KR20200024448A - Light-emitting optical system for applying light source having asymmetric luminescent region - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 송광광학계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LIDAR(Light Detection And Ranging)와 같은 거리 측정 장치에 사용하는 레이저 다이오드에 최적화된 비대칭 발광영역을 갖는 광원에 적용되는 송광광학계에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transmission optical system, and more particularly, to a transmission optical system applied to a light source having an asymmetric emission region optimized for a laser diode used in a distance measuring device such as LIDAR (Light Detection And Ranging).
일반적으로, LIDAR(Light Detection And Ranging)는 레이저를 목표물에 조사하고, 목표물에 의해 산란되어 돌아오는 빛을 분석해서 거리 등을 측정할 수 있는 광학적인 거리 감지기술을 말한다. 최근에는 자동차의 자율주행시 주변상황 감지를 위해 많은 응용이 이루어지고 있다.In general, LIDAR (Light Detection And Ranging) is an optical distance detection technology that can measure the distance by irradiating a laser to the target, and analyzing the light scattered by the target to return. Recently, many applications have been made to detect the surrounding situation during autonomous driving of automobiles.
LIDAR에서 거리를 측정하는 원리는 빛의 TOF(Time of flight)를 측정하여 거리로 환산하는 방법이 많이 사용된다. 주로 사용하는 광원은 근적외선 파장 대역으로 펄스(pulse) 구동이 가능한 레이저 다이오드(laser diode)이다. 신호의 감도를 높이기 위해 레이저 다이오드의 펄스의 진폭은 높게, 펄스 지속 시간(pulse duration time)은 짧을수록 유리하다.The principle of measuring distance in LIDAR is a method of measuring the time of flight (TOF) of light and converting it to distance. The commonly used light source is a laser diode capable of pulse driving in the near infrared wavelength band. The higher the amplitude of the pulse of the laser diode and the shorter the pulse duration time, the higher the sensitivity of the signal.
또한, LIDAR의 측정영역으로 빛을 송신하는 방법은 2차원 면적 전체에 걸쳐 빛을 보내는 방식과, 작은 빔을 주사하는 방식이 있다. 먼거리 측정을 위해서는 후자의 주사방식을 사용하는 것이 좋다.In addition, the method of transmitting light to the LIDAR measurement area includes a method of transmitting light over a two-dimensional area and a method of scanning a small beam. The latter method is recommended for long distance measurements.
2차원 주사 방식은 MEMS 미러 등을 사용해서 구현할 수 있다. MEMS 미러를 이용할 경우, 구조가 간단한 장점이 있어 많이 채용되고 있다. 빛의 광량을 높이기 위해서 레이저의 발광영역을 한 쪽 방향으로 넓게 하고, 이를 쌓는 방법(적층)이 일반적이다. 이럴 경우 발광면적이 넓은 방향으로는 LIDAR의 해상도가 떨어지는 경향이 있다. 특히 MEMS 미러를 이용해 빛을 주사하는 경우 제한된 미러 크기로 인해 광효율을 유지하면서 해상도를 높이는 것이 매우 어렵다.The two-dimensional scanning method can be implemented using a MEMS mirror or the like. In the case of using a MEMS mirror, the structure has a simple advantage and is widely employed. In order to increase the amount of light, a method of stacking a laser light emitting region in one direction and stacking it is common. In this case, the resolution of the LIDAR tends to decrease in a direction in which the emission area is wide. Especially when scanning light using a MEMS mirror, it is very difficult to increase the resolution while maintaining the light efficiency due to the limited mirror size.
도 1은 일반적인 레이저 다이오드 구조를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a general laser diode structure.
도 1을 참조하면, 일반적인 레이저 다이오드 구조에서, 활성층(active)에 수평인 방향과 수직인 방향의 근거리장(near field)과 원거리장(far field)의 특성을 살펴보면, 근거리장의 경우 수직방향은 매우 작아서 점광원으로 보아도 무방하나, 수평방향은 2~200㎛ 정도로 저출력용은 크기가 작지만, 고출력은 매우 커서 점광원으로 보기 어렵다. 원거리장의 경우, 수직 방향으로 더 크게 발산하는데 수평 방향에 대해 2~4배 정도 크다(도 2 참조).Referring to FIG. 1, in the general laser diode structure, the characteristics of the near field and the far field in the direction perpendicular to the active layer (active) and in the direction perpendicular to the active layer are very large. Although it is small, it can be seen as a point light source, but the horizontal direction is 2 ~ 200㎛, and the size for low power is small, but the high power is very large and it is difficult to see it as a point light source. In the case of the far field, the divergence in the vertical direction is larger, about 2 to 4 times larger in the horizontal direction (see FIG. 2).
도 3은 종래의 기술에 따른 LIDAR의 송광광학계를 도시한 도면이다.3 is a view showing a transmission optical system of the LIDAR according to the prior art.
도 3을 참조하면, 종래의 기술에 따른 LIDAR의 송광광학계(10)는 LD 드라이브(11)에 의해 동작하는 NIR(Near Infrared) 레이저 다이오드(12)와, NIR 레이저 다이오드(12)로부터 조사되는 광의 경로에 설치되는 콜리메이터 렌즈(Collimator lens; 13)와, 콜리메이터 렌즈(13)를 통과한 광을 정해진 위치로 반사시키는 미러(14)와, 미러(14)로부터 반사되는 광을 2차원으로 주사시키는 MEMS 미러(15)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, the LIDAR transmission
그러나, 이러한 종래 기술은 단일의 콜리메이터 렌즈(13)를 사용함으로써, NIR 레이저 다이오드(12)의 발광영역 크기의 차이만큼 해상도 차이가 발생한다. 예를 들어, 짧은 쪽이 10㎛이고, 긴 쪽이 200㎛이라면, 긴 쪽의 해상도는 20배 나빠진다. However, this prior art uses a
그러므로, 종래 기술에서 비대칭 발광영역에서 넓은 발광영역에 대한 해상도를 향상시키도록 하는 LIDAR의 송광광학계 개발이 필요하게 되었다.Therefore, in the prior art, it is necessary to develop the LIDAR transmission optical system to improve the resolution for a wide light emission area in the asymmetric light emission area.
상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 비대칭 발광영역을 갖는 레이저의 수평 및 수직 방향으로 서로 다른 초점거리를 갖는 렌즈를 구성하여, 넓은 발광영역을 갖는 방향의 해상도를 높이면서 광효율도 높일 수 있도록 하는데 목적이 있다. In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention comprises a lens having a different focal length in the horizontal and vertical direction of the laser having an asymmetric light emitting area, while increasing the resolution of the direction having a wide light emitting area The purpose is to improve the light efficiency.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시례에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention will be readily understood through the following description of the embodiments.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에 따르면, LIDAR의 송광광학계에 있어서, 레이저를 조사하는 레이저 다이오드; 상기 레이저 다이오드로부터 조사되는 레이저의 경로에 설치되고, 상기 레이저의 수평 및 수직방향으로 서로 다른 초점거리를 가지는 비구면 실린더 렌즈; 및 상기 비구면 실린더 렌즈를 통과한 레이저를 반사하여 1차원 또는 2차원 평면으로 주사하는 빔 스캔용 미러;를 포함하는, 비대칭 발광영역을 갖는 광원에 적용되는 송광광학계가 제공된다.In order to achieve the above object, according to an aspect of the present invention, in the transmission optical system of LIDAR, a laser diode for irradiating a laser; An aspherical cylinder lens installed in a path of a laser irradiated from the laser diode and having different focal lengths in horizontal and vertical directions of the laser; And a beam scanning mirror for reflecting the laser beam passing through the aspherical cylinder lens and scanning the laser beam in one or two dimensional planes.
상기 레이저 다이오드는, 짧은 쪽(fast axis)이 수평방향이고, 긴 쪽(slow axis)이 수직방향으로 배치될 수 있다.The laser diode may have a short axis in a horizontal direction and a slow axis in a vertical direction.
상기 비구면 실린더 렌즈는, 서로 다른 초점거리를 가지는 제 1 및 제 2 비구면 실린더 렌즈로 이루어질 수 있다.The aspherical cylinder lens may be composed of first and second aspherical cylinder lenses having different focal lengths.
상기 비구면 실린더 렌즈는, 양면이 직교하는 단일의 비구면 실린더 렌즈로 이루어질 수 있다.The aspherical cylinder lens may be formed of a single aspherical cylinder lens having both surfaces perpendicular to each other.
상기 빔 스캔용 미러는, MEMS 미러, 폴리곤미러 및 갈바노미터 스캐너(Galvanometer scanner) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.The beam scanning mirror may be formed of any one of a MEMS mirror, a polygon mirror, and a galvanometer scanner.
본 발명에 따른 비대칭 발광영역을 갖는 광원에 적용되는 송광광학계에 의하면, 비대칭 발광영역을 갖는 레이저의 수평 및 수직 방향으로 서로 다른 초점거리를 갖는 렌즈를 구성하여, 넓은 발광영역을 갖는 방향의 해상도를 높이면서 광효율도 높일 수 있도록 한다. According to a transmission optical system applied to a light source having an asymmetric light emitting area according to the present invention, by forming a lens having a different focal length in the horizontal and vertical direction of the laser having an asymmetric light emitting area, the resolution of the direction having a wide light emitting area It also increases the light efficiency while increasing.
도 1은 일반적인 레이저 다이오드 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 일반적인 레이저 다이오드의 원거리장 패턴을 나타낸 도면이다.
도 3는 종래의 기술에 따른 LIDAR의 송광광학계를 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시례에 따른 비대칭 발광영역을 갖는 광원에 적용되는 송광광학계를 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시례에 따른 비대칭 발광영역을 갖는 광원에 적용되는 송광광학계에서 레이저 다이오드의 적층구조를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 비대칭 발광영역을 갖는 광원에 적용되는 송광광학계에서 해상도를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 비대칭 발광영역을 갖는 광원에 적용되는 송광광학계에서 레이저 다이오드의 발광영역 방향을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 비대칭 발광영역을 갖는 광원에 적용되는 송광광학계에서 2매의 비구면 실린더 렌즈의 배치를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시례에 따른 비대칭 발광영역을 갖는 광원에 적용되는 송광광학계를 도시한 구성도이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시례에 따른 비대칭 발광영역을 갖는 광원에 적용되는 송광광학계에서 1매의 비구면 실린더 렌즈의 배치를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a general laser diode structure.
2 is a view showing a far field pattern of a general laser diode.
3 is a block diagram showing a transmission optical system of the LIDAR according to the prior art.
4 is a block diagram showing a transmission optical system applied to a light source having an asymmetric light emitting area according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a lamination structure of a laser diode in a transmission optical system applied to a light source having an asymmetric light emitting area according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for describing a resolution in a transmission optical system applied to a light source having an asymmetric light emitting area according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a light emitting region direction of a laser diode in a transmission optical system applied to a light source having an asymmetric light emitting region according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a view showing the arrangement of two aspherical cylinder lenses in a transmission optical system applied to a light source having an asymmetric light emitting area according to the first embodiment of the present invention.
9 is a block diagram illustrating a transmission optical system applied to a light source having an asymmetric light emitting area according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view showing the arrangement of one aspherical cylinder lens in a transmission optical system applied to a light source having an asymmetric light emitting area according to the second embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다. As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to the specific embodiments, but should be understood in a way that includes all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention, and may be modified in various other forms. It is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the following examples.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and like reference numerals denote the same or corresponding elements regardless of reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.
도 4는 본 발명의 제 1 실시례에 따른 비대칭 발광영역을 갖는 광원에 적용되는 송광광학계를 도시한 구성도이다.4 is a block diagram illustrating a transmission optical system applied to a light source having an asymmetric light emitting area according to the first embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시례에 따른 비대칭 발광영역을 갖는 광원에 적용되는 송광광학계(100)는 LIDAR(Light Detection And Ranging)의 송광광학계로서, 레이저 다이오드(110), 비구면 실린더 렌즈(120) 및 빔 스캔용 미러(130)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4, the transmission
또한, 본 발명의 제 1 실시례에 따른 비대칭 발광영역을 갖는 광원에 적용되는 송광광학계(100)는 비구면 실린더 렌즈(120)를 통과한 레이저를 빔 스캔용 미러(130)에 조사되도록 경로를 전환하는 반사미러(140)가 마련될 수 있고, 레이저 다이오드(110), 비구면 실린더 렌즈(120), 빔 스캔용 미러(130) 및 반사미러(140)가 수용되는 케이싱(150)에 레이저를 외측으로 조사하기 위한 윈도우(151)가 마련될 수 있다.In addition, the transmission
도 4 및 도 5를 참조하면, 레이저 다이오드(110)는 레이저를 조사하도록 설치되는데, 시스템의 제어부에 의해 제어되는 레이저 다이오드 드라이버(111)에 의해 동작이 제어된다. 레이저 다이오드(110)는 예컨대 NIR(Near Infrared) 레이저 다이오드가 사용될 수 있고, 3개 이상 적층되는 구조를 가질 수 있는데, 이는 이하의 모든 실시례에서 적용될 수 있다. 또한 레이저 다이오드(110)는 차량용 LIDAR로 사용될 경우, 905nm의 파장이 사용될 수 있고, 고출력을 내기 위해 3층 이상의 구조를 가질 수 있는데, 이 경우, 짧은 쪽(fast axis)으로는 10㎛ 내외(3층), 긴 쪽(slow axis)으로는 200㎛ 내외의 발광영역을 가지도록 배치될 수 있다.4 and 5, the
비구면 실린더 렌즈(120)는 레이저 다이오드(110)로부터 조사되는 레이저의 경로에 설치되고, 레이저의 수평 및 수직방향으로 서로 다른 초점거리를 가진다. 본 실시례에서 비구면 실린더 렌즈(120)는 서로 다른 초점거리를 가지는 제 1 및 제 2 비구면 실린더 렌즈(121,122)로 이루어질 수 있다.The
빔 스캔용 미러(130)는 비구면 실린더 렌즈(120)를 통과한 레이저를 반사하여 1차원 또는 2차원 평면으로 주사하도록 한다. 빔 스캔용 미러(130)는 MEMS 미러, 폴리곤미러(Polygon) 및 갈바노미터 스캐너(Galvanometer scanner) 중 어느 하나로 이루어질 수 있는데, 이는 이하의 모든 실시례에서 적용될 수 있다. 여기서 MEMS 미러는 초미세 전기기계 시스템(Micro-Electro-Mechanical Systems; MEMS)에 의한 아날로그 타입의 마이크로미러 또는 마이크로미러 어레이(array)로 이루어질 수 있다. 또한 폴리곤미러는 측면이 일정 개수의 광반사면을 구비하고, 폴리곤미러축을 중심으로 회전하도록 설치될 수 있다. 또한 갈바노미터 스캐너는 반사 미러를 미세하면서도 신속하게 움직여 레이저를 원하는 곳에 조사되도록 한다. The
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 비대칭 발광영역을 갖는 광원에 적용되는 송광광학계(100)에서의 해상도(2α)는 아래의 수학식 1에서와 같이, 레이저 다이오드(110)의 발광영역 크기(near field)와 발광한 빛을 평행광으로 만들어 주는 렌즈의 초점거리(f)에 의해 결정된다.Referring to FIG. 6, the resolution 2α of the transmission
아래의 표 1의 항목에 나와있는 EPD(entrance pupil diameter)는 평행광으로 나오는 빔의 크기를 의미한다. EPD (entrance pupil diameter) shown in Table 1 below means the size of the beam coming out in parallel light.
MEMS 미러의 경우, 미러 직경이 커질수록 해상도와 광효율 측면에서 유리한데, 반면에 스캔 주파수가 늦어서 빠른 응답이 어려운 경향을 보인다. EPD는 MEMS 미러의 직경보다 조금 작게 설정하는 것이 좋다. 70~80% 이상의 광효율을 만들기 위해서는 NA(개구수,numerical aperture)가 0.3 이상은 되어야 한다. NA와 초점거리(f) 그리고 EPD의 관계는 아래의 수학식 2와 같다.In the case of MEMS mirrors, larger mirror diameters are advantageous in terms of resolution and light efficiency, whereas fast scan frequency tends to be difficult due to slow scan frequency. The EPD should be set slightly smaller than the diameter of the MEMS mirror. To achieve light efficiency of 70-80% or more, the NA (numerical aperture) must be 0.3 or more. The relationship between NA, focal length f, and EPD is shown in
표 1에서와 같이, EPD 3.6, 초점거리 6 mm인 종래의 콜리메이터 렌즈(collimator lens)를 사용하면, 긴쪽으로 1.9도의 해상도를 갖게 된다. 반면에 짧은 쪽의 해상도는 0.1도로 매우 우수하다. 차량용 자율주행에 사용하는 LIDAR의 해상도는 수평쪽이 수직쪽보다 중요하므로, 도 7에서와 같이, 레이저 다이오드(110)의 칩 방향을 90도로 돌려서, 짧은 쪽(fast axis)이 수평방향이고, 긴 쪽(slow axis)이 수직방향으로 배치하는 것이 유리하다. 따라서, 위의 계산에 의하면 수평 0.1도, 수직 1.9도의 해상도를 갖게 된다. LIDAR의 측정 범위가 멀어지게 되면 위의 수직 1.8도의 해상도가 걸치는 영역이 너무 커지게 될 수 있는데, 광효율의 손실을 최소화하면서, 수직 해상도를 보다 정밀하게 하기 위한 방법으로 본 실시례에서처럼 실린더 면이 비구면으로 구성되는 두 개의 실린더 렌즈, 즉 제 1 및 제 2 비구면 실린더 렌즈(121,122)를 사용할 수 있다. 비구면 실린더의 새그(sag) 방정식은 아래의 수학식 3에서와 같이 표기할 수 있다.As shown in Table 1, using a conventional collimator lens having an EPD 3.6 and a focal length of 6 mm has a resolution of 1.9 degrees in the long direction. On the other hand, the shorter resolution is very good at 0.1 degrees. Since the horizontal side is more important than the vertical side, the resolution of the LIDAR used for autonomous driving for vehicles is as shown in FIG. 7, by turning the chip direction of the
수평 방향의 비구면 실린더의 초점거리는 NA가 0.3 이상이 되도록 유지하는 편이 좋다. 레이저 다이오드(110)의 발광영역을 도 7에서와 같이 배치할 경우, 도 8에서와 같이, 레이저 다이오드(110) 바로 앞에 있는 제 1 비구면 실린더 렌즈(121)는 수평방향으로 곡률(XTO)이 있게 된다. 2번째 놓여진 제 2 비구면 실린더 렌즈(122)는 레이저의 진행 방향기준으로 90도 돌아서 수직방향(YTO)으로 곡률이 있게 된다. 제 1 비구면 실린더 렌즈(121)의 초점거리는 6mm, 제 2 비구면 실린더 렌즈(122)의 초점거리(EFY)는 12mm로 할 경우, 수평 0.1도, 수직 0.95도의 해상도를 갖게 되어 단일렌즈로 할 경우보다 수직 해상도가 2배 정도 향상된다. 수직 방향의 NA가 0.15도 줄어들기는 하지만, 이 방향의 원거리장 패턴(far field pattern) 각도가 작은 편이어서 그 영향은 비교적 작은 편이다.It is better to keep the focal length of the aspherical cylinder in the horizontal direction so that NA is 0.3 or more. When the light emitting region of the
아래의 표 2와 도 8은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 비대칭 발광영역을 갖는 광원에 적용되는 송광광학계(100)에 의한 렌즈 데이터의 일례이다. 아래의 표 3은 이에 따른 해상도를 보여준다.Table 2 and FIG. 8 below are examples of lens data by the transmission
((
RefractiveRefractive
indexindex
@905nm) @ 905nm)
A 0.545774E-03 B 0.383353E-04
C 0.183268E-05 D 0.168836E-06 X radius -3.13794 K -0.414415
A 0.545774E-03 B 0.383353E-04
C 0.183268E-05 D 0.168836E-06
A 0.222272E-03 B 0.405145E-05
C 0.671294E-07 D 0.121207E-08 Y radius -6.27588 K -0.114259
A 0.222272E-03 B 0.405 145E-05
C 0.671294E-07 D 0.121207E-08
도 9는 본 발명의 제 2 실시례에 따른 비대칭 발광영역을 갖는 광원에 적용되는 송광광학계를 도시한 구성도이다.9 is a block diagram illustrating a transmission optical system applied to a light source having an asymmetric light emitting area according to a second embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시례에 따른 비대칭 발광영역을 갖는 광원에 적용되는 송광광학계(200)는 LIDAR의 송광광학계로서, 레이저를 조사하는 레이저 다이오드(210)와, 레이저 다이오드(210)로부터 조사되는 레이저의 경로에 설치되고, 레이저의 수평 및 수직방향으로 서로 다른 초점거리를 가지는 비구면 실린더 렌즈(220)와, 비구면 실린더 렌즈(220)를 통과한 레이저를 반사하여 1차원 또는 2차원 평면으로 주사하는 빔 스캔용 미러(230)를 포함할 수 있고, 레이저 다이오드(210)가 시스템의 제어부에 의해 제어되는 레이저 다이오드 드라이버(211)에 의해 레이저의 강도 유지 내지 조절될 수 있고, 비구면 실린더 렌즈(220)를 통과한 레이저를 빔 스캔용 미러(230)에 조사하도록 경로를 조절하는 반사미러(240)가 부가적으로 마련될 수 있으며, 레이저가 외측으로 조사되는 윈도우(251)를 가지는 케이싱(250) 내에 설치될 수 있고, 이 밖에도 본 실시례의 구성들에 대한 설명은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 비대칭 발광영역을 갖는 광원에 적용되는 송광광학계(100)에서의 동일 구성에 대한 설명으로 대신하기로 한다.9, the transmission
본 실시례에서, 비구면 실린더 렌즈(220)는 양면이 직교하는 단일의 비구면 실린더 렌즈로 이루어질 수 있다. 이러한 본 실시례인 단일의 비구면 실린더 렌즈(220)로 구현한 것에 대해서, 도 10 및 아래의 표 4에 나타내었다.In this embodiment, the
((
RefractiveRefractive
indexindex
@905nm) @ 905nm)
A -0.478668E-02 B 0.343820E-03
C -0.249392E-04 D 0.119473E-05 X radius -3.13794 K -1.128837
A -0.478668E-02 B 0.343820E-03
C -0.249392E-04 D 0.119473E-05
A 0.209578E-03 B 0.341001E-05
C 0.179560E-06 D -0.699086E-08Y radius -6.27588 K -0.092991
A 0.209578E-03 B 0.341001E-05
C 0.179560E-06 D -0.699086E-08
이와 같은 본 발명에 따른 비대칭 발광영역을 갖는 광원에 적용되는 송광광학계에 따르면, 비대칭 발광영역을 갖는 레이저의 수평 및 수직 방향으로 서로 다른 초점거리를 갖는 렌즈를 구성하여, 넓은 발광영역을 갖는 방향의 해상도를 높이면서 광효율도 높일 수 있도록 한다. According to the transmission optical system applied to the light source having an asymmetric light emitting area according to the present invention, by forming a lens having a different focal length in the horizontal and vertical direction of the laser having an asymmetric light emitting area, Increasing the resolution while increasing the light efficiency.
이와 같이 본 발명에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시례에 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above with reference to the accompanying drawings, the present invention, of course, various modifications and variations can be made within the scope without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.
110,210 : 레이저 다이오드
111,211 : 레이저 다이오드 드라이버
120,220 : 비구면 실린더 렌즈
130,230 : 빔 스캔용 미러
140,240 : 반사미러
150,250 : 케이싱
151,251 : 윈도우110,210: Laser Diode
111211: Laser Diode Driver
120220: Aspherical Cylinder Lens
130,230: Mirror for beam scanning
140,240: Reflective Mirror
150,250: Casing
151,251: Windows
Claims (5)
레이저를 조사하는 레이저 다이오드;
상기 레이저 다이오드로부터 조사되는 레이저의 경로에 설치되고, 상기 레이저의 수평 및 수직방향으로 서로 다른 초점거리를 가지는 비구면 실린더 렌즈; 및
상기 비구면 실린더 렌즈를 통과한 레이저를 반사하여 1차원 또는 2차원 평면으로 주사하는 빔 스캔용 미러;
를 포함하는, 비대칭 발광영역을 갖는 광원에 적용되는 송광광학계.In the LIDAR transmission optical system,
A laser diode for irradiating a laser;
An aspherical cylinder lens installed in a path of a laser irradiated from the laser diode and having different focal lengths in horizontal and vertical directions of the laser; And
A beam scanning mirror for reflecting the laser beam passing through the aspherical cylinder lens and scanning it in a one-dimensional or two-dimensional plane;
Transmission optical system applied to a light source having an asymmetric light emitting region, including.
상기 레이저 다이오드는,
짧은 쪽(fast axis)이 수평방향이고, 긴 쪽(slow axis)이 수직방향으로 배치되는, 비대칭 발광영역을 갖는 광원에 적용되는 송광광학계.The method according to claim 1,
The laser diode,
A light transmission optical system applied to a light source having an asymmetric light emitting region in which a short axis is horizontal and a slow axis is disposed in a vertical direction.
상기 비구면 실린더 렌즈는,
서로 다른 초점거리를 가지는 제 1 및 제 2 비구면 실린더 렌즈로 이루어지는, 비대칭 발광영역을 갖는 광원에 적용되는 송광광학계.The method according to claim 1,
The aspherical cylinder lens,
A light transmission optical system applied to a light source having an asymmetric light emitting area, comprising first and second aspherical cylinder lenses having different focal lengths.
상기 비구면 실린더 렌즈는,
양면이 직교하는 단일의 비구면 실린더 렌즈로 이루어지는, 비대칭 발광영역을 갖는 광원에 적용되는 송광광학계.The method according to claim 1,
The aspherical cylinder lens,
A transmission optical system applied to a light source having an asymmetric light emitting area, consisting of a single aspherical cylinder lens having two surfaces perpendicular to each other.
상기 빔 스캔용 미러는,
MEMS 미러, 폴리곤미러 및 갈바노미터 스캐너(Galvanometer scanner) 중 어느 하나로 이루어지는, 비대칭 발광영역을 갖는 광원에 적용되는 송광광학계.The method according to any one of claims 1 to 4,
The beam scanning mirror,
A transmission optical system applied to a light source having an asymmetric light emitting region, which is one of a MEMS mirror, a polygon mirror, and a galvanometer scanner.
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KR1020180101138A KR20200024448A (en) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | Light-emitting optical system for applying light source having asymmetric luminescent region |
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