KR20200057675A - 다중 스캐너 - Google Patents

다중 스캐너 Download PDF

Info

Publication number
KR20200057675A
KR20200057675A KR1020200054742A KR20200054742A KR20200057675A KR 20200057675 A KR20200057675 A KR 20200057675A KR 1020200054742 A KR1020200054742 A KR 1020200054742A KR 20200054742 A KR20200054742 A KR 20200054742A KR 20200057675 A KR20200057675 A KR 20200057675A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reflective surface
scanner
reflector
beam scanner
reflected
Prior art date
Application number
KR1020200054742A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102158956B1 (ko
Inventor
박도현
문용권
한학구
Original Assignee
무리기술 주식회사
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 무리기술 주식회사 filed Critical 무리기술 주식회사
Priority to KR1020200054742A priority Critical patent/KR102158956B1/ko
Publication of KR20200057675A publication Critical patent/KR20200057675A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102158956B1 publication Critical patent/KR102158956B1/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
    • 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
    • G01S7/4814Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters 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
    • G01S7/4816Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of receivers alone
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
    • G02B7/1821Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors for rotating or oscillating mirrors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

본 발명의 목적은 레이저빔을 수평방향과 지면쪽으로 기울어진 두 방향으로 각각 스캐닝하는 이중 스캐닝를 구현하면서도 추가적인 기계장치를 필요로 하지 않아 광학계의 소형화가 가능한 회전반사경의 구조와 이를 사용한 라이다 광학계 구조를 제시하고자 하는 것이다.
본 발명의 라이다용 스캐닝 장치는 레이저빔을 복수의 방향으로 보내기 위한 이중 반사경을 구비한 다중 스캐너로 이루어지며, 이러한 이중 반사경은 모터와 같은 회전장치의 회전축 기준으로 서로 다른 각도를 구현함으로써 레이저 빔을 서로 다른 각도로 스캐닝할 수 있다.

Description

다중 스캐너{Multi Scanner}
본 발명은 스캐닝 방식 라이다의 광학적 구조에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 레이저빔을 다중 방향, 예를 들면, 수평방향과 지면쪽으로 기울어진 두 방향으로 각각 스캐닝하는 이중스캐닝를 구현할 수 있는 광학계를 구비한 다중 스캐너 구조에 관한 것이다.
라이다는 레이저 빔이 물체에 도달한 후 반사되어 되돌아 오는 시간을 측정하여 물체의 거리 정보를 획득하는 전자광학 센서로 주변 지형지물에 대한 3차원 공간정보를 구성할 수 있는 장치이다. 상기 라이다 장치는 레이저와 검출기, 송수광 광학계 그리고 스캐닝 장치로 구성되어 있다. 스캐닝 장치는 일반적으로 레이저 빔의 송수광 경로상에 위치하는 광소자로서 모터 등의 회전수단에 반사경이 결합된 형태로 구성되어 해당 라이다는 광학적 기본 구조에 따라 그 형태나 특징이 결정된다. 따라서 라이다 광기구부의 광효율과 소형화 그리고 신뢰성을 높이기 위해 스캐닝 방식은 신중하게 결정되어야 한다.
기계적 방식의 스캐닝 라이다의 경우, 송수광부가 광경로를 공유하는 방식인지 또는 분리된 방식인지 여부에 따라서 라이다 구조가 설계되어야 한다. 또한, 경우에 따라 다중스캐닝 등의 목적을 달성하기 위해 복수의 반사면을 가진 스캐닝 장치를 구성할 필요성이 생기기도 하며, 또는 스캐너반사면의 각도를 능동적으로 조절하는 수단을 도입할 수도 있다.
특히, 차량용 라이다의 경우, 차량제작시 정렬, 조립의 단순화와 소형화를 위한 구조 단순화 및 동작의 신뢰도가 확보될 수 있는 구성을 추구하고 있다.
공개특허 10-2018-0032709호 역시 소형화와 안정성을 목적으로 하는 라이다 광학계에서 회전반사거울 도입한 스캐닝 라이다를 제안한다. 이러한 구성은 빔을 넓은 범위로 스캐닝하지만, 차량 전방 이외에 도로 평면을 동시 검지하기 어려운 면이 있다.
본 발명의 목적은 레이저빔을 복수의 방향, 예를 들면, 수평방향과 지면쪽으로 기울어진 두 방향으로 각각 스캐닝하는 이중 스캐닝를 구현하면서도 추가적인 기계장치를 필요로 하지 않아 광학계의 소형화가 가능한 회전반사경의 구조와 이를 사용한 라이다 광학계 구조를 제시하고자 하는 것이다.
본 발명의 라이다용 스캐닝 장치는 레이저빔을 복수의 방향으로 보내기 위한 이중 반사경으로 이루어지며, 이러한 이중 반사경은 모터와 같은 회전장치의 회전축 기준으로 서로 다른 각도를 구현함으로써 레이저 빔을 서로 다른 각도로 스캐닝할 수 있다.
상기에서, 이중 반사경의 두 개의 반사면 중 하나는 전방 물체탐지를 위한 목적으로 수평방향으로 레이저빔을 보내도록 하고 또 다른 반사면은 가까운 거리에 있는, 높이가 낮은 물체 탐지를 위한 목적으로 수평방향보다 아래쪽 방향으로 레이저빔을 보내기 위한 각도를 가지도록 구성된다.
상기에서, 두 방향을 탐지하도록 구성된 반사경에 의한 각각의 탐지거리가 서로 다르므로 수평방향 탐지용 반사면의 면적을 최대한 확보하기 위하여 두개의 반사면은 회전축과 비대칭 구조로 형성될 수 있고 회전축을 중심으로 회전관성력을 고려하여 서로 다른 면적을 가지도록 형성될 수 있다.
상기에서, 이중 반사경을 응용하여 필요에 따라 더 여러 방향으로 레이저 빔을 보낼 수 있도록 다중 반사경으로 구성할 수 있다.
또한, 스캐너 반사면을 능동적으로 조절하는 수단을 도입하는 경우, 본 발명에서 제시하고자 하는 수단으로 스캐너 구조물이 필요한 힌지구조를 가지도록 하고 자력을 이용하여 필요한 각도로 전환할 수 있도록 하는 방식을 적용할 수 있다.
한편, 본 발명에서 또 다른 복수 스캐닝 구조로 제시하고자 하는 것은 송광빔을 서로 다른 방향으로 분리하고 이를 단일 반사면을 가진 스캐너에 반사시켜 다중 스캐닝을 구현하는 방식이다. 이 경우 복수의 탐지 각도를 갖게 되는데 이를 동시에 검출하기 위한 하나 이상의 검출기를 다중구조로 배치하고 검출광을 한점으로 모으기 위해 렌즈 또는 곡면 반사경을 추가로 배치한 검출기 모듈 구조를 제시한다.
즉, 본 발명은,
빔 스캐너로서,
광원으로부터 방출된 빔을 전방으로 진행시키기 위한 제1 반사면;
상기 제1 반사면과 다른 각도로 경사져 광원으로부터 방출된 빔을 제1 반사면에 의한 경로보다 근거리를 스캔할 수 있는 방향으로 진행시키기 위한 제2 반사면;
상기 제1 반사면과 제2 반사면을 포함하고 회전축이 연결되는 몸체; 및
상기 몸체에 연결되는 회전축;을 포함하고,
상기 회전축이 회전되어 전방의 원거리 물체를 감지하는 동시에 하방의 단거리 물체를 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 다중 빔 스캐너를 제공한다.
상기에 있어서, 상기 제1 반사면과 제2 반사면과 서로 다른 각도로 경사진 또 다른 반사면을 하나 이상 더 포함하여 수평방향과 다른 방향으로 빔을 진행시키는 것을 특징으로 하는 다중 빔 스캐너를 제공한다.
상기에 있어서, 제1 반사면의 경사각은 빔을 수평방향으로 진행시키고 제2 반사면에 비해 더 넓은 면적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다중 빔 스캐너를 제공한다.
상기에 있어서, 상기 다중 빔 스캐너의 몸체에 연결되는 회전축의 위치는 각각의 반사면이 이루는 형상에 따라 발휘되는 회전관성을 고려하여 결정되며, 몸체 중심으로부터 벗어나 비대칭을 이루는 지점에 설정되는 것을 특징으로 하는 다중 빔 스캐너를 제공한다.
또한, 본 발명은,
광원으로부터 송출된 빔의 경로를 다중화하여 스캐닝하는 다중 빔 스캐너로서,
빔을 반사하는 반사경;
상기 반사경의 이면에 설치된 힌지구조체;
상기 반사경의 경사각을 변동시키기 위해 반사경 이면에 설치되는 영구자석;
상기 영구자석과 함께 자력을 일으켜 상기 반사경의 경사각을 변동시키기 위한 전자석;
일측이 상기 힌지구조체에 접속되고, 타측은 모터에 접속된 스캐너 회전축;
상기 스캐너 회전축에 연결되어 상기 반사경의 회전 동력을 제공하는 모터; 및
상기 모터 위에 배치되고, 상기 전자석이 설치되며, 상기 스캐너 회전축과 모터의 접속부를 위한 개구부가 형성된 스테이지;를 포함하고,
상기 전자석을 구동시켜 상기 영구자석에 자력을 미쳐 상기 힌지구조체를 움직여 상기 반사경의 경사각을 변동시키고,
상기 모터를 구동시켜 스캐너 회전축의 회전으로 상기 반사경의 방위각을 변동시킴으로써 상기 반사경의 반사면 동작에 의해 빔을 다중으로 스캔하는 것을 특징으로 하는 다중 빔 스캐너를 제공한다.
상기에 있어서, 상기 영구자석은 곡면형으로 구성된 것을 특징으로 하는 다중 빔 스캐너를 제공한다.
또한, 본 발명은,
광원으로부터 송출된 빔의 경로를 다중화하여 스캐닝하는 다중 빔 스캐너로서,
광원으로부터 송출된 빔의 일부를 제1 반사면에서 반사하고 나머지 빔을 투과시킨 다음 제1 반사면에서 반사하는, 빔 스플리터;
상기 빔 스플리터에 의해 이중 경로로 반사되어 진행한 빔들을 반사하여 빔들을 전방으로 진행시키는 반사경; 및
상기 반사경을 회전시키는 구동부;를 포함하여, 하나의 광원으로부터 송출된 빔을 다중 경로로 하여 스캐닝하는 것을 특징으로 하는 다중 빔 스캐너를 제공한다.
상기의 다중 빔 스캐너의 반사면으로부터 반사되어 진행된 빔이 물체에 의해 반사된 빔의 경로 상에 배치되는 수광모듈로서,
빔을 집속하는 빔 집속광학계;
상기 빔 집속광학계에 의해 집속되는 빔들을 수광하는 다수의 검출기;
상기 광학계에 의해 집속되되, 서로 다른 경로로 집속되는 빔들을 상기 검출기에서 각각 수광할 수 있도록 빔들의 경로를 검출기들로 안내하는 광경로 안내 광학계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 빔 스캐너용 수광모듈을 제공한다.
본 발명의 빔 스캐너와 수광모듈은 라이다에 적용될 수 있으며, 이러한 라이다에 따르면, 이중스캐닝 또는 다중 스캐닝을 구현하면서도 추가적인 기구, 기계장치를 필요로 하지 않아 광학계 및 이를 포함한 라이다를 소형화할 수 있으면서도 상대적으로 원거리 전방 탐지와 동시에 근거리 하방 탐지가 가능하다.
본 발명의 또 다른 복수 스캐닝 구조는 복수의 탐지 각도를 갖게 되어 더욱 정확하게 주변 환경을 탐지할 수 있다.
또한, 스캐너 반사면을 능동적으로 조절하는 수단을 도입하는 경우, 스캐너 반사면을 분할할 필요가 없어 스캐너 반사면에 의한 수광면적을 최대화 할 수 있어 결과적으로 시스템을 더욱 소형화 할 수 있는 장점이 생긴다. 즉, 스캐너 반사면을 능동적으로 조절하는 경우에 있어서도 추가적인 기계장치는 최소화하면서 간단하게 구현 가능한 구조를 제시하고 있어 역시 소형 저가형 다중스캐닝 라이다 구조에 적합하다.
또한, 본 발명의 라이다는 부품수가 적고 얼라인이 안정될 수 있으며 차체에의 조립이 비교적 용이하여 시장경쟁력이 있다.
도 1은 본 발명에 다른 이중 스캐너 라이다를 장착한 경우, 스캐닝의 범위를 설명하는 개요도.
도 2는 이중 스캐너의 개요도.
도 3은 비대칭 이중 스캐너의 개요도.
도 4는 이중스캐너를 포함한 라이다 구성을 보여주는 구성도.
도 5는 이중스캐너의 사시도.
도 6은 힌지구조를 갖는 스캐너 구조물과 각도조절을 위한 수단을 구비한 스캐너 구조를 보여주는 단면구조도.
도 7은 도 6의 스캐너 구조물의 각도를 조절하는 방법을 보여주는 개요도.
도 8은 반원형 영구자석 형상응 보여주는 평면도.
도 9는 송광빔 분리 소자 개념도.
도 10은 이중구조 검출기를 포함한 수광모듈의 구성도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 다른 이중 스캐너 라이다를 장착한 경우, 스캐닝의 범위를 설명하는 개요도이다. 하나의 라이다에 이중스캐너를 포함시킴으로써 도 1에 보인 바와 같이 전방 감시와 동시에 하방의 장애물 등을 감지할 수 있다. 즉, 전방으로는 상대적으로 100m 정도 되는 장거리를 감시하면서 수미터 이내의 단거리(도로 바닥을 포함) 장애물을 거의 동시에 감시할 수 있는 라이다 장착을 도시하고 있다. 이와 같은 라이다는 도 2와 같은 이중 스캐너를 포함한다.
즉, 이중스캐너(100)는 경사각이 서로 다른 두 개의 반사면(110, 120)을 구비한다. 회전축(130)을 중심으로 거울로 된 제1 반사면(110)과 제2 반사면(120)이 서로 대향 배치된다. 제1 반사면(110)의 연직면과 이루는 경사각은 45도로 레이저 빔은 제1 반사면(110)에 의해 수평방향으로 경로를 꺽어 진행하여 전방 감시 역할을 하고, 제2 반사면(120)의 연직면과 이루는 경사각은 45도보다 작아 더 가파르다. 따라서 제2 반사면(120)에 의해 레이저 빔은 수평면보다 하방을 향해 진행하여, 차량으로부터 좀 더 가까운 거리의 보행자 또는 과속방지턱, 연석 등의 작은 장애물을 감시한다. 이러한 이중 스캐너(100)는 회전축을 모터와 같은 구동수단에 접속하여 회전되어 전방 및 하방 감지의 좌우 범위를 충분히 확보한다.
도 4는 도 2의 이중스캐너를 포함한 라이다 구성을 보여주는 구성도이다.
광원(10)은 LD(레이저 다이오드)를 포함하여 구성되고, 반사경(20)을 통해 광원(10)으로부터 방출된 빔의 경로를 조절하여 이중 스캐너(100)를 향하게 한다. 이중스캐너(100)의 제1 반사면(110)과 제2 반사면(120)은 그 하단의 모터에 의해 교대로 레이저 빔을 반사시켜 전방과 하방으로 진행하게 하고, 전방에 있는 물체와 하방에 있는 물체에서 반사된 반사빔은 다시 이중스캐너의 제1 반사면(110) 또는 제2 반사면(120)에 입사되고 반사되어 검출기(40)로 진행한다. 검출기(40) 전단에 빔의 수렴을 위한 수광렌즈(30)를 배치하는 것이 바람직하다. 검출기(40)에는 수광소자가 배치된다. 또한, 광원(10)과 반사경(20) 사이에도 콜리메이션을 위한 광소자(예를 들면 렌즈)를 배치하는 것이 좋다.
상기에서 이중스캐너의 반사면 경사도 차이는 자연스럽게 제1 반사면(110)의 면적이 제2 반사면의 면적보다 넓게 구성되게 하며, 이로 인해 좀 더 장거리를 감시하는 수평 빔에 대한 넓은 반사면은 빔의 검출 확률을 높여 신뢰도를 높인다.
상기와 같은 라이다 구성은 부품 수가 적지만 전방과 하방 그리고 장거리와 단거리를 모두 감시할 수 있으며, 이중 스캐너(100)의 구조 상 정렬이 쉽고 안정적이며, 신뢰도가 우수하다.
도 5는 도 2의 이중스캐너의 실제 형상을 보여주는 사시도이다. 이해를 돕기 위해 이중스캐너의 투명사시도를 통해 회전 모터에 결합된 형상을 보여준다. 이중스캐너 동작의 안정성을 위해 반사면은 안쪽에서 다중으로 지지된다.
이중스캐너(100)의 제1 반사면(100)의 면적을 좀 더 넓히기 위해, 제2 반사면(120)과의 접경부 위로 더 연장된 연장면(115)를 잘 나타내고 있다. 즉, 두 개의 반사경 중 수평방향 탐지 목적의 반사경이 보다 큰 면적을 확보할 수 있도록 두 개의 반사경은 서로 다른 면적을 가지도록 설계할 수 있고, 이 경우 회전관성력의 중심을 고려하여 회전축에 대해 두 반사경을 비대칭으로 배치한다.
이중스캐너(100)는 기본적으로 기둥형 몸체를 바탕으로 하여 양면을 반사면으로 깍은 듯이 형성되고 반사코팅으로 반사성능을 부여한다. 양면의 경사각은 서로 다르게 형성되며, 하단에는 조립용 홀을 구비한다. 이와 같이 이중스캐너(100)는 몸체를 기본으로 하여 일체형으로 두 개의 반사면이 구비되기 때문에 일반적인 평면 거울로 이루어진 광학계에 비해 동작이 매우 안정적이고 정렬이 용이하다.
제1 반사면(110)의 면적 확장을 위해, 제2 반사면(120)과의 접경부 위로 양쪽으로 솟아 연장된 연장면(115)과 그에 따른 몸체부는 이중스캐너의 전체적인 부피와 무게를 많이 증가시키지 않으면서도 라이다 센서의 신뢰도를 높일 수 있게 한다.
도 3은 이중스캐너에 의한 레이저 빔의 반사 결과를 보여주는 개요도이다.
*상술한 바와 같이 제1 반사면(110)의 면적이 제2 반사면(120)의 면적보다 더 크기 때문에 회전관성력의 중심을 고려하여 회전축(130)에 대해 두 반사면을 비대칭으로 배치한다. 즉, 회전축(130)은 제1 반사면(110)과 제2 반사면(120)의 접경지점으로부터 벗어나 제1 반사면(110) 쪽으로 치우친 곳에 위치시킨다. 투명도를 통해 회전축의 위치와 형상을 좀 더 이해하기 쉽게 도시하였다.
상기에서, 제1 반사면과 제2 반사면은 서로 인접함으로써 좀 더 부피를 줄일 수 있어 유리하다. 하지만 이를 다소 변형하여 서로 인접하지 않고 간격을 두고 형성될 수 있으며, 이러한 경우 회전축의 위치는 회전관성력의 중심을 고려하여 설정한다.
한편, 상기 이중빔 스캐너는 필요에 따라 거울면을 더 여러 면으로 형성하여 다중스캐너로 변형될 수 있다. 예를 들면, 전방 주시용 제1 반사면 옆에 빔을 약간 더 상향 또는 제2 반사면과 다른 각도의 하향으로 보내는 제3 반사면을 더 구성하여 삼면 거울을 구비한 다중 스캐너를 구성할 수 있으며, 이를 더 확장하여 사면 거울 등으로 구성할 수도 있다.
이와 같이 하여 전방의 장거리와 하방의 단거리를 동시에 감시할 수 있는 이중스캐너를 구비한 하나의 라이다를 구현할 수 있다.
한편, 다중 스캐너(200)를 단일 반사면으로 구성하되, 능동적으로 반사면의 각도를 조절할 수 있는 수단을 설치할 수도 있다. 즉, 반사면의 각도 조절을 위해 반사면의 이면에 적절한 힌지 구조체(220)를 설치하고, 반사면의 각도를 바꾸는 수단으로 자력을 이용할 수 있다(도 6 참조). 힌지구조체(220)는 스캐너 회전축(230)에 연결되고, 스캐너 회전축은 모터(250)에 의해 회전될 수 있어 반사면 전체가 방위각을 따라 360도 회전될 수 있다. 모터의 회전축 위에 놓인 스테이지(240)는 전체적인 스캐너 모듈의 스테이지 역할을 하며, 스캐너 회전축과 모터의 연결을 위한 개구부를 갖는다. 반사면의 경사각(반사면 상단의 고도) 변경은 상기 힌지구조체의 힌지 동작에 의하며, 힌지동작을 유발할 수 있도록 반사면 이면에 영구자석(205)을 고정하고 스테이지 상의 상응 위치에 전자석(210)을 배치 하여 자력으로 반사면의 경사각을 제어한다.
상기에서, 스캐너(200)는 회전하므로 스캐너 기구물에 부착하는 영구자석은 반원형과 같은 곡면형으로 형성하는 것이 바람직하며(도 8 참조), 자력을 생성시키기기 위한 전자석 모듈은 회전하지 않는 모터 고정기구물인 스테이지에 설치하도록 한다. 경사각을 변경하고자 할 때 전자석에 가해진 자력으로 반사경을 당기거나 밀어낼 수 있으며(도 7 참조), 스캐너가 회전하는 동안에도 반원형으로 설치된 영구자석 구조로 인해 지속적인 힘을 가할 수 있어, 결과적으로 스캐너의 반사각도를 고도와 방위각에 대해 모두 자유롭게 원하는 정도로 제어할 수 있다.
도 9와 도 10은 송광빔 분리와 이중 검출기 구조를 나타낸다. 송광빔을 분리하기 위한 빔분리 소자를 제작하고 부분 반사면의 반사율은 탐지거리에 맞게 조절하여 송광빔의 출력을 적절히 배분하도록 설계한다. 도 9에서 광원인 LD로부터 방출된 송광빔은 경사각을 지닌 빔 스플리터의 전면에 의해 출력 일부가 반사되어 스캐너 반사경의 한 곳(제1지점)을 향해 경로를 바꾸고 나머지 출력은 빔 스플리터의 전면을 투과하여 후면의 반사면에서 반사되어 스캐너 반사경의 다른 곳(제2지점)을 향해 진행한다. 그에 따라 하나의 광원에서 방출된 송광빔은 스캐너 전방을 향하되 서로 경로를 달리하여 진행함으로써 하나의 스캐너로 더 넓은 전방영역을 스캐닝할 수 있다. 도 9의 경우 스캐너로부터 수평을 유지한 전방과 수평보다 하방에 해당하는 전방, 즉, 스캐너 전방의 원거리와 스캐너 전방의 근거리를 동시 스캐닝할 수 있다는 것을 보여준다.
또한, 상기 스캐너에 의해 스캔된 빔에 의해 표적물체들이 반사시킨 빔들을 수광하는 수광모듈은 도 10과 같이 구성될 수 있다.
즉, 다중 채널로 진행한 빔들이 각각 표적에 맞고 되돌아오는 광을 검출하기 위한 검출기도 하나 이상 설치할 필요가 있다. 광학적으로 서로 다른 탐지 방향에서 되돌아 오는 광은 광축중심 방향을 제외하고는 스캐너의 회전에 따라 중심점을 기준으로 회전된 방향의 경로로 진행하게 되어 그에 상응하는 원형 또는 반원형 검출기 구조를 고려할 수 있으나, 이러한 구성은 실질적으로 구현하기에는 기술적 어려움이 있으므로 볼록렌즈 또는 곡면(도 10의 경우 환형) 반사경을 배치하여 회전하는 수신광을 한 곳으로 보내주는 구조가 필요하다. 결과적으로 검출기는 다중구조 또는 이중구조로 배치되며 도 10과 같은 형태로 구성할 수 있다.
즉, 빔 집속렌즈에 의해 서로 다른 경로로 입사되는 반사광들을 포괄하여 검출기쪽으로 보낼 수 있는 반사경이나 렌즈와 같은 광학계를 배치하여 각각의 경로에 상응하는 검출기에 빔이 수광되게 한다. 상기에서, 검출기로 검출기는 두 개로 예시하였지만 더 많이 배열될 수 있다.
이와 같은 스캐너 구성은 스캐닝 범위가 확대되면서도 부품수가 적고 설치가 편리하다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
광원(10), 반사경(20), 수광렌즈(30), 검출기(40), 이중스캐너(100), 제1 반사면(110), 제2 반사면(120), 회전축(130), 연장면(115), 영구자석(205), 전자석(210), 힌지구조체(220), 스캐너 회전축(230), 스테이지(240), 모터(250)

Claims (1)

  1. 광원으로부터 방출된 빔을 전방으로 수평 진행시키기 위해 연직면에 대해 45도로 경사진 제1 반사면;
    상기 제1 반사면과 다른 각도로 경사져 광원으로부터 방출된 빔을 제1 반사면에 의한 경로보다 근거리를 스캔할 수 있는 방향으로 진행시키기 위해 연직면과 이루는 경사각이 45도보다 작게 형성된 제2 반사면;
    상기 제1 반사면과 제2 반사면을 포함하고 회전축이 연결되는 몸체; 및
    상기 몸체에 연결되는 회전축;을 포함하고,
    제1 반사면은 제1 반사면의 면적을 넓히기 위해 제2 반사면과의 접경부에서부터 양쪽으로 갈라져 솟아올라 연장된 연장면을 구비하고, 다중 빔 스캐너의 몸체에 연결되는 회전축의 위치는 각각의 반사면이 이루는 형상에 따라 발휘되는 회전관성을 고려하여 결정되어 몸체 중심으로부터 벗어나 비대칭을 이루는 지점에 설정되고,
    상기 회전축이 회전되어 전방의 원거리 물체를 감지하는 동시에 하방의 단거리 물체를 감지할 수 있는 다중 빔 스캐너;
    상기 다중 빔 스캐너의 회전축과 나란히, 그리고 다중 빔 스캐너 위편으로 연장된 선상에 배치된 반사경;
    상기 반사경으로부터 더 위편에 배치된 수광소자를 구비한 검출기; 및
    상기 반사경을 향해 빔을 방출하는 광원;을 포함하고,
    상기 반사경은 상기 다중 빔 스캐너의 제1 반사면 또는 제2 반사면으로 빔의 경로를 제어하며,
    상기 다중 빔 스캐너는 상기 반사경에 의해 반사된 빔을 제1 반사면 또는 제2 반사면으로 반사하여 전방 또는 하방으로 진행하게 하고, 전방에 있는 물체와 하방에 있는 물체에서 반사된 반사빔은 다시 다중 빔 스캐너의 제1 반사면 또는 제2 반사면에 입사되고 반사되어 검출기로 빛을 진행시키는 것을 특징으로 하는 다중 빔 스캐너를 포함한 라이다.








KR1020200054742A 2020-05-07 2020-05-07 다중 스캐너 KR102158956B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200054742A KR102158956B1 (ko) 2020-05-07 2020-05-07 다중 스캐너

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200054742A KR102158956B1 (ko) 2020-05-07 2020-05-07 다중 스캐너

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180072400A Division KR102111853B1 (ko) 2018-06-22 2018-06-22 다중 스캐너

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200057675A true KR20200057675A (ko) 2020-05-26
KR102158956B1 KR102158956B1 (ko) 2020-09-22

Family

ID=70915445

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200054742A KR102158956B1 (ko) 2020-05-07 2020-05-07 다중 스캐너

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102158956B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116008954A (zh) * 2022-05-19 2023-04-25 湖南阿秒光学科技有限公司 激光测距系统、激光发射和接收模组以及双线激光雷达

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07244153A (ja) * 1994-03-01 1995-09-19 Nikon Corp 距離測定装置
JPH09274076A (ja) * 1996-04-04 1997-10-21 Denso Corp 反射測定装置及びこれを利用した車間距離制御装置
JP2011197575A (ja) * 2010-03-23 2011-10-06 Toyota Central R&D Labs Inc 光走査装置及び距離測定装置
JP2011203122A (ja) * 2010-03-25 2011-10-13 Nippon Soken Inc 光レーダ装置
JP2012093245A (ja) * 2010-10-27 2012-05-17 Topcon Corp レーザ測量機
JP2014071038A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Denso Wave Inc レーザレーダ装置
JP2014071028A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Denso Wave Inc レーザレーダ装置
JP2015125007A (ja) * 2013-12-25 2015-07-06 株式会社デンソー ポリゴンミラー、レーザレーダ装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07244153A (ja) * 1994-03-01 1995-09-19 Nikon Corp 距離測定装置
JPH09274076A (ja) * 1996-04-04 1997-10-21 Denso Corp 反射測定装置及びこれを利用した車間距離制御装置
JP2011197575A (ja) * 2010-03-23 2011-10-06 Toyota Central R&D Labs Inc 光走査装置及び距離測定装置
JP2011203122A (ja) * 2010-03-25 2011-10-13 Nippon Soken Inc 光レーダ装置
JP2012093245A (ja) * 2010-10-27 2012-05-17 Topcon Corp レーザ測量機
JP2014071038A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Denso Wave Inc レーザレーダ装置
JP2014071028A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Denso Wave Inc レーザレーダ装置
JP2015125007A (ja) * 2013-12-25 2015-07-06 株式会社デンソー ポリゴンミラー、レーザレーダ装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116008954A (zh) * 2022-05-19 2023-04-25 湖南阿秒光学科技有限公司 激光测距系统、激光发射和接收模组以及双线激光雷达
CN116008954B (zh) * 2022-05-19 2024-02-02 湖南阿秒光学科技有限公司 激光测距系统、激光发射和接收模组以及双线激光雷达

Also Published As

Publication number Publication date
KR102158956B1 (ko) 2020-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101923724B1 (ko) 송수광 일체형 광학계 모듈 및 이를 구비하는 스캐닝 라이다
US11874400B2 (en) Lidar device, cruise assist system, and vehicle
EP3982150A1 (en) Lidar apparatus having wide-viewing angle
CN116299342A (zh) 激光雷达系统
US11644543B2 (en) LiDAR systems and methods that use a multi-facet mirror
KR102111853B1 (ko) 다중 스캐너
KR102221864B1 (ko) 라이다 스캐닝 장치
US20230314571A1 (en) Detection apparatus, scanning unit, movable platform, and control method of detection apparatus
CN110531369B (zh) 一种固态激光雷达
CN217543379U (zh) 激光雷达
KR102177333B1 (ko) 전후방 측정이 가능한 라이다 스캐닝 장치
KR20200130793A (ko) 전후방 측정이 가능한 라이다 스캐닝 장치
KR102158956B1 (ko) 다중 스캐너
KR20180051146A (ko) 광출력 모듈 및 라이다
CN109581407A (zh) 激光雷达
KR20180052379A (ko) 광출력 모듈 및 이를 포함하는 라이다 모듈
US11762065B2 (en) Multiple beam generation from a single source beam for use with a lidar system
US20230006531A1 (en) Lidar with a biaxial mirror assembly
CN112789511A (zh) 激光雷达及自动驾驶设备
CN114814791A (zh) 一种激光雷达
US11796678B2 (en) Optical device and LiDAR system including the same
CN117295968A (zh) 具有双轴镜子组件的激光雷达
JP2023542383A (ja) レーザレーダ
US20210199775A1 (en) Micromachined mirror assembly with piezoelectric actuator
KR102486473B1 (ko) 차량용 스캐닝 라이다 광학계 및 그를 포함하는 차량용 스캐닝 라이다

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant