KR20210104815A - 레이저 측정 모듈 및 레이저 레이더 - Google Patents

레이저 측정 모듈 및 레이저 레이더 Download PDF

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Abstract

본 출원의 실시예들은 레이저 측정 모듈 및 레이저 레이더를 개시하고, 레이저 측정 모듈 및 레이저 레이더는 자율 주행 및 지능 주행과 같은 분야들에서 사용될 수 있다. 레이저 측정 모듈에서, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각은 이머전트 광 빔을 반사기 상으로 방출하도록 구성된다. 반사기는 이머전트 광 빔에 대한 광 경로 반사를 수행하고, 반사된 이머전트 광 빔을 MEMS 마이크로미러 상으로 방출하도록 구성된다. MEMS 마이크로미러는 이머전트 광 빔의 방향을 변경하여 2차원 스캐닝을 구현하도록 구성되고; 에코 광 빔의 방향을 변경하고, 에코 광 빔을 반사기 상으로 방출하도록 추가로 구성되며, 에코 광 빔은 타겟 객체 상으로 방출된 이머전트 광 빔에 의해 반사된 광 빔이다. 반사기는 에코 광 빔에 대한 광 경로 반사를 수행하고, 반사된 에코 광 빔을 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각 상으로 방출하도록 추가로 구성된다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각은 에코 광 빔을 수신하고, 이머전트 광 빔과 에코 광 빔 사이의 시간차에 기초하여 거리 측정을 수행하도록 추가로 구성된다.

Description

레이저 측정 모듈 및 레이저 레이더
본 출원은 2018년 12월 29일자로 중국 특허청에 출원되고 발명의 명칭이 "MULTI-THREAD MICROMIRROR LASER MEASUREMENT MODULE AND LASER RADAR"인 중국 특허 출원 제201811639922.1호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 출원은 2019년 6월 29일자로 중국 특허청에 출원되고 발명의 명칭이 "LASER MEASUREMENT MODULE AND LASER RADAR"인 중국 특허 출원 제201910581553.3호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 출원은 광 통신 기술 분야에 관한 것으로, 특히 레이저 측정 모듈 및 레이저 레이더에 관한 것이다.
레이저 레이더는 측정 광원으로서 레이저를 사용하는 능동 원격 감지 기기이고, 긴 측정 거리, 높은 정밀도, 높은 해상도, 풀-타임 측정 등의 장점들을 가지고 있기에, 레이저 레이더는 지리 정보 조사 및 매핑, 무인 차량 자율 주행, 및 디지털 도시와 같은 분야들에서 중요한 역할을 한다. 최근, 자율 주행 기술이 급속히 발전하여, 레이저 레이더가 기계화에서 고체 상태(solidification)로 점차 변화하고 있다. 광 빔 포인팅 제어기로서 마이크로-전자-기계 시스템(micro-electro-mechanical system, MEMS) 마이크로미러를 사용하는 고체-상태 레이저 레이더는 높은 측정 정밀도, 빠른 스캐닝 속도, 유연하고 구성가능한 수의 스캐닝 라인들, 낮은 기계적 마모, 낮은 비용, 대량 생산 등의 장점들을 갖고, 미래의 개발 방향을 나타낸다. 또한, MEMS 레이저 레이더는 고집적화, 소형화, 및 저소비 전력을 특징으로 하고, 차량 자체에 통합될 수 있어 무인 차량의 외관을 크게 향상시킬 수 있다.
고체-상태 레이저 레이더는 큰 잠재력을 가지고 있지만, 고체-상태 레이저 레이더는 스캐닝 각도 및 해상도와 같은 주요 기술적 사양들 면에서 기계적 레이저 레이더와는 거리가 멀다. 무인 주행의 기술적 요건을 충족시키기 위해서는, 시스템의 스캐닝 각도 및 해상도가 더 개선될 필요가 있다. 따라서, 가장 직접적이고 효과적인 기술적 방법은 레이저 스캐닝 컴포넌트들의 복수의 그룹을 레이저 레이더에 통합하는 것이다. 즉, 레이저 스캐닝 컴포넌트들의 수량을 증가시켜서 시스템의 스캐닝 각도 및 해상도를 개선시킬 수 있다.
종래 기술에서, 레이저 스캐닝 컴포넌트들의 복수의 그룹을 포함하는 전형적인 동축 MEMS 레이저 레이더가 제공되고, 레이저 스캐닝 컴포넌트들의 각각의 그룹은 레이저 광원, 검출기, 및 MEMS 마이크로미러를 포함한다. 레이저 스캐닝 컴포넌트들의 각각의 그룹의 측정 광 빔은 광학 윈도우를 통해 방출되고, 레이저 스캐닝 컴포넌트들의 각각의 그룹에 대해 구조 레이아웃을 수행하여 스캐닝 포인트 클라우드들의 스플라이싱을 구현한다. 독립적인 MEMS 마이크로미러가 레이저 스캐닝 컴포넌트들의 각각의 그룹에 배치되기 때문에, 전체 레이저 레이더의 통합은 비교적 낮고, 레이저 레이더의 제조 비용은 증가된다.
본 출원의 실시예들은 레이저 측정 모듈 및 레이저 레이더를 제공하여, 레이저 측정 모듈의 집적 및 소형화를 개선하고, 레이저 레이더의 제조 비용을 효과적으로 감소시킨다.
전술한 기술 문제들을 해결하기 위해, 본 출원의 실시예들은 다음의 기술적 해결책들을 제공한다.
제1 양태에 따르면, 본 출원의 실시예는 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트(laser ranging component), 반사기, 및 하나의 마이크로-전기-기계 시스템 MEMS 마이크로미러를 포함하는 레이저 측정 모듈을 제공하고, 여기서 N은 2 이상의 양의 정수이다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 각각 이머전트 광 빔을 반사기 상으로 방출하도록 구성된다. 반사기는 이머전트 광 빔에 대한 광 경로 반사를 수행하고, 반사된 이머전트 광 빔을 MEMS 마이크로미러 상으로 방출하도록 구성된다. MEMS 마이크로미러는 이머전트 광 빔의 방향을 변경하여 2차원 스캐닝을 구현하도록 구성되고; 에코 광 빔의 방향을 변경하고, 에코 광 빔을 반사기 상으로 방출하도록 추가로 구성되며, 에코 광 빔은 타겟 객체 상으로 방출된 이머전트 광 빔에 의해 반사된 광 빔이다. 반사기는 에코 광 빔에 대한 광 경로 반사를 수행하고, 반사된 에코 광 빔을 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각 상으로 방출하도록 추가로 구성된다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각은 에코 광 빔을 수신하고, 이머전트 광 빔과 에코 광 빔 사이의 시간차에 기초하여 거리 측정을 수행하도록 추가로 구성된다.
본 출원의 이 실시예에서, 레이저 측정 모듈은 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트, 반사기, 및 하나의 MEMS 마이크로미러를 포함한다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트들 각각의 이머전트 광 빔은 반사기에 의해 MEMS 마이크로미러 상으로 방출될 수 있고, MEMS 마이크로미러는 이머전트 광 빔의 방향을 변경하여 2차원 스캐닝을 구현한다. 이머전트 광 빔이 MEMS 마이크로미러로부터 방출된 후에, 이머전트 광 빔이 타겟 객체 상으로 방출되어, 에코 광 빔을 생성한다. MEMS 마이크로미러는 에코 광 빔의 방향을 추가로 변경하고, 반사기에 의해 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각 상으로 에코 광 빔을 방출할 수 있다. 따라서, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각은 에코 광 빔을 수신하고, 이머전트 광 빔과 에코 광 빔 사이의 시간차에 기초하여 거리 측정을 수행할 수 있다. 본 출원의 이 실시예에서, 레이저 측정 모듈의 반사기는 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각의 이머전트 광 빔 및 에코 광 빔을 반사할 수 있어서, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 하나의 MEMS 마이크로미러를 공유할 수 있다. 따라서, 단지 하나의 MEMS 마이크로미러만이 레이저 측정 모듈에 배치될 필요가 있고, 대응하는 MEMS 마이크로미러는 각각의 레이저 거리 측정 컴포넌트에 대해 배치될 필요가 없다. 반사기는 복수의 레이저 거리 측정 컴포넌트와 단일 MEMS 마이크로미러 사이의 광 경로 연결을 구현하도록 구성된다. 이는 레이저 측정 모듈의 집적 및 소형화를 개선하고, 레이저 레이더의 제조 비용을 효과적으로 감소시킨다. 레이저 측정 모듈은 자율 주행 및 지능 주행과 같은 분야에서 사용될 수 있다.
제1 양태의 가능한 구현에서, 레이저 측정 모듈은 N개의 광 빔 전환 소자를 추가로 포함한다. N개의 광 빔 전환 소자는 N개의 반사기에 일대일 대응한다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각은 이머전트 광 빔을 대응하는 광 빔 전환 소자를 통해 대응하는 반사기 상으로 방출하도록 구성된다. 레이저 측정 모듈 내의 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 수량 및 레이저 측정 모듈 내의 반사기들의 수량은 동일하고, 둘 다 N이다. 하나의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 하나의 반사기에 대응한다. 구체적으로, 각각의 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔은 레이저 거리 측정 컴포넌트에 대응하는 반사기에만 전송된다. 유사하게, MEMS 마이크로미러로부터 반사기에 의해 수신된 에코 광 빔은 또한 반사기에 대응하는 레이저 거리 측정 컴포넌트에만 전송된다. 본 출원의 이 실시예에서, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 동일한 MEMS 마이크로미러를 공유하고, 각각의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 하나의 독립적인 반사기에 대응한다. 이러한 방식으로, 레이저 측정 모듈 내의 레이저 거리 측정 컴포넌트의 위치는 항상 고정될 수 있고, 레이저 레이더의 스캐닝 각도, 광 방출 방향, 외관 등은 반사기의 설계를 조정하는 것에 의해서만 변경될 수 있다. 유연한 광 경로 아키텍처는 레이저 레이더의 응용 확장성을 크게 개선한다. 또한, 본 출원의 이 실시예에서, 각각의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔을 대응하는 반사기에 전송할 수 있다. 따라서, 레이저 거리 측정 컴포넌트의 위치가 고정되고, 수동 반사기만이 광 경로 교정을 수행하도록 조정되어, 광 경로 커미셔닝(commissioning)의 안정성 및 편의성을 향상시킨다.
제1 양태의 가능한 구현에서, 레이저 측정 모듈은 N개의 광 빔 전환 소자를 추가로 포함한다. N개의 광 빔 전환 소자는 N개의 반사기에 일대일 대응한다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각은 이머전트 광 빔을 대응하는 광 빔 전환 소자를 통해 대응하는 반사기 상으로 방출하도록 구성된다. 구체적으로, 레이저 측정 모듈은 N개의 광 빔 전환 소자를 추가로 포함한다. 레이저 측정 모듈 내의 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 수량 및 레이저 측정 모듈 내의 반사기들의 수량은 둘 다 N이다. 따라서, 레이저 측정 모듈 내의 광 빔 전환 소자의 수량은 레이저 측정 모듈 내의 레이저 거리 측정 컴포넌트의 수량과 동일하고, 레이저 측정 모듈 내의 광 빔 전환 소자의 수량은 또한 레이저 측정 모듈 내의 반사기의 수량과 동일하다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각은 각각의 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔을 하나의 광 빔 전환 소자를 통해 대응하는 반사기로 송신한다.
제1 양태의 가능한 구현에서, 광 빔 전환 소자는 전환 미러이다.
제1 양태의 가능한 구현에서, 레이저 측정 모듈은 광 빔 전환 소자를 추가로 포함한다. 광 빔 전환 소자는 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔을 굴절시키고 굴절된 이머전트 광 빔을 반사기 상으로 방출하도록 구성된다. 광 빔 전환 소자는 반사기에 의해 레이저 거리 측정 컴포넌트 상으로 전송된 에코 광 빔을 방출하도록 추가로 구성된다. 광 빔 전환 소자는 이 소자에 의해 수신된 광 빔을 전환하도록 구성된다. 예를 들어, 광 빔 전환 소자는 광 빔 굴절 기능을 가지며, 따라서 이 소자에 의해 수신되는 광 빔의 방향이 변경될 수 있다. 광 빔 전환 소자는 레이저 거리 측정 컴포넌트로부터 이머전트 광 빔을 수신하고, 이머전트 광 빔을 굴절시킬 수 있다. 광 빔 전환 소자는 반사기로부터 에코 광 빔을 수신하고, 그 후 에코 광 빔을 굴절시키고, 마지막으로 에코 광 빔을 레이저 거리 측정 컴포넌트에 전송한다. 레이저 거리 측정 컴포넌트는 거리 측정을 수행한다.
제1 양태의 가능한 구현에서, 광 빔 전환 소자는 굴절 미러이다.
제1 양태의 가능한 구현에서, N의 값이 5 이상의 홀수일 때, 레이저 측정 모듈은 (N-1)개의 광 빔 전환 소자를 추가로 포함한다. i가 (N+1)/2보다 작으면, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 내의 i번째 레이저 거리 측정 컴포넌트는 (N-1)개의 광 빔 전환 소자 내의 i번째 광 빔 전환 소자를 통해 N개의 반사기 내의 i번째 반사기에 연결된다. 대안적으로, i가 (N+1)/2보다 크면, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 내의 i번째 레이저 거리 측정 컴포넌트는 (N-1)개의 광 빔 전환 소자 내의 (i-1)번째 광 빔 전환 소자를 통해 N개의 반사기 내의 i번째 반사기에 연결되며, 여기서 i는 N 이하의 양의 정수이다. 구체적으로, N의 값이 5 이상의 홀수일 때, 레이저 측정 모듈은 (N-1)개의 광 빔 전환 소자를 추가로 포함한다. 레이저 측정 모듈 내의 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 수량 및 레이저 측정 모듈 내의 반사기들의 수량이 둘 다 N이기 때문에, 레이저 측정 모듈 내의 광 빔 전환 소자들의 수량은 레이저 측정 모듈 내의 레이저 거리 측정 컴포넌트의 수량보다 하나 적다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트의 중심에 위치된 ((N+1)/2)번째 레이저 거리 측정 컴포넌트는 ((N+1)/2)번째 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔을 광 빔 전환 소자를 사용하지 않고 ((N+1)/2)번째 반사기에 직접 전송한다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 내의 ((N+1)/2)번째 레이저 거리 측정 컴포넌트 이외의 레이저 거리 측정 컴포넌트들은 각각 이머전트 광 빔들을 광 빔 전환 소자들을 통해 대응하는 반사기들로 전송한다.
제1 양태의 가능한 구현에서, N의 값이 6 이상의 짝수일 때, 레이저 측정 모듈은 (N-2)개의 광 빔 전환 소자를 추가로 포함한다. i가 N/2보다 작으면, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 내의 i번째 레이저 거리 측정 컴포넌트는 (N-2)개의 광 빔 전환 소자 내의 i번째 광 빔 전환 소자를 통해 N개의 반사기 내의 i번째 반사기에 연결된다. 대안적으로, i가 (N+2)/2보다 크면, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 내의 i번째 레이저 거리 측정 컴포넌트는 (N-2)개의 광 빔 전환 소자 내의 (i-2)번째 광 빔 전환 소자를 통해 N개의 반사기 내의 i번째 반사기에 연결되며, 여기서 i는 N 이하의 양의 정수이다. 구체적으로, N의 값이 6 이상의 짝수일 때, 레이저 측정 모듈은 (N-2)개의 광 빔 전환 소자를 추가로 포함한다. 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 수량 및 레이저 측정 모듈 내의 반사기들의 수량이 둘 다 N이기 때문에, 레이저 측정 모듈 내의 광 빔 전환 소자들의 수량은 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 수량보다 2개 적다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트의 중심에 위치하는 ((N+2)/2)번째 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 (N/2)번째 레이저 거리 측정 컴포넌트는 각각 광 빔 전환 소자를 사용하지 않고, ((N+2)/2)번째 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔을 ((N+2)/2)번째 반사기에, 그리고 (N/2)번째 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔을 (N/2)번째 반사기에 직접 전송한다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 내의 ((N+2)/2)번째 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 (N/2)번째 레이저 거리 측정 컴포넌트 이외의 레이저 거리 측정 컴포넌트들은 각각 이머전트 광 빔들을 광 빔 전환 소자를 통해 대응하는 반사기들에 전송한다.
제1 양태의 가능한 구현에서, N개의 반사기는 동일한 직선 상에 위치하고, N이 5 이상의 홀수일 때, ((N+1)/2)번째 반사기가 중심으로서 사용된다. i가 2보다 크고 (N+1)/2 이하인 정수인 경우, N개의 반사기 내의 (i-2)번째 반사기와 (i-1)번째 반사기 사이의 간격은 N개의 반사기 내의 (i-1)번째 반사기와 i번째 반사기 사이의 간격보다 작지 않다. 대안적으로, i가 (N+1)/2보다 크고 N 이하인 정수인 경우, N개의 반사기 내의 (i-2)번째 반사기와 (i-1)번째 반사기 사이의 간격은 N개의 반사기 내의 (i-1)번째 반사기와 i번째 반사기 사이의 간격보다 크지 않다. N개의 반사기는 동일한 직선 상에 위치한다. 예를 들어, N개의 반사기의 미러 표면 중심들은 동일한 직선 상에 위치할 수 있고, N개의 반사기는 대칭적으로 분포되고, N개의 반사기 내의 모든 2개의 인접한 반사기 사이의 간격들은 동일하지 않다. N의 값이 5 이상의 홀수일 때, ((N+1)/2)번째 반사기가 중심으로서 사용된다. 예를 들어, N의 값이 5이면, 제3 반사기가 중심으로서 사용된다. N개의 반사기 내의 ((N+1)/2)번째 반사기 이외의 반사기들은 동일하지 않은 간격으로 대칭적으로 분포된다. N개의 반사기 내의 모든 2개의 인접한 반사기 사이의 간격은 동일하거나 동일하지 않을 수 있다. 예를 들어, N이 3일 때, N개의 반사기 내의 모든 2개의 인접한 반사기 사이의 간격들은 동일하다. 다른 예로서, N개의 반사기 내의 모든 2개의 인접한 반사기 사이의 간격들은 동일하지 않다. 중심에 더 가까운 2개의 반사기 사이의 간격은 더 작고, 중심으로부터 더 멀리 떨어진 2개의 반사기 사이의 간격은 더 크다. 예를 들어, i가 2보다 크고 (N+1)/2 이하인 정수인 경우, N개의 반사기 내의 (i-2)번째 반사기와 (i-1)번째 반사기 사이의 간격은 N개의 반사기 내의 (i-1)번째 반사기와 i번째 반사기 사이의 간격보다 작지 않다. (i-2)번째 반사기, (i-1)번째 반사기, 및 i번째 반사기는 연속적으로 중심(즉, ((N+1)/2)번째 반사기)에 가깝다. 따라서, (i-1)번째 반사기와 i번째 반사기 사이의 간격은 N개의 반사기 내의 (i-2)번째 반사기와 (i-1)번째 반사기 사이의 간격보다 크지 않다. 유사하게, i가 (N+1)/2보다 크고 N 이하인 경우, N개의 반사기 내의 (i-2)번째 반사기와 (i-1)번째 반사기 사이의 간격은 N개의 반사기 내의 (i-1)번째 반사기와 i번째 반사기 사이의 간격보다 크지 않다.
제1 양태의 가능한 구현에서, N개의 반사기는 동일한 직선 상에 위치되고, N의 값이 6 이상의 짝수일 때, (N/2)번째 반사기와 (N/2+1)번째 반사기 사이의 중간점이 중심으로서 사용된다. i가 2보다 크고 N/2 이하인 정수인 경우, N개의 반사기 내의 (i-2)번째 반사기와 (i-1)번째 반사기 사이의 간격은 N개의 반사기 내의 (i-1)번째 반사기와 i번째 반사기 사이의 간격보다 작지 않다. 대안적으로, i가 N/2보다 크고 N 이하인 정수인 경우, N개의 반사기 내의 (i-2)번째 반사기와 (i-1)번째 반사기 사이의 간격은 N개의 반사기 내의 (i-1)번째 반사기와 i번째 반사기 사이의 간격보다 크지 않다. N개의 반사기는 동일한 직선 상에 위치한다. 예를 들어, N개의 반사기의 미러 표면 중심들은 동일한 직선 상에 위치할 수 있고, N개의 반사기는 대칭적으로 분포되고, N개의 반사기 내의 모든 2개의 인접한 반사기 사이의 간격들은 동일하지 않다. N의 값이 6 이상의 짝수일 때, (N/2)번째 반사기와 (N/2+1)번째 반사기 사이의 중간점이 중심으로서 사용되고, N개의 반사기 내의 (N/2)번째 반사기 및 (N/2+1)번째 반사기 이외의 반사기들은 동일하지 않은 간격으로 대칭적으로 분포된다. N개의 반사기 내의 모든 2개의 인접한 반사기 사이의 간격은 동일하거나 동일하지 않을 수 있다. 예를 들어, N이 3일 때, N개의 반사기 내의 모든 2개의 인접한 반사기 사이의 간격들은 동일하다. 다른 예로서, N개의 반사기 내의 모든 2개의 인접한 반사기 사이의 간격들은 동일하지 않다. 중심에 더 가까운 2개의 반사기 사이의 간격은 더 작고, 중심으로부터 더 멀리 떨어진 2개의 반사기 사이의 간격은 더 크다. 예를 들어, i가 2보다 크고 N/2 이하인 경우, N개의 반사기 내의 (i-2)번째 반사기와 (i-1)번째 반사기 사이의 간격은 N개의 반사기 내의 (i-1)번째 반사기와 i번째 반사기 사이의 간격보다 작지 않다. (i-2)번째 반사기, (i-1)번째 반사기, 및 i번째 반사기는 연속적으로 중심(즉, (N/2)번째 반사기와 (N/2+1)번째 반사기 사이의 중간점)에 가깝다. 따라서, (i-1)번째 반사기와 i번째 반사기 사이의 간격은 N개의 반사기 내의 (i-2)번째 반사기와 (i-1)번째 반사기 사이의 간격보다 크지 않다. 유사하게, i가 N/2보다 크고 N 이하인 경우, N개의 반사기 내의 (i-2)번째 반사기와 (i-1)번째 반사기 사이의 간격은 N개의 반사기 내의 (i-1)번째 반사기와 i번째 반사기 사이의 간격보다 크지 않다.
제1 양태의 가능한 구현에서, N개의 반사기 내의 i번째 반사기의 미러 표면 법선 방향과 N개의 반사기 내의 i번째 반사기의 이머전트 광 빔 사이의 끼인각은 N개의 반사기 내의 (i+1)번째 반사기의 미러 표면 법선 방향과 N개의 반사기 내의 (i+1)번째 반사기의 이머전트 광 빔 사이의 끼인각과 동일하고, 여기서 i는 N 이하의 양의 정수이다. 본 출원의 이 실시예에서, N개의 반사기 내의 i번째 반사기 및 (i+1)번째 반사기는 2개의 인접한 반사기이고, i번째 반사기의 이머전트 광 빔 및 (i+1)번째 반사기의 이머전트 광 빔 둘 다는 MEMS 마이크로미러에 전송된다. N개의 반사기 내의 i번째 반사기의 미러 표면 법선 방향과 N개의 반사기 내의 i번째 반사기의 이머전트 광 빔 사이의 끼인각은 제1 끼인각이고, N개의 반사기 내의 (i+1)번째 반사기의 미러 표면 법선 방향과 N개의 반사기 내의 (i+1)번째 반사기의 이머전트 광 빔 사이의 끼인각은 제2 끼인각이다. 제1 끼인각은 제2 끼인각과 동일하다. 즉, N개의 반사기의 미러 표면 법선 방향과 N개의 반사기의 이머전트 광 빔 사이의 끼인각은 동일하여, N개의 반사기의 이머전트 광 빔이 동일한 방향으로 MEMS 마이크로미러 상으로 방출되는 것을 보장한다. 이러한 방식으로, MEMS 마이크로미러는 동일한 방향으로부터 N개의 이머전트 광 빔을 수신할 수 있는 것이 보장된다.
제1 양태의 가능한 구현에서, MEMS 마이크로미러는 N개의 반사기에 의해 각각 전송된 이머전트 광 빔들을 수신하고, N개의 반사기에 의해 각각 전송된 이머전트 광 빔들의 방향을 변경하고, N개의 반사기에 각각 대응하는 이머전트 광 빔들을 전송하여 2차원 스캐닝을 구현하도록 구성된다. MEMS 마이크로미러에 의해 전송된 N개의 이머전트 광 빔 내의 2개의 인접한 이머전트 광 빔 사이의 끼인각들은 동일하다. 구체적으로, 레이저 측정 모듈은 N개의 반사기를 포함할 수 있고, N개의 반사기는 N개의 이머전트 광 빔을 방출할 수 있다. MEMS 마이크로미러는 N개의 반사기에 의해 전송된 이머전트 광 빔들을 개별적으로 수신하고, N개의 반사기에 의해 각각 전송된 이머전트 광 빔들의 방향을 변경하여 2차원 스캐닝을 구현하고, N개의 반사기에 각각 대응하는 이머전트 광 빔들을 전송하도록 구성된다. N개의 반사기에 각각 대응하고 MEMS 마이크로미러에 의해 전송되는 이머전트 광 빔들에서, 2개의 인접한 반사기에 의해 전송되는 이머전트 광 빔들 사이의 끼인각들은 동일하다. 즉, MEMS 마이크로미러에 의해 전송된 N개의 이머전트 광 빔 사이의 끼인각들은 동일하다.
제1 양태의 가능한 구현에서, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 서로 평행하다. 즉, 레이저 측정 모듈 내의 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 서로 평행하여, 복수의 레이저 거리 측정 컴포넌트가 서로 평행하다면, 복수의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 레이저 측정 모듈 내에 편리하게 배치된다. 따라서, 본 출원의 실시예들에서 제공되는 레이저 측정 모듈의 내부 컴포넌트들은 더 콤팩트하고, 레이저 측정 모듈의 소형화가 구현된다.
제1 양태의 가능한 구현에서, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 MEMS 마이크로미러는 반사기의 동일한 측면 상에 위치된다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 MEMS 마이크로미러를 중심으로서 사용함으로써 MEMS 마이크로미러의 좌측 및 우측에 대칭적으로 분포된다.
레이저 측정 모듈에서, MEMS 마이크로미러는 중심으로서 사용될 수 있고, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 좌측 및 우측에 대칭적으로 분포된다. 예를 들어, N의 값이 짝수인 경우, 제1 N/2개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 MEMS 마이크로미러를 중심으로서 사용하여 좌측 절반 평면에 위치할 수 있고, 다른 N/2개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 MEMS 마이크로미러를 중심으로서 사용하여 우측 절반 평면에 위치할 수 있다. 이러한 방식으로, N개의 레이저 거리 측정 모듈은 좌측 및 우측에 대칭적으로 분포된다. 다른 예로서, N의 값이 홀수인 경우, 제1 (N-1)/2개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 MEMS 마이크로미러를 중심으로서 사용하여 좌측 절반 평면에 위치될 수 있고, ((N+1)/2)개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 MEMS 마이크로미러는 MEMS 마이크로미러를 중심으로서 사용하여 동일한 수직면 상에 위치되고, 다른 (N-1)/2개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 MEMS 마이크로미러를 중심으로서 사용하여 우측 절반 평면 상에 위치될 수 있다. 이러한 방식으로, N개의 레이저 거리 측정 모듈은 좌측 및 우측에 대칭적으로 분포된다.
제1 양태의 가능한 구현에서, 수평면 상의 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 내의 2개의 인접한 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔 들 사이의 끼인각 θ는 MEMS 마이크로미러의 수평 스윙 각도 χ와 다음의 관계:
Figure pct00001
를 갖는다.
MEMS 마이크로미러의 수평 스윙 각도 χ 및 수평면 상의 임의의 인접한 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 이머전트 광 빔들 사이의 끼인각 θ는 전술한 관계를 충족시킬 필요가 있다. 이것은 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 복수의 그룹의 포인트 클라우드 스캐닝 트랙(point cloud scanning track)들이 수평 방향으로 매끄럽게 스플라이싱되는 것을 보장할 수 있다.
제1 양태의 가능한 구현에서, 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 수량 N은 레이저 측정 모듈의 수평 스캐닝 각도
Figure pct00002
, MEMS 마이크로미러의 수평 스윙 각도 χ, 및 수평면 상의 2개의 인접한 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔들 사이의 끼인각 θ와 다음의 관계:
Figure pct00003
를 갖는다.
레이저 측정 모듈의 수평 스캐닝 각도
Figure pct00004
, MEMS 마이크로미러의 수평 스윙 각도 χ(MEMS 마이크로미러의 스윙 범위는 -χ/2 내지 χ/2임), 및 수평면 상의 인접한 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 이머전트 광 빔들 사이의 끼인각 θ는 전술한 관계를 충족시킨다. N은 레이저 측정 모듈의 수평 스캐닝 각도 범위를 보장하기 위해 전술한 제약 관계를 충족시킬 필요가 있다. 예를 들어, 레이저 측정 모듈의 수평 스캐닝 각도
Figure pct00005
가 106°이고, χ=8°이며, θ=15°일 때, N의 값은 6 또는 7일 수 있다.
제1 양태의 가능한 구현에서, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트가 위치되는 평면 및 MEMS 마이크로미러가 위치되는 평면은 상이한 평면들이다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 지지체는 모두 베이스플레이트 상에 고정되고, MEMS 마이크로미러는 지지체 상에 설치된다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트가 위치되는 평면 및 MEMS 마이크로미러가 위치되는 평면은 상이한 평면이며, 따라서 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 MEMS 마이크로미러는 계층적으로 배치될 수 있다. 따라서, 레이저 거리 측정 컴포넌트에 의해 수직 스캐닝 각도를 차단하는 위험이 효과적으로 회피될 수 있고, 레이저 레이더의 수직 스캐닝 각도가 최대화된다.
제1 양태의 가능한 구현에서, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각의, 수직면 상의 반사기 상에 있는 입사 광 빔과 이머전트 광 빔 사이의 끼인각 α는 MEMS 마이크로미러의 수직 경사각 β 및 MEMS 마이크로미러의 수직 스윙 각 ω과 다음의 관계:
Figure pct00006
를 갖는다.
Figure pct00007
는 반사기 및 MEMS 마이크로미러의 설치 오차율이다.
MEMS 마이크로미러의 수직 스윙 각도는 ω이고, MEMS 마이크로미러의 스윙 범위는 -
Figure pct00008
/2 내지
Figure pct00009
/2이다. 레이저 레이더의 스캐닝 각도가 수직 방향으로 차단되지 않는 것을 보장하기 위해,
Figure pct00010
,
Figure pct00011
, 및
Figure pct00012
는 전술한 관계를 충족시킨다.
Figure pct00013
는 반사기 및 MEMS 마이크로미러의 설치 오차율이고,
Figure pct00014
는 반사기 및 MEMS 마이크로미러의 전체 치수들에 의해 유발되는 설치 오차에 기초하여 결정된다. 예를 들어,
Figure pct00015
의 값은 1.05 내지 1.3의 임의의 값일 수 있고, ε의 특정 값은 한정되지 않는다. 예를 들어,
Figure pct00016
=20°,
Figure pct00017
=5°,
Figure pct00018
=15°, 및
Figure pct00019
=1일 때, 레이저 레이더의 수직 스캐닝 각도 범위는 -5° 내지 25°이고, 구체적으로, 수직 스캐닝 각도는 30°이다. 이 경우, 각도 차단은 발생하지 않는다.
제1 양태의 가능한 구현에서, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트의, 수직면 상의 반사기 상에 있는 입사 광 빔들과 이머전트 광 빔들의 끼인각 α는 동일하다.
Figure pct00020
는 10° 이상 50°이하이다.
제1 양태의 가능한 구현에서, MEMS 마이크로미러의 수직 경사각
Figure pct00021
는 5° 이상 45°이하이다.
레이저 거리 측정 컴포넌트의, 수직면 상의 반사기 상에 있는 입사 광 빔과 이머전트 광 빔 사이의 끼인각 α는 10° 내지 50°의 범위에서 제어되어야 한다. 예를 들어, 끼인각 α는 20°, 25° 또는 40°이다. MEMS 마이크로미러의 경사각 β의 값 범위는 5° 내지 45°이다. 예를 들어, 끼인각 β는 10°, 15° 또는 30°이다. α는 10° 내지 50°의 범위이고, β는 5° 내지 45°의 범위이다. α 및 β의 각도가 너무 작으면, MEMS 마이크로미러와 반사기 사이의 거리가 증가하고, 레이저 레이더의 볼륨이 증가한다. α 및 β의 각도가 너무 크면, MEMS 마이크로미러 상의 입사 광 빔의 각도도 매우 크고, 포인트 클라우드 스캐닝된 이미지가 왜곡된다. 따라서, α는 10° 내지 50°의 범위이고, β는 5° 내지 45°의 범위이어서, 레이저 레이더의 볼륨이 감소될 수 있고, 포인트 클라우드 스캐닝된 이미지의 왜곡이 회피될 수 있다.
제1 양태의 가능한 구현에서, 반사기들의 수량은 M이고, M은 양의 정수이다. N이 M과 동일할 때, 레이저 거리 측정 컴포넌트는 반사기에 일대일 대응한다. 즉, N개의 반사기는 레이저 측정 모듈에 배치될 수 있다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트가 레이저 측정 모듈에 배치되기 때문에, 각각의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 전용 반사기를 사용하여 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔을 전송하고 레이저 거리 측정 컴포넌트의 에코 광 빔을 수신할 수 있다.
제1 양태의 가능한 구현에서, 반사기들의 수량은 M이고, M은 양의 정수이다. N이 M보다 클 때, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 중 적어도 2개는 동일한 반사기에 대응한다. 즉, M(M은 N과 동일하지 않음)개의 반사기가 레이저 측정 모듈에 배치될 수 있다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트가 레이저 측정 모듈에 배치되고, N이 M보다 크기 때문에, 적어도 2개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 레이저 측정 모듈에서 동일한 반사기를 명확히 공유하고, 각각의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 대응하는 반사기를 사용하여 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔을 전송하고 레이저 거리 측정 컴포넌트의 에코 광 빔을 수신할 수 있다.
제1 양태의 가능한 구현에서, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각은 레이저, 분광기, 및 검출기를 포함한다. 레이저는 이머전트 광 빔을 생성하도록 구성되며, 여기서 이머전트 광 빔은 분광기를 통해 반사기 상으로 방출된다. 분광기는 반사기에 의해 방출된 에코 광 빔을 수신하고, 에코 광 빔을 검출기 상으로 방출하도록 구성된다. 검출기는 에코 광 빔을 수신하고, 이머전트 광 빔과 에코 광 빔 사이의 시간차에 기초하여 거리 측정을 수행하도록 구성된다. 레이저, 분광기, 및 검출기는 각각의 레이저 거리 측정 컴포넌트에 배치된다. 레이저는 광 빔을 생성하도록 구성될 수 있고, 광 빔은 이머전트 광 빔으로서 정의된다. 본 출원의 이 실시예에서, 레이저에 의해 생성된 이머전트 광 빔은 MEMS 마이크로미러 상으로 직접 방출되지 않지만, 이머전트 광 빔은 먼저 분광기를 통해 반사기 상으로 방출된다. 반사기는 광 경로 반사를 수행할 수 있고, 이머전트 광 빔은 반사기의 광 경로 반사를 통해 MEMS 마이크로미러 상으로 방출될 수 있다.
제1 양태의 가능한 구현에서, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 MEMS 마이크로미러 둘 다는 데이터 처리 회로에 연결된다.
제2 양태에 따르면, 본 출원의 실시예는 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더를 추가로 제공한다. 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더는 제1 양태 중 어느 하나에 따른 레이저 측정 모듈 및 데이터 처리 회로를 포함한다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 MEMS 마이크로미러 둘 다는 데이터 처리 회로에 연결된다. 데이터 처리 회로는 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 MEMS 마이크로미러로부터 데이터를 개별적으로 획득하고, 데이터를 처리하도록 구성된다.
본 출원의 이 실시예에서 제공되는 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더는 레이저 측정 모듈 및 데이터 처리 회로를 포함하고, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 MEMS 마이크로미러 둘 다는 데이터 처리 회로에 연결된다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 MEMS 마이크로미러로부터 데이터를 개별적으로 획득한 후에, 데이터 처리 회로는 데이터를 처리할 수 있다. 데이터 처리 회로는 레이저 거리 측정 컴포넌트로부터 타겟의 거리 값을 획득하고, MEMS 마이크로미러로부터 타겟의 각도 값을 획득한다. 타겟의 공간 좌표들은 거리 값 및 각도 값에 기초한 변환을 통해 획득될 수 있다.
제2 양태의 가능한 구현에서, 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더는 베이스플레이트, 지지체, 및 연결 로드를 추가로 포함한다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 반사기는 베이스플레이트 상에 위치된다. 지지체는 베이스플레이트 상에 위치되고, MEMS 마이크로미러는 지지체 상에 위치된다. 연결 로드의 2개의 단부는 각각 베이스플레이트 및 데이터 처리 회로에 연결되고, 연결 로드는 데이터 처리 회로를 지지하도록 구성된다.
후속 실시예에서, 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더의 3차원 구조도가 제공된다. 베이스 플레이트, 지지체, 및 연결 로드는 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더의 3차원 구조를 사용하여 상세히 설명된다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트, 반사기, 및 지지체는 모두 베이스플레이트 상에 고정된다. MEMS 마이크로미러는 지지체 상에 위치되고, 지지체는 베이스플레이트가 위치되는 평면에 대해 MEMS 마이크로미러의 위치를 상승시키도록 구성되어, MEMS 마이크로미러 및 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트가 계층적으로 배치될 수 있다. 또한, 반사기 및 지지체는 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트, 반사기, 및 MEMS 마이크로미러 사이의 위치 관계가 레이저 측정 모듈의 최적의 광학 성능을 구현하기 위해 조정될 수 있도록 배치된다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트, 반사기, 및 MEMS 마이크로미러 사이의 이머전트 광 빔의 각도 관계가 후속 예에서 설명된다.
본 출원의 이 실시예에서, 연결 로드의 2개의 단부는 베이스플레이트 및 데이터 처리 회로에 각각 연결된다. 연결 로드는 데이터 처리 회로를 지지하도록 구성되어, 데이터 처리 회로 및 베이스플레이트가 계층적으로 배치될 수도 있고, 데이터 처리 회로 및 레이저 측정 모듈은 동일한 3차원 공간에 위치될 수 있다. 따라서, 이는 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더의 집적 및 소형화를 촉진하고, 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더의 제조 비용을 감소시킨다.
다음은 본 출원의 이 실시예에서 제공되는 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더(줄여서 레이저 레이더)를 설명하기 위해 예를 사용한다. 본 출원의 이 실시예는 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더에 관한 것이고, 광 경로 연결을 구현하기 위해, 반사기들의 그룹이 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 복수의 그룹과 MEMS 마이크로미러 사이에 배치된다. 따라서, 레이저 거리 측정 컴포넌트는 대칭적으로 배열될 수 있고, 시스템 레이아웃은 더 콤팩트하고 유연하다. 이러한 방식으로, 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 복수의 그룹 및 MEMS 마이크로미러가 계층적으로 배치될 수 있으며, 따라서 스캐닝 각도의 차단을 효과적으로 방지할 수 있다.
제3 양태에 따르면, 본 출원의 실시예는 제1 양태에 따른 레이저 측정 모듈에 기초하여 구현되는 레이저 스캐닝 방법을 제공한다. 레이저 스캐닝 방법은: N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각의 이머전트 광 빔을 반사기 상으로 방출하는 단계; 이머전트 광 빔에 대한 광 경로 반사를 수행하고, 반사된 이머전트 광 빔을 MEMS 마이크로미러 상으로 방출하는 단계; 이머전트 광 빔의 방향을 변경하여 2차원 스캐닝을 구현하는 단계; MEMS 마이크로미러를 사용하여 타겟 객체로부터 에코 광 빔을 수신하고, 그 후 에코 광 빔의 방향을 변경하고, 에코 광 빔을 반사기 상으로 방출하는 단계- 에코 광 빔은 타겟 객체 상으로 방출된 이머전트 광 빔에 의해 반사된 광 빔임 -; 에코 광 빔에 대한 광 경로 반사를 수행하고, 반사된 에코 광 빔을 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각 상으로 방출하는 단계; 및 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트들 각각에 의해 에코 광 빔을 수신하고, 이머전트 광 빔과 에코 광 빔 사이의 시간차에 기초하여 거리 측정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 출원의 이 실시예에서 제공되는 레이저 스캐닝 방법은 제1 양태에 따른 레이저 측정 모듈에 기초하여 다른 방법 절차를 실행하는 단계를 추가로 포함한다. 세부사항들에 대해서는, 제1 양태에서의 레이저 측정 모듈의 조성 구조의 기능 설명을 참조한다. 세부사항들은 여기서 다시 설명하지 않는다.
도 1은 본 출원의 실시예에 따른 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈의 개략적인 구조도이고;
도 2는 본 출원의 실시예에 따른 레이저 거리 측정 컴포넌트(laser ranging component)의 개략적인 구조도이고;
도 3은 본 출원의 실시예에 따른 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더의 개략적인 구조도이고;
도 4는 본 출원의 실시예에 따른 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더에서의 광 빔의 전파 경로의 개략도이고;
도 5는 본 출원의 실시예에 따른 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더의 개략적인 3차원 구조도이고;
도 6은 본 출원의 실시예에 따른 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더의 수평 스캐닝 범위의 개략도이고;
도 7은 본 출원의 실시예에 따른 레이저 거리 측정 컴포넌트와 MEMS 마이크로미러 사이의 상대 위치 관계의 개략도이고;
도 8은 본 출원의 실시예에 따른 다른 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더의 개략적인 3차원 구조도이고;
도 9는 본 출원의 실시예에 따른 레이저 거리 측정 컴포넌트와 MEMS 마이크로미러 사이의 다른 상대 위치 관계의 개략도이고;
도 10은 본 출원의 실시예에 따른 레이저 거리 측정 컴포넌트와 MEMS 마이크로미러 사이의 다른 상대 위치 관계의 개략도이고;
도 11은 본 출원의 실시예에 따른 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더에 배치된 복수의 반사기의 개략적인 구조도이고;
도 12는 본 출원의 실시예에 따른 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더에 배치된 복수의 반사기의 다른 개략적인 구조도이고;
도 13은 본 출원의 실시예에 따른 레이저 거리 측정 컴포넌트의 다른 개략적인 구조도이고;
도 14는 본 출원의 실시예에 따른 레이저 거리 측정 컴포넌트의 다른 개략적인 구조도이고;
도 15는 본 출원의 실시예에 따른 레이저 거리 측정 컴포넌트의 다른 개략적인 구조도이고;
도 16은 본 출원의 실시예에 따른 레이저 거리 측정 컴포넌트의 다른 개략적인 구조도이고;
도 17은 본 출원의 실시예에 따른 레이저 거리 측정 컴포넌트의 다른 개략적인 구조도이고;
도 18은 본 출원의 실시예에 따른 레이저 거리 측정 컴포넌트의 3차원도이고;
도 19는 본 출원의 실시예에 따른 레이저 거리 측정 컴포넌트의 평면도이고;
도 20은 본 출원의 실시예에 따른 레이저 거리 측정 컴포넌트의 측면도이고;
도 21은 본 출원의 실시예에 따른 레이저 거리 측정 컴포넌트의 다른 3차원도이고;
도 22는 본 출원의 실시예에 따른 레이저 거리 측정 컴포넌트의 다른 개략적인 구조도이고;
도 23은 본 출원의 실시예에 따른 레이저 거리 측정 컴포넌트의 다른 평면도이고;
도 24는 본 출원의 실시예에 따른 레이저 거리 측정 컴포넌트의 다른 3차원도이며;
도 25는 본 출원의 실시예에 따른 레이저 거리 측정 컴포넌트의 다른 개략적인 구조도이다.
본 출원의 실시예들은 레이저 측정 모듈 및 레이저 레이더를 제공하여, 레이저 측정 모듈의 집적 및 소형화를 개선하고, 레이저 레이더의 제조 비용을 효과적으로 감소시킨다.
이하는 본 출원의 실시예들을 첨부 도면들을 참조하여 설명할 것이다.
이 출원의 명세서, 청구항들, 및 첨부 도면들에서, "제1(first)", "제2(second)" 등이라는 용어들은 유사한 객체들을 구별하기 위해 의도되는 것이고 반드시 구체적인 순서 또는 시퀀스를 표시하는 것은 아니다. 이러한 방식으로 사용되는 용어들은 적절한 상황들에서 상호교환가능하며, 이는 동일한 속성을 갖는 객체들이 본 출원의 실시예들에서 설명될 때 사용되는 구별 방식일뿐이라는 점이 이해되어야 한다. 또한, 용어들 "포함하는(include)", "갖는(contain)", 및 임의의 다른 변형들은 비배타적 포함을 커버하도록 의도되며, 따라서 일련의 유닛들을 포함하는 프로세스, 방법, 시스템, 제품, 또는 디바이스가 반드시 그 유닛들로 제한되는 것은 아니며, 명확히 열거되지 않거나 그러한 프로세스, 방법, 시스템, 제품, 또는 디바이스에 내재되지 않은 다른 유닛들을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예는 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈(100)을 제공한다. 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈(100)은 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트(101), 반사기(102), 및 하나의 MEMS 마이크로미러(103)를 포함하고, 여기서 N은 2 이상의 양의 정수이다.
N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트(101) 각각은 이머전트 광 빔(emergent light beam)을 반사기(102) 상으로 방출하도록 구성된다.
반사기(102)는 이머전트 광 빔에 대한 광 경로 반사를 수행하고, 반사된 이머전트 광 빔을 MEMS 마이크로미러(103) 상으로 방출하도록 구성된다.
MEMS 마이크로미러(103)는 2차원 스캐닝을 구현하기 위해 이머전트 광 빔의 방향을 변경하도록 구성되고; 에코 광 빔의 방향을 변경하고, 에코 광 빔을 반사기(102) 상으로 방출하도록 추가로 구성되며, 여기서 에코 광 빔은 타겟 객체 상에 방출된 이머전트 광 빔에 의해 반사된 광 빔이다.
반사기(102)는 에코 광 빔에 대한 광 경로 반사를 수행하고, 반사된 에코 광 빔을 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트(101) 각각 상으로 방출하도록 추가로 구성된다.
N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트(101) 각각은 에코 광 빔을 수신하고, 이머전트 광 빔과 에코 광 빔 사이의 시간차에 기초하여 거리 측정(ranging)을 수행하도록 추가로 구성된다.
본 출원의 이 실시예에서 제공되는 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈은 복수의 레이저 거리 측정 컴포넌트를 포함하고, 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 수량은 N으로 표현된다. 예를 들어, 3개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 6개의 레이저 거리 측정 컴포넌트가 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈에 배치될 수 있다. 이것은 응용 시나리오에 의존한다. 레이저 거리 측정 컴포넌트는 광 빔을 생성하도록 구성되고, 광 빔은 이머전트 광 빔으로서 정의된다. 또한, 본 출원의 이 실시예에서, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각에 의해 생성된 이머전트 광 빔은 MEMS 마이크로미러 상으로 직접 방출되지 않고, 이머전트 광 빔은 먼저 레이저 거리 측정 컴포넌트에 의해 반사기 상으로 방출된다. 반사기는 광 경로 반사를 수행할 수 있고, 이머전트 광 빔은 반사기의 광 경로 반사를 통해 MEMS 마이크로미러 상으로 방출될 수 있다. 따라서, 하나의 MEMS 마이크로미러만이 배치될 필요가 있고, 대응하는 MEMS 마이크로미러는 각각의 레이저 거리 측정 컴포넌트에 대해 배치될 필요가 없다. 반사기는 복수의 레이저 거리 측정 컴포넌트와 단일 MEMS 마이크로미러 사이의 광 경로 연결을 구현하도록 구성된다. 이것은 레이저 측정 모듈의 집적 및 소형화를 개선하고, 레이저 레이더의 제조 비용을 효과적으로 감소시키고, 볼륨, 크기, 및 비용에 대한 엄격한 요건을 갖는 차량 환경에 적용가능하다.
본 출원의 이 실시예에서, 이머전트 광 빔이 MEMS 마이크로미러로부터 방출된 후에, 이머전트 광 빔은 타겟 객체 상으로 방출되어, 에코 광 빔을 생성한다. MEMS 마이크로미러는 에코 광 빔의 방향을 추가로 변경하고, 반사기에 의해 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각 상으로 에코 광 빔을 방출할 수 있다. 따라서, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각은 에코 광 빔을 수신하고, 이머전트 광 빔과 에코 광 빔 사이의 시간차에 기초하여 거리 측정을 수행할 수 있다. 레이저 거리 측정 컴포넌트에 의해 사용되는 거리 측정 알고리즘은 본 출원의 이 실시예에서 한정되지 않는다. 시간차는 레이저 거리 측정 컴포넌트가 이머전트 광 빔을 방출하는 시간과 레이저 거리 측정 컴포넌트가 에코 광 빔을 수신하는 시간 사이의 시간차일 수 있음을 이해해야 한다.
본 출원의 이 실시예에서, MEMS 마이크로미러는 2차원 스캐닝을 구현하기 위해 이머전트 광 빔의 방향을 변경할 수 있다. 2차원 스캐닝은 MEMS 마이크로미러가 서로 수직인 2개의 방향으로 스윙할 수 있다는 것을 의미하고, 광 빔의 2차원 스캐닝은 MEMS 마이크로미러의 스윙을 통해 구현된다.
본 출원의 이 실시예에서, 반사기는 평면 반사기 또는 금속 막 또는 유전체 막으로 도금된 프리즘일 수 있거나, 양방향 광 빔 반사 기능을 갖는 광학 소자, 예를 들어, 광학 격자 또는 나노미터 광학 안테나일 수 있다.
본 출원의 이 실시예에서, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 동일한 MEMS 마이크로미러를 공유할 수 있다. 레이저 거리 측정 컴포넌트에 의해 생성된 이머전트 광 빔은 MEMS 마이크로미러 상으로 직접 방출되지 않지만, 이머전트 광 빔은 먼저 레이저 거리 측정 컴포넌트에 의해 반사기 상으로 방출된다. 반사기는 광 경로 반사를 구현할 수 있고, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔은 반사기의 광 경로 반사를 통해 동일한 MEMS 마이크로미러 상으로 방출될 수 있다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔은 MEMS 마이크로미러 상으로 직접 방출될 필요는 없지만, 반사기에 의해 반사된 후에 MEMS 마이크로미러 상으로 방출될 필요가 있다. 따라서, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 MEMS 마이크로미러가 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈에 배치될 때, 레이저 거리 측정 컴포넌트와 MEMS 마이크로미러 사이의 위치 관계는 유연하다. 따라서, 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈은 고집적 및 보다 콤팩트한 구조를 구현할 수 있고, 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈의 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈이 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더에 적용될 때, 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더의 제조 비용이 감소될 수 있다.
본 출원의 일부 실시예들에서, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트들 및 MEMS 마이크로미러는 반사기의 동일한 측면 상에 위치된다. 또한, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 MEMS 마이크로미러를 중심으로서 사용함으로써 MEMS 마이크로미러의 좌측 및 우측에 대칭적으로 분포된다. 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈에서, MEMS 마이크로미러는 중심으로서 사용될 수 있고, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 좌측 및 우측에 대칭적으로 분포된다. 예를 들어, N의 값이 짝수이면, 제1 N/2개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 MEMS 마이크로미러를 중심으로서 사용하여 좌측 절반 평면에 위치할 수 있고, 다른 N/2개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 MEMS 마이크로미러를 중심으로서 사용하여 우측 절반 평면에 위치할 수 있다. 이러한 방식으로, N개의 레이저 거리 측정 모듈은 좌측 및 우측에 대칭적으로 분포된다. 다른 예로서, N의 값이 홀수인 경우, 제1 (N-1)/2개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 MEMS 마이크로미러를 중심으로 사용하여 좌측 절반 평면에 위치될 수 있고, (N+1)/2개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 MEMS 마이크로미러는 MEMS 마이크로미러를 중심으로 사용하여 동일한 수직면 상에 위치되고, 다른 (N-1)/2개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 MEMS 마이크로미러를 중심으로 사용하여 우측 절반 평면 상에 위치될 수 있다. 이러한 방식으로, N개의 레이저 거리 측정 모듈은 좌측 및 우측에 대칭적으로 분포된다.
본 출원의 일부 실시예들에서, 도 2는 본 출원의 실시예에 따른 레이저 거리 측정 컴포넌트의 개략적인 구조도이다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트(101) 각각은 레이저(1011), 분광기(1012), 및 검출기(1013)를 포함한다.
레이저(1011)는 이머전트 광 빔을 생성하도록 구성되며, 여기서 이머전트 광 빔은 분광기를 통해 반사기 상으로 방출된다.
분광기(1012)는 반사기에 의해 방출된 에코 광 빔을 수신하고, 에코 광 빔을 검출기(1013) 상으로 방출하도록 구성된다.
검출기(1013)는 에코 광 빔을 수신하고, 이머전트 광 빔과 에코 광 빔 사이의 시간차에 기초하여 거리 측정을 수행하도록 구성된다.
레이저, 분광기, 및 검출기는 각각의 레이저 거리 측정 컴포넌트에 배치된다. 레이저는 광 빔을 생성하도록 구성될 수 있고, 광 빔은 이머전트 광 빔으로서 정의된다. 본 출원의 이 실시예에서, 레이저에 의해 생성된 이머전트 광 빔은 MEMS 마이크로미러 상으로 직접 방출되지 않지만, 이머전트 광 빔은 먼저 분광기를 통해 반사기 상으로 방출된다. 반사기는 광 경로 반사를 수행할 수 있고, 이머전트 광 빔은 반사기의 광 경로 반사를 통해 MEMS 마이크로미러 상으로 방출될 수 있다. 분광기의 타입은 본 출원의 이 실시예에서 한정되지 않는다.
본 출원의 이 실시예에서, 이머전트 광 빔이 MEMS 마이크로미러로부터 방출된 후에, 이머전트 광 빔은 타겟 객체 상으로 방출되어, 에코 광 빔을 생성한다. MEMS 마이크로미러는 에코 광 빔의 방향을 추가로 변경할 수 있고, 에코 광 빔은 반사기에 의해 분광기 상으로 방출된다. 분광기는 에코 광 빔을 수신하고, 에코 광 빔을 검출기 상으로 방출할 수 있다. 마지막으로, 검출기는 이머전트 광 빔과 에코 광 빔 사이의 시간차에 기초하여 거리 측정을 수행한다. 검출기에 의해 사용되는 거리 측정 알고리즘은 본 출원의 이 실시예에서 한정되지 않는다.
본 출원의 일부 실시예들에서, 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈에 배치된 반사기들의 수량은 M이고, M은 정수이다. 예를 들어, M은 양의 정수이다. N이 M과 동일할 때, 레이저 거리 측정 컴포넌트는 반사기에 일대일 대응한다. 즉, 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈에 N개의 반사기가 배치될 수 있다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트가 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈에 배치되기 때문에, 각각의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 전용 반사기를 사용하여 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔을 전송하고 레이저 거리 측정 컴포넌트의 에코 광 빔을 수신할 수 있다.
제한 없이, 본 출원의 일부 다른 실시예들에서, 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈에 배치된 반사기들의 수량은 M이고, M은 양의 정수일 수 있다. N이 M보다 클 때, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 중 적어도 2개는 동일한 반사기에 대응한다. 즉, M(M은 N과 동일하지 않음)개의 반사기가 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈에 배치될 수 있다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트가 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈에 배치되고, N이 M보다 크기 때문에, 적어도 2개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈에서 동일한 반사기를 명확히 공유하고, 각각의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 대응하는 반사기를 사용하여 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔을 전송하고 레이저 거리 측정 컴포넌트의 에코 광 빔을 수신할 수 있다. 후속하는 실시예에서, 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈에 복수의 반사기가 배치되는 경우가 상세히 설명된다.
본 출원의 일부 실시예들에서, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트들 및 MEMS 마이크로미러 둘 다는 데이터 처리 회로에 연결된다. 데이터 처리 회로에 의해 사용되는 데이터 처리 알고리즘은 레이저 레이더의 특정 요건에 기초하여 구성될 수 있고, 데이터 처리에 사용되는 알고리즘들은 본 명세서에서 일일이 설명되지 않는다.
전술한 실시예들은 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈을 상세히 설명한다. 다음은, 예를 사용하여, 본 출원의 실시예에서 제공되는 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더(10)를 설명한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더(10)는 전술한 실시예들에서 설명된 바와 같은 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈(100) 및 데이터 처리 회로(200)를 포함한다.
멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈(100)은 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트(101), 반사기(102), 및 하나의 MEMS 마이크로미러(103)를 포함한다.
N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트(101) 및 MEMS 마이크로미러(103) 둘 다는 데이터 처리 회로(200)에 연결된다.
반사기(102)는 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트(101) 각각의 이머전트 광 빔을 MEMS 마이크로미러(103) 상으로 반사하고; 에코 광 빔에 대한 광 경로 반사를 수행하고, 반사된 에코 광 빔을 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트(101) 각각 상으로 방출하도록 구성된다.
데이터 처리 회로(200)는 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트(101) 및 MEMS 마이크로미러(103)로부터 데이터를 개별적으로 획득하고 데이터를 처리하도록 구성된다.
본 출원의 이 실시예에서 제공되는 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더는 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈 및 데이터 처리 회로를 포함하고, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 MEMS 마이크로미러 둘 다는 데이터 처리 회로에 연결된다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 MEMS 마이크로미러로부터 데이터를 개별적으로 획득한 후에, 데이터 처리 회로는 데이터를 처리할 수 있다. 데이터 처리 회로는 레이저 거리 측정 컴포넌트로부터 타겟의 거리 값을 획득하고, MEMS 마이크로미러로부터 타겟의 각도 값을 획득한다. 타겟의 공간 좌표들은 거리 값 및 각도 값에 기초한 변환을 통해 획득될 수 있다. 데이터 처리 회로에 의해 사용되는 데이터 처리 알고리즘은 레이저 레이더의 특정 요건에 기초하여 구성될 수 있고, 데이터 처리에 사용되는 알고리즘들은 본 명세서에서 일일이 설명되지 않는다.
본 출원의 일부 실시예들에서, 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈 및 데이터 처리 회로 이외에, 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더는 베이스플레이트(baseplate), 지지체(support), 및 연결 로드(connecting rod)를 추가로 포함한다.
N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 반사기는 베이스플레이트 상에 위치되고;
지지체는 베이스플레이트 상에 위치되고, MEMS 마이크로미러는 지지체 상에 위치된다.
연결 로드의 2개의 단부는 각각 베이스플레이트 및 데이터 처리 회로에 연결되고, 연결 로드는 데이터 처리 회로를 지지하도록 구성된다.
후속 실시예에서, 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더의 3차원 구조도가 제공된다. 베이스 플레이트, 지지체, 및 연결 로드는 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더의 3차원 구조를 사용하여 상세히 설명된다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트, 반사기, 및 지지체는 모두 베이스플레이트 상에 고정된다. MEMS 마이크로미러는 지지체 상에 위치되고, 지지체는 베이스플레이트가 위치되는 평면에 대해 MEMS 마이크로미러의 위치를 상승시키도록 구성되어, MEMS 마이크로미러 및 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트가 계층적으로 배치될 수 있다. 또한, 반사기 및 지지체는 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트, 반사기, 및 MEMS 마이크로미러 사이의 위치 관계가 레이저 측정 모듈의 최적의 광학 성능을 구현하기 위해 조정될 수 있도록 배치된다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트, 반사기, 및 MEMS 마이크로미러 사이의 이머전트 광 빔의 관계가 후속 예에서 설명된다.
본 출원의 이 실시예에서, 연결 로드의 2개의 단부는 베이스플레이트 및 데이터 처리 회로에 각각 연결된다. 연결 로드는 데이터 처리 회로를 지지하도록 구성되어, 데이터 처리 회로 및 베이스플레이트가 계층적으로 배치될 수 있고, 데이터 처리 회로 및 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈이 동일한 3차원 공간에 위치될 수 있다. 따라서, 이는 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더의 집적 및 소형화를 촉진하고, 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더의 제조 비용을 감소시킨다.
다음은 본 출원의 이 실시예에서 제공되는 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더(줄여서 레이저 레이더)를 설명하기 위해 예를 사용한다. 본 출원의 이 실시예는 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더에 관한 것이고, 광 경로 연결을 구현하기 위해, 반사기들의 그룹이 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 복수의 그룹과 MEMS 마이크로미러 사이에 배치된다. 따라서, 레이저 거리 측정 컴포넌트는 대칭적으로 배열될 수 있고, 시스템 레이아웃은 더 콤팩트하고 유연하다. 이러한 방식으로, 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 복수의 그룹 및 MEMS 마이크로미러가 계층적으로 배치될 수 있으며, 따라서 스캐닝 각도의 차단을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 출원의 이 실시예는 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더에 관한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 레이저 레이더에 포함된 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 수량 N이 3인 예가 설명을 위해 사용된다. 각각 100a, 100b, 및 100c인 레이저 거리 측정 컴포넌트, 반사기(110), MEMS 마이크로미러(120), 및 데이터 처리 회로(130)의 n개의 그룹(이 예에서는 n=3)이 포함된다. 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 n개의 그룹의 구성은 완전히 동일하다. 100a가 예로서 사용된다. 100a는 주로 레이저(101a), 분광기(102a), 및 검출기(103a)를 포함한다. 유사하게, 100b는 주로 레이저(101b), 분광기(102b), 및 검출기(103b)를 포함하고, 100c는 주로 레이저(101c), 분광기(102c), 및 검출기(103c)를 포함한다. 레이저 거리 측정 컴포넌트(100a)의 이머전트 광 빔(104a)은 반사기(110) 상으로 방출된다. 반사기(110)는 광 경로 반사를 수행하고, 반사된 광 빔을 MEMS 마이크로미러(120) 상으로 방출한다. MEMS 마이크로미러(120)는 2차원 스윙을 통한 광 빔(140a)의 스캐닝을 구현한다. 유사하게, 레이저 거리 측정 컴포넌트(100b)에 의해 생성된 광 빔(140b)은 MEMS 마이크로미러(120) 상으로 방출되고, 레이저 거리 측정 컴포넌트(100c)에 의해 생성된 광 빔(140c)은 MEMS 마이크로미러(120) 상으로 방출된다. MEMS 마이크로미러(120)는 2차원 스윙을 통한 광 빔(140b) 및 광 빔(140c)의 스캐닝을 구현한다. MEMS 마이크로미러(120)에 의해 방향이 조정된 이머전트 광 빔(104a)은 타겟 객체에 충돌한다. 이머전트 광 빔(104a)의 에코 광 빔(105a)은 원래의 경로를 따라 복귀하고, MEMS 마이크로미러(120), 반사기(110), 및 분광기(102a)를 통과한 후에 검출기(103a)에 의해 수신된다. 레이저 거리 측정 컴포넌트(100a, 100b 및 100c)의 3개의 그룹은 동일한 구조를 가지며, 레이저 광 빔들을 시분할 방식으로 방출한다. 데이터 처리 회로(130)는 레이저 거리 측정 컴포넌트(100a, 100b, 및 100c)의 n개의 그룹과 MEMS 마이크로미러(120)의 제어 및 데이터 처리를 위해 구성된다.
본 출원의 이 실시예에서, 반사기들(110)의 그룹이 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100)의 n개의 그룹과 MEMS 마이크로미러(120) 사이에 배치되어, 레이저 레이더의 레이아웃이 더 콤팩트하고, 공간 이용이 더 높아진다. 반사기가 광 빔 반사 기능을 갖기 때문에, 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100)의 복수의 그룹 및 MEMS 마이크로미러(120)는 회로 보드의 케이블링을 촉진하기 위해 동일 측면에 배치된다. 또한, MEMS 마이크로미러(120)는 중심으로서 사용될 수 있고, 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100)은 MEMS 마이크로미러를 중심으로서 사용함으로써 MEMS 마이크로미러(120)의 2개의 측면에 대칭적으로 배열되어, 레이저 레이더의 구조가 더 아름답고, 합리적이며, 편리하다. 이 구조에서, 레이저 레이더의 구성은 레이저 거리 측정 컴포넌트(100)의 수량을 단순히 증가 또는 감소시킴으로써 유연하게 조정될 수 있다. 또한, 반사기가 추가되고, 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100) 및 MEMS 마이크로미러(120)는 반사기의 광 빔 반사 기능을 사용하여 계층적으로 배치될 수 있다. 따라서, 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100)에 의해 스캐닝 각도를 차단하는 위험이 효과적으로 회피될 수 있고, 레이저 레이더의 스캐닝 각도가 최대화된다. 반사기가 추가되지 않으면, 복수의 컴포넌트 및 MEMS 마이크로미러는 동일한 평면 상에 배치된다. 복수의 컴포넌트 및 MEMS 마이크로미러가 서로 너무 가까우면, 스캐닝 각도가 차단될 수 있다. 복수의 컴포넌트 및 MEMS 마이크로미러가 서로 너무 멀리 떨어져 있다면, 전체 레이저 레이더의 구조는 충분히 콤팩트하지 않다. 따라서, 복수의 컴포넌트와 MEMS 마이크로미러 사이의 계층적 배치를 구현하기 위해, 광 경로를 접기 위해 반사기가 추가될 필요가 있다.
도 5는 본 출원의 실시예에 따른 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더의 개략적인 3차원 구조도이다. 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 및 100g)의 7개의 그룹과 반사기(110)가 베이스플레이트(140) 상에 배치된다. 레이저 거리 측정 컴포넌트(100a)가 예로서 사용된다. 레이저 거리 측정 컴포넌트(100a)의 이머전트 광 빔(104a)은 반사기(110) 상으로 수평으로 방출된다. 반사기(110)는 이머전트 광 빔(104a)을 반사하고, 반사된 이머전트 광 빔(104a)은 MEMS 마이크로미러(120) 상으로 방출된다. 광 빔 스캐닝은 MEMS 마이크로미러(120)의 2차원 스윙을 통해 구현되고, 타겟 객체에 의해 산란된 에코 광 빔(105a)은 원래의 광 경로를 따라 복귀한다. 레이저 거리 측정 모듈들의 광 경로는 서로 독립적이고 서로 간섭하지 않는다. 지지체(1201)의 기능은 MEMS 마이크로미러(120)의 위치를 상승시키는 것이며, 따라서 MEMS 마이크로미러(120) 및 레이저 거리 측정 컴포넌트들이 계층적으로 배치될 수 있다.
본 출원의 이 실시예에서, 반사기(110)는 광 경로를 연결하는데 사용되어, MEMS 마이크로미러(120)와 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100)의 n개 그룹이 동일한 측면에 배치될 수 있고, 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100) 및 MEMS 마이크로미러(120)는 동일한 케이블링 채널을 갖는다. 이는 회로 보드 배선 및 레이저 거리 측정 레이더의 열 소산을 촉진한다.
본 출원의 이 실시예에서, 좌표계는 MEMS 마이크로미러(120), 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100), 및 반사기(110) 사이의 위치 관계를 기술하기 위해 MEMS 마이크로미러(120)를 사용함으로써 설정된다. 도 5에서, MEMS 마이크로미러(120)는 3차원 xyz 공간에 위치하고, xz 평면은 수평면이고, yz 평면은 수직면이다. MEMS 마이크로미러(120)는 미러 표면(1201), 외부 프레임 하부 표면(1202), 및 외부 프레임 전방 표면(1203), 수평 스윙 축(1205), 및 수직 스윙 축(1204)을 주로 포함한다. 수평 스윙 축(1205) 및 수직 스윙 축(1204)은 서로 수직이고, 미러 표면(1201)이 정적일 때, 미러 표면(1201)은 외부 프레임 전방 표면(1203)에 평행하고 외부 프레임 하부 표면(1202)에 수직이다. 설명의 편의상, 미러 표면(1201)의 스윙 각도는 MEMS 마이크로미러(120)의 스윙 각도와 동등하다. 구체적으로, MEMS 마이크로미러(120)는 수평 스윙 축(1205)을 따라 스윙하고, MEMS 마이크로미러(120)의 수평 스윙 각도는 χ이다. MEMS 마이크로미러(120)는 수직 스윙 축(1204)을 따라 스윙하고, MEMS 마이크로미러(120)의 수직 스윙 각도는 ω이다. 선택적으로, 수평 스윙 각도 및 수직 스윙 각도는 정상 작동 상태에서 MEMS 마이크로미러(120)에 의해 지지되는 스윙 각도들일 수 있다.
본 출원의 이 실시예에서, 반사기(110)는 MEMS 마이크로미러(120)를 중심으로서 사용함으로써 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100)의 복수의 그룹이 베이스플레이트(140)의 좌측 및 우측에 대칭적으로 배열될 수 있게 하기 위해 사용된다(예를 들어, MEMS 마이크로미러의 수평 스윙 축(1205)이 중심으로서 사용되는 것이 고려될 수 있다). 세부사항들에 대해서는, 도 6을 참조한다. 도 6에는, 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 총 7개의 그룹이 있다. 레이저 거리 측정 컴포넌트(100d)는 중간에 있고, 레이저 거리 측정 컴포넌트(100a, 100b, 및 100c) 및 레이저 거리 측정 컴포넌트(100e, 100f, 및 100g)는 레이저 거리 측정 컴포넌트(100d)의 양쪽 측면에 대칭적으로 배열된다. 수평면 상의 인접한 레이저 거리 측정 모듈들의 이머전트 광 빔들 사이의 끼인각은 특정된 수평 스캐닝 각도의 요건을 충족시키도록 유연하게 설계될 수 있다. 예를 들어, MEMS 마이크로미러의 수평 스윙 각도가 10°일 때, 하나의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 20°의 수평 각도를 측정하기 위해 하나의 MEMS 마이크로미러와 함께 작동한다. 3개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 수평 각도 스플라이싱을 수행하기 위해 하나의 MEMS 마이크로미러를 공유하고, 60°의 수평 각도가 달성된다. MEMS 마이크로미러의 수평 스윙 각도가 5°로 변경되면, 하나의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 10°의 수평 각도만을 측정하기 위해 하나의 MEMS 마이크로미러와 함께 작동한다. 6개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 수평 각도 스플라이싱을 수행하기 위해 하나의 MEMS 마이크로미러를 공유하고, 60°의 수평 각도가 또한 이 조건 하에서 달성될 수 있다. 그러나, 이 조건 하에서의 레이저 레이더의 해상도는 MEMS 마이크로미러의 수평 스윙 각도가 10°일 때의 레이저 레이더의 해상도에 비해 2배가 될 수 있다. 이는 레이저 거리 측정 컴포넌트의 수량이 3에서 6으로 증가되기 때문이다. 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100)의 7개의 그룹의 이머전트 광 빔들(104a, 104b, 104c, 104d, 104e, 104f, 및 104g)은 각각 상이한 영역을 스캔하고, 수평 방향으로 각도-스플라이싱된다. 세부사항들에 대해서는, 도 6을 참조한다.
본 출원의 일부 실시예들에서, 도 5를 참조하면, 전술한 3차원 공간 좌표계는 MEMS 마이크로미러를 중심으로서 사용하여 정의되고, 수평면 상의 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 중 2개의 인접한 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔들 사이의 끼인각 θ는 MEMS 마이크로미러의 수평 스윙 각도 χ와 다음의 관계:
Figure pct00022
를 갖는다.
도 6에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 수평면 상의 레이저 거리 측정 컴포넌트(100c) 및 레이저 거리 측정 컴포넌트(100d)의 이머전트 광 빔들 사이의 끼인각은 θ이다. MEMS 마이크로미러의 수평 스윙 각도 χ 및 수평면 상의 임의의 인접한 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 이머전트 광 빔들 사이의 끼인각 θ는 전술한 관계를 충족시킬 필요가 있다. 이것은 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 복수의 그룹의 포인트 클라우드 스캐닝 트랙이 수평 방향으로 이음매없이 스플라이싱되는 것을 보장할 수 있다.
본 출원의 일부 실시예들에서, 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 수량 N은 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈의, 수평 스캐닝 각도
Figure pct00023
, MEMS 마이크로미러의 수평 스윙 각도 χ, 및 수평면 상의 2개의 인접한 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔들 사이의 끼인각 θ와 다음의 관계:
Figure pct00024
를 갖는다.
도 6에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 수평면 상의 레이저 거리 측정 컴포넌트(100c)와 레이저 거리 측정 컴포넌트(100d)의 이머전트 광 빔 사이의 끼인각은 θ이고, 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈의 수평 스캐닝 각도는
Figure pct00025
이고, 사용된 레이저 거리 측정 컴포넌트의 수량은 N이다. 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈의 수평 스캐닝 각도
Figure pct00026
, MEMS 마이크로미러(120)의 수평 스윙 각도 χ(MEMS 마이크로미러의 스윙 범위는 -χ/2 내지 χ/2임), 및 수평면 상의 인접한 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 이머전트 광 빔들 사이의 끼인각 θ는 전술한 관계를 충족시킨다. N은 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈의 수평 스캐닝 각도 범위를 보장하기 위해 전술한 제약 관계를 충족시킬 필요가 있다. 예를 들어, 레이저 측정 모듈의 수평 스캐닝 각도
Figure pct00027
가 106°이고, χ=8°이며, θ=15°일 때, N의 값은 6 또는 7일 수 있다. 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 수량은 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 측정 모듈의 수평 스캐닝 각도
Figure pct00028
, MEMS 마이크로미러의 수평 스윙 각도 χ, 및 수평면 상의 2개의 인접한 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔들 사이의 끼인각 θ 사이의 전술한 충족 관계를 사용하여 결정될 수 있다.
본 출원의 일부 실시예들에서, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트가 위치되는 평면 및 MEMS 마이크로미러가 위치되는 평면은 상이한 평면들이다. 도 5에 도시된 바와 같이, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 지지체는 모두 베이스플레이트 상에 고정되고, MEMS 마이크로미러는 지지체 상에 설치된다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트가 위치되는 평면 및 MEMS 마이크로미러가 위치되는 평면은 상이한 평면이며, 따라서 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 MEMS 마이크로미러는 계층적으로 배치될 수 있다. 따라서, 레이저 거리 측정 컴포넌트에 의해 수직 스캐닝 각도를 차단하는 위험이 효과적으로 회피될 수 있고, 레이저 레이더의 수직 스캐닝 각도가 최대화된다.
본 출원의 이 실시예에서, 반사기(110)의 다른 기능은 수직 스캐닝 각도를 차단하는 것을 효과적으로 회피하는 것이다. 세부사항들에 대해서는, 도 7을 참조한다. 도 7에서, 레이저 거리 측정 컴포넌트(100d)의 이머전트 광 빔(104d)은 반사기(110) 상으로 수평으로 방출되고, 수직면 상의 반사기(110) 상에 있는 입사 광 빔과 이머전트 광 빔 사이의 끼인각은 α이다. 이머전트 광 빔이 MEMS 마이크로미러(120) 상으로 여전히 방출되게 하기 위해, MEMS 마이크로미러는 지지체(1201)를 사용하여 상승될 필요가 있다. MEMS 마이크로미러(120) 및 레이저 거리 측정 컴포넌트(100d)는 계층적으로 배치되어, 이머전트 광 빔(104d)의 각도 차단이 수직 스캐닝시 효과적으로 회피된다.
MEMS 마이크로미러(120)의 외부 프레임 하부 표면(1202)이 베이스플레이트(140)의 평면에 평행할 때, 수직면 상의 반사기 상에 있는 입사 광 빔과 이머전트 광 빔 사이의 끼인각 α는 MEMS 마이크로미러의 미러 표면(1201) 상의 이머전트 광 빔(104d)의 수직 입사각이다. 수직면 상의 반사기 상에 있는 입사 광 빔과 이머전트 광 빔 사이의 끼인각 α가 과도하게 클 때, 포인트 클라우드 스캐닝 트랙이 왜곡되고, 포인트 클라우드 화질에 영향을 미친다. 이 문제를 해결하기 위해, 본 출원의 이 실시예에서, MEMS 마이크로미러(120)는 MEMS 마이크로미러(120)의 수직 스윙 축(1204)을 따라 고정된 각도, 즉 MEMS 마이크로미러의 수직 경사각 β만큼 아래쪽으로 수직으로 경사지게 하여, 미러 표면 상의 광 빔의 입사각을 감소시킬 수 있다. 경사각 β은 α와 관련된다.
본 출원의 일부 실시예들에서, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각의, 수직면 상의 반사기 상에 있는 입사 광 빔과 이머전트 광 빔 사이의 끼인각 α는 MEMS 마이크로미러의 수직 경사각 β 및 MEMS 마이크로미러의 수직 스윙 각 ω과 다음의 관계:
Figure pct00029
를 갖는다.
Figure pct00030
는 반사기 및 MEMS 마이크로미러의 설치 오차율이다.
도 7에 도시된 바와 같이, MEMS 마이크로미러(120)의 수직 스윙 각도는 ω이고, MEMS 마이크로미러의 스윙 범위는 -
Figure pct00031
/2 내지
Figure pct00032
/2이다. 레이저 레이더의 스캐닝 각도가 수직 방향으로 차단되지 않는 것을 보장하기 위해,
Figure pct00033
,
Figure pct00034
, 및
Figure pct00035
는 전술한 관계를 충족시킨다.
Figure pct00036
는 반사기 및 MEMS 마이크로미러의 설치 오차율이고,
Figure pct00037
는 반사기 및 MEMS 마이크로미러의 전체 치수들에 의해 유발되는 설치 오차에 기초하여 결정된다. 예를 들어,
Figure pct00038
의 값은 1.05 내지 1.3의 임의의 값일 수 있고, ε의 특정 값은 한정되지 않는다. 예를 들어,
Figure pct00039
=20°,
Figure pct00040
=5°,
Figure pct00041
=15°, 및
Figure pct00042
=1일 때, 레이저 레이더의 수직 스캐닝 각도 범위는 -5° 내지 25°이고, 구체적으로, 수직 스캐닝 각도는 30°이다. 이 경우, 각도 차단은 발생하지 않는다.
본 출원의 일부 실시예에서, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트의, 수직면 상의 반사기 상에 있는 입사 광 빔들과 이머전트 광 빔의 끼인각 α는 동일하다.
Figure pct00043
는 10° 이상 50°이하이다.
본 출원의 일부 실시예들에서, MEMS 마이크로미러의 수직 경사각
Figure pct00044
는 5°이상 45°이하이다.
N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각의, 수직면 상의 반사기 상에 있는 입사 광 빔과 이머전트 광 빔 사이의 끼인각 α는 10° 내지 50°의 범위에서 제어되어야 한다. 예를 들어, 끼인각 α는 20°, 25° 또는 40°이다. MEMS 마이크로미러의 수직 경사각 β의 값 범위는 5° 내지 45°이다. 예를 들어, 끼인각 β는 10°, 15° 또는 30°이다. α는 10° 내지 50°의 범위이고, β는 5° 내지 45°의 범위이다. α 및 β의 각도가 너무 작으면, MEMS 마이크로미러와 반사기 사이의 거리가 증가하고, 레이저 레이더의 볼륨이 증가한다. α 및 β의 각도가 너무 크면, MEMS 마이크로미러 상의 입사 광 빔의 각도도 매우 크고, 포인트 클라우드 스캐닝된 이미지가 왜곡된다. 따라서, α는 10° 내지 50°의 범위이고, β는 5° 내지 45°의 범위이어서, 레이저 레이더의 볼륨이 감소될 수 있고, 포인트 클라우드 스캐닝된 이미지의 왜곡이 회피될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100)의 7개의 그룹, 반사기(110), 및 MEMS 마이크로미러(120)의 공간 위치들은 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더를 구성하도록 설계된다. 도 8에서, 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100), 반사기(110), MEMS 마이크로미러(120), 및 지지체는 베이스플레이트(140) 상에 배치된다. 연결 로드(150)는 데이터 처리 회로(130)를 지지하도록 구성된다. 데이터 처리 회로(130)는 케이블(160)을 통해 레이저 거리 측정 컴포넌트(100)에 연결된다. 데이터 처리 회로(130)는 케이블(170)을 통해 MEMS 마이크로미러(120)에 연결된다. 데이터 처리 회로(130)는 컴포넌트를 제어하고 데이터를 송신하도록 구성된다. 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 7개의 그룹의 이머전트 광 빔은 하우징 윈도우(180)를 통해 타겟 상으로 방출된다.
도 5 내지 도 8의 반사기가 추가로 도시된다. 반사기(110)의 특정 기능은 광 빔 방향 각도를 변경하는 것이다. 이머전트 광 빔(104a) 및 에코 광 빔(105a) 둘 다는 반사기(110)를 통해 소정 각도로 반사될 수 있다. 반사기(110)는 평면 반사기 또는 금속 막 또는 유전체 막으로 도금된 프리즘일 수 있거나, 양방향 광 빔 반사 기능을 갖는 광학 소자, 예를 들어, 광학 격자 또는 나노미터 광학 안테나일 수 있다.
본 출원의 일부 실시예들에서, 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 수량 및 배치 위치들은 레이저 레이더의 스캐닝 각도 및 해상도를 유연하게 조정하기 위해 유연하게 변경될 수 있다. 더 많은 수량의 사용된 레이저 거리 측정 컴포넌트들 및 더 조밀한 배열은 레이저 레이더가 획득할 수 있는 더 높은 포인트 클라우드 해상도를 나타내지만, 비용 및 크기는 그에 따라 증가한다. 도 9 및 도 10은 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 4개의 그룹이 사용될 때 그리고 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 3개의 그룹이 사용될 때 레이저 레이더의 광 경로 구조를 각각 도시한다. 도 9에서, 레이저 거리 측정 컴포넌트(100a 및 100b) 및 레이저 거리 측정 컴포넌트(100c 및 100d)는 MEMS 마이크로미러(120)를 중심으로서 사용하여 좌측 및 우측에 대칭적으로 분포된다. 도 10에서, 레이저 거리 측정 컴포넌트(100a) 및 레이저 거리 측정 컴포넌트(100c)는 MEMS 마이크로미러(120)를 중심으로서 사용함으로써 좌측 및 우측에 대칭적으로 분포되고, 레이저 거리 측정 컴포넌트(100b) 및 MEMS 마이크로미러(120)는 동일한 수직면 상에 위치된다.
도 5, 도 6, 및 도 8에서, 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 복수의 그룹은 하나의 반사기(110)에만 대응한다. 때때로, 반사기(110)의 크기를 감소시키기 위해, 반사기(110)는 스플라이싱될 수 있으며, 따라서 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 각각의 그룹은 하나의 반사기에 대응한다. 세부사항들에 대해서는, 도 11을 참조한다. 도 11에서, 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100b, 100d, 및 100f)의 총 3개의 그룹이 사용되고, 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 3개의 그룹의 이머전트 광 빔(104b, 104d, 및 104f)은 각각 반사기들(110b, 110d, 및 110f)에 부딪치고, 이머전트 광 빔은 반사된 다음 MEMS 마이크로미러(120) 상으로 방출된다.
도 12에서, 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 복수의 그룹은 복수의 반사기에 대응할 수 있다. 도 12에서, 레이저 거리 측정 컴포넌트의 총 7개 그룹이 사용된다. 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100a 및 100b)의 이머전트 광 빔(104a 및 104b)은 반사기(110a)에 부딪힌다. 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100c, 100d, 및 100e)의 이머전트 광 빔들(104c, 104d, 및 104e)은 반사기(110b)에 부딪힌다. 레이저 거리 측정 컴포넌트(100f 및 100g)의 이머전트 광 빔들(104f 및 104g)은 반사기(110c)에 부딪힌다. 즉, 총 3개의 반사기가 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 7개의 그룹의 이머전트 광 빔들을 반사하기 위해 사용되고, 광 빔들의 7개의 그룹은 MEMS 마이크로미러(120)로 안내된다.
본 출원의 실시예는 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더를 제공한다. 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더는 주로 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 복수의 그룹, 반사기, 단일 MEMS 마이크로미러, 및 데이터 처리 회로를 포함한다. 반사기는 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 복수의 그룹의 이머전트 광 빔을 MEMS 마이크로미러 상으로 반사시키고, 광 빔 스캐닝은 MEMS 마이크로미러의 2차원 스윙을 통해 구현된다. 반사기는 광 경로를 반사하도록 구성되어, MEMS 마이크로미러 및 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 복수의 그룹이 동일 측면에 배치되고, 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 복수의 그룹이 MEMS 마이크로미러의 양쪽 측면에 대칭적으로 배열된다. 이는 시스템의 통합을 개선하는 것을 돕는다. 반사기는 레이저 거리 측정 컴포넌트에 의해 방출된 광 빔을 고정된 각도로 반사하고, 광 빔의 값은 10° 내지 50°이다. 따라서, 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 복수의 그룹 및 MEMS 마이크로미러들은 레이저 거리 측정 컴포넌트에 의한 광 빔 스캐닝 각도의 차단을 피하기 위해 계층적으로 배치된다. MEMS 마이크로미러는 MEMS 마이크로미러에 대한 광 빔의 입사각을 감소시키기 위해, 5° 내지 45°의 고정된 각도로 아래쪽으로 경사지게 하여, 포인트 클라우드 이미지의 왜곡이 회피되게 한다.
또한, 본 출원의 이 실시예에서, 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 복수의 그룹은 하나 이상의 반사기를 공유할 수 있다.
반사기는 평면 반사기 또는 금속 막 또는 유전체 막으로 도금된 프리즘일 수 있거나, 양방향 광 빔 반사 기능을 갖는 광학 소자, 예를 들어, 광학 격자 또는 나노미터 광학 안테나일 수 있다.
응용은 멀티-스레드 마이크로미러 레이저 레이더의 구조를 제안한다. 이 구조에서, 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 복수의 그룹과 단일 MEMS 마이크로미러 사이의 광 경로 연결이 반사기를 통해 구현되어, 레이저 레이더 시스템의 집적 및 소형화가 크게 개선되고, 비용이 효과적으로 감소된다. 본 출원의 실시예는 멀티-스레드 레이저 레이더를 제공한다. 멀티-스레드 레이저 레이더의 특징은 단일 반사기에 대해 표현되지 않았지만, 반사기를 사용하여 레이저 레이더의 전체 구조의 집적 및 소형화가 상당히 개선될 수 있게 한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예는 레이저 측정 모듈(100)을 제공한다. 레이저 측정 모듈(100)은 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트들(101), N개의 반사기(102), 및 MEMS 마이크로미러(103)를 포함하고, 여기서 N은 2 이상의 양의 정수이다.
N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트(101)는 N개의 반사기(102)에 일대일 대응한다.
N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트(101) 각각의 이머전트 광 빔은 N개의 반사기(102) 내의 대응하는 반사기(102) 상으로 방출된다.
N개의 반사기(102) 각각은 대응하는 레이저 거리 측정 컴포넌트(101)의 이머전트 광 빔에 대한 광 경로 반사를 수행하고, 반사된 이머전트 광 빔을 MEMS 마이크로미러(103) 상으로 방출하도록 구성된다.
MEMS 마이크로미러(103)는 N개의 반사기에 의해 전송된 이머전트 광 빔들을 개별적으로 수신하고, N개의 반사기에 의해 각각 전송된 이머전트 광 빔들의 방향을 변경하고, N개의 반사기에 각각 대응하는 이머전트 광 빔들을 전송하여, 스캐닝을 구현하도록 구성되고; 에코 광 빔의 방향을 변경하고, 에코 광 빔을 대응하는 반사기(102) 상으로 방출하도록 추가로 구성된다. 에코 광 빔은 타겟 객체 상으로 방출된 이머전트 광 빔에 의해 반사된 광 빔이다.
N개의 반사기(102) 각각은 MEMS 마이크로미러(103)에 의해 전송된 에코 광 빔에 대한 광 경로 반사를 수행하고, 반사된 에코 광 빔을 대응하는 레이저 거리 측정 컴포넌트(101) 상으로 방출하도록 구성된다.
N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트(101) 각각은 대응하는 반사기(102)에 의해 전송된 에코 광 빔을 수신하고, 각각의 레이저 거리 측정 컴포넌트(101)에 의해 방출된 이머전트 광 빔과 수신된 에코 광 빔 사이의 시간차에 기초하여 거리 측정을 수행하도록 추가로 구성된다.
본 출원의 이 실시예에서 제공되는 레이저 측정 모듈은 복수의 레이저 거리 측정 컴포넌트를 포함하고, 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 수량은 N으로 표현된다. 예를 들어, 3개의 레이저 거리 측정 컴포넌트가 레이저 측정 모듈에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 6개의 레이저 거리 측정 컴포넌트가 레이저 측정 모듈에 배치될 수 있다. 이것은 응용 시나리오에 의존한다. 레이저 거리 측정 컴포넌트는 광 빔을 생성하도록 구성되고, 광 빔은 이머전트 광 빔으로서 정의된다. 또한, 본 출원의 이 실시예에서, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각에 의해 생성된 이머전트 광 빔은 MEMS 마이크로미러 상으로 직접 방출되지 않고, 이머전트 광 빔은 먼저 레이저 거리 측정 컴포넌트에 의해 반사기 상으로 방출된다. 반사기는 광 경로 반사를 수행할 수 있고, 이머전트 광 빔은 반사기의 광 경로 반사를 통해 MEMS 마이크로미러 상으로 방출될 수 있다. 따라서, 하나의 MEMS 마이크로미러만이 배치될 필요가 있고, 대응하는 MEMS 마이크로미러는 각각의 레이저 거리 측정 컴포넌트에 대해 배치될 필요가 없다. 반사기는 복수의 레이저 거리 측정 컴포넌트와 단일 MEMS 마이크로미러 사이의 광 경로 연결을 구현하도록 구성된다. 이것은 레이저 측정 모듈의 집적 및 소형화를 개선하고, 레이저 레이더의 제조 비용을 효과적으로 감소시키고, 볼륨, 크기, 및 비용에 대한 엄격한 요건을 갖는 차량 환경에 적용가능하다.
레이저 측정 모듈 내의 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 수량 및 레이저 측정 모듈 내의 반사기들의 수량은 동일하다. 예를 들어, 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 수량 및 반사기들의 수량은 둘 다 N이다. 하나의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 하나의 반사기에 대응한다. 구체적으로, 각각의 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔은 레이저 거리 측정 컴포넌트에 대응하는 반사기에만 전송된다. 유사하게, MEMS 마이크로미러로부터 반사기에 의해 수신된 에코 광 빔은 또한 반사기에 대응하는 레이저 거리 측정 컴포넌트에만 전송된다. 본 출원의 이 실시예에서, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 동일한 MEMS 마이크로미러를 공유하고, 각각의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 하나의 완전히 독립적인 반사기에 대응한다. 이러한 방식으로, 레이저 측정 모듈 내의 레이저 거리 측정 컴포넌트의 위치는 항상 고정될 수 있고, 레이저 레이더의 스캐닝 각도, 광 방출 방향, 외관 등은 반사기의 설계를 조정함으로써 변경될 수 있다. 유연한 광 경로 아키텍처는 레이저 레이더의 응용 확장성을 크게 개선한다. 또한, 본 출원의 이 실시예에서, 각각의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔을 대응하는 반사기에 전송할 수 있다. 따라서, 레이저 거리 측정 컴포넌트의 위치가 고정되고, 수동 반사기만이 광 경로 교정을 수행하도록 조정되어, 광 경로 커미셔닝의 안정성 및 편의성을 향상시킨다.
예를 들어, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 각각 제1 레이저 거리 측정 컴포넌트, 제2 레이저 거리 측정 컴포넌트, ..., 및 N번째 레이저 거리 측정 컴포넌트이다. N개의 반사기는 각각 제1 반사기, 제2 반사기, ..., 및 N번째 반사기이다. 다음은 i번째 레이저 거리 측정 컴포넌트와 i번째 반사기 사이의 광 빔 전달(light beam transmission)을 상세히 설명하며, 여기서 i는 N 이하의 양의 정수이다.
예를 들어, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 내의 i번째 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔이 N개의 반사기 내의 i번째 반사기 상으로 방출된다.
i번째 반사기는 i번째 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔에 대해 광 경로 반사를 수행하고, 반사된 이머전트 광 빔을 MEMS 마이크로미러에 방출하도록 구성된다.
i번째 반사기는 MEMS 마이크로미러에 의해 전송된 에코 광 빔에 대한 광 경로 반사를 수행하고, 반사된 에코 광 빔을 i번째 레이저 거리 측정 컴포넌트 상으로 방출하도록 구성된다.
i번째 레이저 거리 측정 컴포넌트는 i번째 반사기에 의해 전송된 에코 광 빔을 수신하고, i번째 레이저 거리 측정 컴포넌트에 의해 방출된 이머전트 광 빔과 수신된 에코 광 빔 사이의 시간차에 기초하여 거리 측정을 수행하도록 추가로 구성된다.
도 13을 참조하면, 각각의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 하나의 반사기에 대응한다. 예를 들어, i번째 레이저 거리 측정 컴포넌트는 i번째 반사기에 대응한다. 본 출원의 이 실시예에서, 각각의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔을 대응하는 반사기에 전송할 수 있다. 따라서, 레이저 거리 측정 컴포넌트의 위치가 고정되고, 수동 반사기만이 광 경로 교정을 수행하도록 조정된다. i번째 레이저 거리 측정 컴포넌트에 의해 실행되는 거리 측정 알고리즘에 대해서는, 전술한 실시예의 설명을 참조한다. 세부사항들은 여기서 다시 설명하지 않는다.
본 출원의 일부 실시예들에서, 복수의 광 빔 전환 소자가 레이저 측정 모듈에 추가로 배치될 수 있다. 광 빔 전환 소자는 광 빔 전환 소자에 의해 수신된 광 빔을 전환하도록 구성된다. 예를 들어, 광 빔 전환 소자는 광 빔 반사 기능 또는 광 빔 굴절 기능을 가지며, 따라서 소자에 의해 수신되는 광 빔의 방향이 변경될 수 있다. 본 출원의 이 실시예에서, 광 빔 전환 소자는 레이저 거리 측정 컴포넌트와 반사기 사이에 배치될 수 있다. 제한 없이, 본 출원의 이 실시예에서, 광 빔은 레이저 거리 측정 컴포넌트와 반사기 사이에서 직접 송신될 수 있다. 즉, 광 빔 전환 소자는 사용될 필요가 없다. 대안적으로, 광 빔은 광 빔 전환 소자를 통해 레이저 거리 측정 컴포넌트와 반사기 사이에서 송신될 수 있다. 다음은 설명을 위한 상세한 예를 제공한다.
본 출원의 이 실시예에서, 광 빔이 광 빔 전환 소자를 통해 레이저 거리 측정 컴포넌트와 반사기 사이에서 송신될 수 있는 경우, 광 빔 전환 소자 및 반사기는 총괄적으로 반사기 그룹으로 지칭될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 후속 실시예에서, 광 빔 전환 소자와 반사기가 총괄적으로 반사기 그룹으로 지칭되는 예가 설명을 위해 사용된다.
본 출원의 일부 실시예들에서, 도 14를 참조하면, N이 7 이상인 예가 도 14에서의 설명을 위해 사용된다. 제한 없이, N의 값은 이에 한정되지 않고, N의 값은 대안적으로 3, 5 등일 수 있다. 레이저 측정 모듈은 (N-1)개의 광 빔 전환 소자를 추가로 포함한다.
N의 값이 5 이상의 홀수일 때, i가 (N+1)/2보다 작은 양의 정수이면, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트(101) 내의 i번째 레이저 거리 측정 컴포넌트(101)는 출력 광 빔을 (N-1)개의 광 빔 전환 컴포넌트 내의 i번째 광 빔 전환 컴포넌트를 통해 N개의 반사기(102) 내의 i번째 반사기(102)로 전송하거나; 또는
i가 (N+1)/2보다 큰 양의 정수인 경우, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트(101) 내의 i번째 레이저 거리 측정 컴포넌트(101)는 출력 광 빔을 (N-1)개의 광 빔 전환 소자 내의 (i-1)번째 광 빔 전환 소자를 통해 N개의 반사기(102) 내의 i번째 반사기(102)로 전송하며, 여기서 i는 N 이하의 양의 정수이다.
구체적으로, N의 값이 홀수일 때, 레이저 측정 모듈은 (N-1)개의 광 빔 전환 소자를 추가로 포함한다. 레이저 측정 모듈 내의 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 수량 및 레이저 측정 모듈 내의 반사기들의 수량이 둘 다 N이기 때문에, 레이저 측정 모듈 내의 광 빔 전환 소자들의 수량은 레이저 측정 모듈 내의 레이저 거리 측정 컴포넌트의 수량보다 하나 적다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트의 중심에 위치된 ((N+1)/2)번째 레이저 거리 측정 컴포넌트는 ((N+1)/2)번째 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔을 직접 출력하고, ((N+1)/2)번째 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔을 광 빔 전환 소자를 사용하지 않고 ((N+1)/2)번째 반사기에 전송한다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 내의 ((N+1)/2)번째 레이저 거리 측정 컴포넌트 이외의 레이저 거리 측정 컴포넌트들은 각각 이머전트 광 빔들을 광 빔 전환 소자들을 통해 대응하는 반사기들로 전송한다.
도 14에서, 레이저 측정 모듈 내의 제1 (N-1)/2개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 제1 (N-1)/2개의 반사기는 각각 (N-1)/2개의 광 빔 전환 소자를 통한 광 경로 연결들을 구현할 수 있다. 레이저 측정 모듈 내의 ((N+1)/2)번째 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 ((N+1)/2)번째 반사기는 광 빔 전환 소자 없이 광 경로 연결을 직접 구현한다. 레이저 측정 모듈 내의 ((N+3)/2)번째 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 ((N+3)/2)번째 반사기는 ((N+1)/2)번째 광 빔 전환 소자를 통한 광 경로 연결을 구현할 수 있다. 유사하게, 레이저 측정 모듈 내의 N번째 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 N번째 반사기는 (N-1)번째 광 빔 전환 소자를 통한 광 경로 연결을 구현할 수 있다.
본 출원의 일부 실시예들에서, i번째 반사기와 i번째 레이저 거리 측정 컴포넌트 사이의 끼인각은 미리 설정된 제1 각도 임계값보다 작다. 이 경우, 도 14에 도시된 레이저 측정 모듈이 존재한다. 제1 각도 임계값의 값은 레이저 측정 모듈 상의 레이저 거리 측정 컴포넌트와 반사기 사이의 위치 관계에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 각도 임계값은 20° 내지 50°의 범위 내의 임의의 각도 값일 수 있다.
예를 들어, 레이저 측정 모듈은 N개의 반사기 그룹을 포함한다. N의 값이 5 이상의 홀수일 때, i가 (N+1)/2와 같지 않으면, i번째 반사기 그룹은 반사기 및 광 빔 전환 소자를 포함하거나; 또는 i가 (N+1)/2와 동일하면, i번째 반사기 그룹은 반사기를 포함하지만, i번째 반사기 그룹은 광 빔 전환 소자를 포함하지 않는다. 예를 들어, 도 14를 참조하면, i의 값이 (N+1)/2와 동일할 때, ((N+1)/2)번째 반사기는 하나의 반사기 그룹을 구성하거나; 또는 i가 (N+1)/2와 같지 않을 때, 하나의 반사기와 하나의 광 빔 전환 소자는 하나의 반사기 그룹을 구성한다.
본 출원의 일부 실시예들에서, 도 15를 참조하면, N이 8 이상인 예가 도 15에서의 설명을 위해 사용된다. 제한 없이, N의 값은 이에 한정되지 않고, N의 값은 대안적으로 2, 4, 6 등일 수 있다. 레이저 측정 모듈은 (N-2)개의 광 빔 전환 소자를 추가로 포함한다.
N의 값이 6 이상의 짝수일 때, i가 N/2보다 작으면, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트(101) 내의 i번째 레이저 거리 측정 컴포넌트(101)는 (N-2)개의 광 빔 전환 컴포넌트 내의 i번째 광 빔 전환 컴포넌트를 통해 출력 광 빔을 N개의 반사기(102) 내의 i번째 반사기(102)로 전송하거나; 또는
i가 (N+2)/2보다 크면, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트(101) 내의 i번째 레이저 거리 측정 컴포넌트(101)는 (N-2)개의 광 빔 전환 소자 내의 (i-2)번째 광 빔 전환 소자를 통해 N개의 반사기(102) 내의 i번째 반사기(102)로 출력 광 빔을 전송하고, 여기서 i는 N 이하의 양의 정수이다.
구체적으로, N의 값이 짝수일 때, 레이저 측정 모듈은 (N-2)개의 광 빔 전환 소자를 추가로 포함한다. 레이저 측정 모듈 내의 레이저 거리 측정 컴포넌트의 수량 및 반사기의 수량이 둘 다 N이기 때문에, 레이저 측정 모듈 내의 광 빔 전환 소자의 수량은 레이저 측정 모듈 내의 레이저 거리 측정 컴포넌트의 수량보다 2개 적다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트의 중심에 위치하는 ((N+2)/2)번째 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 (N/2)번째 레이저 거리 측정 컴포넌트는 각각 광 빔 전환 소자들 없이 ((N+2)/2)번째 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔을 ((N+2)/2)번째 반사기로 전송하고 (N/2)번째 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔을 (N/2)번째 반사기로 전송한다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 내의 ((N+2)/2)번째 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 (N/2)번째 레이저 거리 측정 컴포넌트 이외의 레이저 거리 측정 컴포넌트들은 각각 이머전트 광 빔들을 광 빔 전환 소자를 통해 대응하는 반사기들에 전송한다.
도 15에서, 레이저 측정 모듈 내의 제1 (N-2)/2개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 제1 (N-2)/2개의 반사기는(N-2)/2개의 광 빔 전환 소자를 통한 광 경로 연결들을 구현할 수 있다. 레이저 측정 모듈 내의 (N/2)번째 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 (N/2)번째 반사기는 광 빔 전환 소자 없이 광 경로 연결을 직접 구현한다. 유사하게, 레이저 측정 모듈 내의 ((N+2)/2)번째 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 ((N+2)/2)번째 반사기는 광 빔 전환 소자 없이 광 경로 연결을 직접 구현한다. 레이저 측정 모듈 내의 ((N+4)/2)번째 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 ((N+4)/2)번째 반사기는 (N/2)번째 광 빔 전환 소자를 통한 광 경로 연결을 직접 구현할 수 있다. 유사하게, 레이저 측정 모듈 내의 N번째 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 N번째 반사기는 (N-2)번째 광 빔 전환 소자를 통한 광 경로 연결을 직접 구현할 수 있다.
본 출원의 일부 실시예들에서, i번째 반사기와 i번째 레이저 거리 측정 컴포넌트 사이의 끼인각은 미리 설정된 제1 각도 임계값보다 작다. 이 경우, 도 15에 도시된 레이저 측정 모듈이 존재한다. 제1 각도 임계값의 값은 레이저 측정 모듈 상의 레이저 거리 측정 컴포넌트와 반사기 사이의 위치 관계에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 각도 임계값은 20° 내지 50°의 범위 내의 임의의 각도 값일 수 있다.
예를 들어, 레이저 측정 모듈은 N개의 반사기 그룹을 포함한다. N의 값이 6 이상의 짝수일 때, i가 (N+2)/2와 같지 않고 또한 N/2와 같지 않으면, i번째 반사기 그룹은 반사기 및 광 빔 전환 소자를 포함하거나; 또는 i가 (N+2)/2와 같거나 N/2와 같으면, i번째 반사기 그룹은 반사기를 포함하지만, i번째 반사기 그룹은 광 빔 전환 소자를 포함하지 않는다. 예를 들어, 도 15를 참조하면, i의 값이 (N+2)/2와 같거나 N/2와 같을 때, ((N+2)/2)번째 반사기는 하나의 반사기 그룹을 구성하고, (N/2)번째 반사기는 하나의 반사기 그룹을 구성하거나; 또는 i가 (N+2)/2와 같지 않거나 N/2와 같지 않을 때, 하나의 반사기와 하나의 광 빔 전환 소자는 하나의 반사기 그룹을 구성한다.
본 출원의 일부 실시예들에서, 광 빔 전환 소자(104)는 레이저 거리 측정 컴포넌트(101)의 이머전트 광 빔을 굴절시키고, 굴절된 이머전트 광 빔을 반사기(102) 상으로 방출하도록 구성된다.
광 빔 전환 소자(104)는 반사기(102)에 의해 전송된 에코 광 빔을 레이저 거리 측정 컴포넌트(101) 상으로 방출하도록 추가로 구성된다.
광 빔 전환 소자(104)는 광 빔 전환 소자(104)에 의해 수신된 광 빔을 전환하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 광 빔 전환 소자(104)는 광 빔 굴절 기능을 가지며, 따라서 광 빔 전환 소자(104)에 의해 수신되는 광 빔의 방향이 변경될 수 있다. 광 빔 전환 소자(104)는 레이저 거리 측정 컴포넌트(101)로부터 이머전트 광 빔을 수신하고, 이머전트 광 빔을 굴절시킬 수 있다. 광 빔 전환 소자(104)는 반사기(102)로부터 에코 광 빔을 수신한 다음, 에코 광 빔을 굴절시키고, 마지막으로 에코 광 빔을 레이저 거리 측정 컴포넌트(101)로 전송한다. 레이저 거리 측정 컴포넌트(101)는 거리 측정을 수행한다.
본 출원의 이 실시예에서, 광 빔 전환 소자는 굴절 미러일 수 있고, 굴절 미러는 광 빔 굴절 기능을 가지며, 굴절 미러는 레이저 거리 측정 컴포넌트와 반사기 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 굴절 미러는 프리즘을 포함한다. 후속 실시예에서, 프리즘이 광 경로 굴절 기능을 구현하기 위해 사용되는 예가 설명을 위해 사용된다. 제한 없이, 도 14 및 도 15에 도시된 광 빔 전환 소자는 대안적으로 광 빔 굴절 기능을 갖는 다른 디바이스일 수 있다. 이것은 본 명세서에서의 예일 뿐이며, 본 출원의 이 실시예를 한정하려는 것은 아니다.
본 출원의 일부 실시예들에서, 도 16을 참조하면, 레이저 측정 모듈은 N개의 광 빔 전환 소자를 추가로 포함한다.
N개의 광 빔 전환 소자는 N개의 반사기(102)에 일대일 대응한다.
N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트(101) 각각은 대응하는 광 빔 전환 소자를 통해 대응하는 반사기(102) 상으로 이머전트 광 빔을 방출하도록 구성된다.
구체적으로, 레이저 측정 모듈은 N개의 광 빔 전환 소자를 추가로 포함한다. 레이저 측정 모듈 내의 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 수량 및 레이저 측정 모듈 내의 반사기들의 수량이 둘 다 N이기 때문에, 레이저 측정 모듈 내의 광 빔 전환 소자들의 수량은 레이저 측정 모듈 내의 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 수량과 동일하고, 레이저 측정 모듈 내의 광 빔 전환 소자들의 수량도 레이저 측정 모듈 내의 반사기들의 수량과 동일하다. N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각은 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔을 하나의 광 빔 전환 소자를 통해 대응하는 반사기로 전송한다.
도 16에서, 레이저 측정 모듈 내의 각각의 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 각각의 반사기는 하나의 광 빔 전환 소자를 통한 광 경로 연결을 구현할 수 있다. 예를 들어, 레이저 거리 측정 컴포넌트 1 및 반사기 1은 광 빔 전환 소자 1을 통한 광 경로 연결을 구현하고, 레이저 거리 측정 컴포넌트 2 및 반사기 2는 광 빔 전환 소자 2를 통한 광 경로 연결을 구현하고, 레이저 거리 측정 컴포넌트 N 및 반사기 N는 광 빔 전환 소자 N을 통한 광 경로 연결을 구현한다.
본 출원의 일부 실시예들에서, i번째 반사기와 i번째 레이저 거리 측정 컴포넌트 사이의 끼인각은 미리 설정된 제1 각도 임계값보다 크다. 이 경우, 도 16에 도시된 레이저 측정 모듈이 존재한다. 제1 각도 임계값의 값은 레이저 측정 모듈 상의 레이저 거리 측정 컴포넌트와 반사기 사이의 위치 관계에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 각도 임계값은 20° 내지 50°의 범위 내의 임의의 각도 값일 수 있다.
예를 들어, 레이저 측정 모듈은 N개의 반사기 그룹을 포함한다. i가 N 이하의 임의의 양의 정수일 때, i번째 반사기 그룹은 반사기 및 광 빔 전환 소자를 포함한다. 예를 들어, 도 16을 참조하면, i의 값이 (N/2+1)과 동일할 때, (N/2+1)번째 반사기는 하나의 반사기 그룹을 구성한다. 여기서, i의 값은 대안적으로 N 이하의 다른 값일 수 있다. 이것은 단지 설명을 위한 예일 뿐이며, 본 출원의 이 실시예를 제한하려는 것은 아니다.
도 16에 도시된 바와 같이, 광 빔 전환 소자는 이 소자에 의해 수신된 광 빔을 전환하도록 구성된다. 예를 들어, 광 빔 전환 소자는 광 빔 반사 기능을 가지며, 따라서 이 소자에 의해 수신되는 광 빔의 방향이 변경될 수 있다. 광 빔 전환 소자(104)는 레이저 거리 측정 컴포넌트(101)로부터 이머전트 광 빔을 수신하고, 이머전트 광 빔을 반사할 수 있다. 광 빔 전환 소자(104)는 반사기(102)로부터 에코 광 빔을 수신한 다음, 에코 광 빔을 반사하고, 마지막으로 에코 광 빔을 레이저 거리 측정 컴포넌트(101)로 전송한다. 레이저 거리 측정 컴포넌트(101)는 거리 측정을 수행한다.
본 출원의 일부 실시예들에서, 광 빔 전환 소자는 전환 미러일 수 있고, 전환 미러는 광 빔 반사 기능을 가지며, 전환 미러는 레이저 거리 측정 컴포넌트와 반사기 사이에 배치될 수 있다. 후속 실시예에서, 광 빔 반사 기능을 구현하기 위해 전환 미러가 사용되는 예가 설명을 위해 사용된다. 제한 없이, 도 16에 도시된 광 빔 전환 소자는 대안적으로 광 빔 반사 기능을 갖는 다른 디바이스일 수 있다. 이것은 본 명세서에서의 예일 뿐이며, 본 출원의 이 실시예를 한정하려는 것은 아니다.
본 출원의 일부 실시예들에서, N개의 반사기는 동일한 직선 상에 위치된다. N의 값이 5 이상의 홀수일 때,
i가 2보다 크고 (N+1)/2 이하인 정수인 경우, N개의 반사기 내의 (i-2)번째 반사기와 (i-1)번째 반사기 사이의 간격은 N개의 반사기 내의 (i-1)번째 반사기와 i번째 반사기 사이의 간격보다 작지 않거나; 또는
i가 (N+1)/2보다 크고 N 이하인 정수인 경우, N개의 반사기 내의 (i-2)번째 반사기와 (i-1)번째 반사기 사이의 간격은 N개의 반사기 내의 (i-1)번째 반사기와 i번째 반사기 사이의 간격보다 크지 않다.
선택적으로, (N+1)/2번째 반사기는 중심으로서 사용되고, N개의 반사기 내의 ((N+1)/2)번째 반사기 이외의 반사기들은 대칭적으로 분포된다.
N개의 반사기는 동일한 직선 상에 위치한다. 예를 들어, N개의 반사기의 미러 표면 중심들은 동일한 직선 상에 위치할 수 있고, N개의 반사기는 대칭적으로 분포된다. 예를 들어, N개의 반사기 내의 모든 2개의 인접한 반사기 사이의 간격들은 동일하지 않다. N의 값이 5 이상의 홀수일 때, ((N+1)/2)번째 반사기가 중심으로서 사용된다. 예를 들어, N의 값이 5이면, 제3 반사기가 중심으로서 사용된다. N개의 반사기 내의 ((N+1)/2)번째 반사기 이외의 반사기들은 동일하지 않은 간격으로 대칭적으로 분포된다.
본 출원의 실시예들에서, N개의 반사기 내의 모든 2개의 인접한 반사기 사이의 간격들은 동일하거나 동일하지 않을 수 있다. 예를 들어, N이 3일 때, N개의 반사기 내의 모든 2개의 인접한 반사기 사이의 간격들은 동일하다. 다른 예로서, N개의 반사기 내의 모든 2개의 인접한 반사기 사이의 간격들은 동일하지 않다. 중심에 더 가까운 2개의 반사기 사이의 간격은 더 작고, 중심으로부터 더 멀리 떨어진 2개의 반사기 사이의 간격은 더 크다. 예를 들어, i가 2보다 크고 (N+1)/2 이하인 정수인 경우, N개의 반사기 내의 (i-2)번째 반사기와 (i-1)번째 반사기 사이의 간격은 N개의 반사기 내의 (i-1)번째 반사기와 i번째 반사기 사이의 간격보다 작지 않다. (i-2)번째 반사기, (i-1)번째 반사기, 및 i번째 반사기는 연속적으로 중심(즉, ((N+1)/2)번째 반사기)에 가깝다. 따라서, (i-1)번째 반사기와 i번째 반사기 사이의 간격은 (i-2)번째 반사기와 (i-1)번째 반사기 사이의 간격보다 크지 않다. 유사하게, i가 (N+1)/2보다 크고 N 이하의 정수인 경우, N개의 반사기 내의 (i-2)번째 반사기와 (i-1)번째 반사기 사이의 간격은 N개의 반사기 내의 (i-1)번째 반사기와 i번째 반사기 사이의 간격보다 크지 않다.
본 출원의 일부 실시예들에서, N개의 반사기는 동일한 직선 상에 위치된다. N의 값이 6 이상의 짝수일 때,
i가 2보다 크고 N/2 이하인 정수인 경우, N개의 반사기 내의 (i-2)번째 반사기와 (i-1)번째 반사기 사이의 간격은 N개의 반사기 내의 (i-1)번째 반사기와 i번째 반사기 사이의 간격보다 작지 않거나; 또는
i가 N/2보다 크고 N 이하인 정수인 경우, N개의 반사기 내의 (i-2)번째 반사기와 (i-1)번째 반사기 사이의 간격은 N개의 반사기 내의 (i-1)번째 반사기와 i번째 반사기 사이의 간격보다 크지 않다.
선택적으로, (N/2)번째 반사기와 (N/2+1)번째 반사기 사이의 중간점이 중심으로서 사용되고, N개의 반사기 내의 (N/2)번째 반사기 및 (N/2+1)번째 반사기 이외의 반사기들은 대칭적으로 분포된다.
N개의 반사기는 동일한 직선 상에 위치한다. 예를 들어, N개의 반사기의 미러 표면 중심들은 동일한 직선 상에 위치할 수 있고, N개의 반사기는 대칭적으로 분포된다. 예를 들어, N개의 반사기 내의 모든 2개의 인접한 반사기 사이의 간격들은 동일하지 않다. N의 값이 6 이상의 짝수일 때, (N/2)번째 반사기와 (N/2+1)번째 반사기 사이의 중간점이 중심으로서 사용되고, N개의 반사기 내의 (N/2)번째 반사기 및 (N/2+1)번째 반사기 이외의 반사기들은 동일하지 않은 간격으로 대칭적으로 분포된다.
본 출원의 일부 실시예들에서, N개의 반사기 내의 모든 2개의 인접한 반사기 사이의 간격들은 동일하거나 동일하지 않을 수 있다. 예를 들어, N이 3일 때, N개의 반사기 내의 모든 2개의 인접한 반사기 사이의 간격들은 동일하다. 다른 예로서, N개의 반사기 내의 모든 2개의 인접한 반사기 사이의 간격들은 동일하지 않다. 중심에 더 가까운 2개의 반사기 사이의 간격은 더 작고, 중심으로부터 더 멀리 떨어진 2개의 반사기 사이의 간격은 더 크다. 예를 들어, i가 2보다 크고 N/2 이하인 정수인 경우, N개의 반사기 내의 (i-2)번째 반사기와 (i-1)번째 반사기 사이의 간격은 N개의 반사기 내의 (i-1)번째 반사기와 i번째 반사기 사이의 간격보다 작지 않다. (i-2)번째 반사기, (i-1)번째 반사기, 및 i번째 반사기는 연속적으로 중심(즉, (N/2)번째 반사기와 (N/2+1)번째 반사기 사이의 중간점)에 가깝다. 따라서, (i-1)번째 반사기와 i번째 반사기 사이의 간격은 (i-2)번째 반사기와 (i-1)번째 반사기 사이의 간격보다 크지 않다. 유사하게, i가 N/2보다 크고 N 이하의 정수인 경우, N개의 반사기 내의 (i-2)번째 반사기와 (i-1)번째 반사기 사이의 간격은 N개의 반사기 내의 (i-1)번째 반사기와 i번째 반사기 사이의 간격보다 크지 않다.
예를 들어, N의 값은 5이다. 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 5개의 그룹의 스캐닝 영역들이 연속적으로 스플라이싱되고 스캐닝된 이미지에서 미스매칭이 발생하지 않는 것을 보장하기 위해, MEMS 마이크로미러를 통과한 후의 이머전트 광 빔들의 5개의 그룹은 수평 방향(X축)으로 동일한 각도로 분포되고, 수직 방향(Y축)으로의 이머전트 각도는 동일한 것이 요구된다. 5개의 반사기는 X축을 따라 직선으로 배열될 필요가 있다. 예를 들어, 제3 반사기가 중심으로서 사용되고, 처음 2개의 반사기와 마지막 2개의 반사기는 좌-우 미러 관계에 있고, 5개의 반사기는 동일하지 않은 간격으로 배열된다. 2개의 측면 각각에 있는 2개의 인접한 반사기 사이의 간격은 비교적 크다. 중심에 가까운 2개의 인접한 반사기 사이의 간격은 비교적 작다. 5개의 반사기의 간격들 및 형상들과 같은 파라미터들이 변경되어, MEMS 마이크로미러 상으로 방출되는 광 빔들의 각도들이 변경되어 특정 스캐닝 각도들을 출력할 수 있다.
본 출원의 일부 실시예들에서, N개의 반사기 내의 i번째 반사기의 미러 표면 법선 방향과 N개의 반사기 내의 i번째 반사기의 이머전트 광 빔 사이의 끼인각은 N개의 반사기 내의 (i+1)번째 반사기의 미러 표면 법선 방향과 N개의 반사기 내의 (i+1)번째 반사기의 이머전트 광 빔 사이의 끼인각과 동일하고, 여기서 i는 N 이하의 양의 정수이다.
본 출원의 이 실시예에서, N개의 반사기 내의 i번째 반사기 및 (i+1)번째 반사기는 2개의 인접한 반사기이고, i번째 반사기의 이머전트 광 빔 및 (i+1)번째 반사기의 이머전트 광 빔 둘 다는 MEMS 마이크로미러에 전송된다. N개의 반사기 내의 i번째 반사기의 미러 표면 법선 방향과 N개의 반사기 내의 i번째 반사기의 이머전트 광 빔 사이의 끼인각은 제1 끼인각이고, N개의 반사기 내의 (i+1)번째 반사기의 미러 표면 법선 방향과 N개의 반사기 내의 (i+1)번째 반사기의 이머전트 광 빔 사이의 끼인각은 제2 끼인각이다. 제1 끼인각은 제2 끼인각과 동일하다. 즉, N개의 반사기의 미러 표면 법선 방향과 N개의 반사기의 이머전트 광 빔 사이의 끼인각은 동일하여, N개의 반사기의 이머전트 광 빔이 동일한 방향으로 MEMS 마이크로미러 상으로 방출되는 것을 보장한다. 이러한 방식으로, MEMS 마이크로미러는 동일한 방향으로부터 N개의 이머전트 광 빔을 수신할 수 있는 것이 보장된다.
여기서 제1 끼인각이 제2 끼인각과 동일하다는 것은 오차가 무시되고 정밀도가 동일할 때 2개의 끼인각이 동일하다는 것을 의미한다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 제1 끼인각이 32°이고, 제2 끼인각이 또한 32°인 경우, 제1 끼인각은 제2 끼인각과 동일하다. 특정 오차가 존재하는 경우, 제1 끼인각이 제2 끼인각과 동일한 것으로 간주될 수도 있다. 예를 들어, 오차가 0.1°이고, 제1 끼인각이 32.01°이며, 제2 끼인각이 32.03°인 경우, 제1 끼인각은 제2 끼인각과 동일한 것으로 간주될 수도 있다.
예를 들어, N의 값이 5인 예가 사용되고, 5개의 반사기 및 MEMS 마이크로미러에 의해 반사된 후에, 5개의 이머전트 광 빔은 동일한 평면(400) 상에서 동일한 각도로 방출된다. 각도들 사이의 간격은 15°이고, 평면(400)은 레이저 거리 측정 컴포넌트들이 위치되는 하부 표면에 평행하다. MEMS 마이크로미러는 2차원 공간에서 소정 각도로 스윙한다. 예를 들어, 일차원(예를 들어, 수평 방향)에서의 MEMS 마이크로미러의 스윙 각도는 20°이고, 다른 차원(예를 들어, 수직 방향)에서의 MEMS 마이크로미러의 스윙 각도는 20°이다. 이 경우, MEMS 마이크로미러의 스윙 각도는 20*20°로 약칭될 수 있다. 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 5개의 그룹 및 5개의 반사기는 100*20°의 스캐닝 범위를 구현하는데 사용될 수 있고, 여기서 100*20°는 일차원에서의 스윙 각도가 100°이고 다른 차원에서의 스윙 각도가 20°임을 나타낸다.
본 출원의 일부 실시예들에서, MEMS 마이크로미러는 N개의 반사기에 의해 전송된 이머전트 광 빔들을 개별적으로 수신하고, N개의 반사기에 의해 각각 전송된 이머전트 광 빔들의 방향을 변경하여 2차원 스캐닝을 구현하고, N개의 반사기에 각각 대응하는 이머전트 광 빔들을 전송하도록 구성된다.
N개의 반사기에 각각 대응하고 MEMS 마이크로미러에 의해 전송되는 이머전트 광 빔들에서, 2개의 인접한 반사기에 의해 전송되는 이머전트 광 빔들 사이의 끼인각들은 동일하다.
구체적으로, 레이저 측정 모듈은 N개의 반사기를 포함할 수 있고, N개의 반사기는 N개의 이머전트 광 빔을 방출할 수 있다. MEMS 마이크로미러는 N개의 반사기에 의해 전송된 이머전트 광 빔들을 개별적으로 수신하고, N개의 반사기에 의해 각각 전송된 이머전트 광 빔들의 방향을 변경하여, 2차원 스캐닝을 구현하고, N개의 반사기에 각각 대응하는 이머전트 광 빔들을 전송하도록 구성된다. N개의 반사기에 각각 대응하고 MEMS 마이크로미러에 의해 전송되는 이머전트 광 빔들에서, 2개의 인접한 반사기에 의해 전송되는 이머전트 광 빔들 사이의 끼인각들은 동일하다. 즉, MEMS 마이크로미러에 의해 전송된 N개의 이머전트 광 빔 사이의 끼인각들은 동일하다. 세부사항들에 대해서는, 후속 실시예에서의 3차원도의 설명을 참조한다.
본 출원의 일부 실시예들에서, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 서로 평행하다. 즉, 레이저 측정 모듈 내의 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 서로 평행하여, 복수의 레이저 거리 측정 컴포넌트가 서로 평행하다면, 복수의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 레이저 측정 모듈 내에 편리하게 배치된다. 따라서, 본 출원의 실시예들에서 제공되는 레이저 측정 모듈의 내부 컴포넌트들은 더 콤팩트하고, 레이저 측정 모듈의 소형화가 구현된다. 세부사항들에 대해서는, 후속 실시예에서의 3차원도에서 복수의 레이저 거리 측정 컴포넌트 사이의 평행 관계가 있는 예를 참조한다.
이하에서는 상세한 응용 시나리오를 사용하여 본 출원의 실시예들에서 제공되는 레이저 측정 모듈을 상세히 설명한다.
본 출원의 실시예는 MEMS 마이크로미러 레이저 측정 모듈에 관한 것이고, MEMS 마이크로미러 레이저 측정 모듈은 높은 확장성을 갖는다. 복수의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 동일한 MEMS 마이크로미러를 공유하기 위해 사용될 수 있고, 각각의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 하나의 반사기 그룹에 대응한다. 반사기 그룹은 레이저 거리 측정 컴포넌트들과 MEMS 마이크로미러 사이의 광 경로 연결을 구현하기 위해 사용된다. 각각의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 하나의 완전히 독립적인 반사기 그룹에 대응한다. 이러한 방식으로, 레이저 거리 측정 컴포넌트의 위치는 항상 고정될 수 있고, 레이저 레이더의 스캐닝 각도, 광 방출 방향, 외관 등은 반사기 그룹의 설계를 조정하는 것에 의해서만 변경될 수 있다. 유연한 광 경로 아키텍처는 MEMS 레이저 레이더의 응용 확장성을 크게 개선한다. 또한, 레이저 거리 측정 컴포넌트의 위치가 고정되고, 수동 반사기 그룹만이 광 경로 교정을 수행하도록 조정되어, 광 경로 커미셔닝의 안정성 및 편의성을 향상시킨다.
예를 들어, 도 17에 도시된 MEMS 마이크로미러 레이저 측정 모듈은 레이저 거리 측정 컴포넌트들, 즉 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100a, 100b, 100c, 100d)의 N개의 그룹- N=4임 -, 4개의 반사기 그룹(110a, 110b, 110c, 110d), 및 하나의 MEMS 마이크로미러(120)를 포함한다. 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 4개의 그룹의 구성은 완전히 동일하다. 100a가 예로서 사용된다. 100a는 주로 레이저(101a), 분광기(102a), 검출기(103a), 다른 필요한 광학 소자(종래의 소자, 예를 들어, 콜리메이션 렌즈 또는 포커싱 렌즈는 도시되지 않음), 및 구동 회로를 포함한다. 반사기 그룹은 주로 광 빔 전환 소자(예를 들어, 광 빔 전환 소자는 전환 미러 및 굴절 미러일 수 있음) 및 반사기와 같은 광학 소자들을 포함한다. 광 빔 전환 소자가 굴절 미러인 경우, 반사기 그룹은 굴절 미러 그룹으로도 지칭될 수 있다. 반사기 그룹(110a)이 예로서 사용되고, 굴절 미러가 프리즘인 예가 사용된다. 반사기 그룹은 프리즘(111a) 및 반사기(112a)를 포함한다. 4개의 반사기 그룹(110a, 110b, 110c, 및 110d) 내의 프리즘들 및 반사기들의 파라미터들 또는 공간 위치들은 상이하다.
레이저 거리 측정 컴포넌트(100a) 내의 이머전트 광 빔(104a)은 반사기 그룹(110a) 상으로 방출되고, 이머전트 광 빔(104a)은 먼저 프리즘(111a)에 의해 굴절된 다음, 굴절된 이머전트 광 빔(104a)은 반사기(112a) 상으로 방출된다. 반사기(112a)를 통과하는 이머전트 광 빔(104a)은 MEMS 마이크로미러(120) 상으로 방출되고, MEMS 마이크로미러(120)는 2차원 스윙을 통한 광 빔 스캐닝(130a)을 구현한다. MEMS 마이크로미러(120)에 의해 방향이 변경된 이머전트 광 빔(104a)은 타겟 객체에 부딪힌다. 이머전트 광 빔(104a)의 에코 광 빔(105a)은 원래의 경로를 따라 복귀하고, MEMS 마이크로미러(120), 반사기(112a), 프리즘(111a), 및 분광기(102a)와 같은 광학 소자들을 다시 통과한 후에 검출기(103a)에 의해 최종적으로 수신된다.
레이저 거리 측정 컴포넌트들(100a, 100b, 100c, 및 100d)의 4개의 그룹은 4개의 반사기 그룹(110a, 110b, 110c, 및 110d)에 일대일 대응한다. 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 제4 그룹의 이머전트 광 빔(104a, 104b, 104c, 104d)은 광 빔 스캐닝(130a, 130b, 130c, 130d)의 4개의 그룹이 수평 방향으로 각도-스플라이싱되도록, 반사기 그룹(110a, 110b, 110c, 110d)을 각각 통과함으로써 방향이 조정된 후에 MEMS 마이크로미러(120) 상으로 방출된다. 정확한 각도 스플라이싱을 구현하기 위해, 굴절 미러 그룹은 대응하는 레이저 거리 측정 컴포넌트의 위치 및 광 방출 방향에 기초하여 설계될 필요가 있다.
도 18은 본 출원의 특정 실시예 1을 도시한다. 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100a, 100b, 100c, 100d, 및 100e)의 5개의 그룹, 반사기 그룹(110a, 110b, 110c, 110d, 및 110e), 하나의 MEMS 마이크로미러(120), 및 지지체(121)가 베이스플레이트(200) 상에 배치된다. 5개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 5개의 반사기 그룹에 일대일 대응한다. 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔들의 방향은 Z 방향으로 정의되고, 베이스플레이트에 수직인 상향 방향은 Y 방향으로 정의되며, X 방향은 오른손 법칙(right-hand rule)을 충족한다.
레이저 거리 측정 컴포넌트(100a)는 예로서 사용되며, 레이저 거리 측정 컴포넌트(100a)의 이머전트 광 빔(104a)은 반사기 그룹(110a)을 통과한 다음, MEMS 마이크로미러(120) 상으로 방출된다. 나머지 레이저 거리 측정 컴포넌트(100b, 100c, 100d, 및 100e)의 이머전트 광 빔들의 경로는 레이저 거리 측정 컴포넌트(100a)의 것과 유사하고, 레이저 거리 측정 컴포넌트(100b, 100c, 100d, 및 100e)의 이머전트 광 빔들은 모두 각각의 대응하는 반사기 그룹(110b, 110c, 110d, 및 110e)을 통과함으로써 MEMS 마이크로미러(120) 상으로 방출된다. 반사기 그룹(110a, 110b, 110c, 110d, 및 110e)의 기능은 레이저 거리 측정 컴포넌트(100a, 100b, 100c, 100d, 및 100e)의 이머전트 광 빔들의 방향을 변경하여 이머전트 광 빔들이 특정된 경로에 따라 MEMS 마이크로미러(120)에 부딪힐 수 있게 하고, MEMS 마이크로미러(120)가 2차원 스윙을 수행할 때, 복수의 레이저 거리 측정 모듈의 스캐닝 각도 스플라이싱이 구현되는 것이다. MEMS 마이크로미러(120)의 스윙 각도가 20*20°일 때, 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 5개의 그룹 및 5개의 반사기 그룹을 사용하여 스캐닝 각도 스플라이싱을 수행하여, 100*20°의 스캐닝 각도 범위를 구현한다.
도 19는 본 출원의 특정 실시예 1의 평면도이다. 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100a, 100b, 100c, 100d, 및 100e)은 X 축을 따라 평행하고 동일한 간격으로 배열되어, 컴포넌트에 의해 점유되는 공간 크기가 최소화된다. 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 5개의 그룹의 이머전트 광 빔들은 각각 반사기 그룹들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e)을 통과하고, 이어서 MEMS 마이크로미러(120) 상으로 방출된다. 레이저 거리 측정 컴포넌트(100a)의 이머전트 광 빔(104a)이 예로서 사용된다. 이머전트 광 빔(104a)은 프리즘(111a) 상에서 굴절되고, 프리즘(111a)의 기능은 이머전트 광 빔(104a)을 중심에 가깝게 하여, 광 경로의 길이를 단축하는 효과를 달성하는 것이다. 프리즘(111a)을 통과하는 이머전트 광 빔(104a)은 반사기(112a)에 부딪힌다. 반사기(112a)의 기능은 이머전트 광 빔(104a)의 방향을 변경하여, 이머전트 광 빔(104a)이 MEMS 마이크로미러(120) 상으로 방출되게 하는 것이다. 반사기 그룹들(110b, 110d, 110e)의 기능적 특징은 반사기 그룹(110a)과 동일하지만, 중간 반사기 그룹(110c)은 반사기 그룹들(110b, 110d, 110e, 100a)과 상이하다. 구체적으로, 반사기 그룹(110c)은 프리즘을 갖지 않고, 단일 반사기(112c)만을 갖는다. 굴절 미러 그룹(110c)을 중심으로서 사용하면, 굴절 미러 그룹들(110a, 110b)과 굴절 미러 그룹들(110d, 110e)은 좌우 미러 관계에 있다.
실시예 1에서, 반사기들(112a, 112b, 112c, 112d, 112e)은 5개의 반사기 그룹(100a, 100b, 100c, 100d, 100e) 내의 필요한 광학 소자이고, 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)의 이머전트 광 빔(104a, 104b, 104c, 104d, 104e)을 MEMS 마이크로미러(120) 상으로 각각 반사하여 광 경로를 접고 광 경로의 길이를 크게 단축하도록 구성된다. 도 19에 도시된 바와 같이, 300은 5개의 반사기가 위치하는 직선을 나타낸다.
레이저 거리 측정 컴포넌트들의 5개의 그룹의 스캐닝 영역이 연속적으로 스플라이싱되고 스캐닝된 이미지에서 미스매칭이 발생하지 않는 것을 보장하기 위해, MEMS 마이크로미러(120)를 통과하는 이머전트 광 빔들(104a, 104b, 104c, 104d, 및 104e)의 5개의 그룹은 수평 방향(X축)으로 동일한 각도로 분포되고, 수직 방향(Y축)으로의 이머전트 각도는 동일한 것이 요구된다. 이러한 제약 조건 하에서, 5개의 반사기(112a, 112b, 112c, 112d, 및 112e)는 X 축을 따라 직선 상에 배열될 필요가 있다. 반사기(112c)는 중심으로서 사용되고, 반사기들(112a 및 112b)과 반사기들(112d 및 112e)은 좌우 미러 관계에 있고, 반사기(112a), 반사기(112b), 반사기(112c), 반사기(112d), 및 반사기(112e)는 동일하지 않은 간격으로 배열된다. 2개의 측면 중 하나에 있는 반사기(112a)와 반사기(112b) 사이의 간격은 비교적 크다. 중심에 가까운 반사기(112b)와 반사기(112c) 사이의 간격은 비교적 작다. 반사기들(112a, 112b, 112c, 112d, 및 112e)의 간격들 및 형상들과 같은 파라미터들이 변경되어, MEMS 마이크로미러(120) 상으로 방출된 광 빔들의 각도들이 특정 스캐닝 각도들을 출력하도록 변경될 수 있다.
도 20은 본 출원의 특정 실시예 1의 측면도이다. 중심에 위치한 레이저 거리 측정 컴포넌트(100c)가 예로서 사용되고, 레이저 거리 측정 컴포넌트(100c)의 이머전트 광 빔(104c)은 반사기(112c) 상으로 방출되고, 1121c는 반사기(112c)의 반사 표면이다. 반사 표면(1121c)을 통과하는 이머전트 광 빔(104c)은 MEMS 마이크로미러(120)를 가리키고, 1201은 MEMS 마이크로미러(120)의 미러 표면을 나타낸다. 광 경로가 차단되지 않는 것을 보장하기 위해, MEMS 마이크로미러(120)와 레이저 거리 측정 컴포넌트(110c) 및 반사기(112c) 사이에 높이차가 있다. 따라서, MEMS 마이크로미러(120)는 지지체(121) 상에 배치될 필요가 있다. 도 20의 YZ 평면에서, 반사기(112c)의 반사 표면(1121c)을 MEMS 마이크로미러(120)의 미러 표면(1201)에 평행하게 하여, 레이저 거리 측정 컴포넌트(100c)의 이머전트 광 빔(104c)이 두 번 반사된 후에, 광 빔 방향이 변경되지 않게 한다.
도 21은 본 출원의 특정 실시예 1의 광 경로도이다. 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100a, 100b, 100c, 100d, 및 100e)의 초기 이머전트 광 빔들(104a, 104b, 104c, 104d, 및 104e)의 방향은 Z축을 가리키고, 베이스플레이트(200)에 평행하며, 여기서 베이스플레이트는 XZ 평면 상에 있다. 반사기 그룹들 및 MEMS 마이크로미러에 의해 반사된 후에, 이머전트 광 빔들(104a, 104b, 104c, 104d, 및 104e)은 평면(400) 상에서 동일한 각도로 방출되고, 여기서 2개의 인접한 이머전트 광 빔 사이의 각도 간격은 15°이고, 평면(400)은 베이스플레이트(200)에 평행하다. 특정 실시예 1에서, MEMS 마이크로미러의 스윙 각도가 20*20°일 때, 100*20°의 스캐닝 범위는 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 5개의 그룹 및 5개의 반사기 그룹을 사용하여 구현될 수 있다.
도 22는 본 출원의 특정 실시예 2를 도시한다. 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100a, 100b, 100c, 및 100d)의 4개의 그룹, 반사기 그룹들(110a, 110b, 110c, 및 110d), 하나의 MEMS 마이크로미러(120), 및 지지체(121)가 베이스플레이트(200) 상에 배치된다. MEMS 마이크로미러(120)는 지지체(121) 상에 배치되고, 각각의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 하나의 반사기 그룹에 대응한다. 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 이머전트 광 빔들의 방향은 X 방향으로 정의되고, 베이스플레이트에 수직인 상향 방향은 Y 방향으로 정의되며, Z 방향은 오른손 법칙을 충족한다.
레이저 거리 측정 컴포넌트(100a)는 예로서 사용되며, 레이저 거리 측정 컴포넌트(100a)의 이머전트 광 빔(104a)은 반사기 그룹(110a)을 통과한 다음, MEMS 마이크로미러(120) 상으로 방출된다. 나머지 레이저 거리 측정 컴포넌트(100b, 100c, 및 100d)의 이머전트 광 빔의 경로는 레이저 거리 측정 컴포넌트(100a)의 것과 유사하고, 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100b, 100c, 및 100d)의 이머전트 광 빔들은 모두 각각의 대응하는 반사기 그룹들(110b, 110c, 및 110d)을 통과함으로써 MEMS 마이크로미러(120) 상으로 방출된다. 반사기 그룹들(110a, 110b, 110c, 및 110d)의 기능은 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 이머전트 광 빔들의 방향을 변경하고, 이머전트 광 빔들이 특정된 경로들에 따라 MEMS 마이크로미러(120)에 부딪힐 수 있게 하고, MEMS 마이크로미러(120)가 2차원 스윙을 수행할 때, 복수의 레이저 거리 측정 모듈의 스캐닝 각도 스플라이싱이 구현되는 것이다. MEMS 마이크로미러는 2차원 공간에서 소정 각도로 스윙한다. 예를 들어, 일차원(예를 들어, 수평 방향)에서의 MEMS 마이크로미러의 스윙 각도는 15°이고, 다른 차원(예를 들어, 수직 방향)에서의 MEMS 마이크로미러의 스윙 각도는 30°이다. 이 경우, MEMS 마이크로미러의 스윙 각도는 15*30°로 약칭될 수 있다. 스캐닝 각도 스플라이싱은 60*30°의 스캐닝 각도 범위를 구현하기 위해 레이저 거리 측정 컴포넌트의 4개의 그룹 및 4개의 반사기 그룹을 사용하여 수행되며, 여기서 60*30°는 일차원에서의 스윙 각도가 60°이고 다른 차원에서의 스윙 각도가 30°인 것을 나타낸다.
도 23은 본 출원의 특정 실시예 2의 평면도이다. 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100a, 100b, 100c, 및 100d)은 X축을 따라 평행하고 동일한 간격으로 배열되어, 컴포넌트에 의해 점유되는 공간 크기가 최소화된다. 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 4개의 그룹의 이머전트 광 빔들(104a, 104b, 104c, 및 104d)은 각각 반사기 그룹들(110a, 110b, 110c, 및 110d)을 통과하고, 이어서 MEMS 마이크로미러(120) 상으로 방출된다. 레이저 거리 측정 컴포넌트(100c)의 이머전트 광 빔(104c)이 예로서 사용된다. 이머전트 광 빔(104c)은 전환 미러(111c) 상에서 전환되어, 레이저 측정 모듈의 광 방출 방향을 변경한다. 전환 미러(111c)를 통과하는 이머전트 광 빔(104c)은 반사기(112c)에 부딪치고, 반사기(112c)는 이머전트 광 빔(104c)을 MEMS 마이크로미러(120)로 안내하여, 각도 스플라이싱을 구현한다.
전술한 실시예 1과 비교하면, 실시예 2에서, 반사기들(112a, 112b, 112c, 112d)은 각각 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100a, 100b, 100c, 100d)의 이머전트 광 빔들(104a, 104b, 104c, 104d)을 MEMS 마이크로미러(120) 상으로 반사시켜, 도 23에 도시된 바와 같이, 광 경로를 접고, 광 경로의 길이를 크게 단축시킨다. 유사하게, 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 4개의 그룹의 스캐닝 영역이 연속적으로 스플라이싱되고 스캐닝된 이미지에서 미스매칭이 발생하지 않는 것을 보장하기 위해, MEMS 마이크로미러(120)를 통과하는 이머전트 광 빔들(104a, 104b, 104c, 및 104d)의 4개의 그룹은 수평 방향(X축)으로 동일한 각도로 분포되고, 수직 방향(Y축)으로의 이머전트 각도는 동일한 것이 요구된다. 이 제약 조건 하에서, 4개의 반사기(112a, 112b, 112c, 및 112d)는 X축을 따라 직선 상에 배열될 필요가 있다.
MEMS 마이크로미러(120)는 중심으로서 사용되고, 반사기들(112a-112b) 및 반사기들(112c-112d)은 좌우 미러 관계에 있고, 반사기들(112a, 112b, 112c 및 112d)은 동일하지 않은 간격으로 배열된다. 2개의 측면 중 하나에 있는 반사기(112a)와 반사기(112b) 사이의 간격은 비교적 크다. 중심에 가까운 반사기(112b)와 반사기(112c) 사이의 간격은 비교적 작다. 반사기들(112a, 112b, 112c, 112d, 및 112e)의 간격들 및 형상들과 같은 파라미터들이 변경되어, MEMS 마이크로미러(120) 상으로 방출된 광 빔들의 각도들이 특정 스캐닝 각도들을 출력하도록 변경될 수 있다.
도 24는 본 출원의 특정 실시예 2의 광 경로도이다. 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100a, 100b, 100c, 및 100d)의 초기 이머전트 광 빔들(104a, 104b, 104c, 및 104d)의 방향은 Z축을 가리키고, 베이스플레이트(200)에 평행하며, 여기서 베이스플레이트는 XZ 평면 상에 있다. 반사기 그룹들 및 MEMS 마이크로미러(120)에 의해 반사된 후에, 이머전트 광 빔들(104a, 104b, 104c, 및 104d)은 평면(400) 상에 동일한 각도로 방출되고, 여기서 2개의 인접한 이머전트 광 빔 사이의 각도 간격은 15°이고, 평면(400)은 베이스플레이트(200)에 평행하다. MEMS 마이크로미러의 스윙 각도가 15*30°일 때, 60*30°의 스캐닝 범위는 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 4개의 그룹 및 4개의 반사기 그룹을 사용하여 구현될 수 있다.
도 25는 본 출원의 특정 실시예 3을 도시한다. 레이저 거리 측정 컴포넌트들(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)의 5개의 그룹, 반사기 그룹들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e), 및 하나의 MEMS 마이크로미러(120)가 도 25에 도시된다. 실시예 1과 달리, 반사 그룹에는 프리즘이 없고 단일 반사기만이 존재한다. 그러나, 반사기가 동일하지 않은 간격으로 배열되기 때문에, 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 대응하는 5개의 그룹도 동일하지 않은 간격으로 배열된다. 레이저 거리 측정 컴포넌트(100b)와 레이저 거리 측정 컴포넌트(100c) 사이의 간격 및 레이저 거리 측정 컴포넌트(100c)와 레이저 거리 측정 컴포넌트(100d) 사이의 간격은 비교적 작다. 레이저 거리 측정 컴포넌트(100b), 레이저 거리 측정 컴포넌트(100c), 및 레이저 거리 측정 컴포넌트(100d)는 중심(MEMS 마이크로미러(120))에 가깝다. 레이저 거리 측정 컴포넌트(100a)와 레이저 거리 측정 컴포넌트(100b) 사이의 간격 및 레이저 거리 측정 컴포넌트(100d)와 (100e) 사이의 간격은 비교적 크다. 레이저 거리 측정 컴포넌트(100a) 및 레이저 거리 측정 컴포넌트(100e)는 중심의 양쪽 측면에 있다.
본 출원의 실시예들에서, N개의 반사기 그룹은 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 N개의 그룹과 단일 MEMS 마이크로미러 사이에 배치된다. 반사기 그룹은 프리즘 및 반사기와 같은 하나 이상의 광학 소자를 포함한다. N개의 반사기 그룹은 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 N개의 그룹에 일대일 대응한다. 반사기 그룹은 정확한 스캐닝 각도 스플라이싱을 구현하고 레이저 레이더의 스캐닝 각도를 증가시키기 위해 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔을 MEMS 마이크로미러로 안내할 수 있다.
본 출원의 실시예들에서, N개의 반사기 그룹은 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트와 단일 MEMS 마이크로미러 사이에 추가된다. 반사기 그룹은 적어도 하나의 반사기를 포함하여, 광 경로가 적어도 한 번 반사되어, 광 경로가 중복되는 것을 방지하고, 레이저 레이더의 크기를 더 감소시킨다. 각각의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 하나의 독립적인 반사기 그룹에 대응한다. 레이저 레이더의 개발시, 레이저 거리 측정 컴포넌트의 위치는 고정될 수 있고, 레이저 레이더의 스캐닝 각도, 광 방출 방향 등은 반사기 그룹의 파라미터 설계를 조정하는 것에 의해서만 변경된다. 유연한 광 경로 아키텍처는 컴포넌트 및 회로 보드를 변경하지 않고 MEMS 레이저 레이더의 제품 외관 및 설치 모드를 풍부하게 한다. 이것은 애플리케이션 확장성을 향상시킨다. 또한, 본 출원의 실시예들에서, 레이저 거리 측정 컴포넌트의 위치는 고정되고, 수동 반사기 그룹만이 광 경로 교정을 구현하기 위해 사용되어, 광 경로 커미셔닝의 안정성 및 편의성을 향상시킨다.
또한, 설명된 장치 실시예는 일례일 뿐이라는 점에 유의해야 한다. 별개의 부분들로서 설명된 유닛들은 물리적으로 분리되거나 분리되지 않을 수도 있고, 유닛들로서 표시된 부분들은 물리적 유닛이거나 아닐 수도 있고, 한 위치에 위치하거나, 복수의 네트워크 유닛들에 분산될 수도 있다. 모듈들의 일부 또는 전부는 실시예의 해결책의 목적을 달성하기 위한 실제 필요에 기초하여 선택될 수 있다.
전술한 실시예들에서, 레이저 측정 모듈 및 레이저 레이더는 하드웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합의 전부 또는 일부를 사용하여 구현될 수 있다.

Claims (24)

  1. 레이저 측정 모듈로서,
    상기 레이저 측정 모듈은 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트(laser ranging component), 반사기, 및 마이크로-전자-기계 시스템 MEMS 마이크로미러를 포함하고, N은 2 이상의 양의 정수이고,
    상기 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각은 상기 반사기 상으로 이머전트 광 빔을 방출하도록 구성되고;
    상기 반사기는 상기 이머전트 광 빔에 대한 광 경로 반사를 수행하고, 반사된 이머전트 광 빔을 상기 MEMS 마이크로미러 상으로 방출하도록 구성되고;
    상기 MEMS 마이크로미러는 상기 이머전트 광 빔의 방향을 변경하여 2차원 스캐닝을 구현하도록 구성되고; 에코 광 빔의 방향을 변경하고, 상기 에코 광 빔을 상기 반사기 상으로 방출하도록 추가로 구성되고, 상기 에코 광 빔은 타겟 객체 상으로 방출된 상기 이머전트 광 빔에 의해 반사된 광 빔이고;
    상기 반사기는 상기 에코 광 빔에 대한 광 경로 반사를 수행하고, 반사된 에코 광 빔을 상기 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각 상으로 방출하도록 추가로 구성되고;
    상기 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각은 상기 에코 광 빔을 수신하고, 상기 이머전트 광 빔과 상기 에코 광 빔 사이의 시간차에 기초하여 거리 측정을 수행하도록 추가로 구성되는 레이저 측정 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 상기 MEMS 마이크로미러는 상기 반사기의 동일한 측면 상에 위치되고;
    상기 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 상기 MEMS 마이크로미러를 중심으로서 사용하여 상기 MEMS 마이크로미러의 좌측 및 우측에 대칭적으로 분포되는 레이저 측정 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    수평면 상의 상기 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 내의 2개의 인접한 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔들 사이의 끼인각 θ는 상기 MEMS 마이크로미러의 수평 스윙 각도 χ와 다음의 관계:
    Figure pct00045
    를 갖는 레이저 측정 모듈.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저 거리 측정 컴포넌트들의 수량 N은 상기 레이저 측정 모듈의 수평 스캐닝 각도
    Figure pct00046
    , 상기 MEMS 마이크로미러의 수평 스윙 각도 χ, 및 상기 수평면 상의 상기 2개의 인접한 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔들 사이의 끼인각 θ와 다음의 관계:
    Figure pct00047
    를 갖는 레이저 측정 모듈.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트가 위치되는 평면과 상기 MEMS 마이크로미러가 위치되는 평면은 상이한 평면인 레이저 측정 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    수직면 상의 상기 반사기 상에 있는 입사 광 빔과 이머전트 광 빔 사이의 끼인각 α는 상기 MEMS 마이크로미러의 수직 경사각 β 및 상기 MEMS 마이크로미러의 수직 스윙 각 ω과 다음의 관계:
    Figure pct00048
    를 가지고,
    Figure pct00049
    는 상기 반사기 및 상기 MEMS 마이크로미러의 설치 오차율인 레이저 측정 모듈.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트의, 상기 수직면 상의 상기 반사기 상에 있는 입사 광 빔들과 이머전트 광 빔들 사이의 끼인각들 α는 동일하고,
    Figure pct00050
    는 10° 이상 50°이하인 레이저 측정 모듈.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 MEMS 마이크로미러의 수직 경사각
    Figure pct00051
    는 5° 이상 45°이하인 레이저 측정 모듈.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사기들의 수량은 M이고, M은 양의 정수이고;
    N이 M과 같을 때, 상기 레이저 거리 측정 컴포넌트는 상기 반사기에 일대일 대응하는 레이저 측정 모듈.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사기들의 수량은 M이고, M은 양의 정수이고;
    N이 M보다 클 때, N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 중 적어도 2개는 동일한 반사기에 대응하는 레이저 측정 모듈.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각은 레이저, 분광기, 및 검출기를 포함하고,
    상기 레이저는 상기 이머전트 광 빔을 생성하도록 구성되고, 상기 이머전트 광 빔은 상기 분광기를 통해 상기 반사기 상으로 방출되고;
    상기 분광기는 상기 반사기에 의해 방출된 상기 에코 광 빔을 수신하고, 상기 에코 광 빔을 상기 검출기 상으로 방출하도록 구성되고;
    상기 검출기는 상기 에코 광 빔을 수신하고, 상기 이머전트 광 빔과 상기 에코 광 빔 사이의 시간차에 기초하여 거리 측정을 수행하도록 구성되는 레이저 측정 모듈.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 상기 MEMS 마이크로미러 둘 다는 데이터 처리 회로에 연결되는 레이저 측정 모듈.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 측정 모듈은 N개의 반사기를 포함하고;
    상기 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 상기 N개의 반사기에 일대일 대응하고;
    상기 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각의 이머전트 광 빔은 상기 N개의 반사기 내의 대응하는 반사기 상으로 방출되고;
    상기 N개의 반사기 각각은 대응하는 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔에 대한 광 경로 반사를 수행하고, 반사된 이머전트 광 빔을 상기 MEMS 마이크로미러 상으로 방출하도록 구성되고; 상기 MEMS 마이크로미러에 의해 전송된 에코 광 빔에 대한 광 경로 반사를 수행하고, 반사된 에코 광 빔을 대응하는 레이저 거리 측정 컴포넌트 상으로 방출하도록 추가로 구성되는 레이저 측정 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 레이저 측정 모듈은 N개의 광 빔 전환 소자(light beam diverting element)를 추가로 포함하고;
    상기 N개의 광 빔 전환 소자는 상기 N개의 반사기에 일대일 대응하고;
    상기 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 각각은 상기 이머전트 광 빔을 대응하는 광 빔 전환 소자를 통해 대응하는 반사기 상으로 방출하도록 구성되는 레이저 측정 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 광 빔 전환 소자는 전환 미러인 레이저 측정 모듈.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 레이저 측정 모듈은 광 빔 전환 소자를 추가로 포함하고,
    상기 광 빔 전환 소자는 상기 레이저 거리 측정 컴포넌트의 이머전트 광 빔을 굴절시키고 굴절된 이머전트 광 빔을 상기 대응하는 반사기 상으로 방출하도록 구성되고;
    상기 광 빔 전환 소자는 상기 반사기에 의해 반사된 에코 광 빔을 상기 대응하는 레이저 거리 측정 컴포넌트 상으로 방출하도록 추가로 구성되는 레이저 측정 모듈.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 광 빔 전환 소자는 굴절 미러인 레이저 측정 모듈.
  18. 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 N개의 반사기는 동일한 직선 상에 위치되고, N이 5 이상의 홀수일 때, ((N+1)/2)번째 반사기가 중심으로서 사용되고;
    i가 2보다 크고 (N+1)/2 이하인 정수인 경우, 상기 N개의 반사기 내의 (i-2)번째 반사기와 (i-1)번째 반사기 사이의 간격은 상기 N개의 반사기 내의 (i-1)번째 반사기와 i번째 반사기 사이의 간격보다 작지 않거나; 또는
    i가 (N+1)/2보다 크고 N 이하인 정수인 경우, 상기 N개의 반사기 내의 (i-2)번째 반사기와 (i-1)번째 반사기 사이의 간격은 상기 N개의 반사기 내의 상기 (i-1)번째 반사기와 i번째 반사기 사이의 간격보다 크지 않은 레이저 측정 모듈.
  19. 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 N개의 반사기는 동일한 직선 상에 위치되고, N이 6 이상의 짝수일 때, (N/2)번째 반사기와 (N/2+1)번째 반사기 사이의 중간점이 중심으로서 사용되고;
    i가 2보다 크고 N/2 이하인 정수인 경우, 상기 N개의 반사기 내의 (i-2)번째 반사기와 (i-1)번째 반사기 사이의 간격은 상기 N개의 반사기 내의 (i-1)번째 반사기와 i번째 반사기 사이의 간격보다 크거나; 또는
    i가 N/2보다 크고 N 이하인 정수인 경우, 상기 N개의 반사기 내의 (i-2)번째 반사기와 (i-1)번째 반사기 사이의 간격은 상기 N개의 반사기 내의 상기 (i-1)번째 반사기와 i번째 반사기 사이의 간격보다 작은 레이저 측정 모듈.
  20. 제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 N개의 반사기 내의 상기 i번째 반사기의 미러 표면 법선 방향과 상기 N개의 반사기 내의 상기 i번째 반사기의 이머전트 광 빔 사이의 끼인각은 상기 N개의 반사기 내의 (i+1)번째 반사기의 미러 표면 법선 방향과 상기 N개의 반사기 내의 상기 (i+1)번째 반사기의 이머전트 광 빔 사이의 끼인각과 동일하고,
    i는 N 이하의 양의 정수인 레이저 측정 모듈.
  21. 제13항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 MEMS 마이크로미러는 상기 N개의 반사기에 의해 각각 전송된 이머전트 광 빔들을 수신하고, 상기 N개의 반사기에 의해 각각 전송된 이머전트 광 빔들의 방향을 변경하고, 상기 N개의 반사기에 각각 대응하는 이머전트 광 빔들을 전송하여, 2차원 스캐닝을 구현하도록 구성되고;
    상기 MEMS 마이크로미러에 의해 전송된 상기 N개의 이머전트 광 빔 내의 2개의 인접한 이머전트 광 빔 사이의 끼인각들은 동일한 레이저 측정 모듈.
  22. 제13항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트는 서로 평행한 레이저 측정 모듈.
  23. 레이저 레이더로서,
    상기 레이저 레이더는 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 따른 레이저 측정 모듈 및 데이터 처리 회로를 포함하고,
    상기 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 상기 MEMS 마이크로미러 둘 다는 상기 데이터 처리 회로에 연결되고;
    상기 데이터 처리 회로는 상기 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 상기 MEMS 마이크로미러로부터 데이터를 개별적으로 획득하고, 상기 데이터를 처리하도록 구성되는 레이저 레이더.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 레이저 레이더는 베이스플레이트(baseplate), 지지체(support), 및 연결 로드(connecting rod)를 추가로 포함하고,
    상기 N개의 레이저 거리 측정 컴포넌트 및 상기 반사기는 상기 베이스플레이트 상에 위치되고;
    상기 지지체는 상기 베이스플레이트 상에 위치되고, 상기 MEMS 마이크로미러는 상기 지지체 상에 위치되고;
    상기 연결 로드의 2개의 단부는 상기 베이스플레이트 및 상기 데이터 처리 회로에 각각 연결되고, 상기 연결 로드는 상기 데이터 처리 회로를 지지하도록 구성되는 레이저 레이더.
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