KR20230095767A - 모듈형 플래시 라이다 장치 - Google Patents
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Abstract
플래시 라이다를 구성하는 메인 구성부들을 모듈형으로 구성하여 다양한 화각의 사용 니즈에 맞게 해당 구성부들을 용이하게 교체 조립할 수 있어 경제성과 범용성을 향상시킬 수 있는 렌즈 교체식 구조를 갖는 모듈형 플래시 라이다 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 광원에서 발생한 광 신호를 목표 물체로 송신하는 송신 모듈부; 목표 물체에 의하여 반사된 광 신호를 수신하는 수신 모듈부; 및 상기 송신 모듈부와 수신 모듈부 간을 착탈 가능하게 결합시키도록 구성되는 착탈 결합 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 플래시 라이다 장치가 제공된다.
Description
본 발명은 모듈형 플래시 라이다 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플래시 라이다를 구성하는 메인 구성부들을 모듈형으로 구성하여 다양한 화각의 사용 니즈에 맞게 해당 구성부들을 용이하게 교체 조립할 수 있어 경제성과 범용성을 향상시킬 수 있는 렌즈 교체식 구조를 갖는 모듈형 플래시 라이다 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 자동차 또는 이동형 로봇 등에서 주변의 지형 또는 물체를 감지하기 위하여 레이저(laser) 레이더 장치인 라이다(LIDAR: Light Detection And Ranging)가 많이 사용되고 있다.
라이다는 물체와 시스템 사이의 거리를 측정하는데 사용되고 많은 적용분야에 이용된다. 많은 적용분야에 사용되기 위해서는 공간 높은 공간 분해능과 거리 정밀도가 필요하며 짧은 시간 내에 고 해상도 3차원 영상을 측정해야만 한다.
3차원 이미징 LIDAR 시스템은 표적과 시스템 사이의 측정 범위뿐만 아니라 표적 인식 및 표적 식별에도 중요한 기술이 되었다. 시스템은 관심있는 장면 범위를 측정하고 3차원 데이터를 생성한다. 이러한 데이터로, LIDAR 시스템은 지형 매핑, 자동 표적 인식, 자율 안전 착륙 등을 위해 사용될 수 있다. 이러한 종류의 임무를 완수하기 위해 거리 정밀도와 공간 해상도가 모두 LIDAR 시스템의 중요한 매개 변수이다.
간섭계, TOF (time-of-flight) 및 삼각 측량과 같은 광학 거리 측정에 사용되는 다양한 기법이 있다. 장거리 측정과 실외에서 작업하는 경우 TOF 방법이 많은 LIDAR 시스템에서 사용된다. 기존 TOF LIDAR 시스템은 레이저 펄스(시작 신호)를 전송하여, 시간 디지털 변환기 (time to digital converter; TDC)를 트리거한다. 전송된 레이저 펄스는 목표물에서 반사된다. 레이저 회구 펄스(정지 신호)는 APD (avalanche photodiode)에 의해 검출된다. APD는 전기 신호를 생성하여 상기 TDC를 정지시키고, 시작 신호와 정지 신호 사이의 시간 간격은 거리로 변환된다.
TOF LIDAR 시스템이 일반적으로 3차원 영상을 획득하는데 크게 스캐닝 LIDAR 시스템과 플래시 LIDAR 시스템이 있다.
스캐닝 LIDAR 시스템은 하나 또는 몇 개의 픽셀로 구성된 검출기와 스캐너를 사용하여 3D 이미지를 수집한다. 레이저 펄스는 레이저 시스템에서 제공받고, 각 레이저 펄스는 스캐너를 통해 대상의 다른 지점으로 보내진다. 단일 검출기 픽셀을 사용하여 각 목표 지점에 대한 비행 시간 (TOF)을 얻는다. 스캐닝 LIDAR 시스템은 시스템이 각 포인트를 스캔해야하기 때문에 고해상도 3D 이미지를 획득하는 데 많은 시간이 소요된다. 즉, 시스템은 더 높은 해상도의 3D 이미지를 얻기 위해서는 더 많은 시간이 소요된다.
반면에 플래시 LIDAR 시스템은 2D 어레이 검출기와 단일 레이저 펄스를 사용하여 전체 관심 장면을 조명하여 3D 이미지를 수집한다. 움직이는 목표물의 실시간 이미지를 얻으려면 단일 레이저 펄스로 3D 이미지를 얻을 필요가 있다. 플래시 LIDAR 시스템은 단 하나의 레이저 펄스만으로 이미지를 얻을 수 있으므로 움직이는 목표물의 3D 이미지를 얻을 수 있다. 플래시 LIDAR 시스템 만이 움직이는 목표물이나 시스템이 움직이는 경우에도 측정이 가능한 요구 사항을 충족시킬 수 있다.
일반적으로 플래시 LIDAR 시스템에는 두 가지 대표적인 유형의 애벌런치 포토 다이오드(APD) 검출기가 사용된다. 하나의 검출기는 128 × 128 픽셀 어레이를 갖는 선형 모드 APD 초점면 배열 (focal plane array; FPA)이다. 다른 검출기는 256 × 256 픽셀 배열을 갖는 가이거(Geiger) 모드 APD FPA이다. 어레이 크기로 인해 이러한 상업용 센서를 사용할 때 공간 해상도 또는 시야(field of view; FOV)가 제한된다. 큰 장면이나 높은 공간 해상도의 3D 이미지를 얻으려면 상용 시스템에 추가 스캐너가 필요할 수 있다. 또한 각 픽셀은 TOF를 측정하기 위해 고유한 높은 대역폭 타이밍 회로가 필요하다. 고성능 검출기 및 타이밍 회로를 사용하여 APD 어레이의 픽셀수를 늘리는 것은 기술적으로 어렵다.
90년대 초반 공군은 LIMARS(Laser Imaging and Ranging System) 이라는 프로젝트를 진행했다. 편광 상태를 검출하고 범위 정보를 얻기 위해 두 개의 카메라와 편광 판별기가 사용되었다. 두 회사인 TetraVue와 General Atomics는 이 편광 방법을 기반으로 한 플래시 LIDAR 시스템을 연구하고 개발했다. TetraVue는 수 밀리미터의 높은 범위 정밀도뿐만 아니라 3D 이미지를 위한 높은 프레임 속도를 제공한다. CMOS는 편광 상태를 검출하기 위해 사용되므로, 높은 공간 해상도의 3D 이미지를 얻을 수 있다.
이러한 플래시 LIDAR 시스템은 광원에서 방출하는 광을 송신하는 송신 광학계와 외부 대상체로부터 수신되는 광을 수신하는 수신 광학계로 구성된다. 또한, 넓은 화각을 구현하기 위해서는 송신 및 수신 광학계에 고가의 광각 렌즈를 각각 사용하는데, 종래 플래시 LIDAR 시스템은 편리성이나 비용 절감 등의 목적으로 광각 렌즈가 PCB에 실장되어 일체형으로 구성되며, 이에 따라 화각의 사용 요구에 따라 획일적으로 적용되고, 사용 분야가 넓어짐에 따라 단일 시스템에서 다양한 요구들을 따른 렌즈를 적용하지 못하는 문제점이 있었다.
따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 플래시 라이다를 구성하는 송신 모듈부와 수신 모듈부를 모듈형으로 구성하며, 송신 모듈부의 렌즈를 다양한 사용 니즈에 맞는 화각의 렌즈로 용이하게 교체할 수 있어 경제성과 범용성을 향상시킬 수 있는 렌즈 교체식 구조를 갖는 모듈형 플래시 라이다 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 광 신호를 목표 물체로 송신하도록 구성되는 송신 모듈부; 상기 송신 모듈부와 전기전자적으로 접속되며, 목표 물체에 의하여 반사된 광 신호를 수신하도록 구성되는 수신 모듈부; 및 상기 송신 모듈부와 수신 모듈부 간을 착탈 가능하게 결합시키도록 구성되는 착탈 결합 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 플래시 라이다 장치가 제공된다.
본 발명에 있어서, 상기 송신 모듈부는 하기 신호방출광원의 광 신호가 방출되는 송신창을 갖고 형성되는 상부 케이스 및 상기 상부 케이스의 하부에 결합되는 하부 케이스를 포함하는 송신모듈 하우징; 상기 송신모듈 하우징에 구비되어 라이다의 구동을 제어하는 라이다제어 회로보드; 상기 라이다제어 회로보드에 구비되며, 광 신호를 발생시키는 신호방출광원을 포함하는 광원 회로보드; 및 상기 광원 회로보드의 신호방출광원의 구동을 제어하는 광원제어 회로보드;를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 수신 모듈부는 하기 렌즈 모듈로 광 신호가 수신되는 수신창을 갖고 형성되는 상부 케이스 및 상기 상부 케이스의 하부에 결합되는 하부 케이스를 포함하는 수신모듈 하우징; 및 목표 물체에 의하여 반사되어 그 반사된 광 신호를 수신하며, 상기 라이다제어 회로보드와 전기전자적으로 연결되어 수신된 신호를 상기 라이다제어 회로보드로 전달하는 렌즈 모듈;을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 렌즈 모듈은 수신 렌즈, 및 상기 수신 렌즈가 구비되며, 그 수신 렌즈에서 수신된 광 신호를 처리하도록 구성되는 광신호처리 회로보드를 포함하며, 상기 광신호처리 회로보드는 상기 라이다제어 회로보드와 전기전자적으로 접속되면서 착탈 가능하게 구성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 송신모듈 하우징 및 상기 수신모듈 하우징 각각에는 판형의 냉각핀이 복수 형성되며, 상기 수신 렌즈는 상기 광신호처리 회로보드에 착탈가능하게 결합되면서 결합 시 전기전자적으로 접속되게 구성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 착탈 결합 수단은 상기 송신 모듈부와 수신 모듈부 간이 스냅 핏(snap-fit) 방식으로 결합되게 구성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 착탈 결합 수단은 상기 송신모듈 하우징 또는 수신모듈 하우징 중 하나의 일단부에 형성되는 걸림홈 또는 체결구멍; 및 상기 송신모듈 하우징 또는 수신모듈 하우징 중 다른 하나의 타단부에 형성되어 상기 걸림홈 또는 체결구멍에 착탈 가능하게 결합되는 걸림돌기 또는 후크 돌기를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 모듈형 플래시 라이다 장치에 의하면 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 본 발명은 플래시 라이다를 구성하는 각 구성부들인 송신 모듈부와 수신 모듈부 및 본체부를 모듈형으로 하여 제작이 용이하고, 유지 보수가 뛰어난 효과가 있다.
둘째, 본 발명은 모듈형으로 구성되는 송신 모듈부의 렌즈를 다양한 사용 니즈에 맞는 화각의 렌즈로 용이하게 교체할 수 있어 경제성과 범용성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 모듈형 플래시 라이다에 포함되는 송신 모듈부와 수신 모듈부를 분리하여 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 모듈형 플래시 라이다 장치를 조립한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 모듈형 플래시 라이다 장치를 분해하여 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 모듈형 플래시 라이다 장치에 포함되는 송신 모듈부를 블록화하여 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 모듈형 플래시 라이다 장치에 포함되는 송신 모듈부를 블록화하여 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 모듈형 플래시 라이다 장치를 조립한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 모듈형 플래시 라이다 장치를 분해하여 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 모듈형 플래시 라이다 장치에 포함되는 송신 모듈부를 블록화하여 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 모듈형 플래시 라이다 장치에 포함되는 송신 모듈부를 블록화하여 개략적으로 나타내는 블록도이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 플래시 라이다 장치에 대하여 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 모듈형 플래시 라이다에 포함되는 송신 모듈부와 수신 모듈부를 분리하여 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 모듈형 플래시 라이다 장치를 조립한 상태를 나타내는 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 모듈형 플래시 라이다 장치를 분해하여 나타내는 사시도이다. 도 4는 본 발명에 따른 모듈형 플래시 라이다 장치에 포함되는 송신 모듈부를 블록화하여 개략적으로 나타내는 블록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 모듈형 플래시 라이다 장치에 포함되는 송신 모듈부를 블록화하여 개략적으로 나타내는 블록도이다.
본 발명에 따른 모듈형 플래시 라이다 장치는, 도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 크게 송신 모듈부(100)와, 수신 모듈부(200), 및 착탈 결합 수단(300)을 포함한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 모듈형 플래시 라이다 장치는, 도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 신호방출광원에서 발생한 광 신호를 목표 물체로 송신하는 송신 모듈부(100); 상기 송신 모듈부(100)로부터 송신된 광 신호가 목표 물체에 의하여 반사되어 그 반사된 광 신호를 수신하며, 상기 송신 모듈부(100)와 전기전자적으로 접속되는 수신 모듈부(200); 및 상기 송신 모듈부(100)와 수신 모듈부(200) 간을 착탈 가능하게 결합시키도록 구성되는 착탈 결합 수단(300);을 포함한다.
상기 송신 모듈부(100)는 송신모듈 하우징(110)과, 상기 송신모듈 하우징(110)에 구비되어 라이다의 구동을 제어하는 라이다제어 회로보드(120)와, 상기 라이다제어 회로보드(120)에 구비되며, 광 신호(바람직하게는, 수직 캐비티 표면 광방출 레이저(VCSEL: vertical-cavity surface-emitting laser))를 발생시키는 신호방출광원(또는 발광소자)(131)을 포함하는 광원 회로보드(130), 및 상기 광원 회로보드(130)의 신호방출광원(131)의 구동을 제어하는 광원제어 회로보드(140)를 포함한다.
상기 송신모듈 하우징(110)은 상기 광원 회로보드(130)의 신호방출광원(131)의 광 신호를 송신할 수 있게 송신창(111)을 갖고 형성되는 하부 개방 함체형의 상부 케이스(112), 및 상기 상부 케이스(112)의 하부 개방부에 결합되는 상부 개방 함체형의 하부 케이스(113)를 포함한다.
상기 하부 케이스(113)의 외측 일부는 외부 공기와의 접촉을 증대시켜 공냉할 수 있는 판형의 냉각핀(114)이 복수 형성된다.
상기 라이다제어 회로보드(120)는 라이다 구동(즉, 센서 구동)을 위한 회로가 구비되는 보드로 구성된다.
여기에서, 상기 라이다제어 회로보드(120)는 아래에서 설명될 수신 모듈부(200)의 렌즈 회로보드와 전기전자적으로 접속되면서 착탈 가능하게 구성된다.
계속해서, 상기 광원 회로보드(130)의 신호방출광원(131)은 물체를 탐지하기 위한 광 신호를 발생시키는 구성부이다. 상기 신호방출광원(131)은 모파(Master Oscilltor Power Amplifier, MOPA) 레이저 또는 상기 광원제어 회로보드(140)에 포함되는 펄스 변조부를 통하여 펄스 형태로 변조 가능한 레이저 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 광원제어 회로보드(140)는 신호방출광원(131)의 구동을 위한 회로가 구비되는 보드로 구성된다.
상기 광원제어 회로보드(140)에는 신호방출광원(131)에서 발생하는 광 신호를 원하는 형태로 변조하기 위한 펄스 신호를 생성하는 펄스 변조부를 포함할 수 있다.
상기 펄스 변조부는 펄스의 반복률(Pulse Repetition Frequency, PRF) 또는 펄스의 폭을 변조할 수 있다. 이러한 펄스 변조부는 기본적으로 펄스 폭을 변경하여 광 신호의 진폭을 변조할 수 있다. 예로서, 펄스의 폭을 줄이면 높은 진폭의 광 펄스가 생성될 수 있다. 펄스의 폭을 늘리면 낮은 진폭의 광 펄스가 생성될 수 있다. 또한, 펄스 변조부는 하나 이상의 펄스 신호를 발생시킬 수 있고, 이에 따라 신호방출광원부(131)에서 생성되는 광 신호는 하나 이상의 형태로 변조될 수 있다.
이러한 펄스 변조부는 내부 비트(bit)를 제어하여 변조된 펄스 신호를 생성할 수 있다. 펄스 변조부의 내부 비트 컨트롤 개수와 펄스의 진폭은 반비례하는 관계를 가지며, 펄스 변조부의 내부 비트 컨트롤 개수와 펄스의 폭은 비례하는 관계를 가진다. 따라서, 펄스 변조부의 내부 비트 컨트롤 개수를 증가시키면 펄스의 폭이 증가하되, 펄스의 진폭은 감소한 형태의 펄스 신호를 생성할 수 있다. 반면, 펄스 변조부의 내부 비트 컨트롤 개수를 감소시키면 펄스의 폭이 감소하되, 펄스의 진폭은 증가한 형태의 펄스 신호를 생성할 수 있다.
다음으로, 상기 수신 모듈부(200)는 수신모듈 하우징(210), 및 목표 물체에 의하여 반사되어 그 반사된 광 신호를 수신하며, 상기 라이다제어 회로보드(120)와 전기전자적으로 연결되어 수신된 신호를 상기 라이다제어 회로보드(120)로 전달하는 렌즈 모듈(220)을 포함한다.
상기 수신모듈 하우징(210)은 상기 렌즈 모듈(220)로 광 신호가 수신될 수 있게 수신창(211)을 갖고 형성되는 하부 개방 함체형의 상부 케이스(212), 및 상기 상부 케이스(212)의 하부 개방부에 결합되는 상부 개방 함체형의 하부 케이스(213)를 포함한다.
상기 하부 케이스(213)의 외측 일부는 외부 공기와의 접촉을 증대시켜 공냉할 수 있는 판형의 냉각핀(214)이 복수 형성된다.
상기 렌즈 모듈(220)은 송신 모듈부(100)로부터 송신된 광 신호가 목표물에 의하여 반사되어 회귀하는 반사 신호를 수신하는 수신 렌즈(221), 및 상기 수신 렌즈(221)가 구비되며, 그 수신 렌즈(221)에서 수신된 광 신호를 처리하도록 구성되는(즉, 수신된 광 신호를 데이터화 하도록 구성되는) 광신호처리 회로보드(222)를 포함한다.
상기 수신 렌즈(221)는 원하는 파장의 레이저 신호만 수신하기 위한 광학 필터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수신 렌즈(221)의 전면에는 태양광 또는 주변광에 의한 영향을 최소화하기 위하여, 송신 모듈부(100)에서 송신하는 광 파장에 대한 대역 통과 필터(Band Pass Filter, BPF)를 적용하여 송신 광 파장의 근사 파장에 대한 신호만 수신할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 수신 렌즈(221)는 광신호처리 회로보드(222)에 전기전자적으로 결합되면서 착탈 가능하게 구비될 수 있다.
상기 광신호처리 회로보드(222)는 상기 송신 모듈부(100)와 수신 모듈부(200) 간이 착탈 결합 수단(300)을 통해 결합될 때, 상기 라이다제어 회로보드(120)와 전기전자적으로 접속되면서 착탈 가능하게 결합된다.
상기 수신 렌즈(221)는 수광된 반사 신호(수신된 광 신호)를 집광하는 광 검출기(223), 및 상기 광 검출기에서 입력되는 전기 신호를 처리하는 데이터 처리부(224)를 포함한다.
상기 광 검출기(223)는 수신 렌즈(221)로부터 집광된 광 신호를 전기 신호로 변환할 수 있다.
광 검출기(223)는 신호 증폭을 통해 신호 수신율을 높이기 위하여 저잡음 특성의 트랜스임피던스 증폭기(Trans-Impedance Amplifier, TIA) 또는 전치 증폭기(Post Amplifier)를 포함할 수 있다.
상기 수신 렌즈(221)와 광 검출기(223)간의 거리는 수신 렌즈(221)의 후 초점 거리(Back Focusing Length, BFL)에 의하여 결정될 수 있다.
상기 광 검출기(223)에 의하여 변환된 전기 신호는 데이터 처리부(224)로 출력된다. 예를 들면, 광 검출기(222)는 PIN-PD(PIN-Photo-Diode) 또는 애벌런시 광 검출기(Avalanche Photo-Detector, APD)를 포함할 수 있다.
상기 데이터 처리부(224)는 광 검출기(223)로부터 입력 받은 전기 신호를 고속 처리할 수 있다. 또한, 반사 신호 특성에 따라 원하는 영역에 적절한 형태의 변조 펄스를 조사하기 위하여 송신 모듈부(100)에 수신 정보를 전달할 수 있다.
이러한 데이터 처리부(224)는 콤퍼레이터(comparator), 시간-디지털 변환기(Time-to-Digital Converter, TDC)를 포함할 수 있다.
또한, 데이터 처리부(224)는 잡음 수준에 따라 신호 검출 레벨(threshold)를 지정하고, 그 이상에 해당되는 신호만 검출하여 수신된 신호의 크기 및 신호가 획득된 좌표 정보를 획득할 수 있다.
다음으로, 상기 착탈 결합 수단(300)은 상기 송신 모듈부(100)와 수신 모듈부(200) 간을 착탈 가능하게 결합시키도록 구성되는 구성부이다.
상기 착탈 결합 수단(300)은 일 실시 형태로 도면에 나타낸 바와 같이, 송신 모듈부(100)와 수신 모듈부(200) 간이 스냅 핏(snap-fit) 방식으로 착탈가능하게 결합될 수 있다.
구체적으로, 상기 착탈 결합 수단(300)은 상기 송신 모듈부(100)의 송신모듈 하우징(110)의 일단부에 형성되는 걸림홈 또는 체결구멍(310), 및 상기 수신 모듈부(200)의 수신모듈 하우징(210)의 일단부(즉, 상기 송신 모듈부(100)의 일단부에 대향하는 단부)에 형성되어 상기 걸림홈 또는 체결구멍(310)에 착탈 가능하게 결합되는 걸림돌기 또는 후크 돌기(320)를 포함한다.
상기 걸림홈 또는 체결구멍(310)과 상기 걸리돌기 또는 후크 돌기(320)는 서로 반대 측에 형성될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 모듈형 플래시 라이다 장치는, 그 라이다의 사용 분야가 확장됨에 따라 화각의 사용 요구도 다양해지는데, 송신 모듈부만을 교체하거나 또는 송신 모듈부의 수신 렌즈만 교체 조립할 수 있도록 하여 다양한 요구들을 충족시킬 수 있게 되며, 물체의 특성 및 주변 환경에 따라 방사되는 펄스 신호를 조절하여 각 영역에 해당되는 펄스 신호를 조사함으로써 추가적인 전력 변화 없이 신호 검출율을 높이고, 그로부터 도출되는 3차원 영상의 품질을 현저히 개선할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 모듈형 플래시 라이다 장치에 의하면, 플래시 라이다를 구성하는 송신 모듈부와 수신 모듈부를 모듈형으로 하여 제작이 용이하고, 유지 보수가 뛰어나며, 모듈형으로 구성되는 송신 모듈부의 렌즈를 다양한 사용 니즈에 맞는 화각의 렌즈로 용이하게 교체할 수 있어 경제성과 범용성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 송신 모듈부
110: 송신모듈 하우징
111: 송신창
112: 송신 모듈부의 상부 케이스
113: 송신 모듈부의 하부 케이스
114: 냉각핀
120: 라이다제어 회로보드
130: 광원 회로보드
131: 신호방출광원(또는 발광소자)
140: 광원제어 회로보드
200: 수신 모듈부
210: 수신모듈 하우징
211: 수신창
212: 수신모듈 하우징의 상부 케이스
213: 수신모듈 하우징의 하부 케이스
214: 냉각핀
220: 렌즈 모듈
221: 수신 렌즈
222: 광신호처리 회로보드
223: 광 검출기
224: 데이터 처리부
300: 착탈 결합 수단
310: 걸림홈 또는 체결구멍
320: 걸림돌기 또는 후크돌기
110: 송신모듈 하우징
111: 송신창
112: 송신 모듈부의 상부 케이스
113: 송신 모듈부의 하부 케이스
114: 냉각핀
120: 라이다제어 회로보드
130: 광원 회로보드
131: 신호방출광원(또는 발광소자)
140: 광원제어 회로보드
200: 수신 모듈부
210: 수신모듈 하우징
211: 수신창
212: 수신모듈 하우징의 상부 케이스
213: 수신모듈 하우징의 하부 케이스
214: 냉각핀
220: 렌즈 모듈
221: 수신 렌즈
222: 광신호처리 회로보드
223: 광 검출기
224: 데이터 처리부
300: 착탈 결합 수단
310: 걸림홈 또는 체결구멍
320: 걸림돌기 또는 후크돌기
Claims (7)
- 광 신호를 목표 물체로 송신하도록 구성되는 송신 모듈부;
상기 송신 모듈부와 전기전자적으로 접속되며, 목표 물체에 의하여 반사된 광 신호를 수신하도록 구성되는 수신 모듈부; 및
상기 송신 모듈부와 수신 모듈부 간을 착탈 가능하게 결합시키도록 구성되는 착탈 결합 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는
모듈형 플래시 라이다 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 송신 모듈부는,
하기 신호방출광원의 광 신호가 방출되는 송신창을 갖고 형성되는 상부 케이스 및 상기 상부 케이스의 하부에 결합되는 하부 케이스를 포함하는 송신모듈 하우징;
상기 송신모듈 하우징에 구비되어 라이다의 구동을 제어하는 라이다제어 회로보드;
상기 라이다제어 회로보드에 구비되며, 광 신호를 발생시키는 신호방출광원을 포함하는 광원 회로보드; 및
상기 광원 회로보드의 신호방출광원의 구동을 제어하는 광원제어 회로보드;를 포함하는 것을 특징으로 하는
모듈형 플래시 라이다 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 수신 모듈부는,
하기 렌즈 모듈로 광 신호가 수신되는 수신창을 갖고 형성되는 상부 케이스 및 상기 상부 케이스의 하부에 결합되는 하부 케이스를 포함하는 수신모듈 하우징; 및
목표 물체에 의하여 반사되어 그 반사된 광 신호를 수신하며, 상기 라이다제어 회로보드와 전기전자적으로 연결되어 수신된 신호를 상기 라이다제어 회로보드로 전달하는 렌즈 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는
모듈형 플래시 라이다 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 렌즈 모듈은 수신 렌즈, 및 상기 수신 렌즈가 구비되며, 그 수신 렌즈에서 수신된 광 신호를 처리하도록 구성되는 광신호처리 회로보드를 포함하며,
상기 광신호처리 회로보드는 상기 라이다제어 회로보드와 전기전자적으로 접속되면서 착탈 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는
모듈형 플래시 라이다 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 송신모듈 하우징 및 상기 수신모듈 하우징 각각에는 판형의 냉각핀이 복수 형성되며,
상기 수신 렌즈는 상기 광신호처리 회로보드에 착탈가능하게 결합되면서 결합 시 전기전자적으로 접속되게 구성되는 것을 특징으로 하는
모듈형 플래시 라이다 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 착탈 결합 수단은,
상기 송신 모듈부와 수신 모듈부 간이 스냅 핏(snap-fit) 방식으로 결합되게 구성되는 것을 특징으로 하는
모듈형 플래시 라이다 장치.
- 제3항 또는 제6항에 있어서,
상기 착탈 결합 수단은,
상기 송신모듈 하우징 또는 수신모듈 하우징 중 하나의 일단부에 형성되는 걸림홈 또는 체결구멍; 및
상기 송신모듈 하우징 또는 수신모듈 하우징 중 다른 하나의 타단부에 형성되어 상기 걸림홈 또는 체결구멍에 착탈 가능하게 결합되는 걸림돌기 또는 후크 돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는
모듈형 플래시 라이다 장치.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| KR1020210185014 | 2021-12-22 | ||
| KR20210185014 | 2021-12-22 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
| KR1020220040047A KR20230095767A (ko) | 2021-12-22 | 2022-03-31 | 모듈형 플래시 라이다 장치 |
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