KR20170078030A - 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다 - Google Patents

자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다 Download PDF

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KR20170078030A
KR20170078030A KR1020150188131A KR20150188131A KR20170078030A KR 20170078030 A KR20170078030 A KR 20170078030A KR 1020150188131 A KR1020150188131 A KR 1020150188131A KR 20150188131 A KR20150188131 A KR 20150188131A KR 20170078030 A KR20170078030 A KR 20170078030A
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최현용
최철준
오승훈
조현창
이승주
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전자부품연구원
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다는 근거리 전용 펄스 또는 라인빔 레이저 방식의 광원을 통하여 주변 영역을 스캐닝하여, 주변 환경에 대한 정보를 획득하는 라이다, 자동차의 시동 또는 시스템의 ON/OFF에 따라, 상기 라이다가 탑재되는 상기 자동차 사이드 미러의 일부 영역을 개방 또는 폐쇄하여 상기 라이다의 외부 노출을 제어하는 보호캡, 및 상기 라이다 및 보호캡의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다{MULTI SCANNING LIDAR INTEGRATED SIDE MIRROR OF VEHICLE}
본 발명은 자동차 사이드 미러에 일체형으로 탑재되는 멀티 스캐닝 라이다에 관한 것이다.
최근, 지능형 자동차 및 스마트카 분야에서는 돌발상황에 대한 차량의 능동적 대처기능을 요구하고 있다. 즉, 보행자의 급작스런 출현을 인지하거나, 어두운 야간에 조명의 범위를 벗어난 곳에 대한 장애물을 사전에 감지하거나, 우천시 전조등 조명의 약화로 인한 장애물을 감지하거나, 또는 도로 파손을 사전에 감지하는 등, 운전자와 보행자의 안전을 위협하는 상황을 사전에 확인할 필요가 있다.
이러한 요구에 대해, 윈드실드 또는 차량의 전방에 설치되어, 자체 출사광을 기반으로 차량이 움직이는 경우 전방의 물체를 확인하여 사전에 운전자에게 경고함을 물론, 차량 스스로가 정지 또는 회피하는데 기초가 되는 영상을 차량의 전자제어유닛(electronic control unit; ECU)에 전달하고, ECU는 이 영상을 이용하여 각종 제어를 수행하게 되는데, 이러한 영상을 획득하는 것을 스캐너(scanner)라 한다.
종래 스캐너로서는, 레이더(radio detection and ranging; RADAR) 장비가 사용되었다. 레이더는 마이크로파(극초단파, 10cm 내지 100cm 파장) 정도의 전자기파를 물체에 발사시켜 그 물체에서 반사되는 전자기파를 수신하여 물체와의 거리, 방향, 고도 등을 알아내는 무선감시장치로서, 차량용 스캐너에 이용되고 있으나, 가격이 고가이므로 다양한 차종에 보급이 용이하지 않은 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 라이다(light detection and ranging; LiDAR)를 이용한 스캐너가 개발되고 있다. 라이다는, 펄스 레이저광을 대기중에 발사해 그 반사체 또는 산란체를 이용하여 거리 또는 대기현상 등을 측정하는 장치로서, 레이저 레이더라고도 한다. 반사광의 시간측정은 클럭펄스로 계산하며, 그 진동수 30㎒로 5m, 150㎒로 1m의 분해능을 가진다.
한편, 자율주행 자동차의 경우 정확한 거리 측정 및 주변환경 정보 획득을 위해 라이다가 적용되고 있지만, 현재 자율주행자동차 전용으로 제작되어 사용되는 라이다 시스템은 없는 실정이고, 자동차 전면부 및 후방, 상부에 기존 소형 상용 라이다가 거치 타입으로 적용되고 있다. 이러한 거치 타입의 라이다를 통하여, 자동차의 측면을 스캔하고자 할 때, 라이다가 상부에 탑재되어 있기 때문에, 자동차 구조상에서 발생되는 사각지대를 필수적으로 보유할 수 밖에 없는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 멀티라인 빔 레이저 광원을 활용하여, 자동차 사이드의 일정 거리에 대한 레이저 스캐닝을 통해, 자율주행 자동차의 주변환경 데이터를 사각지대 없이 확보할 수 있는 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 자율주행 자동차 외부에 노출된 라이다 시스템의 보호를 위해 자동차의 시동 OFF 상태나 시스템 OFF 시 자동으로 사이드 미러 내부 안쪽으로 슬라이딩 삽입되어 주요 부품의 외부 노출을 방지하여 시스템을 보호하는 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 이동하는 물체에 대한 옆면의 3차원 주변환경에 대한 정보획득을 위해, 전방과 후방 스캔 시스템의 보조로 사용되어, 상호간 충돌 회피 및 무인 자율 주행이 가능한 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다는 근거리 전용 펄스 또는 라인빔 레이저 방식의 광원을 통하여 주변 영역을 스캐닝하여, 주변 환경에 대한 정보를 획득하는 라이다, 자동차의 시동 또는 시스템의 ON/OFF에 따라, 상기 라이다가 탑재되는 상기 자동차 사이드 미러의 일부 영역을 개방 또는 폐쇄하여 상기 라이다의 외부 노출을 제어하는 보호캡, 및 상기 라이다 및 보호캡의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 라이다 및 상기 보호캡은 동일 선상에 위치한 회전판에 설치되고, 상기 자동차의 시동 OFF 또는 시스템의 OFF 시, 자동으로 상기 사이드 미러 내부로 슬라이딩되어, 상기 사이드 미러의 내부 공간의 안쪽으로 이동할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 라이다는 상기 자동차 사이드 미러의 내부에 고정되어 탑재되고, 상기 보호캡은 상기 자동차의 시동 OFF 또는 시스템의 OFF 시, 상기 자동차 사이드 미러의 일부 영역을 폐쇄하여 상기 라이다의 외부 노출을 방지할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 광원은 서로 다른 채널에 해당하는 적어도 2 이상의 레이저를 출력하는 다채널 광원일 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 라이다는 상기 사이드 미러에 내장되는 소형이고, 360도 회전이 가능한 미러 스캐닝 방식이며, 실제 120도 내지 180도에 해당하는 영역의 스캔이 가능한 하프 오픈 타입으로 구현될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 보호캡은 상기 자동차의 시동 OFF 또는 시스템의 OFF 시, 상기 사이드 미러의 외부 케이스와 동일 라인의 케이스가 도출되어, 상기 라이다를 보호할 수 있다.
본 발명에 따른 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 멀티라인 빔 레이저 광원을 활용하여, 자동차 사이드의 일정 거리에 대한 레이저 스캐닝을 통해, 자율주행 자동차의 주변환경 데이터를 사각지대 없이 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 자율주행 자동차 외부에 노출된 라이다 시스템의 보호를 위해 자동차의 시동 OFF 상태나 시스템 OFF 시 자동으로 사이드 미러 내부 안쪽으로 슬라이딩 삽입되어 주요 부품의 외부 노출을 방지하여 시스템을 보호할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 이동하는 물체에 대한 옆면의 3차원 주변환경에 대한 정보획득을 위해, 전방과 후방 스캔 시스템의 보조로 사용되어, 상호간 충돌 회피 및 무인 자율 주행이 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다가 동작하고, 보호캡이 열린 경우를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다가 동작하지 않고 보호캡이 닫힌 경우를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다가 자동차에 탑재되어 동작하는 예를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
현재, 자율주행 자동차에 전용으로 적용되는 라이다에 관한 제품은 시장에 출시되지 않고 있는 실정이다. 그 결과, 기존의 라이다 중 크기가 소형인 라이다를 자동차에 적용하여 자율주행에 이용하고 있다.
한편, 기존에 출시된 멀티 스캐닝이 가능한 라이다는 자동차에 탑재되는 자동차 부품으로서는 다소 큰 약 150mm*95mm*90mm 정도 사이즈를 지니고 있으며, 이는 자동차에 적용하기 불가능한 사이즈로 기존에 출시된 멀티 스캐닝이 가능한 라이다보다 소형화되고 일체화된 장치에 대한 필요성이 증가하고 있다.
또한, 기존의 라이다가 자동차 적용되는 경우, 자동차의 시동이 OFF 상태가 되거나 또는 시스템이 OFF 상태가 되는 경우, 상대적으로 고가의 라이다를 보호하기 위해 라이다를 포함한 시스템 전체를 덮는 구조의 반원구, 사각 박스 타입의 보호 케이스가 적용되고 있으나 이러한 보호 케이스는 자동차 미관을 저해하는 요소로 작용하고 있다.
이에, 본 발명은 근거리 전용 펄스 또는 라인빔 레이저 방식의 광원을 적용하고, 시스템 보호를 위해 자동차 내부에 설치되거나 외관 일체형 보호케이스 내부에 시스템이 삽입되거나, 미사용시 전용 보호캡을 적용하는 구조의 소형 라이다에 관한 기술을 제안한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다가 동작하고, 보호캡이 열린 경우를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다는 자동차의 사이드 미러(110), 라이다(120) 및 보호캡(130)을 포함할 수 있다.
여기서, 라이다(120)는 자동차의 사이드 미러(110)에 탑재될 수 있는 크기의 소형 라이다가 될 수 있고, 구체적으로, 라이다(120)는 근거리 전용 펄스 또는 라이빔 레이저 방식의 광원을 이용할 수 있고, 해당 광원을 통하여 라이다(120)가 설치된 주변 영역을 스캐닝하여, 주변 환경에 대한 정보를 획득할 수 있다.
그리고, 보호캡(130)은 라이다(120)의 외부 노출을 제어하여 라이다(120)를 보호하는 구성으로, 자동차의 시동 또는 시스템의 ON/OFF에 따라, 라이다(120)가 탑재되는 자동차 사이드 미러(110)의 일부 영역(111)을 개방 또는 폐쇄할 수 있다.
즉, 기존 라이다가 자동차 상부 등에 적용되는 경우, 자동차의 시동 OFF 또는 시스템 OFF에 따라 고가의 라이다를 보호하기 위해, 라이다 전체를 덮는 보호 케이스를 적용하여 자동차의 미관을 저해하지만, 본 발명에 따른 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다는 자동차의 기존 구성인 사이드 미러에 탑재되고, 해당 사이드 미러의 일부 영역(111)을 개방 또는 폐쇄하는 보호캡을 통하여 라이다를 보관하기 때문에, 자동차의 외적 미관을 방해하지 않게 된다.
한편, 본 발명에 따른 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다에 포함되는 라이다(120) 및 보호캡(130)은 동일 선상에 위치한 회전판에 함께 설치될 수 있는데, 이러한 경우, 자동차의 시동이 OFF되거나 또는 시스템이 OFF되는 경우, 그에 대응하여 자동으로 사이드 미러(110)의 내부 공간으로 슬라이딩되어, 라이다(120) 및 보호캡(130)가 동시에 사이드 미러(110)의 내부 공간의 안쪽으로 이동하도록 구현될 수 있다. 이러한 구현은 대량 생산이 요구되는 자동차 제조 공정의 간소화에 도움이 될 것이다.
이와 달리, 본 발명에 따른 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다에 포함되는 라이다(120)는 스캐닝이 수행되는 방향을 향하도록 자동차 사이드 미러(110)의 내부에 고정되어 탑재될 수도 있는데, 이러한 경우에는 보호캡(130)만 자동차의 시동 OFF 또는 시스템의 OFF에 대응하여, 자동차 사이드 미러(110)의 일부 영역(111)을 폐쇄하여 라이다(120)의 외부 노출을 방지하여 라이다를 보호할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다에 포함되는 광원은 자동차 무인 자율주행을 위한 주변 환경 정보를 보다 정확하고 구체적으로 획득하기 위하여, 서로 다른 채널에 해당하는 적어도 2 이상의 레이저를 출력하는 다채널 광원일 수 있다. 이를 통하여, 본 발명에 따른 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다는 하나의 광원에서 획득되는 주변 환경 정보보다 보다 정확하고 구체적인 주변 환경 정보를 획득할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명에 따른 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다는 라이다(120) 및 보호캡(130)의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있는데, 해당 제어부는 기존의 자동차에 포함된 시스템 제어기에 포함될 수도 있으나, 라이다(120) 및 보호캡(130)의 동작만을 제어하고, 라이다(120)를 통해 획득된 정보를 처리하는 별도의 제어부로 구현될 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다는 라이다(120)는 자동차의 사이드 미러(110)에 탑재될 수 있는 크기로 구현되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 라이다(120)는 사이드 미러(110)에 내장되는 소형으로 구현되는 것이 적절하고, 360도 회전이 가능한 미러 스캐닝 방식으로 구현될 수 있지만, 실제 스캔이 가능한 영역은 사이드 미러(110)의 구조로 인해서 제한될 수 있다. 따라서, 라이다(120)는 실제로 약 120도 내지 180도에 해당하는 영역의 스캔이 가능한 하프 오픈 타입으로 구현될 수도 있다.
위와 같은 구성들을 통하여, 본 발명에 따른 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다는 레이저 스캐닝을 통해 자동차 측면의 일정 거리에 대한 주변 환경 데이터를 확보할 수 있게 되며, 자동차의 시동 OFF등과 같은 미사용 상태에서 고가의 라이다를 안전하게 보호하더라도 자동차의 미관을 해치지 않을 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다가 동작하지 않고 보호캡이 닫힌 경우를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 보호캡(130)이 자동차의 시동 또는 시스템의 ON/OFF에 따라, 라이다가 탑재된 자동차 사이드 미러(110)의 일부 영역(111)을 폐쇄한 상태를 확인할 수 있다.
특히, 도 2에 도시된 보호캡(130)은 자동차의 시동 OFF 또는 시스템의 OFF 시, 자동차의 사이드 미러(110)의 외부 케이스와 동일 라인의 케이스가 도출(또는 슬라이딩)되어, 라이다가 외부로 노출되지 않도록 하여 라이다를 보호할 수 있다.
즉, 도 2의 경우, 사이드 미러(110)의 외부 케이스와 동일 라인의 케이스로 보호캡(130)이 형성되므로, 자동차의 외적 미관을 라이다가 탑재되지 않는 것과 같은 상태로 그대로 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다가 자동차에 탑재되어 동작하는 예를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다에 포함되는 라이다(320)가 자동차의 사이드 미러(310)에 탑재되고, 보호캡(330)은 사이드 미러(310)의 일부 영역을 개방하여, 복수의 채널에 해당하는 4개의 레이저(321, 322, 323, 324)가 자동차의 측면으로 출력되는 예를 확인할 수 있다. 여기서, 복수의 채널에 해당하는 4개의 레이저(321, 322, 323, 324)는 하나의 예시에 불과하며, 본 발명에 따른 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다는 앞서 설명한 바와 같이 적어도 2 이상의 레이저를 출력할 수 있다.
또한, 해당 라이다(320)이 스캐닝할 수 있는 영역은 실제적으로 약 120도 내지 180도인 것을 확인할 수 있다.
결국, 본 발명에 따른 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다는 자동차의 시동 OFF 및 시스템 OFF 시 자동으로 사이드 미러 내부로 슬라이딩되어 라이다 시스템의 주요 핵심부품의 외부 노출을 방지함으로써 시스템 보호를 할 수 있다. 또한, 산업적 측면에서는 국방, 로봇, 조선, 자동차 등 이동하는 물체에 대한 옆면의 3차원 주변환경에 대한 정보획득으로 전방과 후방 스캔 시스템의 보조로 사용될 수 있어, 상호간 충돌 회피 및 무인 자율 주행에 큰 도움이 될 것으로 예상된다.
따라서, 이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (6)

  1. 근거리 전용 펄스 또는 라인빔 레이저 방식의 광원을 통하여 주변 영역을 스캐닝하여, 주변 환경에 대한 정보를 획득하는 라이다;
    자동차의 시동 또는 시스템의 ON/OFF에 따라, 상기 라이다가 탑재되는 상기 자동차 사이드 미러의 일부 영역을 개방 또는 폐쇄하여 상기 라이다의 외부 노출을 제어하는 보호캡; 및
    상기 라이다 및 보호캡의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 라이다 및 상기 보호캡은,
    동일 선상에 위치한 회전판에 설치되고, 상기 자동차의 시동 OFF 또는 시스템의 OFF 시, 자동으로 상기 사이드 미러 내부로 슬라이딩되어, 상기 사이드 미러의 내부 공간의 안쪽으로 이동하는 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 라이다는,
    상기 자동차 사이드 미러의 내부에 고정되어 탑재되고,
    상기 보호캡은,
    상기 자동차의 시동 OFF 또는 시스템의 OFF 시, 상기 자동차 사이드 미러의 일부 영역을 폐쇄하여 상기 라이다의 외부 노출을 방지하는 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광원은,
    서로 다른 채널에 해당하는 적어도 2 이상의 레이저를 출력하는 다채널 광원인 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 라이다는,
    상기 사이드 미러에 내장되는 소형이고, 360도 회전이 가능한 미러 스캐닝 방식이며, 실제 120도 내지 180도에 해당하는 영역의 스캔이 가능한 하프 오픈 타입으로 구현되는 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보호캡은,
    상기 자동차의 시동 OFF 또는 시스템의 OFF 시, 상기 사이드 미러의 외부 케이스와 동일 라인의 케이스가 도출되어, 상기 라이다를 보호하는 자동차 사이드 미러 일체형 멀티 스캐닝 라이다.
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