KR20200143049A

KR20200143049A - Lidar optical apparatus

Info

Publication number: KR20200143049A
Application number: KR1020190070858A
Authority: KR
Inventors: 문명일
Original assignee: 주식회사 라이드로
Priority date: 2019-06-14
Filing date: 2019-06-14
Publication date: 2020-12-23

Abstract

The present invention relates to a lidar optical device including: a laser module including at least one laser emitting unit generating a laser beam and a laser receiving unit receiving the laser beam and corresponding to the laser emitting unit; a mirror block adjacent to the laser module with reflective mirrors formed on polygonal pillar-shaped side surfaces and rotating clockwise or counterclockwise such that reflective paths with different angles are formed as a result of the laser beam emission and reception; and a rotating unit inserted into the inner hollow portion of the mirror block and rotating the mirror block. The laser emitting unit includes: at least one laser diode outputting a pulse laser beam in a specific frequency band; a collimating lens for parallel condensing of the laser beam emitted at the tip of the laser diode; and a birefringent lens double-scanning the laser beam condensed at the collimating lens with different refractive indices at a predetermined tip of the collimating lens. According to the present invention, double refraction with different paths can be performed on the condensed laser beam.

Description

Lidar optical device {LIDAR OPTICAL APPARATUS}

본 발명은 라이다 광학 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저빔을 서로 다른 경로로 굴절시키는 복굴절 렌즈를 구비한 레이저모듈을 이용하는 라이다 광학 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a lidar optical device, and more particularly, to a lidar optical device using a laser module having a birefringent lens for refracting a laser beam in different paths.

최근 들어, 자동차 또는 이동형 로봇 등에서 주변의 지형 또는 물체를 감지하기 위하여 레이저(laser) 레이더 장치인 라이다(LIDAR: LIght Detection And Ranging) 광학 장치가 많이 사용되고 있다.Recently, in order to detect surrounding terrain or objects in automobiles or mobile robots, LIDAR (Light Detection And Ranging) optical devices, which are laser radar devices, are widely used.

이러한 라이다 광학 장치는, 펄스 레이저광을 대기 중에 방출하고 외부의 반사체 또는 산란체로부터의 반사광을 이용하여 거리 측정, 물체 감지 또는 대기현상측정 등에 사용가능한 장치로서 반사광의 시간을 클럭 펄스로 계산하며 통상 그 진동수 30㎒로 5m, 150㎒로 1m의 분해능을 가진다.Such a lidar optical device emits pulsed laser light into the atmosphere and can be used for distance measurement, object detection, or atmospheric phenomena measurement by using reflected light from an external reflector or scatterer, and calculates the time of the reflected light as a clock pulse. Usually, it has a resolution of 5m at 30MHz and 1m at 150MHz.

이와 같이 라이다 광학 장치는 주변 영역으로 레이저광을 조사하고 주변 물체 또는 지형에 반사되어 되돌아오는 반사광의 시간과 강도 등을 이용함으로써, 측정 대상물의 거리와 속도, 형상을 측정하거나 주변의 물체나 지형을 정밀하게 스캔한다.In this way, the LiDAR optical device measures the distance, speed, and shape of the object to be measured or measures the distance, speed, and shape of the object to be measured by irradiating laser light to the surrounding area and using the time and intensity of the reflected light reflected and returned to the surrounding object or terrain. Scan precisely.

이러한 라이다 광학 장치는 로봇 및 무인자동차의 전방 장애물 검출용 센서, 속도측정용 레이더 건, 항공 지오-맵핑장치, 3차원 지상조사, 수중 스캐닝 등 다양한 분야에서도 널리 적용되고 있다.Such a lidar optical device is widely applied in various fields, such as sensors for detecting obstacles in front of robots and unmanned vehicles, radar guns for speed measurement, aerial geo-mapping devices, 3D ground surveys, and underwater scanning.

한편, 전방향 스캔(Panoramic Scanning) 기능을 구비하는 라이다 장치 대부분은 송신 광학계와 수신 광학계의 일부로 포함되는 미러 장치가 회전 동작하도록 구성된다. 미러 장치를 회전시키는 경우 장치의 부피나 크기는 더욱 커지게 되는데, 이는 라이다 광학 장치를 탑재하는 시스템의 설치 구조 등에 대한 설계 자유도를 저하시키고, 가격 상승이나 소비전력 상승 등의 문제를 더욱 심화시키게 된다.On the other hand, most of the lidar devices having a Panoramic Scanning function are configured such that a mirror device included as a part of a transmission optical system and a reception optical system rotates. When the mirror device is rotated, the volume or size of the device becomes larger, which lowers the degree of design freedom for the installation structure of the system mounting the lidar optical device, and intensifies problems such as an increase in price or power consumption. do.

상술되어진 문제점들을 해결하기 위한 종래의 기술로서는 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0078031(2017.07.07.)에 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다에 관한 것이 공지되어 있다.As a conventional technique for solving the above-described problems, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2017-0078031 (2017.07.07.) discloses a scanning lidar having a variable scanning vertical area.

상기의 종래 기술은 측정 타겟으로 진행하는 펄스 레이저를 반사하는 반사미러를 360도 회전함과 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 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다를 개시하고 있다.The above-described conventional technology rotates a reflection mirror that reflects a pulsed laser traveling to a measurement target by 360 degrees, and at the same time, a single or few lasers, a receiver, and a structure in which the mirror rotates in a vertical direction, A scanning lidar in which a scanning vertical area is variable based on obtaining 3D spatial information by performing a scan on an area is disclosed.

그러나 상기의 종래 기술은 반사 미러를 360도 회전시키는 모터, 반사 미러를 수직 방향으로 틸팅(tilting)되도록 제어하는 각도 조정부를 포함하는 구성을 개시하므로, 여전히 장치의 부피가 크고, 구조가 복잡한 문제가 있다.However, since the prior art discloses a configuration including a motor that rotates the reflection mirror 360 degrees and an angle adjustment unit that controls the reflection mirror to be tilted in a vertical direction, the volume of the device is still large and the structure is complicated. have.

아울러, 전술한 종래 기술은 스캔 성능을 높이기 위해 다수의 레이저 발광부 및 수광부를 사용할 수 있으나, 그 경우, 다수의 레이저 발광부와 수광부의 사용으로 제조비용이 증가하고, 제어가 복잡해지는 문제가 있다.In addition, the above-described conventional technology may use a plurality of laser light emitting units and light receiving units to increase scanning performance, but in that case, there is a problem that manufacturing cost increases and control becomes complicated due to the use of a plurality of laser light emitting units and light receiving units. .

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 본 발명의 목적은, 라이다 광학 장치의 레이저 다이오드의 발광면에 복굴절 렌즈를 설치하여 레이저 다이오드에서 발생되는 레이저빔을 서로 다른 경로의 다수의 레이저빔으로 형성함으로써 실질적으로 두 배의 해상도와 절반의 속도로 스캔 동작을 수행할 수 있는 라이다 광학 장치를 제공하는데 있다.The present invention was derived to solve the problems of the prior art described above, and an object of the present invention is to install a birefringent lens on the light emitting surface of the laser diode of the lidar optical device so that the laser beams generated from the laser diode can be routed to different paths. It is to provide a lidar optical device capable of performing a scan operation at substantially twice the resolution and half the speed by forming with multiple laser beams.

본 발명의 다른 목적은 복굴절 렌즈를 통한 이중 레이저빔 조사를 가능하게 함으로써, 소형화, 단순화, 고속 동작이 가능하면서 스캔 영역을 확장하여 공간 스캔 성능을 극대화할 수 있는 라이다 광학 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a lidar optical device capable of maximizing spatial scanning performance by extending a scan area while enabling dual laser beam irradiation through a birefringent lens, enabling miniaturization, simplification, and high-speed operation.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 라이다(LIDAR: light detection and ranging radar) 광학 장치는, 레이저빔을 송신 및 수신하는 라이다 장치로서, 레이저빔을 발생하는 하나 이상의 레이저 발광부와 상기 레이저 발광부와 각각 대응하여 레이저빔을 수광하는 레이저 수광부로 구성되는 레이저 모듈; 상기 레이저 모듈과 인접하게 배치되고, 상기 레이저빔의 발신과 수신에 따라 서로 다른 각도의 반사 경로를 형성하는 미러 블록; 상기 레이저 발광부에 구비되어 특정 주파수대의 펄스 레이저빔을 출력하는 레이저 다이오드의 빔방출면 상에서 레이저빔을 평행하게 집광시키는 콜리메이팅 렌즈; 및 상기 콜리메이팅 렌즈의 일면 상에서 상기 콜리메이팅 렌즈에서 집광된 레이저빔을 서로 다른 굴절률로 2개의 빔으로 분리하는 복굴절 렌즈를 포함한다.A light detection and ranging radar (LIDAR) optical device according to an aspect of the present invention for solving the above technical problem is a lidar device that transmits and receives a laser beam, and emits one or more laser beams that generate a laser beam. A laser module comprising a unit and a laser light receiving unit corresponding to each of the laser light emitting units to receive a laser beam; A mirror block disposed adjacent to the laser module and forming reflection paths of different angles according to transmission and reception of the laser beam; A collimating lens provided in the laser light emitting unit and condensing a laser beam in parallel on a beam emission surface of a laser diode that outputs a pulsed laser beam of a specific frequency; And a birefringent lens on one surface of the collimating lens for separating the laser beams condensed by the collimating lens into two beams with different refractive indices.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 라이다 광학 장치는, 레이저빔을 발생하는 하나 이상의 레이저 발광부와 상기 레이저 발광부와 각각 대응하여 레이저빔을 수광하는 레이저 수광부로 구성되는 레이저 모듈, 상기 레이저 모듈과 인접하게 배치되고, 상기 레이저빔의 발신과 수신에 따라 서로 다른 각도의 반사 경로를 형성하도록 복수의 반사 거울들이 다각형 기둥 형태의 측면들에 형성되어 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 미러 블록 및 상기 미러 블록의 내부 중공부에 삽입되어 미러 블록을 회전시키는 회전유닛을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 레이저 발광부는 특정 주파수대의 펄스 레이저빔을 출력하는 적어도 하나 이상의 레이저 다이오드, 상기 레이저 다이오드의 선단에서 발신되는 레이저빔을 평행하게 집광시키는 기능을 위한 콜리메이팅 렌즈 및 상기 콜리메이팅 렌즈의 일정 선단에서 상기 콜리메이팅 렌즈에서 집광된 레이저빔을 서로 다른 굴절률로 이중 주사시키기 위한 기능을 수행하는 복굴절 렌즈를 포함한다.A lidar optical device according to another aspect of the present invention for solving the above technical problem is a laser comprising at least one laser light emitting unit generating a laser beam and a laser light receiving unit corresponding to each of the laser light emitting units to receive a laser beam The module is disposed adjacent to the laser module, and a plurality of reflective mirrors are formed on the side surfaces of the polygonal column shape to form a reflection path of different angles according to the transmission and reception of the laser beam in a clockwise or counterclockwise direction. It characterized in that it comprises a rotating mirror block and a rotating unit that is inserted into the hollow portion of the mirror block to rotate the mirror block, the laser light emitting unit at least one laser diode for outputting a pulsed laser beam of a specific frequency, the A collimating lens for the function of condensing the laser beam emitted from the tip of the laser diode in parallel, and the function of double scanning the laser beams condensed by the collimating lens at a certain tip of the collimating lens at different refractive indices. It includes a birefringent lens.

또한, 본 발명의 상기 미러 블록은 원에 내접 또는 외접하도록 배치되는 사각 평판 형태의 반사 거울이 상기 미러 블록의 표면에 부착되거나, 상기 미러 블록의 표면에 코팅될 수 있다.In addition, in the mirror block of the present invention, a reflecting mirror in the form of a square plate disposed inward or circumscribed to a circle may be attached to the surface of the mirror block or coated on the surface of the mirror block.

또한, 본 발명의 상기 반사 거울은 상기 미러 블록의 일측면에서 하나의 거울에서 나머지 거울들의 경사각들이 단계적으로 작아지거나 커지도록 배치되어 서로 다른 경사각을 갖는 복수의 층을 형성하도록 배치되거나, 상기 미러 블록의 측면에서 단일면에 단일층으로 형성되어 배치될 수 있다.In addition, the reflective mirror of the present invention is arranged to form a plurality of layers having different inclination angles by gradually decreasing or increasing inclination angles of the other mirrors from one mirror on one side of the mirror block, or the mirror block It may be formed and disposed as a single layer on a single side from the side of.

또한, 본 발명의 상기 복굴절 렌즈는 제1 굴절률(no)와 제2 굴절률(ne)를 가지며, ne ≥ no이거나 ne ≤ no일 수 있다.In addition, the birefringent lens of the present invention has a first refractive index (no) and a second refractive index (ne), and may be ne ≥ no or ne ≤ no.

또한, 본 발명의 상기 복굴절 렌즈는 두께(t1)와 입사각(θi)를 변화시킴으로써, 이중 주사되는 빔 사이의 빔 간격 거리를 조절할 수 있다.In addition, the birefringent lens of the present invention may adjust the beam spacing distance between the double-scanned beams by changing the thickness t1 and the incident angle θi.

또한, 본 발명의 상기 복굴절 렌즈는 방해석, 소듐, 질산염, 석영, 전기석(tourmaline stone) 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 소재를 사용할 수 있다.In addition, the birefringent lens of the present invention may use any one or more materials selected from calcite, sodium, nitrate, quartz, and tourmaline stone.

전술한 라이다 광학 장치를 사용하는 경우에는, 레이저 모듈의 발광부의 발광면 상에 복굴절 렌즈를 배치하여 한 개의 레이저 다이오드에서 발생되는 레이저빔을 2개 또는 복수개의 레이점빔으로 분리하여 사용함으로써, 스캔 속도를 단축하고, 스캔 해상도를 크게 높일 수 있는 장점이 있다.In the case of using the above-described lidar optical device, a birefringent lens is disposed on the light emitting surface of the light emitting part of the laser module to separate the laser beam generated from one laser diode into two or a plurality of ray point beams. It has the advantage of shortening the speed and greatly increasing the scan resolution.

또한, 본 발명에 의하면, 복굴절 렌즈를 사용하여 레이저빔을 분할하고, 미러 블록의 미러 배치 각도를 서로 다르게 및/또는 일정 규칙에 따른 경사각을 갖도록 조정함으로써, 미러 블럭의 회전에 따라 레이저빔의 반사 각도를 효과적으로 제어하고, 그에 의해 라이다 광학 장치의 스캔 영역을 확장하거나 공간 스캔 성능을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Further, according to the present invention, by dividing the laser beam using a birefringent lens and adjusting the mirror arrangement angles of the mirror blocks to have different and/or inclination angles according to a predetermined rule, the reflection of the laser beam according to the rotation of the mirror block. There is an effect of effectively controlling the angle, thereby expanding the scan area of the lidar optical device or greatly improving the spatial scanning performance.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 라이다 광학 장치에 대한 사시도이다.
도 2는 도 1의 라이다 광학 장치에서 상부 케이스를 제거한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 복굴절 렌즈를 포함하는 레이저 발광부의 구성을 보여주는 예시도이고, 도 3b는 도 3a의 레이저 발광부의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 라이다 광학 장치에 대한 사시도로서 상부 케이스가 제거된 상태를 보여준다.
도 5는 도 4의 라이다 광학 장치에 채용된 미러 블록과 모터의 조립체에 대한 횡단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 라이다 광학 장치에 대한 사시도로서 상부 케이스가 제거된 상태를 보여준다.
도 7은 비교예의 라이다 광학 장치에 대한 사시도로서 상부 케이스가 제거된 상태를 나타낸 예시도이다.
도 8은 도 7의 비교예의 라이다 광학 장치에 채용된 레이저 발광부에 대한 예시도이다.1 is a perspective view of a lidar optical device according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view illustrating a state in which an upper case is removed from the lidar optical device of FIG. 1.
FIG. 3A is an exemplary view showing the configuration of a laser light emitting unit including a birefringent lens according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a view for explaining an operating principle of the laser light emitting unit of FIG. 3A.
4 is a perspective view of a lidar optical device according to another embodiment of the present invention, showing a state in which an upper case is removed.
5 is a cross-sectional view of an assembly of a mirror block and a motor employed in the lidar optical device of FIG. 4.
6 is a perspective view of a lidar optical device according to another embodiment of the present invention, showing a state in which the upper case is removed.
7 is a perspective view of a LiDAR optical device according to a comparative example, and is an exemplary view showing a state in which the upper case is removed.
8 is an exemplary diagram of a laser light emitting unit employed in the LiDAR optical device of the comparative example of FIG. 7.

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.The terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to describe his own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

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.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention, and thus various equivalents that can replace them at the time of application It should be understood that there may be water and variations.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 라이다 광학 장치에 대한 사시도이다. 도 2는 도 1의 라이다 광학 장치에서 상부 케이스를 제거한 상태를 나타낸 사시도이다. 도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 복굴절 렌즈를 포함하는 레이저 발광부의 구성을 보여주는 예시도이고, 도 3b는 도 3a의 레이저 발광부의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.1 is a perspective view of a lidar optical device according to an embodiment of the present invention. 2 is a perspective view illustrating a state in which the upper case is removed from the lidar optical device of FIG. 1. FIG. 3A is an exemplary view showing the configuration of a laser light emitting unit including a birefringent lens according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a view for explaining an operating principle of the laser light emitting unit of FIG. 3A.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 라이다 광학 장치(1)는, 케이스와, 레이저 모듈(100)과, 다각형 통 형태의 미러블록(200)과, 회전유닛(300)을 포함한다.1 and 2, the lidar optical device 1 according to the present embodiment includes a case, a laser module 100, a mirror block 200 in a polygonal cylindrical shape, and a rotation unit 300. Include.

케이스는 상부케이스(10)와 하부케이스(30)를 구비하고, 상부케이스(10)의 적어도 일면부에 배치되어 내부의 레이저빔을 외부로 전달하고 외부에서 반사되는 레이저빔을 내부에 전달하는 윈도우(20)를 구비한다.The case includes an upper case 10 and a lower case 30, and is disposed on at least one surface of the upper case 10 to transmit the internal laser beam to the outside and to transmit the laser beam reflected from the outside to the inside. It has (20).

하부케이스(30)는 바닥 플레이트와 바닥 플레이트에 수직으로 세워져 하부가 개방된 상자 형태의 상부케이스(10)의 내측에 삽입되도록 설치되는 벽 프레임을 구비한다. 벽 프레임은 사각 판 형상의 바닥 플레이트의 네 측면 가장자리에 세워지고, 그 중에 윈도우(20) 측에 세워지는 벽 프레임은 대부분 제거되어 장치 내부가 윈도우(20)를 통해 외부에 개방되도록 설치된다.The lower case 30 includes a bottom plate and a wall frame that is vertically installed on the bottom plate so as to be inserted into the box-shaped upper case 10 in which the lower part is opened. The wall frame is erected on the four side edges of the square plate-shaped bottom plate, of which the wall frame erected on the window 20 side is mostly removed, and the inside of the device is installed to be opened to the outside through the window 20.

하부케이스(30) 상에는 레이저 모듈(100), 미러 블록(200) 및 회전유닛(300)이 설치된다.On the lower case 30, a laser module 100, a mirror block 200, and a rotation unit 300 are installed.

레이저 모듈(100)은 하나의 레이저 발광부(110)와 적어도 하나 이상의 레이저 수광부를 구비하며, 레이저 발광부(110)와 레이저 수광부는 서로 인접하게 배치되거나 레이저 모듈(100)의 단일 케이싱 내에 함께 배치될 수 있다.The laser module 100 includes one laser light-emitting unit 110 and at least one laser light-receiving unit, and the laser light-emitting unit 110 and the laser light-receiving unit are disposed adjacent to each other or disposed together in a single casing of the laser module 100 Can be.

일례로, 레이저 모듈(100)은 펄스 레이저빔을 발생하는 적어도 하나의 레이저 다이오드(111)와 적어도 한 개의 포토 다이오드(미도시)로 구비될 수 있다. 여기서, 레이저 다이오드(111)는 레이저 발광부(110)의 적어도 일부에 대응하고, 포토 다이오드는 레이저 수광부의 적어도 일부에 대응한다. 레이저 발광부(111)와 레이저 수광부는 단일 쌍이나 단일 그룹이나 단일 모듈 형태로 이루어져 레이저 모듈(100)의 케이스에 탑재될 수 있다.For example, the laser module 100 may be provided with at least one laser diode 111 and at least one photodiode (not shown) for generating a pulsed laser beam. Here, the laser diode 111 corresponds to at least a part of the laser light emitting unit 110, and the photodiode corresponds to at least a part of the laser light receiving unit. The laser light-emitting unit 111 and the laser light-receiving unit may be formed in a single pair, a single group, or a single module, and may be mounted on the case of the laser module 100.

미러 블록(200)은 레이저 모듈(100)과 인접하게 배치되고, 레이저 모듈(100)의 레이저빔에 대한 반사 경로를 형성하도록 복수의 미러(거울)가 미러 블록(200)의 몸체의 외표면에 배치된다. 복수의 미러(210)는 미러 블록 몸체의 외측면을 평면 상에 도시한다고 가정할 때, 미러 블록 몸체의 외측면에 대응하는 가상의 원에 내접 또는 외접하도록 배치되는 사각 평판 형태의 반사 거울을 포함할 수 있다. 이러한 복수의 미러(210)는 미러 블록(200)의 외측면 표면에 부착되거나, 외측면 표면에 코팅된 구조로 배치될 수 있다. 여기서, 미러 블록 몸체는 다각 기둥 형태를 가질 수 있다. 복수의 미러들은 레이저 모듈의 전면 상에서 레이저빔의 송출과 수신을 위한 레이저빔의 반사를 담당한다.The mirror block 200 is disposed adjacent to the laser module 100, and a plurality of mirrors (mirrors) are placed on the outer surface of the body of the mirror block 200 to form a reflection path for the laser beam of the laser module 100. Is placed. The plurality of mirrors 210 includes a reflective mirror in the form of a square plate arranged to be inscribed or circumscribed to a virtual circle corresponding to the outer surface of the mirror block body, assuming that the outer surface of the mirror block body is shown on a plane. can do. The plurality of mirrors 210 may be attached to the outer surface of the mirror block 200 or may be disposed in a structure coated on the outer surface of the mirror block 200. Here, the mirror block body may have a polygonal column shape. The plurality of mirrors reflect the laser beam for transmitting and receiving the laser beam on the front surface of the laser module.

이와 같이 미러 블록(200)은 사각 평판 형태 반사 미러들이 최소 4각 이상의 복수의 기둥 형태를 갖는 다각형 미러 블록으로서, 각 외부 측면의 평평한 표면에 부착되는 복수의 미러들을 구비할 수 있다.As described above, the mirror block 200 is a polygonal mirror block having a plurality of pillar shapes in which square plate-shaped reflective mirrors are at least four or more, and may include a plurality of mirrors attached to a flat surface of each outer side.

또한, 미러(210)는 미러 블록(200)의 일측면에서 하나의 미러에서 나머지 미러들의 경사각들이 단계적으로 작아지거나 커지도록 배치되어 서로 다른 경사각을 갖도록 배치될 수 있다. 본 실시예의 미러 블록(200)은 그 몸체의 외측면 상의 각 방사 방향에 대하여 사각 플레이트 형태 혹은 사각 코팅칭 형태의 복수의 미러를 구비할 수 있다.In addition, the mirror 210 may be disposed so that inclination angles of the other mirrors in one mirror are gradually decreased or increased on one side of the mirror block 200 to have different inclination angles. The mirror block 200 of the present embodiment may include a plurality of mirrors having a rectangular plate shape or a rectangular coating type for each radial direction on the outer surface of the body.

전술한 미러 블록(200)은 레이저 모듈(100)과의 사이에서 레이저빔의 반사 혹은 반사광의 반사를 통해 신호의 송수신 동작을 수행하기 위하여 소정의 속도로 회전하거나 회동할 수 있다.The above-described mirror block 200 may rotate or rotate at a predetermined speed in order to perform a signal transmission/reception operation through reflection of a laser beam or reflection of a reflected light between the laser module 100 and the laser module 100.

회전유닛(300)은 미러 블록(200)의 내부 공간에 삽입되고 나사, 너트, 볼트 등의 체결수단에 의해 미러 블록(200)과 결합되며, 그러한 구성에 의해 회전유닛(300)은 미러 블록(200)을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시킬 수 있다.The rotating unit 300 is inserted into the inner space of the mirror block 200 and coupled to the mirror block 200 by fastening means such as screws, nuts, and bolts, and by such a configuration, the rotating unit 300 is a mirror block ( 200) can be rotated clockwise or counterclockwise.

회전유닛(300)은 하부케이스(30)의 바닥 플레이트 상에 중첩되는 지지판과 지지판상에서 수직 상부로 연장하는 모터지지부(미도시)를 구비한다. 모터지지부는 미러 블록(200)의 내부 중공부에서 모터 등의 회동유닛 혹은 회전유닛(300)을 안착시켜 지지하도록 구성된다.The rotation unit 300 includes a support plate overlapping on the bottom plate of the lower case 30 and a motor support unit (not shown) extending vertically upward from the support plate. The motor support part is configured to seat and support a rotating unit such as a motor or a rotating unit 300 in an inner hollow part of the mirror block 200.

회전유닛(300)은 단일 모터를 포함할 수 있고, 회전유닛(300)의 상부에 돌출되는 회전축은 미러 블록(200)의 상부 중심부를 관통하도록 배치된다(도 6 참조). 이때, 모터지지부의 일부는 회전유닛(300)을 포위하여 지지하며 미러 블록(200) 상부 내측까지 연장되고, 체결 수단에 의해 미러 블록(200)과 밀착 고정된다. 이러한 구성에 의하면, 미러 블록(200)은 회전유닛(300)의 회전축에 결합하여 실질적인 요동없이 안정적으로 회전 운동할 수 있게 된다.The rotation unit 300 may include a single motor, and a rotation shaft protruding from the top of the rotation unit 300 is disposed to pass through the upper center of the mirror block 200 (see FIG. 6 ). At this time, a part of the motor support part surrounds and supports the rotation unit 300 and extends to the upper inner side of the mirror block 200, and is closely fixed to the mirror block 200 by a fastening means. According to this configuration, the mirror block 200 is coupled to the rotation axis of the rotation unit 300 so as to be able to stably rotate without substantial shaking.

추가로, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 실시예의 레이저 모듈(100)의 레이저 발광부(110)는 특정 주파수대의 펄스 레이저빔을 출력하는 적어도 하나 이상의 레이저 다이오드(111)와 레이저 다이오드(111)의 발광면 상에 배치되어 방출되는 레이저빔을 평행하게 집광시키는 콜리메이팅 렌즈(Collimating lens, 112) 및 콜리메이팅 렌즈(112)의 일면 상에 배치되어 콜리메이팅 렌즈(112)에서 집광된 단일 빔 형태의 레이저빔을 서로 다른 경로의 2개의 레이저빔으로 분리하는 복굴절 렌즈(113)를 포함하여 이루어진다. 여기서 콜리메이팅 렌즈는 지향성을 갖는 광원에서 출사된 광을 고효율로 집광시켜 집광효율을 높이는 기능을 수행하는 렌즈이다.In addition, referring to FIGS. 3A and 3B, the laser light emitting unit 110 of the laser module 100 according to the present embodiment includes at least one laser diode 111 and a laser diode 111 for outputting a pulsed laser beam of a specific frequency band. A collimating lens 112 that is disposed on the light emitting surface of and condenses the emitted laser beam in parallel, and a single beam that is disposed on one surface of the collimating lens 112 and condensed by the collimating lens 112 It comprises a birefringent lens 113 for separating the shaped laser beam into two laser beams of different paths. Here, the collimating lens is a lens that performs a function of increasing light collection efficiency by condensing light emitted from a directional light source with high efficiency.

이와 같이 복굴절 렌즈(113)를 포함하는 레이저 발광부(110)는 한 개의 레이저 다이오드(111)로 두 개의 레이저빔 채널을 형성할 수 있다. 이는 종래의 레이저 발광부가 한 개의 레이저 다이오드에서 단지 한 개의 레이저빔 채널만을 형성하는 것과는 차이가 있다.In this way, the laser light emitting unit 110 including the birefringent lens 113 may form two laser beam channels with one laser diode 111. This is different from the conventional laser light emitting unit forming only one laser beam channel in one laser diode.

여기서, 복굴절이란 빛이 어떤 소재를 통과할 때 이 빛은 두 개의 광선으로 분리되어 서로 다른 속도로 진행할 수 있는데, 이때 이들 두 광선은 상기 소재를 통과하면서 서로 다른 각으로 굴절되는 것으로서, 투명한 소재를 사용하여 투명한 렌즈를 제조하면 하나의 광원에서 두 개의 광원을 생성할 수 있는 것이다.Here, birefringence means that when light passes through a material, the light is separated into two rays and can travel at different speeds. In this case, these two rays are refracted at different angles while passing through the material. By using a transparent lens, you can create two light sources from one light source.

이러한 소재로서 방해석, 소듐, 질산염, 석영, 토말라이트(tourmalite)와 같은 복굴절 특성을 갖는 소재 중에서 선택되는 어느 하나 이상이 사용될 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정하는 것은 아니며, 화학적인 분자 구조를 이용하는 광학 필름 소재나 편광 필름을 사용하여 복굴절 렌즈를 구현할 수 있다.As such a material, any one or more selected from materials having birefringence properties such as calcite, sodium, nitrate, quartz, and tourmalite may be used. However, the present invention is not limited thereto, and a birefringent lens may be implemented using an optical film material or a polarizing film using a chemical molecular structure.

방해석은 불투명하게 투명하며 인광 또는 형광을 때때로 나타낼 수 있는데, 아이슬란드 스파링(Iceland spar)이라는 투명한 품종이 광학 목적으로 복굴절 렌즈를 구현하는데 사용될 수 있다.Calcite is opaquely transparent and can sometimes show phosphorescence or fluorescence, and a transparent variety called Iceland spar can be used to implement birefringent lenses for optical purposes.

그리고 복굴절 렌즈(113)는 제1 굴절률(no)과 제2 굴절률(ne)를 가지는 두 개의 레이저빔을 생성할 때, 제1 굴절률과 제2 굴절률은 서로 다르거나, 제1 굴절률이 제2 굴절률보다 크거나 제2 굴절률이 제1 굴절률보다 작을 수 있다.And when the birefringent lens 113 generates two laser beams having a first refractive index (no) and a second refractive index (ne), the first refractive index and the second refractive index are different from each other, or the first refractive index is the second refractive index Greater than or the second refractive index may be less than the first refractive index.

또한, 복굴절 렌즈(113)는 렌즈의 두께(t1)에서 레이저빔 입사각(θi)를 변화시킴으로써, 이중 굴절되어 주사되는 레이저빔 사이의 각도 혹은 수직거리를 조절할 수 있다.In addition, the birefringent lens 113 may adjust the angle or vertical distance between the double-refracted and scanned laser beams by changing the laser beam incidence angle θi at the thickness t1 of the lens.

한편, 레이저 모듈(100)에 탑재되는 레이저 수광부는 특정 시간에 조사되는 레이저빔에 대하여 외부에서 반사되어 들어오는 반사광을 감지할 수 있다. 감지된 반사광의 감지 시간과 감지 강도는 신호 처리 및/또는 신호 분석을 통해 거리 측정, 타겟 감지 등에 이용될 수 있다.Meanwhile, the laser light receiving unit mounted on the laser module 100 may sense reflected light that is reflected from the outside with respect to the laser beam irradiated at a specific time. The detection time and detection intensity of the detected reflected light may be used for distance measurement, target detection, and the like through signal processing and/or signal analysis.

전술한 구성에 의하면, 단일 모터를 포함한 회전유닛(300)을 통해 미러 블록(200)을 회전하면서 복굴절 렌즈(113)로 레이저빔을 분리하여 미러 블럭(200) 상에 조사하는 구성으로 간단하게 라이다 광학 장치(1)를 구성할 수 있으므로 장치의 부품을 줄이고 구조를 단순화할 수 있다.According to the above configuration, while rotating the mirror block 200 through the rotation unit 300 including a single motor, the laser beam is separated by the birefringent lens 113 and irradiated onto the mirror block 200. Since the optical device 1 can be configured, it is possible to reduce the components of the device and simplify the structure.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 라이다 광학 장치에 대한 사시도로서 상부 케이스가 제거된 상태를 보여준다. 도 5는 도 4의 라이다 광학 장치에 채용된 미러 블록과 모터의 조립체에 대한 횡단면도이다.4 is a perspective view of a lidar optical device according to another embodiment of the present invention, showing a state in which the upper case is removed. 5 is a cross-sectional view of an assembly of a mirror block and a motor used in the lidar optical device of FIG. 4.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 라이다 광학 장치는, 하나의 레이저 발광부(110)와 적어도 하나 이상의 레이저 수광부를 구비하는 레이저 모듈(100), 레이저 모듈(110)의 레이저빔을 외부로 반사하고, 외부의 반사광을 레이저 모듈(110)측으로 반사하는 미러 블록(200) 및 미러 블록(200)을 케이스 바닥에서 직교하는 방향으로 연장하는 회전축을 따라 회전시키는 회전유닛(300)을 포함한다.4 and 5, the lidar optical device according to the present embodiment includes a laser module 100 including one laser light emitting unit 110 and at least one laser light receiving unit, and a laser of the laser module 110. The mirror block 200 reflecting the beam to the outside and reflecting the external reflected light toward the laser module 110 and the rotation unit 300 rotating along a rotation axis extending in a direction perpendicular from the bottom of the case Includes.

레이저 모듈(100)은 앞서 설명한 바와 같이 레이저 발광부(110)가 복굴절 렌즈를 구비하여 방출되는 단일 빔 형태의 레이저빔을 분리하여 복수의 레이저빔을 형성한다.As described above, the laser module 100 forms a plurality of laser beams by separating a laser beam in the form of a single beam emitted by the laser light emitting unit 110 having a birefringent lens.

미러 블록(200)은 회전유닛(300)의 회전축을 중심으로 방사 방향에 대하여 직각면을 갖도록 각각 배치되는 다수의 미러들 중 특정 방사 방향에서 수직 방향으로 상하의 두 미러(210a, 210b)가 설치되고 상하의 두 미러(210a, 210b)는 단일 복굴절 렌즈를 통해 나오는 두 레이저빔을 서로 다른 방향으로 각각 반사하도록 배치된다. 즉, 미러 블록(200)의 외표면에는 상기 특정 방사 방향과 교차하는 특정 수직 방향에서 수직축이나 바닥면을 기준으로 서로 다른 경사각을 갖는 두 개의 미러들이 상하로 쌍을 이루어 미러블록 몸체의 외측면을 둘러싸도록 방사 형태로 배치될 수 있다.The mirror block 200 includes two upper and lower mirrors 210a and 210b installed in a vertical direction in a specific radial direction among a plurality of mirrors, each of which is arranged to have a right angle surface with respect to the radial direction about the rotation axis of the rotation unit 300 The two upper and lower mirrors 210a and 210b are disposed to reflect two laser beams emitted through a single birefringent lens in different directions, respectively. That is, on the outer surface of the mirror block 200, two mirrors having different inclination angles with respect to the vertical axis or the bottom surface in a specific vertical direction intersecting the specific radial direction are paired up and down to form an outer surface of the mirror block body. It can be arranged radially to surround it.

회전유닛(300)은, 미러 블록(200) 내부의 공간에 수납되는 모터(310)를 구비하고, 모터(310)의 회전축의 말단부는 다수의 미러들이 외측면에 배치된 미러 블록 몸체의 상부면을 관통하여 외부에 노출될 수 있다. 모터(310)의 회전축은 미러 블록 몸체의 상단면에 나사, 볼트 등의 체결수단에 의해 체결된다.The rotation unit 300 includes a motor 310 accommodated in a space inside the mirror block 200, and the distal end of the rotation shaft of the motor 310 is an upper surface of a mirror block body in which a plurality of mirrors are disposed on the outer surface. It can be exposed to the outside by penetrating through. The rotation shaft of the motor 310 is fastened to the top surface of the mirror block body by fastening means such as screws or bolts.

또한, 회전유닛(300)은, 자기장을 발생시키는 마그네틱 엔코더(320)와 엔코더(330)를 포함하는 홀 센서를 구비할 수 있다. 홀 센서에서 감지되는 모터의 회전 각도나 회전 속도에 대한 신호나 데이터는 제어장치에 전달될 수 있다.In addition, the rotation unit 300 may include a magnetic encoder 320 and a Hall sensor including an encoder 330 generating a magnetic field. Signals or data about the rotation angle or rotation speed of the motor detected by the Hall sensor may be transmitted to the control device.

본 실시예에 의하면, 레이저 발광부(110)에서 발신되는 레이저빔은 복굴절 렌즈에 의하여 이중 레이저빔으로 분리되고, 이중 레이저빔 각각은 미러 블록(200)의 상하의 두 미러에서 반사되어 외부로 방사되고 외부의 타겟에서 반사되어 되돌아오는 레이저광(반사광)을 다시 반사하여 레이저 수광부로 전달할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 스캔 해상도와 스캔 속도를 크게 향상시키고 스캔 시간을 크게 단축할 수 있다.According to this embodiment, the laser beam emitted from the laser light emitting unit 110 is separated into a double laser beam by a birefringent lens, and each of the double laser beams is reflected by two mirrors above and below the mirror block 200 and radiated to the outside. The laser light (reflected light) reflected from the external target and returned can be reflected again and transmitted to the laser light receiving unit. According to this configuration, the scan resolution and scan speed can be greatly improved, and the scan time can be greatly shortened.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 라이다 광학 장치에 대한 사시도로서 상부 케이스가 제거된 상태를 보여준다.6 is a perspective view of a lidar optical device according to another embodiment of the present invention, showing a state in which the upper case is removed.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 라이다 광학 장치는 제1 레이저 발광부(110a)와 제2 레이저 발광부(110b)를 포함한 레이저 모듈(100)과, 다수의 상부 미러(210a)와 다수의 하부 미러(도 5의 210b 참조)를 구비하는 미러 블록(200)과, 미러 블록(200)을 케이스의 바닥면에 대하여 평행한 면을 따라 회전시키는 회전유닛(300)을 구비한다.6, the lidar optical device according to the present embodiment includes a laser module 100 including a first laser light emitting unit 110a and a second laser light emitting unit 110b, a plurality of upper mirrors 210a, and A mirror block 200 having a plurality of lower mirrors (refer to 210b of FIG. 5) and a rotating unit 300 for rotating the mirror block 200 along a plane parallel to the bottom surface of the case are provided.

제1 및 제2 레이저 발광부들(110a, 110b)은 회전유닛(300)의 회전축과 평행한 수직 방향에서 복수층 형태로 배치된다. 본 실시예에서, 제1 레이저 발광부(110a)는 회전하는 다수의 상부 미러(210a) 각각에 순차적으로 제1 복굴절 렌즈에 의한 두 개의 레이저 빔을 서로 다른 각도로 조사하고, 제2 레이저 발광부(110b)는 회전하는 다수의 하부 미러(210b) 각각에 순차적으로 제2 복굴절 렌즈에 의한 두 개의 레이저 빔을 서로 다른 각도로 조사하도록 설치될 수 있다.The first and second laser light emitting units 110a and 110b are disposed in the form of a plurality of layers in a vertical direction parallel to the rotation axis of the rotation unit 300. In this embodiment, the first laser light emitting unit 110a sequentially irradiates two laser beams by the first birefringent lens to each of the plurality of rotating upper mirrors 210a at different angles, and the second laser light emitting unit 110b may be installed to sequentially irradiate two laser beams by the second birefringent lens at different angles to each of the plurality of rotating lower mirrors 210b.

전술한 본 실시예에 따른 작용효과는 도 7 및 도 8의 비교예를 통해 확인할 수 있다. 도 7은 비교예의 라이다 광학 장치에 대한 사시도로서 상부 케이스가 제거된 상태를 나타낸 예시도이다. 도 8은 도 7의 비교예의 라이다 광학 장치에 채용된 레이저 발광부에 대한 예시도이다.The effects according to the present embodiment described above can be confirmed through the comparative examples of FIGS. 7 and 8. 7 is a perspective view of a LiDAR optical device of a comparative example, and is an exemplary view showing a state in which the upper case is removed. 8 is an exemplary view of a laser light emitting unit employed in the LiDAR optical device of the comparative example of FIG. 7.

도 7에 도시한 바와 같이, 비교예의 라이다 광학 장치에서는 레이저 모듈(100p), 미러블록, 및 회전유닛을 구비할 수 있다. 여기서, 미러블록과 회전유닛을 본 실시예에 따른 미러블록과 회전유닛을 사용하는 것으로 예시하였다.As shown in FIG. 7, in the LiDAR optical device of the comparative example, a laser module 100p, a mirror block, and a rotating unit may be provided. Here, the mirror block and the rotating unit are illustrated as using the mirror block and the rotating unit according to the present embodiment.

그럼에도 불구하고, 비교예의 라이다 광학 장치는 4개의 채널로 스캔 동작을 하기 위해 레이저 모듈(100p)에 4개의 레이저 발광부(111a, 111b, 111c, 111d)를 설치해야한 한다.Nevertheless, in the LiDAR optical device of the comparative example, four laser light emitting units 111a, 111b, 111c, and 111d must be installed in the laser module 100p in order to perform a scan operation with four channels.

또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 비교예의 라이다 광학 장치에 사용되는 레이저 발광부(110p)는 케이싱(115p)에 고정되는 레이저 다이오드(111)와 단일 집광 렌즈(114)를 구비한 형태를 가진다. 레이저 발광부(110p)는 전술한 비교예의 레이저 발광부들(111a, 111b, 111c, 111d) 중 어느 하나에 대응될 수 있다.In addition, as shown in Fig. 8, the laser light emitting unit 110p used in the LiDAR optical device of the comparative example has a form including a laser diode 111 and a single condensing lens 114 fixed to the casing 115p. Have. The laser light emitting unit 110p may correspond to any one of the laser light emitting units 111a, 111b, 111c, and 111d of the comparative example described above.

즉, 비교예의 레이저 발광부(110p)는 레이저 다이오드(111)에서 발진하는 레이저빔을 평행하게 집광시키도록 구성되므로, 단일 레이저 다이오드에서 발생되는 레이저빔이 하나의 채널을 형성하고 있음을 알 수 있다.That is, since the laser light emitting unit 110p of the comparative example is configured to condense the laser beam oscillating from the laser diode 111 in parallel, it can be seen that the laser beam generated from a single laser diode forms one channel. .

따라서, 비교예의 라이다 광학 장치는 앞서 설명한 본 실시예에 비해 레이저 모듈의 비용이 증가하고, 구조가 복잡하며, 제어가 복잡하게 된다. 즉, 전술한 비교예의 구조에서는 고해상도를 갖는 라이다 스캔 성능을 발휘하기에는 한계가 있으며, 사용되는 레이저 다이오드의 수를 절감하는 것에 한계가 있다.Accordingly, the LiDAR optical device of the comparative example increases the cost of the laser module, the structure is complicated, and the control is complicated compared to the present embodiment described above. That is, in the structure of the comparative example described above, there is a limit to exhibiting a lidar scan performance having a high resolution, and there is a limit to reducing the number of laser diodes used.

한편, 전술한 실시예에서는 제어유닛에 대하여 특별히 언급하지 않았지만, 본 실시예에 따른 라이다 광학 장치 또는 이를 구비하는 라이다 장치(1)은 제어유닛을 더 구비할 수 있다. 그 경우, 제어유닛은 모터 등의 회전유닛(300)의 온오프 동작이나 회전 속도를 제어하거나, 레이저 모듈 어셈블리(100)의 발신 및 수신 동작을 제어하고, 수신된 신호를 외부의 장치에 전달하도록 구현될 수 있다. 그 경우, 제어유닛은 레이저 발신모듈의 레이저빔 발신 타이밍과 미러 블록(200)의 회전 위치를 미리 설정된 위치와 타이밍으로 동기화하여 제어 동작을 수행하도록 이루어진다.Meanwhile, although the control unit is not specifically mentioned in the above-described embodiment, the lidar optical device or the lidar device 1 having the same according to the present embodiment may further include a control unit. In that case, the control unit controls the on-off operation or rotation speed of the rotation unit 300 such as a motor, controls the transmission and reception operation of the laser module assembly 100, and transmits the received signal to an external device. Can be implemented. In this case, the control unit synchronizes the laser beam transmission timing of the laser transmission module and the rotation position of the mirror block 200 to a preset position and timing to perform a control operation.

전술한 제어유닛은 논리회로, 프로그래밍 로직 컨트롤러, 마이컴, 마이크로프로세서 등에서 선택되는 적어도 어느 하나의 장치로 구현될 수 있고, 통신모듈을 구비하거나 통신모듈에 결합할 수 있다. 통신모듈은 인트라넷, 인터넷, 차량 네트워크 등으로 통해 외부 장치와 통신하며, 레이저 스캐닝을 통해 감지한 타겟이나 타켓과의 거리 등과 관련된 신호 혹은 데이터를 외부 장치에 전송할 수 있다. 이러한 제어유닛은 레이저 모듈 어셈블리(100)의 케이스 내에 탑재될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The above-described control unit may be implemented as at least one device selected from a logic circuit, a programming logic controller, a microcomputer, a microprocessor, and the like, and may have a communication module or be coupled to a communication module. The communication module communicates with an external device through an intranet, the Internet, a vehicle network, etc., and can transmit a signal or data related to the distance to a target or target detected through laser scanning to the external device. Such a control unit may be mounted in the case of the laser module assembly 100, but is not limited thereto.

한편, 도면에 도시하지는 않았지만, 라이다 광학 장치(1)는 전원 공급을 위한 배선이나 어댑터 또는 전원공급수단을 구비할 수 있다. 전원공급수단은 내부전원 또는 재충전 가능한 전원장치를 구비할 수 있고, 그 경우 라이다 장치는 착탈식 장치로 사용하도록 구현될 수 있다.Meanwhile, although not shown in the drawings, the lidar optical device 1 may be provided with a wiring for supplying power, an adapter, or a power supply means. The power supply means may have an internal power supply or a rechargeable power supply, in which case the lidar device may be implemented for use as a removable device.

전술한 본 발명의 라이다 광학 장치를 사용하면, 레이저 모듈에서 발신되는 레이저빔을 원하는 타겟 범위로 효과적으로 반사하여 방출할 수 있고, 외부에서 반사되어 오는 레이저빔을 효과적으로 수신하여 레이저빔에 의한 타겟 감지나 타겟 측정을 효과적으로 수행할 수 있다. 즉, 회전하는 미러 블록은 미러 블록 표면의 미러들을 통해 외부케이스 내측에서 윈도우를 통해 방출되는 레이저빔의 입사각과 반사각을 효과적으로 조정할 수 있도록 하며, 일정 각도 회전 운동하는 레이저 모듈들은 미러 블록의 미러들의 서로 다른 영역을 이용하여 효과적으로 레이저 스캐닝 동작을 수행할 수 있게 된다.Using the lidar optical device of the present invention described above, it is possible to effectively reflect and emit the laser beam emitted from the laser module to a desired target range, and to effectively receive the laser beam reflected from the outside to detect the target by the laser beam. I can effectively perform target measurement. That is, the rotating mirror block enables effective adjustment of the incident angle and reflection angle of the laser beam emitted through the window from the inside of the outer case through the mirrors on the mirror block surface, and the laser modules rotating at a certain angle are It is possible to effectively perform a laser scanning operation using another area.

전술한 구성에 의하면, 라이다 장치에서 레이저 모듈들과 미러 블록과 회전유닛의 결합 구조에 의해 레이저빔의 반사 및 산란 각도를 효과적으로 제어하면서 공간적인 데이터를 확보할 수 있는 공간 스캔 성능을 극대화할 수 있는 장점이 있다.According to the above-described configuration, it is possible to maximize the spatial scanning performance to secure spatial data while effectively controlling the reflection and scattering angle of the laser beam by the combination structure of the laser modules, the mirror block and the rotating unit in the lidar device. There is an advantage.

본 발명은 전술한 실시예 외에 다양한 변형이 가능함은 당연하다. 본 발명의 라이다 장치는 일반적으로 차량에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 라이다 광학 장치와 이를 구비하는 라이다 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.It is natural that the present invention can be variously modified in addition to the above-described embodiments. The lidar device of the present invention may be generally applied to a vehicle, but the present invention is not limited thereto. That is, the lidar optical device and the lidar device having the same according to the present invention can be applied not only to vehicles, but also to moving objects such as robots, ships, helicopters, drones, etc., and the movement of buildings, columns, towers, etc. is restricted. It can be applied to a fixture without limitation.

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.As described above, in the detailed description of the present invention, preferred embodiments have been described, but those of ordinary skill in the technical field of the present invention will not depart from the spirit and scope of the present invention described in the following claims. It will be appreciated that various modifications and changes can be made to the present invention.

1: 라이다 광학 장치 10: 상부케이스
20: 윈도우 30: 하부케이스
100: 레이저 모듈 110: 레이저 발광부
120: 레이저 수광부 111: 레이저 다이오드
112: 콜리메이팅 렌즈 113: 복굴절 렌즈
200: 미러 블록 300: 회전유닛1: lidar optical device 10: upper case
20: window 30: lower case
100: laser module 110: laser light emitting unit
120: laser light receiving unit 111: laser diode
112: collimating lens 113: birefringent lens
200: mirror block 300: rotating unit

Claims

As a light detection and ranging radar (LIDAR) device for transmitting and receiving a laser beam,
A laser module comprising at least one laser light emitting unit generating a laser beam and a laser light receiving unit corresponding to each of the laser light emitting units to receive a laser beam;
A mirror block disposed adjacent to the laser module and forming reflection paths at different angles according to transmission and reception of the laser beam;
A collimating lens provided in the laser light emitting unit and condensing a laser beam in parallel on a beam emission surface of a laser diode that outputs a pulsed laser beam of a specific frequency; And
And a birefringent lens for separating the laser beam collected by the collimating lens on one surface of the collimating lens into two beams with different refractive indices.

The method according to claim 1,
The mirror block is a lidar optics, characterized in that a plurality of reflective mirrors in the shape of a square plate arranged to be inscribed or circumscribed to a circle around the rotation axis of the mirror block body are attached to or coated on the surface of the mirror block body. Device.

The method according to claim 1,
The reflective mirror is arranged to form a plurality of layers having different inclination angles by gradually decreasing or increasing inclination angles of the other mirrors from one mirror on one side of the mirror block, or a single surface on the side of the mirror block Lida optical device, characterized in that formed and arranged in a single layer on.

The method according to claim 1,
The birefringent lens is a lidar optical device, characterized in that it has a first refractive index and a second refractive index different from the first refractive index.

The method according to claim 1,
The birefringent lens is a lidar optical device, characterized in that it is possible to adjust the beam spacing distance between the double-scanned beams by changing the thickness and the angle of incidence.

The method according to claim 1,
The birefringent lens is a lidar optical device, characterized in that any one of calcite, sodium, nitrate, quartz, tourmaline stone is used.