KR20200124457A - 라이다 센싱장치 및 그 제어방법 - Google Patents

라이다 센싱장치 및 그 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200124457A
KR20200124457A KR1020190047798A KR20190047798A KR20200124457A KR 20200124457 A KR20200124457 A KR 20200124457A KR 1020190047798 A KR1020190047798 A KR 1020190047798A KR 20190047798 A KR20190047798 A KR 20190047798A KR 20200124457 A KR20200124457 A KR 20200124457A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
unit
reflector
lens unit
fluid
Prior art date
Application number
KR1020190047798A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102677663B1 (ko
Inventor
김원겸
김경린
김영신
조성은
Original Assignee
현대모비스 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 현대모비스 주식회사 filed Critical 현대모비스 주식회사
Priority to KR1020190047798A priority Critical patent/KR102677663B1/ko
Priority claimed from KR1020190047798A external-priority patent/KR102677663B1/ko
Publication of KR20200124457A publication Critical patent/KR20200124457A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102677663B1 publication Critical patent/KR102677663B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4816—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of receivers alone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S17/90—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/12—Fluid-filled or evacuated lenses
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0238—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using obstacle or wall sensors
    • G05D1/024—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using obstacle or wall sensors in combination with a laser

Landscapes

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

Abstract

라이다 센싱장치 및 그 제어방법에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 라이다 센싱장치는: 센싱광을 조사하는 센싱 광원부; 센싱 광원부에서 조사되는 센싱광을 반사시키는 송광 반사경; 송광 반사경에서 반사되는 센싱광을 타켓에 반사시키고, 타겟에서 반사되는 입사광을 반사시키는 스캐너부; 스캐너부에서 반사되는 입사광이 투과되고, 인가되는 전압이 변경됨에 따라 표면 곡률이 조절되는 유체 렌즈부; 유체 렌즈부를 투과한 입사광을 반사시키는 수광 반사경; 및 수광 반사경에서 반사되는 입사광이 입사되는 광검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

라이다 센싱장치 및 그 제어방법{LIDAR SENSING DEVICE AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
본 발명은 라이다 센싱장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광정렬의 틀어짐을 보정하고, 가림영역을 감소시킴에 따라 광수신 효율을 향상시키며, 부품수와 크기를 줄일 수 있는 라이다 센싱장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
차량의 기술이 발전됨에 따라 자율주행 뿐만 아니라 자율주차와 같은 기능 등이 요구되고 있다. 이러한 기능을 수행하기 위해서 라이다 센서(LIDAR SENSOR)의 필요성이 증가되고 있다.
라이다 센서는 차량의 범퍼에 장착되어 차량의 전후방을 감지하여 사물이나 구조물 등을 감지한다. 라이다 센서는 글라스나 차체의 구조물 내부에 설치된다. 라이다 센서는 빛을 이용하여 타겟을 탐지한다.
라이다 센서는 광를 송신하는 송신광학계와, 입사되는 광을 수신하는 수신광학계를 포함한다. 송신광학계는 레이저 발생기, 송신경통, 송신렌즈 및 송신 반사경을 포함하고, 수신광학계는 수신렌즈, 반사미러 및 레이저 검출기를 포함한다.
그러나, 종래에는 차량의 주행 중이나 진동에 의해 라이다 센서의 광틀어짐이 발생되면, 라이다 센서의 광수신 효율이 저하될 수 있다.
또한, 라이다 센서에서는 수신렌즈를 통과한 광이 반사미러에 의해 반사됨에 따라 검출기에 수신되는 초점거리(focal length)가 형성된다. 라이다 센서의 크기를 감소시키기 위해 광경로를 꺽어주는 반사미러가 설치되므로, 부품수와 크기가 증가될 수 있다.
또한, 수신광학계의 수신영역의 일부가 송신광학계의 송신경통과 송신반사경 등에 의해 가려지는 가림영역이 발생되므로, 라이다 센서의 광수신 효율이 감소될 수 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2015-0009177호(2015. 01. 26 등록, 발명의 명칭: 라이다 센서 시스템)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 광정렬의 틀어짐을 보정하고, 가림영역을 감소시킴에 따라 광수신 효율을 향상시키며, 부품수와 크기를 줄일 수 있는 라이다 센싱장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 라이다 센싱장치는: 센싱광을 조사하는 센싱 광원부; 상기 센싱 광원부에서 조사되는 센싱광을 반사시키는 송광 반사경; 상기 송광 반사경에서 반사되는 센싱광을 타켓에 반사시키고, 타겟에서 반사되는 입사광을 반사시키는 스캐너부; 상기 스캐너부에서 반사되는 입사광이 투과되고, 인가되는 전압이 변경됨에 따라 표면 곡률이 조절되는 유체 렌즈부; 상기 유체 렌즈부를 투과한 입사광을 반사시키는 수광 반사경; 및 상기 수광 반사경에서 반사되는 입사광이 입사되는 광검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 유체 렌즈부는 상기 스캐너부에서 반사되는 광이 투과되는 도체 기판; 상기 도체 기판에 적층되고, 광이 투과되는 절연층; 상기 절연층에 적층되고, 전도성 유체가 수용되는 전도성 유체부; 및 상기 전도성 유체부의 상기 표면 곡률이 변경되도록 상기 도체 기판과 상기 전도성 유체부에 인가되는 전압을 제어하는 전압 조절부를 포함할 수 있다.
상기 광검출부에 수신되는 광신호 세기가 기 설정된 기준값 미만이면, 상기 전압 조절부에서 상기 유체 렌즈부에 인가되는 전압을 조절하여 상기 전도성 유체부의 표면 곡률을 조절할 수 있다.
상기 유체 렌즈부는 상기 송광 반사경과 일체로 형성될 수 있다.
상기 센싱 광원부는 상기 유체 렌즈부와 상기 수광 반사경의 광통로를 벗어나도록 배치될 수 있다.
상기 센싱 광원부는 상기 유체 렌즈부의 광통로를 벗어나도록 배치되는 경통; 상기 경통의 내부에 설치되는 광원; 및 상기 광원에서 조사되는 센싱광을 시준하도록 상기 광원의 출력측에 설치되는 송광 렌즈부를 포함할 수 있다.
상기 송광 렌즈부는 상기 경통의 내부에 설치되는 제1 송광 렌즈; 및 상기 경통의 내부에 설치되고, 상기 제1 송광 렌즈를 투과하는 센싱광이 입사되는 제2 송광 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 송광 렌즈부는 상기 경통의 내부에 설치되는 제1 송광 렌즈; 및 상기 유체 렌즈부와 일체로 형성되고, 상기 제1 송광 렌즈를 투과한 센싱광이 입사되는 제2 송광 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 송광 반사경은 상기 유체 렌즈부의 광통로에 배치될 수 있다.
상기 스캐너부는 상기 송광 반사경에서 반사되는 센싱광을 타겟 측으로 반사시키고, 타겟에서 반사되는 입사광을 유체 렌즈부로 반사시키는 스캐너 반사경; 및 상기 스캐너 반사경을 회전시키도록 상기 스캐너 반사경에 연결되는 스캐너 구동부를 포함할 수 있다.
상기 라이다 센싱장치는 상기 수광 반사경과 상기 광검출부 사이에 설치되는 간섭 필터를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 라이다 센상장치의 제어방법은: 센싱 광원부에서 조사되는 센싱광이 송광 반사경 및 스캐너부를 통해 타겟 측으로 반사되게 하는 단계; 타겟에서 반사되는 입사광이 스캐너부, 유체 렌즈부 및 수광 반사경을 통해 광검출부에 입사되게 하는 단계; 및 제어부에서 상기 광검출부에 수신되는 광신호 세기가 기 설정된 기준값 미만이라고 판단되면, 상기 유체 렌즈부의 표면 곡률을 조절하도록 상기 유체 렌즈부에 인가되는 전압을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 유체 렌즈부에 인가되는 전압을 조절함에 따라 상기 유체 렌즈부의 전도성 유체부의 상기 표면 곡률이 조절될 수 있다.
상기 유체 렌즈부는 상기 송광 반사경과 일체로 형성될 수 있다.
상기 센싱 광원부는 상기 유체 렌즈부와 상기 수광 반사경의 광통로를 벗어나도록 배치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 인가 전압이 변경됨에 따라 유체 렌즈부의 표면 곡률이 조절되므로, 차량의 주행중이나 진동에 의해 발생되는 광틀어짐을 보정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 수신광학계와 송신광학계의 일부가 하나의 광학모듈로 통합되므로, 라이다 센싱장치의 부품수를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 유체 렌즈부에서 가림영역의 크기를 감소시킬 수 있으므로, 광수신 효율을 증가시킬 수 있다. 광수신 효율이 증가됨에 따라 라이다 센싱장치의 최대 검출거리를 보다 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센싱장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센싱장치에서 유체 렌즈부를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센싱장치에서 유체 렌즈부의 표면 곡률이 변경된 상태를 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센싱장치에서 센싱 광원부, 유체 렌즈부 및 수광 반사경을 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센싱장치에서 송광 렌즈부의 다른 예를 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센싱장치의 제어방법을 도시한 플로우차트이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 라이다 센싱장치 및 그 제어방법의 실시예를 설명한다. 라이다 센싱장치 및 그 제어방법을 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센싱장치에 관해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센싱장치를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센싱장치에서 유체 렌즈부를 도시한 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센싱장치에서 유체 렌즈부의 표면 곡률이 변경된 상태를 도시한 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센싱장치에서 센싱 광원부, 유체 렌즈부 및 수광 반사경을 도시한 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센싱장치에서 송광 렌즈부의 드른 예를 도시한 구성도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 광원부(10), 송광 반사경(20), 스캐너부(30), 유체 렌즈부(40), 수광 반사경(50) 및 광검출부(60)를 포함한다.
센싱 광원부(10)는 센싱광을 조사한다. 센싱 광원부(10)는 유체 렌즈부(40)와 수광 반사경(50)의 광통로를 벗어나도록 배치된다. 센싱 광원부(10)가 유체 렌즈부(40)와 수광 반사경(50)의 광통로 벗어나도록 배치되므로, 센싱 광원부(10)가 광통로에서 입사광을 가리(차폐: blackage effect)는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 유체 렌즈부(40)의 광통로에서 센싱 광원부(10)에 의한 수신 가림영역(A)(blackage area)이 발생되는 것을 방지할 수 있으므로, 광수신 효율을 증가시킬 수 있다. 광수신 효율이 증가됨에 따라 라이다 센싱장치의 최대 검출거리를 증가시킬 수 있다.
센싱 광원부(10)는 경통(11), 광원(13) 및 송광 렌즈부(15)를 포함한다.
경통(11)은 유체 렌즈부(40)의 광통로를 벗어나도록 배치된다. 경통(11)은 원통형으로 형성될 수 있다. 광원(13)은 경통(11)의 내부에 설치된다. 송광 렌즈부(15)는 광원(13)에서 조사되는 센싱광을 시준(collimination)하도록 광원(13)의 출력측에 설치된다. 송광 렌즈부(15)가 센싱광을 평행한 광선으로 시준하므로, 센싱광의 출력이 향상될 수 있다.
송광 렌즈부(15)는 제1 송광 렌즈(15a)와 제2 송광 렌즈(15b)를 포함한다. 제1 송광 렌즈(15a)는 경통(11)의 내부에 설치된다. 제2 송광 렌즈(15b)는 경통(11)의 내부에 설치되고, 제2 송광 렌즈(15b)에는 제1 송광 렌즈(15a)를 투과하는 센싱광이 입사된다. 제1 송광 렌즈(15a)와 제2 송광 렌즈(15b)가 경통(11)의 내부에 설치되므로, 제1 송광 렌즈(15a)와 제2 송광 렌즈(15b)가 유체 렌즈부(40)의 수신 가림영역(A)을 형성하는 것을 방지할 수 있다.
송광 반사경(20)은 센싱 광원부(10)에서 조사되는 센싱광을 반사시킨다. 송광 반사경(20)에는 광반사 효율을 개선하도록 금속 반사층(미도시)이 코팅될 수 있다.
송광 반사경(20)은 유체 렌즈부(40)의 광통로에 배치된다. 이때, 송광 반사경(20)이 유체 렌즈부(40)의 광통로에 배치되므로, 송광 반사경(20)의 폭만큼 수신 가림영역(A)이 된다. 따라서, 유체 렌즈부(40)에서 수신 가림영역(A)을 감소시키므로, 광수신 효율을 증가시킬 수 있다. 광수신 효율이 증가됨에 따라 라이다 센싱장치의 최대 검출거리를 보다 증가시킬 수 있다.
스캐너부(30)는 송광 반사경(20)에서 반사되는 센싱광을 타켓에 반사시키고, 타겟에서 반사되는 입사광을 반사시킨다. 스캐너부(30)에도 광반사 효율을 향상시키도록 반사층이 형성된다.
스캐너부(30)는 스캐너 반사경(31)과 스캐너 구동부(33)를 포함한다. 스캐너 반사경(31)은 송광 반사경(20)에서 반사되는 센싱광을 타겟 측으로 반사시키고, 타겟에서 반사되는 입사광을 유체 렌즈부(40)로 반사시킨다. 스캐너 구동부(33)는 스캐너 반사경(31)을 회전시키도록 스캐너 반사경(31)에 연결된다. 스캐너 구동부(33)가 스캐너 반사경(31)을 회전시키므로, 스캐너 반사경(31)의 각도에 따라 센싱광과 입사광의 반사 각도가 변경될 수 있다.
스캐너 구동부(33)로는 모터부가 적용될 수 있다. 모터부에는 엔코더(미도시)가 포함되거나 엔코더와 연결될 수 있다. 엔코더가 모터부의 회전수, 회전속도, 회전각도 등을 측정하여 제어부(70)에 제공한다.
유체 렌즈부(40)는 스캐너부(30)에서 반사되는 입사광이 투과되고, 인가되는 전압이 변경됨에 따라 표면 곡률이 조절된다(도 2 및 도 3 참조). 유체 렌즈부(40)의 표면 곡률이 변경되므로, 라이다 센서장치의 초점이 조절됨에 의해 라이다 센서장치의 광틀어짐이 보정될 수 있다. 따라서, 차량의 주행 중이나 진동에 의한 광틀어짐을 신속하에 보정함으로써, 라이다 센서장치의 광수신 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 광틀어짐 보정을 위해 별도의 액추에이터를 설치하지 않아도 되므로, 라이다 센서장치의 크기나 부품수를 줄일 수 있다.
유체 렌즈부(40)는 실린더, 자력발생부 등의 구동부가 적용될 수 있다. 구동부는 전도성 유체부(43)를 가압하여 전도성 유체부(43)의 표면 곡률을 조절하는 구성이다. 이러한 유체 렌즈부(40)는 전도성 유체부(43)의 표면 곡률을 조절할 수 있는 한 다양한 형태가 적용될 수 있다. 아래에는 유체 렌즈부(40)의 일 예에 관해 설명하기로 한다.
유체 렌즈부(40)는 도체 기판(41), 절연층(42), 전도성 유체부(43) 및 전압 조절부(44)를 포함한다.
도체 기판(41)은 스캐너부(30)에서 반사되는 광을 투과시킨다. 도체 기판(41)은 투명한 재질로 형성된다.
절연층(42)은 도체 기판(41)에 적층되고, 광이 투과된다. 절연층(42)은 도체 기판(41)의 두께보다 얇게 형성될 수 있다.
전도성 유체부(43)는 전도성 유체(43a)와, 전도성 유체(43a)가 수용되도록 절연층(42)에 부착되는 보호막(43b)을 포함한다. 보호막(43b)의 둘레부는 접착제 등에 의해 절연층(42)에 부착된다. 보호막(43b)은 전도성 유체(43a)의 표면 곡률이 변경될 때에 전도성 유체(43a)의 표면과 동일한 형태로 변형되도록 연성을 갖는다. 보호막(43b)은 투명한 합성수지 재질로 형성될 수 있다.
전압 조절부(44)는 전도성 유체부(43a)의 표면 곡률이 변경되도록 도체 기판(41)과 전도성 유체부(43)에 인가되는 전압을 제어한다. 이때, 전도성 유체부(43)에는 음극이 대전되고, 도체 기판(41)에는 양극이 대전될 수 있다.
제어부(70)에서는 광검출부(60)에 수신되는 광신호 세기와 제어부(70)에 기 설정된 기준값을 비교한다. 제어부(70)에는 각각의 광신호의 세기에 대응되는 기준값들이 미리 설정된다. 여기서, 기준값은 하한값과 상한값 범위로 설정된다.
제어부(70)에서는 광검출부(60)에 수신되는 광신호 세기가 기 설정된 기준값 미만이면, 제어부(70)는 유체 렌즈부(40)에 인가되는 전압을 조절하도록 전압 조절부(44)를 제어한다. 유체 렌즈부(40)에 전압이 인가되면, 전도성 유체(43a)와 도체 기판(41)에 전하가 축적됨에 의해 전도성 유체(43a)의 표면장력이 변화된다. 전도성 유체(43a)의 표면장력이 변화됨에 따라 전도성 유체(43a)의 곡률이 변경되므로, 전도성 유체부(43)를 투과하는 광의 초점이 보정될 수 있다. 따라서, 라이다 센서장치의 광틀어짐이 보정되고, 차량의 주행 중이나 진동에 의한 광틀어짐에 의해 라이다 센서장치의 광수신 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
라이다 센싱장치는 제어부(70)에서 광검출부(60)에 수신되는 광신호 세기가 기 설정된 기준값을 벗어났다고 판단되면 사용자에게 알려주는 알림부(73)를 더 포함할 수 있다. 알림부(73)로는 소리를 발생시키는 알람부, 시각적으로 고정 등을 알려주는 디스플레이부 등이 적용될 수 있다.
유체 렌즈부(40)는 송광 반사경(20)과 일체로 형성된다. 송광 반사경(20)은 크리스탈, 유리, 투명한 합성수지 등의 동일한 광학재료로 가공될 수 있다. 유체 렌즈부(40)는 입사광이 반사되는 것을 방지하도록 무반사 코팅층(Anti-Reflective Caoting)이 형성될 수 있다. 유체 렌즈부(40)와 송광 반사경(20)이 하나의 광학모듈로 통합되므로, 부품수를 줄일 수 있다. 또한, 경통(11)에 의해 수신 가림영역(A)이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
수광 반사경(50)은 유체 렌즈부(40)를 투과한 입사광을 반사시킨다. 스캐너부(30)에도 광반사 효율을 향상시키도록 반사층(미도시)이 형성된다.
광검출부(60)에는 수광 반사경(50)에서 반사되는 입사광이 입사된다. 광검출부(60)에서는 입사광이 입사됨에 따라 타겟의 위치 및 거리 등을 검출할 수 있다.
라이다 센싱장치는 수광 반사경(50)과 광검출부(60) 사이에 설치되는 간섭 필터(63)를 더 포함한다. 간섭 필터(63)는 특정 파장의 광을 걸러준다. 간섭 필터(63)가 광검출부(60)에 일정한 파장대의 광을 입사시키므로, 광검출부(60)에서 타겟의 위치 및 거리 등이 정확하게 검출될 수 있다.
송광 렌즈부(15)는 제1 송광 렌즈(15a)와 제2 송광 렌즈(15b)를 포함한다(도 5 참조).
제1 송광 렌즈(15a)는 경통(11)의 내부에 적어도 하나 이상 설치된다. 제1 송광 렌즈(15a)는 크리스탈, 유리, 투명한 합성수지와 같은 광학물질로 제조된다.
제2 송광 렌즈(15b)는 유체 렌즈부(40)와 일체로 형성되고, 제1 송광 렌즈(15a)를 투과한 센싱광이 입사되도록 적어도 하나 이상 설치된다. 또한, 유체 렌즈부(40)와 송신 반사경이 일체로 형성된다. 제2 송광 렌즈(15b), 유체 렌즈부(40) 및 송광 반사경(20)은 크리스탈, 유리, 투명한 합성수지 등의 동일한 광학재료로 가공될 수 있다. 제2 송광 렌즈(15b), 유체 렌즈부(40) 및 송광 반사경(20)이 하나의 광학모듈로 통합되므로, 라이다 센싱장치의 부품수를 줄일 수 있다. 또한, 경통(11)에 의해 수신 가림영역(A)이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센싱장치의 제어방법에 관해 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센싱장치의 제어방법을 도시한 플로우차트이다.
도 6을 참조하면, 센서 광원부(10)에서 센싱광을 송광 반사경(20) 측으로 조사한다(도 1의 점선). 센싱 광원부(10)에서 조사되는 센싱광이 송광 반사경(20) 및 스캐너부(30)를 통해 타겟 측으로 반사된다(S11).
타겟 측의 입사광이 스캐너부(30)의 스캐너 반사경(31) 측으로 반사된다(도 1의 실선). 타겟에서 반사되는 입사광이 스캐너부(30), 유체 렌즈부(40) 및 수광 반사경(50)을 통해 광검출부(60)에 입사된다(S12).
광검출부(60)는 입사광의 광신호를 제어부(70)에 전송한다(S13). 제어부(70)에서는 광검출부(60)에 수신되는 광신호 세기와 기 설정된 기준값을 비교 판단한다(S14).
제어부(70)는 광검출부(60)에서 수신되는 광신호 세기가 기 설정된 기준값 이상이라고 판단되면, 유체 렌즈부(40)에 인가되는 전압을 그대로 유지한다(S15). 따라서, 유체 렌즈부(40)의 표면 곡률과 초점이 그대로 유지될 수 있다.
또한, 제어부(70)는 광검출부(60)에서 수신되는 광신호 세기가 기 설정된 기준값 미만이라고 판단되면, 유체 렌즈부(40)의 표면 곡률을 조절하도록 유체 렌즈부(40)에 인가되는 전압을 조절한다(S16). 이때, 제어부(70)는 변경된 전압에 대응되는 기 설정된 기준값으로 변경할 수 있다.
유체 렌즈부(40)에 전압이 인가되면, 전도성 유체(43a)와 도체 기판(41)에 전하가 축적됨에 의해 전도성 유체(43a)의 표면장력이 변화된다. 전도성 유체(43a)의 표면장력이 변화됨에 따라 전도성 유체(43a)의 곡률이 변경되므로, 전도성 유체부(43)를 투과하는 광의 초점이 보정될 수 있다. 따라서, 라이다 센서장치의 광틀어짐이 보정되고, 차량의 주행 중이나 진동에 의한 발생되는 광틀어짐이 보정됨으로써, 라이다 센서장치의 광수신 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 제어부(70)는 광검출부(60)에서 수신되는 광신호 세기가 기 설정된 기준값을 벗어났다고 판단되면(하한치와 상한치 범위를 벗어남), 제어부(70)는 알림부(73)을 통해 사용자에게 라이다 센서장치의 에러나 고장 여부를 알려줄 수 있다.
상기와 같이, 인가 전압이 변경됨에 따라 유체 렌즈부(40)의 표면 곡률이 조절되므로, 차량의 주행중이나 진동에 의해 발생되는 광틀어짐을 용이하고 신속하게 보정할 수 있다.
또한, 수신광학계와 송신광학계의 일부가 하나의 광학모듈로 통합되므로, 라이다 센싱장치의 부품수를 줄일 수 있다.
또한, 유체 렌즈부(40)에서 가림영역의 크기를 감소시킬 수 있으므로, 광수신 효율을 증가시킬 수 있다. 광수신 효율이 증가됨에 따라 라이다 센싱장치의 최대 검출거리를 보다 증가시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10: 센싱 광원부 11: 경통
13: 광원 15: 송광 렌즈부
15a: 제1 송광 렌즈 15b: 제2 송광 렌즈
20: 송광 반사경 30: 스캐너부
31: 스캐너 반사경 33: 스캐너 구동부
40: 유체 렌즈부 41: 도체 기판
42: 절연층 43: 전도성 유체부
43a: 전도성 유체 43b: 보호막
44: 전압 조절부 50: 수광 반사경
60: 광검출부 63: 간섭 필터
70: 제어부 73: 알림부
A: 수신 가림영역

Claims (15)

  1. 센싱광을 조사하는 센싱 광원부;
    상기 센싱 광원부에서 조사되는 센싱광을 반사시키는 송광 반사경;
    상기 송광 반사경에서 반사되는 센싱광을 타켓에 반사시키고, 타겟에서 반사되는 입사광을 반사시키는 스캐너부;
    상기 스캐너부에서 반사되는 입사광이 투과되고, 인가되는 전압이 변경됨에 따라 표면 곡률이 조절되는 유체 렌즈부;
    상기 유체 렌즈부를 투과한 입사광을 반사시키는 수광 반사경; 및
    상기 수광 반사경에서 반사되는 입사광이 입사되는 광검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 센싱장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 유체 렌즈부는,
    상기 스캐너부에서 반사되는 광이 투과되는 도체 기판;
    상기 도체 기판에 적층되고, 광이 투과되는 절연층;
    상기 절연층에 적층되고, 전도성 유체가 수용되는 전도성 유체부; 및
    상기 전도성 유체부의 상기 표면 곡률이 변경되도록 상기 도체 기판과 상기 전도성 유체부에 인가되는 전압을 제어하는 전압 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 라이다 센싱장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 광검출부에 수신되는 광신호 세기가 기 설정된 기준값 미만이면, 상기 전압 조절부에서 상기 유체 렌즈부에 인가되는 전압을 조절하여 상기 전도성 유체부의 표면 곡률을 조절하는 것을 특징으로 하는 라이다 센싱장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 유체 렌즈부는 상기 송광 반사경과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 라이다 센싱장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 센싱 광원부는 상기 유체 렌즈부와 상기 수광 반사경의 광통로를 벗어나도록 배치되는 것을 특징으로 하는 라이다 센싱장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 센싱 광원부는,
    상기 유체 렌즈부의 광통로를 벗어나도록 배치되는 경통;
    상기 경통의 내부에 설치되는 광원; 및
    상기 광원에서 조사되는 센싱광을 시준하도록 상기 광원의 출력측에 설치되는 송광 렌즈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 센싱장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 송광 렌즈부는,
    상기 경통의 내부에 설치되는 제1 송광 렌즈; 및
    상기 경통의 내부에 설치되고, 상기 제1 송광 렌즈를 투과하는 센싱광이 입사되는 제2 송광 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 센싱장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 송광 렌즈부는,
    상기 경통의 내부에 설치되는 제1 송광 렌즈; 및
    상기 유체 렌즈부와 일체로 형성되고, 상기 제1 송광 렌즈를 투과한 센싱광이 입사되는 제2 송광 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 센싱장치.
  9. 제3 항에 있어서,
    상기 송광 반사경은 상기 유체 렌즈부의 광통로에 배치되는 것을 특징으로 하는 라이다 센싱장치.
  10. 제3 항에 있어서,
    상기 스캐너부는,
    상기 송광 반사경에서 반사되는 센싱광을 타겟 측으로 반사시키고, 타겟에서 반사되는 입사광을 유체 렌즈부로 반사시키는 스캐너 반사경; 및
    상기 스캐너 반사경을 회전시키도록 상기 스캐너 반사경에 연결되는 스캐너 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 센싱장치.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수광 반사경과 상기 광검출부 사이에 설치되는 간섭 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 센싱장치.
  12. 센싱 광원부에서 조사되는 센싱광이 송광 반사경 및 스캐너부를 통해 타겟 측으로 반사되게 하는 단계;
    타겟에서 반사되는 입사광이 스캐너부, 유체 렌즈부 및 수광 반사경을 통해 광검출부에 입사되게 하는 단계; 및
    제어부에서 상기 광검출부에 수신되는 광신호 세기가 기 설정된 기준값 미만이라고 판단되면, 상기 유체 렌즈부의 표면 곡률을 조절하도록 상기 유체 렌즈부에 인가되는 전압을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 센싱장치의 제어방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 유체 렌즈부에 인가되는 전압을 조절함에 따라 상기 유체 렌즈부의 전도성 유체부의 상기 표면 곡률이 조절되는 것을 특징으로 하는 라이다 센싱장치의 제어방법.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 유체 렌즈부는 상기 송광 반사경과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 라이다 센싱장치의 제어방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 센싱 광원부는 상기 유체 렌즈부와 상기 수광 반사경의 광통로를 벗어나도록 배치되는 것을 특징으로 하는 라이다 센싱장치의 제어방법.
KR1020190047798A 2019-04-24 라이다 센싱장치 및 그 제어방법 KR102677663B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190047798A KR102677663B1 (ko) 2019-04-24 라이다 센싱장치 및 그 제어방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190047798A KR102677663B1 (ko) 2019-04-24 라이다 센싱장치 및 그 제어방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200124457A true KR20200124457A (ko) 2020-11-03
KR102677663B1 KR102677663B1 (ko) 2024-06-25

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3154822B1 (en) Vehicle headlamp control device
WO2013161495A1 (ja) 撮像機構、及び、この撮像機構を用いた前方監視カメラ
US20200124848A1 (en) Head-up display
KR102558838B1 (ko) 라이다 센서의 광 정렬 보정 장치 및 방법
CN111656215A (zh) 激光雷达装置、驾驶辅助系统以及车辆
KR102393439B1 (ko) 차량용 라이다 장치
US20220082664A1 (en) Lidar sensing device
KR102583339B1 (ko) 라이다 센서 스캔 정밀화 장치 및 방법
EP2740003B1 (en) Optical assembly for a light sensor
KR20200124457A (ko) 라이다 센싱장치 및 그 제어방법
KR102677663B1 (ko) 라이다 센싱장치 및 그 제어방법
EP2093542B1 (en) Displacement detecting device and optical instrument having the same
KR20040013013A (ko) 자동 다이밍 자동차 밀러
US20050237511A1 (en) Optical beam detection device and optical beam detection system using therewith
US7209272B2 (en) Object detecting apparatus having operation monitoring function
CN112363181A (zh) 车辆的激光雷达装置、激光雷达传感器控制装置及方法
KR102531931B1 (ko) 라이다 센싱장치 및 그 제어방법
KR102637175B1 (ko) 라이다 센싱장치
KR102208301B1 (ko) 라이다 센서 조립체
KR20200142984A (ko) 라이다 센싱장치 및 방법
US12019183B2 (en) Lidar sensing device
WO2022002974A1 (en) Window and mirror presence detection system and corresponding method
KR102492857B1 (ko) 광수신모듈
KR100255173B1 (ko) 스케닝 레이져 레이더
KR20210000913A (ko) 라이다 센서 제어 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal