KR20200011313A - 라이다 광학 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 라이다 광학 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 본체 하우징 전면부에 구비되는 전면 윈도우, 상기 본체 하우징 내측에서 상기 전면 윈도우를 향해 관통하는 레이저빔의 입사 및 반사각을 조절하기 위하여 전자석 작동 축(Electromagnetic Shaft)으로 각도 조절이 가능한 반사미러를 포함하여 구성되는 미러모듈, 상기 반사미러의 전방 일측단 및 전방 타측단에서 레이저빔을 발신하고 수신하기 위한 기능을 수행하는 하나 이상의 레이저모듈 및 상기 미러모듈 및 하나 이상의 레이저모듈 간의 시간 동기와 위치 동기를 제어하는 기능을 수행하는 제어모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 라이다 광학 장치를 제공함으로서, 모터 등을 사용하여 반사미러를 회전하고 제어하는 복잡한 구성을 사용하는 기존의 라이다 광학 장치보다 구조를 간단하게 하고 비용을 절감하는 효과가 있다.

Description

라이다 광학 장치{LIDAR OPTICAL APPARATUS}
본 발명은 라이다 광학 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전 중심 축을 기준으로 각도 조절이 가능하도록 동작하는 반사미러를 제공하는 라이다 광학 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 자동차 또는 이동형 로봇 등에서 주변의 지형 또는 물체를 감지하기 위하여 레이저 레이다 장치(라이다, LIDAR - Light Detection And Ranging)가 많이 사용되고 있다.
이러한 라이다 장치는, 펄스 레이저광을 대기중에 발사해 그 반사체 또는 산란체를 이용하여 거리 또는 대기현상 등을 측정하는 장치로서, 반사광의 시간측정은 클럭펄스로 계산하며, 그 진동수 30㎒로 5m, 150㎒로 1m의 분해능을 가진다.
그러므로 주변 영역으로 레이저 광을 조사하고 주변 물체 또는 지형에 반사되어 되돌아오는 반사광의 시간과 강도 등을 이용함으로써, 측정 대상물의 거리와 속도, 형상을 측정하거나 주변의 물체나 지형을 정밀하게 스캔할 수 있는 것이다.
또한, 이러한 라이다는 로봇 및 무인자동차의 전방 장애물 검출용 센서, 속도측정용 레이더 건, 항공 지오-맵핑장치, 3차원 지상조사, 수중 스캐닝 등 다양한 분야에서도 널리 적용되고 있다.
그런데, 종래의 지상 라이다는 화각에 상응하게 빔 폭이 넓은 레이저를 방출하고 화각 내의 모든 방향으로 부터 동시에 반사광을 획득하여 반사체와의 거리를 획득하기 때문에, 출력이 매우 높은 레이저 모듈을 필요로 하며 따라서 매우 가격이 비싸다는 문제점이 있다. 또한, 출력이 높은 레이저 모듈은 크기가 크고, 라이다 장치의 전체적인 크기를 키우는 요인으로 작용하게 된다.
특히, 전방향 스캔(Panoramic Scanning) 기능을 구비하는 라이다 장치의 경우, 송신광학계와 수신광학계를 포함하여 장치 전체가 회전하여 동작하게 된다. 그런데 이와 같은 장치 전체를 회전시키게 되는 경우 시스템 크기는 더욱 커지게 되는데, 이는 미관상으로도 좋지 않을 뿐만 아니라, 가격 및 소비전력 상승의 문제를 더욱 심화시키게 된다.
또한, 종래의 스캐닝 라이다의 경우, LASER의 반사, 굴절각을 산란시키기 위해서는 반사미러(Mirror)의 각도를 변경하기 위한 입사/반사각의 변경이 필요하고, 특정 관심영역에 대한 집중스캔이 어려우며, 다양한 레이저 패턴의 조사가 불가하고, 다수의 레이저 및 수광부 등의 사용으로 제조비용이 고가화 되고, 구현되는 구조가 복잡해지는 문제가 있다.
이러한 본 발명의 배경기술로 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0078031(2017.07.07.)에 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다에 관한 것이 공지되어 있다.
상기 배경기술은 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다에 관한 것으로서, 측정 타겟으로 진행하는 펄스 레이저를 반사하는 반사미러를 모터를 통해 360도 회전을 제어함과 동시에, 단일 혹은 소수의 레이저와 수신부 및 수직 방향으로 미러가 회전하는 구조를 통하여, 수직 영역이 확장된 넓은 영역에 대한 스캔을 수행하여 3차원 공간정보 획득에 기반을 둔 안전성을 확보할 수 있는 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다를 제공하는 데 있다.
그러나 상기 종래 기술은 반사 미러를 360도 회전시키는 모터, 상기 반사 미러를 수직 방향으로 틸팅(tilting)되도록 제어하는 각도 조정부를 포함하는 구성을 개시하나, 상기 구성의 종래 기술은 360도 회전 모터를 사용하므로 기구구조의 설계에 있어 설계 자유도가 크게 제한되는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 각도 조절이 가능하도록 동작하는 반사미러를 통해 레이저빔을 반사 및 산란시킴으로써 스캔 성능을 향상시킬 수 있는 라이다 광학 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 반사미러의 후면에서 회전 중심축을 기준으로 X축과 Y축 방향으로 각도 조절이 가능하게 동작하는 전자석 작동 축(Electromagnetic Shaft)을 장착하여 전류강도에 의해 축(Shaft)의 길이를 가변 제어함으로써 반사미러의 회전 효과를 통해 스캔 성능을 향상시킬 수 있는 라이다 광학 장치를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 라이다 광학 장치에 있어서, 본체 하우징, 상기 본체 하우징 전면부에 구비되는 전면 윈도우, 상기 본체 하우징 내측에서 상기 전면 윈도우를 향해 관통하는 레이저빔의 입사 및 반사각을 조절하기 위하여 전자석 작동 축(Electromagnetic Shaft)으로 각도 조절이 가능한 반사미러를 포함하여 구성되는 미러모듈, 상기 반사미러의 전방 일측단 및 전방 타측단에서 레이저빔을 발신하고 수신하기 위한 기능을 수행하는 하나 이상의 레이저모듈 및 상기 미러모듈 및 하나 이상의 레이저모듈 간의 시간 동기와 위치 동기를 제어하는 기능을 수행하는 제어모듈을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 상기 미러모듈은 상기 반사미러의 후면에서 중심을 기준으로 좌측 또는 우측중의 어느 일단에 연결되어 Y축 방향의 각도 조절이 가능하도록 작동하는 제1전자석 작동 축(1st Electromagnetic Shaft)과 이에 대응되는 타측에서 상기 제1전자석 작동 축에 대응하여 Y축의 균형을 잡아주기 위한 제1 보조 축(1st Dummy-Shaft)이 구성되고, 상기 반사미러의 후면에서 중심을 기준으로 상측 또는 하측중의 어느 일단에 연결되어 X축 방향의 각도 조절이 가능하도록 작동하는 제2전자석 작동 축(2nd Electromagnetic Shaft)과 이에 대응되는 타측에서 상기 제2전자석 작동 축에 대응하여 X축의 균형을 잡아주기 위한 제2 보조 축(2nd Dummy-Shaft)이 구성되며, 상기 반사미러의 후면 중심에서 X축과 Y축의 각도 가변 작동 시 축 중심 고정 기능으로 작동하는 회전 중심 축(Rotating Axis)이 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 미러모듈은 하나 이상의 레이저모듈에 의한 레이저빔의 발신 신호 및 수신 신호의 시간 및 위치 제어를 위하여 상기 제어모듈과 연동하는 기능을 수행하기 위한 미러모듈 제어기판을 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 제1전자석 작동 축(1st Electromagnetic Shaft)과 제2전자석 작동 축(2nd Electromagnetic Shaft)은 제어모듈에서 제어되는 전류강도에 의해 축(Shaft)의 길이가 가변 제어 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 레이저모듈은 상기 반사미러의 좌측 전방에 위치하는 제1 레이저모듈 및 상기 반사미러의 우측 전방에 위치하는 제2 레이저모듈로 이루어진질 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 제1 레이저모듈 및 제2 레이저모듈은 상기 반사미러를 향하여 레이저빔을 조사하기 위하여 특정 주파수대의 펄스 레이저빔을 발진하는 레이저다이오드, 상기 반사미러를 통하여 반사되어진 펄스 레이저빔을 수광하여 광전 변환하기 위한 포토다이오드, 수신/발신되는 레이저빔을 집중시키는 기능을 위한 광학 렌즈와 덮개 하우징, 후단에서 이를 고정하고 지지하기 위한 브라킷 및 레이저빔의 발신 신호 및 수신 신호의 시간 및 위치를 제어하기 위하여 제어모듈과 연동하는 기능을 수행하기 위한 레이저모듈 제어기판을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 제1 레이저모듈 및 제2 레이저모듈 각각의 레이저다이오드는 레이저빔의 발신 위치를 상기 반사미러의 서로 다른 영역에서 조사(Scanning)되게 설정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 반사미러의 각도 조절이 가능하도록 동작하는 전자석 작동 축(Electromagnetic Shaft)을 이용하는 라이다 광학 장치를 통하여 레이저빔을 반사 및 산란시켜 공간적인 데이터를 확보할 수 있는 공간 스캔 성능을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 전자석 작동 축(Electromagnetic Shaft)을 이용하여 반사미러의 X축 Y축 방향으로 각도 조절을 함으로서, 모터 등을 사용하여 반사미러를 회전하고 제어하는 복잡한 구성을 사용하는 기존의 라이다 광학 장치보다 구조를 간단하게 하고 비용을 절감하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 라이다 광학 장치의 본체 하우징의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 본체 하우징의 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 라이다 광학 장치의 내부 구성을 예시하여 보여주는 내부사시도,
도 4는 본 발명에 따른 Y축 방향으로 반사미러의 각도 조절을 진행하는 미러모듈의 상태를 예시하는 측면도,
도 5는 본 발명에 따른 X축 방향에서의 반사미러 각도 조절을 진행하는 미러모듈의 상태를 예시하는 상측 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 라이다 광학 장치의 내부 구성 및 동작 상태를 예시하여 보여주는 평면도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 라이다 광학 장치의 본체 하우징(100)의 사시도이고, 도 2는 본체 하우징(100)의 측면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 라이다 광학 장치의 내부 구성을 예시하여 보여주는 내부사시도이다.
도시에서와 같이 본 발명은 라이다 광학 장치에 있어서, 본체 하우징(100)과 상기 본체 하우징(100) 전면부에 구비되는 전면 윈도우(110), 반사미러(121)의 각도 조절이 가능하게 하는 미러모듈(120), 하나 이상의 레이저모듈 및 제어모듈(미도시)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이에 상기 미러모듈(120)은 상기 본체 하우징(100) 내측에서 상기 전면 윈도우(110)를 향해 관통하는 레이저빔을 산란시키기 위하여 입사각, 반사각 또는 굴절각을 조정하기 위한 각도 조절이 가능하도록 동작하는 반사미러(121)를 포함한다.
본 발명의 특징에 있어서, 상기 미러모듈(120)은 상기 반사미러(121)의 후면에서 중심을 기준으로 좌측 또는 우측중의 어느 일단에 연결되어 Y축 방향의 각도 조절이 가능하도록 작동하는 제1전자석 작동 축(1st Electromagnetic Shaft)(122)와 이에 대응되는 타측에서 상기 제1전자석 작동 축에 대응하여 Y축의 균형을 잡아주기 위한 제1 보조 축(1st Dummy-Shaft)(123)이 구성된다.
또한, 상기 Y축의 구성과 동일하게 상기 반사미러(121)의 후면에서 중심을 기준으로 상측 또는 하측중의 어느 일단에 연결되어 X축 방향의 각도 조절이 가능하도록 작동하는 제2전자석 작동 축(2nd Electromagnetic Shaft)(125)와 이에 대응되는 타측에서 상기 제2전자석 작동 축에 대응하여 X축의 균형을 잡아주기 위한 제2 보조 축(2nd Dummy-Shaft)(126)이 구성되어진다..
이에 상기 반사미러(121)가 X축 방향과 Y축 방향으로의 각도 가변 작동 시에 상기 반사미러(121)의 후면 축 중심에서 고정 기능으로 역할을 담당하는 회전 중심 축(Rotating Axis)(124)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 제1전자석 작동 축(1st Electromagnetic Shaft)(122)와 제2전자석 작동 축(2nd Electromagnetic Shaft)(125)는 본 발명의 제어모듈에서 제어되는 전류강도에 의해 마그네틱 축(Shaft)의 길이가 가변 제어될 수 있다.
이는 전기나 유압, 압축 공기 등을 이용하는 원동 구동장치를 두루 일컫는 액추에이터와 같은 것으로서, 본 발명에서는 전자기식으로 작동되는 선형 액추에이터를 응용하여 제1전자석 작동 축(1st Electromagnetic Shaft)(122)와 제2전자석 작동 축(2nd Electromagnetic Shaft)(125)를 구성함으로서, 반사미러(121)의 X축과 Y축이 가변 조절되어 상기 반사미러(121)가 회전하는 것과 같은 효과를 낼 수 있게 되는 것이다.
그리고 본 발명의 상기 미러모듈(120)은 하나 이상의 레이저모듈에 의한 레이저빔의 발신 신호 및 수신 신호의 시간 및 위치 제어를 위하여 제어모듈과 연동하는 기능을 수행하기 위한 미러모듈(120) 제어기판을 더 포함할 수 있다.
상기 레이저모듈은 상기 반사미러(121)의 전방 일측단 및 전방 타측단에서 레이저빔을 발신하고 수신하기 위한 기능을 수행하는 하나 이상의 레이저모듈로 구성된다.
도 3에서와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 상기 레이저모듈은 상기 반사미러(121)의 좌측 전방에 위치하는 제1 레이저모듈(130) 및 상기 반사미러(121)의 우측 전방에 위치하는 제2 레이저모듈(140)로 이루어질 수 있다.
그리고 상기 제1 레이저모듈(130) 및 제2 레이저모듈(140)은 상기 반사미러(121)를 향하여 레이저빔을 조사하기 위하여 특정 주파수대의 펄스 레이저빔을 발진하는 레이저다이오드(132), 상기 반사미러(121)를 통하여 반사되어진 펄스 레이저빔을 수광하여 광전 변환하기 위한 포토다이오드(131), 수신/발신되는 레이저빔을 집중시키는 기능을 위한 광학 렌즈와 덮개 하우징, 후단에서 이를 고정하고 지지하기 위한 브라킷 및 레이저빔의 발신 신호 및 수신 신호의 시간 및 위치 제어를 위하여 제어모듈과 연동하는 기능을 수행하기 위한 레이저모듈 제어기판을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1 레이저모듈(130) 및 제2 레이저모듈(140) 각각의 레이저다이오드(132)는 레이저빔의 발신 위치를 상기 반사미러(121)의 서로 다른 영역에서 조사(Scanning)되게 설정될 수 있다. 예를 들어 상기 제1 레이저모듈(130)은 상기 반사미러(121)의 상단부에서 먼저 스캐닝을 수행하고, 상기 제2 레이저모듈(140)은 상기 반사미러(121)의 하단부에서 먼저 스캐닝을 수행할 수도 있는 것이다. 이는 상기 제1 레이저모듈(130) 및 제2 레이저모듈(140)을 보다 더 효과적으로 사용하게 하는 장점이 있다.
본 발명의 상기 제어모듈은 상기 미러모듈(120) 및 하나 이상의 레이저모듈과 연동하여 시간 동기와 위치 동기를 제어하는 기능을 수행한다.
이때 상기 미러모듈(120) 및 상기 레이저모듈은 상기 제어모듈과의 연동을 위한 미러모듈 제어기판 및 레이저모듈 제어기판을 각각 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 구성에 대하여 먼저 본 발명의 일실시예에 따른 X축 방향의 각도 조절을 위한 상기 반사미러(121)의 동작을 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 Y축 방향의 반사미러(121)의 각도 조절을 진행하는 미러모듈(120)의 상태를 예시하는 측면도로서, 여기서 도 4a는 본 발명에 따른 반사미러(121)의 초기 상태를 예시하여 보여주는 좌측 단면도이고 도 4b는 본 발명에 따른 반사미러(121)의 제1동작 상태를 예시하여 보여주는 좌측 단면도를 참조한다.
도시에서와 같이 어느 하나의 레이저모듈에서 발진하는 레이저다이오드(132)를 통하여 레이저빔을 반사미러(121)로 향하여 발신하거나, 상기 반사미러(121)를 통하여 반사되어진 펄스 레이저빔을 수광하여 광전 변환하기 위한 포토다이오드(131)로 수신할 수 있다.
이때 도 4a는 Y축 방향의 각도 조절이 가능하도록 회전 중심 축(Rotating Axis)(124)의 상단에서 작동하는 제1전자석 작동 축(1st Electromagnetic Shaft)(122)와 이에 대응되는 하단의 제1 보조 축(1st Dummy-Shaft)(123)이 초기에 정지해 있는 것을 도시하고 있는 것이며, 이후 도 4b에서와 같이 상기 제1전자석 작동 축(1st Electromagnetic Shaft)(122)가 제어모듈을 통한 가변 전류에 의하여 길이를 변경하게 되는 것을 보여주고 있다. 이때 제1 보조 축(1st Dummy-Shaft)(123)은 상기 제1전자석 작동 축(1st Electromagnetic Shaft)(122)와 대응되게 수축 되거나 길이가 늘어나는 역활을 수행한다.
도 4b를 통하여 본 발명의 반사미러(121)는 Y축 방향으로 각도가 가변되게 동작하게 됨을 알 수 있는 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 X축 방향으로의 반사미러(121) 각도 조절을 진행하는 미러모듈(120)의 상태를 예시하는 상측 평면도로서, 도 5a는 본 발명에 따른 반사미러(121))의 초기 상태를 예시하여 보여주는 상측 평면도이고, 도 5b는 본 발명에 따른 반사미러(121)의 제2동작 상태를 예시하여 보여주는 상측 평면도이다.
도시에서와 같이 제1 레이저모듈(130) 및 제2 레이저모듈(140)은 레이저빔을 반사미러(121)로 향하여 발신하거나, 상기 반사미러(121)에서 반사되어진 레이저빔을 수신할 수 있다.
이때 도 5a는 X축 방향의 각도 조절이 가능하도록 회전 중심 축(Rotating Axis)(124)의 우측에서 작동하는 제2전자석 작동 축(2nd Electromagnetic Shaft)(125)와 이에 대응되는 좌측의 제2 보조 축(2nd Dummy-Shaft)(126)이 초기에 정지해 있는 것을 도시하고 있는 것이며, 이후 도 5b에서와 같이 상기 제2전자석 작동 축(2nd Electromagnetic Shaft)(125)가 제어모듈을 통한 가변 전류에 의하여 길이를 변경하게 되는 것을 보여주고 있다. 이때 제2 보조 축(2nd Dummy-Shaft)(126)은 상기 제2전자석 작동 축(2nd Electromagnetic Shaft)(125)와 대응되게 수축 되거나 길이가 늘어나는 역활을 수행한다.
도 6은 본 발명에 따른 라이다 광학 장치의 내부 구성 및 동작 상태를 예시하여 보여주는 평면도로서, 본 발명의 도 4 내지 도 5에서 작동되는 제1전자석 작동 축(1st Electromagnetic Shaft)(122)와 제2전자석 작동 축(2nd Electromagnetic Shaft)(125)가 서로 유기적으로 가변 길이를 변경되도록 제어됨으로서, 상기 반사미러(121)는 X축과 Y축 방향으로 각도 조절이 가능하도록 회전하는 듯이 각도가 변환되어 움직이게 되며, 이때 상기 제1 레이저모듈(130) 및 제2 레이저모듈(140)의 레이저빔은 입사각 및 반사각이 적절히 변경되면서 발신 또는 수신되어 라이다 기능으로서의 스캔닝(Scanning)을 수행할 수 있는 것이다.
이에 상술한 내용은 본 발명의 일실시예를 설명하였으나, 그 외에도 다양한 변용이 가능함은 당연하다.
또한, 본 발명의 라이다 광학 장치는 일반적으로 차량에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 라이다 광학 장치는 차량뿐만 아니라 로봇, 선박, 헬기, 드론 등 이동이 가능한 이동체에 적용이 가능하고, 아울러 건물, 기둥, 탑 등의 이동이 제한된 고정체에도 제한 없이 적용될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 상세한 설명에서는 바람직한 실시예들에 관하여 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.
100: 본체 하우징
110: 전면 윈도우
120: 미러모듈
121: 반사미러
122: 제1전자석 작동 축(1st Electromagnetic Shaft)
123: 제1 보조 축(1st Dummy-Shaft)
124: 회전 중심 축(Rotating Axis)
125: 제2전자석 작동 축(2nd Electromagnetic Shaft)
126: 제2 보조 축(2nd Dummy-Shaft)
130: 제1 레이저모듈
131: 포토다이오드
132: 레이저다이오드
140: 제2 레이저모듈

Claims (7)

  1. 라이다 광학 장치에 있어서,
    본체 하우징,
    상기 본체 하우징 전면부에 구비되는 전면 윈도우,
    상기 본체 하우징 내측에서 상기 전면 윈도우를 향해 관통하는 레이저빔의 입사 및 반사각을 조절하기 위하여 전자석 작동 축(Electromagnetic Shaft)으로 각도 조절이 가능한 반사미러를 포함하여 구성되는 미러모듈,
    상기 반사미러의 전방 일측단 및 전방 타측단에서 레이저빔을 발신하고 수신하기 위한 기능을 수행하는 하나 이상의 레이저모듈 및
    상기 미러모듈 및 하나 이상의 레이저모듈 간의 시간 동기와 위치 동기를 제어하는 기능을 수행하는 제어모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 라이다 광학 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 미러모듈은,
    상기 반사미러의 후면에서 중심을 기준으로 좌측 또는 우측중의 어느 일단에 연결되어 Y축 방향의 각도 조절이 가능하도록 작동하는 제1전자석 작동 축(1st Electromagnetic Shaft)과 이에 대응되는 타측에서 상기 제1전자석 작동 축에 대응하여 Y축의 균형을 잡아주기 위한 제1 보조 축(1st Dummy-Shaft)이 구성되고,
    상기 반사미러의 후면에서 중심을 기준으로 상측 또는 하측중의 어느 일단에 연결되어 X축 방향의 각도 조절이 가능하도록 작동하는 제2전자석 작동 축(2nd Electromagnetic Shaft)과 이에 대응되는 타측에서 상기 제2전자석 작동 축에 대응하여 X축의 균형을 잡아주기 위한 제2 보조 축(2nd Dummy-Shaft)이 구성되며,
    상기 반사미러가 X축 방향과 Y축 방향으로의 각도 가변 작동 시에 상기 반사미러의 후면 축 중심에서 고정 기능 역할을 담당하는 회전 중심 축(Rotating Axis)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 라이다 광학 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 미러모듈은
    하나 이상의 레이저모듈에 의한 레이저빔의 발신 신호 및 수신 신호의 시간 및 위치 제어를 위하여 상기 제어모듈과 연동하는 기능을 수행하기 위한 미러모듈 제어기판을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 라이다 광학 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제1전자석 작동 축(1st Electromagnetic Shaft)과 제2전자석 작동 축(2nd Electromagnetic Shaft)은 제어모듈에서 제어되는 전류강도에 의해 축(Shaft)의 길이가 가변 제어 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 라이다 광학 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 레이저모듈은
    상기 반사미러의 좌측 전방에 위치하는 제1 레이저모듈 및 상기 반사미러의 우측 전방에 위치하는 제2 레이저모듈로 이루어진 것을 특징으로 하는 라이다 광학 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 레이저모듈 및 제2 레이저모듈은,
    상기 반사미러를 향하여 레이저빔을 조사하기 위하여 특정 주파수대의 펄스 레이저빔을 발진하는 레이저다이오드, 상기 반사미러를 통하여 반사되어진 펄스 레이저빔을 수광하여 광전 변환하기 위한 포토다이오드, 수신/발신되는 레이저빔을 집중시키는 기능을 위한 광학 렌즈와 덮개 하우징, 후단에서 이를 고정하고 지지하기 위한 브라킷 및 레이저빔의 발신 신호 및 수신 신호의 시간 및 위치를 제어하기 위하여 제어모듈과 연동하는 기능을 수행하기 위한 레이저모듈 제어기판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 라이다 광학 장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 레이저모듈 및 제2 레이저모듈 각각의 레이저다이오드는 레이저빔의 발신 위치를 상기 반사미러의 서로 다른 영역에서 조사(Scanning)되게 설정되는 것을 특징으로 하는 라이다 광학 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113340838A (zh) * 2021-06-10 2021-09-03 上海迈鸿传感器有限公司 一种ndir气体检测传感器光路装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998016801A1 (en) * 1996-10-11 1998-04-23 Schwartz Electro-Optics, Inc. Intelligent vehicle highway multi-lane sensor
JPH10170637A (ja) * 1996-12-16 1998-06-26 Omron Corp 光走査装置
KR19980085164A (ko) * 1997-05-28 1998-12-05 윤종용 레이저 비젼 센서
JP2006133185A (ja) * 2004-11-09 2006-05-25 Nidec Sankyo Corp 車載用監視装置
JP2007085832A (ja) * 2005-09-21 2007-04-05 Omron Corp 光学式レーダ装置
KR20120016322A (ko) * 2010-08-16 2012-02-24 주식회사 와이즈오토모티브 거리 측정 장치 및 이의 제어 방법
KR20150004743A (ko) * 2013-07-02 2015-01-13 한국전자통신연구원 레이저 레이더 시스템
JP2017090094A (ja) * 2015-11-04 2017-05-25 船井電機株式会社 測定装置
KR101816546B1 (ko) * 2017-05-19 2018-01-09 정종택 6채널형 라이다

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998016801A1 (en) * 1996-10-11 1998-04-23 Schwartz Electro-Optics, Inc. Intelligent vehicle highway multi-lane sensor
JPH10170637A (ja) * 1996-12-16 1998-06-26 Omron Corp 光走査装置
KR19980085164A (ko) * 1997-05-28 1998-12-05 윤종용 레이저 비젼 센서
JP2006133185A (ja) * 2004-11-09 2006-05-25 Nidec Sankyo Corp 車載用監視装置
JP2007085832A (ja) * 2005-09-21 2007-04-05 Omron Corp 光学式レーダ装置
KR20120016322A (ko) * 2010-08-16 2012-02-24 주식회사 와이즈오토모티브 거리 측정 장치 및 이의 제어 방법
KR20150004743A (ko) * 2013-07-02 2015-01-13 한국전자통신연구원 레이저 레이더 시스템
JP2017090094A (ja) * 2015-11-04 2017-05-25 船井電機株式会社 測定装置
KR101816546B1 (ko) * 2017-05-19 2018-01-09 정종택 6채널형 라이다

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113340838A (zh) * 2021-06-10 2021-09-03 上海迈鸿传感器有限公司 一种ndir气体检测传感器光路装置
CN113340838B (zh) * 2021-06-10 2023-01-10 上海迈鸿传感器有限公司 一种ndir气体检测传感器光路装置

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