KR20190143689A - 이중 구조를 갖는 라이다 장치 - Google Patents

이중 구조를 갖는 라이다 장치 Download PDF

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Abstract

전술한 과제를 해결하기 위한 본 개시의 몇몇 실시예들에 따라, 라이다(LIDAR) 장치가 개시된다. 라이다 장치는, 제 1 광을 조사하는 광송신부; 상기 광송신부에서 조사된 상기 제 1 광을 내부 공간을 통해 통과시키는 광송신관; 및 상기 광송신관이 삽입되는 제 1 통로가 형성되고, 상기 광송신관을 통과한 상기 제 1 광을 사전 결정된 방향으로 반사시키는 제 1 사경부를 내부에 수용하며, 그리고 상기 제 1 사경부에 의해 사전 결정된 방향으로 반사된 상기 제 1 광을 외부로 통과시키는 제 2 통로가 형성되는 어셈블리 구조체(assembly structure); 를 포함할 수 있다.

Description

이중 구조를 갖는 라이다 장치{LIDAR APPARATUS INCLUDING DUAL STRUCTURE}
본 개시는 라이다 장치에 대한 것으로, 구체적으로 이중 구조를 갖는 라이다 장치에 관한 것이다.
라이다(LIDAR, light detection and ranging)는 레이저를 목표물에 비춤으로써 사물까지의 거리, 방향, 속도, 온도, 물질 분포 및 농도 특성 등을 감지할 수 있는 기술이다. 라이다는 일반적으로 높은 에너지 밀도와 짧은 주기를 가지는 펄스 신호를 생성할 수 있는 레이저의 장점을 활용하여 보다 정밀한 대기 중의 물성 관측 및 거리 측정 등에 활용될 수 있다.
라이다 기술은 탐조등 빛의 산란 세기를 통하여 상공에서의 공기 밀도 분석 등을 위한 목적으로 1930년 대 처음 시도되었으나, 1960년대 레이저의 발명과 함께 비로소 본격적인 개발이 시작되었다. 1970년대 이후 레이저 광원 기술의 지속적인 발전과 함께 다양한 분야에 응용 가능한 라이다 센서 기술들이 개발되었다. 라이다는 항공기, 위성 등에 탑재되어 정밀한 대기 분석 및 지구환경 관측을 위한 중요한 관측 기술로 활용되고 있으며, 또한 우주선 및 탐사 로봇에 장착되어 사물까지의 거리 측정 등 카메라 기능을 보완하기 위한 수단으로 활용되고 있다. 지상에서는 원거리 거리 측정, 자동차 속도 위반 단속 등을 위한 간단한 형태의 라이다 센서 기술들이 상용 화되어 왔으며, 최근에는 3D 리버스 엔지니어링(3D reverse engineering) 및 미래 무인자동차를 위한 레이저 스캐너(laser scanner) 및 3D 영상 카메라의 핵심 기술로 활용되면서 그 활용성과 중요성이 점차 증가되고 있다.
라이다 시스템은 타겟을 탐지하기 위한 센싱광을 생성하고 조사하는 광학장치와 센싱광을 이용하여 타겟을 탐지 하는 스캐너로 구분된다. 라이다 스캐너는 광학장치로부터 조사되는 센싱광의 방향과 45도 각도를 이루며 회전 하는 미러를 구비하여, 센싱광이 광학장치로부터 전송되는 방향에 수직인 평면에 존재하는 타겟을 탐지한다.
한편, 라이다 장치는 광원과 미러를 구비하여 센싱광이 미러로부터 반사되어 라이다 스캐너로 조사되도록 구성될 수 있다. 이 경우에, 광원으로부터 조사된 센싱광은 미러에 의해 반사되어 외부로 조사된다.
구체적으로, 도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 라이다 장치에 따르면, 광원(1000)으로부터 조사된 센싱 광은 미러(4000)에 의해 반사되어 제 1 경로(1100)를 통해 외부로 조사되었다. 또한, 그리고, 종래 기술에 따른 라이다 장치에 따르면, 스캐너(2000)는 외부 오브젝트(3000)에 반사된 후 제 2 경로(2100)를 통해 내부로 들어오는 센싱 광을 센싱할 수 있었다. 다만, 제 1 경로(1100)를 통해 외부로 조사되는 센싱 광 중 일부는 외부로 조사되지 않고 바로 스캐너(2000)로 반사될 수 있어(도 1의 1200) 스캐너를 통해 센싱되는 센싱 광에 노이즈가 발생하게 된다는 문제가 존재하였다. 그리고 이러한 노이즈로 인하여, 라이다 장치의 센싱 효율이 감소된다는 문제도 존재하였다.
따라서, 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하는 개선된 라이다 장치를 개발할 필요성이 절실한 실정이다.
본 개시는 전술한 배경기술에 대응하여 안출된 것으로, 이중 구조를 갖는 라이다 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
*
전술한 과제를 해결하기 위한 본 개시의 일 실시예들에 따라, 라이다 장치가 개시된다. 라이다(LIDAR) 장치는 제 1 광을 조사하는 광송신부; 상기 광송신부에서 조사된 상기 제 1 광을 내부 공간을 통해 통과시키는 광송신관; 및 상기 광송신관이 삽입되는 제 1 통로가 형성되고, 상기 광송신관을 통과한 상기 제 1 광을 사전 결정된 방향으로 반사시키는 제 1 사경부를 내부에 수용하며, 그리고 상기 제 1 사경부에 의해 사전 결정된 방향으로 반사된 상기 제 1 광을 외부로 통과시키는 제 2 통로가 형성되는 어셈블리 구조체(assembly structure);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 라이다 장치는, 상기 제 1 광이 외부 오브젝트에 의해 산란된 제 2 광을 수용하는 광수신부; 를 더 포함하고, 상기 어셈블리 구조체는: 상기 어셈블리 구조체의 상부의 적어도 일부분에 형성되어 상기 제 2 광을 상기 광수신부로 반사시키는 제 2 사경부; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 사경부의 적어도 일부분에 상기 제 1 통로의 적어도 일부를 형성하는 개구부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 어셈블리 구조체는: 상기 어셈블리 구조체가 회전이 가능하도록 동력을 제공받는 스핀들부; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 스핀들부는: 상기 어셈블리 구조체의 하부에 위치할 수 있다.
또한, 상기 광송신관은: 상기 어셈블리 구조체의 회전축 상에 위치할 수 있다.
또한, 상기 제 2 통로는, 상기 제 1 통로와 수직인 방향에 위치할 수 있다.
또한, 상기 광송신관은: 상기 어셈블리 구조체의 회전 운동을 지지할 수 있다.
또한, 상기 광송신관은: 상기 광송신관을 하우징에 고정시키는 결속부; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 어셈블리 구조체는: 상기 제 2 통로의 일단부에서 외주면을 향하여 연장되어 상기 제 2 통로의 일단부와 상기 제 2 사경부 사이에 위치하는 차단부; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 사경부는, 상기 제 2 통로의 일단부와 마주보는 타단부 및 제 2 통로의 하면 사이에 위치할 수 있다.
또한, 상기 제 1 사경부는, 상기 제 1 통로와 상기 제 2 통로가 접하는 영역에 위치할 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 기술적 해결 수단은 이상에서 언급한 해결 수단들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 해결 수단들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시는 이중 구조를 갖는 라이다 장치를 제공함으로써, 개선된 성능의 라이다 장치를 제공할 수 있다.
발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 반야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
다양한 양상들이 이제 도면들을 참조로 기재되며, 여기서 유사한 참조 번호들은 총괄적으로 유사한 구성요소들을 지칭하는데 이용된다. 이하의 실시예에서, 설명 목적을 위해, 다수의 특정 세부사항들이 하나 이상의 양상들의 총체적 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 그러한 양상(들)이 이러한 구체적인 세부사항들 없이 실시될 수 있음은 명백할 것이다. 다른 예시들에서, 공지의 구조들 및 장치들이 하나 이상의 양상들의 기재를 용이하게 하기 위해 블록도 형태로 도시된다.
도 1은 종래의 라이다 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치의 개략적인 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치의 일부 구성의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치의 외부로 조사되는 레이저의 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치의 외부로부터 산란되는 레이저를 수신하는 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 라이다 장치의 전체 구성의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 표시된 구성요소의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
이하, 도면 부호에 관계 없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자나 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자나 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자나 구성요소를 다른 소자나 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자나 구성요소 일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
구성 요소(elements) 또는 층이 다른 구성 요소 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성 요소 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 구성 요소가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소 또는 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성 요소를 뒤집을 경우, 다른 구성 요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성 요소는 다른 구성 요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성 요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 인접은 두 객체가 서로 접하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 두 객체가 서로 접하지는 않지만 두 객체가 가까이 있는 것을 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 따른 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치의 개략적인 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치의 일부 구성의 분해 사시도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치의 외부로 조사되는 광의 경로를 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치의 외부로부터 산란되는 광을 수신하는 경로를 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 라이다 장치의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 라이다 장치(1)는 광을 목표물에 비춤으로써 사물까지의 거리, 방향, 속도, 온도, 물질 분포 및 농도 특성 중 적어도 하나를 감지할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 라이다 장치(1)는 펄스 신호를 방출하고, 측정 범위 내에 있는 오브젝트(Object)들로부터 반사 펄스 신호들이 감지되는 시간을 측정함으로써, 오브젝트와 라이다 장치(1)사이의 거리를 측정할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 라이다 장치(1)는 송수신 일체형 광학장치일 수 있다. 이 경우, 라이다 장치(1)는 제 1 광(예를 들어, 레이저 등)을 조사할 수 있고, 오브젝트로부터 산란된 제 2 광을 감지할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 라이다 장치(1)는 제 1 광을 조사하는 광송신부(500)와 제 2 광을 수용하는 광수신부(600)를 포함할 수 있다. 여기서, 제 2 광은, 외부로 조사된 광이 외부 오브젝트에 의해 산란되어 라이다 장치(1)를 향하여 이동하는 광을 의미할 수 있다.
광송신부(500)에서 조사된 광(예를 들어, 광 등)은 오브젝트로부터 산란됨으로써, 제 2 광을 발생시킬 수 있다. 광신호는 광수신부(600)에 의해 수신될 수 있다. 라이다 장치(1)는 광수신부(600)에서 수신된 제 2 광들을 조합하여 이미지 영상을 생성할 수 있다.
예를 들어, 라이다 장치(1)는 광을 조사하고, 오브젝트로부터 산란되는 광을 감지하는 단계를 복수회 반복하며, 복수회 동안 수집된 광신호들을 이용하여 이미지를 생성할 수 있다.
또한, 예를 들어, 라이다 장치(1)는 단일 또는 여러 개의 레이저 빔을 이용하여 회전 또는 미러 주사(mirror-scanning)의 방식으로 주변 공간에 있는 사물의 거리 정보등을 수집함으로써, 2차원 및 3차원 영상을 획득할 수 있다. 또한, 라이다 장치(1)는 단일 레이저 빔을 관측 대상 공간에 동시에 확대 조사하고, 반사된 광을 다중 배열 수신소자를 통하여 수신함으로써, 세분화된 화소 별 거리 정보를 획득할 수 있고, 이를 이용하여 실시간으로 이미지 영상을 획득할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치(1)는 광송신관(100), 어셈블리 구조체(assembly structure, 200), 광송신부(500), 광수신부(600) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 다만, 상술한 구성 요소들은 라이다 장치(1)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 라이다 장치(1)는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
광송신부(500)는 다양한 특성을 갖는 제 1 광을 조사할 수 있다. 예를 들어, 광송신부(500)는 위상, 출력, 파장, 스펙트럼 특성, 펄스 폭 및 펄스 모양 등이 다양한 광을 조사할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
광송신부(500)는 다양한 모듈에 의해 구성될 수 있다. 광송신부(500)는 특정 파장의 제 1 광을 조사하는 레이저 광원, 파장이 가변하는 제 1 광을 조사하는 레이저 광원, 저전력이 가능한 반도체 레이저 다이오드에 의해 구성될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
광송신관(100)은 광송신부(500)에서 조사된 제 1 광을 내부 공간을 통해 통과시킬 수 있다. 구체적으로, 광송신관(100)의 일단부는 광송신부(500)에 접할 수 있고, 광송신관(100)의 타단부는 어셈블리 구조체의 내부에 삽입될 수 있다. 이 경우에, 광송신관(100)은 광송신부(500)에서 조사된 광을 외부로 노출시키지 않고 어셈블리 구조체(200)의 내부로 통과시킬 수 있다. 또한, 광송신관(100)은 광송신부에서 조사된 광을 외부로 노출시키지 않기 위해 빛이 투과되기 어려운 물질로 구성될 수 있다.
광송신관(100)은 광송신관(100)을 하우징(700)에 고정시키는 결속부(110)를 더 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 광송신관(100)이 결속부(110)를 통해 하우징(700)에 고정되는 경우, 광송신관(100)은 어셈블리 구조체(200)가 스핀들부(260)를 통해 동력을 제공 받아 회전할 때 고정자(stator)가 될 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3을 다시 참조하면, 광송신관(100)은 어셈블리 구조체(200)의 제 1 통로(210)에 삽입됨으로써 어셈블리 구조체(200)의 회전 운동을 지지할 수 있다.
예를 들어, 광송신관(100)의 일단부가 원형으로 형성 될 수 있고, 광송신관(100)은 대응되는 원형의 형상을 가진 제 1 통로(210)를 통해 어셈블리 구조체(200)에 삽입 될 수 있다.
다만, 이에 한정되지 않고, 광송신관(100)은 다양한 방법과 형상으로 어셈블리 구조체에 삽입될 수 있다.
상술한 바와 같이, 광송신관(100)이 어셈블리 구조체(200)의 회전 운동을 지지하는 경우, 어셈블리 구조체(200)의 회전 운동을 지지하기 위한 별도의 지지 수단이 필요 없게 된다. 따라서, 라이더 장치(1)의 부품의 수가 줄어들 수 있고, 라이더 장치(1)의 크기가 줄어들 수 있다.
한편, 어셈블리 구조체(200)는 제 1 통로(210), 제 1 사경부(220), 제 2 통로(230), 제 2 사경부(240), 차단부(250) 및 스핀들부(260)를 포함할 수 있다. 다만, 상술한 구성 요소들은 어셈블리 구조체(200)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 어셈블리 구조체는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 어셈블리 구조체(200)는 상부 구조물(201) 및 하부 구조물(202)의 결합으로 형성될 수 있다. 이 경우, 상부 구조물(201)은 제 1 통로(210), 제 1 사경부(220) 및 차단부(250)를 포함할 수 있고, 하부 구조물(202)은 제 2 사경부(240), 제 2 통로(230) 및 스핀들부(260)를 포함할 수 있다.
어셈블리 구조체(200)는 각각의 구성 요소를 조립하여 형성된 구조체일 수도 있고, 상술한 구성 요소들이 일체로 형성되어 어셈블리 구조체(200)를 형성할 수도 있다.
한편, 상부 구조물(201)에 형성된 관통 홀이 제 1 통로(210)를 형성할 수 있다. 상부 구조물(201)에 포함된 제 1 통로(210)에는 상술한 바와 같이 광송신관(100)이 삽입될 수 있다.
예를 들어, 제 1 통로(210)는 광송신관(100)에 대응하는 형상을 가질 수 있고, 따라서 제 1 통로(210)는 광송신부(500)와 접하지 않는 광송신관(100)의 일단부를 어셈블리 구조체(200)의 내부로 삽입시킬 수 있다. 이 경우에, 제 1 통로(210)는 광송신부(500)에서 조사된 광이 삽입된 광송신관(100)을 통해 어셈블리 구조체의 내부로 전달되도록 허용할 수 있다.
도 4를 참조하면, 제 1 사경부(220)는 제 1 통로(210) 및 제 2 통로가 접하는 영역(A)에 위치할 수 있다. 또한, 제 1 사경부(220)는 제 2 통로(230)의 일단부와 마주보는 타단부 및 제 2 통로(230)의 하면 사이에 위치할 수 있다. 여기서, 제 2 통로(230)의 일단부는 상면에 차단부(250)가 설치된 부분일 수 있다.
제 1 사경부(220)는 광송신부(500)에서 조사된 제 1 광을 반사시킴으로써, 광송신부(500)에서 조사된 제 1 광의 방향을 변경시킬 수 있다.
구체적으로, 광송신부(500)에서 조사된 제 1 광은 광송신관(100)을 통해 어셈블리 구조체(200) 내부로 전달될 수 있다. 어셈블리 구조체(200)의 내부에 삽입된 광송신관(100)은 제 1 사경부(220)가 위치한 방향을 향할 수 있어 광송신부(500)에서 조사된 광은 광송신관(100)을 통과하여 제 1 통로(210)를 통해 제 1 사경부로 전달될 수 있다. 이 경우에, 제 1 사경부(220)는 어셈블리 구조체(200)의 내부로 전달된 제 1 광을 반사시킴으로써 제 1 광의 이동 경로를 사전 결정된 방향으로 변경시킬 수 있다.
반사되는 제 1 광이 향하는 사전 결정된 방향은 다양할 수 있다. 예를 들어, 제 1 사경부는 광송신부(500)에서 조사된 광의 이동 경로(D1)와 45도의 각도를 가지도록 위치할 수 있다. 이 경우에, 사전 결정된 방향으로 변경된 광의 이동 경로(D2)는 광송신부(500)에서 조사된 광의 이동 경로(D1)와 90도를 이룰 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 제 1 사경부(220)는 광의 방향을 다양한 방향으로 변경시킬 수 있다.
제 1 사경부(220)는 다양한 렌즈 또는 다양한 미러로 구성될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제 1 사경부(220)는 사경 미러로 구성될 수 있다. 다른 예로, 제 1 사경부(220)는 프리즘 미러로 구성될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
제 1 사경부(220)에 의해 사전 결정된 방향으로 반사된 제 1 광은 제 2 통로를 통해 외부로 조사될 수 있다. 예를 들어, 제 1 사경부(220)가 제 2 통로의 일단부에 위치할 수 있고, 상기 제 2 통로의 일단부와 마주보는 타단부는 외부 방향으로 개방되어 있을 수 있다. 이 경우에, 제 1 사경부에 의해 반사된 광은 제 2 통로를 통과하여 어셈블리 구조체(200)의 외부로 조사될 수 있다.
도 2 및 도 3를 다시 참조하면, 어셈블리 구조체(200)는 어셈블리 구조체(200)의 상부의 적어도 일부분에 형성되어 외부로부터 산란되는 제 2 광을 광수신부(600)로 반사시키는 제 2 사경부(240)를 포함할 수 있다.
제 2 사경부(240)는 외부 오브젝트로부터 산란되는 제2 광을 광수신부(600)로 반사시킬 수 있다. 여기서, 제 2 광은, 외부로 조사된 광이 외부 오브젝트에 의해 산란되어 라이다 장치(1)를 향하여 이동하는 광을 의미할 수 있다. 예를 들어, 제 2 사경부(240)는 어셈블리 구조체(200)의 상부의 적어도 일부분에 형성될 수 있다.
일례로, 제 2 사경부(240)는 어셈블리 구조체(200)의 상부의 전체에 형성될 수 있다. 이 경우에, 제 2 사경부(240)는 외부로부터 산란되는 레이저를 어셈블리 구조체(200)의 위에 배치된 광수신부(600)로 반사시킬 수 있다.
다른 일례로, 제 2 사경부(240)는 어셈블리 구조체(200)의 상부의 일부분에 형성될 수 있다.
다만, 상술한 예시에 한정되지 않고 제 2 사경부(240)는 광수신부(600)의 위치에 따라 다양한 위치에 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 광송신부(500)에서 조사된 제 1 광을 사전 결정된 방향으로 반사시켜 외부로 조사하는 제 1 사경부(220)는 어셈블리 구조체(200)의 내부에 수용될 수 있다. 반면, 외부 오브젝트로부터 산란되어 라이다 장치(1)를 향하여 이동하는 제 2 광은 제 2 사경부(240)를 통해 반사되어 광수신부(600)로 이동할 수 있다. 이 경우, 제 2 광은 광수신부(600)를 통해 감지될 수 있다.
즉, 몇몇 실시예에 따른, 라이다 장치(1)는 광을 외부로 조사하는 공간과 외부로부터 반사된 광을 수신하는 공간이 분리되어 광이 외부로 조사되지 않고 바로 광수신부(600)로 반사되는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해, 몇몇 실시예에 따른 라이다 장치(1)에서 제 2 광을 감지할 때 발생하게 되는 노이즈가 감소될 수 있다.
한편, 제 2 광은 제 1 사경부(220)를 통해 반사될 수도 있다. 하지만, 광수신부(600)가 광송신관(100) 상부에 존재하지 않기 때문에, 제 1 사경부(220)를 통해 반사된 제 2 광은 광수신부(600)에서 감지될 수 없다.
한편, 도 2 및 도 3을 다시 참조하면, 어셈블리 구조체(200)의 상부 구조물(201)은 제 1 광이 광수신부(600)로 이동하는 것을 방지하는 차단부(250)를 포함할 수 있다.
차단부(250)는 제 2 통로(230)의 일단부에서 외주면을 향하는 방향으로 연장될 수 있다. 그리고, 차단부(250)는 제 2 통로(230)의 일단부와 제 2 사경부(240) 사이에 위치할 수 있다. 이와 같이, 차단부(250)가 어셈블리 구조체(200)에 포함되기 때문에, 제 2 통로(230)를 통해 조사되는 제 1 광이 광수신부(600)에서 감지되지 않을 수 있다. 따라서, 라이다 장치(1)에서 제 2 광을 감지할 때 발생하게 되는 노이즈가 감소될 수 있다.
한편, 제 2 사경부(240)의 적어도 일부분에 제 1 통로(210)의 적어도 일부를 형성하는 개구부가 형성될 수 있다. 어셈블리 구조체(200)에 제 1 통로(210)가 형성되어 있기 때문에, 제 2 사경부(240)의 적어도 일부분에 제 1 통로(210)를 형성하는 개구부가 형성될 수 있다.
예를 들어, 제 1 통로(210)는 제 2 사경부(240)가 위치한 어셈블리 구조체(200)의 상부에 형성될 수 있다. 이 경우에, 광송신부(500)에서 조사된 레이저는 제 2 통로(230)를 통해 어셈블리 구조체(200)의 내부로 전달될 수 있다. 광송신부(500)에서 조사된 레이저는 제 2 통로를 통해 어셈블리 구조체(200)의 외부로 조사될 수 있다. 따라서, 광송신부(500)에서 조사된 레이저가 외부에 조사되지 않고 제 2 사경부에 의해 바로 광수신부(600)로 조사되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 5를 참조하면, 라이다 장치(1)는 제 2 광을 수용하는 광수신부(600)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광수신부(600)는 외부의 오브젝트로부터 산란된 제 1 광을 포커싱(focusing)함으로써 수신할 수 있다. 광수신부(300)는 수신된 레이저에 대한 정보를 획득하여 제어부(미도시)에 전송할 수 있다. 이 경우에, 제어부(미도시)는 광수신부(600)에서 수신된 레이저에 대한 정보들을 조합하여 이미지 영상을 생성할 수 있다.
광수신부(600)는 다양한 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광수신부(600)는 볼록렌즈 또는 오목렌즈를 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
광수신부(600)는 다양한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 광수신부(600) 어셈블리 구조체(200)의 위에 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 광수신부(600)는 외부로부터 광을 수신할 수 있는 다양한 위치에 배치될 수 있다.
한편, 도 2 및 도 3을 참조하면, 어셈블리 구조체(200)의 하부 구조물에 포함된 스핀들부(260)는 동력부로부터 동력을 제공받아 어셈블리 구조체(200)를 회전시킬 수 있다. 여기서, 스핀들부(260)는 어셈블리 구조체(200)의 하부에 위치할 수 있다.
도 6을 참조하면, 광송신관(100)은 결속부(110)를 통해 하우징(700)에 고정되어 어셈블리 구조체(200)가 스핀들부(260)를 통해 동력을 제공 받아 회전할 때 어셈블리 구조체(200)를 지지할 수 있다. 즉, 광송신관(100)은 스핀들부(260)를 통해 어셈블리 구조체(200)가 회전할 때 회전 축이 될 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 스핀들부(260)의 상면에 제 2 통로(230)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 스핀들부(260)는 상면의 적어도 일 영역 상에 광이 외부로 조사되는 경로를 따라 상방으로 연장된 연장부를 구비할 수 있다. 또한, 상부 구조물(201)은 하면의 적어도 일 영역 상에 광이 외부로 조사되는 경로를 따라 내부로 파인 덴트(dent) 영역을 구비할 수 있다. 상기 덴트 영역에 상기 연장부가 삽입됨으로써 제 2 통로(230)가 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 방법을 통해 제 2 통로(230)가 형성될 수 있다.
한편, 몇몇 실시예에 따르면, 광송신관(100)과 동일하게 제 1 통로(210) 및 제 2 통로(230)도 광을 외부로 노출시키지 않기 위해 빛이 투과되기 어려운 물질로 구성될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (12)

  1. 라이다(LIDAR) 장치에 있어서,
    제 1 광을 조사하는 광송신부;
    상기 광송신부에서 조사된 상기 제 1 광을 내부 공간을 통해 통과시키는 광송신관; 및
    상기 광송신관이 삽입되는 제 1 통로가 형성되고, 상기 광송신관을 통과한 상기 제 1 광을 사전 결정된 방향으로 반사시키는 제 1 사경부를 내부에 수용하며, 그리고 상기 제 1 사경부에 의해 사전 결정된 방향으로 반사된 상기 제 1 광을 외부로 통과시키는 제 2 통로가 형성되는 어셈블리 구조체(assembly structure);
    를 포함하는,
    라이다 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광이 외부 오브젝트에 의해 산란된 제 2 광을 수용하는 광수신부;
    를 더 포함하고,
    상기 어셈블리 구조체는:
    상기 어셈블리 구조체의 상부의 적어도 일부분에 형성되어 상기 제 2 광을 상기 광수신부로 반사시키는 제 2 사경부;
    를 더 포함하는,
    라이다 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 사경부의 적어도 일부분에 상기 제 1 통로의 적어도 일부를 형성하는 개구부가 형성되는,
    라이다 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 어셈블리 구조체는:
    상기 어셈블리 구조체가 회전이 가능하도록 동력을 제공받는 스핀들부;
    를 더 포함하는,
    라이다 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스핀들부는:
    상기 어셈블리 구조체의 하부에 위치하는,
    라이다 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광송신관은:
    상기 어셈블리 구조체의 회전축 상에 위치하는,
    라이다 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 통로는,
    상기 제 1 통로와 수직인 방향에 위치하는,
    라이다 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광송신관은:
    상기 어셈블리 구조체의 회전 운동을 지지하는,
    라이다 장치
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광송신관은:
    상기 광송신관을 하우징에 고정시키는 결속부;
    를 더 포함하는,
    라이다 장치
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 어셈블리 구조체는:
    상기 제 2 통로의 일단부에서 외주면을 향하여 연장되어 상기 제 2 통로의 일단부와 상기 제 2 사경부 사이에 위치하는 차단부;
    를 더 포함하는,
    라이다 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 사경부는,
    상기 제 2 통로의 일단부와 마주보는 타단부 및 제 2 통로의 하면 사이에 위치하는,
    라이다 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 사경부는,
    상기 제 1 통로와 상기 제 2 통로가 접하는 영역에 위치하는,
    라이다 장치.

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