를 발산시키고 레이저의 이동방향을 변경시켜 레이저의 조사 방향 및 크기를 변경시킬 수도 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 상기 레이저 출력부(110)에서 조사되는 레이저의 조사방향 및/또는 크기를 변경시킴으로써 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 출사된 레이저의 이동방향을 변경시키기 위해 고정된 각도로 레이저의 이동방향을 변경하는 고정미러, 기 설정된 각도 범위에서 노딩(nodding)하며 지속적으로 레이저의 이동방향을 변경하는 노딩미러 및 일 축을 기준으로 회전하며 지속적으로 레이저의 이동방향을 변경하는 회전미러를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 출사된 레이저를 발산시키기 위하여 렌즈, 프리즘, 액체 렌즈(Microfluidie lens), Liquid Crystal 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 출사된 레이저의 위상을 변화시키고 이를 통하여 조사 방향을 변경하기 위하여 OPA(Optical phased array)등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한 상기 노딩미러는 출사된 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경시켜, 레이저의 조사영역을 확장 또는 변경시키는 것으로 기 설정된 각도 범위에서 노딩할 수 있다. 여기서 노딩은 하나 또는 다수의 축을 기준으로 회전하며, 일정 각도 범위 내에서 왕복운동을 하는 것을 지칭할 수 있다. 또한 상기 노딩미러는 공진스캐너(Resonance scanner), MEMs mirror, VCM(Voice Coil Motor)등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한 상기 회전미러는 출사된 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경시켜, 레이저의 조사영역을 확장 또는 변경시키는 것으로, 일 축을 기준으로 회전할 수 있다. 또한 상기 회전미러는 단면미러가 축을 기준으로 회전하는 것일 수 있으며, 원뿔형 미러가 축을 기준으로 회전하는 것일 수도 있고, 다면 미러가 축을 기준으로 회전하는 것일 수도 있으나, 이에 한정되지 않고, 축을 기준으로 각도범위 제한 없이 회전하는 미러일 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 단일한 스캐닝부로 구성될 수도 있고, 복수개의 스캐닝부로 구성될 수도 있다. 또한 상기 스캐닝부는 하나 또는 둘 이상의 광학요소를 포함 할 수 있으며, 그 구성에 제한이 없다.
센서부(130)는 라이다 장치(100)의 스캔영역 상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 감지할 수 있다.
또한, 상기 센서부(130)는 하나 이상의 디텍터를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 센서부(130)는 단일 디텍터를 포함할 수 있으며, 복수 개의 디텍터로 구성된 디텍터 어레이를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 상기 센서부(130)는 하나의 APD(Avalanche Photodiode)를 포함할 수 있으며, 복수 개의 SPAD(Single-photon avalanche diode)이 어레이로 구성된 SiPM(Silicon PhotoMultipliers)를 포함할 수도 있다. 또한 복수개의 APD를 단일 채널로 구성할 수 있으며, 복수개의 채널로 구성할 수도 있다.
또한 상기 디텍터는 PN 포토다이오드, 포토트랜지스터, PIN 포토다이오드, APD, SPAD, SiPM, CCD(Charge-Coupled Device)등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제어부(140)는 감지된 레이저에 기초하여 상기 라이다 장치로부터 스캔영역 상에 위치하는 대상체까지의 거리를 판단할 수 있다. 또한, 상기 제어부(140)는 상기 레이저 출력부(110), 상기 스캐닝부(120), 상기 센서부(130) 등 상기 라이다 장치의 각 구성요소의 동작을 제어할 수 있다.
이하에서는 상기 스캐닝부(120)에 대해서 보다 더 상세하게 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 라이다 장치에서 스캐닝부의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 레이저 출력부(110)에서 출사되는 레이저의 조사영역에 따라 상기 스캐닝부(120)의 기능이 다를 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 레이저 출력부(110)가 단일 레이저 출력소자를 갖는 경우 레이저 출력부에서 출사되는 레이저(111)의 조사영역은 점 형태일 수 있다. 이 때, 스캐닝부(120)는 상기 레이저(111)의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치의 스캔영역을 선 형태 또는 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 점 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(111)의 이동방향을 지속적으로 변경하여 레이저의 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라, 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 점 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(111)를 발산하게 하여 상기 레이저의 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라, 라이다 장치의 스캔영역을 선 또는 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 점 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(111)의 위상을 변경하여 레이저의 크기 및 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라, 라이다 장치의 스캔영역을 선 또는 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 1차적으로 점 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(111)의 이동방향을 지속적으로 변경하고, 2차적으로 상기 레이저의 이동방향을 앞서 변경한 이동방향과 다른 방향으로 변경하여 상기 레이저의 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치(100)의 스캔영역을 면 형태로 확장 시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 1차적으로 점 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(111)의 이동방향을 지속적으로 변경하고, 2차적으로 상기 레이저를 발산하게 하여 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 1차적으로 점 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(111)를 발산시키고, 2차적으로 상기 발산된 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하여 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면 상기 레이저 출력부(110)가 복수 개의 레이저 출력소자로 구성된 경우 레이저 출력부에서 출사되는 레이저(112)의 조사영역은 선 형태일 수 있다. 여기서 스캐닝부(120)는 상기 레이저(112)의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
이 때, 상기 스캐닝부(120)는 선 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(112)의 이동방향을 지속적으로 변경하여 상기 레이저의 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 선 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(112)를 발산시켜 상기 레이저의 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 선 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(112)의 위상을 변화시켜 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라, 상기 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면 상기 레이저 출력부(110)가 일렬로 배열된 어레이로 구성된 레이저 출력소자를 포함하는 경우 레이저 출력부(110)에서 출사되는 레이저(112)의 조사영역은 선 형태일 수 있다. 여기서 스캐닝부(120)는 상기 레이저(112)의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
이 때, 상기 스캐닝부(120)는 선 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(112)의 이동방향을 지속적으로 변경하여 상기 레이저의 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 선 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(112)를 발산시켜 상기 레이저의 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 선 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(112)의 위상을 변화시켜 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라, 상기 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면 상기 레이저 출력부(110)가 복수 개의 레이저 출력소자로 구성된 경우 레이저 출력부(110)에서 출사되는 레이저(113)의 조사영역은 면 형태일 수 있다. 여기서 스캐닝부(120)는 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
이 때, 상기 스캐닝부(120)는 면 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(113)의 이동방향을 지속적으로 변경하여 상기 레이저의 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 면 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(113)를 발산시켜 상기 레이저의 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 면 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(113)의 위상을 변화시켜 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라, 상기 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면 면 형태의 어레이로 구성된 레이저 출력소자를 포함하는 경우 레이저 출력부(110)에서 출사되는 레이저(113)의 조사영역은 면 형태일 수 있다. 여기서 스캐닝부(120)는 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
이 때, 상기 스캐닝부(120)는 면 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(113)의 이동방향을 지속적으로 변경하여 상기 레이저의 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 면 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(113)를 발산시켜 상기 레이저의 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 면 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(113)의 위상을 변화시켜 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라, 상기 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
이하에서는 상기 레이저 출력부에서 출사되는 레이저의 조사영역이 점 형태인 라이다 장치에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저 출력부(110), 제1 스캐닝부(121), 제2 스캐닝부(126) 및 센서부(130)를 포함할 수 있다.
상기 레이저 출력부(110) 및 상기 센서부(130)은 도 1 및 도 2에서 설명되었으므로, 이하에서 상기 레이저 출력부(110) 및 상기 센서부(130)에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1 및 도 2에서 전술된 스캐닝부(120)는 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 제2 스캐닝부(126)를 포함할 수 있다.
상기 제1 스캐닝부(121)는 상기 출사된 레이저의 조사방향 및/또는 크기를 변경하여 레이저의 조사영역을 선 형태로 확장시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 스캐닝부(121)는 상기 출사된 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하여 레이저의 조사영역을 선 형태로 확장시킬 수 있다. 또한, 상기 제1 스캐닝부(121)는 상기 출사된 레이저를 선 형태로 발산시켜 상기 레이저의 조사영역을 선 형태로 확장시킬 수도 있다.
또한 상기 제2 스캐닝부(126)는 상기 제1 스캐닝부(121)에서 조사된 레이저의 조사방향 및/또는 크기를 변경하여 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 스캐닝부(126)는 상기 제1 스캐닝부(121)에서 조사된 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하여 상기 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다. 또한 상기 제2 스캐닝부(126)는 상기 제1 스캐닝부에서 조사된 레이저를 발산시켜 상기 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, 도 3에서는 상기 라이다 장치(100)에서 출사된 레이저의 광경로가 표시된다. 구체적으로, 상기 레이저 출력부(110)는 레이저를 출사할 수 있다. 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저는 상기 제1 스캐닝부(121)에 도달하고, 상기 제1 스캐닝부(121)는 상기 레이저를 상기 제2 스캐닝부(126)를 향하여 조사할 수 있다. 또한. 상기 레이저는 제2 스캐닝부(126)에 도달하고, 상기 제2 스캐닝부(126)는 상기 스캔영역(150)을 향하여 상기 레이저를 조사할 수 있다. 또한 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 상기 레이저는 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사되어 상기 제2 스캐닝부(126)를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있다. 상기 센서부(130)는 상기 제2 스캐닝부(126)를 통하여 조사된 상기 레이저를 감지할 수 있다.
라이다 장치(100)는 레이저를 이용하여 라이다 장치(100)로부터 대상체(160)까지의 거리를 측정하기 위한 장치일 수 있다. 따라서 라이다 장치(100)는 대상체(160)를 향해 레이저를 조사해야야 하며, 이에 따라, 라이다 장치(100)는 효율적으로 대상체와의 거리를 측정하기 위한 조사방법을 가질 수 있다. 여기서 조사방법은 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저가 스캔영역상(150)에 위치하는 대상체(160)에 도달하기까지의 조사경로를 결정하고, 스캔영역(150)을 결정하기 위한 방법을 포함할 수 있다. 따라서 이하에서는 상기 라이다 장치의 조사경로 및 스캔영역(150)에 대하여 설명하기로 한다.
구체적으로, 상기 레이저 출력부(110)는 상기 제1 스캐닝부(121)를 향하여 레이저를 출사시킬 수 있으며, 상기 제1 스캐닝부(121)는 출사된 레이저를 상기 제2 스캐닝부(126)를 향해 조사시킬 수 있으며, 상기 제2 스캐닝부(126)는 조사된 레이저를 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 향해 조사시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 조사영역은 점 형태이며, 상기 출사된 레이저는 상기 제1 스캐닝부(121)를 통하여 상기 제2 스캐닝부(126)를 향해 조사될 수 있다. 이 때, 상기 제1 스캐닝부(121)에서 조사영역이 점 형태인 상기 레이저의 조사방향 및/또는 크기를 변경하여 상기 레이저의 조사영역을 선 형태로 확장시킬 수 있다. 즉, 상기 제1 스캐닝부(121)는 상기 레이저 출력부로(110)부터 조사영역이 점 형태인 레이저를 전달받아 조사영역이 선 형태인 레이저를 상기 제2 스캐닝부(126)를 향해 조사할 수 있다.
이 때, 상기 제2 스캐닝부(126)에서 조사영역이 선 형태인 상기 레이저의 조사방향 및/또는 크기를 변경하여 상기 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있으며, 상기 제1 스캐닝부(121)에서 조사된 레이저는 상기 제2 스캐닝부(126)를 통하여 상기 스캔영역을 향해 조사될 수 있다. 즉, 상기 제2 스캐닝부(126)는 조사영역이 선 형태인 레이저를 상기 제1 스캐닝부(121) 로부터 전달받아 조사영역이 면 형태인 레이저를 상기 스캔영역(150)을 향해 조사할 수 있다. 그리고 상기 제2 스캐닝부(126)에서 조사영역이 면 형태인 레이저를 조사함으로써 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
라이다 장치(100)는 대상체로부터 반사된 레이저를 감지하여야 하며, 이에 따라 라이다 장치(100)는 효율적으로 대상체와의 거리를 측정하기 위한 수광방법을 가질 수 있다. 여기서 수광방법은 대상체에서 반사된 레이저가 센서부에 도달하기까지의 수광경로를 결정하고, 센서부에 도달하는 레이저의 양을 결정하기 위한 방법을 포함할 수 있다. 따라서 이하에서 상기 라이다 장치(100)의 수광경로 및 센서부에 도달하는 레이저의 양에 대하여 설명하기로 한다.
구체적으로 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 레이저는 상기 라이다 장치의 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사될 수 있다. 또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저는 상기 제2 스캐닝부(126)를 향할 수 있으며, 상기 제2 스캐닝부(126)는 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저를 전달받아 반사하여 상기 센서부(130)를 향해 조사할 수 있다. 이 때, 상기 대상체(160)의 색상, 재질 등 또는 상기 레이저의 입사각 등에 따라 상기 대상체(160)로부터 반사되는 레이저의 성질이 달라질 수 있다.
또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저는 상기 제2 스캐닝부(126)를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있다. 즉, 상기 대상체로(160)부터 반사된 상기 레이저는 상기 제2 스캐닝부(126)만을 통하여 상기 센서부를 향해 조사될 수 있으며, 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 제2 스캐닝(126)부 모두를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되지 않을 수 있다. 또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저는 상기 제2 스캐닝부(126)만을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있으며, 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 제2 스캐닝(126)부 모두를 통하지 않고 상기 센서부(130)를 향해 조사되지 않을 수 있다. 따라서 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양은 제2 스캐닝부(126)에 기초하여 결정될 수 있다.
또한, 도 3에서는 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저가 상기 제2 스캐닝부(126)만을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되는 것으로 표현하였으나. 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라, 상기 대상체(160) 로부터 반사된 레이저는 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 제2 스캐닝부(126)를 거쳐 상기 센서부(130)에 도달될 수도 있다. 또한, 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저는 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 제2 스캐닝부(126)를 거치지 않고 상기 센서부(130)에 도달될 수도 있다.
상술한 바와 같이 점 형태의 레이저를 출사하는 레이저 출력부(110), 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126)를 포함하는 라이다 장치는 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126)를 이용하여 스캔영역(150)을 면 형태로 확장시킬 수 있다. 따라서, 라이다 장치 자체의 기계적회전을 통하여 스캔영역을 면 형태로 확장시키는 라이다 장치보다 내구성 및 안정성 측면에서 좋은 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 레이저의 확산을 이용하여 스캔영역을 면 형태로 확장시키는 라이다 장치보다 더 먼거리까지 측정이 가능할 수 있다. 또한, 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 제2 스캐닝(126)의 동작을 제어하면 원하는 관심영역(Region Of Interest)으로 레이저를 조사할 수 있다.
라이다 장치(100)의 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 조사영역이 점 형태인 경우, 라이다 장치(100)는 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126)를 포함할 수 있다. 여기서 조사영역이 점 형태인 출사된 레이저는 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126)를 통하여 레이저의 조사영역이 면 형태로 확장되며, 이에 따라 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)이 면 형태로 확장될 수 있다.
또한 라이다 장치(100)는 그 용도에 따라 요구되는 시야각(FOV)이 다를 수 있다. 예를 들어, 3차원 지도(3D Mapping)을 위한 고정형 라이다 장치의 경우는 수직, 수평방향으로 최대한 넓은 시야각을 요구할 수 있으며, 차량에 배치되는 라이다 장치의 경우는 수평방향으로 상대적으로 넓은 시야각에 비해 수직방향으로 상대적으로 좁은 시야각을 요구할 수 있다. 또한 드론(Dron)에 배치되는 라이다의 경우는 수직, 수평방향으로 최대한 넓은 시야각을 요구할 수 있다. 따라서 수직방향에서 요구할 수 있는 시야각과 수평방향에서 요구할 수 있는 시야각이 다른 경우, 제1 스캐닝부(121)에서 상대적으로 좁은 시야각을 요구하는 방향으로 레이저의 이동방향을 변경시키고, 제2 스캐닝부(126)에서 상대적으로 넓은 시야각을 요구하는 방향으로 레이저의 이동방향을 변경시키는 것이 라이다 장치(100)의 전체적인 크기를 줄일 수 있다.
또한 라이다 장치(100)는 스캔영역(150)을 향해 조사된 레이저가 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사되는 경우, 반사된 레이저를 감지하여 거리를 측정하는 장치이다. 여기서 레이저는 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)의 색상, 재질 또는 대상체(160)를 향해 조사되는 레이저의 입사각 등에 따라 사방으로 난반사될 수 있다. 따라서 먼 거리에 있는 대상체(160)의 거리를 측정하기 위해서 레이저의 확산을 줄여야 할 수 있으며, 이를 위해 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126)는 레이저의 크기를 확장시키지 않되, 이동방향을 지속적으로 변경하여 레이저의 조사영역을 확장시키는 것일 수 있다.
또한 라이다 장치(100)가 3차원으로 스캔을 하기 위하여 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126)는 레이저의 이동방향을 서로 다른 방향으로 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 스캐닝부(121)는 지면과 수직한 방향으로 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하며, 제2 스캐닝부(126)는 지면과 수평한 방향으로 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경할 수 있다.
또한 라이다 장치(100)에서 제1 스캐닝부(121)는 레이저 출력부(110)로부터 조사영역이 점 형태인 레이저를 전달받는 반면, 제2 스캐닝부(126)는 제1 스캐닝부(121)로부터 조사영역이 선 형태인 레이저를 전달받을 수 있다. 따라서 제2 스캐닝부(126)는 제1 스캐닝부(121) 보다 크기가 클 수 있다. 또한 이에 따라, 크기가 작은 제1 스캐닝부(121)가 크기가 큰 제2 스캐닝부(126) 보다 스캐닝속도가 빠를 수 있다. 여기서 스캐닝 속도는 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하는 속도를 의미할 수 있다.
또한 라이다 장치(100)는 스캔영역(150)을 향해 조사된 레이저가 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사되는 경우, 반사된 레이저를 감지하여 거리를 측정하는 장치이다. 여기서 레이저는 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)의 색상, 재질 또는 대상체(160)를 향해 조사되는 레이저의 입사각 등에 따라 사방으로 난반사될 수 있다. 따라서 먼 거리에 있는 대상체(160)의 거리를 측정하기 위해 센서부(130)에서 감지할 수 있는 레이저의 양을 증가시켜야 할 수 있으며, 이를 위해 대상체(160)에서 반사된 레이저는 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126) 중 크기가 큰 제2 스캐닝부(126)만을 통하여 센서부(130)를 향해 조사될 수 있다.
따라서 상술한 기능을 원활히 수행할 수 있도록, 라이다 장치(100)의 제1 스캐닝부(121)는 노딩미러를 포함할 수 있으며, 라이다 장치(100)의 제2 스캐닝부(126)는 회전 다면 미러를 포함할 수 있다.
이하에서는 제1 스캐닝부(121)는 노딩미러를 포함하며, 제2 스캐닝부(126)는 회전 다면 미러를 포함하는 라이다 장치에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4는 일 실시예에 따른 라이다 장치에 관한 것이다.
도 4는 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(100)는 레이저 출력부(110), 노딩미러(122), 회전 다면 미러(127) 및 센서부(130)를 포함할 수 있다.
상기 레이저 출력부(110) 및 상기 센서부(130)은 도 1 및 도 2에서 설명되었으므로, 이하에서 상기 레이저 출력부(110) 및 상기 센서부(130)에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3에서 전술된 제1 스캐닝부(121)는 노딩미러(122)를 포함할 수 있으며, 제2 스캐닝부(126)는 회전 다면 미러(127)를 포함할 수 있다.
상기 노딩미러(122)는 전술한 제1 스캐너부(121)의 일 구현예일 수 있다. 상기 노딩미러(122)는 일 축을 기준으로 기 설정된 각도 범위에서 노딩할 수 있으며, 두 축을 기준으로 기 설정된 각도 범위에서 노딩할 수도 있다. 이 때, 상기 노딩미러(122)가 일 축을 기준으로 기 설정된 각도 범위에서 노딩할 경우 상기 노딩미러에서 조사된 레이저의 조사영역은 선 형태일 수 있다. 또한, 상기 노딩미러(122)가 두 축을 기준으로 기 설정된 각도 범위에서 노딩할 경우 상기 노딩미러에서 조사된 레이저의 조사영역은 면 형태일 수 있다.
또한 상기 노딩미러(122)의 노딩속도는 기 설정된 각도 전 범위에서 동일할 수 있으며, 기 설정된 각도 전 범위에서 상이할 수도 있다. 예를 들어, 상기 노딩미러(122)는 기 설정된 각도 전 범위에서 동일한 각속도로 노딩할 수 있다. 또한 예를 들어, 상기 노딩미러(122)는 기 설정된 각도의 양 끝에서 상대적으로 느리며, 기 설정된 각도의 중앙 부분에서 상대적으로 빠른 각 속도로 노딩할 수 있다.
또한 상기 노딩미러(122)는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저를 전달받아 반사하며, 기 설정된 각도 범위에서 노딩함에 따라 상기 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 레이저의 조사영역은 선 또는 면 형태로 확장될 수 있다.
또한, 상기 회전 다면 미러(127)는 전술한 상기 제2 스캐너(126)의 일 구현예일 수 있다. 상기 회전 다면 미러(127)는 일 축을 기준으로 회전할 수 있다. 여기서 상기 회전 다면 미러(127)는 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저를 전달받아 반사하며, 일 축을 기준으로 회전함에 따라 상기 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경시킬 수 있다. 그리고 이에 따라, 상기 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있으며, 결과적으로 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(310)을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 회전 다면 미러(127)의 회전속도는 회전하는 각도 전 범위에서 동일할 수 있으며, 회전하는 각도 범위에서 서로 상이할 수도 있다. 예를 들어, 상기 회전 다면 미러(127)에서 조사되는 레이저의 방향이 스캔영역(310)의 중심부분을 향할 때 회전속도가 상기 회전 다면 미러(127)에서 조사되는 레이저의 방향이 스캔영역(310)의 사이드 부분을 향할 때 회전속도보다 상대적으로 느릴 수 있다. 또한 상기 회전 다면 미러(127)의 회전 차수에 따라서 회전속도가 서로 다를 수 있다.
또한 상기 라이다 장치(100)의 수직 시야각을 수평 시야각보다 좁게 설정하는 경우, 상기 노딩미러(122)는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 이동방향을 지면에 대하여 수직인 방향으로 지속적으로 변경시켜 레이저의 조사영역을 지면에 대하여 수직 방향인 선 형태로 확장시킬 수 있다. 그리고 이 때, 상기 회전 다면미러(127)는 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저의 이동방향을 지면에 대하여 수평인 방향으로 지속적으로 변경시켜 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(310)을 면 형태로 확장시킬 수 있다. 따라서 상기 노딩미러(122)는 수직으로 스캔영역(310)을 확장시키며, 상기 회전 다면 미러(127)는 수평으로 스캔영역(310)을 확장시킬 수 있다.
또한 상기 노딩미러(122)는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저를 반사시키므로 상기 노딩미러(122)의 크기는 상기 레이저의 직경과 유사할 수 있다. 그러나 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저는 조사영역이 선 형태이므로 상기 회전 다면 미러(127)의 크기는 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저를 반사시키기 위해 상기 조사영역의 크기 이상일 수 있다. 따라서 상기 노딩미러(122)의 크기가 상기 회전 다면 미러(127)의 크기보다 작을 수 있으며, 상기 노딩미러(122)의 노딩속도는 상기 회전 다면 미러(127)의 회전속도보다 빠를 수 있다.
이하에서는 상술한 구성을 가지는 상기 라이다 장치(100)의 레이저 조사 방법 및 레이저 수광 방법에 대하여 설명하기로 한다.
다시 도 4를 참조하면, 상기 라이다 장치(100)의 상기 레이저가 출사될 때부터 감지될 때까지 레이저의 이동경로를 알 수 있다. 구체적으로, 상기 라이다 장치(100)의 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저는 상기 노딩미러(122)를 통하여 상기 회전 다면 미러(127)를 향해 조사되며, 상기 회전 다면 미러(127)를 향해 조사된 상기 레이저는 상기 회전 다면 미러(127)를 통해 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 향해 조사될 수 있다. 또한 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 상기 레이저는 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사되어 상기 회전 다면 미러(127)를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있다. 또한 상기 센서부(130)는 상기 회전 다면 미러(127)를 통하여 조사된 상기 레이저를 감지할 수 있다.
라이다 장치(100)는 레이저를 이용하여 라이다 장치(100)로부터 대상체(160)까지의 거리를 측정하기 위한 장치일 수 있다. 따라서 라이다 장치(100)는 대상체(160)를 향해 레이저를 조사해야 하며, 이에 따라 라이다 장치(100)는 효율적으로 대상체(160)와의 거리를 측정하기 위한 조사방법을 가질 수 있다. 여기서 조사방법은 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저가 스캔영역(150)상에 위치하는 대상체(160)에 도달하기까지의 조사경로를 결정하고, 스캔영역(150)을 결정하기 위한 방법을 포함할 수 있다. 따라서 이하에서는 상기 라이다 장치(100)의 조사경로 및 스캔영역(150)에 대하여 설명하기로 한다.
구체적으로, 상기 레이저 출력부(110)에서 상기 노딩미러(122)를 향하여 레이저를 출사시킬 수 있으며, 상기 노딩미러(122)는 출사된 레이저를 전달받아 반사하여 상기 회전 다면 미러(127)를 향해 조사시킬 수 있으며, 상기 회전 다면 미러(127)는 조사된 레이저를 전달받아 반사하여 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 향해 조사시킬 수 있다.
이 때, 상기 레이저 출력부(110)에서 상기 노딩미러(122)를 향해 레이저를 출사할 수 있으며, 이 때 상기 출사된 레이저의 조사영역은 점 형태일 수 있다.
여기서, 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저는 상기 노딩미러(122)를 통하여 상기 회전 다면 미러(127)를 향해 조사될 수 있다. 이 때, 상기 노딩미러(122)에서 조사영역이 점 형태인 상기 레이저의 조사방향을 변경하여 상기 레이저의 조사영역을 선 형태로 확장시킬 수 있다. 즉, 상기 노딩미러(122)는 상기 레이저 출력부(110)로부터 조사영역이 점 형태인 레이저를 전달받아 조사영역이 선 형태인 레이저를 상기 회전 다면 미러(127)를 향해 조사할 수 있다.
이 때, 상기 노딩미러(122)는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 이동방향을 지면에 대하여 수직인 방향으로 지속적으로 변경시켜 레이저의 조사영역을 지면에 대하여 수직 방향인 선 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저는 상기 회전 다면 미러(127)를 통하여 상기 스캔영역(150)을 향해 조사될 수 있다. 이 때, 상기 회전 다면 미러(127)에서 조사영역이 선 형태인 상기 레이저의 조사방향을 변경하여 상기 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다. 즉, 상기 회전 다면 미러(127)는 조사영역이 선 형태인 레이저를 상기 노딩미러(122)로부터 전달받아 조사영역이 면 형태인 레이저를 상기 스캔영역(150)을 향해 조사할 수 있다. 그리고 상기 회전 다면 미러(127)에서 조사영역이 면 형태인 레이저를 조사함으로써 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 회전 다면 미러(127)는 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저의 이동방향을 지면에 대하여 수평인 방향으로 지속적으로 변경시켜 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 이 경우, 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)은 상기 노딩미러(122)의 기 설정된 각도 및 상기 회전 다면 미러(127)의 반사면의 수에 기초하여 결정될 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치(100)의 시야각이 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 노딩미러(122)가 지면에 대하여 수직한 방향으로 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하는 경우 상기 라이다 장치(100)의 수직시야각은 상기 노딩미러(122)의 기 설정된 각도에 기초하여 결정될 수 있다. 또한 상기 회전 다면 미러(127)가 지면에 대하여 수평한 방향으로 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하는 경우 상기 라이다 장치(100)의 수평시야각은 상기 회전 다면 미러(127)의 반사면의 수에 기초하여 결정될 수 있다.
라이다 장치(100)는 레이저를 이용하여 라이다 장치(100)로부터 대상체(160)까지의 거리를 측정하기 위한 장치일 수 있다. 따라서 대상체(160)로부터 반사된 레이저를 감지하여야 하며, 이에 따라 라이다 장치(100)는 효율적으로 대상체(160)와의 거리를 측정하기 위한 수광방법을 가질 수 있다. 여기서 수광방법은 대상체(160)에서 반사된 레이저가 센서부(130)에 도달하기까지의 수광경로를 결정하고, 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양을 결정하기 위한 방법을 포함할 수 있다. 따라서 이하에서 상기 라이다 장치(100)의 수광경로 및 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양에 대하여 설명하기로 한다.
구체적으로, 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 레이저는 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사될 수 있다. 또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저는 상기 회전 다면 미러(127)를 향할 수 있으며, 상기 회전 다면 미러(127)는 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저를 전달받아 반사하여 상기 센서부(130)를 향해 조사할 수 있다. 이 때, 상기 대상체(160)의 색상, 재질 등 또는 상기 레이저의 입사각 등에 따라 상기 대상체(160)로부터 반사되는 레이저의 성질이 달라질 수 있다.
또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저는 상기 회전 다면 미러(127)를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있다. 즉, 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저는 상기 회전 다면 미러만(127)을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있으며, 상기 노딩미러(122) 및 상기 회전 다면 미러(127) 모두를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되지 않을 수 있다. 또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저는 상기 회전 다면 미러만(127)을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있으며, 상기 노딩미러(122) 및 상기 회전 다면 미러(127) 모두를 통하지 않고 상기 센서부(130)를 향해 조사되지 않을 수 있다. 따라서 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양은 상기 회전 다면 미러(127)에 기초하여 결정될 수 있다.
여기서 상기 대상체로(160)부터 반사된 레이저를 상기 회전 다면 미러(127)만을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되게 하는 것은 상기 노딩미러(122) 및 상기 회전 다면 미러(127) 모두를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되게 하는 것보다 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양을 증가시킬 수 있으며, 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양을 보다 고르게할 수 있다.
구체적으로 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저를 상기 회전 다면 미러(127)만을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되게 하는 경우 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양은 상기 회전 다면 미러(127)의 반사면의 크기 및 상기 회전 다면 미러(127)의 회전 각도에 기초하여 결정될 수 있다.
이에 반해 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저를 상기 노딩미러(122) 및 상기 회전 다면 미러(127) 모두를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되게 하는 경우 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양은 상기 노딩미러(122)의 크기, 상기 노딩미러(122)의 노딩 각도, 상기 회전 다면 미러(127)의 반사면의 크기 및 상기 회전 다면 미러(127)의 회전 각도에 기초하여 결정될 수 있다. 즉, 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양은 상기 노딩미러(122)의 크기와 상기 회전 다면 미러(127)의 크기 중 더 작은 크기를 가진 것에 기초하여 결정될 수 있으며, 상기 노딩미러(122)의 노딩각도 및 상기 회전 다면 미러(127)의 회전각도에 의해서 달라질 수 있다. 따라서 상기 회전 다면 미러만(127)을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되게 하는 경우보다 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양이 작으며, 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양의 변화가 클 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 라이다 장치의 구성요소를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 복수의 레이저 출력부, 복수의 스캐닝 부, 및 복수의 센서부를 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 라이다 장치는 제1 레이저 출력부, 제2 레이저 출력부, 제1 스캐닝부, 제2 스캐닝부, 및 센서부를 포함할 수 있다.
상기 제1 스캐닝부(2821)는 일정 각도 범위 내에서 회전하는 노딩미러를 포함할 수 있으며, 상기 제2 스캐닝부(2822)는 축을 기준으로 회전하는 회전 다면 미러를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
기본적으로, 상기 제1 및 제2 스캐닝부(2821,2822)는 상기 제1 및 제2 레이저 출력부(2811,2812)로부터 출력된 제1 및 제2 레이저를 이용하여 라이다 장치의 시야각(FOV:Field of view)를 형성할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 제1 및 제2 스캐닝부(2821,2822)는 상기 제1 레이저 출력부(2811)로부터 출력된 상기 제1 레이저를 이용하여 제1 시야각을 형성할 수 있으며, 상기 제2 레이저 출력부(2812)로부터 출력된 상기 제2 레이저를 이용하여 제2 시야각을 형성할 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 스캐닝부(2821,2822)를 통해 외부로 조사된 레이저는 스캔 영역 내에 위치하는 대상체로부터 반사되어 상기 센서부(2830)로 수광될 수 있다.
예를 들어, 상기 스캔 영역 내에 위치하는 대상체로부터 반사된 레이저는 상기 제2 스캐닝부(2822)를 통해 상기 센서부(2830)로 수광될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 상기 대상체로부터 반사된 레이저는 상기 제1 및 제2 스캐닝부(2821,2822)를 통해 상기 센서부(2830)로 수광될 수도 있으며, 상기 제1 및 제2 스캐닝부(2821,2822)를 모두 통하지 않고 수광될 수도 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 라이다 장치의 구성 요소를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 상기 라이다 장치(3100)는 제1 레이저 출력부(3111), 제2 레이저 출력부(3112), 제1 스캐닝부(3121), 제2 스캐닝부(3122), 제3 스캐닝부(3123), 제1 센서부(3131) 및 제2 센서부(3132)를 포함할 수 있다.
이때, 일 실시예에 따른 상기 제1 스캐닝부(3121)는 일정 각도 범위 내에서 회전하는 노딩 미러를 포함할 수 있으며, 상기 제2 스캐닝부(3122)는 일정 각도 범위 내에서 회전하는 노딩 미러를 포함할 수 있고, 상기 제3 스캐닝부(3123)는 축을 기준으로 회전하는 회전 다면 미러를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제1, 제2 및 제3 스캐닝부(3121,3122,3123)를 통해 외부로 조사된 레이저는 스캔 영역 내에 위치하는 대상체로부터 반사되어 상기 제1 및 제2 센서부(3131,3132)로 수광될 수 있다.
예를 들어, 상기 스캔 영역 내에 위치하는 제1 대상체로부터 반사된 제1 레이저는 상기 제3 스캐닝부(3123)를 통해 상기 제1 센서부(3131)로 수광될 수 있으며, 상기 스캔 영역 내에 위치하는 제2 대상체로부터 반사된 제2 레이저는 상기 제3 스캐닝부(3123)를 통해 상기 제2 센서부(3132)로 수광될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 상기 제1 대상체로부터 반사된 상기 제1 레이저는 상기 제1 및 제3 스캐닝부(3121,3123)를 통해 상기 제1 센서부(3131)로 수광될 수도 있으며, 상기 제2 대상체로부터 반사된 상기 제2 레이저는 상기 제2 및 제3 스캐닝부(3122,3123)를 통해 상기 제2 센서부(3132)로 수광될 수도 있고, 상기 제1, 제2 및 제3 스캐닝부(3121,3122,3123) 모두 통하지 않고 수광될 수도 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 라이다 장치의 구성 요소를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 라이다 장치(3400)는 제1 레이저 출력부(3411), 제2 레이저 출력부(3412), 제3 레이저 출력부(3413), 제4 레이저 출력부(3414), 제1 스캐닝부(3421), 제2 스캐닝부(3422), 제3 스캐닝부(3423), 제1 센서부(3431) 및 제2 센서부(3432)를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 상기 제1 스캐닝부(3421)는 일정 각도 범위 내에서 회전하는 노딩 미러를 포함할 수 있으며, 상기 제2 스캐닝부(3422)는 일정 각도 범위 내에서 회전하는 노딩 미러를 포함할 수 있고, 상기 제3 스캐닝부(3423)는 축을 기준으로 회전하는 회전 다면 미러를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제1, 제2 및 제3 스캐닝부(3421,3422,3423)를 통해 외부로 조사된 레이저는 스캔 영역 내에 위치하는 대상체로부터 반사되어 상기 제1 및 제2 센서부(3431,3432)로 수광될 수 있다.
예를 들어, 상기 스캔 영역 내에 위치하는 제1 대상체로부터 반사된 제1 레이저는 상기 제3 스캐닝부(3423)를 통해 상기 제1 센서부(3431)로 수광될 수 있으며, 상기 스캔 영역 내에 위치하는 제2 대상체로부터 반사된 제2 레이저는 상기 제3 스캐닝부(3423)를 통해 상기 제1 센서부(3431)로 수광 될 수 있고, 상기 스캔 영역 내에 위치하는 제3 대상체로부터 반사된 제3 레이저는 상기 제3 스캐닝부(3423)를 통해 상기 제2 센서부(3432)로 수광될 수 있고, 상기 스캔 영역 내에 위치하는 제4 대상체로부터 반사된 제4 레이저는 상기 제3 스캐닝부(3423)를 통해 상기 제2 센서부(3432)로 수광 될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 도 7에 도시되지는 않았으나, 상기 각각의 레이저 들은 상기 제1 내지 제3 스캐닝부(3421,3422,3423) 중 적어도 일부의 스캐닝부를 통해 센서부로 수광될 수도 있으며, 어느 하나의 스캐닝부도 통하지 않고 센서부로 수광될 수도 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 라이다 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 상기 라이다 장치는 레이저의 출력 시점을 결정하기 위한 다양한 구성들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 라이다 장치(6000)는 레이저 출력부(6100), 센서부(6200), 스캐닝부(6300), 위치감지부(6400), 및 제어부(6500)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 라이다 장치(6000)는 적어도 하나의 다이오드를 통해 광ㅇ을 출력하는 레이저 출력부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 레이저 출력부(6100)는 상기 스캐닝부(6300)를 통해 외부로 광을 조사할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 레이저 출력부(6100)는 상기 스캐닝부(6300)로 광을 조사할 수 있고, 상기 스캐닝부(6300)에 반사된 광은 상기 라이다 장치(6000)의 외부로 조사될 수 있다.
또한, 상기 레이저 출력부(6100)는 대상체의 특성을 판단하기 위해 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 레이저 출력부는 상기 라이다 장치(6000)로부터 상기 대상체까지의 거리를 측정하기 위해 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 레이저 출력부의 구성 및 동작 방법에 대한 자세한 내용은 도 1 내지 도 7에서 설명하였으므로 생략한다.
또한, 상기 라이다 장치(6000)는 적어도 하나의 디텍터를 통해 광을 수신하는 센서부(6200)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 센서부는 적어도 하나의 디텍터를 통해 상기 레이저 출력부에서 출력된 광의 적어도 일부를 수신할 수 있다.
상기 센서부에 관한 자세한 내용은 도 1 내지 도 7에서 설명하였으므로 생략한다.
또한, 상기 스캐닝부는 적어도 하나의 스캐너를 통해 상기 레이저 출력부에서 출력된 광을 외부로 조사할 수 있다.
상기 스캐닝부에 관한 자세한 내용은 도 1 내지 도 7에서 설명하였으므로 생략한다.
또한, 상기 라이다 장치는 적어도 하나의 스캐너의 위치를 감지하여 상기 레이저 출력부의 광 출력 시점을 결정하기 위한 위치감지부(6400)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 위치감지부(6400)는 상기 스캐닝부(6300)의 포지션을 감지하기 위해 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 스캐닝부(6300)가 특정 포지션에 위치하는 경우, 상기 위치감지부(6400)는 특정 신호를 상기 제어부(6500)에 전송할 수 있다. 이에 따라, 상기 위치감지부(6400)는 상기 스캐닝부(6300)가 특정 포지션에 위치하는지 여부를 감지할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 위치감지부(6400)는 상기 레이저 출력부(6100)의 광 출력 타이밍을 결정하기 위해 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 특정 신호를 수신한 상기 제어부(6500)는 상기 특정 신호를 수신한 시점에 상기 레이저 출력부(6100)에 광 출력을 위한 트리거 신호를 전송할 수 있다. 이에 따라, 상기 레이저 출력부(6100)는 광을 출력할 수 있다.
예를 들어, 상기 위치감지부(6400)는 일축을 기준으로 회전하는 회전 스캐너의 포지션을 감지하기 위해 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 상기 위치감지부(6400)는 상기 회전 스캐너가 특정 포지션에 위치하는지 여부를 판단할 수 있다. 이때, 상기 특정 포지션은 상기 레이저 출력부(6100)가 광을 출력하는 시점에 대응되는 상기 회전 스캐너의 포지션을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 특정 포지션은 상기 회전 스캐너의 1 회전 당 하나의 포지션에 대응될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 복수개의 포지션에 대응될 수도 있다. 보다 구체적으로, 상기 특정 포지션은 상기 회전 스캐너에 포함된 복수개의 반사면 각각이 회전에 따라 특정 방향을 향하는 복수개의 포지션에 대응될 수 있다. 또한, 상기 회전 스캐너가 상기 특정 포지션에 위치하는 경우, 상기 제어부(6500)는 상기 레이저 출력부(6100)를 통해 광을 출력할 수 있다.
이때, 상기 위치감지부(6400) 적어도 하나의 이미터 및 적어도 하나의 디텍터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 위치감지부(6400)는 상기 적어도 하나의 이미터를 통해 상기 스캐닝부(6300)에 광을 조사할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 위치감지부(6400)는 상기 스캐닝부(6300)에 포함된 회전 다면 미러에 상기 적어도 하나의 이미터를 통해 광을 직접 조사하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 위치감지부(6400)는 상기 적어도 하나의 디텍터를 통해 상기 스캐닝부(6300)에서 산란된 광을 수광할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 위치감지부(6400)는 상기 스캐닝부(6300)에 포함된 회전 다면 미러에 반사된 광이 상기 적어도 하나의 디텍터를 통해 수광되도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 스캐닝부(6300)가 상기 특정 포지션에 위치하는 경우, 상기 적어도 하나의 디텍터는 광을 최대로 수신할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 스캐닝부(6300)가 상기 특정 포지션에 위치하는 경우, 상기 적어도 하나의 이미터로부터 출력된 광이 상기 적어도 하나의 디텍터로 최대로 수광되도록 상기 적어도 하나의 이미터 및 상기 적어도 하나의 디텍터의 배치 위치가 결정될 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 디텍터가 광을 최대로 수신한 시점에 상기 위치감지부(6400)는 특정 신호를 생성할 수 있다. 이때, 상기 위치감지부(6400)는 상기 특정 신호를 상기 제어부(6500)에 전송할 수 있다. 상기 특정 신호를 수신한 제어부(6500)는 상기 특정 신호를 수신한 시점에 상기 레이저 출력부(6100)를 통해 레이저를 출력할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 디텍터가 광을 소정의 임계값 이상을 수신한 시점에 상기 위치감지부(6400)는 특정 신호를 생성할 수 있다. 이때, 상기 위치감지부(6400)는 상기 특정 신호를 상기 제어부(6500)에 전송할 수 있고, 상기 특정 신호를 수신한 제어부(6500)는 상기 특정 신호를 수신한 시점에 상기 레이저 출력부(6100)를 통해 레이저를 출력할 수 있다.
또한, 상기 위치감지부(6400)가 상기 특정 신호를 생성하기 위한 조건은 상기와 같은 경우에 한정되는 것은 아니고, 상기 적어도 하나의 디텍터가 수신하는 광의 반사율, 강도, 최초 수광 시점 또는 파장대역 등을 기준으로 상기 특정 신호를 생성하도록 설계될 수도 있다.
또한, 상기 위치감지부(6400)는 상기 적어도 하나의 이미터 및 상기 적어도 하나의 디텍터를 포함하는 광학 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 위치감지부(6400)는 반사형 포토 센서(포토리플렉터) 또는 투과형 포토 센서(포토인터럽터)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이때, 상기 광학 장치에 포함되는 적어도 하나의 이미터 및 디텍터는 상기 레이저 출력부 및 상기 센서부에 포함되는 이미터 및 디텍터와 상이한 종류의 이미터 및 디텍터일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 동일한 이미터 및 디텍터일 수 있다.
또한, 상기 제어부(6500)는 상기 레이저 출력부(6100), 상기 센서부(6200), 상기 스캐닝부(6300) 및 상기 위치감지부(6400)의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부(6500)는 상기 위치감지부(6400)에 포함된 적어도 하나의 이미터가 광을 출력하도록 제어할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 보다 구체적으로, 상기 제어부(6500)는 상기 위치감지부(6400)의 광 방출 시점을 결정하여 상기 위치감지부(6400)에 트리거 신호를 전송할 수 있다.
또한, 상기 제어부(6500)는 상기 위치감지부(6400)로부터 생성된 특정 신호를 수신할 수 있다. 이때, 상기 제어부(6500)는 상기 특정 신호가 수신된 시점에 상기 레이저 출력부(6100)가 레이저를 출력하도록 설계될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부(6500)는 상기 특정 신호를 수신한 시점에 레이저 출력을 위한 트리거 신호를 생성하여 상기 레이저 출력부(6100)에 전송할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제어부(6500)의 제어에 따른 상기 스캐닝부(6300) 및 상기 센서부(6200)의 동작은 도 1 내지 도 7에서 설명하였으므로 생략한다.
도 9는 일 실시예에 따른 라이다 장치의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 상기 라이다 장치(6000)는 제1 이미터(6410), 제2 이미터(6110), 제1 디텍터(6420), 제2 디텍터(6210), 제1 스캐너(6310) 및 제어부(6500)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 이미터(6410) 및 상기 제1 디텍터(6420)는 상기 위치감지부(6400)를 구성할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제1 이미터(6410)는 상기 제2 이미터(6110)와 독립하여 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 이미터(6410)는 상기 라이다 장치(6000)에 포함되는 광학 장치를 구성할 수 있다. 예를 들어, 상기 라이다 장치(6000)는 적어도 하나의 레이저 출력 소자를 포함하는 광학 장치를 포함할 수 있고, 상기 제1 이미터(6410)는 상기 광학 장치에 배치될 수 있다. 이때, 상기 광학 장치는 상기 레이저 출력부와는 독립적인 구성일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 구체적인 예로, 상기 광학 장치는 포토리플렉터 및 포토인터럽터와 같은 적외선 포토 센서를 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제1 이미터(6410)는 상기 제2 이미터(6110)와 상이한 파장 대역을 가지는 광을 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 이미터(6410)는 상기 제2 이미터(6110)가 출력하는 광과 상이한 파장 대역을 가지는 광을 출력할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 제1 이미터(6410)는 적외선 파장 대역의 광을 송출하되, 상기 제2 이미터(6110)와 상이한 파장 대역의 광을 송출하는 LED 다이오드로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제1 이미터(6410) 및 상기 제2 이미터(6110)는 상기 제1 스캐너(6310)로 광을 조사할 수 있다.
이때, 상기 제1 이미터(6410) 및 상기 제2 이미터(6110)는 상기 제1 스캐너(6310)의 서로 다른 영역에 광을 조사할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 이미터(6410) 및 상기 제2 이미터(6110)의 배치 위치에 따라, 상기 제1 이미터(6410) 및 상기 제2 이미터(6110)에서 출력된 광은 상기 제1 스캐너(6310)의 서로 다른 영역에서 산란될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 스캐너(6310)가 복수의 반사면을 포함하는 다면 미러인 경우, 상기 제1 이미터(6410) 및 상기 제2 이미터(6110)는 상기 다면 미러의 서로 다른 반사면에 광을 조사할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제1 이미터(6410)는 상기 제1 스캐너(6310)로 직접 광을 조사할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 이미터(6410)에서 출력된 제1 광의 광 경로는 다른 광학계를 거치지 않고 바로 상기 제1 스캐너(6310)로 향할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 스캐너(6310)가 복수의 반사면을 포함하는 다면 미러인 경우, 상기 제1 광은 상기 제1 이미터(6410)에서 출력되어 상기 다면 미러의 제1 반사면으로 조사될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제2 이미터(6110)는 적어도 하나의 광학계를 거쳐 상기 제1 스캐너(6310)로 레이저를 조사할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2 이미터(6110)에서 출력된 제2 광의 광 경로는 제2 스캐너를 거쳐 상기 제1 스캐너(6310)로 향할 수 있다. 이때, 상기 제2 스캐너는 일축을 기준으로 노딩하는 멤스 미러를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 제1 스캐너(6310)가 복수의 반사면을 포함하는 다면 미러인 경우, 상기 제2 레이저는 멤스 미러를 거쳐 상기 다면 미러의 제2 반사면으로 조사될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 멤스 미러를 거치지 않고 상기 제2 반사면으로 조사될 수도 있다.
또한, 상기 제2 이미터(6110)는 레이저 출력부의 레이저 출력 소자에 대응될 수 있다. 다시 말해, 상기 레이저 출력부는 도 1에서 설명한 바와 같이 복수의 레이저 출력 소자를 포함할 수 있고, 상기 제2 이미터(6110)는 상기 복수의 레이저 출력 소자 중 하나를 의미할 수도 있고, 상기 복수의 레이저 출력 소자로 구성된 레이저 출력 소자 어레이를 의미할 수도 있다. 상기 제2 이미터(6110)와 관련된 자세한 설명은 도 1 내지 도 7에서 서술하였으므로, 생략하기로 한다.
또한, 상기 제1 이미터(6410)는 상기 제2 이미터(6110)와 동일한 종류의 레이저 출력 소자를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 상이한 종류의 레이저 출력 소자를 포함할 수도 있다.
또한, 상기 제1 디텍터(6420)는 상기 제1 스캐너(6310)에서 반사된 레이저를 수광할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 디텍터(6420)는 상기 제1 이미터(6410)에서 출력되어 상기 제1 스캐너(6310)에 반사된 레이저의 적어도 일부를 수광할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 이미터(6410)에서 출력된 제1 레이저의 광 경로는 상기 제1 스캐너(6310)를 거쳐 상기 제1 디텍터(6420)로 향할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제1 디텍터(6420)는 광을 수신하여 특정 신호를 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 디텍터(6420)는 상기 제1 이미터(6410)로부터 출력된 레이저의 적어도 일부를 수신하여 상기 특정 신호를 생성하여 제어부(6500)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 디텍터(6420)는 미리 설정된 임계치 이상의 레이저를 수신한 경우, 상기 특정 신호를 생성할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제2 디텍터(6210)는 상기 라이다 장치(6000)의 외부에서 들어오는 광을 수광할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2 디텍터(6210)는 상기 제2 이미터(6110)에서 출력되어 상기 제1 스캐너(6310)에서 반사되어 소정의 대상체에서 반사된 레이저의 적어도 일부를 수광할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 이미터(6110)에서 출력된 제2 레이저의 광 경로는 상기 제1 스캐너(6310) 및 상기 대상체의 적어도 일부를 거쳐 상기 제2 디텍터(6210)로 향할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제2 디텍터(6210)는 광을 수신하여 대상체의 특성을 판단하기 위한 신호를 생성할 수 있다. 이때, 상기 제어부(6500)는 상기 신호를 기초로 상기 대상체까지의 거리를 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(6500)는 상기 신호를 기초로 복수의 포인트에 대한 거리 및 위치 정보를 포함하는 포인트 데이터 셋을 생성할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 보다 구체적으로, 상기 제어부(6500)는 대상체의 위치를 나타내는 복수의 포인트 데이터를 포함하는 포인트 클라우드 프레임을 생성할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제어부(6500)는 상기 제1 이미터(6410), 상기 제2 이미터(6110), 상기 제1 디텍터(6420), 상기 제2 디텍터(6210) 및 상기 제1 스캐너(6310)의 동작을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부(6500)는 상기 라이다 장치(6000)를 구성하는 각 구성들의 동작 시점, 동작 강도, 또는 동작 속도 등을 제어할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 예로, 상기 제어부(6500)는 상기 제1 이미터(6410) 및 상기 제2 이미터(6110)의 레이저 출력 시점을 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부(6500)는 상기 제1 디텍터(6420)로부터 특정 신호를 수신한 시점에 상기 제2 이미터(6110)가 광을 출력하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 이미터(6410)로부터 출력된 광의 적어도 일부를 수신한 상기 제1 디텍터(6420)가 제1 신호를 생성하여 상기 제어부(6500)에 전송한 경우, 상기 제어부(6500)는 상기 제1 신호를 수신한 시점에 상기 제2 이미터(6110)에 광 출력에 대한 트리거 신호를 전송할 수 있다.
다른 예로, 상기 제어부(6500)는 상기 제1 이미터(6410) 및 상기 제2 이미터(6110)의 레이저 출력 강도를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부(6500)는 상기 제1 이미터(6410) 및 상기 제2 이미터(6110)가 상이한 강도로 광을 출력하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(6500)는 상기 제2 이미터(6110)가 상기 제1 이미터(6410)보다 높은 강도의 광을 출력하도록 제어할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 10은 일 실시예에 따른 위치감지부를 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(6000)는 위치감지부(6400) 및 제1 스캐너(6310)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 위치감지부(6400)는 제1 이미터(6410) 및 제1 디텍터(6420)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 위치감지부(6400)는 상기 제1 이미터(6410)를 통해 상기 제1 스캐너(6310)에 제1 광을 조사할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 스캐너(6310)가 복수의 반사면을 가지는 다면 미러인 경우, 상기 제1 이미터(6410)는 상기 다면 미러의 적어도 하나의 반사면으로 상기 제1 광을 조사할 수 있다.
또한, 상기 제1 광의 광 경로는 상기 라이다 장치 내부에서 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 이미터(6410)로부터 조사된 상기 제1 광은 상기 제1 스캐너(6310)에 반사된 뒤 상기 제1 디텍터(6420)에서 수광될 수 있다. 물론, 상기 제1 광이 상기 제1 스캐너(6310)에 조사되는 입사각에 따라 상기 제1 광은 상기 제1 디텍터(6420)에 의해 수광되지 않을 수도 있다.
또한, 상기 위치감지부(6400)는 상기 제1 디텍터(6420)를 통해 상기 제1 스캐너(6310)에서 반사된 상기 제1 광의 적어도 일부를 수광할 수 있다.
또한, 상기 제1 스캐너(6310)의 포지션에 따라 상기 제1 디텍터(6420)가 수광하는 광량이 상이할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 스캐너(6310)의 포지션에 따라 제1 광이 상기 제1 스캐너(6310)에 조사되는 입사각이 상이해질 수 있고, 이에 따라, 상기 제1 디텍터(6420)가 수광하는 광량이 상이해질 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 광이 조사되는 각도와 상기 제1 스캐너(6310)의 반사면이 이루는 각도가 미리 정해진 각도 범위일 경우, 상기 제1 디텍터(6420)는 상기 제1 광을 수광할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이에 따라, 상기 위치감지부(6400)의 위치 및 상기 제1 이미터(6410)가 상기 제1 광을 조사하는 방향 등에 따라 상기 제1 디텍터(6420)가 수광하는 광량이 최대가 되는 상기 제1 스캐너(6310)의 포지션이 결정될 수 있다.
또한, 상기 위치감지부(6400)는 상기 제1 스캐너(6310)의 포지션에 따라 상이해지는 광량을 기초로 상기 제1 스캐너(6310)의 위치를 감지할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 위치감지부(6400)는 상기 제1 스캐너(6310)가 회전함에 따라 상이해지는 광량을 기초로 상기 제어부(6500)가 상기 제1 스캐너(6310)의 포지션을 판단하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(6500)는 상기 제1 스캐너(6310)의 회전에 따라 변하는 상기 제1 디텍터(6420)가 수광하는 광량을 룩업테이블로 저장할 수 있고, 상기 룩업테이블을 기초로 상기 제1 스캐너(6310)의 포지션을 판단할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 위치감지부(6400)는 상기 제1 스캐너(6310)가 특정 포지션(6600)에 위치하는 경우, 특정 신호를 생성하여 상기 제어부(6500)에 전송할 수 있다.
이때, 상기 특정 신호는 상기 제1 스캐너(6310)가 상기 특정 포지션(6600)에 위치함에 따라 상기 위치감지부(6400)에 수광되는 광량이 최대가 되는 시점에 생성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 스캐너(6310)가 회전하는 도중 상기 특정 포지션(6600)에 위치하는 경우, 상기 위치감지부(6400)는 최대 광량을 수광할 수 있고, 이에 따라 제1 신호를 생성하여 상기 제어부(6500)로 전송할 수 있다.
또한, 상기 특정 신호는 상기 위치감지부(6400)가 수신하는 광신호를 기초로 생성될 수 있다.
일 예로, 상기 특정 신호는 상기 제1 스캐너(6310)가 상기 특정 포지션(6600)에 위치함에 따라 상기 위치감지부(6400)에 수광되는 광량이 최대가 되는 시점에 생성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 스캐너(6310)가 회전하는 도중 상기 특정 포지션(6600)에 위치하는 경우, 상기 위치감지부(6400)는 최대 광량을 수광할 수 있고, 이에 따라 제1 신호를 생성하여 상기 제어부(6500)로 전송할 수 있다.
다른 예로, 상기 특정 신호는 상기 위치감지부(6400)가 수신하는 광신호의 상승 엣지를 기초로 생성될 수 있다. 예를 들어, 상기 위치감지부(6400)에 수신한 광신호의 상승 엣지가 검출되는 시점을 상기 제1 스캐너(6310)가 상기 특정 포지션(6600)에 위치하는 시점으로 판단할 수 있고, 이에 따라 제1 신호를 생성하여 상기 제어부(6500)로 전송할 수 있다.
또 다른 예로, 상기 특정 신호는 상기 위치감지부(6400)가 수신하는 광신호의 하락 엣지를 기초로 생성될 수 있다. 예를 들어, 상기 위치감지부(6400)에 수신한 광신호의 하락 엣지가 검출되는 시점을 상기 제1 스캐너(6310)가 상기 특정 포지션(6600)에 위치하는 시점으로 판단할 수 있고, 이에 따라 제1 신호를 생성하여 상기 제어부(6500)로 전송할 수 있다.
또 다른 예로, 상기 특정 신호는 상기 위치감지부(6400)가 수신하는 광신호의 상승 엣지 및 하락 엣지를 기초로 생성될 수 있다. 예를 들어, 상기 위치감지부(6400)에 수신한 광신호의 상승엣지가 검출되는 시점 및 하락 엣지가 검출되는 시점의 대표값을 상기 제1 스캐너(6310)가 상기 특정 포지션(6600)에 위치하는 시점으로 판단할 수 있고, 이에 따라 제1 신호를 생성하여 상기 제어부(6500)로 전송할 수 있다. 이때, 상기 대표값은 중간값, 평균값 등을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 위치감지부(6400)가 상기 특정 신호를 생성하는 방법은 상기와 같은 방법에 한정되는 것은 아니고, 광 신호를 기초로 전기 신호를 생성하는 다양한 방법이 적용될 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 제1 신호는 상기 제어부(6500)가 상기 레이저 출력부를 구동하는 시점을 결정하기 위해 생성될 수 있다. 이때, 상기 제1 신호를 수신한 제어부(6500)는 상기 제1 신호를 수신한 시점에 상기 레이저 출력부에 트리거 신호를 전송할 수 있다. 상기 트리거 신호를 전송받은 상기 레이저 출력부는 적어도 하나의 출력 소자를 통해 레이저를 출력할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 위치감지부(6400)의 배치 위치에 따라, 상기 제1 신호가 생성되는 시점이 상이할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 위치감지부(6400)의 배치 위치가 상이해지는 경우, 상기 제1 디텍터(6420)에 수광되는 광량이 최대가 되는 상기 제1 스캐너(6310)의 포지션이 상이해질 수 있다. 예를 들어, 상기 위치감지부(6400)가 상기 라이다 장치(6000) 내부의 제1 위치에 배치되는 경우, 상기 제1 스캐너(6310)가 제1 포지션에 위치할 때 상기 제1 신호가 생성될 수 있으나, 상기 위치감지부(6400)가 상기 제1 위치와 상이한 제2 위치에 배치되는 경우, 상기 제1 스캐너(6310)가 상기 제1 포지션과 회전 각도가 상이한 제2 포지션에 위치할 때 상기 제1 신호가 생성될 수 있다.
또한, 상기 위치감지부(6400)는 도 4 내지 도 7의 다양한 실시예에 따른 라이다 장치에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 4 내지 도 7과 같이 라이다 장치의 레이저 출력부 및 센서부를 구성하는 레이저 출력 소자 및 디텍터의 개수 및 배치 위치와 관계없이 상기 라이다 장치는 상기 위치감지부(6400)를 포함할 수 있다.
도 11은 도 9에 따른 라이다 장치의 레이저 출력 시점을 결정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 상기 라이다 장치의 제어부는 제1 이미터가 제1 광을 출력하도록 트리거 신호를 전송할 수 있다(S6001). 이때, 상기 제1 이미터는 상기 제1 스캐너로 제1 광을 조사할 수 있다. 또한, 상기 제1 이미터는 상기 트리거 신호가 전송되는 동안 계속해서 상기 제1 광을 조사할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부는 상기 제1 이미터가 지속적으로 광을 조사할 수 있도록 상기 트리거 신호를 일정 시간 연속적으로 전송할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제1 디텍터는 상기 제1 광의 적어도 일부를 수광할 수 있다(S6002). 보다 구체적으로, 상기 제1 디텍터는 상기 제1 스캐너에서 반사된 상기 제1 광의 적어도 일부를 수광할 수 있다. 또한, 상기 제1 광이 상기 제1 스캐너에 조사되는 입사각에 따라 상기 제1 디텍터는 상기 제1 광을 수광하지 못할 수도 있다.
또한, 상기 제1 디텍터는 상기 제1 광의 광 경로에 따라 상이한 광량을 수광할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 스캐너가 회전함에 따라 상기 제1 스캐너의 포지션이 변할 수 있고, 이에 따라, 상기 제1 스캐너에서 반사되는 상기 제1 광의 광 경로가 상이해질 수 있다. 이때, 상기 제1 디텍터는 시간에 따라 상이한 광량의 상기 제1 광을 수광할 수 있다. 물론, 상기 제1 스캐너에서 반사된 상기 제1 광의 광 경로에 따라 상기 제1 디텍터는 상기 제1 광을 수광하지 못할 수도 있다.
또한, 상기 제1 디텍터는 미리 정해진 조건이 만족되는지 여부를 판단할 수 있다(S6003). 보다 구체적으로, 상기 제어부는 상기 제1 디텍터가 특정 신호를 생성하는 것과 관련된 미리 정해진 조건을 설정할 수 있고, 상기 제1 디텍터는 상기 제1 광을 수광할 때 상기 미리 정해진 조건이 만족되는지 여부를 판단할 수 있다. 이때, 상기 미리 정해진 조건은 상기 제1 디텍터가 수신하는 광의 광량, 강도, 반사율, 파장대역 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 제1 디텍터는 수광하는 광량이 미리 정해진 임계치 이상인지 여부를 판단할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제1 디텍터는 상기 미리 정해진 조건이 만족되는 경우, 제1 신호를 생성하여 상기 제어부에 전송할 수 있다(S6004). 예를 들어, 상기 제1 디텍터가 수광하는 광량이 미리 정해진 임계치 이상인 경우, 상기 제1 신호를 생성하여 상기 제어부에 전송할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제2 이미터는 상기 제1 신호를 수신한 시점에 제2 광을 출력하도록 설계될 수 있다(S6005). 예를 들어, 상기 제어부는 상기 제1 신호를 수신한 경우, 상기 제2 이미터에 트리거 신호를 전송할 수 있고, 상기 트리거 신호를 수신한 상기 제2 이미터는 상기 제2 광을 출력할 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 스캐닝부의 포지션에 따라 결정되는 레이저 출력 시점을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 제1 스캐너(6320)는 적어도 하나의 반사면으로 구성된 다면 미러를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 스캐너(6320)는 제1 반사면(6321), 제2 반사면(6322), 제3 반사면(6323), 및 제4 반사면(6324)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제1 스캐너(6320)는 회전에 따라 적어도 하나의 포지션에 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 스캐너(6320)는 제1 시점에 제1 포지션(6610), 제2 시점에 제2 포지션(6620), 제3 시점에 제3 포지션(6630), 제4 시점에 제4 포지션(6640), 제5 시점에 제5 포지션(6650), 및 제6 시점에 제6 포지션(6660)에 위치할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 제1 스캐너(6320)이 상기 제1 포지션(6610)에 위치하는 경우, 상기 제1 이미터(6410)는 상기 제1 반사면(6321)에 제1 광을 조사할 수 있다. 이때, 상기 제2 이미터(6110)는 레이저를 출력하지 않을 수 있다. 또한, 이 경우, 상기 제1 디텍터(6420)는 상기 제1 반사면(6321)에서 반사된 상기 제1 광을 수광하지 못할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 소량 수광할 수도 있다.
또한, 상기 제1 스캐너(6320)가 상기 제2 포지션(6620)에 위치하는 경우, 상기 제1 이미터(6410)는 상기 제1 반사면(6321)에 제1 광을 계속해서 조사할 수 있다.
이때, 상기 제2 이미터(6410)는 상기 제1 스캐너(6320)가 상기 제2 포지션(6620)에 위치하는 제2 시점에 제2 광을 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 스캐너(6320)가 상기 제2 포지션(6620)에 위치하는 경우, 상기 제1 디텍터(6420)는 미리 정해진 임계치 이상의 광량을 수광할 수 있고, 이에 따라 상기 제어부에 제1 신호를 전송하여, 상기 제어부는 상기 제1 신호를 수신한 시점에 상기 제2 이미터(6110)를 동작시킬 수 있다. 다시 말해, 상기 제어부는 상기 제1 디텍터(6420)로부터의 신호를 기초로 상기 제1 스캐너(6320)의 포지션을 감지하여 상기 제2 이미터(6110)의 레이저 출력 시점을 결정할 수 있다.
또한, 상기 제2 이미터(6110)는 상기 제1 이미터(6410)와 상이한 반사면에 상기 제2 광을 조사할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 이미터(6110)는 상기 제2 반사면(6322)에 상기 제2 광을 조사할 수 있다. 이때, 상기 제2 반사면(6322)는 상기 제1 광이 조사되는 상기 제1 반사면(6321)과 이웃한 반사면을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 마주보는 반사면을 의미할 수도 있다.
또한, 상기 제1 스캐너(6320)가 상기 제3 포지션(6630)에 위치하는 경우, 상기 제1 이미터(6410)는 상기 제1 반사면(6321)에 제1 광을 계속해서 조사할 수 있다.
또한, 상기 제2 이미터(6110)는 제1 스캐너(6320)가 상기 제3 포지션(6630)에 위치하는 제3 시점에 상기 제2 광의 출력을 종료할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제3 시점은 상기 제1 이미터(6410)가 상기 제1 반사면(6321)의 끝단에 제1 광을 조사하는 시점일 수 있으나, 상기 제1 이미터(6410) 및 상기 제2 이미터(6110)의 배치 위치에 따라 상기 제2 이미터(6110)가 상기 제2 반사면(6322)의 끝단에 제2 광을 조사하는 시점일 수도 있다.
이에 따라, 상기 제어부는 상기 제2 이미터(6110)가 상기 제2 시점부터 상기 제3 시점까지 레이저를 출력하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제1 스캐너(6320)가 상기 제4 포지션(6640)에 위치하는 경우, 상기 제1 이미터(6410)는 상기 제2 반사면(6322)에 제1 광을 조사할 수 있다. 이때, 상기 제2 이미터(6110)는 레이저를 출력하지 않을 수 있다. 또한, 이 경우, 상기 제1 디텍터(6420)는 상기 제2 반사면(6322)에서 반사된 상기 제1 광을 수광하지 못할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 소량 수광할 수도 있다.
또한, 상기 제1 스캐너(6320)가 상기 제5 포지션(6650)에 위치하는 경우, 상기 제1 이미터(6410)는 상기 제2 반사면(6322)에 제1 광을 계속해서 조사할 수 있다.
이때, 상기 제2 이미터(6410)는 상기 제1 스캐너(6320)가 상기 제5 포지션(6650)에 위치하는 제5 시점에 제2 광을 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 스캐너(6320)가 상기 제5 포지션(6650)에 위치하는 경우, 상기 제1 디텍터(6420)는 미리 정해진 임계치 이상의 광량을 수광할 수 있고, 이에 따라 상기 제어부에 제1 신호를 전송하여, 상기 제어부는 상기 제1 신호를 수신한 시점에 상기 제2 이미터(6110)를 동작시킬 수 있다.
또한, 상기 제2 이미터(6110)는 상기 제1 이미터(6410)와 상이한 반사면에 상기 제2 광을 조사할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 이미터(6110)는 상기 제3 반사면(6323)에 상기 제2 광을 조사할 수 있다. 이때, 상기 제3 반사면(6323)은 상기 제1 광이 조사되는 상기 제2 반사면(6322)과 이웃한 반사면을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 마주보는 반사면을 의미할 수도 있다.
또한, 상기 제2 이미터(6110)의 레이저 출력 주기는 상기 제1 스캐너(6320)의 포지션에 따라 결정될 수 있다. 이때, 상기 레이저 출력 주기는 상기 제2 이미터(6110)가 서로 다른 반사면에 레이저를 출력하기 시작하는 시점 사이의 시간 간격을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 레이저 출력 주기는 상기 제2 이미터(6110)가 상기 제2 반사면(6322)에 광을 조사하는 상기 제2 시점 및 상기 제2 이미터(6110)가 상기 제3 반사면(6323)에 광을 조사하는 상기 제5 시점 사이의 시간 간격을 기초로 결정될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제2 이미터(6110)의 레이저 출력 주기는 일정할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2 이미터(6110)의 제2 광이 조사되는 반사면이 순차적으로 변하더라도 상기 복수의 반사면에 대해서 상기 제2 광이 최초로 조사되는 시점 사이의 시간 간격은 일정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 이미터(6110)가 상기 제2 반사면(6322)에 레이저를 조사하는 상기 제2 시점 및 상기 제2 이미터(6110)가 상기 제3 반사면(6323)에 레이저를 조사하는 상기 제5 시점 사이의 시간 간격과 상기 제5 시점과 상기 제2 이미터(6110)가 상기 제4 반사면(6324)에 레이저를 조사하는 제7 시점 사이의 시간 간격은 동일하거나, 소정 값 이내로 차이날 수 있다.
또한, 상기 제1 스캐너(6320)가 상기 제6 포지션(6660)에 위치하는 경우, 상기 제1 이미터(6410)는 상기 제2 반사면(6322)에 제1 광을 계속해서 조사할 수 있다.
또한, 상기 제2 이미터(6110)는 제1 스캐너(6320)가 상기 제6 포지션(6660)에 위치하는 제6 시점에 상기 제2 광의 출력을 종료할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제6 시점은 상기 제1 이미터(6410)가 상기 제2 반사면(6322)의 끝단에 제1 광을 조사하는 시점일 수 있으나, 상기 제1 이미터(6410) 및 상기 제2 이미터(6110)의 배치 위치에 따라 상기 제2 이미터(6110)가 상기 제3 반사면(6323)의 끝단에 제2 광을 조사하는 시점일 수도 있다. 이에 따라, 상기 제어부는 상기 제2 이미터(6110)가 상기 제5 시점부터 상기 제6 시점까지 레이저를 출력하도록 제어할 수 있다.
도 13은 도 12의 제1 스캐너의 위치 변화에 따라 결정되는 제1 디텍터에 수광되는 광량 및 이에 따른 제2 이미터의 레이저 출력 시점을 설명하기 위한 도면이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 제어부는 상기 제1 디텍터(6420)에 수광되는 제1 광의 광량을 기초로 트리거 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 반사면(6321)에서 반사되어 상기 제1 디텍터(6420)에 수광되는 광량이 최대가 되는 상기 제2 시점(t2)으로부터 제3 시점(t3)까지 상기 제어부는 상기 제2 이미터(6110)에 트리거 신호를 전송할 수 있다.
또한, 상기 제2 시점(t2) 및 상기 제3 시점(t3) 사이의 시간 간격(d3)은 미리 정해질 수 있다. 이때, 상기 시간 간격(d3)은 상기 제2 광을 출력하는 시간에 대응될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부는 소정의 시야각에 대한 정보를 획득하도록 상기 시간 간격(d3)을 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부는 +60도 내지 -60도의 시야각을 확보하도록 상기 시간 간격(d3)을 결정할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이때, 상기 제2 시점(t2) 및 상기 제3 시점(t3) 사이의 시간 간격(d3)은 상기 라이다 장치를 구성하는 구성 요소의 배치 위치를 기초로 결정될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 이미터(6410), 상기 제2 이미터(6110), 및 상기 제1 스캐너(6320)의 배치 위치에 따라 상기 시간 간격(d3)이 정해질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 시점(t2)은 상기 제1 디텍터(6420)가 상기 제1 반사면(6321)에서 반사된 상기 제1 광을 최대로 수신하는 시점일 수 있고, 상기 제3 시점(t3)은 상기 제1 이미터(6410)가 상기 제1 반사면(6321)의 끝단을 향해 상기 제1 광을 조사하는 시점일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제2 시점(t2) 및 상기 제3 시점(t3) 사이의 시간 간격(d3)은 상기 제1 이미터(6410) 및 상기 제1 디텍터(6420)를 기초로 결정될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제3 시점(t3)은 상기 제1 디텍터(6420)가 상기 제1 광을 더 이상 수광하지 못하는 시점일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 제1 광을 임계치 이하로 수광하게 되는 시점일 수도 있다.
또한, 도 12 및 도 13을 참조하면, 상기 제1 스캐너(6320)가 상기 제2 포지션(6620)에 위치하는 제2 시점(t2)으로부터 상기 제1 스캐너(6320)가 상기 제3 포지션(6630)에 위치하는 제3 시점(t3)까지 상기 제어부는 트리거 신호를 전송할 수 있고, 상기 제2 이미터(6110)는 상기 시간 간격(d3)동안 상기 제2 광을 출력할 수 있다.
또한, 상기 제2 반사면(6322)에서 반사되어 상기 제1 디텍터(6420)에 수광되는 광량이 최대가 되는 상기 제5 시점(t5)으로부터 제6 시점(t6)까지 상기 제어부는 상기 제2 이미터(6110)에 트리거 신호를 전송할 수 있다.
예를 들어, 도 12 및 도 13을 참조하면, 상기 제1 스캐너(6320)가 상기 제5 포지션(6650)에 위치하는 제5 시점(t5)으로부터 상기 제1 스캐너(6320)가 상기 제6 포지션(6660)에 위치하는 제6 시점(t6)까지 상기 제어부는 트리거 신호를 전송할 수 있고, 상기 제2 이미터(6110)는 상기 시점 간의 시간 간격(d3)동안 상기 제2 광을 출력할 수 있다.
또한, 상기 제2 이미터(6110)의 레이저 출력 주기는 일정할 수 있다. 이때, 상기 레이저 출력 주기는 상기 제2 이미터(6110)가 복수의 반사면에 대해 레이저를 최초로 출력하는 시점 사이의 시간 간격을 의미할 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 레이저 출력 주기(d1)는 상기 제2 이미터(6110)가 상기 제2 반사면(6322)에 최초로 레이저를 조사하는 제2 시점(t2) 및 상기 제2 이미터(6110)가 상기 제3 반사면(6323)에 최초로 레이저를 조사하는 제5 시점(t5)사이의 시간 간격을 의미할 수 있다. 물론, 상기 제어부의 트리거 신호 전송에 따른 시간 지연에 따라 실제로 상기 제2 이미터(6110)가 상기 제2 광을 출력하는 시점이 상기 제2 시점(t2) 및 상기 제3 시점(t3)과 소정 시간 차이가 날 수 있다. 또한, 제2 레이저 출력 주기(d2)는 상기 제2 이미터(6110)가 상기 제3 반사면(6323)에 최초로 레이저를 조사하는 제5 시점(t5) 및 상기 제2 이미터(6110)가 상기 제4 반사면(6324)에 최초로 레이저를 조사하는 제7 시점(t7)사이의 시간 간격을 의미할 수 있다.
이때, 상기 제1 레이저 출력 주기(d1) 및 상기 제2 레이저 출력 주기(d2)는 대응될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 이미터(6410) 및 상기 제2 이미터(6110)는 상기 제1 레이저 출력 주기(d1) 및 상기 제2 레이저 출력 주기(d2)가 일치하도록 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 이미터(6410)는 고정된 위치에서 상기 제1 스캐너(6320)로 제1 광을 직접 조사하도록 배치되므로, 상기 제1 광이 각각의 반사면에 반사되어 상기 제1 디텍터(6420)에 수광되는 광량이 최대가 되는 시점 사이의 시간 간격은 일정하게 유지될 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 반사면에서의 스캔 시작 지점이 동일하게 유지될 수 있고, 상기 제어부는 최초 스캔 시점이 동일한 복수의 프레임을 획득할 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 제어부가 생성하는 포인트 클라우드 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 상기 제어부는 다수의 포인트 데이터가 포함된 복수의 프레임을 생성할 수 있다. 이때, 상기 다수의 포인트 데이터는 상기 제2 이미터로부터 출력된 광이 반사된 대상체에 대한 위치 정보를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 포인트 데이터는 상기 라이다 장치 외부에 존재하는 적어도 하나의 영역에서 반사되어 수신된 레이저의 비행 시간을 기초로 상기 적어도 하나의 영역의 거리 정보를 계산하여 획득될 수 있다. 예를 들어, 상기 상기 포인트 데이터는 (x,y,z) 위치 좌표로 나타날 수 있다.
또한, 상기 제어부는 미리 정해진 프레임 레이트(frame rate)를 기초로 상기 복수의 프레임을 생성할 수 있다. 예를 들어, 프레임 레이트가 40Hz인 경우, 상기 제어부는 1초에 40개의 프레임을 생성할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제어부는 상기 프레임 레이트에 기초하여 상기 스캐닝부의 회전 속도를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 스캐닝부의 반사면의 개수, 회전 속도 등에 따라 상기 프레임이 생성되는 속도가 달라질 수 있으므로, 상기 제어부는 원하는 프레임 레이트를 달성하기 위해 상기 스캐닝부의 회전 속도를 결정할 수 있다.
예를 들어, 상기 라이다 장치는 제1 프레임(6710), 제2 프레임(6720), 제3 프레임(6730) 및 제4 프레임(6740)의 포인트 클라우드 데이터를 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 라이다 장치는 4개의 반사면을 가지는 스캐닝부가 회전하는 경우, 각각의 반사면에 대응되는 프레임을 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부는 도 13의 상기 제2 반사면(6321)에서 반사되어 수신되는 광을 기초로 생성되는 제1 프레임(6710), 상기 제3 반사면(6323)에서 반사되어 수신되는 광을 기초로 생성되는 제2 프레임(6720), 상기 제4 반사면(6324)에서 반사되어 수신되는 광을 기초로 생성되는 제3 프레임(6730), 및 상기 제1 반사면(6321)에서 반사되어 수신되는 광을 기초로 생성되는 제4 프레임(6714)을 생성할 수 있다.
이때, 상기 복수의 프레임은 상기 제2 이미터(6110)에서 최초로 출력된 제2 광에 대응되는 포인트 데이터를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 복수의 프레임은 상기 제2 디텍터가 각 반사면으로부터 최초로 획득한 포인트 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 프레임(6710)은 제1 포인트 데이터(6810), 상기 제2 프레임(6720)은 제2 포인트 데이터(6820), 상기 제3 프레임(6730)은 제3 포인트 데이터(6830), 및 상기 제4 프레임(6740)은 제4 포인트 데이터(6840)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 라이다 장치는 상기 복수의 프레임을 정합할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부는 획득된 상기 복수의 프레임을 정합하여 하나의 프레임을 생성할 수 있고, 상기 하나의 프레임을 기초로 상기 프레임에 포함된 포인트 데이터의 위치를 파악할 수 있다.
이때, 상기 복수의 프레임이 정합되는 경우, 상기 복수의 프레임에 포함되는 최초의 포인트 데이터의 위치는 대응될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2 이미터가 복수의 반사면에 대해서 레이저를 최초로 출력하는 시점 사이의 시간 간격이 일정하게 유지됨에 따라, 상기 최초의 포인트 데이터의 위치도 일정하게 유지될 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부가 상기 복수의 프레임을 정합하는 경우, 상기 제1 포인트 데이터(6810), 상기 제2 포인트 데이터(6820), 상기 제3 포인트 데이터(6830), 및 상기 제4 포인트 데이터(6840)의 위치가 대응될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이는, 상기 제어부가 상기 제1 이미터 및 상기 제1 디텍터를 통해 상기 스캐닝부의 위치를 정확하게 감지하여 상기 제2 이미터의 레이저 출력 시점을 일정하게 제어하기 때문일 수 있다.
도 15는 일 실시예에 따른 제1 이미터 및 제1 디텍터의 배치 위치에 따라 획득 가능한 시야각이 변하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 제1 스캐너(6330)는 제1 방향으로 시야각을 확장시키기 위해 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 스캐너(6330)는 소정의 축을 기준으로 회전하여 제2 이미터(6110)로부터 출력된 제2 광을 수평 방향으로 확장시켜 소정의 시야각을 확보하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 상기 제1 스캐너(6330)를 통해 상기 라이다 장치 외부에 대한 적어도 하나의 시야각에 포함된 대상체에 대한 정보를 획득할 수 있다.
스캐닝부를 통해 시야각을 확장하는 것과 관련된 자세한 내용은 도 1 내지 도 7에서 상세히 설명하였으므로 생략한다.
또한, 상기 라이다 장치는 제1 이미터(6410) 및 제1 디텍터(6420)의 배치 위치에 따라 상이한 시야각을 획득할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 이미터(6410) 및 상기 제1 디텍터(6420)이 제1 위치(6450)에 배치되는 경우, 상기 라이다 장치는 제1 시야각(6910)을 획득할 수 있다. 또한, 상기 제1 이미터(6410) 및 상기 제1 디텍터(6420)이 제2 위치(6460)에 배치되는 경우, 상기 라이다 장치는 제2 시야각(6920)을 획득할 수 있다.
이때, 상기 제1 시야각(6910) 및 상기 제2 시야각(6920)은 서로 상이할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 시야각(6910) 및 상기 제2 시야각(6920)은 수평 방향으로 소정 각도 이격되어 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 시야각(6920)은 상기 제1 시야각(6910)에 비해 수평 방향으로 5도 이격된 위치에 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제1 시야각(6910) 및 상기 제2 시야각(6920)은 적어도 일부분 오버랩될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 시야각(6910)이 형성되는 영역 및 상기 제2 시야각(6920)이 형성되는 영역은 소정 영역 범위에서 오버랩될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 제2 시야각(6920)은 상기 제1 시야각(6910)으로부터 수평 방향으로 소정 각도 이격되되, 상기 제1 시야각(6910)과 일부 영역이 오버랩되도록 설계될 수 있다.
또한, 상기 제1 이미터(6410) 및 상기 제1 디텍터(6420)의 배치 위치에 따라 상기 제2 이미터(6110)가 레이저를 최초로 출력하는 시점이 상이해질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 이미터(6410) 및 상기 제1 디텍터(6420)의 위치에 따라 상기 제1 디텍터(6420)가 광을 최대로 수광하게되는 상기 제1 스캐너(6330)의 포지션이 결정되므로, 이에 따라, 상기 제2 이미터(6110)가 레이저를 출력하기 시작하는 시점이 상이해질 수 있다.
도 12 및 내지 도 15에서 상기 제2 이미터(6110)가 상기 수평 방향으로 시야각을 확장시키는 제1 스캐너(6310)로 제2 광을 조사하는 것처럼 도시되었지만, 실시예에 따라, 상기 제1 스캐너(6310)는 수직 방향으로 시야각을 확장시킬 수도 있고, 또한, 상기 제2 광은 수직 방향으로 시야각을 확장시키기 위한 제2 스캐너를 거쳐서 상기 제1 스캐너(6310)로 조사될 수도 있음은 물론이다.
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.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
6000 라이다 장치
6100 레이저 출력부
6200 센서부
6300 스캐닝부
6400 위치감지부
6500 제어부

Claims (16)

  1. 대상체와의 거리를 측정하는 라이다 장치로서,
    제1 축을 기준으로 회전하는 제1 스캐닝 유닛;
    제1 광을 출력하기 위한 제1 이미팅 유닛 및 상기 제1 광의 적어도 일부를 감지하기 위한 제1 디텍팅 유닛을 포함하는 위치 감지 모듈;
    제2 광을 출력하기 위한 제2 이미팅 유닛 및 상기 제2 광의 적어도 일부를 감지하기 위한 제2 디텍팅 유닛을 포함하는 거리 측정 모듈; 및
    적어도 상기 제1 디텍팅 유닛으로부터 생성되는 제1 신호에 기초하여 상기 제2 이미팅 유닛의 동작을 제어하기 위한 제어부;를 포함하되,
    상기 라이다 장치의 스캔 영역은 제1 영역 및 상기 제1 영역보다 상기 스캔 영역의 중심 영역에 가까운 제2 영역을 포함하되,
    제1 포지션은 상기 제2 이미팅 유닛으로부터 상기 제2 광이 출력되는 경우, 상기 제2 광이 상기 제1 스캐닝 유닛을 거쳐 상기 제1 영역으로 조사되는 상기 제1 스캐닝 유닛의 포지션이며,
    제2 포지션은 상기 제2 이미팅 유닛으로부터 상기 제2 광이 출력되는 경우, 상기 제2 광이 상기 제1 스캐닝 유닛을 거쳐 상기 제2 영역으로 조사되는 상기 제1 스캐닝 유닛의 포지션이고,
    상기 제1 이미팅 유닛 및 상기 제1 디텍팅 유닛은,
    상기 제1 스캐닝 유닛의 포지션이 상기 제1 포지션일 때 상기 제1 이미팅 유닛으로부터 출력된 상기 제1 광이 상기 제1 디텍팅 유닛에 도달하는 양이 상기 제1 스캐닝 유닛의 포지션이 제2 포지션일 때 상기 제1 이미팅 유닛으로부터 출력된 제1 광이 상기 제1 디텍팅 유닛에 도달하는 양 보다 많도록 배치되는
    라이다 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 스캐닝 유닛의 포지션이 상기 제1 포지션일 때 상기 제2 이미팅 유닛을 동작시키는
    라이다 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 스캐닝 유닛의 포지션이 상기 제1 포지션일 때 상기 제1 디텍팅 유닛으로부터 생성되는 상기 제1 신호에 기초하여 상기 제2 이미팅 유닛을 동작시키는
    라이다 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    제2 축을 기준으로 일정 각도 범위에서 회전하는 제2 스캐닝 유닛을 포함하고,
    상기 제2 이미팅 유닛은 상기 제2 광이 상기 제2 스캐닝 유닛에서 반사된 후 상기 제1 스캐닝 유닛에서 반사되도록 상기 제2 광을 출력하는
    라이다 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광 및 상기 제2 광은 파장 대역이 상이한
    라이다 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제2 디텍팅 유닛으로부터 생성되는 제2 신호에 기초하여 대상체까지의 거리를 측정하는
    라이다 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 이미팅 유닛 및 상기 제1 디텍팅 유닛의 배치 위치에 따라 상기 제2 광이 최초로 조사되는 위치가 결정되는
    라이다 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 복수의 포인트 데이터를 포함하는 프레임 데이터를 생성하되,
    상기 제1 스캐닝 유닛의 포지션이 상기 제1 포지션일 때 상기 제2 이미팅 유닛으로부터 출력된 상기 제2 광을 기초로 생성된 제1 포인트 데이터는 상기 프레임 데이터에 포함되는 복수의 포인트 데이터 중 가장 먼저 생성된 포인트 데이터인
    라이다 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 복수의 포인트 데이터를 포함하는 프레임 데이터를 생성하되,
    상기 제1 스캐닝 유닛의 포지션이 상기 제1 포지션일 때 상기 제2 이미팅 유닛으로부터 출력된 상기 제2 광을 기초로 생성된 제1 포인트 데이터는 상기 프레임 데이터에 포함되는 복수의 포인트 데이터 중 최초로 획득된 광에 대한 포인트 데이터인
    라이다 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
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