KR20230064859A - Lidar apparatus - Google Patents

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KR20230064859A
KR20230064859A KR1020210150408A KR20210150408A KR20230064859A KR 20230064859 A KR20230064859 A KR 20230064859A KR 1020210150408 A KR1020210150408 A KR 1020210150408A KR 20210150408 A KR20210150408 A KR 20210150408A KR 20230064859 A KR20230064859 A KR 20230064859A
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Abstract

본 발명은 라이다 장치에 관한 것으로, 상부케이스와 하부케이스를 구비하는 하우징, 상기 하우징의 내측에서, 상기 하부케이스에 설치되어 레이저빔을 발신하는 레이저 송신부; 상기 레이저 송신부와 이격되어 상기 상부케이스의 천장면에서 지지되는 모터에 의해 회전하며, 상기 레이저 송신부로부터 발신되는 레이저빔을 반사하여 목표물 측으로 조사되도록 하는 미러를 포함하는 미러 회전부; 및 상기 목표물로부터 반사되어 돌아오는 레이저빔을 수신하는 레이저 수신부;를 포함하여 구성된다.The present invention relates to a lidar device, comprising: a housing having an upper case and a lower case; a laser transmitter installed in the lower case and emitting a laser beam inside the housing; a mirror rotation unit including a mirror that is spaced apart from the laser transmitter and rotated by a motor supported on a ceiling surface of the upper case, and reflects the laser beam transmitted from the laser transmitter to be irradiated toward a target; and a laser receiver configured to receive a laser beam reflected from the target and returned.

Description

라이다 장치{LIDAR APPARATUS}LIDAR APPARATUS {LIDAR APPARATUS}

본 발명은 라이다 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저광을 발사하고 반사체 또는 산란체로부터 반사되는 반사광을 수신하여 물체까지의 거리와 형상 등을 3차원적으로 파악할 수 있으며, 레이저광 간의 간섭없이 보다 정확도와 신뢰도가 높은 공간 스캔 성능을 제공할 수 있는 라이다 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a lidar device, and more particularly, emits laser light and receives reflected light reflected from a reflector or scattering body to detect the distance and shape of an object in a three-dimensional manner, and interferes with laser light. It relates to a lidar device capable of providing spatial scan performance with higher accuracy and reliability without

최근 들어, 자동차 또는 이동형 로봇 등에서 주변의 지형 또는 물체를 감지하기 위하여 라이다(LIDAR: LIght Detection And Ranging) 장치가 많이 사용되고 있다.Recently, LIDAR (LIght Detection And Ranging) devices are widely used in vehicles or mobile robots to detect surrounding terrain or objects.

이러한 라이다 장치는, 펄스 레이저광을 발사하고 반사체 또는 산란체로부터의 바사되는 반사광을 이용하여 물체까지의 거리와 물체의 형상 등을 파악하는 장치로서 반사광의 시간을 클럭 펄스로 계산하며 통상 그 진동수 30㎒로 5m, 150㎒로 1m의 분해능을 가진다.This LIDAR device emits pulsed laser light and uses the reflected light from a reflector or scattering body to determine the distance to an object and the shape of the object. It calculates the time of the reflected light as a clock pulse and usually It has a resolution of 5 m at 30 MHz and 1 m at 150 MHz.

이와 같이 라이다 장치는 주변 영역으로 레이저광을 조사하고 주변 물체 또는 지형에 반사되어 되돌아오는 반사광의 시간과 강도 등을 이용함으로써, 측정 대상물의 거리와 속도, 형상을 측정하거나 주변의 물체나 지형을 정밀하게 스캔한다.In this way, the lidar device measures the distance, speed, and shape of a measurement object or measures the surrounding object or terrain by irradiating laser light to the surrounding area and using the time and intensity of the reflected light reflected from the surrounding object or terrain. scan with precision

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

특히, 전방향 스캔(Panoramic Scanning) 기능을 구비하는 라이다 장치 대부분은 송신 광학계와 수신 광학계를 포함하여 장치 전체가 회전 동작하도록 구성된다. 그런데 장치 전체를 회전시키게 되는 경우 시스템 크기는 더욱 커지게 되는데, 이는 미관상으로도 좋지 않을 뿐만 아니라, 가격 및 소비전력 상승의 문제를 더욱 심화시키게 된다.In particular, most lidar devices having a panoramic scanning function are configured such that the entire device rotates, including a transmitting optical system and a receiving optical system. However, when the entire device is rotated, the size of the system becomes larger, which is not only aesthetically undesirable, but also intensifies problems of price and power consumption increase.

상술되어진 요구사항을 해결하기 위한 종래의 기술로서는 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0078031(2017.07.07.)에 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다에 관한 것이 공지되어 있다.As a conventional technique for solving the above-described requirements, it is known in Korean Patent Publication No. 10-2017-0078031 (July 7, 2017) about a scanning lidar having a variable scanning vertical area.

상기 종래기술은 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다에 관한 것으로서, 측정 타겟으로 진행하는 펄스 레이저를 반사하는 반사미러를 모터를 통해 360도 회전을 제어함과 동시에, 단일 혹은 소수의 레이저와 수신부 및 수직 방향으로 미러가 회전하는 구조를 통하여, 수직 영역이 확장된 넓은 영역에 대한 스캔을 수행하여 3차원 공간정보 획득에 기반을 둔 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다를 제공하는데 있다.The prior art relates to a scanning lidar in which the scanning vertical area is variable, and controls 360-degree rotation through a motor of a reflection mirror that reflects pulse lasers traveling to a measurement target, and at the same time, single or a small number of lasers and a receiver and An object of the present invention is to provide a scanning lidar having a variable scanning vertical area based on obtaining 3D spatial information by performing a scan on a wide area with an extended vertical area through a structure in which a mirror rotates in a vertical direction.

그러나, 이와 같은 종래 기술의 경우 출력되는 펄스 레이저와 측정 타겟에서 반사되어 되돌아오는 반사광 간의 광경로가 겹치는 단점이 있었다.However, in the case of such a prior art, there is a disadvantage in that an optical path between an output pulse laser beam and reflected light reflected from a measurement target and returned is overlapped.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 본 발명은, 레이저 송신부로부터 발신되는 레이저빔의 발신 경로와, 레이저 수신부 측으로 수신되는 레이저빔의 수신 경로를 분리하여, 레이저빔 간의 간섭없이 보다 정확도와 신뢰도가 높은 공간 스캔 성능을 제공하고자 한다.The present invention was derived to solve the above-mentioned problems of the prior art, and the present invention separates the transmission path of the laser beam transmitted from the laser transmitter and the reception path of the laser beam received to the laser receiver, It is intended to provide spatial scan performance with higher accuracy and reliability without interference.

또한, 본 발명은 회전하는 미러 유닛의 크기를 줄이고, 미러 유닛을 회전력이 발생하는 모터의 하부 측에 구성하도록 함으로써, 회전하는 미러 유닛의 질량이 중력 방향으로 발생하여 회전 밸런스의 불균일에 따른 흔들림을 최소화하고, 전력 소모를 최소화할 수 있도록 하는 라이다 장치를 제공하고자 한다.In addition, the present invention reduces the size of the rotating mirror unit and configures the mirror unit on the lower side of the motor generating rotational force, so that the mass of the rotating mirror unit is generated in the direction of gravity to prevent shaking due to uneven rotational balance. It is intended to provide a LiDAR device capable of minimizing and minimizing power consumption.

또한, 본 발명은 미러를 결합하는 미러프레임을 모터의 케이스와 일체화시키되 모터의 외부 아래측으로 연장되도록 하여 모터는 크기가 제한되지 않게 위치할 수 있고, 미러프레임 상에서 서로 마주하여 대응하는 미러 간격의 폭을 축소할 수 있는 라이다 장치를 제공하고자 한다.In addition, the present invention integrates the mirror frame that couples the mirrors with the case of the motor, but extends to the outer side of the motor so that the motor can be positioned without limitation in size, facing each other on the mirror frame, the width of the corresponding mirror gap It is intended to provide a lidar device capable of reducing the

또한, 본 발명은 레이저 송신부에서 레이저빔을 발신할 때, 레이저빔의 방출 각도를 달리하기 위하여, 하나 이상의 레이저 다이오드(LD)를 상하 위치의 차이를 가진 일정거리 이격되게 서로 다른 높이로 적층 배치하여 서로 다른 레이저빔에 따른 광 채널이 형성되도록 하는 라이다 장치를 제공하고자 한다.In addition, in order to vary the emission angle of the laser beam when the laser transmitter transmits the laser beam, the present invention stacks and arranges one or more laser diodes (LD) at different heights at a predetermined distance with a difference in vertical position. It is intended to provide a lidar device that allows optical channels to be formed according to different laser beams.

또한, 본 발명은 레이저 송신부의 전면 상에서 레이저빔을 반사하여 외부 목표물로 조사하게 하는 미러의 두 측면이 서로 다른 경사각을 갖도록 하여 레이저빔의 발산 범위를 확장할 수 있는 라이다 장치를 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a lidar device that can expand the divergence range of the laser beam by having two sides of the mirror that reflects the laser beam on the front surface of the laser transmitter and irradiates it to an external target to have different inclination angles.

또한, 본 발명은 레이저 송신부의 전단에서 회전 운동에 따른 상하 수직으로 발산각이 분할되도록 제어할 수 있는 멤스미러를 구비하여 스캐닝 영역의 확장을 위한 라이다 장치를 제공하고자 하는 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a lidar device for expanding a scanning area by including a MEMS mirror capable of controlling divergence angles to be divided vertically according to rotational motion at the front end of a laser transmitter.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 라이다 장치는 상부케이스와 하부케이스를 구비하는 하우징; 상기 하우징의 내측에서, 상기 하부케이스에 설치되어 레이저빔을 발신하는 레이저 송신부; 상기 레이저 송신부와 이격되어 상기 상부케이스의 천장면에서 지지되는 모터에 의해 회전하며, 상기 레이저 송신부로부터 발신되는 레이저빔을 반사하여 목표물 측으로 조사되도록 하는 미러를 포함하는 미러 회전부; 및 상기 목표물로부터 반사되어 돌아오는 레이저빔을 수신하는 레이저 수신부;를 포함하여 구성된다.LiDAR device according to an embodiment of the present invention for solving the above technical problem is a housing having an upper case and a lower case; Inside the housing, a laser transmission unit installed in the lower case to transmit a laser beam; a mirror rotation unit including a mirror that is spaced apart from the laser transmitter and rotated by a motor supported on a ceiling surface of the upper case, and reflects the laser beam transmitted from the laser transmitter to be irradiated toward a target; and a laser receiver configured to receive a laser beam reflected from the target and returned.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 레이저 수신부는 상기 하우징의 내측에서 상기 미러 회전부의 하부에 배치될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the laser receiving unit may be disposed below the mirror rotating unit inside the housing.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 레이저 송신부는 상기 하우징의 측면의 하부케이스에 설치되어 레이저빔을 발신하고, 상기 레이저 수신부는 상기 하우징의 내측에서, 상기 하부케이스와 상기 미러 회전부의 사이에 배치되어 상기 목표물로부터 반사되어 돌아오는 레이저빔을 수신하도록 구성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the laser transmitting unit is installed on the lower case on the side of the housing to transmit a laser beam, and the laser receiving unit is located inside the housing between the lower case and the mirror rotating unit. It may be disposed and configured to receive a laser beam reflected back from the target.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 레이저 송신부는 상기 상부케이스의 레이저빔이 투과되는 윈도우의 설치면에 대하여 측면에 설치되어 레이저빔을 발신하고,According to another embodiment of the present invention, the laser transmission unit is installed on the side of the upper case with respect to the installation surface of the window through which the laser beam is transmitted to transmit a laser beam,

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 레이저 수신부는 상기 하부케이스의 상에서 상기 윈도우의 설치면을 향하여 설치되어 상기 목표물로부터 반사되어 돌아오는 레이저빔을 수신할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the laser receiver may be installed on the lower case toward the installation surface of the window to receive the laser beam reflected from the target and returned.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 레이저 송신부는 하나 이상의 레이저 다이오드(LD)를 상하 위치의 차이를 가진 일정거리 이격되게 서로 다른 높이로 적층 배치하고, 상기 레이저 다이오드의 어느 하나 이상에 대하여 발산 각도, 조사 주기 또는 타이밍을 서로 다르게 조절하여 서로 다른 레이저빔에 따른 광 채널이 형성되도록 하여, 스캔 영역의 확장 및 특정 영역의 스캔이 중복 가능하도록 할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the laser transmission unit stacks and arranges one or more laser diodes (LD) at different heights at a predetermined distance with a difference in vertical position, and diverges from one or more of the laser diodes. An optical channel according to different laser beams may be formed by differently adjusting an angle, an irradiation period, or a timing, so that a scan area may be expanded and a scan of a specific area may be overlapped.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 미러 회전부는 상부케이스의 천장면에 결합되는 원형의 상부플레이트; 상기 상부플레이트에 체결수단에 의해 고정 결합되는 모터; 상기 모터의 중앙부를 수직 관통하면서 상하로 길게 형성되어 상측 일단에 회전 베어링이 구비되는 지지축; 상기 모터의 회전하는 아우터로터의 외주면으로 결합되어 형성되는 미러프레임; 및 상기 미러프레임에 결합되는 하나 이상의 미러(Mirror);를 포함하여 구성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the mirror rotation unit includes a circular upper plate coupled to the ceiling surface of the upper case; a motor fixedly coupled to the upper plate by a fastening means; a support shaft vertically penetrating the center of the motor and extending vertically and having a rotating bearing at one end thereof; a mirror frame coupled to an outer circumferential surface of a rotating outer rotor of the motor; and one or more mirrors coupled to the mirror frame.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 미러프레임은 상기 모터의 외주면 상에서 결합되는 직사각형 모양의 기둥 구조로, 모터의 아래측에서 다시 폭이 좁아지면서 연장되는 형태로 이루어질 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the mirror frame is a rectangular pillar structure coupled on the outer circumferential surface of the motor, and may be formed in a form extending while being narrowed again at the lower side of the motor.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 미러는 일측면 및 일측면과 평행하는 타측면이 서로 동일 방향으로 수직축에 대하여 일정 각도 기울어진 반사면으로 형성하여 스캐닝 각도를 확장하도록 구성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the mirror may be configured such that one side and the other side parallel to the one side are formed as reflection surfaces inclined at a predetermined angle with respect to a vertical axis in the same direction to each other so as to expand a scanning angle.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 미러프레임은 상부미러의 단부에서 상기 상부플레이트에 평행하도록 형성되는 원형의 하부플레이트;를 더 포함하여 구성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the mirror frame may further include a circular lower plate formed parallel to the upper plate at an end of the upper mirror.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 레이저 송신부는 레이저 빔이 상하로 발산각이 분할되도록 조정하는 멤스미러;를 더 포함하여 구성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the laser transmission unit may further include a MEMS mirror that adjusts the divergence angle of the laser beam to be divided vertically.

전술한 라이다 장치에 의한 본 발명은 레이저 송신부로부터 발신되는 레이저빔의 발신 경로와, 레이저 수신부 측으로 수신되는 레이저빔의 수신 경로를 분리하여, 레이저빔 간의 간섭없이 보다 정확도와 신뢰도가 높은 공간 스캔 성능을 제공할 수 있다.The present invention by the above-described LiDAR device separates the transmission path of the laser beam transmitted from the laser transmitter and the reception path of the laser beam received to the laser receiver, thereby providing higher accuracy and reliability of space scan performance without interference between laser beams. can provide.

또한, 본 발명은 회전하는 미러 유닛이 모터의 아래측으로 폭이 좁아지는 형태로 연장되는 미러프레임 부분에 위치시킴으로써, 모터의 크기가 제한되지 않고, 미러프레임 상에서 서로 마주하여 대응하는 미러 간격의 폭을 축소할 수 있음으로써, 제품사이즈를 더욱 작게 만들 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, the size of the motor is not limited, and the width of the corresponding mirror interval facing each other on the mirror frame is not limited by placing the rotating mirror unit in the mirror frame portion extending in a narrowed form below the motor. By being able to shrink, there is an effect of making the product size smaller.

또한, 본 발명은 회전하는 미러 유닛의 크기를 줄이고, 회전력을 발생하는 모터를 상부케이스의 천장면에서 지지되도록 하고 회전하는 미러 유닛을 모터의 하부 측에 구성하여, 회전하는 미러 유닛의 질량이 중력 방향 즉 수직으로 발생하여 회전 밸런스의 불균일에 따른 흔들림을 최소화하고, 전력 소모를 최소화할 수 있다.In addition, the present invention reduces the size of the rotating mirror unit, supports the motor generating rotational force on the ceiling surface of the upper case, and configures the rotating mirror unit on the lower side of the motor, so that the mass of the rotating mirror unit is reduced by gravity. It occurs in a direction, that is, vertically, so that shaking due to non-uniform rotational balance can be minimized and power consumption can be minimized.

또한, 본 발명은 레이저 송신부에서 레이저빔을 발신할 때, 레이저빔의 방출 각도를 달리하기 위한 다양한 구조적 설계를 제공함에 있어, 제공되는 다양한 구조적 설계를 서로 조합하거나 복합적으로 구성하여 구현함으로써 스캐닝 각도의 확장 및 스캔 영역의 조절 등으로 인한 공간 스캔 성능을 극대화할 수 있는 라이다 장치를 제공하는 효과가 있다.In addition, the present invention provides various structural designs for changing the emission angle of the laser beam when the laser beam is emitted from the laser transmitter, and the various structural designs provided are combined or complexly configured to realize the scanning angle. There is an effect of providing a lidar device capable of maximizing spatial scanning performance due to expansion and adjustment of the scan area.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 라이다 장치의 외관을 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예 따른 라이다 장치의 상부 케이스를 제거한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 라이다 장치의 미러 회전부의 절단면을 도시하는 정면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예 따른 라이다 장치의 상부 케이스를 제거한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 송신부의 전단에 멤스미러가 구비되는 라이다 장치의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 라이다 장치의 미러 회전부의 절단면을 도시하는 정면도이다.1 is a perspective view showing the appearance of a lidar device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view showing a state in which the upper case of the lidar device according to an embodiment of the present invention is removed.
Figure 3 is a front view showing a cut surface of the mirror rotation unit of the lidar apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a perspective view showing a state in which the upper case of the lidar device according to another embodiment of the present invention is removed.
5 is a perspective view of a LIDAR device provided with a MEMS mirror at the front end of a laser transmitter according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a front view showing a cut surface of the mirror rotation unit of the lidar device according to another embodiment of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to explain their invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, since the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical ideas of the present invention, various equivalents that can replace them at the time of the present application It should be understood that there may be waters and variations.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 아래와 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 라이다 장치의 외관을 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 라이다 장치의 상부 케이스를 제거한 상태를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 라이다 장치의 미러 회전부의 A-B 측에서 바라본 정면도이다.1 is a perspective view showing the appearance of a lidar device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing a state in which the upper case of the lidar device according to an embodiment of the present invention is removed, and FIG. It is a front view as viewed from the A-B side of the mirror rotation unit of the lidar device according to an embodiment of the invention.

도시와 같이 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치(10)는 상부케이스(Upper Case)(11)와 하부케이스(Lower case)(12)를 구비하는 하우징으로 이루어진다. 여기서 상부케이스(11)와 하부케이스(12)는 사선으로 엇갈리게 체결되는 구조를 갖을 수 있다. 즉, 하부케이스(12)는 하단면과 뒷면을 형성하는 구조이고, 상부케이스(11)는 상단면을 형성하며, 전단의 일면에는 발광되는 레이저빔(Beam)이 외부로 조사되고 외부에서 반사되어 돌아온 레이저빔이 내부로 관통하도록 광투과성 부재로 이루어진 윈도우(13)를 구비하는 구조이다.LiDAR apparatus 10 according to an embodiment of the present invention as shown is composed of a housing having an upper case (Upper Case) 11 and a lower case (Lower case) (12). Here, the upper case 11 and the lower case 12 may have a structure in which they are fastened diagonally. That is, the lower case 12 has a structure forming a lower surface and a rear surface, and the upper case 11 forms an upper surface, and a laser beam emitted from one surface of the front end is irradiated to the outside and reflected from the outside. It is a structure having a window 13 made of a light-transmitting member so that the returned laser beam penetrates the inside.

그리고, 라이다 장치(10)는 하우징의 내측에서 상기 하부케이스(12)에 설치되어 레이저빔을 발신하는 레이저 송신부(110)와, 상기 레이저 송신부(110)와 이격되어 상부케이스(11)의 천장면에서 지지되는 모터(220)에 의해 회전하며, 상기 레이저 송신부(110)로부터 발신되는 레이저빔을 반사하여 목표물 측으로 조사되도록 하는 미러(241)들이 결합되어 구성되는 미러 회전부(200)와, 상기 목표물로부터 반사되어 돌아오는 레이저빔을 수신하는 레이저 수신부(120)를 포함하여 이루어진다.In addition, the lidar device 10 includes a laser transmitter 110 installed on the lower case 12 and transmitting a laser beam from the inside of the housing, and spaced apart from the laser transmitter 110 to cover the upper case 11. A mirror rotation unit 200 configured by combining mirrors 241 that are rotated by a motor 220 supported in the scene and reflect the laser beam transmitted from the laser transmission unit 110 to be irradiated toward the target; It includes a laser receiving unit 120 for receiving a laser beam reflected from and returned.

상기 레이저 송신부(110)는 미러 회전부(200)에 구성되는 미러(Mirror)를 향하여 특정 주파수대의 펄스 레이저빔을 발신하는 적어도 하나 이상의 레이저 다이오드(LD)를 포함하고, 상기 레이저 수신부(120)는 레이저빔을 수신하는 적어도 하나 이상의 포토 다이오드(PD)가 결합되어 이루어진다. 여기서, 레이저 다이오드(LD)는 레이저 송신부(Send)(110)에 대응되고, 포토 다이오드(PD)는 레이저 수신부(Receiver)(120)에 대응된다.The laser transmitter 110 includes at least one laser diode LD for transmitting a pulsed laser beam in a specific frequency band toward a mirror configured in the mirror rotation unit 200, and the laser receiver 120 includes a laser beam. At least one photodiode (PD) for receiving the beam is combined. Here, the laser diode (LD) corresponds to the laser transmitter (Send) 110, and the photodiode (PD) corresponds to the laser receiver (Receiver) 120.

상기 레이저 수신부(120)는 최종적으로 목표물에 조사된 후 다시 반사되는 레이저 광을 수광하여 광전 효과를 전류로 변환하는 고감도 애벌런치 포토다이오드(APD, Avalanche photodiode)이거나, 포토 셀(photocell), 전하 결합 소자(CCD)와 같은 이미징 센서 및 유사한 포토다이오드 디바이스를 포함하는 광 검출부로 구성될 수 있다.The laser receiving unit 120 is a high-sensitivity avalanche photodiode (APD), a photocell, or a charge-coupled device that converts the photoelectric effect into current by receiving laser light that is finally irradiated onto a target and then reflected back. It may be composed of an imaging sensor such as a device (CCD) and a light detection unit including a similar photodiode device.

도 2 및 도 3을 참조하면 레이저 송신부(110)는 상기 하우징의 측면의 하부케이스(12)에 설치되어 레이저빔을 발신하고, 상기 레이저 수신부(120)는 상기 하우징의 내측에서 상기 미러 회전부(200)의 하부에 배치되며, 보다 구체적으로 상기 레이저 수신부(120)는 상기 하부케이스(12)와 상기 미러 회전부(200)의 사이에 배치되어 상기 목표물로부터 반사되어 돌아오는 레이저빔을 수신할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3 , the laser transmitter 110 is installed on the lower case 12 on the side of the housing to transmit a laser beam, and the laser receiver 120 transmits the mirror rotation unit 200 inside the housing. ), and more specifically, the laser receiver 120 is disposed between the lower case 12 and the mirror rotation unit 200 to receive the laser beam reflected from the target and returned.

즉, 상기 레이저 송신부(110)는 상기 상부케이스(11)의 레이저빔이 투과되는 윈도우(13)의 설치면에 대하여 측면에 설치되어 레이저빔을 발신하고, 상기 레이저 수신부(120)는 상기 하부케이스(12) 상에서 상기 윈도우(13)를 향하여 설치되어 상기 목표물로부터 반사되어 돌아오는 레이저빔을 수신하도록 구성될 수 있다.That is, the laser transmitter 110 is installed on a side surface of the window 13 through which the laser beam of the upper case 11 is transmitted to transmit a laser beam, and the laser receiver 120 transmits a laser beam to the lower case. It may be installed toward the window 13 on (12) and configured to receive a laser beam reflected from the target and returned.

이와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 라이다 장치는 상기 레이저 송신부(110)로부터 발신되는 레이저빔의 발신 경로와, 상기 레이저 수신부(120) 측으로 수신되는 레이저빔의 수신 경로를 분리하여, 레이저빔 간의 간섭없이 보다 정확도와 신뢰도가 높은 공간 스캔 성능을 제공할 수 있다.As such, the lidar device according to an embodiment of the present invention separates the transmission path of the laser beam transmitted from the laser transmitter 110 and the reception path of the laser beam received toward the laser receiver 120, Spatial scan performance with higher accuracy and reliability can be provided without interfering with each other.

한편, 레이저 송신부(110)는 하나 이상의 레이저 다이오드(LD)를 상하 위치의 차이를 가진 일정거리 이격되게 서로 다른 높이로 적층 배치하여 이루어질 수 있다. 예를 들어 상기 레이저 송신부(110)는 하나 이상의 레이저빔 발신부(111)로 구성될 수 있으며, 이를 레이저빔 A부 B부, C부 또는 그 이상으로 구분할 수 있다.Meanwhile, the laser transmission unit 110 may be formed by stacking and arranging one or more laser diodes LD at different heights at a predetermined distance with a difference in vertical position. For example, the laser transmission unit 110 may be composed of one or more laser beam transmission units 111, which may be divided into laser beam A, B, C, or more.

이에 하나 이상의 레이저빔 발신부(111)의 레이저빔 A부 B부, C부 중의 어느 하나 이상에 대하여 발산 각도, 조사 주기 또는 타이밍을 서로 다르게 제어할 수 있게 구현하면, 서로 다른 레이저빔에 따른 광 채널이 형성될 수 있다.Accordingly, if the divergence angle, irradiation period, or timing of one or more of the laser beams A, B, and C of the one or more laser beam transmitters 111 can be controlled differently, light according to different laser beams is implemented. A channel can be formed.

이러한 구성의 레이저빔 발신부(111)를 가동시키면 서로 다른 지점에서 방출되는 레이저빔의 광채널이 미러프레임(240)의 미러(241)를 향하여 조사되고, 이후 목표물에 반사되어 오는 전방 영역을 입체적으로 스캐닝할 수 있게 된다.When the laser beam transmitter 111 of this configuration is operated, the optical channels of the laser beams emitted from different points are irradiated toward the mirror 241 of the mirror frame 240, and then the front area reflected on the target is seen in three dimensions. be able to scan.

또한, 상기 레이저빔 발신부(111)의 특정 광채널의 발산 각도를 서로 상이하게 조절하거나 또는 특정 영역을 지향하는 각도에서 서로 겹치게 함으로써, 스캐닝 영역의 확장 및 특정 영역의 스캐닝 성능을 더욱 높일 수 있는 구현이 가능하다.In addition, by adjusting the divergence angles of the specific optical channels of the laser beam transmitter 111 to be different from each other or overlapping each other at angles directed to a specific region, the scanning area can be expanded and the scanning performance of the specific area can be further improved. this is possible

상기 미러 회전부(200)는 상부케이스(11)의 천장면에 결합되는 원형의 상부플레이트(210), 상기 상부플레이트(210)에 고정 결합되는 모터(220), 상기 모터(10) 중앙부를 수직 관통하면서 상하로 길게 형성되는 지지축(230), 상기 모터의 회전하는 아우터로터의 외주면으로 결합되어 형성되는 미러프레임(240) 및 상기 미러프레임(240)에 결합되는 하나 이상의 미러(Mirror: 241)를 포함하여 이루어진다.The mirror rotating part 200 includes a circular upper plate 210 coupled to the ceiling surface of the upper case 11, a motor 220 fixedly coupled to the upper plate 210, and a vertical penetration of the center of the motor 10. A support shaft 230 formed long while vertically, a mirror frame 240 formed coupled to the outer circumferential surface of the outer rotor rotating of the motor, and one or more mirrors 241 coupled to the mirror frame 240 made including

상기 모터(220)는 회전자(rotor)로 동작하는 모터회전부와 고정자(stator)로 동작하는 모터고정부로 이루어 질 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 모터(220)는 외주면이 회전하는 아우터로터(Outer Rotor)형 브러쉬리스디씨(Brushless Direct Current, BLDC) 모터일 수 있다. 즉, 회전하는 모터회전부로 아우터로터(Outer Rotor)형 구조를 적용함으로써 모터의 외주면에서 회전하는 회전 구동체를 구현할 수 있다.The motor 220 may include a motor rotation unit operating as a rotor and a motor fixing unit operating as a stator. It may be a brushless direct current (BLDC) motor. That is, by applying an outer rotor (Outer Rotor) type structure to the rotating motor rotation unit, it is possible to implement a rotation drive body that rotates on the outer circumferential surface of the motor.

또한, 상기 모터(220)는 상측으로 볼트와 너트 등의 체결수단(211)으로 상부플레이트(210)에 고정되어, 상기 모터(220)의 고정자(stator)로 동작하는 모터고정부로부터 연장되도록 구성되는 지지기판이 상부플레이트(210)와 결합되는 구조로 구성될 수 있다.In addition, the motor 220 is fixed to the upper plate 210 with fastening means 211 such as bolts and nuts upward, and is configured to extend from the motor fixing part operating as a stator of the motor 220. It may be configured in a structure in which the supporting substrate is coupled to the upper plate 210.

여기서 상부플레이트(210)는 상부케이스(11)의 천장면에 결합되는 구조이므로, 이때 모터(220)는 미러 회전부(200)의 상측에서 지지되면서 회전 동작할 수 있다.Here, since the upper plate 210 has a structure coupled to the ceiling surface of the upper case 11 , the motor 220 can rotate while being supported on the upper side of the mirror rotation unit 200 .

상기 미러프레임(240)은 모터(220)의 외주면으로 형성되는 모터케이스와 결합되거나 또는 모터케이스(yoke)와 일체형 구성으로 이루어지며, 4면을 형성하는 직사각형 형상의 기둥 구조로 이루어진다.The mirror frame 240 is combined with a motor case formed of an outer circumferential surface of the motor 220 or formed integrally with a motor case (yoke), and has a rectangular pillar structure forming four sides.

즉, 상기 모터(220)는 회전하는 외주면이 원형 형상으로 이루어질 수 있으나, 원형의 외주면을 연장하여 이루어지는 사각형의 모터케이스를 결합시킴으로써, 모터케이스와 일체형으로 이루어지는 미러프레임(240)이 사각 기둥 형상을 구성할 수 있다.That is, the motor 220 may have a circular outer circumferential surface, but by combining a rectangular motor case formed by extending the circular outer circumferential surface, the mirror frame 240 integrally formed with the motor case has a square pillar shape. can be configured.

한편, 본 발명의 미러프레임(240)은 직사각형 모양의 기둥 구조로 이루어지나, 모터의 아래측에서 다시 폭이 좁아지는 형태로 이루어질 수 있다. 이는 미러를 회전시키기 위해, 미러가 결합되어 이루어진 미러프레임(240)이 모터케이스(yoke)와 함께 조립되는 경우에 있어서, 미러프레임(240)의 내측으로 모터가 직접적으로 삽입되는 구조로 이루어질 경우에는, 모터의 크기가 제한되어 모터 성능 구현에 한계가 있을 수 있으며, 미러프레임(240) 상에서 서로 마주하여 대응하는 미러의 간격을 축소하는데 한계가 있을 수 있기 때문이다.On the other hand, the mirror frame 240 of the present invention is made of a rectangular pillar structure, but may be made of a form in which the width narrows again at the lower side of the motor. In order to rotate the mirror, in the case where the mirror frame 240 formed by combining the mirror is assembled together with the motor case (yoke), in the case where the motor is directly inserted into the mirror frame 240, , There may be limitations in realizing motor performance due to the limited size of the motor, and there may be limitations in reducing the distance between mirrors facing each other on the mirror frame 240.

그에 따라, 본 발명의 일실시예에서는 모터(220)를 미러프레임(240)의 내측에서 직접적으로 위치시키거나, 모터(220)가 미러프레임(240)에 결합되어 이루어질 때, 미러(241)들의 외부 바깥 측으로 위치하도록 구성할 수 있다.Accordingly, in one embodiment of the present invention, when the motor 220 is directly positioned inside the mirror frame 240 or the motor 220 is coupled to the mirror frame 240, the mirrors 241 It can be configured to be located outside the outside.

즉, 미러프레임(240)에 결합되는 미러(241)들은 모터의 아래측으로 폭이 좁아지는 형태로 연장되는 미러프레임(240) 부분에 위치시키는 경우, 모터(220)의 크기가 제한되지 않고, 미러프레임(240) 상에서 서로 마주하여 대응하는 미러(241)의 간격의 폭을 축소하여 소형화 할 수 있다.That is, when the mirrors 241 coupled to the mirror frame 240 are located at a portion of the mirror frame 240 that extends in a narrower form to the lower side of the motor, the size of the motor 220 is not limited, and the mirror It can be miniaturized by reducing the width of the gap between the mirrors 241 that face each other on the frame 240 and correspond to each other.

또한, 상기 미러(241)는 반사 거울로서, 사각 평판 형태로 구성되어 상기 미러프레임(240)의 표면에 부착되거나, 표면에 코팅된 구조로 배치될 수 있으며, 상기 미러프레임(240)은 모터(220)의 하측으로 연장되는 사각 기둥 형상으로 이루어지며, 미러프레임(240)에서 서로 마주하는 두 측면에는 미러(241)가 서로 마주하도록 구성되거나, 사각 기둥 형상의 4 측면 상에 모두 미러가 배치되도록 구성될 수 있다.In addition, the mirror 241 is a reflective mirror and may be configured in the form of a square flat plate and attached to the surface of the mirror frame 240 or disposed in a structure coated on the surface, and the mirror frame 240 may be a motor ( 220) is formed in the shape of a quadrangular column extending downward, and the mirrors 241 are configured to face each other on the two sides facing each other in the mirror frame 240, or the mirrors are disposed on all four sides of the rectangular column shape. can be configured.

한편, 상기 미러프레임(240)은 모터(220)의 아래측에서 연장되는 구조로 회전할 시, 상기 모터(10) 중앙부를 수직 관통하면서 상하로 길게 형성되는 지지축(230)에 구비되는 베어링(231)에 의하여 실질적인 요동없이 안정적으로 회전 운동할 수 있다. 이때, 상기 베어링(231)은 모터(220)의 하측의 일정 거리에서 지지축(230)에 구비되어 미러프레임(240)의 일단과 접촉되도록 구성될 수 있다.On the other hand, when the mirror frame 240 rotates in a structure extending from the lower side of the motor 220, the bearing provided on the support shaft 230 vertically penetrating the center of the motor 10 and extending vertically ( 231), it is possible to stably rotate without substantial fluctuation. At this time, the bearing 231 may be provided on the support shaft 230 at a certain distance below the motor 220 and contact one end of the mirror frame 240 .

이상과 같은 모터(220)와 미러프레임(240)의 결합에 있어서, 모터를 하단 또는 하부 플레이트에 고정하고 회전하는 미러 유닛을 모터의 상측으로 구성하는 종래기술의 경우, 회전하는 미러 유닛의 질량에 의해 회전 밸런스가 불균일하여 흔들림이 발생하는 문제점이 있을 수 있으나, 본 발명의 일실시예에서는 모터(220)를 상부 플레이트에 결합하여 미러 회전부(200)의 상측에서 지지되면서 회전 동작하도록 위치시키고, 회전하는 미러 회전부(200)를 모터의 하부 측에 구성하도록 함으로써, 회전하는 미러 회전부(200)의 질량이 중력 방향 즉, 수직으로 발생하여 회전 밸런스의 불균일에 따른 흔들림을 최소화할 수 있게 하는 장점이 있다.In the combination of the motor 220 and the mirror frame 240 as described above, in the case of the prior art in which the motor is fixed to the bottom or the lower plate and the rotating mirror unit is configured as the upper side of the motor, the mass of the rotating mirror unit However, in one embodiment of the present invention, the motor 220 is coupled to the upper plate to be positioned so as to rotate while being supported on the upper side of the mirror rotation unit 200, and rotation By constructing the mirror rotation unit 200 on the lower side of the motor, the mass of the rotating mirror rotation unit 200 is generated in the direction of gravity, i.e., vertically, thereby minimizing shaking due to non-uniform rotational balance. .

도 4는 본 발명의 다른 일실시예 따른 라이다 장치의 상부 케이스를 제거한 상태를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 라이다 장치의 멤스미러가 상하 회전각을 가지며 회전 동작하는 예시도이고, 도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 라이다 장치의 미러 회전부의 절단면을 도시하는 정면도이다.4 is a perspective view showing a state in which the upper case of the lidar device according to another embodiment of the present invention is removed, and FIG. 5 is a MEMS mirror of the lidar device according to another embodiment of the present invention rotates with a vertical rotation angle. It is an exemplary view of operation, and FIG. 6 is a front view showing a cut surface of a mirror rotation unit of a lidar apparatus according to another embodiment of the present invention.

이후부터는 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 일실시예 따른 라이다 장치의 구성을 설명하기로 한다.From now on, the configuration of the lidar apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 6 .

도 4 내지 도 6의 실시예에서도, 라이다 장치(10)는 하우징의 내측에서 상기 하부케이스(12)에 설치되어 레이저빔을 발신하는 레이저 송신부(110)와, 상기 레이저 송신부(110)와 이격되어 상부케이스(11)의 천장면에서 지지되는 모터(220)에 의해 회전하며, 상기 레이저 송신부(110)로부터 발신되는 레이저빔을 반사하여 목표물 측으로 조사되도록 하는 미러(241)들이 결합되어 구성되는 미러 회전부(200)와, 상기 목표물로부터 반사되어 돌아오는 레이저빔을 수신하는 레이저 수신부(120)를 포함하여 이루어진다.4 to 6, the lidar device 10 is installed in the lower case 12 inside the housing and is spaced apart from the laser transmitter 110 for transmitting a laser beam and the laser transmitter 110 mirrors 241 that are rotated by a motor 220 supported on the ceiling surface of the upper case 11 and reflect the laser beam transmitted from the laser transmitter 110 to be irradiated toward the target. It includes a rotating unit 200 and a laser receiving unit 120 that receives a laser beam reflected from the target and returned.

상기 레이저 송신부(110)는 상기 하우징의 측면의 하부케이스(12)에 설치되어 레이저빔을 발신하고, 상기 레이저 수신부(120)는 상기 하우징의 내측에서 상기 미러 회전부(200)의 하부에 배치되며 보다 구체적으로 상기 하부케이스(12)와 상기 미러 회전부(200)의 사이에 배치되어 상기 목표물로부터 반사되어 돌아오는 레이저빔을 수신할 수 있다.The laser transmitter 110 is installed on the lower case 12 on the side of the housing to transmit a laser beam, and the laser receiver 120 is disposed below the mirror rotation unit 200 on the inside of the housing and more Specifically, it may be disposed between the lower case 12 and the mirror rotation part 200 to receive a laser beam reflected from the target and returned.

즉, 상기 레이저 송신부(110)는 상기 상부케이스(11)의 레이저빔이 투과되는 윈도우(13)의 설치면에 대하여 측면에 설치되어 레이저빔을 발신하고, 상기 레이저 수신부(120)는 상기 하부케이스(12) 상에서 상기 윈도우(13)의 설치면을 향하여 설치되어 상기 목표물로부터 반사되어 돌아오는 레이저빔을 수신하도록 구성될 수 있다.That is, the laser transmitter 110 is installed on a side surface of the window 13 through which the laser beam of the upper case 11 is transmitted to transmit a laser beam, and the laser receiver 120 transmits a laser beam to the lower case. It may be installed on (12) toward the installation surface of the window 13 to receive a laser beam reflected from the target and returned.

이와 같이 도 4 내지 도 6의 일실시예에 따른 라이다 장치에서도, 상기 레이저 송신부(110)로부터 발신되는 레이저빔의 발신 경로와, 상기 레이저 수신부(120) 측으로 수신되는 레이저빔의 수신 경로를 분리하여, 레이저빔 간의 간섭없이 보다 정확도와 신뢰도가 높은 공간 스캔 성능을 제공할 수 있다.In this way, even in the lidar device according to the embodiment of FIGS. 4 to 6, the laser beam transmission path transmitted from the laser transmitter 110 and the laser beam reception path received toward the laser receiver 120 are separated. Thus, it is possible to provide spatial scanning performance with higher accuracy and reliability without interference between laser beams.

또한, 도 4 내지 도 6의 일실시예에 따른 라이다 장치는 하부플레이트(243)를 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the lidar apparatus according to one embodiment of FIGS. 4 to 6 may be configured to further include a lower plate 243.

보다 상세하게 설명하면, 미러프레임(240)에는 미러(241)의 단부에서 상부플레이트(210)에 평행하도록 형성되는 원형의 하부플레이트(243)가 더 포함될 수 있다.More specifically, the mirror frame 240 may further include a circular lower plate 243 formed parallel to the upper plate 210 at an end of the mirror 241 .

이와 같이, 본 발명의 다른 일실시예에 따르면 상기 하부플레이트(243)를 통해, 레이저 송신부(120)로부터 발신되는 레이저빔의 경로를 미러(241)로 가이드(guide) 하고, 상기 발신된 레이저빔과 목표물로부터 반사되어 유입되는 레이저빔을 효과적으로 분리할 수 있다.In this way, according to another embodiment of the present invention, the path of the laser beam transmitted from the laser transmitter 120 is guided to the mirror 241 through the lower plate 243, and the transmitted laser beam It is possible to effectively separate the laser beam reflected from the target and the incoming laser beam.

또한, 도 4 내지 도 6의 일실시예에 따른 라이다 장치는 미러프레임(240)의 미러(241)가 레이저빔을 산란시키기기 용이하도록 일측면 및 일측면과 평행하는 타측면이 서로 동일 방향으로 수직축에 대하여 일정 각도 기울어진 반사면으로 형성될 수 있다.In addition, in the lidar device according to the embodiment of FIGS. 4 to 6, one side and the other side parallel to the one side are in the same direction so that the mirror 241 of the mirror frame 240 can easily scatter the laser beam. It may be formed as a reflective surface inclined at a certain angle with respect to the vertical axis.

즉, 미러프레임(240)의 미러(241)는 일측면이 수직축에 대하여 내측으로 예각(A1)을 이루고, 이에 대응하는 반대편의 타측면이 수직축에 대하여 내측으로 둔각(A2)을 형성하게 이루어져, 일측과 타측이 서로 평행하면서도 비스듬히 기울어진 형상의 반사면을 가진 사각 기둥 형태로 구현되며, 이때 상기의 예각(A1)과 둔각(A2)의 합은 180°가 되도록 구성될 수 있다. 일례로, 일측면의 미러(A1)는 89°의 예각으로 기울어진 반사면으로 형성되고, 반대편 타측면의 미러(A2)는 91°의 둔각으로 기울어진 반사면으로 형성될 수 있다는 것이다.That is, one side of the mirror 241 of the mirror frame 240 forms an acute angle A1 inward with respect to the vertical axis, and the other opposite side thereof forms an obtuse angle A2 inward with respect to the vertical axis, One side and the other side are implemented in the form of a square pillar having a reflective surface that is parallel to each other but inclined at an angle, and in this case, the sum of the acute angle A1 and the obtuse angle A2 may be configured to be 180°. For example, the mirror A1 on one side may be formed as a reflective surface inclined at an acute angle of 89°, and the mirror A2 on the other side may be formed as a reflective surface inclined at an obtuse angle of 91°.

이러한 두 측면이 서로 다른 경사각을 갖는 미러의 쌍으로 인하여, 회전하는 미러프레임(240)에 의해 레이저빔이 반사될 때, 서로 다른 각도로 레이저빔이 발산됨으로써, 스캔 영역이 서로 다른 각도에 의해 범위가 확장되어 넓혀지는 효과를 제공할 수 있으며, 그에 따라 스캐닝 각도의 확장으로 인한 공간 스캔 성능을 극대화할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.Due to the pair of mirrors whose two sides have different inclination angles, when the laser beam is reflected by the rotating mirror frame 240, the laser beam diverges at different angles, so that the scan area is covered by different angles. It is possible to provide an effect of widening by expanding, and accordingly, an effect of maximizing space scanning performance due to an expansion of a scanning angle can be provided.

한편, 도 6은 하나 이상의 레이저빔 발신부(111)와 서로 다른 스캔 각도로 반사되는 미러프레임(240)를 적용하는 것을 예시하였으나, 레이저 송신부(110)의 전단에 멤스미러(130)를 구비하는 구조에 서로 다른 스캔 각도로 반사되는 미러프레임(240)을 적용할 수도 있고, 이에 따른 스캔 영역 및 스캔 성능을 향상시키는 3차원 라이다 장치를 제공할 수 있다.On the other hand, FIG. 6 illustrates the application of one or more laser beam transmitters 111 and a mirror frame 240 that is reflected at different scan angles, but the MEMS mirror 130 is provided at the front end of the laser beam transmitter 110 A mirror frame 240 that is reflected at different scan angles may be applied to the structure, thereby providing a 3D LIDAR device that improves the scan area and scan performance.

또 한편으로, 전술한 실시예에서는 제어부에 대하여 특별히 언급하지 않았지만, 레이저모듈 어셈블리(100)의 일측에 제어부를 더 구비할 수 있다. 그 경우, 제어부는 미러 회전부(200)와 연동하도록 구성되어 레이저 송신부(110)에 구비되는 레이저빔 발신에 대한 발산 각도, 조사 주기 또는 타이밍을 서로 다르게 제어하는 기능을 수행할 수 있으며, 레이저빔 발신 타이밍에 따른 모터의 회전 및 속도를 제어할 수 있다. 또한, 멤스미러(130)의 회전 발산각을 제어하거나, 레이저 송수신 모듈의 발신 및 수신 동작의 타이밍을 동기화하는 기능을 수행한다. 또한, 제어부는 레이저 수신부(120)에서 수신된 신호를 외부의 장치에 전달하도록 구현될 수 있다.On the other hand, although the controller is not specifically mentioned in the above-described embodiment, the controller may be further provided on one side of the laser module assembly 100 . In this case, the control unit is configured to interlock with the mirror rotation unit 200 and can perform a function of differently controlling the divergence angle, irradiation period, or timing of the laser beam transmission provided in the laser transmission unit 110, and the laser beam transmission Motor rotation and speed can be controlled according to timing. In addition, it controls the rotation divergence angle of the MEMS mirror 130 or performs a function of synchronizing the timing of transmission and reception operations of the laser transmission/reception module. In addition, the control unit may be implemented to transfer the signal received by the laser receiver 120 to an external device.

전술한 제어부는 논리회로, 프로그래밍 로직 컨트롤러, 마이컴, 마이크로프로세서 등에서 선택되는 적어도 어느 하나의 장치로 구현될 수 있고, 통신모듈을 구비하거나 통신모듈에 결합할 수 있다. 통신모듈은 인트라넷, 인터넷, 차량 네트워크 등으로 통해 외부 장치와 통신하며, 레이저 스캐닝을 통해 감지한 타겟이나 타켓과의 거리 등과 관련된 신호 혹은 데이터를 외부 장치에 전송할 수 있다. The above-described control unit may be implemented with at least one device selected from logic circuits, programming logic controllers, microcomputers, microprocessors, and the like, and may include a communication module or be coupled to a communication module. The communication module communicates with an external device through an intranet, the Internet, a vehicle network, or the like, and may transmit signals or data related to a target or a distance to the target detected through laser scanning to the external device.

한편, 도면에 도시하지는 않았지만, 라이다 장치(10)는 전원 공급을 위한 배선이나 어댑터 또는 전원공급수단을 구비할 수 있으며, 전원공급수단은 내부전원 또는 재충전 가능한 전원장치로 이루어질 수 있다.On the other hand, although not shown in the drawing, the lidar device 10 may include a wire or an adapter or a power supply means for supplying power, and the power supply means may be made of an internal power source or a rechargeable power supply device.

전술한 본 발명의 라이다 장치를 사용하면, 레이저 모듈에서 발신되는 레이저 광을 원하는 타겟 범위로 효과적으로 반사하여 방출할 수 있고, 외부에서 반사되어 오는 레이저 광을 효과적으로 수신하여 레이저 광에 의한 타겟 감지나 타겟 측정을 효과적으로 수행할 수 있다. 또한, 멤스미러를 통해 윈도우를 통해 방출되는 레이저빔의 발산각을 조정할 수 있도록 하여 효과적으로 레이저 스캐닝 동작을 수행할 수 있게 된다.Using the lidar device of the present invention described above, the laser light emitted from the laser module can be effectively reflected and emitted into a desired target range, and the laser light reflected from the outside can be effectively received to detect or detect targets by the laser light. Target measurement can be performed effectively. In addition, a divergence angle of a laser beam emitted through a window can be adjusted through the MEMS mirror, so that a laser scanning operation can be effectively performed.

전술한 바와 같이 본 발명의 상세한 설명에서는 바람직한 실시예들에 관하여 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.As described above, the detailed description of the present invention has been described with respect to preferred embodiments, but those skilled in the art within the scope that does not depart from the spirit and scope of the present invention described in the claims below It will be understood that various modifications and variations may be made to the present invention.

10: 라이다 장치
11: 상부케이스
12: 하부케이스
13: 윈도우
110: 레이저 송신부
120: 레이저 수신부
130: 멤스미러
200: 미러 회전부
210: 상부플레이트
220: 모터
230: 지지축
231: 베어링
240: 미러프레임
241: 미러
243: 하부플레이트10: lidar device
11: upper case
12: lower case
13: Windows
110: laser transmitter
120: laser receiver
130: MEMS mirror
200: mirror rotating part
210: upper plate
220: motor
230: support shaft
231: bearing
240: mirror frame
241: mirror
243: lower plate

Claims (10)

상부케이스와 하부케이스를 구비하는 하우징,
상기 하우징의 내측에서, 상기 하부케이스에 설치되어 레이저빔을 발신하는 레이저 송신부;
상기 레이저 송신부와 이격되어 상기 상부케이스의 천장면에서 지지되는 모터에 의해 회전하며, 상기 레이저 송신부로부터 발신되는 레이저빔을 반사하여 목표물 측으로 조사되도록 하는 미러를 포함하는 미러 회전부; 및
상기 목표물로부터 반사되어 돌아오는 레이저빔을 수신하는 레이저 수신부;
를 포함하는 라이다 장치.
A housing having an upper case and a lower case;
Inside the housing, a laser transmission unit installed in the lower case to transmit a laser beam;
a mirror rotation unit including a mirror that is spaced apart from the laser transmitter and rotated by a motor supported on a ceiling surface of the upper case, and reflects the laser beam transmitted from the laser transmitter to be irradiated toward a target; and
a laser receiver for receiving a laser beam reflected from the target and returned;
Lidar device comprising a.
 청구항 1에 있어서,
상기 레이저 수신부는,
상기 하우징의 내측에서 상기 미러 회전부의 하부에 배치되는 라이다 장치.
The method of claim 1,
The laser receiver,
LiDAR device disposed under the mirror rotating part inside the housing.
 청구항 2에 있어서,
상기 레이저 송신부는,
상기 하우징의 측면의 하부케이스에 설치되어 레이저빔을 발신하고,
상기 레이저 수신부는,
상기 하우징의 내측에서, 상기 하부케이스와 상기 미러 회전부의 사이에 배치되어 상기 목표물로부터 반사되어 돌아오는 레이저빔을 수신하는 라이다 장치.
The method of claim 2,
The laser transmitter,
It is installed in the lower case on the side of the housing to transmit a laser beam,
The laser receiver,
Inside the housing, the lidar device is disposed between the lower case and the mirror rotation part to receive the laser beam reflected from the target and returned.
 청구항 3에 있어서,
상기 레이저 송신부는,
상기 상부케이스의 레이저빔이 투과되는 윈도우의 설치면에 대하여 측면에 설치되어 레이저빔을 발신하고,
상기 레이저 수신부는,
상기 하부케이스의 상에서 상기 윈도우의 설치면을 향하여 설치되어 상기 목표물로부터 반사되어 돌아오는 레이저빔을 수신하는 라이다 장치.
The method of claim 3,
The laser transmitter,
It is installed on the side of the installation surface of the window through which the laser beam of the upper case is transmitted to transmit a laser beam,
The laser receiver,
A lidar device installed on the lower case toward the installation surface of the window to receive the laser beam reflected back from the target.
 청구항 1에 있어서,
상기 레이저 송신부는 하나 이상의 레이저 다이오드(LD)를 상하 위치의 차이를 가진 일정거리 이격되게 서로 다른 높이로 적층 배치하고,
상기 레이저 다이오드의 어느 하나 이상에 대하여 발산 각도, 조사 주기 또는 타이밍을 서로 다르게 조절하여 서로 다른 레이저빔에 따른 광 채널이 형성되도록 하여, 스캔 영역의 확장 및 특정 영역의 스캔이 중복 가능하도록 하는 라이다 장치.
The method of claim 1,
The laser transmission unit stacks and arranges one or more laser diodes (LD) at different heights at a predetermined distance with a difference in vertical position,
The divergence angle, irradiation period, or timing of one or more of the laser diodes is differently adjusted to form optical channels according to different laser beams, so that the scan area can be expanded and the scan of a specific area can be overlapped. Device.
 청구항 1에 있어서,
상기 미러 회전부는,
상부케이스의 천장면에 결합되는 원형의 상부플레이트;
상기 상부플레이트에 체결수단에 의해 고정 결합되는 모터;
상기 모터의 중앙부를 수직 관통하면서 상하로 길게 형성되어 상측 일단에 회전 베어링이 구비되는 지지축;
상기 모터의 회전하는 아우터로터의 외주면으로 결합되어 형성되는 미러프레임; 및
상기 미러프레임에 결합되는 하나 이상의 미러(Mirror);
를 포함하는 라이다 장치.
The method of claim 1,
The mirror rotation part,
A circular upper plate coupled to the ceiling surface of the upper case;
a motor fixedly coupled to the upper plate by a fastening means;
a support shaft vertically penetrating the center of the motor and extending vertically and having a rotating bearing at one end thereof;
a mirror frame coupled to an outer circumferential surface of a rotating outer rotor of the motor; and
one or more mirrors coupled to the mirror frame;
Lidar device comprising a.
 청구항 6에 있어서,
상기 미러프레임은,
상기 모터의 외주면 상에서 결합되는 직사각형 모양의 기둥 구조로, 모터의 아래측에서 다시 폭이 좁아지면서 연장되는 형태로 이루어지는 라이다 장치.
The method of claim 6,
The mirror frame,
A lidar device formed in a rectangular column structure coupled on the outer circumferential surface of the motor, extending as the width narrows again from the lower side of the motor.
 청구항 6에 있어서,
상기 미러는,
일측면 및 일측면과 평행하는 타측면이 서로 동일 방향으로 수직축에 대하여 일정 각도 기울어진 반사면으로 형성하여 스캐닝 각도를 확장하도록 구성되는 라이다 장치.
The method of claim 6,
the mirror,
LiDAR device configured to expand the scanning angle by forming one side and the other side parallel to one side as a reflective surface inclined at a certain angle with respect to a vertical axis in the same direction with each other.
 청구항 6에 있어서,
상기 미러프레임은,
상부미러의 단부에서 상기 상부플레이트에 평행하도록 형성되는 원형의 하부플레이트;
를 더 포함하는 라이다 장치.
The method of claim 6,
The mirror frame,
a circular lower plate formed parallel to the upper plate at an end of the upper mirror;
A lidar device further comprising a.
 청구항 1에 있어서,
상기 레이저 송신부는,
레이저 빔이 상하로 발산각이 분할되도록 조정하는 멤스미러;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 장치.
The method of claim 1,
The laser transmitter,
A MEMS mirror that adjusts the divergence angle of the laser beam to be divided up and down;
Lidar device further comprising a.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20200135246A (en) * 2018-03-29 2020-12-02 주식회사 에스오에스랩 Lidar scanning device
KR20210122155A (en) * 2020-03-27 2021-10-08 우창정보기술(주) Integrated fusion sensor apparatus including detachable light source with built-in intelligent camera

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