KR20190105087A - 광학 어셈블리 및 이와 같은 유형의 광학 어셈블리를 갖는 라이다 장치 - Google Patents

광학 어셈블리 및 이와 같은 유형의 광학 어셈블리를 갖는 라이다 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20190105087A
KR20190105087A KR1020197024405A KR20197024405A KR20190105087A KR 20190105087 A KR20190105087 A KR 20190105087A KR 1020197024405 A KR1020197024405 A KR 1020197024405A KR 20197024405 A KR20197024405 A KR 20197024405A KR 20190105087 A KR20190105087 A KR 20190105087A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical
optical assembly
detector
light waves
diffractive optical
Prior art date
Application number
KR1020197024405A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102548146B1 (ko
Inventor
슈테파니 마이어
안네테 프레데릭젠
토비아스 그라프
Original Assignee
로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 로베르트 보쉬 게엠베하 filed Critical 로베르트 보쉬 게엠베하
Publication of KR20190105087A publication Critical patent/KR20190105087A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102548146B1 publication Critical patent/KR102548146B1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/42Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4816Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of receivers alone
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/18Diffraction gratings
    • G02B5/1814Diffraction gratings structurally combined with one or more further optical elements, e.g. lenses, mirrors, prisms or other diffraction gratings

Abstract

본 발명은, 하나 이상의 광파를 검출하기 위한 검출기의 일 면에, 입사하는 하나 이상의 광파를 포커싱 하기 위한 수신 광학 수단을 갖는, 광파를 수신하기 위한 광학 어셈블리에 관한 것이며, 이 경우에는 수신 광학 수단과 검출기 사이에 평탄한 연장부를 갖는 하나 이상의 회절 광학 요소가 배치되어 있으며, 그리고 이 경우에는 하나 이상의 회절 광학 요소가 한 가지 이상의 광학적 기능을 갖춘 표면 구조를 갖는 표면을 구비한다. 또한, 본 발명은, 이와 같은 유형의 광학 어셈블리를 갖는 라이다 장치와도 관련이 있다.

Description

광학 어셈블리 및 이와 같은 유형의 광학 어셈블리를 갖는 라이다 장치
본 발명은, 광파를 수신하기 위한 광학 어셈블리 및 이와 같은 유형의 광학 어셈블리를 갖는 라이다(LIDAR) 장치에 관한 것이다.
라이다[LIDAR(Light Detection And Ranging)] 장치에 대해서는, 상이한 개념들이 존재한다. 한 가지 가능성은 소위 "매크로 스캐너"의 사용에 있다. 여기에서, 예를 들어 회전하는 매크로 미러는 수 센티미터 크기의 직경을 갖는다. 이로 인해, 또한 상기와 같은 크기의 직경을 갖는 광선도, 미러를 통해 가이드 될 수 있다. 큰 빔 직경은, 특히 눈의 안전을 유지하는 데 있어서 장점을 갖는데, 그 이유는 표준 규격(IEC 60825-1)에서 인정된 7 mm의 동공 직경이 다만 빔의 일 부분(fraction)만을 잡아낼 수 있기 때문이다. 또한, 보다 큰 빔 직경은 비 또는 먼지와 같은 방해물에 대하여 더 강하다. 또 다른 한 가지 가능성은 "마이크로 스캐너"의 사용에 있다. 여기에서는, 수 밀리미터 크기의 직경을 갖는 작은 미러가 사용되며, 이들 미러는 MEMS[Micro-Electro Mechanical Systems (마이크로 전자 기계 시스템)] 기술로 제조되었고, 빔 편향을 실현하기 위하여 하나 또는 2개의 축에 진동 가능하게 또는 회전 가능하게 지지되어 있다. 여기에서는, 작은 구조 크기 및 거시적으로 이동되는 요소의 부존재가 바람직하다. 하지만, 작은 미러 직경은 눈의 안전에 그리고 간섭 감수성에 단점으로 작용한다. 더 나아가서는, 송신 경로 및 수신 경로를 위해 동일한 광학적 경로가 이용될 수 있도록, 상기 마이크로 미러 기반의 시스템을 작동시키는 것은 다만 어렵게만 가능하다. 여기에서, 마이크로 미러는 크기에 따라 수신 구경을 심하게 제한할 수 있으며, 이로 인해 검출기의 최적의 조명을 위해 충분하지 않은 광자가 수집될 수 있다.
복잡한 수신 광학 수단을 갖는 현재의 시스템에서는, 큰 면적의 검출기가 사용되어야만 한다. 이와 같은 상황은, 더 먼 거리에 있는 물체도 여전히 신뢰할만하게 검출될 수 있도록, 검출기의 신호 대 잡음 특성을 낮추는 데 필수적이다. 하지만, 검출기 면적의 크기는 장치의 제조 비용에 직접적인 영향을 미친다.
본 발명의 토대가 되는 과제는, 더 작은 검출기 면적의 사용을 가능하게 하는 광학 어셈블리 및 이와 같은 유형의 어셈블리를 갖는 라이다 장치를 제공하는 데서 발견될 수 있다.
상기 과제는, 독립 청구항들의 개별적인 대상에 의해서 해결된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 각각의 종속 청구항들의 대상이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 하나 이상의 광파를 검출하기 위한 검출기의 일 면에, 입사하는 하나 이상의 광파를 포커싱 하기 위한 수신 광학 수단을 갖는, 광파를 수신하기 위한 광학 어셈블리가 제공되며, 이 경우에는 면적 팽창되는 하나 이상의 회절 광학 요소가 수신 광학 수단과 검출기 사이에 배열되어 있고, 상기 하나 이상의 회절 광학 요소가 한 가지 이상의 광학적 기능을 갖춘 표면 구조를 갖는 표면을 구비한다.
이렇게 함으로써, 회절 광학 요소를 구비하는, 광파를 수신하기 위한 어셈블리가 제조될 수 있다. 이와 같은 조치에 의해서는, 검출기의 면적이 다만 렌즈 요소로만 이루어진 광학 어셈블리에 대하여 더 작게 구현될 수 있도록, 입사하는 광파가 굴절 또는 회절에 의해서 검출기로 편향되고 집속될 수 있다. 이 경우, 회절 광학 요소는 격자 상수 또는 픽셀 크기를 갖는 픽셀을 갖는다. 각각의 격자 상수 또는 각각의 픽셀은, 한 가지 이상의 방향으로의 굴절에 의해 광학 어셈블리의 총 입사각의 광을 집속하고 편향시킨다. 광학 어셈블리는, 예를 들어 반사된 광파를 수신하기 위한 라이다 장치에서 사용될 수 있다. 또 다른 적용 분야는, 예를 들어 거리계 및 속도계일 수 있다. 이 경우, 입사하는 광파는 가시 또는 비-가시 스펙트럼 내의 임의의 파장을 가질 수 있다. 광파의 가능한 파장은, 예를 들어 레이저 빔을 사용하는 경우에는 150 nm 내지 500 ㎛ 범위 내에 놓일 수 있다. 회절 광학 요소는, 예를 들어 투과 격자로서 구현될 수 있는 굴절 격자일 수 있다. 이 경우, 이와 같은 유형의 굴절 격자는 판상 격자(laminar grid) 또는 예를 들어 광파의 파장 및 검출기에 맞추어 조정된 격자 상수 또는 픽셀 크기를 갖는 와이어 격자일 수 있다. 회절 광학 요소의 광학적 기능은, 예를 들어 굴절에 의해서 광파를 집속하거나 또는 포커싱 하는 것일 수 있다. 더 나아가서는, 검출기의 복수의 영역들로 또는 복수의 검출기들로 광파를 확산시키는 것, 광파의 파장 또는 광파의 입사각을 토대로 해서 이미지 에러를 보정하거나 선택적으로 전송하는 것도 가능한 광학적 기능으로서 생각될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광학 어셈블리의 회절 광학 요소는 광파를 편향시키거나 포커싱 하기 위한 홀로그램으로서 구현되어 있다. 적용 가능성을 갖는 회절 광학 요소는 홀로그램을 포함한다고 언급될 수 있다. 따라서, 홀로그램은 회절 광학 요소의 특수 적용예로서 간주될 수 있다. 홀로그램 또는 홀로그래픽 광학 요소는 기술적으로 간단하게 그리고 저렴하게 제조될 수 있다. 예를 들어, 홀로그램의 제조를 위해서는, 포토리소그래픽 방법이 적용될 수 있다. 대안적으로는, 홀로그래픽 프린터가 홀로그램을 제조할 수 있다. 이 경우, 프린터는 예를 들어 홀로그램의 각각의 픽셀에 다른 광학적 기능을 할당할 수 있다.
또 다른 일 실시예에서, 회절 광학 요소는 광파를 편향시키거나 포커싱 하기 위한 체적 홀로그램으로서 구현되어 있다. 이로 인해, 회절 광학 요소는 특히 높은 굴절 효율을 가질 수 있다. 특히, 체적 홀로그램은 이 경우에 위상 홀로그램으로서 구현될 수 있다. 체적 홀로그램은 일정하거나 가변적인 각도 선택성 및/또는 파장 선택성을 가질 수 있다. 이로 인해, 체적 요소는 간섭광 또는 간섭 반사를 억제할 수 있고 추가의 필터 기능을 가질 수 있다. 이 경우, 필터 기능 및/또는 파장 및/또는 입사각의 선택성의 정도는, 예를 들어 홀로그래픽 층 또는 체적 홀로그램의 두께 및 굴절률과 같은 재료 파라미터에 의해서 제어될 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따르면, 검출기는 검출기의 면을 따라 균일하게 또는 불균일하게 분포되어 있는 복수의 검출기 셀들을 구비한다. 이 경우, 검출기는, 입사하는 광파를 위치에 따라 검출하는 것을 허용하는 복수의 센서들 또는 검출기 셀들로 이루어진 어레이 또는 매트릭스로서 구성될 수 있다. 센서는 예를 들어 CCD, CMOS, APD 또는 SPAD 센서 일 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따르면, 수신 광학 수단은, 입사하는 광파를 하나 이상의 렌즈 요소를 통해 하나 이상의 회절 광학 요소 상에 포커싱 한다. 이로 인해, 회절 광학 요소는 입사각에 상응하게 조사될 수 있으며, 그 결과 어셈블리의 효율이 개선될 수 있다.
바람직한 일 실시예에서, 회절 광학 요소는 평평하거나 평평하지 않은 표면을 구비한다. 이 경우, 표면은 예를 들어 표면 구조를 가질 수 있다. 바람직하게, 회절 광학 요소는 편평하거나 평평하지 않은 표면을 갖는 체적 홀로그램으로서 구현될 수 있다. 또 다른 한 가지 가능성으로서, 체적 홀로그램은 굴곡된 형상으로 인해 하나 이상의 평평하지 않은 표면을 가질 수 있다. 표면 구조는 바람직하게는 나노미터, 마이크로미터 또는 밀리미터의 범위 내에 있다. 예를 들어 만곡부를 갖는 평평하지 않은 표면을 사용하는 경우에는, 회절 광학 요소의 굴절 특성이 추가로 영향을 받을 수 있다. 이로 인해, 회절 광학 요소는 상이한 구성에 매칭될 수 있다. 대안적으로, 회절 광학 요소에는 또한 양면에 표면 구조가 제공될 수도 있다. 이 경우, 개별 표면은 선택적으로 평평하거나 평평하지 않게 구현될 수 있다.
바람직한 일 실시예에 따르면, 광학적 기능은 회절 광학 요소의 표면을 따라서 변한다. 이로 인해, 예를 들어 회절 광학 요소의 표면의 일 에지에서는, 표면의 중앙 영역에서와 다른 격자 상수 또는 픽셀 크기가 존재할 수 있다. 따라서, 에지 영역에서 광파는 회절 광학 요소의 표면의 중앙 영역에서와 다른 영향을 받을 수 있다.
또 다른 일 실시예에서, 회절 광학 요소의 표면은 두 가지 이상의 중첩된 광학적 기능들을 갖추고 있다. 이로 인해, 회절 광학 요소는 동시에 복수의 광학적 기능들을 가질 수 있다. 이로써, 편향 및 포커싱 외에 또한 예를 들어 필터 기능도 실현될 수 있다. 결과적으로, 회절 광학 요소의 형상에 의해서는 또한 이미지 에러도 보정될 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따르면, 회절 광학 요소는, 하나 이상의 광파의 파장에 의존하는 광학적 기능을 갖추고 있다. 이로 인해, 예를 들어 회절 광학 요소의 투과성은, 다만 규정된 파장을 갖는 광파만 회절 광학 요소를 통과할 수 있도록 조정될 수 있다. 더 나아가, 광학적 기능은, 광파가 위치에 따라 상이한 강도로 편향되거나 상이한 강도로 포커싱 되도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 회절 광학 요소의 일 에지 영역에서는 광파의 편향이 더 강하게 구현될 수 있으며, 중앙 영역에서는, 예를 들어 회절 광학 요소의 광축의 영역에서는 더 약하게 구현될 수 있다. 더 나아가, 이로 인해서는 또한 추가의 필터 효과도 달성될 수 있다.
일 실시예에서, 모든 검출기 셀은 각각 회절 광학 요소의 2개 이상의 픽셀들에 의해서 조명될 수 있다. 이로 인해, 간섭 강도에 대한 요구 수준이 낮은 적용예에서는, 광파의 더 나쁜 신호 대 잡음 특성을 수용하면서, 복수의 홀로그램 픽셀들이 각각 일 검출기 셀 상에 포커싱 될 수 있다. 이로 인해, 각각의 검출기 셀은 특히 강하게 조사되고, 더 작게 구현될 수 있거나 더 신속하게 판독 출력될 수 있다. 대안적으로는, 검출기 자체도 더 작게 구현될 수 있다. 이 경우, 검출기 셀은 동일하게 유지될 수 있거나 더 크게 구현될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 하나 이상의 회전 가능한 또는 피봇팅 가능한 광파원과, 광학 어셈블리를 갖는, 하나 이상의 광파를 송신 및 수신하기 위한 라이다 장치가 제공된다.
광파를 송신 및 수신하기 위한 라이다 장치에서 본 발명의 일 양태에 따른 광학 어셈블리를 사용함으로써, 한 가지 이상의 광학적 기능을 갖춘 회절 광학 요소가 사용된다. 이와 같은 조치에 의해서는, 입사하는 광파가 굴절 또는 회절에 의해 검출기로 편향되고 집속될 수 있음으로써, 결과적으로 검출기의 면적은 다만 렌즈 요소로만 이루어진 광학 어셈블리에 비하여 더 작게 구현될 수 있다. 더 작은 검출기를 이용하고, 광학 어셈블리의 빔 경로에서 렌즈를 줄임으로써, 라이다 장치의 제조 비용이 감소될 수 있다.
일 실시예에서, 하나 이상의 광파원을 갖는 광학 어셈블리는 동기적으로 회전 가능하거나 피봇팅 가능하다. 이로 인해, 예를 들어 빔 경로는, 광파원을 통한 광파의 송신 및 광학 어셈블리에 의해 반사된 광파의 수신을 위해 공동으로 이용될 수 있다. 회전 또는 피봇팅은, 대안적으로 또한 광파의 가변적인 편향에 의해서도 이루어질 수 있다. 예를 들어, 편향 미러가 회전 또는 피봇팅 할 수 있다. 이와 같은 실시예는 기술적으로 간단히 실현될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예들이 매우 단순화된 개략도를 참조하여 더욱 상세하게 설명된다. 도면부에서,
도 1은 제1 실시예에 따른 광학 어셈블리의 개략도를 도시하며,
도 2는 제2 실시예에 따른 광학 어셈블리의 개략도를 도시하고,
도 3은 제3 실시예에 따른 광학 어셈블리의 개략도를 도시하며, 그리고
도 4는 제1 실시예에 따른 광학 어셈블리를 갖는 라이다 장치의 개략도를 도시한다.
각각의 도면에서, 동일한 구성 요소는 각각 동일한 참조 부호를 갖는다.
도 1은, 제1 실시예에 따른 광학 어셈블리(1)의 개략도를 보여준다. 특히, 입사각(β/2)을 규정하는 광학 어셈블리(1)의 에지 영역 내에서의 빔 파형(2)이 표시된다. 따라서, 입사각(β/2)으로 입사하는 광파는 수신 광학 수단(4)을 통해서 회절 광학 요소(6) 상으로 그리고 그 다음에는 검출기(8) 상으로 편향되거나 포커싱 될 수 있다. 여기에서, 수신 광학 수단(4)은 볼록 포커싱 렌즈의 형상으로 구현되어 있다. 대안적으로, 수신 광학 수단(4)은, 광파의 집속 외에 또한 예를 들어 수차(aberration) 또는 비점 수차(astigmatism)와 같은 이미지 에러도 저지하는 볼록 렌즈 및/또는 오목 렌즈로 이루어진 그룹 또는 시스템도 구비할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 회절 광학 요소(6)는, 수신 광학 수단(4)으로부터 거리(10)를 두고 배열되어 있는 홀로그램 또는 홀로그래픽 광학 요소(6)이다. 거리(10)는, 광파가 입사될 때에 회절 광학 요소(6)가 완전히 조명되거나 조사되도록 선택되어 있다. 회절 광학 요소(6)는, 포커싱을 광학적 기능으로서 포함하고, 입사하는 광파가 검출기(8)에 충돌하도록 상기 입사하는 광파를 굴절시킨다. 검출기(8)는, 직사각형의 형상을 갖고, 복수의 검출기 셀들(18)로 이루어진다. 홀로그램(6)은, 광학적 기능이 저장되어 있는 복수의 홀로그램 픽셀들(16)을 구비한다. 이 경우, 광학적 기능은 각각의 홀로그램 픽셀(16) 내에 저장되어 있고, 본 실시예에서는 각각의 홀로그램 픽셀(16) 내에서 동일하다. 대안적으로, 광학적 기능은 홀로그램(6)의 연장부를 따라 국부적으로 변할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 입사하는 광파는 국부적으로, 조명된 홀로그램 픽셀(16)의 광학적 기능에 따라 상이한 방향들로 편향되거나 상이한 초점 거리들로써 포커싱 될 수 있다. 수신 광학 수단(4), 홀로그램(6), 및 검출기(8) 간의 거리(10, 12), 그리고 홀로그램 픽셀(16) 및 검출기 셀(18)의 크기는 서로에 맞추어서 그리고 광파의 파장에 맞추어서 조정되어 있다. 이 경우, 각각의 홀로그램 픽셀(16)에는 하나의 검출기 셀(18)이 할당되어 있으며, 검출기 셀(18)의 수는 n x n개의 홀로그램 픽셀(16)에 상응한다. 홀로그램(6)의 중간 삽입에 의한 검출기(8)의 면적 감소는 다음과 같은 비율로 나타난다:
크기_홀로그램 픽셀 = n * 크기_검출기 셀
이로부터, 홀로그램(16)을 사용함으로써 검출기(16)의 면적 감소가 나타난다:
면적_검출기 = 면적_검출기 / n 2
이 경우에는, 예를 들어 온도 변동에 의해 야기되는 파장 이동에 의한 광파의 규정된 파장으로부터의 편차, 또는 전하 편차 혹은 제조 공차가 고려될 수 있도록, 검출기 셀(18)의 크기가 증가될 수 있다.
도 2는, 제2 실시예에 따른 광학 어셈블리(1)의 개략도를 보여준다. 광학 어셈블리(1)의 제1 실시예와 달리, 본 실시예에서는 홀로그램(6)이 국부적으로 변하는 광학적 기능을 갖추고 있다. 홀로그램(6)은 2개의 영역들로 분할되어 있으며, 그 중에 각각의 영역은 입사하는 광파를 검출기(8)의 전체 면으로 편향시킨다. 이로 인해, 검출기 셀(18)이 2배의 광도로 조명될 수 있음으로써, 결과적으로 검출기 셀(18)은 더 작게 형성될 수 있다. 따라서, 검출기(8)의 면적이 축소될 수 있다. 도면에 대한 개관을 명확하게 할 목적으로, 도면에는 다만 홀로그램(6)의 절반의 편향된 빔(20)만 도시되어 있다.
더 나쁜 신호 대 잡음 특성으로써, 상기와 같은 구성은 특히 간섭 측면에서 아무 문제없는 적용예들에 적합하다. 이에 대한 예는, 실내의 적용예 또는 도달 거리가 짧은 적용예이다. 대안적으로는, 3개 이상의 홀로그램 픽셀(16)이 하나의 검출기 셀(18)을 조명하는 변형예들도 가능하다.
도 3은, 제3 실시예에 따른 광학 어셈블리(1)의 개략도를 보여준다. 제1 및 제2 실시예와 달리, 본 실시예에서는 수신 광학 수단(4)이 사용되지 않는다. 오히려, 홀로그램(6) 또는 회절 광학 요소(6)가 포물선 형상의 만곡부를 구비하고, 이로써 이전의 실시예들과 반대로 평평한 면의 형태로 구현되어 있지 않다. 본 실시예에서는, 홀로그램 픽셀(16)의 광학적 기능이 홀로그램(6)의 국부적인 연장부를 따라 변함으로써, 결과적으로 하나 이상의 광파가 검출기(8) 상에 포커싱 된다.
도 4는, 제1 실시예에 따른 광학 어셈블리(1)를 갖는 라이다 장치(24)의 개략도를 보여준다. 라이다 장치(24)는 광파원(26)을 구비하며, 본 실시예에서 이 광파원은 가간섭성(coherent) 광파를 방출하기 위한 레이저이다. 전체 장치(24)는 실시예에 따라 피봇팅 가능하게 구현되어 있으며, 이로 인해 물체(28) 상의 소정의 각도 및 그 속도가 샘플링될 수 있다. 속도의 결정을 위해, 이 경우에는 물체(28)에 대한 거리를 통해서 런타임 측정의 변경이 실행될 수 있으며, 이로부터 속도가 계산될 수 있다. 특히, 광학 어셈블리(1)는, 반사된 광파(32)를 수신하기 위한 수신 어셈블리로서 이용된다. 예를 들어 레이저(26)에 의해 발생된 광파(30)가 물체(28) 또는 장애물(28)에 충돌하면, 광파(30)는 부분적으로 반사된다. 따라서, 반사된 광파(32)가 수신 광학 수단(4)에 도달할 수 있게 된다. 수신 광학 수단(4)은 광파(32)를 홀로그램(6) 상에 포커싱 한다. 홀로그램(6)이 재차 광학적 에러를 보정하고 광파(32)를 검출기로 전달함으로써, 결과적으로 반사된 광파(32)가 최적으로 검출될 수 있다. 발생된 광파(30) 및 반사된 광파(32)의 런타임의 차이로부터, 물체(28)의 거리와, 측정이 다수 회인 경우에는 이러한 물체의 속도 및 외부 윤곽도 결정될 수 있다.

Claims (12)

  1. 하나 이상의 광파(32)를 검출하기 위한 검출기(8)의 일 면에, 입사하는 하나 이상의 광파(32)를 포커싱 하기 위한 수신 광학 수단(4)을 갖는, 광파를 수신하기 위한 광학 어셈블리(1)에 있어서,
    수신 광학 수단(4)과 검출기(8) 사이에 평탄한 연장부를 갖는 하나 이상의 회절 광학 요소(6)가 배치되어 있으며, 하나 이상의 회절 광학 요소(6)는 한 가지 이상의 광학적 기능을 갖춘 표면 구조를 갖는 표면을 구비하는 것을 특징으로 하는, 광학 어셈블리(1).
  2. 제1항에 있어서, 회절 광학 요소(6)는 광파(32)를 편향시키거나 포커싱 하기 위한 홀로그램으로서 구현되어 있는, 광학 어셈블리(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 회절 광학 요소(6)는 광파(32)를 편향시키거나 포커싱 하기 위한 체적 홀로그램으로서 구현되어 있는, 광학 어셈블리(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 검출기(8)는 검출기(8)의 면을 따라 균일하게 또는 불균일하게 분포되어 있는 복수의 검출기 셀들(18)을 구비하는, 광학 어셈블리(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 수신 광학 수단(4)은, 입사하는 광파(32)를 하나 이상의 렌즈 요소를 통해 하나 이상의 회절 광학 요소(6) 상에 포커싱 하는, 광학 어셈블리(1).
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 회절 광학 요소(6)는 표면을 따르는 표면 구조를 갖는 평평하거나 평평하지 않은 표면을 구비하는, 광학 어셈블리(1).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 광학적 기능은 회절 광학 요소(6)의 표면을 따라서 변하는, 광학 어셈블리(1).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 회절 광학 요소(6)의 표면은 두 가지 이상의 중첩된 광학적 기능들을 갖추고 있는, 광학 어셈블리(1).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 회절 광학 요소(6)는, 하나 이상의 광파(32)의 파장에 의존하는 광학적 기능을 갖추고 있는, 광학 어셈블리(1).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 회절 광학 요소(6)의 2개 이상의 픽셀들(16)이 각각의 검출기 셀(18) 상에 포커싱 되는, 광학 어셈블리(1).
  11. 하나 이상의 회전 가능한 또는 피봇팅 가능한 광파원(26)과, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 광학 어셈블리(1)를 갖는, 하나 이상의 광파(30, 32)를 송신 및 수신하기 위한 라이다 장치(24).
  12. 제11항에 있어서, 하나 이상의 광파원(26)을 갖는 광학 어셈블리(1)는 동기적으로 회전 가능하거나 피봇팅 가능한, 라이다 장치(24).
KR1020197024405A 2017-01-25 2018-01-15 광학 어셈블리 및 이와 같은 유형의 광학 어셈블리를 갖는 라이다 장치 KR102548146B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017201127.0A DE102017201127A1 (de) 2017-01-25 2017-01-25 Optische Anordnung und eine LIDAR-Vorrichtung mit einer derartigen optischen Anordnung
DE102017201127.0 2017-01-25
PCT/EP2018/050812 WO2018137950A1 (de) 2017-01-25 2018-01-15 Optische anordnung und eine lidar-vorrichtung mit einer derartigen optischen anordnung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190105087A true KR20190105087A (ko) 2019-09-11
KR102548146B1 KR102548146B1 (ko) 2023-06-28

Family

ID=61017912

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197024405A KR102548146B1 (ko) 2017-01-25 2018-01-15 광학 어셈블리 및 이와 같은 유형의 광학 어셈블리를 갖는 라이다 장치

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10914839B2 (ko)
EP (1) EP3574345A1 (ko)
JP (1) JP2020505620A (ko)
KR (1) KR102548146B1 (ko)
CN (1) CN110249239A (ko)
DE (1) DE102017201127A1 (ko)
WO (1) WO2018137950A1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017208052A1 (de) * 2017-05-12 2018-11-15 Robert Bosch Gmbh Senderoptik für ein LiDAR-System, optische Anordnung für ein LiDAR-System, LiDAR-System und Arbeitsvorrichtung
DE102017210101A1 (de) 2017-06-16 2018-12-20 Robert Bosch Gmbh Filtereinrichtung für einen optischen Sensor
DE102019101967A1 (de) * 2019-01-28 2020-07-30 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Empfangseinrichtung für eine optische Messvorrichtung zur Erfassung von Objekten, Lichtsignalumlenkeinrichtung, Messvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Empfangseinrichtung
DE102019101968A1 (de) * 2019-01-28 2020-07-30 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Sendeeinrichtung für eine optische Messvorrichtung zur Erfassung von Objekten, Lichtsignalumlenkeinrichtung, Messvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Sendeeinrichtung
WO2020179839A1 (ja) * 2019-03-05 2020-09-10 浜松ホトニクス株式会社 受光装置、及び受光装置の製造方法
US11556000B1 (en) 2019-08-22 2023-01-17 Red Creamery Llc Distally-actuated scanning mirror
DE102019214841A1 (de) * 2019-09-27 2021-04-01 Robert Bosch Gmbh Filtervorrichtung für ein Lidar-System
DE102021113962A1 (de) 2021-05-31 2022-12-01 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Empfangseinrichtung einer Detektionsvorrichtung, Detektionsvorrichtung, Fahrzeug mit wenigstens einer Detektionsvorrichtung und Verfahren zum Betreiben wenigstens einer Detektionsvorrichtung

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10503279A (ja) * 1994-07-08 1998-03-24 フォースクニングスセンター・リセー 光学的測定方法および装置
US6624899B1 (en) * 2000-06-29 2003-09-23 Schmitt Measurement Systems, Inc. Triangulation displacement sensor
WO2010123532A2 (en) * 2009-01-21 2010-10-28 Raytheon Company Energy efficient laser detection and ranging system
WO2014121139A1 (en) * 2013-02-01 2014-08-07 Bio-Rad Laboratories, Inc. Detection system with one-piece optical element
KR20150047215A (ko) * 2013-10-24 2015-05-04 현대모비스 주식회사 회전형 라이다 센서를 이용한 타겟 차량 감지 장치 및 회전형 라이다 센서
KR20150089673A (ko) * 2014-01-28 2015-08-05 엘지이노텍 주식회사 카메라 장치
KR20160112876A (ko) * 2015-03-20 2016-09-28 주식회사 엠쏘텍 라이다 장치

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2347261A (en) * 1998-12-23 2000-08-30 Secr Defence Multiple-layer imaging system
CN101430377B (zh) * 2008-11-18 2011-06-22 北京航空航天大学 基于apd阵列的非扫描3d成像激光雷达光学系统
EP2633364B1 (en) * 2010-10-25 2023-09-06 Nikon Corporation Apparatus, optical assembly, method for inspection or measurement of an object and method for manufacturing a structure
CN103513425A (zh) * 2012-06-27 2014-01-15 北京理工大学 基于全息光学元件的机载激光雷达对地观测照明成像光照匀化系统
DE102012222421A1 (de) 2012-12-06 2014-06-12 Robert Bosch Gmbh Bildanzeigeeinheit und Verfahren zum Betreiben einer Bildanzeigeeinheit
DE102013215627A1 (de) * 2013-08-08 2015-02-12 Robert Bosch Gmbh Lichtdetektionsvorrichtung und Steuerverfahren
US9575184B2 (en) * 2014-07-03 2017-02-21 Continental Advanced Lidar Solutions Us, Inc. LADAR sensor for a dense environment

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10503279A (ja) * 1994-07-08 1998-03-24 フォースクニングスセンター・リセー 光学的測定方法および装置
US6624899B1 (en) * 2000-06-29 2003-09-23 Schmitt Measurement Systems, Inc. Triangulation displacement sensor
WO2010123532A2 (en) * 2009-01-21 2010-10-28 Raytheon Company Energy efficient laser detection and ranging system
WO2014121139A1 (en) * 2013-02-01 2014-08-07 Bio-Rad Laboratories, Inc. Detection system with one-piece optical element
KR20150047215A (ko) * 2013-10-24 2015-05-04 현대모비스 주식회사 회전형 라이다 센서를 이용한 타겟 차량 감지 장치 및 회전형 라이다 센서
KR20150089673A (ko) * 2014-01-28 2015-08-05 엘지이노텍 주식회사 카메라 장치
KR20160112876A (ko) * 2015-03-20 2016-09-28 주식회사 엠쏘텍 라이다 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20190346569A1 (en) 2019-11-14
WO2018137950A1 (de) 2018-08-02
EP3574345A1 (de) 2019-12-04
US10914839B2 (en) 2021-02-09
KR102548146B1 (ko) 2023-06-28
CN110249239A (zh) 2019-09-17
DE102017201127A1 (de) 2018-07-26
JP2020505620A (ja) 2020-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102548146B1 (ko) 광학 어셈블리 및 이와 같은 유형의 광학 어셈블리를 갖는 라이다 장치
US20220214454A1 (en) Optical imaging transmitter with brightness enhancement
US20210333365A1 (en) Optical system for detecting a scanning field
JP7230443B2 (ja) 距離測定装置及び移動体
KR20200102900A (ko) 라이다 장치
US9441960B2 (en) Device for generating an optical dot pattern
JP6833924B2 (ja) 光電センサ及び物体検出方法
JP2007109923A (ja) 光検出装置およびそれを用いた光通信システム
CN110850388A (zh) 具有至少一个散射盘元件的激光雷达设备
CN110753853B (zh) 用于光学传感器的滤波器装置
KR101620594B1 (ko) 다기능 분광장치
US20200408883A1 (en) Lidar device for situation-dependent scanning of solid angles
US20230408727A1 (en) Folded optical paths incorporating metasurfaces
US20220276346A1 (en) Receiving unit for a lidar device
US20230392901A1 (en) Wide-Angle Seeker
WO2022266895A1 (en) Optical detection system with anamorphic prism
US20230067699A1 (en) Optoelectronic sensor and method of detecting objects in a monitored zone
US20220381961A1 (en) Optical system with a filter element
US20190377069A1 (en) Receiving device for a lidar system
JP6732442B2 (ja) 光波距離測定装置
TWM575532U (zh) Total reflection telecentric flat field focusing mirror group and hyperspectral image detecting device thereof and laser beam scanning device
CN115079129A (zh) 光学感测系统

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right