KR20210006320A - 레이저 레이더 시스템 및 그의 제어방법, 스캔 각도의 획득방법 및 차량 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광원, 광전달모듈, 스캔모듈 및 검지모듈을 포함하며, 상기 광원, 광전달모듈 및 스캔모듈이 제1 광경로를 따라 순차적으로 설치되고, 스캔모듈, 광전달모듈 및 검지모듈이 제2 광경로를 따라 순차적으로 설치되는 레이저 레이더 시스템 및 그의 제어방법, 스캔 각도의 획득방법 및 차량을 제공한다. 제1 광경로에서, 광원은 레이저 빔을 생성하고, 광전달모듈은 광원이 생성한 레이저 빔을 스캔모듈로 전달하며, 스캔모듈은 광전달모듈이 전달한 레이저 빔을 3차원 공간으로 반사시켜 3차원 공간을 스캔하고, 제2 광경로에서 스캔모듈은 레이저 빔의 에코신호를 광전달모듈로 반사시키며, 광전달모듈은 스캔모듈이 반사한 레이저 빔의 에코신호를 검지모듈로 반사시키고, 검지모듈은 광전달모듈이 반사한 레이저 빔의 에코신호를 수신하고 처리하여 3차원 공간 내의 장애물 정보를 획득하며, 레이저 빔의 에코신호는 3차원 공간의 장애물이 스캔모듈에 의해 반사된 레이저 빔을 반사시킴으로써 형성된다. 본 발명의 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템은 부피가 작고, 방열 성능이 좋으며, 신호 대 잡음비가 높고, 광학 구경과 필드 각도가 증대되므로, 종합 성능이 향상된다.

Description

레이저 레이더 시스템 및 그의 제어방법, 스캔 각도의 획득방법 및 차량

본 출원은 2017년 12월 8일 중국특허국에 제출한 출원번호가 201711303151.4이고 발명의 명칭이 “공진 스캔 미러, 스캔방법, 각도측정방법 및 가공방법”인 중국특허출원의 우선권을 주장하며, 상기 출원의 전체 내용은 인용에 의해 본 출원에 인용된다.

본 출원은 2018년 6월 29일 중국특허국에 제출한 출원번호가 201810704708.3이고 발명의 명칭이 “광전달모듈, 레이저 생성모듈, 레이저 레이더 시스템 및 차량”인 중국특허출원의 우선권을 주장하며, 상기 출원의 전체 내용은 인용에 의해 본 출원에 인용된다.

본 출원은 2018년 6월 29일 중국특허국에 제출한 출원번호가 201821028783.4이고 발명의 명칭이 “스캔 미러”인 중국특허출원의 우선권을 주장하며, 상기 출원의 전체 내용은 인용에 의해 본 출원에 인용된다.

본 출원은 2018년 6월 29일 중국특허국에 제출한 출원번호가 201821028784.9이고 발명의 명칭이 “레이저 레이더 시스템”인 중국특허출원의 우선권을 주장하며, 상기 출원의 전체 내용은 인용에 의해 본 출원에 인용된다.

본 발명은 레이저 검지 기술분야에 관한 것으로, 특히 레이저 레이더 시스템 및 그의 제어방법, 스캔 각도의 획득방법 및 차량에 관한 것이다.

레이저 레이더는 레이저 빔을 생성하여 목표의 위치, 속도 등 특성을 검지하는 레이더 시스템으로서, 레이저 기술과 광전검지기술을 결합시킨 첨단 검지방식이다. 레이저 레이더는 해상도가 높고, 은폐성이 좋으며, 능동 전파 방해를 방지하는 능력이 우수하고, 저공 검지성능이 좋으며, 부피가 작고 가벼워 자동 운전, 교통 통신, 무인기, 스마트 로봇, 능원안전검출, 자원 탐사 등 분야에 광범하게 적용되고 있으며, 국민 경제, 사회 발전과 과학 연구에 아주 중요한 초기 자료를 제공하였고 양호한 적용 전망을 가지고 있다.

무인 운전 분야에서, 레이저 레이더는 작은 부피, 높은 신뢰성, 높은 이미징 프레임 주파수, 높은 해상도, 긴 측정 거리 등 성능을 만족해야 한다. 레이저 레이더에 포함된 광원, 검지기, 집적회로기판, 리드선 등 다양한 소자는 작은 부피를 만족하면서도 다른 기술 지표에 영향을 주지 않는 것을 구현하도록 모두 합리적인 구조 설계를 진행해야 한다. 장거리의 레이저 레이더 시스템에 대해서는 수신 시 큰 광학 구경(즉, 사이즈가 큰 거울)을 요구할 뿐만 아니라, 큰 광학 스캔 각도를 요구한다.

그러나, 기존의 레이저 레이더 시스템은 작은 부피와 각종 성능 파라미터 간의 밸런스를 구현하기 어렵는데, 예를 들면 기존의 레이저 레이더는 광원 방열 성능이 떨어지고, 신호 대 잡음비가 낮으며, 큰 각도로 스캔하지 못하고, 거울 크기가 작으며, 거울의 평탄도를 확보하기 어렵다는 등 일련의 문제가 있다. 레이저 레이더의 내부 공간을 합리적으로 사용하고, 특정한 광경로 설계를 만족하는 전제 하에 공간 이용율을 향상시켜 그 구조가 더욱 콤팩트되도록 하면서, 기존 기술의 기초 하에 각 부재의 성능을 더욱 개선하여 상기 레이저 레이더 시스템의 종합 성능 전체를 향상시키고, 그 적용 환경을 증가시키는 것이 여전히 레이저 레이더의 발전에서 개선해야 할 점이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술문제는 레이저 레이더를 콤팩트화시키면서도 광원의 방열 성능을 강화하고, 데이터 수집의 신호 대 잡음비를 향상시키며, 수신하는 광학 구경 및 스캔 필드 각도 등을 증대시키는 것이다.

상술한 기술 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예는 광원, 광전달모듈, 스캔모듈, 및 검지모듈을 포함하며, 상기 광원, 상기 광전달모듈 및 상기 스캔모듈이 제1 광경로를 따라 순차적으로 설치되고, 상기 스캔모듈, 상기 광전달모듈 및 상기 검지모듈이 제2 광경로를 따라 순차적으로 설치되며, 상기 제1 광경로에서 상기 광원은 레이저 빔을 생성하고, 상기 광전달모듈은 상기 광원이 생성한 레이저 빔을 상기 스캔모듈로 전달하며, 상기 스캔모듈은 상기 광전달모듈이 전달한 레이저 빔을 3차원 공간으로 반사시키고 3차원 공간으로 반사된 레이저 빔의 방향을 변환시켜 상기 3차원 공간을 스캔하며, 상기 제2 광경로에서 상기 스캔모듈은 레이저 빔의 에코신호를 상기 광전달모듈에 반사시키고, 상기 광전달모듈은 상기 스캔모듈이 반사한 레이저 빔의 에코신호를 상기 검지모듈에 반사시키며, 상기 검지모듈은 상기 광전달모듈이 반사한 레이저 빔의 에코신호를 수신하고 처리하여 상기 3차원 공간의 장애물 정보를 획득하며, 상기 레이저 빔의 에코신호는 3차원 공간의 장애물이 상기 스캔모듈에 의해 반사된 레이저 빔을 반사시킴으로써 형성되는 레이저 레이더 시스템을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 광경로의 일부는 상기 제2 광경로의 일부와 평행되거나 동축으로 배치된다.

본 발명에 있어서, 상기 광전달모듈은 내부에 광 통로가 설치되어 있는 지지체; 및 상기 지지체에 설치되고, 상기 광 통로를 따라 순차적으로 설치되며, 기설정된 광경로를 따라 빔을 전달하는 적어도 하나의 서브 전달모듈을 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 지지체는 제1단, 제2단, 제3단, 상기 제1단과 상기 제2단을 연통시키는 제1 광 통로, 및 상기 제2단과 상기 제3단을 연통시키는 제2 광 통로를 구비하며, 상기 광전달모듈은 각각 상기 제1단, 상기 제2단과 상기 제3단에 설치되는 제1 서브 전달모듈, 제2 서브 전달모듈 및 제3 서브 전달모듈을 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 서브 전달모듈은 상기 제1 광 통로에 수직되게 설치되고, 상기 제2 서브 전달모듈은 각각 상기 제1 광 통로 및 상기 제2 광 통로와 45도의 협각을 이루도록 설치되며, 상기 제3 서브 전달모듈은 상기 제2 광 통로와 45도의 협각을 이루도록 설치되고, 상기 제1 광 통로와 상기 제2 광 통로는 상호 수직된다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 서브 전달모듈은 상기 광원이 생성한 레이저 빔을 평행 레이저 빔으로 조절하는 시준모듈이고, 상기 제2 서브 전달모듈은 상기 시준모듈에 의해 조절된 평행 레이저 빔을 반사시키는 반사모듈이며, 상기 제3 서브 전달모듈은 상기 반사모듈이 반사한 평행 레이저 빔을 투과시키고 상기 평행 레이저 빔의 에코신호를 반사시키는 분광모듈이다.

본 발명에 있어서, 상기 레이저 레이더 시스템은 상기 지지체의 일측에 설치되는 광섬유를 더 포함하며, 상기 광섬유의 일단은 상기 광원에 연결되고, 타단은 상기 광섬유 내의 레이저 빔의 전파방향을 변환시켜 상기 광섬유의 타단으로부터 출사된 레이저 빔이 상기 지지체의 하나의 서브 전달모듈에 입사되도록 한다.

본 발명에 있어서, 상기 광섬유의 타단의 단면은 상기 광섬유의 광축과 45도의 협각을 이루고, 상기 단면에 고반사 코팅이 설치되어 있으며, 상기 광섬유 내의 레이저 빔은 상기 단면에 의해 반사되어 상기 지지체의 하나의 서브 전달모듈에 입사된다.

본 발명에 있어서, 상기 광섬유의 타단의 단면은 상기 광섬유의 광축과 기설정된 협각을 이루고, 상기 광섬유 내의 빔은 상기 단면에 의해 굴절되어 상기 지지체의 하나의 서브 전달모듈에 입사된다.

본 발명에 있어서, 상기 광 통로는 스루홀을 포함하며, 상기 스루홀 내에는 공기이거나, 또는 광투과 매체가 충전되어 있다.

본 발명에 있어서, 상기 레이저 레이더 시스템은 상기 광원, 광전달모듈, 스캔모듈 및 검지모듈을 수납시키기 위한 케이스를 더 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 광원은 상기 케이스의 정상부 공간 내에 설치된다.

본 발명에 있어서, 상기 광원은 상기 케이스의 정상부 내면과 접촉한다.

본 발명에 있어서, 상기 광원 주위에는 방열부재가 설치되어 있다.

본 발명에 있어서, 상기 레이저 레이더 시스템은 광섬유를 더 포함하며, 상기 광원은 상기 광전달모듈 위에 설치되는 한편 상기 광섬유에 의해 상기 광전달모듈과 결합되며, 상기 광원과 상기 광전달모듈 사이에 위치하는 광섬유는 수직방향으로 연장된다.

본 발명에 있어서, 상기 광원은 상기 광원이 생성한 레이저 빔의 광 강도 분포를 조절하는 광 강도 조절소자를 더 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 광 강도 조절소자는 상기 광원이 생성한 레이저 빔의 피크 강도를 낮추는 렌즈소자를 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 레이저 레이더 시스템은 상기 케이스의 측벽에 감입되게 설치되고, 상기 스캔모듈이 반사한 레이저 빔, 및 3차원 공간으로부터의 상기 레이저 빔의 에코신호를 투과시키는 프런트 윈도우를 더 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 프런트 윈도우는 상기 스캔모듈이 기설정된 스캔 각도에서 반사한 레이저 빔에 대해 경사 각도로 설치되고, 상기 스캔 각도는 상기 스캔모듈의 그 초기 위치에 대한 편위 각도이다.

본 발명에 있어서, 상기 프런트 윈도우는 상기 케이스의 베이스에 대해 경사 각도로 설치된다.

본 발명에 있어서, 상기 스캔모듈은 정전형 진동 미러, 전자기형 진동 미러, 압전형 진동 미러 또는 전열형 진동 미러를 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 스캔모듈은 1차원 진동 미러 또는 2차원 진동 미러를 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 스캔모듈은 상기 광전달모듈이 전달한 레이저 빔을 3차원 공간으로 반사시키고, 회전 또는 흔들림을 통해 3차원 공간으로 반사한 레이저 빔의 방향을 변환시키는 가동부; 상기 가동부가 회전되거나 흔들리도록 구동하는 구동부를 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 구동부는 자성체 유닛 및 구동 코일을 포함하며, 상기 자성체 유닛은 자기장을 형성하고 상기 자기장은 상기 구동 코일이 존재하는 평면 내의 자기장 성분을 가지고 있으며, 상기 구동 코일은 상기 가동부와 결합되고 구동 전류가 입력될 때 상기 자기장의 힘에 의해 회전하거나 흔들리고 상기 가동부가 회전되거나 흔들리도록 구동한다.

본 발명에 있어서, 상기 스캔모듈은 스캔 베이스와 상기 구동부를 포함하며, 상기 스캔 베이스는 제1 비틀림 축, 지지부 및 상기 가동부를 포함하고, 상기 가동부는 상기 제1 비틀림 축에 의해 상기 지지부와 결합되며 상기 제1 비틀림 축을 맴돌면서 회전하거나 흔들린다.

본 발명에 있어서, 상기 자성체 유닛은 상기 스캔 베이스의 두께방향의 적어도 일측에 설치되는 자성체를 포함하며, 상기 자성체와 상기 가동부 사이에는 기설정된 거리가 구비된다.

본 발명에 있어서, 상기 자성체 유닛은 상기 스캔 베이스의 두께방향 양측에 대향하도록 설치되는 자성체를 포함하고, 대향하는 자성체의 자극 방향은 반대되며, 상기 스캔 베이스의 동일 측에 위치하는 자성체는 상기 제1 비틀림 축의 양측에 독립적으로 설치되고, 상기 제1 비틀림 축 양측에 위치하는 자성체의 자극 방향은 반대된다.

본 발명에 있어서, 상기 가동부는 내부 프레임, 제2 비틀림 축 및 외부 프레임을 포함하며, 상기 외부 프레임은 상기 제1 비틀림 축에 의해 상기 지지부와 결합되고 상기 제1 비틀림 축을 맴돌면서 회전하거나 흔들리며, 상기 내부 프레임은 상기 제2 비틀림 축에 의해 상기 외부 프레임과 결합되고 상기 제2 비틀림 축을 맴돌면서 회전하거나 흔들리며, 상기 내부 프레임은 평활한 표면을 구비하여 레이저 빔을 반사시키고, 상기 구동 코일은 상기 외부 프레임 또는 내부 프레임에 설치된다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 비틀림 축과 상기 제2 비틀림 축은 상호 수직되고, 상기 자성체 유닛은 상기 스캔 베이스의 두께방향의 적어도 일측에 설치되는 자성체를 포함하며, 상기 스캔 베이스의 동일 측에 위치하는 자성체는 상기 제1 비틀림 축과 상기 제2 비틀림 축에 대해 대각선 방향으로 설치되고, 상기 대각선 방향으로 설치된 자성체는 자극 방향이 반대된다.

본 발명에 있어서, 상기 자성체 유닛은 상기 스캔 베이스의 두께방향 양측에 대향하도록 설치되는 자성체를 포함하고, 상기 대향하는 자성체의 자극 방향은 반대된다.

본 발명에 있어서, 상기 자성체는 상기 가동부를 둘러싸도록 설치되며, 상기 가동부와 상기 스캔 베이스의 표면이 평행되는 경우, 상기 자성체의 상기 가동부를 둘러싸는 일측이 상기 구동 코일과 평행된다.

본 발명에 있어서, 상기 구동 코일은 상기 가동부 표면에 설치되고 상기 가동부를 둘러싸도록 설치되며, 상기 구동 코일은 원형 또는 타원형이고, 상기 자성체의 상기 가동부를 둘러싸는 일측이 호면이며 상기 호면은 상기 구동 코일의 대응하는 호면 구간과 평행된다.

본 발명에 있어서, 상기 구동 코일은 상기 가동부 표면에 설치되고 상기 가동부를 둘러싸도록 설치되며, 상기 구동 코일은 다각형이고, 상기 자성체의 상기 구동 코일을 둘러싸는 일측이 평면이며, 상기 평면은 상기 구동 코일의 일변과 평행된다.

본 발명에 있어서, 상기 자성체의 상기 가동부를 둘러싸는 일측의 상기 스캔 베이스의 두께방향에서의 단면은 호형으로 형성되고, 상기 호형의 중심은 상기 자성체 내부로 함몰된다.

본 발명에 있어서, 상기 자성체 유닛은 상기 스캔 베이스의 적어도 일측에 설치되는 자기 전도 시트를 더 포함하고, 상기 스캔 베이스의 상기 적어도 일측에 위치하는 자성체는 상기 자기 전도 시트와 상기 스캔 베이스 사이에 설치된다.

본 발명에 있어서, 상기 스캔 베이스의 동일 측에 위치하는 자성체는 상기 가동부를 중심으로 하여 대칭하게 설치되는 2개의 자성체를 포함하며, 상기 구동 코일은 상기 가동부에 설치되고 상기 가동부를 둘러싸도록 설치되며, 각 자성체의 상기 가동부를 둘러싸는 길이는 상기 구동 코일의 둘레의 1/4보다 크거나 같고 상기 구동 코일의 둘레의 1/2보다 작다.

본 발명에 있어서, 상기 스캔 베이스의 재료는 스틸 또는 베릴륨 구리이다.

본 발명에 있어서, 상기 레이저 레이더 시스템은 상기 내부 프레임에 설치되고 상기 내부 프레임의 스캔 각도를 측정하는 각도 측정 코일을 더 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 검지모듈은 상기 광전달모듈이 반사한 레이저 빔의 에코신호에서 파장이 기설정된 파장 범위가 아닌 광신호를 필터링하는 서브 필터링모듈, 상기 서브 필터링모듈에 의해 필터링된 레이저 빔의 에코신호를 회집하는 회집모듈, 상기 회집모듈이 회집한 레이저 빔의 에코신호를 수신하고 처리하여 상기 장애물 정보를 획득하는 서브 검지모듈을 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 서브 검지모듈은 광전 센서, 및 상기 광전 센서와 결합되는 광학 집중기를 포함하며, 상기 광학 집중기는 상기 광전 센서가 수집한 입사광의 각도 범위를 증대시킨다. 본 발명의 실시예는 또한 차량 본체, 및 상기 차량 본체에 장착되고 상기 차량 주위의 3차원 공간 내의 장애물 정보를 검지하는 상기 레이저 레이더 시스템을 포함하는 차량을 제공한다.

본 발명의 실시예는 또한 상기 생성모듈이 레이저 빔을 생성하도록 제어하는 단계; 상기 스캔모듈이 기설정된 주파수로 3차원 공간을 스캔하도록 제어하는 단계; 상기 검지모듈이 상기 스캔모듈에 의해 반사된 레이저 빔의 에코신호를 수신하고 처리하여 3차원 공간 내의 장애물 정보를 획득하도록 제어하는 단계를 포함하는 레이저 레이더 시스템의 제어방법을 제공한다.

본 발명의 실시예는 또한 상기 레이저 레이더 시스템의 스캔 각도를 획득하기 위한 스캔 각도의 획득방법에 있어서, 상기 레이저 레이더 시스템의 각도 측정 코일의 각도 신호를 추출하는 단계, 상기 각도 신호에 따라 상기 레이저 레이더 시스템의 스캔 각도를 계산하는 단계를 포함하는 스캔 각도의 획득방법을 제공한다.

기존 기술에 비해, 본 발명의 실시예의 기술방안은 다음과 같은 유익한 효과를 가지고 있다.

본 발명의 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템은 상기 광원, 광전달모듈 및 스캔모듈을 제1 광경로에 순차적으로 설치함으로써 3차원 공간에 대한 레이저 빔의 스캔을 구현하고, 상기 스캔모듈, 광전달모듈 및 검지모듈을 제2 광경로에 순차적으로 설치함으로써 레이저 빔의 에코신호의 수신을 구현하며, 상기 레이저 빔의 에코신호는 3차원 공간의 장애물이 상기 스캔모듈에 의해 반사된 레이저 빔을 반사시킴으로써 형성되므로 3차원 공간 내의 장애물 정보를 획득할 수 있다.

나아가, 상기 제1 광경로의 일부는 상기 제2 광경로의 일부가 평행되거나 동축으로 배치되는데, 즉 상기 레이저 레이더 시스템이 동축 시스템이므로 비동축 레이저 레이더 시스템의 생성 경로와 수신 경로의 레베링 문제를 효과적으로 방지하여 생성 경로와 수신 경로가 항상 동축되거나 또는 평행되도록 할 수 있다.

나아가, 상기 광전달모듈은 지지체와 상기 지지체에 설치되는 복수개의 서브 전달모듈을 포함하며, 상기 복수개의 서브 전달모듈은 상기 광 통로를 따라 순차적으로 설치되고 기설정된 광경로에 따라 빔을 전달하므로 각 서브 전달모듈에 대해 별도로 지지대를 설치할 필요가 없어 상기 복수개의 서브 전달모듈의 집적도를 향상시켰고, 또한 상기 광 통로가 상기 지지체 내부에 설치되어 상기 기설정된 광경로가 지지체 이외의 공간을 차지할 필요가 없으므로, 상기 광전달모듈의 구조와 광경로가 모두 콤팩트화 설계를 만족하였고, 상기 광전달모듈이 실제로 차지하는 부피를 감소시켰으며, 상기 레이저 레이더 시스템의 내부 공간 이용율을 향상시켰고, 레이저 레이더에 대한 소형화 요구를 만족하였다.

나아가, 상기 광전달모듈은 각각 상기 지지체의 제1단, 제2단 및 제3단에 설치되고 각각 상기 제1 광 통로와 제2 광 통로에 대해 기설정된 각도로 설치되는 시준모듈, 반사모듈 및 분광모듈을 포함하여, 공간을 절약하면서도 레이저 빔에 대한 시준, 반사 및 분광을 차례로 구현한다.

나아가, 상기 레이저 레이더 시스템은 상기 지지체의 일측에 설치되는 광섬유를 더 포함하며, 상기 광섬유의 타단의 단면이 상기 광섬유의 광축과 45도의 협각을 이루도록 설치함으로써 레이저 빔의 방향을 변환시키는 기능을 구현할 수 있고, 또는 상기 광섬유의 타단의 단면이 상기 광섬유의 광축과 기설정된 협각을 이루도록 설치함으로써 상기 광섬유 내의 빔이 상기 단면에 의해 굴절되어 레이저 빔의 방향을 변환시키는 기능이 구현되도록 한다. 본 발명의 실시예는 광섬유가 빔을 전달하는 동시에 빔의 방향을 변환시키는 반사모듈의 작용을 하도록 상기 광섬유의 단면을 특별하게 설계함으로써, 반사모듈을 별도로 설치할 필요가 없고 상기 지지체의 서브 전달모듈의 개수를 줄이며 광섬유를 효과적으로 이용할 수 있다.

나아가, 상기 광원을 상기 레이저 레이더 케이스의 정상부 공간 내에 설치함으로써, 광원의 방열에 유리하는 한편, 광섬유의 배치에 유리하다.

나아가, 상기 광원이 상기 케이스의 정상부 내면과 접촉함으로써, 상기 광원의 열이 상기 케이스를 통해 방열되도록 한다.

나아가, 상기 광원 주위에 방열패드, 열전도 겔, 히트 파이프, 냉각수 또는 냉각 가스 등 방열부재가 설치되어 있어, 방열 효과가 강화되었다.

나아가, 상기 광원과 상기 케이스의 정상부 내면 사이에는 방열부재를 수납시키기 위한 기설정된 거리가 구비될 수 있어, 방열 효과를 강화시키는 데 유리하다.

나아가, 상기 광원은 상기 광전달모듈 위에 설치되는 한편 광섬유에 의해 상기 광전달모듈과 결합되며, 상기 광원과 상기 광전달모듈 사이에 위치하는 광섬유는 수직방향으로 연장됨으로써, 상기 레이저 레이더 시스템의 내부 구조와 광경로 설계가 콤팩트화되도록 하고, 상기 케이스 내부의 공간 이용율을 향상시키며, 상기 레이저 레이더 시스템의 소형화에 유리하다.

나아가, 상기 광원은 상기 광원이 생성한 레이저 빔의 광 강도 분포를 조절하기 위한 광 강도 조절소자를 더 포함하고, 상기 광 강도 조절소자는 상기 광원이 생성한 레이저 빔의 피크 강도를 낮추는 렌즈소자를 포함함으로써, 레이저 레이더 시스템의 생성 강도가 허용할 수 있는 한계 이하에 유지되고 전광선속이 감쇠되지 않도록 할 수 있고, 상기 레이저 레이더 시스템의 안전 성능을 향상시켰다.

나아가, 상기 레이저 레이더 시스템의 프런트 윈도우는 상기 케이스의 베이스에 대해 경사 각도로 설치되는데, 그 실질적 메커니즘은 프런트 윈도우에 의해 반사된 출사광의 미광이 원 경로를 따라 상기 케이스 내부로 되돌아오는 것을 방지하도록 상기 프런트 윈도우가 상기 레이저 레이더 시스템이 기설정된 방향으로 출사된 광에 대해 경사 각도로 설치됨으로써, 상기 레이저 레이더 시스템의 신호 대 잡음비를 향상시키는 것이다.

나아가, 상기 스캔모듈은 가동부와 구동부를 포함하고, 상기 구동부는 자성체 유닛 및 구동 코일을 포함하며, 상기 구동 코일을 상기 가동부와 결합하도록 설치함으로써 상기 구동 코일에 구동전류가 입력될 때 상기 구동 코일이 자기장의 힘에 의해 회전하거나 흔들리고, 상기 가동부가 회전되거나 흔들리도록 구동함으로 낮은 원가로 큰 구경, 큰 각도에 따른 스캔을 구현할 수 있다.

나아가, 상기 자성체 유닛은 상기 스캔 베이스의 두께방향의 적어도 일측에 설치되는 자성체를 포함하며, 상기 자성체와 상기 가동부 사이에는 기설정된 거리가 구비되어 상기 자성체가 상기 구동 코일에 자기장을 인가하는 동시에 상기 가동부의 회전 또는 흔들림을 간섭하지 않도록 할 수 있다.

나아가, 상기 자성체 유닛은 상기 스캔 베이스의 두께방향 양측에 대향하도록 설치되는 자성체를 포함하며, 상기 대향하는 자성체는 자극 방향이 반대(즉 상기 스캔 베이스 양측에 위치하는 자성체의 같은 자극이 대향)되므로, 자기장이 압박되어 상기 스캔 베이스 표면에 분포하게 됨으로써, 상기 스캔 베이스 표면의 자기장을 증대시킬 수 있다. 한편, 상기 스캔 베이스의 동일 측에 위치하는 자성체를 상기 제1 비틀림 축 양측에 독립적으로 설치하고, 상기 제1 비틀림 축 양측에 위치하는 자성체의 자극 방향이 서로 반대(즉 수직방향과 수평방향에서 자성체의 자극 방향이 모두 반대)되게 함으로써, 상기 스캔 베이스 표면에 단일 방향의 자기장을 형성할 수 있다.

나아가, 상기 가동부는 내부 프레임, 제2 비틀림 축 및 외부 프레임을 포함하며, 상기 외부 프레임은 상기 제1 비틀림 축에 의해 상기 지지부와 결합되고, 상기 내부 프레임은 상기 제2 비틀림 축에 의해 상기 외부 프레임과 결합되는데, 즉 상기 스캔 미러는 2개의 비틀림 축을 구비할 수 있으며, 상기 제1 비틀림 축은 슬로우 스캔축이고 상기 제2 비틀림 축은 패스트 스캔축이며, 상기 패스트 스캔축과 슬로우 스캔축은 큰 주파수 차이를 가지고 있어 상기 스캔 미러가 래스터 스캔을 구현할 수 있다.

나아가, 상기 자성체는 상기 가동부를 둘러싸도록 설치되고, 상기 가동부가 상기 스캔 베이스의 표면과 평행하게 되면 상기 자성체의 상기 가동부를 둘러싸는 일측이 상기 구동 코일과 평행하게 되어 상기 자성체와 상기 구동 코일 사이의 거리를 줄이고 상기 자성체가 상기 구동 코일에 인가하는 자기장을 증대시킬 수 있으므로, 구동력, 상기 가동부의 회전각이 증대되고, 나아가 상기 스캔 미러의 광학 스캔 각도가 증대된다.

나아가, 상기 자성체의 상기 가동부를 둘러싸는 일측의 상기 스캔 베이스의 두께방향에서의 단면이 호형으로 형성되고 상기 호형의 중심이 상기 자성체 내부로 함몰되어, 상기 자성체가 수직방향(즉 스캔 베이스의 두께방향)에서도 상기 구동 코일을 둘러싸면서 설치될 수 있도록 하며, 나아가 상기 자성체와 구동 코일 사이의 거리가 감소되어 자기장이 강화되고 구동력이 증가된다.

나아가, 상기 스캔 베이스의 동일 측에 위치하는 자성체는 상기 가동부를 중심으로 하여 대칭되는 2개의 자성체를 포함하며, 상기 구동 코일은 상기 가동부를 둘러싸도록 설치되고, 각 자성체의 상기 가동부를 둘러싸는 길이는 상기 구동 코일의 둘레의 1/4보다 크거나 같고 상기 구동 코일의 둘레의 1/2보다 작은데, 즉 상기 자성체는 상기 구동 코일의 둘레 길이를 가능한 한 커버함으로써 상기 구동 코일에 인가하는 자기장을 강화시키고 구동력을 증가시켜 상기 가동부의 회전각을 증가시키고 상기 스캔 미러의 광학 스캔 각도를 증가시킨다.

나아가, 상기 자성체 유닛은 상기 스캔 베이스의 적어도 일측의 자성체의 바닥부에 설치되는 자기 전도 시트를 더 포함하여, 자기 회로를 폐합시키고, 상기 스캔 베이스 표면의 자기장을 증대시킬 수 있는데, 즉 상기 구동 코일에 인가하는 자기장을 증대시키고 구동력을 증가시킨다.

나아가, 상기 자성체 유닛은 상기 스캔 베이스의 두께방향의 일측에 설치되는 자성체를 더 포함할 수 있으며, 상기 자성체와 상기 가동부 사이에는 기설정된 거리가 구비된다. 자성체가 스캔 베이스의 일측에 설치되면, 상기 스캔 베이스의 타측의 공간을 릴리즈할 수 있어 더 큰 스캔 공간과 스캔 각도를 구현할 수 있고, 또한 자성체를 단일 측에 장착하는 것이 더욱 간편하므로 장착 원가를 더욱 절감시킬 수 있다.

나아가, 상기 가동부에 각도 측정 코일을 설치하여 스캔 각도를 측정함으로써, MEMS 공정에서 사용하는 피에조 저항 또는 용량에 의한 각도 측정 방법이 간편화되어, 공정이 간단하고 원가가 낮다.

나아가, 상기 서브 검지모듈은 광전 센서, 및 상기 광전 센서와 결합되는 광학 집중기를 포함하며, 상기 광학 집중기는 상기 광전 센서가 수집한 입사광의 각도 범위를 증가시킬 수 있어 검지 효율을 향상하는 데 유리하다.

본 발명의 실시예에 따른 차량은 차량 본체와 상기 레이저 레이더 시스템을 포함한다. 상기 레이저 레이더 시스템은 부피가 작으므로 휴대 및 장착이 간편하여 그 적용 환경이 확장되었고, 상기 레이저 레이더 시스템은 방열 성능이 좋고 신호 대 잡음비가 높으며 광학 구경과 필드 각도가 증가(즉 상기 레이저 레이더 시스템의 종합 성능이 향상)되어 상기 레이저 레이더 시스템이 데이터를 검지하는 신뢰성, 안정성 및 검지 효율을 높였으며, 나아가 상기 차량의 운전 안전성을 향상시키고, 상기 레이저 레이더 시스템의 무인 운전 등 분야에서의 적용을 최적화시킨다.

본 발명의 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템의 제어방법은 상기 생성모듈이 레이저 빔을 생성하도록 제어하고, 상기 스캔모듈이 기설정된 주파수로 3차원 공간을 스캔하도록 제어하며, 상기 검지모듈이 상기 스캔모듈에 의해 반사된 레이저 빔의 에코신호를 수신하고 처리하도록 제어함으로써, 3차원 공간 내의 장애물 정보를 획득할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 스캔 각도 획득방법은 상기 레이저 레이더 시스템의 각도 측정 코일의 각도 신호를 추출하고, 상기 각도 신호에 따라 상기 레이저 레이더 시스템의 스캔 각도를 계산함으로써, 레이저 레이더 시스템의 스캔 성능을 더욱 양호하게 평가할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템(10)의 구조 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템(10)의 광전달모듈(112)의 구조 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템(10)의 스캔모듈(12)의 구조 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템(10)의 스캔모듈(22)의 구조 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템(30)의 구조 사시 모식도(1)이다.
도 6은 본 발명의 도 5에 나타낸 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템(30)의 평면도(1)이다.
도 7은 본 발명의 도 5에 나타낸 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템(30)의 측면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템의 케이스 측벽(451)과 베이스(452)의 구조 모식도이다.
도 9는 본 발명의 도 5에 나타낸 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템(30)의 구조 사시 모식도(2)이다.
도 10은 본 발명의 도 5에 나타낸 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템(30)의 평면도(2)이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광전달모듈(312)의 구조 사시 모식도이다.
도 12a, 12b 및 12c는 각각 본 발명의 도 11에 나타낸 실시예에 따른 광전달모듈(312)의 정면도, 평면도 및 우측도이다.
도 13a는 본 발명의 도 11에 나타낸 실시예에 따른 광전달모듈(312)의 지지체(316)의 구조 사시 모식도(1)이다.
도 13b는 본 발명의 도 11에 나타낸 실시예에 따른 광전달모듈(312)의 지지체(316)의 구조 사시 모식도(2)이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔 미러(36)의 구조 사시 모식도(1)이다.
도 15는 본 발명의 도 14에 나타낸 실시예에 따른 스캔 미러(36)의 구조 사시 모식도(2)이다.
도 16은 본 발명의 도 14에 나타낸 실시예에 따른 스캔 미러(36)의 구조 사시 모식도(2)이다.
도 17은 본 발명의 도 14에 나타낸 실시예에 따른 스캔 미러(36)의 스캔 베이스(361)와 자성체(362)의 구조 사시 모식도이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스캔 미러의 스캔 베이스(461)와 자성체(462)의 구조 사시 모식도이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스캔 미러의 스캔 베이스(561)의 구조 모식도이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스캔 미러의 스캔 베이스(661)의 구조 모식도이다.
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스캔 미러의 자성체(762)의 구조 사시 모식도이다.
도 22는 도 21의 AA1선을 따라 바라본 본 발명의 도 21에 나타낸 실시예에 따른 자성체(762)의 단면도이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템의 제어방법의 흐름도이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 레이저 레이더 시스템의 스캔 각도 획득방법의 흐름도이다.

본 발명의 상기 목적, 특징 및 유익한 효과가 더욱 명백하고 쉽게 이해되도록 하기 위해, 이하에서는 첨부 도면을 통해 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 본 명세서의 각 실시예를 차례대로 설명하는데, 각 실시예에 대한 설명은 모두 다른 실시예와 상이한 점을 중점적으로 한 것이고, 각 실시예 간의 동일 또는 유사한 부분은 서로 참고하기만 하면 된다.

본 발명의 실시예는 레이저 레이더 시스템을 제공한다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템(10)의 구조 블록도이다.

일부 실시예에서, 상기 레이저 레이더 시스템(10)은 레이저 생성모듈(11)、스캔모듈(12) 및 검지모듈(13)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 레이저 생성모듈(11)은 광원(111) 및 광전달모듈(112)을 포함한다. 상기 광원(111), 상기 광전달모듈(112), 및 상기 스캔모듈(12)은 제1 광경로(도 1의 실선 화살표 참고)을 따라 순차적으로 설치되고, 상기 스캔모듈(12), 상기 광전달모듈(112) 및 상기 검지모듈(13)은 제2 광경로(도 1의 쇄선 화살표 참고)를 따라 순차적으로 설치된다.

일부 실시예에서, 상기 제1 광경로는 생성 경로일 수 있는데, 상기 생성 경로에서 상기 광원(111)은 레이저 빔을 형성하고, 상기 광전달모듈(112)은 상기 광원(111)이 형성한 레이저 빔을 상기 스캔모듈(12)로 전달하며, 상기 스캔모듈(12)은 상기 광전달모듈(112)이 전달한 레이저 빔을 3차원 공간으로 반사시킨다. 일부 실시예에서, 상기 스캔모듈(12)은 또한 3차원 공간으로 반사된 레이저 빔의 방향을 변환시켜 3차원 공간 내의 장애물(18)을 스캔한다.

일부 실시예에서, 상기 제2 광경로는 수신 경로일 수 있는데, 상기 수신 경로에서, 상기 스캔모듈(12)이 반사한 레이저 빔에 의해 조사된 3차원 공간 내의 장애물(18)은 상기 레이저 빔을 반사시켜 레이저 빔의 에코신호를 형성하며, 상기 스캔모듈(12)은 상기 레이저 빔의 에코신호를 상기 광전달모듈(112)로 반사시키고, 상기 광전달모듈(112)은 상기 스캔모듈(12)이 반사한 레이저 빔의 에코신호를 상기 검지모듈(13)로 반사시키며, 상기 검지모듈(13)은 상기 광전달모듈(112)이 반사한 레이저 빔의 에코신호를 수신하고 처리하여 상기 3차원 공간 내의 장애물(18) 정보를 획득한다.

일반적으로 레이저 레이더는 생성 경로와 수신 경로의 광축이 평행되는지 또는 중첩되는지에 따라 비동축 시스템과 동축 시스템으로 구분될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 제1 광경로의 일부는 상기 제2 광경로의 일부와 평행되거나 동축으로 배치될 수 있다. 구체적으로, 도 1에 나타낸 바와 같이 상기 제1 광경로의 상기 광전달모듈(112)과 상기 장애물(18) 사이에 개재된 부분 및 상기 제2 광경로의 상기 장애물(18)과 상기 광전달모듈(112) 사이에 개재된 부분은 평행되거나 동축으로 배치될 수 있는데, 즉 상기 레이저 레이더 시스템(10)은 동축 시스템일 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 제1 광경로와 상기 제2 광경로의 광축은 평행되거나 중첩되지 않아도 되는데, 즉 상기 레이저 레이더 시스템(10)은 비동축 시스템일 수도 있다. 동축 시스템은 비동축 레이저 레이더 시스템의 생성 경로와 수신 경로의 레베링 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 레이저 레이더 시스템(10)은 제어모듈(14)을 더 포함할 수도 있으며, 상기 제어모듈(14)은 각각 상기 레이저 생성모듈(11), 상기 스캔모듈(12) 및 상기 검지모듈(13)과 결합될 수 있고, 상기 레이저 생성모듈(11)이 레이저 빔을 형성하고 생성하도록 제어하고, 상기 스캔모듈(12)이 3차원 공간을 스캔하도록 제어하며, 상기 검지모듈(13)이 상기 레이저 빔의 에코신호를 수신하고 처리하도록 제어한다.

설명해야 할 것은, 도 1의 상기 제1 광경로와 제2 광경로는 레이저 빔의 각 모듈 간에서의 전달 관계를 모식적으로 설명하기 위한 것에 불과하고, 레이저 빔의 실제 물리 공간에서의 전파방향을 나타낸 것이 아니다. 상기 레이저 빔의 전파방향 및 각 모듈의 물리 위치는 구체적인 실시예에 따라 적절하게 변화될 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템(10)의 광전달모듈(112)의 구조 블록도이다.

일부 실시예에서, 상기 광전달모듈(112)은 지지체(1121) 및 적어도 하나의 서브 전달모듈(1122)(즉, 서브 전달모듈1, 서브 전달모듈2, 서브 전달모듈3, …, 서브 전달모듈n, 그중 n은 1보다 크거나 같은 자연수)을 포함할 수 있으며, 상기 지지체(1121)에 광 통로가 설치되어 있고, 상기 광 통로는 광선이 통과될 수 있으며, 상기 적어도 하나의 서브 전달모듈(1122)은 상기 지지체에 설치되고 상기 광 통로를 따라 순차적으로 설치되며 상기 광 통로에 의한 기설정된 광경로를 따라 빔을 전달한다.

일부 실시예에서, 상기 광전달모듈(112)은 복수개의 서브 전달모듈(1122)(즉 n≥2)을 포함할 수 있으며, 상기 광 통로는 복수개이고 인접한 서브 전달모듈(1122)이 연통되도록 각각 상기 인접한 서브 전달모듈(1122) 사이에 개재되며, 각 상기 서브 전달모듈(1122)은 인접한 광 통로에 대해 기설정된 각도로 설치될 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 광 통로는 스루홀을 포함할 수 있으며, 상기 스루홀 내에는 공기이거나, 또는 광투과 매체가 충전되어 있다.

일부 실시예에서, 상기 광 통로는 굴곡선 형태일 수 있으며, 상기 지지체(1121)의 내부 공간의 이용율을 향상시키는 데 유리하고, 광경로가 상기 지지체를 제외하고 차지한 공간을 감소시킨다.

설명해야 할 것은, 본 발명의 실시예에 따른 상기 광전달모듈(112)은 빔을 전달하는 것에 제한되지 않고, 전달 과정에서 상기 빔을 적절하게 조절할 수 있는데, 예를 들면 상기 광원(111)(도 1 참고)이 생성한 레이저 빔에 대해 시준, 회집 또는 분광 등을 수행하는 것이다. 이에 대응하여, 상기 복수개의 서브 전달모듈(1122)은 시준모듈, 회집모듈 및/또는 분광모듈 등을 포함할 수 있다.

도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔모듈(12)의 구조 블록도이다. 상기 스캔모듈(12)은 가동부(121) 및 구동부(122)를 포함할 수 있으며, 상기 가동부(121)는 상기 광전달모듈(112)(도 1 참고)이 전달한 레이저 빔을 3차원 공간으로 반사시키고 회전 또는 흔들림을 통해 3차원 공간으로 반사된 레이저 빔의 방향을 변환시키기며, 상기 구동부(122)는 상기 가동부(121)가 회전되거나 흔들리도록 구동하다.

공진 스캔 미러(이하 “진동 미러”로 약칭)형 레이저 레이더는 고체형 레이저 레이더 방안 중의 하나의 중요한 기술 방안이다. 기존의 투영 이미징에 비해, 진동 미러형 레이저 레이더에서 진동 미러는 생성할 때 빔을 스캔할 뿐만 아니라, 빔의 에코신호를 수신하고 반사한다.

일부 실시예에서, 상기 구동부의 구동방식에 따라 진동 미러를 정전형 진동 미러, 전자기형 진동 미러, 압전형 진동 미러 또는 전열형 진동 미러 등으로 구분할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 스캔모듈(12)은 전자기형 진동 미러를 포함할 수 있으며, 상기 구동부는 자성체 유닛 및 구동 코일을 포함할 수 있고, 상기 자성체 유닛은 자기장을 형성하며, 상기 자기장은 상기 구동 코일이 존재하는 평면 내의 자기장 성분을 가지고 있고, 상기 구동 코일은 상기 가동부와 결합되며 구동전류가 입력될 때 상기 자기장의 힘에 의하여 회전하거나 흔들리고 상기 가동부가 회전되거나 흔들리도록 구동한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스캔모듈(22)의 구조 블록도이고, 상기 스캔모듈(22)은 전자기형 진동 미러일 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 스캔모듈(22)은 스캔 베이스(23) 및 구동부(24)를 포함할 수 있다. 그중, 상기 스캔 베이스(23)는 가동부(231), 제1 비틀림 축(232), 및 지지부(233)를 포함할 수 있으며, 상기 가동부(231)는 상기 제1 비틀림 축(232)에 의해 상기 지지부(233)와 결합되고 상기 제1 비틀림 축(232)을 맴돌면서 회전하거나 흔들리며, 상기 가동부(231)는 평활한 표면을 구비하여 빔을 반사시킨다. 구체적으로, 상기 평활한 표면은 거울일 수 있다. 상기 지지부(233)는 상기 가동부(231)가 공간에 고정되고 설치될 수 있도록 지지한다.

일부 실시예에서, 상기 구동부(24)는 자성체 유닛(241) 및 구동 코일(242)을 포함할 수 있으며, 상기 자성체 유닛(241)은 자기장을 형성하고, 상기 자기장은 상기 구동 코일(242)이 존재하는 평면 내의 자기장 성분을 가지고 있으며, 상기 구동 코일(242)은 상기 가동부(231)와 결합되고 구동 전류가 입력될 때 상기 자기장의 힘에 의하여 회전하거나 흔들리고 상기 가동부(231)가 회전되거나 흔들리도록 구동한다다.

일부 실시예에서, 상기 구동 코일(242)은 상기 가동부(231)에 설치될 수 있다. 구체적으로, 상기 가동부(231)는 마주하는 제1 표면 및 제2 표면을 구비하며, 상기 제1 표면은 빔을 반사시키는 거울일 수 있고, 상기 구동 코일(242)은 상기 가동부(231)의 제2 표면에 설치될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 구동 코일은 상기 가동부의 제1 표면에 설치될 수도 있다.

일반적으로, 스캔 방식에 따라 진동 미러를 1차원 진동 미러와 2차원 진동 미러로 구분할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 스캔 베이스(23)는 단지 하나의 비틀림 축, 즉 상기 제1 비틀림 축(232)을 구비할 수 있는데, 이때 상기 스캔모듈(23)은 1차원 방향에서 광학 스캔을 수행하는 단일 축 스캔 미러(즉, 1차원 진동 미러)이다.

일부 실시예에서, 상기 가동부(231)는 내부 프레임(2311), 제2 비틀림 축(2312) 및 외부 프레임(2313)을 포함할 수 있으며, 상기 외부 프레임(2313)은 상기 제1 비틀림 축(232)에 의해 상기 지지부(233)와 결합되고 상기 제1 비틀림 축(232)을 맴돌면서 회전하거나 흔들리며, 상기 내부 프레임(2311)은 상기 제2 비틀림 축(2312)에 의해 상기 외부 프레임(2313)과 결합되고 상기 제2 비틀림 축(2312)을 맴돌면서 회전하거나 흔들리며, 상기 내부 프레임(2311)은 평활한 표면을 구비하여 빔을 반사시킨다. 상기 구동 코일(242)은 상기 외부 프레임(2313)에 설치될 수 있다. 이때, 상기 스캔 베이스(23)는 2개의 비틀림 축(즉, 상기 제1 비틀림 축(232) 및 제2 비틀림 축(2312))을 구비하며, 상기 스캔모듈(22)은 2차원 평면 내에서 광학 스캔을 수행하기 위한 양축 스캔 미러(즉, 2차원 진동 미러)이다. 구체적으로, 상기 제1 비틀림 축(232)과 상기 제2 비틀림 축(2312)은 각각 상이한 방향을 향하는 공진모드(예컨대, 수평 공진모드와 수직 공진모드)를 형성하도록 상호 수직될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 구동 코일은 상기 내부 프레임에 설치될 수도 있는데, 외부 프레임에 설치되는 경우에 비해 상기 스캔모듈의 광학 스캔 각도가 감소된다.

일부 실시예에서, 상기 스캔모듈(22)은 상기 가동부(231)에 설치되고 상기 가동부(231)의 회전 각도 또는 흔들림 각도를 측정하는 각도 측정 코일(25)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 각도 측정 코일(25)은 상기 내부 프레임(2311)에 설치되고 상기 내부 프레임(2311)의 회전 각도 또는 흔들림 각도를 측정할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 스캔모듈(22)은 상기 스캔모듈(22)의 기계 고장 등을 검지하기 위한 위치 센서(미도시)를 더 포함하며, 상기 위치 센서는 상기 가동부(231)에 설치되거나, 또는 상기 가동부(231) 외부에 설치되어 상기 가동부(231)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 위치 센서가 상기 가동부(231) 외부에 설치되는 경우, 상기 가동부(231)에 접촉(contact)소자가 더 설치되어 있고, 상기 가동부(231)는 상기 접촉 소자에 의해 상기 위치 센서와 전기적으로 연결되며, 상기 위치 센서는 전기학 소자 또는 로직회로 등일 수 있다.

설명해야 할 것은, 도 4에 나타낸 구조 블록도에서 점선이 나타낸 구조는 선택적인 구조로서, 본 발명의 실시예를 제한하기 위한 것이 아니다. 도 4의 구조 블록도는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔모듈(22)이 포함하는 주요 부재, 각 부재 사이의 관계 및 각 부재의 기능을 중점적으로 설명하고, 와이어, 브라켓 등과 같은 부차적인 부재를 생략하였음을 이해할 수 있을 것이다.

이어서 도 1을 참조하면, 일부 실시예에서 상기 검지모듈(13)은 광전 센서 및 프로세서를 포함할 수 있으며, 상기 광전 센서는 상기 광전달모듈(112)이 반사한 레이저 빔의 에코신호를 수신하고 광신호를 전기신호로 전환하며, 상기 프로세서는 상기 전기신호를 처리하고 계산을 통해 3차원 공간의 이미지를 획득함으로써 3차원 공간 내의 장애물 정보를 획득한다.

일부 실시예에서, 상기 장애물 정보는 3차원 공간 내의 장애물의 거리, 속도 또는 방향 등의 정보를 포함할 수 있다. 상기 레이저 레이더 시스템(10)이 3차원 공간 내의 장애물의 거리를 검지하는 경우, 상기 프로세서는 비행시간(Time of Flight, TOF)방법을 통해 장애물과 상기 레이저 레이더 시스템(10) 사이의 거리를 계산한다. 상기 스캔모듈(12)을 통해 전체 목표 영역을 스캔하고 검지함으로써 3차원 이미징을 구현할 수 있다.

본 기술분야의 기술자가 본 발명을 더욱 명백하게 이해하고 실시할 수 있도록 하기 위해, 본 발명의 실시예는 또한 다른 레이저 레이더 시스템을 제공한다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템(30)의 구조 사시 모식도(1)이고, 도 6은 본 발명의 도 5에 나타낸 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템(30)의 평면도(1)이며, 도 6에 나타낸 평면도에서는 상기 레이저 레이더 시스템(30)의 내부 구조를 더욱 명확하게 나타내기 위해 광원(311)을 생략하였다.

일부 실시예에서, 상기 레이저 레이더 시스템(30)은 레이저 생성모듈(31), 스캔모듈(32), 검지모듈(33) 및 제어모듈(34)을 포함할 수 있고, 상기 레이저 생성모듈(31)은 광원(311) 및 광전달모듈(312)을 포함하며, 상기 광원(311)은 레이저 빔을 형성하고, 상기 광전달모듈(312)은 기설정된 광경로를 따라 상기 레이저 빔을 전달한다.

일부 실시예에서, 상기 제어모듈(34)은 제어회로기판일 수 있다.

본 실시예에서, 상기 레이저 생성모듈(31), 상기 스캔모듈(32), 상기 검지모듈(33) 및 상기 제어모듈(34)의 주요 기능은 도 1 내지 도 4에 나타낸 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템(10)의 대응하는 모듈을 참고하여 설명할 수 있으므로, 여기서 더 이상 설명하지 않는다. 이하에서는 본 실시예와 상기 실시예의 차이점에 대해 상세하게 설명하기로 한다.

일부 실시예에서, 상기 레이저 레이더 시스템(30)은 상기 레이저 생성모듈(31), 스캔모듈(32), 검지모듈(33) 및 제어모듈(34)을 수납시키기 위한 케이스(미도시)를 더 포함한다. 상기 레이저 레이더 시스템(30)의 내부 구조를 명확하게 나타내기 위해, 도 5 및 도 6에서는 단지 상기 케이스의 하나의 측벽(351) 및 베이스(352)를 나타낸다.

일부 실시예에서, 상기 광원(311)은 반도체 레이저, 파장 동조 가능 고체 레이저 또는 광섬유 레이저 등과 같은 레이저일 수 있으며, 상이한 유형의 레이저는 서로 다른 파장을 가진 레이저 빔을 생성할 수 있다. 예를 들면, 상기 광원(311)이 반도체 레이저인 경우 근적외선 레이저 빔을 생성할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 광원(311)은 상기 케이스의 정상부 공간 내에 설치될 수 있다. 구체적으로, 상기 광원(311)은 상기 케이스의 정상부 내면(미도시)과 밀접하게 접합될 수 있고, 상기 광원(311)이 발생한 열은 상기 케이스를 통해 방열될 수 있으며, 또는 상기 광원(311)과 상기 케이스의 정상부 내면 사이에는 방열패드 등의 방열부재를 수납시키기 위한 기설정된 거리가 구비될 수 있고, 상기 기설정된 거리는 5mm 내지 1cm일 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 광원(311)의 정상부와 상기 케이스의 정상부 내면 사이의 면적 비례를 조절함으로써 다양한 방열 효과를 구현할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 광원(311) 주위에는 히트 파이프 또는 열전도 겔 등 열전도장치를 설치하거나, 냉각수 또는 냉각 가스 등 냉각장치를 더 설치하여 방열 효과을 더욱 강화시킬 수도 있다.

일부 실시예에서, 상기 광원(311)은 레이저일 수 있고, 상기 레이저(311)는 상기 케이스의 정상부에 설치될 수 있으며, 상기 광전달모듈(312)은 상기 케이스의 바닥부에 설치될 수 있고, 상기 레이저(311)는 광섬유를 포함할 수 있으며, 상기 레이저(311)는 상기 광섬유(미도시)에 의해 상기 광전달모듈(312)과 결합된다. 구체적으로, 상기 광섬유는 상기 레이저(311)의 측면으로부터 인출되어 상기 광전달모듈(312)에 결합될 수 있는데, 예를 들면 상기 광전달모듈(312)은 시준모듈(313)을 포함하고 상기 광섬유는 상기 시준모듈(313)에 결합되어 상기 레이저(311) 측면과 상기 광전달모듈(312) 사이에 위치하는 광섬유가 수직방향으로 연장되도록 할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 광원(311)은 상기 광원(311)이 생성한 레이저 빔의 광 강도 분포를 조절하는 광 강도 조절소자를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 광원(311)은 반도체 레이저일 수 있고, 상기 반도체 레이저의 발광소자는 레이저 다이오드를 포함하며, 레이저 다이오드 기반 발광소자가 생성한 광 강도는 통상 가우스분포를 나타나기 때문에, 레이저 레이더 시스템(30)의 생성 강도가 허용 가능한 한계 이하에 유지되고 전광선속이 감쇠되지 않도록 확보하기 위해, 상기 광 강도 조절소자는 상기 발광소자에 설치되고 상기 레이저 레이더 시스템(30)이 생성한 레이저 빔의 피크 강도를 낮추기 위한 렌즈소자일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 렌즈소자는 가우스분포를 플랫 톱 분포로 변환시킬 수 있는 회절 광학소자일 수 있다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 도 5에 나타낸 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템(30)의 측면도이다. 일부 실시예에서, 상기 레이저 레이더 시스템(30)은 상기 케이스의 하나의 측벽(351)에 감입되게 설치되는 프런트 윈도우(3512)를 더 포함하며, 상기 케이스의 하나의 측벽(351)은 벽부(3511) 및 상기 프런트 윈도우(3512)를 포함할 수 있고, 상기 프런트 윈도우(3512)는 상기 스캔모듈(32)이 반사한 레이저 빔, 및 3차원 공간 내의 장애물이 반사한 레이저 빔의 에코신호를 투과시킨다.

일부 실시예에서, 상기 프런트 윈도우(3512)는 상기 케이스의 베이스(352)에 대해 경사 각도로 설치되는데, 그 실질적 메커니즘은 프런트 윈도우(3512)에 의해 반사된 상기 출사광의 미광이 원 경로를 따라 상기 케이스 내부로 되돌아오는 것을 방지하도록 상기 프런트 윈도우(3512)가 상기 레이저 레이더 시스템(30)에 대해 기설정된 방향의 출사광을 따라 경사 각도로 설치됨으로써, 상기 레이저 레이더 시스템(30)의 신호 대 잡음비를 향상시키는 것이다.

일부 실시예에서, 상기 스캔모듈(32)은 3차원 공간으로 반사된 레이저 빔의 방향을 변환시키는데, 즉 상기 스캔모듈(32)의 반사 광선은 여러 방향을 향하므로 상기 레이저 레이더 시스템(30)의 출사 광선도 여러 방향을 향하며, 이때 상기 프런트 윈도우(3512)를 상기 스캔모듈(32)이 기설정된 스캔 각도(예를 들면 0도)에서 반사한 레이저 빔과 경사진 협각을 이루도록 설치할 수 있으며, 그중 상기 스캔 각도는 상기 스캔모듈(32)의 그 초기 위치에 대한 편위 각도로 설정되고, 상기 0도인 스캔 각도는 상기 스캔모듈(32)이 그 초기 위치에 대해 편위되지 않았음을 의미한다. 구체적으로, 상기 스캔모듈(32)은 수평방향과 수직방향을 따라 스캔하고, 상기 0도인 스캔 각도는 상기 스캔모듈(32)이 수평방향을 따라 스캔한 0도, 및 수직방향을 따라 스캔한 0도를 동시에 만족할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 스캔모듈(32)의 수직방향에서의 스캔 각도가 0도인 경우, 상기 스캔모듈(32)은 상기 케이스의 베이스(352)에 수직되는데, 즉 상기 스캔모듈(32)이 0도인 스캔 각도에서 반사한 레이저 빔은 상기 케이스의 베이스(352)와 평행되고, 상기 프런트 윈도우(3512)는 상기 베이스(352)에 대해 기설정된 범위 내의 경사 각도로 설치될 수 있다. 구체적으로, 상기 프런트 윈도우(3512)와 상기 케이스의 베이스(352) 사이의 협각은 둔각(도 5 참고)일 수 있으며, 상기 케이스의 베이스(352)가 수평면과 평행되면 상기 프런트 윈도우(3512)와 수직방향의 협각 범위는 10도 내지 20도일 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 프런트 윈도우와 상기 케이스의 베이스 사이의 협각은 예각일 수도 있다.

일부 실시예에서, 상기 프런트 윈도우(3512)는 레어저 미러일 수도 있는데, 레어저 미러를 설치함으로써 스캔모듈(32)을 비산물과 작업 장소 내의 다른 위험으로부터 보호할 수 있으며, 레어저 미러는 일반적으로 특정 파장의 레이저에 대한 투과가 높은 재료를 사용하고, 반사로 인한 손실이 감소되도록 반사 방지막을 증착한다.

상기 프런트 윈도우(3512)의 구조는 여러가지가 있을 수 있는데, 도 7에 나타낸 실시예에서 상기 프런트 윈도우(3512)는 상기 벽부(3511) 아래에 설치된다. 다른 실시예에서, 상기 프런트 윈도우는 도 8과 같이 다른 방식으로 상기 케이스의 측벽에 감입될 수 있는데, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템의 케이스 측벽(451)과 베이스(452)의 구조 모식도이며, 그중 프런트 윈도우(4512)는 상기 케이스의 측벽(451)의 중간 영역에 감입되게 설치되고, 벽부(4511)는 상기 프런트 윈도우(4512)를 둘러싸도록 설치된다.

도 9 및 도 10을 함께 참조하면, 도 9는 본 발명의 도 5에 나타낸 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템(30)의 구조 사시 모식도(2)이고, 도 10은 본 발명의 도 5에 나타낸 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템(30)의 평면도(2)이다. 편의상, 도 9 및 도 10에서 상기 레이저 레이더 시스템(30)의 일부 구조(예컨대, 광원(311), 제어모듈(34) 및 차광 커버(335) 등)를 생략하여 상기 검지모듈(33)의 구조를 나타낸다.

일부 실시예에서, 상기 검지모듈(33)은 서브 필터링모듈(331), 회집모듈(332), 및 서브 검지모듈(333)을 포함할 수 있다. 그중, 상기 서브 필터링모듈(331)은 상기 광전달모듈(312)이 반사한 레이저 빔의 에코신호 중의 파장이 기설정된 파장 범위가 아닌 광신호를 필터링하고, 상기 회집모듈(332)은 상기 서브 필터링모듈(331)을 투과한 레이저 빔의 에코신호를 회집하며, 상기 서브 검지모듈(333)은 상기 회집모듈(332)이 회집한 레이저 빔의 에코신호를 수신하고 처리하여 3차원 공간 내의 장애물 정보를 획득한다.

일부 실시예에서, 상기 서브 필터링모듈(331)은 파장 동조 가능 필터 또는 협대역 필터일 수 있으며, 상기 회집모듈(332)은 회집 렌즈일 수 있고, 상기 서브 검지모듈(333)은 광전 센서일 수 있다. 구체적으로, 상기 광전 센서는 PIN 광전 센서, 애벌란치 포토다이오드(Avalanche Photo Diode, APD) 또는 가이거 모드 애벌란치 포토다이오드(Geiger-mode Avalanche Photodiode, GM-APD)일 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 검지모듈(33)은 차광 커버(335)를 더 포함할 수 있으며(도 5 및 도 6 참고)，상기 서브 필터링모듈(331)과 상기 회집모듈(332)은 상기 차광 커버(335) 내에 설치된다.

일부 실시예에서, 상기 서브 검지모듈(333)은 광전 센서 및 프로세서를 포함할 수 있으며, 그중 상기 광전 센서는 상기 회집모듈(332)이 회집한 레이저 빔의 에코신호를 수신하고 광신호를 전기신호로 전환시키고, 상기 프로세서는 상기 전기신호를 처리하고 계산을 통해 3차원 공간 내의 장애물 정보를 획득한다.

일부 실시예에서, 상기 서브 검지모듈(333)은 광학 집중기를 더 포함할 수 있으며, 상기 광학 집중기는 상기 광전 센서의 광전 검지 어레이 중의 단일 광전 검지 소자와 결합될 수 있고, 상기 광전 검지 소자를 보호할 수 있을 뿐만 아니라, 더 큰 각도 범위 내의 입사광을 수집할 수도 있으며, 상기 광학 집중기는 돔 렌즈(domed lens) 또는 집광형 집열기(Compound Parabolic Concentrator, CPC) 등과 같은 몰딩 렌즈일 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 장애물 정보는 3차원 공간 내의 장애물의 거리, 속도 또는 방향 등의 정보를 포함한다. 상기 레이저 레이더 시스템(30)이 3차원 공간 내의 장애물의 거리를 검지하는 경우, 상기 프로세서는 비행시간(Time of Flight, TOF)방법에 의해 장애물과 상기 레이저 레이더 시스템(30) 사이의 거리를 계산한다. 상기 스캔모듈(32)을 통해 전체 목표 영역을 스캔하고 검지함으로써 3차원 이미징을 구현할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 레이저 레이더 시스템(30)은 각종 회로기판, 각 모듈의 브라켓, 및 와이어 등을 더 포함할 수도 있다. 상기 회로기판은 전원회로, 제어회로 및 처리회로를 포함할 수 있고, 상기 브라켓은 상기 광원(311)의 브라켓, 상기 스캔모듈(32)의 스캔 미러(36)의 프레임(37), 및 상기 서브 검지모듈(333)의 브라켓 등을 포함할 수 있다.

배경기술에 따르면, 기존의 레이저 레이더는 소형화 요구를 만족하기가 어렵고, 레이저 레이더의 광원 및 이와 관련된 광경로 설계가 통상 레이저 레이더 내부의 큰 공간을 차지하기 때문에, 광원과 광전달부재가 차지하는 공간을 감소시키는 것이 상기 레이저 레이더 시스템의 부피를 줄이는 효과적인 방법이다.

이를 위해, 본 발명의 실시예는 또한 본 발명의 상기 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템에 사용되는 광전달모듈을 제공한다. 이하에서는 도 11 내지 도 13b를 참고하여 본 발명의 도 5 내지 도 10에 나타낸 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템(30)의 광전달모듈(312)의 구조 및 기능을 상세하게 설명하기로 한다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광전달모듈(312)의 구조 사시 모식도이고, 도 12a, 12b 및 12c는 각각 본 발명의 도 11에 나타낸 실시예에 따른 광전달모듈(312)의 정면도, 평면도 및 우측도이다.

일부 실시예에서, 상기 광전달모듈(312)은 3개의 서브 전달모듈과 하나의 지지체(316)를 포함할 수 있으며, 상기 3개의 서브 전달모듈은 각각 상기 지지체(316)의 제1단, 제2단과 제3단에 설치되는 시준모듈(313), 반사모듈(314) 및 분광모듈(315)일 수 있고, 상기 지지체(316)에는 광선이 통과되는 제1 광 통로와 제2 광 통로가 더 설치되어 있으며, 상기 제1단과 상기 제2단은 상기 제1 광 통로에 의해 연통되고, 상기 제2단과 상기 제3단은 상기 제2 광 통로에 의해 연통된다.

그중, 상기 시준모듈(313)은 빔을 평행 빔으로 조절하고, 상기 반사모듈(314)은 상기 시준모듈(313)에 의해 조절된 평행 빔을 상기 분광모듈(315)로 반사시키며, 상기 분광모듈(315)은 상기 반사모듈(314)이 반사한 평행 빔을 투과시키고 평행 빔의 에코신호를 반사시키며, 상기 평행 빔의 에코신호는 3차원 공간의 장애물이 상기 평행 빔을 반사시킴으로써 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 빔은 상기 광원(311)이 생성한 레이저 빔이다. 그러나, 상기 광전달모듈(312)은 레이저 빔을 전달하는 것에 제한되지 않는다.

일부 실시예에서, 상기 시준모듈(313)은 시준 렌즈일 수 있으며, 상기 시준 렌즈는 하나 또는 한 조(즉 복수개)의 렌즈로 구성될 수 있고, 상기 반사모듈(314)은 표면에 반사막이 구비되어 반사율이 향상되는 고반사율 가진 반사 미러일 수 있으며, 상기 분광모듈(315)은 개구 반사 미러, 반투과-반반사 미러, 편광 빔 스플리터 또는 코팅 방식을 사용한 빔 스플리터 등일 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 광원(311)은 광섬유에 의해 상기 광전달모듈(312)의 시준모듈(313)과 결합되고, 상기 시준모듈(313)은 광섬유 시준기일 수 있다.

도 13a 및 도 13b을 참조하면, 도 13a는 한 시각에서 바라본 본 발명의 도 11에 나타낸 실시예에 따른 광전달모듈(312)의 지지체(316)의 구조 사시 모식도(1)이고, 도 13b는 다른 시각에서 바라본 본 발명의 도 11에 나타낸 실시예에 따른 광전달모듈(312)의 지지체(316)의 구조 사시 모식도(2)이다.

일부 실시예에서, 상기 지지체(316)는 제1 표면(3161), 제2 표면(3162) 및 제3 표면(3163)을 포함한다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 상기 시준모듈(313), 반사모듈(314) 및 분광모듈(315)은 각각 상기 제1 표면(3161), 제2 표면(3162) 및 제3 표면(3163)에 설치될 수 있다. 구체적으로, 상기 시준모듈(313), 반사모듈(314) 및 분광모듈(315) 각각의 입사면은 각각 상기 제1 표면(3161), 제2 표면(3162) 및 제3 표면(3163)에 평행되게 설치될 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 지지체(316)에는 상기 제1 표면(3161)과 상기 제2 표면(3162)을 연통시키고 제1 방향(A)으로 연장되는 제1 광 통로(316a), 및 상기 제2 표면(3162)과 상기 제3 표면(3163)을 연통시키고 제2 방향(B)으로 연장되는 제2 광 통로(316b)가 설치될 수 있다. 그중, 상기 제1 표면(3161)은 상기 제1 방향(A)과 상호 수직되고, 상기 제2 표면(3162)은 상기 제1 방향(A) 및 상기 제2 방향(B)과 모두 45도의 협각을 이루며, 상기 제3 표면(3163)은 상기 제2 방향(B)과 45도의 협각을 이루고, 상기 제1 방향(A)은 상기 제2 방향(B)과 상호 수직된다.

일부 실시예에서, 상기 제1 광 통로(316a)와 상기 제2 광 통로(316b)는 모두 중공 스루홀인데, 즉 상기 스루홀 내에는 공기이다. 다른 실시예에서, 상기 제1 광 통로(316a)와 상기 제2 광 통로(316b)는 광투과 매체가 충전된 스루홀일 수 있다.

본 실시예에서, 상기 제1 광 통로(316a)와 상기 제2 광 통로(316b)는 상호 연통되고 굴곡선 형태를 나타내며, 상기 지지체(316) 내부 공간의 이용율을 향상시키는 데 유리하고, 광경로가 상기 지지체(316)를 제외하고 차지한 공간을 감소시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 지지체(316)는 일체 성형 부재일 수 있다. 상기 지지체(316)의 바닥부에는 스크류를 통해 상기 광전달모듈(312)을 다른 장치에 고정시키기 위한 스크류 홀(미도시)이 더 설치되어 있을 수 있다. 예를 들면, 스크류를 통해 상기 광전달모듈(312)을 상기 레이저 레이더 시스템(30)의 케이스의 베이스(352)에 고정시킬 수 있다.

설명해야 할 것은, 상기 실시예에서는 상기 광전달모듈(312)이 3개의 서브 전달모듈을 포함하는 것을 예로 하여 상기 지지체(316)의 구조를 설명하였으나, 다른 실시예에서 상기 광전달모듈이 포함한 서브 전달모듈의 개수는 3개에 제한되지 않고, 4개, 5개 또는 6개 등일 수 있으며, 이때 상기 광전달모듈의 구조, 기능 또는 광경로 설계 등에 대한 요구를 만족하도록 상기 지지체의 구조에 대응하게 변화되어야 한다.

또 다른 실시예에서, 상기 광전달모듈은 상기 반사모듈을 포함하지 않고, 상기 실시예의 45도의 반사 미러(314) 대신 광섬유를 사용하여 상기 광원(311)이 생성한 레이저 빔을 시프트시키는 기능을 구현할 수 있다. 구체적으로, 상기 레이저 레이더 시스템(30)은 상기 광원(311)과 상기 광전달모듈 사이에 설치되는 광섬유를 더 포함하며, 상기 광전달모듈은 지지체, 및 상기 지지체에 설치되는 적어도 하나의 서브 전달모듈을 포함할 수 있고, 상기 지지체에는 광선이 통과되는 광 통로가 설치되어 있으며, 상기 적어도 하나의 서브 전달모듈은 상기 광 통로를 따라 순차적으로 설치되고 기설정된 광경로를 따라 빔을 전달하기 위한 것이며, 상기 광섬유는 상기 지지체의 일측에 설치될 수 있고 일단은 광원에 연결되며 타단은 상기 광섬유 내의 빔의 전파방향을 변환시킴으로써, 상기 광섬유의 타단에서 출사된 빔이 상기 지지체의 하나의 상기 서브 전달모듈에 입사되도록 한다.

일부 실시예에서, 상기 지지체는 제1단, 제2단, 및 상기 제1단과 제2단을 연통시키는 하나의 광 통로를 구비할 수 있으며, 상기 광전달모듈은 상기 제1단과 제2단에 각각 설치되는 2개의 서브 전달모듈을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 2개의 서브 전달모듈은 각각 시준모듈과 분광모듈일 수 있으며, 상기 광섬유는 상기 시준모듈의 일측에 설치될 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 광섬유의 말단(즉, 상기 광섬유의 타단)을 절단하여 상기 광섬유의 말단의 단면이 상기 광섬유의 광축과 45도의 협각을 이루도록 하고, 상기 단면에 고반사 코팅을 도포하여 거울을 형성함으로써, 상기 광섬유 내의 빔이 상기 단면에서 반사된 후 상기 지지체의 하나의 서브 전달모듈(예컨대 상기 실시예의 시준모듈)에 입사되고, 상기 빔은 상기 시준모듈에 의해 시준된 후 상기 분광모듈에 입사된다.

또 다른 실시예에서는 광섬유의 타단의 단면을 임의의 각도로 절단하여 상기 광섬유의 타단의 단면이 상기 광섬유의 광축과 기설정된 협각을 이루도록 하고, 광선의 상기 광섬유 타단의 단면에서의 굴절에 의해 광선의 전파방향을 변환시키는데, 즉 광섬유 내의 빔이 상기 단면에서 굴절되어 상기 지지체의 하나의 서브 전달모듈에 입사된다. 또한, 광섬유 이외에도 상기 광전달모듈의 45도 반사 미러 대신 광도파로를 사용할 수도 있다.

일부 실시예에서, 상기 시준모듈과 분광모듈은 각각 상기 하나의 광 통로와 상호 수직될 수 있다.

이하, 도 5 내지 도 10, 및 도 11 내지 도 13b를 함께 참조하여 상기 레이저 레이더 시스템(30)의 광경로를 설명한다.

본 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템(30)의 광경로는 제1 광경로(즉, 생성 경로) 및 제2 광경로(즉, 수신 경로)를 포함한다.

상기 제1 광경로에서, 상기 광원(311)은 레이저 빔을 생성하고, 상기 레이저 빔은 광섬유(미도시)에 의해 상기 광전달모듈(312)의 시준모듈(313)로 전달되며, 상기 시준모듈(313)은 상기 레이저 빔을 평행 레이저 빔으로 조절시키고, 상기 평행 레이저 빔은 상기 반사모듈(314)에 의해 상기 분광모듈(315)에 반사된 후 상기 분광모듈(315)에 의해 상기 스캔모듈(32)을 투과하며, 상기 스캔모듈(32)은 상기 평행 레이저 빔을 상기 프런트 윈도우(3512)로 반사시키고, 상기 평행 레이저 빔은 상기 프런트 윈도우(3512)를 거쳐 3차원 공간으로 투과된다.

상기 제2 광경로에서, 상기 평행 레이저 빔에 의해 조사된 상기 3차원 공간 내의 장애물이 상기 레이저 빔을 반사시켜 레이저 빔의 에코신호를 형성하며, 상기 레이저 빔의 에코신호는 상기 프런트 윈도우(3512)를 거쳐 상기 스캔모듈(32)로 투과되고, 상기 스캔모듈(32)은 상기 레이저 빔의 에코신호를 상기 분광모듈(315)로 반사시키며, 상기 분광모듈(315)은 상기 레이저 빔의 에코신호를 상기 서브 필터링모듈(331)로 반사시키고, 상기 서브 필터링모듈(331)에 의해 필터링된 레이저 빔의 에코신호는 상기 회집모듈(332)에 의해 회집되어 상기 서브 검지모듈(333)에 의해 수신된다.

상기 제1 광경로의 상기 분광모듈(315)과 상기 3차원 공간의 장애물 사이에 개재된 부분과 상기 제2 광경로의 상기 3차원 공간의 장애물과 상기 분광모듈(315) 사이에 개재된 부분은 광축이 평행되거나 중첩되는데, 즉 상기 레이저 레이더 시스템(30)은 동축 시스템이다. 다른 실시예에서, 상기 제1 광경로와 제2 광경로는 평행되거나 중첩되지 않을 수도 있으며, 상기 레이저 레이더 시스템은 비동축 시스템이다.

일부 실시예에서, 상기 분광모듈(315)은 개구 반사 미러로서, 제1 광경로에서 상기 반사모듈(314)이 반사한 평행 레이저 빔은 상기 개구 반사 미러의 구멍에 의해 상기 스캔모듈(32)로 투과되고, 제2 광경로에서 상기 레이저 빔의 에코신호는 상기 스캔모듈(32)에 의해 상기 개구 반사 미러의 구멍 옆의 반사 거울에 반사된 후 상기 구멍 옆의 반사 거울에 의해 상기 서브 필터링모듈(331)로 반사된다.

본 발명의 실시예는 또한 레이저 생성모듈을 제공한다. 상기 레이저 생성모듈은 광원과 본 발명의 상기 실시예에 따른 광전달모듈을 포함할 수 있으며, 상기 광원은 레이저 빔을 생성하고, 상기 광전달모듈은 기설정된 광경로를 따라 상기 광원이 생성한 레이저 빔을 전달한다. 구체적으로, 상기 레이저 생성모듈은 광원과 도 2에 나타낸 실시예에 따른 광전달모듈(112)을 포함할 수도 있고, 또는 광원과 도 11 내지 도 13b에 나타낸 실시예에 따른 광전달모듈(312)을 포함할 수도 있다.

일부 실시예에서, 상기 광원은 레이저일 수 있으며, 서로 다른 유형의 레이저는 상이한 파장의 레이저 빔을 형성할 수 있다. 상기 “레이저 빔”은 레이저 펄스 또는 연속 레이저 등일 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

일부 실시예에서, 상기 레이저 생성모듈이 광섬유를 더 포함할 수 있고, 또는 상기 레이저 자체가 광섬유를 포함할 수 있으며, 상기 레이저와 상기 광전달모듈은 상기 광섬유에 의해 결합될 수 있고, 상기 레이저는 상기 광전달모듈 위(예컨대 사상방)에 설치될 수 있으며, 상기 광섬유의 일단은 상기 레이저의 측면으로부터 인출될 수 있고, 그 타단은 상기 광전달모듈에 결합되어 상기 레이저와 광전달모듈 사이에 위치한 광섬유가 수직방향으로 연장되도록 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 레이저 생성모듈은 레이저 레이더 시스템에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 레이저를 광원으로 하는 다른 기기에 사용될 수도 있다. 상기 광전달모듈의 구조와 광경로가 모두 콤팩트 설계를 만족하므로, 상기 레이저 생성모듈이 실제 차지한 공간이 절감되고, 상기 레이저 생성모듈의 소형화 기기에서의 적용이 확장된다.

배경기술에 따르면, 기존의 레이저 레이더는 사이즈가 큰 거울과 큰 광학 스캔 각도를 구현할 수 없다. 장거리의 레이저 레이더 시스템은 수신 시 큰 광학 구경(즉 사이즈가 큰 거울)을 요구할 뿐만 아니라, 큰 광학 스캔 각도(예컨대, 진동 미러의 광학 스캔 각도는 일반적으로 수직방향에서 40도 정도, 수평방향에서 최대 120도 정도여야 함)를 요구한다. 기존 기술에서 발전이 성숙한 전자기 스캔 미러의 거울과 프레임 구조는 통상 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 공정에 의해 제작되는데, MEMS 공정으로 제작한 진동 미러는 큰 각도에 따른 스캔이 구현되지 못하며, 거울 사이즈가 작고(일반적으로 직경 1mm 내지 2mm) 거울의 평활도를 확보할 수 없는 등과 같은 문제가 있으므로, 진동 미러의 큰 필드 각도, 장거리의 레이저 레이더와 같은 특정한 환경에서의 적용에 한계가 있다.

이에 따라, 본 발명의 실시예는 또한 상기 레이저 레이더 시스템의 스캔모듈을 개선하여 그 광학 스캔 각도와 거울 사이즈를 증대하였다.

이하, 도 14 내지 도 22를 참조하여 본 발명의 도 5 내지 도 10에 나타낸 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템(30)의 스캔모듈(32)의 구조와 기능을 상세하게 설명하기로 한다. 설명해야 할 것은, 도 5 내지 도 6, 및 도 9 내지 도 10에 나타낸 스캔모듈(32)은 스캔 미러(36)(도 9 참조)와 프레임(37)을 포함하며, 상기 스캔 미러(36)는 상기 프레임(37) 내부에 설치된다. 도 14 내지 도 22에서는 단지 스캔 미러(36)의 구조를 상세하게 설명한다.

도 14 내지 도 16은 각각 서로 다른 시각에서 바라본 상기 스캔 미러(36)의 구조 사시 모식도이고, 도 17은 본 발명의 도 14에 나타낸 실시예에 따른 스캔 미러(36)의 스캔 베이스(361)와 자성체(362)의 구조 사시 모식도이다.

일부 실시예에서, 상기 스캔 미러(36)는 스캔 베이스(361), 자성체 유닛 및 구동 코일(363)을 포함할 수 있다(도 16 참조).

도 17을 참조하면, 상기 스캔 베이스(361)는 가동부(3611), 제1 비틀림 축(3612) 및 지지부(3613)를 포함할 수 있으며, 상기 가동부(3611)는 상기 제1 비틀림 축(3612)에 의해 상기 지지부(3613)와 결합되고 상기 제1 비틀림 축(3612)을 맴돌면서 회전하거나 흔들린다.

일부 실시예에서, 상기 자성체 유닛은 상기 스캔 베이스(361)의 두께방향 양측에 대향하도록 설치되는 자성체(362)를 포함할 수 있고, 상기 스캔 베이스(361)의 두께방향에서 대향하는 2개의 자성체(362)의 자극 방향이 반대되는데, 즉 상기 대향하는 2개의 자성체(362)의 같은 자극(예컨대 N극 또는 S극(도 17의 실선 화살표 참고))이 마주하여 자기장이 압박되어 상기 스캔 베이스(361)가 존재하는 평면에 분포하게 된다. 구체적으로, 각 자성체(362)의 자극 방향은 상기 스캔 베이스(361) 표면에 수직될 수 있다. 상기 스캔 베이스(361)의 동일 측에 위치하는 자성체(362)는 각각 상기 제1 비틀림 축(3612)의 양측에 설치될 수 있고, 상기 제1 비틀림 축(3612) 양측에 위치하는 자성체(362)의 자극 방향이 반대되어 상기 스캔 베이스(361)가 존재하는 평면 내에서 단일 방향의 자기장이 형성하게 된다. 상기 구동 코일(363)은 상기 가동부(3611)에 설치되어 상기 가동부(3611)가 상기 제1 비틀림 축(3612)을 맴돌면서 회전되거나 또는 흔들릴 수 있도록 한다. 상기 스캔 베이스(361)에 단지 하나의 비틀림 축이 설치되어 있는 경우, 상기 스캔 미러(36)는 1차원 진동 미러이다.

일부 실시예에서, 상기 자성체(362)는 상기 가동부(3611)를 둘러싸도록 설치되고, 상기 자성체(362)와 상기 가동부(3611) 사이에 기설정된 거리가 구비되어 상기 가동부(3611)의 움직임을 간섭하지 않는다. 상기 가동부(3611)가 상기 스캔 베이스(361)의 표면에 평행되면, 상기 자성체(362)는 상기 가동부(3611)의 일측을 둘러싸면서 상기 구동 코일(363)과 평행되어 상기 자성체(362)와 상기 구동 코일(363) 사이의 거리가 축소되고, 자기장 및 구동력이 증대됨으로써, 상기 가동부(3611)의 회전각, 상기 스캔 미러(36)의 광학 스캔 각도가 증대된다.

일부 실시예에서, 상기 스캔 베이스(361)의 중심에는 개구(미도시)가 구비되고, 상기 가동부(3611)는 상기 개구에 감입되게 설치되며, 상기 가동부(3611)가 초기 위치에 위치하면 상기 가동부(3611)는 상기 지지부(3613)의 표면과 평행될 수 있고, 상기 가동부(3611)가 상기 초기 위치를 벗아나 회전하기 시작하면 상기 가동부(3611)가 존재하는 평면과 상기 지지부(3613)가 존재하는 평면은 일정한 협각을 이루는데, 즉 상기 가동부(3611)가 상기 스캔 베이스(361)의 면내로부터 면외로 회전하게 된다. 다른 실시예에서, 상기 가동부의 초기 위치는 상기 스캔 베이스의 면외에 위치할 수도 있고, 상기 가동부는 상기 스캔 베이스의 면외로부터 면내로 회전할 수도 있다. 일부 실시예에서, 상기 구동 코일(363)에 교류 전류가 입력되면, 상기 가동부(3611)는 상기 스캔 베이스(361)의 면내와 면외 사이에서 왕복 이동(즉 흔들림)하게 된다.

일부 실시예에서, 상기 스캔 베이스(361) 양측에 위치하는 자성체(362)는 상기 스캔 베이스(361) 표면에 평행되게 설치될 수 있고, 상기 자성체(362)의 자극 방향은 상기 스캔 베이스(361)의 표면에 수직되거나, 또는 상기 스캔 베이스(361) 표면과 경사진 협각을 이룰 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 가동부(3611)는 내부 프레임(3611a), 제2 비틀림 축(3611b) 및 외부 프레임(3611c)을 포함할 수 있으며, 상기 외부 프레임(3611c)은 상기 제1 비틀림 축(3612)에 의해 상기 지지부(3613)와 결합되고 상기 제1 비틀림 축(3612)을 맴돌면서 회전하거나 흔들리며, 상기 내부 프레임(3611a)은 상기 제2 비틀림 축(3611b)에 의해 상기 외부 프레임(3611c)과 결합되고 상기 제2 비틀림 축(3611b)을 맴돌면서 회전하거나 흔들리며, 상기 내부 프레임(3611a)은 평활한 표면을 구비하여 빔을 반사시킨다. 이때, 상기 스캔 미러(36)는 2개의 비틀림 축을 구비하는 2차원 진동 미러이다.

일부 실시예에서, 상기 스캔 베이스(361)의 두께방향에서 대향하는 2개의 자성체(362)의 자극 방향이 반대되는데, 즉 상기 대향하는 2개의 자성체(362)의 같은 자극(예컨대, N극 또는 S극(도 17의 실선 화살표 참고))이 마주한다. 마주하는 2개의 자성체(362)의 자극 방향은 모두 상기 스캔 베이스(361) 표면에 수직될 수 있다. 한편, 상기 제1 비틀림 축(3612)과 상기 제2 비틀림 축(3611b)은 상호 수직될 수 있고, 상기 스캔 베이스(361) 동일 측에 위치하는 자성체(362)는 상기 직교하는 제1 비틀림 축(3612)과 상기 제2 비틀림 축(3611b)에 대해 대각선으로 설치될 수 있으며, 상기 대각선 방향으로 설치된 자성체(362)의 자극 방향이 반대되는데, 즉 수직방향(즉, 상기 스캔 베이스(361)의 두께방향)에서 대향하는 자성체(362)와 수평방향(즉, 상기 스캔 베이스(361)의 표면방향)에서 대향하는 자성체(362)의 자극 방향이 모두 반대되므로 자기장이 압박되어 상기 스캔 베이스(361) 표면에 분포하게 되고, 상기 스캔 베이스(361) 표면에 단일 방향의 자기장(B)(도 17의 쇄선 화살표 참고)이 형성되며, 상기 자기장(B)은 각각 상기 제1 비틀림 축(3612)과 상기 제2 비틀림 축(3611b)에 대해 대략 45도의 협각을 이룬다.

일부 실시예에서, 상기 스캔 베이스(361)의 동일 측에 위치하는 2개의 자성체(362)가 상기 제1 비틀림 축(3612)과 상기 제2 비틀림 축(3611b)에 대해 대각선으로 분포되는 경우, 각 자성체(362)의 상기 구동 코일(363)을 둘러싸는 길이는 상기 구동 코일(363) 둘레의 1/4일 수 있다.

또 다른 실시예에서, 각 자성체(362)가 상기 구동 코일(363)을 둘러싸는 길이를 증대시킴으로써, 자기장의 범위를 증가시켜 상기 구동 코일(363)에 인가하는 자기장을 증대시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 구동 코일(363)은 상기 가동부(3611)를 둘러싸도록 설치되고, 상기 스캔 베이스(361)의 동일 측에 위치하는 2개의 자성체(362)가 상기 제1 비틀림 축(3612)과 상기 제2 비틀림 축(3611b)에 대해 대각선으로 분포되면, 각 자성체(362)가 상기 가동부(3611)를 둘러싸는 길이는 상기 구동 코일(363)의 둘레의 1/4보다 크고 상기 구동 코일(363)의 둘레의 1/2보다 작을 수 있으며, 상기 1/2을 상한으로 하는 것은 자기 회로가 폐합되는 것을 방지하기 위한 것이다. 예를 들면, 각 자성체(362)가 상기 구동 코일(363)을 둘러싸는 길이는 상기 구동 코일(363)의 둘레의 1/3을 차지할 수 있고, 상기 실시예의 1/4 비례보다 약 20%가 증가되었다.

도 18을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스캔 미러의 스캔 베이스(461)와 자성체(462)의 구조 사시 모식도이다. 일부 실시예에서, 상기 자성체 유닛은 상기 스캔 베이스(461)의 두께방향의 일측에 설치되는 자성체(462)를 포함할 수 있고, 상기 자성체(462)와 상기 가동부 사이에는 기설정된 거리가 구비된다. 상기 자성체(462)가 스캔 베이스(461) 일측에 설치되면, 상기 스캔 베이스(461) 타측의 공간을 릴리즈하여 더 큰 스캔 공간과 스캔 각도를 구현할 수 있다. 또한, 자성체를 단일 측에 장착하는 것이 더욱 간편하므로 장착 원가를 더욱 절감할 수 있다.

이어서 도 14 내지 도 17을 참조하면, 일부 실시예에서 상기 스캔 베이스(361)의 재료는 베릴륨 구리 등의 구리 합금, 스틸, 티타늄 합금, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금 또는 탄소 섬유 등의 유기 고분자 재료, 또는 탄회규소(SiC)계 세라믹 등일 수 있으며, 상기 스캔 베이스(361)는 일체로 제조될 수도 있고 별도의 부재에 의해 조립될 수도 있다. 상기 내부 프레임(3611a)의 평활한 표면은 집적 방식에 의해 상기 내부 프레임(3611a)에 일체로 제조될 수 있고, 별도의 조립모듈에 의해 상기 내부 프레임(3611a)에 결합될 수도 있으며, 본 발명의 실시예는 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 상기 내부 프레임(3611a)의 평활한 표면은 금속 재질을 연마함으로써 구현될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 내부 프레임(3611a)의 평활한 표면은 반사 미러일 수 있고, 상기 반사 미러는 상기 내부 프레임(3611a)에 장착된다.

상기 스캔 베이스(361)의 재료가 스틸 시트인 경우, 스틸 시트 가공 기술을 통해 상기 스캔 베이스(361)를 제조할 수 있다. 스틸 시트 가공 기술은 일반적인 기계 가공 공정이므로, 원가가 낮고, 공정이 간단하며, mm 레벨 심지어 cm 레벨의 스캔 미러를 제조할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 자성체 유닛은 상기 스캔 베이스(361) 일측에 설치되는 자기 전도 시트(38)(도 16 참고)를 더 포함하며, 상기 스캔 베이스(361)의 상기 일측에 위치하는 자성체(362)는 상기 자기 전도 시트(38)와 상기 스캔 베이스(361) 사이에 설치되는데, 즉 상기 자기 전도 시트(38)는 상기 자성체(362)의 바닥부에 설치되어 자기 회로를 폐합시키고 상기 스캔 베이스(361) 표면의 자기장을 증대시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 자기 전도 시트(38)는 상기 스캔 베이스(361)의 상기 일측에 위치하는 자성체(362)에 접촉된다. 상기 자기 전도 시트(38)에서 상기 가동부(3611)와 마주하는 영역에는 개구가 설치되어 있을 수 있다.

다른 실시예에서, 상기 자기 전도 시트(38)는 상기 스캔 베이스(361)의 양측에 설치될 수 있고, 상기 스캔 베이스(361)의 동일 측에 위치하는 자성체(362)는 상기 일측에 있는 자기 전도 시트(38)와 상기 스캔 베이스(361) 사이에 설치되는데, 즉 상기 스캔 베이스(361) 양측에 모두 폐합 자기 회로가 형성된다. 상기 자기 전도 시트(38)의 중심에는 개구를 설치하지 않아도 된다.

일부 실시예에서, 상기 자기 전도 시트(38)는 실리콘 스틸 시트일 수 있다.

다른 실시예에서, 상기 자기 전도 시트는 연철, 페라이트, 실리콘 스틸, 페로니켈, 페로알루미늄, 퍼멘더, 퍼멘더 등 산화물, 또는 망간 아연 페라이트 재료 등과 같은 투자율이 높은 다른 재료를 사용할 수도 있는데, 통상 자기 코어로 사용되는 재료는 모두 상기 자기 전도 시트에 적용될 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 자성체 유닛은 각각 상기 스캔 베이스(361) 양측에 설치되고 각각 상기 스캔 베이스(361) 양측에 위치하는 자성체(362)를 지지하기 위한 2개의 자성체 브라켓(39)을 더 포함한다. 상기 스캔 베이스(361) 상측(즉 입사광 측)에 위치하는 자성체 브라켓(39)은 상기 측에 있는 자성체(362)와 상기 스캔 베이스(361) 사이에 설치될 수 있고, 상기 자성체 브라켓(39)은 상기 스캔 베이스(361)의 두께방향에서 상기 자성체(362)와 상기 스캔 베이스(361) 사이에 위치하는 제1 부분(391)(도 14 참고), 및 상기 스캔 베이스(361)의 표면 방향을 따라 대각선으로 분포된 자성체(362) 사이에 위치하는 제2 부분(392)(도 14 참고)를 포함할 수 있다. 상기 스캔 베이스(361) 하측(즉 입사광을 등진 측)에 위치하는 자성체 브라켓(39)은 대각선으로 분포된 자성체(362) 사이에 위치하는 부분만 포함할 수 있다. 상기 자성체 브라켓(39)은 상기 자성체(362)가 존재하는 대각선 방향과 수직되는 다른 대각선 방향을 따라 상기 가동부(3611)를 둘러싸도록 설치되고, 상기 가동부(3611) 사이와 기설정된 거리가 구비되며, 상기 자성체 브라켓(39)과 상기 자성체(362)가 함께 둘러싸면서 상기 가동부(3611)의 회전 또는 흔들림을 허용하는 공간을 형성한다.

일부 실시예에서, 상기 자성체 브라켓(39)은 일체로 제조될 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 자성체 브라켓(39)에는 스크류 또는 노브 등이 관통되어 고정될 수 있는 복수개의 홀(미도시)이 설치되어 있을 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 스캔 베이스(361)의 적어도 일측에 위치하는 자성체 브라켓(39)과 상기 스캔 베이스(361) 사이에는 와이어를 배치하기 위한 기설정된 거리가 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 스캔 베이스(361) 하측(즉 입사광을 등진 측)에 위치하는 자성체 브라켓(39)과 상기 스캔 베이스(361) 사이에는 기설정된 거리가 구비될 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 스캔 미러(36)는 상기 가동부(3611)의 내부 프레임(3611a)에 설치되고 상기 내부 프레임(3611a)의 회전 각도 또는 흔들림 각도를 측정하기 위한 각도 측정 코일(364)을 더 포함한다. 구체적으로, 상기 각도 측정 코일(364)은 상기 내부 프레임(3611a)의 배면, 즉 그 평활한 표면을 등진 면에 설치될 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 구동 코일(363)은 상기 외부 프레임(3611c)에 설치될 수 있다. 구체적으로, 상기 구동 코일(363)은 상기 외부 프레임(3611c)의 배면(도 16 참고), 즉 입사광을 등진 면에 설치될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 구동 코일(363)은 상기 외부 프레임(3611c)의 정면(즉 상기 입사광을 직면하는 면)에 설치될 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 구동 코일(363)은 상기 내부 프레임(3611a)(예컨대, 상기 내부 프레임의 배면(즉 그 평활한 표면을 등진 면))에 설치될 수도 있으며, 이때 상기 스캔 미러(36)는 단일 축 스캔 미러이고, 상기 구동 코일(363)이 상기 외부 프레임(3611c)에 설치되는 것에 비해 상기 스캔 미러(36)의 광학 스캔 각도가 감소된다.

일부 실시예에서, 상기 구동 코일(363)은 와이어를 통해 전원과 연결되고 교류 신호의 구동 전류를 입력할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 외부 프레임(3611c)의 형상은 타원형(도 14 내지 도 17 참고)일 수 있다. 타원형의 외부 프레임의 사용은 소형화 공진 스캔 미러를 구현하고 원가를 더욱 낮추는 데 유리하다. 상기 구동 코일(363)은 상기 외부 프레임(3611c)의 배면에 설치되고 상기 외부 프레임(3611c)을 둘러싸도록 설치될 수 있으며, 상기 구동 코일(363)이 둘러싼 형상도 대응하는 타원형으로 형성되다. 상기 자성체(362)가 상기 가동부(3611)를 둘러싸는 일측은 호면일 수 있고, 상기 호면은 상기 구동 코일(363)의 대응하는 호면 구간(즉 상기 호면과 대응되는 호면 구간)과 평행되며, 이에 따라 상기 자성체(362)와 구동 코일(363) 사이의 거리를 줄이고 상기 구동 코일(363) 표면에 인가하는 자기장을 증대시켜 구동력, 상기 가동부(3611)의 회전각을 증대시키고, 나아가 상기 스캔 미러(36)의 광학 스캔 각도를 증대시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 내부 프레임(3611a)의 형상은 원형, 정사각형, 타원형, 직사각형 및 능형 중의 어느 하나일 수 있다.

도 19를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스캔 미러의 스캔 베이스(561)의 구조 모식도이며, 일부 실시예에서 상기 외부 프레임(5611c)의 형상은 원형일 수 있고, 상기 구동 코일(미도시)이 외부 프레임(5611c)에서 둘러싼 형상도 대응하게 원형일 수 있다.

도 20을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스캔 미러의 스캔 베이스(661)의 구조 모식도이고, 일부 실시예에서 상기 외부 프레임(6611c)의 형상은 다각형일 수 있으며, 상기 구동 코일(미도시)은 상기 외부 프레임(6611c)에 설치되고 상기 외부 프레임(6611c)을 둘러싸도록 설치될 수 있으며, 상기 구동 코일이 둘러싼 형상 또한 다각형이고, 상기 자성체(미도시)의 상기 가동부(6611)를 둘러싸는 일측은 평면일 수 있으며, 상기 평면은 상기 다각형 구동 코일의 일변(즉 상기 평면과 마주하는 일변)과 평행된다. 구체적으로, 상기 외부 프레임(6611c)의 형상은 팔변형일 수 있고, 상기 구동 코일의 형상 또한 팔변형이며, 팔변형의 외부 프레임(6611c)은 타원형의 외부 프레임에 비해 스캔 패턴의 변형을 감소시키고 스캔 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 21 및 도 22를 참조하면, 도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스캔 미러의 자성체(762)의 구조 사시 모식도이고, 도 22는 도 21의 AA1선을 따라 바라본 본 발명의 도 21에 나타낸 실시예에 따른 자성체(762)의 단면도이다.

상기 자성체(762)는 도 14 내지 도 17에 나타낸 실시예에 따른 스캔 미러(36)에 적용될 수 있으며, 도 14 내지 도 17을 함께 참고하면, 일부 실시예에서 상기 자성체(762)의 상기 구동 코일(363)을 둘러싸는 일측(7621)의 상기 스캔 베이스(361)의 두께방향에서의 단면은 호형일 수 있고, 상기 호형의 중심이 상기 자성체(762) 내부로 함몰되어 상기 자성체(762)가 수평방향(즉 상기 스캔 베이스(361)의 표면)에서 상기 구동 코일(363)을 둘러싸면서 설치되도록 할 뿐만 아니라, 수직방향(즉 스캔 베이스(361)의 두께방향)에서도 상기 구동 코일(363)을 둘러싸면서 설치되도록 함으로써, 상기 자성체(762)와 상기 구동 코일(363) 사이의 거리가 더욱 감소되고 자기장이 더욱 증대된다.

여기서, 도 14 내지 도 17에 나타낸 실시예에 따른 스캔 미러(36)를 예로 하여 그 작업 원리를 설명한다. 상기 구동 코일(363)에 구동 전류가 입력되면, 상기 구동 코일(363)의 면내 전류와 면내 자기장(B)이 상호 작용되어 면외 암페어가 발생하게 된다. 각 스캔 축을 넘은 전류의 방향, 즉 상기 스캔 축을 넘은 암페어 방향이 반대되므로, 면내에 위치하고 자기장에 수직되는 토크가 발생하게 되며, 상기 토크는 동시에 상기 2개의 비틀림 축에서 응답을 생성한다. 상기 토크의 주파수 조성에 따라 그중 하나의 비틀림 축의 공진을 선탠적으로 여기시킬 수 있는데, 예를 들면 상기 토크의 주파수 성분이 상기 제1 비틀림 축(3612)의 공진 주파수와 일치하는 경우, 상기 제1 비틀림 축(3612)의 진동이 확대되어 큰 각도의 비틀림이 형성되고 상기 내부 프레임(3611a)이 회전되도록 움직이며, 제1 방향을 따르는 공진모드를 형성하고, 상기 토크의 주파수 성분이 상기 제2 비틀림 축(3611b)의 공진 주파수와 일치하는 경우, 상기 제2 비틀림 축(3611b)의 진동이 확대되어 큰 각도의 비틀림이 형성되고 상기 내부 프레임(3611a)이 회전되도록 움직이며, 제2 방향의 공진모드를 형성한다. 상기 제1 방향과 제2 방향이 상호 수직되어 상기 스캔 미러(36)의 2차원 스캔을 구현한다.

상기 외부 프레임(3611c)의 질량이 크고 진동 주파수가 낮으므로 상기 제1 비틀림 축(3612)은 슬로우 스캔축으로 사용될 수 있고, 상기 내부 프레임(3611a)의 진동 주파수가 높으므로 상기 제2 비틀림 축(3611b)은 패스트 스캔축으로 사용될 수 있으며, 상기 패스트 스캔축과 슬로우 스캔축은 큰 주파수 차이를 가지고 있어 래스터형 스캔을 구현할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 외부 프레임(3611c)의 구동 코일(363)은 코일을 여러바퀴 감돌아 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 구동 코일(363)은 복수개의 독립적인 와이어를 포함할 수도 있는데, 예를 들면 상기 구동 코일은 상기 외부 프레임 표면의 마주하는 양측에 위치하고 상기 제1 비틀림 축과 평행되며 상기 외부 프레임이 상기 제1 비틀림 축을 맴돌면서 회전되도록 제어하기 위한 제1 와이어를 포함할 수 있고, 상기 외부 프레임 표면의 마주하는 양측에 위치하고 상기 제2 비틀림 축과 평행되며 상기 외부 프레임이 상기 제2 비틀림 축을 맴돌면서 회전되도록 제어하기 위한 제2 와이어를 포함할 수도 있으며, 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어에 인가되는 전류의 방향 및 도통 시간을 제어함으로써 래스터형 스캔을 구현한다.

일부 실시예에서, 상기 제1 비틀림 축(3612)과 상기 제2 비틀림 축(3611b)은 선형 강성 토크암일 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 제1 비틀림 축과 상기 제2 비틀림 축은 스프링 등과 같은 연성 연결부재일 수도 있고, 상기 제1 비틀림 축과 상기 제2 비틀림 축은 서펜타인 빔 또는 보 빔 등일 수도 있다.

본 발명의 실시예는 또한 차량 본체, 및 본 발명의 상기 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템을 포함하며, 상기 레이저 레이더 시스템이 상기 차량 본체에 장착되고 상기 차량 주위의 3차원 공간 내의 장애물 정보를 검지하는 차량을 제공한다.

구체적으로, 상기 레이저 레이더 시스템은 상기 차량의 정상부에 장착될 수 있다. 상기 장애물 정보는 상기 장애물의 거리, 속도 또는 방향 등 정보를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예는 또한 본 발명의 상기 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템의 제어방법을 제공한다. 도 23을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템의 제어방법의 흐름도이며, 상기 제어방법은 상기 생성모듈이 레이저 빔을 생성하도록 제어하는 단계(S11), 상기 스캔모듈이 기설정된 주파수로 3차원 공간을 스캔하도록 제어하는 단계(S13), 상기 검지모듈이 상기 스캔모듈에 의해 반사된 레이저 빔의 에코신호를 수신하고 처리하여 3차원 공간 내의 장애물 정보를 획득하도록 제어하는 단계(S15)를 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 스캔모듈이 기설정된 주파수로 3차원 공간을 스캔하도록 제어하는 단계는 상기 스캔모듈이 기설정된 주파수로 회전되거나 흔들리도록 제어하여 3차원 공간으로 반사된 레이저 빔의 방향을 변환시키는 단계를 포함한다.

일부 실시예에서, 상기 스캔모듈은 가동부 및 구동부를 포함하고, 상기 구동부는 자성체 유닛 및 구동 코일을 포함하며, 상기 자성체 유닛은 상기 구동 코일이 존재하는 평면 내에서 자기장을 형성하기 위한 것이고, 상기 구동 코일이 상기 가동부와 결합되면, 상기 스캔모듈이 기설정된 주파수로 회전되거나 흔들리도록 제어하는 단계는 상기 구동 코일로 기설정된 주파수의 교류 전류를 입력하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 레이저 레이더 시스템의 제어방법은 낮은 원가로 구현될 수 있고, 큰 구경, 큰 각도로 공간을 스캔할 수 있으며, 공간 내의 장애물이 반사한 레이저 빔의 에코신호를 동시에 수신할 수 있다.

본 발명의 실시예는 컴퓨터 명령이 저정되어 있고, 상기 컴퓨터 명령이 실행될 때 상기 제어방법의 단계가 수행되는 컴퓨터 판독 가능 저장매체를 제공한다.

본 발명의 실시예는 메모리 및 프로세서를 포함하며, 상기 메모리에는 상기 프로세서에서 실행할 수 있는 컴퓨터 명령이 저장되어 있고, 상기 프로세서가 상기 컴퓨터 명령을 실행할 때 상기 제어방법의 단계가 수행되는 컴퓨터 판독 가능 저장매체를 제공한다.

본 발명의 실시예는 또한 레이저 레이더 시스템의 스캔 각도의 획득방법을 제공한다.

도 24를 참조하면, 도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 레이저 레이더 시스템의 스캔 각도의 획득방법의 흐름도이고, 상기 획득방법은 상기 레이저 레이더 시스템의 각도 측정 코일의 각도 신호를 추출하는 단계(S21), 상기 각도 신호에 따라 상기 레이저 레이더 시스템의 스캔 각도를 계산하는 단계(S23)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 각도 신호와 기준 신호의 차이에 따라 상기 레이저 레이더 시스템의 스캔 각도를 계산할 수 있다.

상기 방법에 따르면, 상기 레이저 레이더 시스템의 스캔 성능을 더욱 양호하게 평가할 수 있다.

본 발명의 실시예는 컴퓨터 명령이 저장되어 있고, 상기 컴퓨터 명령이 실행될 때 상기 레이저 레이더 시스템의 스캔 각도의 획득방법의 단계가 수행되는 컴퓨터 판독 가능 저장매체를 제공한다.

본 발명의 실시예는 메모리 및 프로세서를 포함하며, 상기 메모리에 상기 프로세서에서 실행할 수 있는 컴퓨터 명령이 저장되어 있고, 상기 프로세서가 상기 컴퓨터 명령을 실행할 때 상기 레이저 레이더 시스템의 스캔 각도의 획득방법의 단계가 수행되는 시스템을 제공한다.

본 기술분야의 당업자라면 상기 실시예의 각종 방법의 전부 또는 일부 단계는 프로그램에 의해 관련 하드웨어를 명령하므로써 구현될 수 있고, 상기 프로그램은 컴퓨터 판독 가능 저장매체에 저장될 수 있으며, 저장매체는 ROM, RAM, 자기 디스크 또는 광학 디스크 등을 포함할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명을 개시하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 기술분야의 당업자라면 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 각종 변경 또는 수정을 할 수 있으므로, 본 발명의 보호 범위는 청구범위에서 정의한 범위를 기준으로 해야 한다.

Claims (43)

1. 광원, 광전달모듈, 스캔모듈 및 검지모듈을 포함하며,
   상기 광원, 상기 광전달모듈 및 상기 스캔모듈은 제1 광경로를 따라 순차적으로 설치되고, 상기 스캔모듈, 상기 광전달모듈 및 상기 검지모듈은 제2 광경로를 따라 순차적으로 설치되며,
   상기 제1 광경로에서, 상기 광원은 레이저 빔을 생성하고, 상기 광전달모듈은 상기 광원이 생성한 레이저 빔을 상기 스캔모듈로 전달하며, 상기 스캔모듈은 상기 광전달모듈이 전달한 레이저 빔을 3차원 공간으로 반사시키고 3차원 공간으로 반사된 레이저 빔의 방향을 변환시켜 상기 3차원 공간을 스캔하며,
   상기 제2 광경로에서, 상기 스캔모듈은 레이저 빔의 에코신호를 상기 광전달모듈으로 반사시키고, 상기 광전달모듈은 상기 스캔모듈이 반사한 레이저 빔의 에코신호를 상기 검지모듈로 반사시키며, 상기 검지모듈은 상기 광전달모듈이 반사한 레이저 빔의 에코신호를 수신하고 처리하여 상기 3차원 공간 내의 장애물 정보를 획득하며, 상기 레이저 빔의 에코신호는 3차원 공간의 장애물이 반사상기 스캔모듈이 반사한 레이저 빔을 반사함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 광경로의 일부는 상기 제2 광경로의 일부와 평행되거나 동축으로 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 광전달모듈은,
   내부에 광 통로가 설치되어 있는 지지체; 및
   상기 지지체에 설치되고 상기 광 통로를 따라 순차적으로 설치되며 기설정된 광경로를 따라 빔을 전달하는 적어도 하나의 전달모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 지지체는 제1단, 제2단, 제3단, 상기 제1단과 상기 제2단을 연통시키는 제1 광 통로, 및 상기 제2단과 상기 제3단을 연통시키는 제2 광 통로를 구비하며,
   상기 광전달모듈은 각각 상기 제1단, 상기 제2단과 상기 제3단에 설치되는 제1 서브 전달모듈, 제2 서브 전달모듈 및 제3 서브 전달모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 서브 전달모듈은 상기 제1 광 통로에 수직되게 설치되고, 상기 제2 서브 전달모듈은 각각 상기 제1 광 통로 및 상기 제2 광 통로와 45도의 협각을 이루도록 설치되며, 상기 제3 서브 전달모듈은 상기 제2 광 통로와 45도의 협각을 이루도록 설치되고, 상기 제1 광 통로와 상기 제2 광 통로가 상호 수직되는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 제1 서브 전달모듈은 상기 광원이 생성한 레이저 빔을 평행 레이저 빔으로 조절하는 시준모듈이고,
   상기 제2 서브 전달모듈은 상기 시준모듈에 의해 조절된 평행 레이저 빔을 반사시키는 반사모듈이며,
   상기 제3 서브 전달모듈은 상기 반사모듈이 반사한 평행 레이저 빔을 투과시키고, 상기 평행 레이저 빔의 에코신호를 반사시키는 분광모듈인 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
7. 제3항에 있어서,
   상기 지지체의 일측에 설치되는 광섬유를 더 포함하며, 상기 광섬유의 일단은 상기 광원에 연결되고, 상기 광섬유의 타단은 상기 광섬유 내의 레이저 빔의 전파방향을 변환시켜 상기 광섬유의 타단으로부터 출사된 레이저 빔이 상기 지지체의 하나의 서브 전달모듈에 입사되도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 광섬유의 타단의 단면은 상기 광섬유의 광축과 45도의 협각을 이루고, 상기 단면에 고반사 코팅이 설치되어 있으며, 상기 광섬유 내의 레이저 빔은 상기 단면에 의해 반사되어 상기 지지체의 하나의 서브 전달모듈에 입사되는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
9. 제7항에 있어서,
   상기 광섬유의 타단의 단면은 상기 광섬유의 광축과 기설정된 협각을 이루고, 상기 광섬유 내의 빔은 상기 단면에 의해 굴절되어 상기 지지체의 하나의 서브 전달모듈에 입사되는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
10. 제3항에 있어서,
    상기 광 통로는 스루홀을 포함하며, 상기 스루홀 내에는 공기이거나, 또는 광투과 매체가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
11. 제1항에 있어서,
    상기 광원, 광전달모듈, 스캔모듈 및 검지모듈을 수납시키기 위한 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
12. 제11항에 있어서,
    상기 광원은 상기 케이스의 정상부 공간 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
13. 제12항에 있어서,
    상기 광원은 상기 케이스의 정상부 내면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
14. 제1항 또는 제12항에 있어서,
    상기 광원 주위에 방열부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
15. 제1항에 있어서,
    광섬유를 더 포함하며, 상기 광원은 상기 광전달모듈 위에 설치되는 한편 상기 광섬유에 의해 상기 광전달모듈과 결합되며, 상기 광원과 상기 광전달모듈 사이에 위치하는 광섬유는 수직방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
16. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 상기 광원이 생성한 레이저 빔의 광 강도 분포를 조절하는 광 강도 조절소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
17. 제16항에 있어서,
    상기 광 강도 조절소자는 상기 광원이 생성한 레이저 빔의 피크 강도를 낮추는 렌즈소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
18. 제11항에 있어서,
    상기 케이스의 측벽에 감입되게 설치되고 상기 스캔모듈이 반사한 레이저 빔, 3차원 공간으로부터의 상기 레이저 빔의 에코신호를 투과시키는 프런트 윈도우를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
19. 제18항에 있어서,
    상기 프런트 윈도우는 상기 스캔모듈이 기설정된 스캔 각도에서 반사한 레이저 빔에 대해 경사 각도로 설치되고, 상기 스캔 각도는 상기 스캔모듈의 그 초기 위치에 대한 편위 각도인 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
20. 제18항에 있어서,
    상기 프런트 윈도우는 상기 케이스의 베이스에 대해 경사 각도로 설치되는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
21. 제1항에 있어서,
    상기 스캔모듈은 정전형 진동 미러, 전자기형 진동 미러, 압전형 진동 미러 또는 전열형 진동 미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
22. 제1항에 있어서,
    상기 스캔모듈은 1차원 진동 미러 또는 2차원 진동 미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
23. 제1항에 있어서,
    상기 스캔모듈은,
    상기 광전달모듈이 전달한 레이저 빔을 3차원 공간으로 반사시키고, 회전 또는 흔들림을 통해 3차원 공간으로 반사한 레이저 빔의 방향을 변환시키는 가동부;
    상기 가동부가 회전되거나 흔들리도록 구동하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
24. 제23항에 있어서,
    상기 구동부는 자성체 유닛 및 구동 코일을 포함하며, 상기 자성체 유닛은 자기장을 형성하고, 상기 자기장은 상기 구동 코일이 존재하는 평면 내의 자기장 성분을 구비하며, 상기 구동 코일은 상기 가동부와 결합되고 구동 전류가 입력될 때 상기 자기장의 힘에 의해 회전하거나 흔들리고 상기 가동부가 회전되거나 흔들리도록 구동하는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
25. 제24항에 있어서,
    상기 스캔모듈은 스캔 베이스 및 상기 구동부를 포함하며,
    상기 스캔 베이스는 제1 비틀림 축, 지지부 및 상기 가동부를 포함하며, 상기 가동부는 상기 제1 비틀림 축에 의해 상기 지지부와 결합되고 상기 제1 비틀림 축을 맴돌면서 회전하거나 흔들리는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
26. 제25항에 있어서,
    상기 자성체 유닛은 상기 스캔 베이스의 두께방향의 적어도 일측에 설치되는 자성체를 포함하며, 상기 자성체와 상기 가동부 사이에 기설정된 거리가 구비되는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
27. 제26항에 있어서,
    상기 자성체 유닛은 상기 스캔 베이스의 두께방향 양측에 대향하도록 설치되는 자성체를 포함하고, 대향하는 자성체의 자극 방향은 반대되며, 상기 스캔 베이스의 동일 측에 위치하는 자성체는 상기 제1 비틀림 축의 양측에 독립적으로 설치되고 상기 제1 비틀림 축 양측에 위치하는 자성체의 자극 방향은 반대되는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
28. 제25항에 있어서,
    상기 가동부는 내부 프레임, 제2 비틀림 축 및 외부 프레임을 포함하며, 상기 외부 프레임은 상기 제1 비틀림 축에 의해 상기 지지부와 결합되고 상기 제1 비틀림 축을 맴돌면서 회전하거나 흔들리며, 상기 내부 프레임은 상기 제2 비틀림 축에 의해 상기 외부 프레임과 결합되고 상기 제2 비틀림 축을 맴돌면서 회전하거나 흔들리며, 상기 내부 프레임은 평활한 표면이 구비되어 레이저 빔을 반사시키고, 상기 구동 코일은 상기 외부 프레임 또는 내부 프레임에 설치되는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
29. 제28항에 있어서,
    상기 제1 비틀림 축과 상기 제2 비틀림 축은 상호 수직되고, 상기 자성체 유닛은 상기 스캔 베이스의 두께방향의 적어도 일측에 설치되는 자성체를 포함하며, 상기 스캔 베이스의 동일 측에 위치하는 자성체는 상기 제1 비틀림 축과 상기 제2 비틀림 축에 대해 대각선 방향으로 설치되고, 상기 대각선 방향으로 설치된 자성체의 자극 방향은 반대되는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
30. 제29항에 있어서,
    상기 자성체 유닛은 상기 스캔 베이스의 두께방향 양측에 대향하도록 설치되는 자성체를 포함하며, 상기 대향하는 자성체의 자극 방향은 반대되는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
31. 제26항 또는 제29항에 있어서,
    상기 자성체는 상기 가동부를 둘러싸도록 설치되고, 상기 가동부가 상기 스캔 베이스의 표면과 평행되는 경우 상기 자성체의 상기 가동부를 둘러싸는 일측이 상기 구동 코일과 평행되는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
32. 제31항에 있어서,
    상기 구동 코일은 상기 가동부 표면에 설치되고 상기 가동부를 둘러싸도록 설치되며, 상기 구동 코일은 원형 또는 타원형이고, 상기 자성체의 상기 가동부를 둘러싸는 일측은 호면이며, 상기 호면은 상기 구동 코일의 대응하는 호면 구간과 평행되는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
33. 제31항에 있어서,
    상기 구동 코일은 상기 가동부 표면에 설치되고 상기 가동부를 둘러싸도록 설치되며, 상기 구동 코일은 다각형이고, 상기 자성체의 상기 구동 코일을 둘러싸는 일측은 평면이며, 상기 평면은 상기 구동 코일의 일변과 평행되는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
34. 제31항에 있어서,
    상기 자성체의 상기 가동부를 둘러싸는 일측의 상기 스캔 베이스의 두께방향의 단면은 호형으로 형성되고, 상기 호형의 중심은 상기 자성체 내부로 함몰되는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
35. 제26항 또는 제27항에 있어서,
    상기 자성체 유닛은 상기 스캔 베이스의 적어도 일측에 설치되는 자기 전도 시트를 더 포함하며, 상기 스캔 베이스의 상기 적어도 일측에 위치하는 자성체는 상기 자기 전도 시트와 상기 스캔 베이스 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
36. 제26항 또는 제27항에 있어서,
    상기 스캔 베이스의 동일 측에 위치하는 자성체는 상기 가동부를 중심으로 하여 대칭하게 설치되는 2개의 자성체를 포함하며, 상기 구동 코일은 상기 가동부에 설치되고 상기 가동부를 둘러싸도록 설치되며, 각 자성체가 상기 가동부를 둘러싸는 길이는 상기 구동 코일의 둘레의 1/4보다 크거나 같고 상기 구동 코일의 둘레의 1/2보다 작은 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
37. 제25항에 있어서,
    상기 스캔 베이스의 재료는 스틸 또는 베릴륨 구리인 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
38. 제28항에 있어서,
    상기 내부 프레임에 설치되고 상기 내부 프레임의 스캔 각도를 측정하기 위한 각도 측정 코일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
39. 제1항에 있어서,
    상기 검지모듈은,
    상기 광전달모듈이 반사한 레이저 빔의 에코신호 중의 파장이 기설정된 파장 범위가 아닌 광신호를 필터링하는 서브 필터링모듈;
    상기 서브 필터링모듈에 의해 필터링된 레이저 빔의 에코신호를 회집하는 회집모듈;
    상기 회집모듈이 회집한 레이저 빔의 에코신호를 수신하고 처리하여 상기 장애물 정보를 획득하는 서브 검지모듈를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
40. 제39항에 있어서,
    상기 서브 검지모듈은 광전 센서, 및 상기 광전 센서와 결합되는 광학 집중기를 포함하며, 상기 광학 집중기는 상기 광전 센서가 수집한 입사광의 각도 범위를 증대시키는 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 시스템.
41. 차량 본체, 및 제1항 내지 제40항 중 어느 한 항에 따른 레이저 레이더 시스템을 포함하며, 상기 레이저 레이더 시스템은 상기 차량 본체에 장착되고 상기 차량 주위의 3차원 공간 내의 장애물 정보를 검지하는 것을 특징으로 하는 차량.
42. 상기 생성모듈이 레이저 빔을 생성하도록 제어하는 단계;
    상기 스캔모듈이 기설정된 주파수로 3차원 공간을 스캔하도록 제어하는 단계;
    상기 검지모듈이 상기 스캔모듈에 의해 반사된 레이저 빔의 에코신호를 수신하고 처리하여 3차원 공간 내의 장애물 정보를 획득하도록 제어하는 단계를 포함하는 제1항 내지 제40항 중 어느 한 항에 따른 레이저 레이더 시스템의 제어방법.
43. 제38항에 따른 레이저 레이더 시스템의 스캔 각도를 획득하기 위한 스캔 각도의 획득방법에 있어서,
    상기 레이저 레이더 시스템의 각도 측정 코일의 각도 신호를 추출하는 단계;
    상기 각도 신호에 따라 상기 레이저 레이더 시스템의 스캔 각도를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스캔 각도의 획득방법.

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