KR20230152215A - Bilateral three dimensional imaging element with chip form for front and rear lidar measurement - Google Patents

Bilateral three dimensional imaging element with chip form for front and rear lidar measurement Download PDF

Info

Publication number
KR20230152215A
KR20230152215A KR1020220051611A KR20220051611A KR20230152215A KR 20230152215 A KR20230152215 A KR 20230152215A KR 1020220051611 A KR1020220051611 A KR 1020220051611A KR 20220051611 A KR20220051611 A KR 20220051611A KR 20230152215 A KR20230152215 A KR 20230152215A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
emitting layer
sided
double
receiving units
Prior art date
Application number
KR1020220051611A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
최병룡
황동목
구태준
Original Assignee
성균관대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 성균관대학교산학협력단 filed Critical 성균관대학교산학협력단
Priority to KR1020220051611A priority Critical patent/KR20230152215A/en
Publication of KR20230152215A publication Critical patent/KR20230152215A/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4816—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of receivers alone
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0234—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using optical markers or beacons
    • G05D1/0236—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using optical markers or beacons in combination with a laser
    • G05D2201/0212—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

본 발명은 발광부 레이어에 전방 수광 유닛들 및 후방 수광 유닛들이 배열되어 전후방 라이다(LiDAR) 측정의 광시야각 특성을 구현한 양면 3차원 이미징 소자에 관한 것으로서, 칩 형태의 라이다 소자에서 종래의 기계식 라이다 대비 광시야각을 확보하기 어렵다는 문제를 해소하기 위해, 칩 형태로 구성되어 내구성이나 크기 면에서 이점을 가지면서도 광시야각 특성까지 구비할 수 있는 양면 라이다 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 따른 전후방 라이다(LiDAR) 측정이 가능한 칩 형태의 양면 3차원 이미징 소자에 의하면, 발광부 레이어의 어느 한 쪽 면에만 수광 유닛들이 배치되는 대신, 발광부 레이어의 전면 및 후면 모두에 수광 유닛들이 배치될 수 있으므로, 기존의 단방향 라이다 소자 대비 라이다 측정의 광시야각 특성을 확보하는 것이 가능해질 수 있다.The present invention relates to a double-sided three-dimensional imaging device that realizes the wide viewing angle characteristics of front and rear LiDAR measurement by arranging front light receiving units and rear light receiving units in the light emitting layer. In order to solve the problem of difficulty in securing a wide viewing angle compared to mechanical LiDAR, the purpose is to provide a double-sided LiDAR element that is composed of a chip and has advantages in terms of durability and size while also providing wide viewing angle characteristics. According to the chip-shaped double-sided 3D imaging device capable of front and rear LiDAR measurement according to the present invention, instead of light receiving units being placed on only one side of the light emitting layer, light is received on both the front and back of the light emitting layer. Since the units can be arranged, it may be possible to secure the wide viewing angle characteristics of LiDAR measurement compared to existing unidirectional LiDAR devices.

Description

전후방 라이다 측정이 가능한 칩 형태의 양면 3차원 이미징 소자{BILATERAL THREE DIMENSIONAL IMAGING ELEMENT WITH CHIP FORM FOR FRONT AND REAR LIDAR MEASUREMENT}Double-sided 3D imaging element in the form of a chip capable of front and rear LIDAR measurement {BILATERAL THREE DIMENSIONAL IMAGING ELEMENT WITH CHIP FORM FOR FRONT AND REAR LIDAR MEASUREMENT}

본 발명은 전후방 라이다 측정이 가능한 칩 형태의 양면 3차원 이미징 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 발광부 레이어에 전방 수광 유닛들 및 후방 수광 유닛들이 배열되어 전후방 라이다(LiDAR) 측정의 광시야각 특성을 구현한 양면 3차원 이미징 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a double-sided three-dimensional imaging device in the form of a chip capable of front and rear LiDAR measurement. More specifically, the front light receiving units and rear light receiving units are arranged in the light emitting layer to provide light for front and rear LiDAR measurement. This relates to a double-sided 3D imaging device that implements viewing angle characteristics.

레이저 펄스가 측정 대상 물체로부터 반사되어 되돌아오는 시간을 측정하여 측정 대상 물체의 위치를 측정하는 라이다(LiDAR) 시스템이 자율주행 차량, 로보틱스, 드론, 머신 비전 및 가상/증강 현실(VR/AR)과 같은 다양한 분야에서 활용되고 있다. 종래에는 레이저 반사 거울의 회전 및 기울임을 통해 광시야각을 확보하는 기계식 라이다가 활용되었으나, 근래에는 부품 내구성이나 가격, 크기 등의 측면에서 보다 유리한 칩 형태의 라이다 소자가 활용되고 있다. 칩 형태로 구성되는 라이다 소자에 대해서는 특허문헌 1이 참조될 수 있다. 다만, 기존의 칩 형태의 라이다 소자는 특정한 한 방향만을 스캔하도록 구성되므로 종래의 기계식 라이다 대비 광시야각을 확보하기 어렵다는 점이 문제될 수 있다.The LiDAR system, which measures the position of a measurement object by measuring the time it takes for a laser pulse to reflect from the object to be measured, is widely used in autonomous vehicles, robotics, drones, machine vision, and virtual/augmented reality (VR/AR). It is used in various fields such as. Previously, mechanical LiDAR was used to secure a wide viewing angle by rotating and tilting the laser reflection mirror, but recently, chip-type LiDAR devices are being used, which are more advantageous in terms of component durability, price, and size. Patent Document 1 may be referred to for the lidar device configured in the form of a chip. However, since the existing chip-type LiDAR device is configured to scan only one specific direction, it may be difficult to secure a wide viewing angle compared to the conventional mechanical LiDAR.

특허문헌 1: 공개특허공보 제10-2021-0088988호Patent Document 1: Publication of Patent No. 10-2021-0088988

본 발명에 의해 해결하고자 하는 기술적 과제는, 칩 형태의 라이다 소자에서 종래의 기계식 라이다 대비 광시야각을 확보하기 어렵다는 문제를 해소하기 위해, 칩 형태로 구성되어 내구성이나 크기 면에서 이점을 가지면서도 광시야각 특성까지 구비할 수 있는 양면 라이다 소자를 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to solve the problem that it is difficult to secure a wide viewing angle in a chip-type LiDAR device compared to a conventional mechanical LiDAR, while having advantages in terms of durability and size. The aim is to provide a double-sided LiDAR element that can have wide viewing angle characteristics.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일부 실시예에 따른 전후방 라이다(LiDAR) 측정이 가능한 칩 형태의 양면 3차원 이미징 소자는, 측정 대상들에 조사되는 탐색 레이저 신호를 생성하도록 구성되는 발광부 레이어; 상기 발광부 레이어의 전면에 배열되어 상기 탐색 레이저 신호의 반사에 의해 상기 측정 대상들로부터 방출되는 반사 레이저 신호를 감지하도록 구성되는 전방 수광 유닛들; 및 상기 발광부 레이어의 후면에 상기 전방 수광 유닛들에 대응하는 구조로 배열되어 상기 반사 레이저 신호를 감지하도록 구성되는 후방 수광 유닛들을 포함한다.As a means to solve the above-mentioned technical problem, a double-sided 3D imaging device in the form of a chip capable of front and rear LiDAR measurement according to some embodiments of the present invention is used to generate a search laser signal irradiated to measurement objects. Consisting of a light emitting layer; Front light receiving units arranged in front of the light emitting layer and configured to detect reflected laser signals emitted from the measurement objects by reflection of the search laser signal; and rear light-receiving units arranged on the rear side of the light-emitting layer in a structure corresponding to the front light-receiving units and configured to detect the reflected laser signal.

본 발명에 따른 전후방 라이다(LiDAR) 측정이 가능한 칩 형태의 양면 3차원 이미징 소자에 의하면, 발광부 레이어의 어느 한 쪽 면에만 수광 유닛들이 배치되는 대신, 발광부 레이어의 전면 및 후면 모두에 수광 유닛들이 배치될 수 있으므로, 기존의 단방향 라이다 소자 대비 라이다 측정의 광시야각 특성을 확보하는 것이 가능해질 수 있다.According to the chip-shaped double-sided 3D imaging device capable of front and rear LiDAR measurement according to the present invention, instead of light receiving units being placed on only one side of the light emitting layer, light is received on both the front and back of the light emitting layer. Since the units can be arranged, it may be possible to secure the wide viewing angle characteristics of LiDAR measurement compared to existing unidirectional LiDAR devices.

도 1은 종래의 기계식 라이다 장치가 동작하는 방식 및 단방향만을 커버하는 칩 형태의 라이다 소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 전후방 라이다(LiDAR) 측정이 가능한 칩 형태의 양면 3차원 이미징 소자를 구성하는 요소들을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 양면 3차원 이미징 소자의 전후방 측정 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 탐색 레이저 신호가 조사되는 방향을 조정하기 위해 설치되는 투광 구조체를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 투광 구조체들을 통해 전후방 라이다 측정의 광시야각 특성이 확보될 수 있음을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 양면 3차원 이미징 소자가 구현되는 예시들을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 발광부 레이어를 구성하는 요소들 및 전후면 거울층의 반사율을 설명하기 위한 도면이다.Figure 1 is a diagram to explain how a conventional mechanical LiDAR device operates and a chip-type LiDAR element that covers only one direction.
Figure 2 is a diagram showing the elements that constitute a chip-type double-sided 3D imaging device capable of front and rear LiDAR measurement according to the present invention.
Figure 3 is a diagram for explaining the front-to-back measurement structure of the double-sided 3D imaging device according to the present invention.
Figure 4 is a diagram for explaining a light transmitting structure installed to adjust the direction in which a search laser signal is irradiated according to the present invention.
Figure 5 is a diagram to explain that wide viewing angle characteristics of front and rear lidar measurements can be secured through light transmitting structures according to the present invention.
Figure 6 is a diagram showing examples of implementing a double-sided 3D imaging device according to the present invention.
Figure 7 is a diagram for explaining the elements constituting the light emitting layer and the reflectance of the front and back mirror layers according to the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들이 상세하게 설명될 것이다. 이하에서의 설명은 실시예들을 구체화하기 위한 것일 뿐, 본 발명에 따른 권리범위를 제한하거나 한정하기 위한 것은 아니다. 본 발명에 관한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 상세한 설명 및 실시예들로부터 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명에 따른 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The description below is only intended to specify embodiments and is not intended to limit or limit the scope of rights according to the present invention. What a person skilled in the art related to the present invention can easily infer from the detailed description and examples of the invention should be construed as falling within the scope of rights according to the present invention.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에 관한 기술 분야에서 널리 사용되는 일반적인 용어로 기재되었으나, 본 발명에서 사용되는 용어의 의미는 해당 분야에 종사하는 기술자의 의도, 새로운 기술의 출현, 심사기준 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 일부 용어는 출원인에 의해 임의로 선정될 수 있고, 이 경우 임의로 선정되는 용어의 의미가 상세하게 설명될 것이다. 본 발명에서 사용되는 용어는 단지 사전적 의미만이 아닌, 명세서의 전반적인 맥락을 반영하는 의미로 해석되어야 한다.The terms used in the present invention are described as general terms widely used in the technical field related to the present invention, but the meaning of the terms used in the present invention is the intention of the technician working in the field, the emergence of new technology, examination standards, or precedents. It may vary depending on etc. Some terms may be arbitrarily selected by the applicant, in which case the meaning of the arbitrarily selected terms will be explained in detail. Terms used in the present invention should be construed not only in their dictionary meaning, but in a meaning that reflects the overall context of the specification.

본 발명에서 사용되는 '구성된다' 또는 '포함한다'와 같은 용어는 명세서에 기재되는 구성 요소들 또는 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 일부 구성 요소들 또는 단계들은 포함되지 않는 경우, 및 추가적인 구성 요소들 또는 단계들이 더 포함되는 경우 또한 해당 용어로부터 의도되는 것으로 해석되어야 한다.Terms such as 'consists of' or 'includes' used in the present invention should not necessarily be interpreted as including all of the components or steps described in the specification, and if some components or steps are not included, And if additional components or steps are further included, they should also be interpreted as intended from the corresponding terms.

본 발명에서 사용되는 '제 1' 또는 '제 2'와 같은 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들 또는 단계들을 설명하기 위해 사용될 수 있으나, 해당 구성 요소들 또는 단계들은 서수에 의해 한정되지 않아야 한다. 서수를 포함하는 용어는 하나의 구성 요소 또는 단계를 다른 구성 요소들 또는 단계들로부터 구별하기 위한 용도로만 해석되어야 한다.Terms containing ordinal numbers such as 'first' or 'second' used in the present invention may be used to describe various components or steps, but the components or steps should not be limited by the ordinal numbers. . Terms containing ordinal numbers should be interpreted only to distinguish one component or step from other components or steps.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들이 상세하게 설명될 것이다. 본 발명에 관한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있는 사항들에 대해서는 자세한 설명이 생략된다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Detailed descriptions of matters widely known to those skilled in the art related to the present invention will be omitted.

도 1은 종래의 기계식 라이다 장치가 동작하는 방식 및 단방향만을 커버하는 칩 형태의 라이다 소자를 설명하기 위한 도면이다.Figure 1 is a diagram to explain how a conventional mechanical LiDAR device operates and a chip-type LiDAR element that covers only one direction.

도 1을 참조하면, 종래의 기계식 라이다 장치(110) 및 특정한 하나의 방향만을 커버하는 칩 형태의 단방향 라이다 소자(120)가 도시될 수 있다.Referring to FIG. 1, a conventional mechanical LiDAR device 110 and a chip-shaped unidirectional LiDAR element 120 that covers only one specific direction may be shown.

기계식 라이다 장치(110)는 측정 대상 오브젝트에 조사되는 레이저 신호를 생성하는 LD(Laser Diode) 및 측정 대상 오브젝트로부터 반사되는 레이저 신호를 센싱하는 PD(Photo Diode)를 구비할 수 있으며, 레이저 신호의 방향을 결정하기 위한 거울을 회전시키고 기울이는 방식으로 넓은 라이다 시야각을 확보할 수 있다.The mechanical LIDAR device 110 may be equipped with an LD (Laser Diode) that generates a laser signal irradiated to the object to be measured and a Photo Diode (PD) that senses the laser signal reflected from the object to be measured. A wide lidar viewing angle can be secured by rotating and tilting the mirror to determine direction.

기계식 라이다 장치(110)에서는 방향 전환용 거울을 기계식으로 회전시키고 기울여야 하기 때문에, 이를 위한 기계식 구조의 부품 수명에 따라 주기적인 유지 보수가 요구되어 내구성의 문제가 생길 수 있고, 기계식 구조가 큰 공간을 차지하게 되어 소형화가 어렵다는 한계점이 있다.In the mechanical LiDAR device 110, the direction change mirror must be mechanically rotated and tilted, so periodic maintenance is required depending on the lifespan of the mechanical structure components, which may lead to durability problems, and the mechanical structure requires a large space. There is a limitation that miniaturization is difficult as it occupies a large area.

기계식 라이다 장치(110)가 갖는 단점들을 해소하기 위해 칩 형태의 단방향 라이다 소자(120)가 활용될 수 있다. 다만, 이와 같이 기존에 고안되었던 단방향 라이다 소자(120)는 기계식 구조가 아닌 칩 형태로 구현되어 소형화를 통한 높은 공간 효율을 달성할 수 있으나, 특정한 하나의 방향만을 지향할 수 있다는 구조적인 한계를 갖게 되어 라이다 측정의 시야각이 협소해진다는 점이 문제될 수 있다.To solve the shortcomings of the mechanical LiDAR device 110, a unidirectional LiDAR element 120 in the form of a chip can be used. However, the previously designed unidirectional lidar device 120 is implemented in a chip form rather than a mechanical structure, so it can achieve high space efficiency through miniaturization, but has a structural limitation in that it can only be oriented in one specific direction. This can be problematic in that the viewing angle of LIDAR measurement becomes narrow.

본 발명에 따른 전후방 라이다(LiDAR) 측정이 가능한 칩 형태의 양면 3차원 이미징 소자는 위와 같은 기계식 라이다 장치(110) 및 칩 형태의 단방향 라이다 소자(120)가 갖는 단점들을 해소하여, 소형화를 통한 공간 효율 및 라이다 측정의 광시야각 특성을 모두 달성할 수 있다.The double-sided 3D imaging device in the form of a chip capable of measuring front and rear LiDAR according to the present invention solves the disadvantages of the mechanical LiDAR device 110 and the unidirectional LiDAR device 120 in the form of a chip, resulting in miniaturization. It is possible to achieve both space efficiency and wide viewing angle characteristics of lidar measurement.

도 2는 본 발명에 따른 전후방 라이다(LiDAR) 측정이 가능한 칩 형태의 양면 3차원 이미징 소자를 구성하는 요소들을 나타내는 도면이다.Figure 2 is a diagram showing the elements that constitute a chip-type double-sided 3D imaging device capable of front and rear LiDAR measurement according to the present invention.

전후방 라이다 측정이 가능한 칩 형태의 양면 3차원 이미징 소자(200)는 발광부 레이어(210), 전방 수광 유닛들(220) 및 후방 수광 유닛들(230)을 포함할 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니고, 다른 범용적인 요소들이 양면 3차원 이미징 소자(200)에 더 포함될 수 있다.The double-sided 3D imaging device 200 in the form of a chip capable of front and rear LIDAR measurement may include a light emitting layer 210, front light receiving units 220, and rear light receiving units 230. However, it is not limited to this, and other general-purpose elements may be further included in the double-sided three-dimensional imaging device 200.

양면 3차원 이미징 소자(200)는 기계식 구조가 아닌, 칩 형태로 구현되어 높은 공간 효율을 가질 수 있다. 또한, 양면 3차원 이미징 소자(200)는 특정한 한 방향에 대해서만 수광 유닛을 구비하는 것이 아닌, 전후면 모두에 전방 수광 유닛들(220) 및 후방 수광 유닛들(230)을 구비할 수 있으므로, 그로부터 전후방 모두에 대한 라이다 측정이 수행될 수 있다.The double-sided 3D imaging device 200 can have high space efficiency by being implemented in a chip form rather than a mechanical structure. In addition, the double-sided three-dimensional imaging element 200 may be provided with front light-receiving units 220 and rear light-receiving units 230 on both the front and back sides, rather than having light-receiving units only in one specific direction. LiDAR measurements can be performed for both front and rear.

양면 3차원 이미징 소자(200)에서, 발광부 레이어(210)는 측정 대상들에 조사되는 탐색 레이저 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.In the double-sided 3D imaging device 200, the light emitting layer 210 may be configured to generate a search laser signal that is irradiated to measurement objects.

측정 대상들은 라이다 측정의 대상이 되는 사람이나 물체를 의미할 수 있다. 발광부 레이어(210)는 단일의 층상 구조를 가질 수 있다. 발광부 레이어(210)는 LD(Laser Diode)를 기반으로 형성될 수 있다. LD를 기반으로 생성되는 발광부 레이어(210)의 레이저 신호는 각 수광 유닛의 내부 공동에 따른 방향으로 조사될 수 있다.Measurement targets may refer to people or objects that are the subject of LIDAR measurement. The light emitting layer 210 may have a single layered structure. The light emitting layer 210 may be formed based on an LD (Laser Diode). The laser signal of the light emitting layer 210 generated based on LD may be irradiated in a direction according to the internal cavity of each light receiving unit.

양면 3차원 이미징 소자(200)에서, 전방 수광 유닛들(220)은 발광부 레이어(210)의 전면에 배열되어 탐색 레이저 신호의 반사에 의해 측정 대상들로부터 방출되는 반사 레이저 신호를 감지하도록 구성될 수 있다.In the double-sided three-dimensional imaging device 200, the front light receiving units 220 are arranged in front of the light emitting layer 210 and are configured to detect reflected laser signals emitted from measurement objects by reflection of the search laser signal. You can.

탐색 레이저 신호가 측정 대상들에 도달하면, 그로부터 반사되는 반사 레이저 신호가 생성될 수 있다. 반사 레이저 신호는 전방 수광 유닛들(220)의 각 수광 유닛에 도달하여 감지될 수 있다. 전방 수광 유닛들(220)의 각 수광 유닛은 PD(Photo Diode)를 기반으로 반사 레이저 신호를 감지할 수 있다.When the search laser signal reaches the measurement target, a reflected laser signal reflected therefrom may be generated. The reflected laser signal may be detected by reaching each light receiving unit of the front light receiving units 220. Each light receiving unit of the front light receiving units 220 may detect a reflected laser signal based on a photo diode (PD).

전방 수광 유닛들(220)은 격자 구조로 발광부 레이어(210)의 전면에 배열될 수 있다. 예를 들면, 전방 수광 유닛들(220)은 (1 x 3) 격자 구조, (3 x 3) 격자 구조, 또는 기타 다른 구조로 배열될 수 있고, 필요에 따라 하나의 전방 수광 유닛만을 포함할 수도 있다.The front light receiving units 220 may be arranged on the front of the light emitting layer 210 in a lattice structure. For example, the front light receiving units 220 may be arranged in a (1 x 3) grid structure, (3 x 3) grid structure, or other structure, and may include only one front light receiving unit as needed. there is.

양면 3차원 이미징 소자(200)에서, 후방 수광 유닛들(230)은 발광부 레이어(210)의 후면에 전방 수광 유닛들(220)에 대응하는 구조로 배열되어 반사 레이저 신호를 감지하도록 구성될 수 있다.In the double-sided three-dimensional imaging device 200, the rear light-receiving units 230 are arranged in a structure corresponding to the front light-receiving units 220 on the back of the light emitting layer 210 and can be configured to detect a reflected laser signal. there is.

후방 수광 유닛들(230)은 발광부 레이어(210)를 사이에 두고 전방 수광 유닛들(220)의 반대편에 배치될 수 있다. 따라서, 후방 수광 유닛들(230)의 유닛 개수는 전방 수광 유닛들(220)의 유닛 개수와 동일할 수 있다. 후방 수광 유닛들(230)의 각 수광 유닛 또한 PD를 기반으로 반사 레이저 신호를 감지할 수 있다.The rear light receiving units 230 may be disposed on opposite sides of the front light receiving units 220 with the light emitting layer 210 interposed therebetween. Accordingly, the number of rear light receiving units 230 may be the same as the number of front light receiving units 220. Each light receiving unit of the rear light receiving units 230 may also detect a reflected laser signal based on PD.

발광부 레이어(210)를 사이에 두고 전후면에 배치되는 각 전방 수광 유닛 및 각 후방 수광 유닛은, 하나의 양면 라이다 유닛을 형성할 수 있다. 즉, 양면 3차원 이미징 소자(200)는 발광부 레이어(210), 전방 수광 유닛들(220) 및 후방 수광 유닛들(230)에 의해 형성되는 복수의 양면 라이다 유닛들로 구성될 수 있다. 양면 라이다 유닛에 대해서는 후술할 도 3이 참조될 수 있다.Each front light-receiving unit and each rear light-receiving unit disposed on the front and back sides with the light emitting layer 210 interposed therebetween may form one double-sided lidar unit. That is, the double-sided 3D imaging device 200 may be composed of a plurality of double-sided LIDAR units formed by the light emitting layer 210, front light receiving units 220, and rear light receiving units 230. For the double-sided LIDAR unit, FIG. 3, which will be described later, may be referred to.

전술한 바와 같이, 양면 3차원 이미징 소자(200)는 발광부 레이어(210)의 어느 한 면에만 수광 유닛을 구비하는 것이 아닌, 발광부 레이어(210)의 전후면 모두에 전방 수광 유닛들(220) 및 후방 수광 유닛들(230)을 구비할 수 있으므로, 도 1의 칩 형태의 단방향 라이다 소자(120)와는 달리 전면 및 후면 모두에 대해 라이다 시야각을 확보할 수 있다. 또한, 전방 수광 유닛들(220) 및 후방 수광 유닛들(230)이 하나의 발광부 레이어(210)를 공유하고 있으므로, 단순한 구조를 통해 양면 3차원 이미징 소자(200)의 소형화가 이루어질 수 있다.As described above, the double-sided three-dimensional imaging device 200 does not have a light receiving unit on only one side of the light emitting layer 210, but has front light receiving units 220 on both the front and back surfaces of the light emitting layer 210. ) and rear light receiving units 230, so unlike the chip-shaped unidirectional LiDAR element 120 of FIG. 1, it is possible to secure a LiDAR viewing angle for both the front and rear. Additionally, since the front light receiving units 220 and the rear light receiving units 230 share one light emitting layer 210, the double-sided three-dimensional imaging device 200 can be miniaturized through a simple structure.

도 3은 본 발명에 따른 양면 3차원 이미징 소자의 전후방 측정 구조를 설명하기 위한 도면이다.Figure 3 is a diagram for explaining the front-to-back measurement structure of the double-sided 3D imaging device according to the present invention.

도 3을 참조하면, 양면 3차원 이미징 소자(200)의 전후방 측정 구조와 관련하여 양면 3차원 이미징 소자(200)의 평면도(310) 및 정면도(320)가 도시될 수 있다. 설명 편의를 위해 평면도(310) 및 정면도(320)는 양면 3차원 이미징 소자(200)가 하나의 양면 라이다 유닛만을 구비하는 것으로 도시될 수 있다.Referring to FIG. 3 , a top view 310 and a front view 320 of the double-sided 3D imaging device 200 may be shown in relation to the front-to-back measurement structure of the double-sided 3D imaging device 200. For convenience of explanation, the top view 310 and the front view 320 may show that the double-sided 3D imaging device 200 includes only one double-sided LIDAR unit.

평면도(310)에서와 같이, 양면 3차원 이미징 소자(200)의 수광부(전방 수광 유닛)은 내부 공동을 갖는 사각틀 형태로 구성될 수 있다. 이와 같은 내부 공동 및 사각틀 형태에 의해 발광부(발광부 레이어)로부터 탐색 레이저 신호가 외부로 조사될 수 있다.As shown in the plan view 310, the light receiving unit (front light receiving unit) of the double-sided 3D imaging device 200 may be configured in the form of a rectangular frame with an internal cavity. The search laser signal can be irradiated from the light emitting unit (light emitting unit layer) to the outside due to this internal cavity and square frame shape.

정면도(320)는 평면도(310)의 라인 A-A'를 따라 Z 방향으로 절단한 단면도를 나타낼 수 있다. 도시된 바와 같이, 양면 3차원 이미징 소자(200)의 양면 라이다 유닛은 전면 및 후면에 모두 수광부(전방/후방 수광 유닛)를 가질 수 있고, 전방 및 후방 모두에 대해 탐색 레이저 신호를 조사할 수 있다.The front view 320 may represent a cross-sectional view cut in the Z direction along line A-A' of the top view 310. As shown, the double-sided LiDAR unit of the double-sided 3D imaging element 200 may have light receiving units (front/rear light receiving units) on both the front and back, and can irradiate search laser signals to both the front and rear. there is.

평면도(310) 및 정면도(320)에 도시된 양면 3차원 이미징 소자(200)의 양면 라이다 유닛의 구조와 관련하여, 전방 수광 유닛들(220)의 각 전방 수광 유닛 및 후방 수광 유닛들(230)의 각 후방 수광 유닛은, 탐색 레이저 신호가 내부 공동이 개방되는 방향으로 조사되도록, 내부 공동을 둘러싸는 LD/PD 동축 구조로 형성될 수 있다.In relation to the structure of the double-sided lidar unit of the double-sided three-dimensional imaging element 200 shown in the top view 310 and the front view 320, each front light receiving unit and rear light receiving unit of the front light receiving units 220 ( Each rear light receiving unit 230) may be formed in an LD/PD coaxial structure surrounding the internal cavity so that the search laser signal is irradiated in the direction in which the internal cavity is opened.

도시된 바와 같이 LD/PD 동축(co-axial) 구조는 사각틀 형태의 PD 수광부에 의해 구현될 수 있으며, 이는 도 1의 칩 형태의 단방향 라이다 소자(120)가 갖는 쌍축(bi-axial) 구조와 구별될 수 있다. 후술할 바와 같이, 양면 3차원 이미징 소자(200)가 LD/PD 동축 구조를 갖기 때문에 수광부(수광 유닛)의 구조를 변경함으로써 탐색 레이저 신호가 조사되는 방향을 조정할 수 있고, 그로 인해 라이다 측정의 광시야각 특성이 확보될 수 있다. 한편, LD/PD 동축 구조는 각 수광 유닛의 사각틀 형태 외에도, 원형틀 형태 또는 기타 다른 형태를 통해 구현될 수 있다.As shown, the LD/PD co-axial structure can be implemented by a PD light receiving unit in the form of a square frame, which is the bi-axial structure of the chip-shaped unidirectional LiDAR element 120 of FIG. 1. can be distinguished from As will be described later, since the double-sided 3D imaging device 200 has an LD/PD coaxial structure, the direction in which the search laser signal is irradiated can be adjusted by changing the structure of the light receiving part (light receiving unit), thereby improving the lidar measurement. Wide viewing angle characteristics can be secured. Meanwhile, the LD/PD coaxial structure may be implemented through a circular frame shape or other shapes in addition to the square frame shape of each light receiving unit.

도 4는 본 발명에 따른 탐색 레이저 신호가 조사되는 방향을 조정하기 위해 설치되는 투광 구조체를 설명하기 위한 도면이다.Figure 4 is a diagram for explaining a light transmitting structure installed to adjust the direction in which a search laser signal is irradiated according to the present invention.

도 4를 참조하면, 투명한 재질로 형성되어 양면 라이다 유닛으로부터 조사되는 탐색 레이저 신호의 방향을 조정하기 위한 투광 구조체의 제1 형태(410) 및 제2 형태(420)가 도시될 수 있다.Referring to FIG. 4, a first shape 410 and a second shape 420 of a light transmitting structure formed of a transparent material and used to adjust the direction of a search laser signal emitted from a double-sided lidar unit may be shown.

구체적으로, 투광 구조체는 전방 수광 유닛들(220)과 연계되는 전방 투광 구조체들 및 후방 수광 유닛들(230)과 연계되는 후방 투광 구조체들로 구성될 수 있다. 즉, 양면 3차원 이미징 소자(200)는 각 전방 수광 유닛에서 내부 공동이 개방되는 방향을 서로 상이하게 설정하여 전후방 라이다 측정의 전방 시야각을 조정하도록 전방 수광 유닛들에 설치되는 전방 투광 구조체들, 및 각 후방 수광 유닛에서 내부 공동이 개방되는 방향을 서로 상이하게 설정하여 전후방 라이다 측정의 후방 시야각을 조정하도록 후방 수광 유닛들에 설치되는 후방 투광 구조체들을 더 포함할 수 있다.Specifically, the light transmitting structure may be composed of front light transmitting structures associated with the front light receiving units 220 and rear light transmitting structures associated with the rear light receiving units 230. That is, the double-sided three-dimensional imaging element 200 sets the opening direction of the internal cavity in each front light receiving unit differently from each other to adjust the front viewing angle of the front and rear lidar measurements. Front light transmitting structures installed on the front light receiving units, And it may further include rear light-transmitting structures installed in the rear light-receiving units to adjust the rear viewing angle of the front and rear lidar measurements by setting the opening direction of the internal cavity in each rear light-receiving unit differently.

예를 들면, 전방 투광 구조체들 및 후방 투광 구조체들은 투명한 재질의 렌즈 등으로 구현될 수 있다. 제1 형태(410) 및 제2 형태(420)에서와 같이, 투광 구조체(투명 구조체)가 형성되는 경우 탐색 레이저 신호의 조사 방향이 조정되어, 양면 3차원 이미징 소자(200)의 시야각이 조정될 수 있다.For example, the front light-transmitting structures and the rear light-transmitting structures may be implemented with lenses made of transparent material. As in the first form 410 and the second form 420, when a light-transmitting structure (transparent structure) is formed, the irradiation direction of the search laser signal can be adjusted, so that the viewing angle of the double-sided three-dimensional imaging element 200 can be adjusted. there is.

한편, 투광 구조체는 수광 유닛에 인접하는 다양한 위치에 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 형태(410)에서와 같이 투광 구조체는 수광 유닛의 내부 공동을 덮는 위치에 형성될 수 있고, 또는 제2 형태(420)에서와 같이 투광 구조체는 발광부 레이어 및 수광 유닛 사이에 형성될 수 있다.Meanwhile, the light transmitting structure may be formed at various locations adjacent to the light receiving unit. For example, as in the first form 410, the light transmitting structure may be formed in a position covering the internal cavity of the light receiving unit, or as in the second form 420, the light transmitting structure may be formed between the light emitting layer and the light receiving unit. can be formed in

즉, 전방 투광 구조체들은 발광부 레이어(210) 및 전방 수광 유닛들(220) 사이의 공간 및 전방 수광 유닛들(220)의 내부 공동들을 덮어씌우는 공간 중 어느 하나에 설치될 수 있고, 후방 투광 구조체들은 발광부 레이어(210) 및 후방 수광 유닛들(230) 사이의 공간 및 후방 수광 유닛들(230)의 내부 공동들을 덮어씌우는 공간 중 어느 하나에 설치될 수 있다.That is, the front light-transmitting structures may be installed in any one of the space between the light emitting layer 210 and the front light-receiving units 220 and the space covering the internal cavities of the front light-receiving units 220, and the rear light-transmitting structures They may be installed in any one of the space between the light emitting layer 210 and the rear light receiving units 230 and the space covering the internal cavities of the rear light receiving units 230.

이와 같이, 전방 투광 구조체들 및 후방 투광 구조체들이 전방 수광 유닛들(220) 및 후방 수광 유닛들(230)과 연계되어 설치될 수 있으므로, 발광부 레이어(210)의 구조 변경 없이도 탐색 레이저 신호의 조사 방향이 변경될 수 있다. 한편, 투광 구조체는 제1 형태(410) 및 제2 형태(420) 외에도 탐색 레이저 신호의 조사 방향을 변경할 수 있는 다른 다양한 구조로 형성될 수 있다.In this way, since the front light transmitting structures and the rear light transmitting structures can be installed in connection with the front light receiving units 220 and the rear light receiving units 230, the search laser signal is irradiated without changing the structure of the light emitting layer 210. Direction may change. Meanwhile, in addition to the first shape 410 and the second shape 420, the light transmitting structure may be formed in various other structures that can change the irradiation direction of the search laser signal.

도 5는 본 발명에 따른 투광 구조체들을 통해 전후방 라이다 측정의 광시야각 특성이 확보될 수 있음을 설명하기 위한 도면이다.Figure 5 is a diagram to explain that wide viewing angle characteristics of front and rear lidar measurements can be secured through light transmitting structures according to the present invention.

도 5를 참조하면, 광시야각 특성 확보를 위한 투광 구조체들이 형성되어 있는 양면 3차원 이미징 소자(200)의 제1 형태(510) 및 제2 형태(520)가 도시될 수 있다. 제1 형태(510) 및 제2 형태(520)는 예시적으로 3개의 양면 라이다 유닛들에 대한 양면 3차원 이미징 소자(200)의 Z-X 단면도를 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 5 , a first form 510 and a second form 520 of the double-sided three-dimensional imaging device 200 in which light transmissive structures are formed to secure wide viewing angle characteristics may be shown. The first shape 510 and the second shape 520 may exemplarily represent a Z-X cross-sectional view of the double-sided 3D imaging device 200 for three double-sided LIDAR units.

제1 형태(510) 및 제2 형태(520)에서와 같이, 투광 구조체들은 양면 3차원 이미징 소자(200)의 광시야각 특성을 확보하기 위한 구조로 설치될 수 있다. 광시야각 특성 확보를 위해, 양면 3차원 이미징 소자(200)의 중심부에서는 발광부 레이어(210)에 수직인 방향으로 탐색 레이저 신호가 조사될 수 있고, 양면 3차원 이미징 소자(200)의 주변부에서는 중심부 대비 바깥 방향으로 탐색 레이저 신호가 조사될 수 있다.As in the first form 510 and the second form 520, the light transmitting structures may be installed in a structure to secure the wide viewing angle characteristics of the double-sided 3D imaging device 200. In order to secure wide viewing angle characteristics, a search laser signal may be irradiated in a direction perpendicular to the light emitting layer 210 at the center of the double-sided 3D imaging device 200, and at the periphery of the double-sided 3D imaging device 200 at the center. The search laser signal may be irradiated in a direction outside the contrast.

구체적으로, 전방 시야각을 확장하기 위해, 발광부 레이어(210)의 주변부에 배열되는 전방 수광 유닛에서 내부 공동이 개방되는 방향이 발광부 레이어(210)의 중심부에 배열되는 전방 수광 유닛에서 내부 공동이 개방되는 방향보다 바깥을 향하도록, 전방 투광 구조체들이 설치될 수 있고, 후방 시야각을 확장하기 위해, 발광부 레이어(210)의 주변부에 배열되는 후방 수광 유닛에서 내부 공동이 개방되는 방향이 발광부 레이어(210)의 중심부에 배열되는 후방 수광 유닛에서 내부 공동이 개방되는 방향보다 바깥을 향하도록, 후방 투광 구조체들이 설치될 수 있다.Specifically, in order to expand the front viewing angle, the direction in which the internal cavity is opened in the front light-receiving unit arranged at the periphery of the light-emitting layer 210 is such that the internal cavity is opened in the front light-receiving unit arranged at the center of the light-emitting layer 210. The front light transmitting structures may be installed to face outward rather than in the opening direction, and in order to expand the rear viewing angle, the direction in which the internal cavity is opened in the rear light receiving unit arranged at the periphery of the light emitting layer 210 is the light emitting layer 210. In the rear light receiving unit arranged at the center of 210, the rear light transmitting structures may be installed so that the internal cavity faces outward rather than in the direction in which it is opened.

제1 형태(510) 및 제2 형태(520)와 같은 구조에 의하면, 양면 3차원 이미징 소자(200)의 전면부에 대해 180도에 가까운 시야각이 확보될 수 있고, 그와 동시에 양면 3차원 이미징 소자(200)의 후면부에 대해서도 180도에 가까운 시야각이 확보될 수 있으므로, 양면 3차원 이미징 소자(200)는 360도에 가까운 전방위에 대한 광시야각을 확보할 수 있다.According to the structure of the first form 510 and the second form 520, a viewing angle close to 180 degrees can be secured with respect to the front part of the double-sided three-dimensional imaging element 200, and at the same time, double-sided three-dimensional imaging Since a viewing angle close to 180 degrees can be secured even at the rear of the device 200, the double-sided 3D imaging device 200 can secure a wide viewing angle for all directions close to 360 degrees.

한편, 광시야각 특성과는 반대로, 좁은 시야각에 대한 높은 해상도를 확보하기 위해, 전방 투광 구조체들 및 후방 투광 구조체들이 형성되는 구조가 제1 형태(510) 및 제2 형태(520)와는 반대로 형성될 수도 있다. 즉, 발광부 레이어(210)의 주변부 및 중심부에서 조사되는 탐색 레이저 신호들이 어느 한 곳의 초점부에 모이도록 하면, 해당 부위에 대한 라이다 측정이 매우 높은 해상도로 이루어질 수 있다.Meanwhile, contrary to the wide viewing angle characteristic, in order to secure high resolution for a narrow viewing angle, the structure in which the front light transmitting structures and the rear light transmitting structures are formed will be formed opposite to the first shape 510 and the second shape 520. It may be possible. In other words, if search laser signals irradiated from the periphery and center of the light emitting layer 210 are gathered at a focal point, lidar measurement for that area can be performed with very high resolution.

또한, 양면 3차원 이미징 소자(200)의 전면부에 대한 전방 시야각 및 후면부에 대한 후방 시야각은 서로 상이하게 설정될 수도 있다. 즉, 필요에 따라 전면부에 대해서는 광시야각이 필요하고, 후면부에 대해서는 특정 시야각에 대한 높은 해상도가 필요한 경우, 이를 위해 전방 투광 구조체들 및 후방 투광 구조체들이 서로 다른 구조로 형성되어, 전방 시야각 및 후방 시야각이 서로 상이하게 설정될 수 있다.Additionally, the front viewing angle for the front part and the rear viewing angle for the rear part of the double-sided 3D imaging device 200 may be set differently. That is, if a wide viewing angle is required for the front part and a high resolution for a specific viewing angle is needed for the rear part, the front and rear light transmitting structures are formed in different structures for this purpose, and the front viewing angle and the rear light transmitting structure are formed as needed. Viewing angles may be set differently.

구체적으로, 전방 시야각 및 후방 시야각이 서로 상이하게 설정되도록, 전방 투광 구조체들 및 후방 투광 구조체들은 서로 상이한 기울기를 갖도록 형성될 수 있다. 이와 같은 구조를 통해, 양면 3차원 이미징 소자(200)가 전면부 및 후면부에 대해 다양한 라이다 시야각 및 해상도의 조합으로 활용될 수 있다.Specifically, the front light transmitting structures and the rear light transmitting structures may be formed to have different inclinations so that the front viewing angle and the rear viewing angle are set differently. Through this structure, the double-sided 3D imaging device 200 can be used in combination with various LiDAR viewing angles and resolutions for the front and rear sides.

도 6은 본 발명에 따른 양면 3차원 이미징 소자가 구현되는 예시들을 나타내는 도면이다.Figure 6 is a diagram showing examples of implementing a double-sided 3D imaging device according to the present invention.

도 6을 참조하면, 양면 3차원 이미징 소자(200)가 구현되는 제1 예시(610) 및 제2 예시(620)가 도시될 수 있다. 제1 예시(610)에서는 발광부 레이어(611)에 (1 x 3) 배열로 전방 수광 유닛들(612)이 배열될 수 있고, 제2 예시(620)에서는 발광부 레이어(621)에 (3 x 3) 배열로 전방 수광 유닛들(622)이 배열될 수 있다.Referring to FIG. 6 , a first example 610 and a second example 620 in which the double-sided 3D imaging device 200 is implemented may be shown. In the first example 610, the front light receiving units 612 may be arranged in a (1 x 3) arrangement on the light emitting layer 611, and in the second example 620, the light emitting layer 621 may have (3 The front light receiving units 622 may be arranged in an x 3) arrangement.

제1 예시(610)에서 라인 B-B'를 따라 절단한 Z-X 단면 및 제2 예시(620)에서 라인 C-C'를 따라 절단한 Z-X 단면은 도 5의 제1 형태(510) 및 제2 형태(520)와 같이 도시될 수 있다. 한편, 제1 예시(610) 및 제2 예시(620)와는 달리, 양면 3차원 이미징 소자(200)는 원형 등 다른 다양한 구조 및 다양한 배열 형태로 구성되는 전방 수광 유닛들(220) 및 후방 수광 유닛들(230)을 포함할 수 있다.The Z-X cross section cut along line B-B' in the first example 610 and the Z-X cross section cut along line C-C' in the second example 620 are the first shape 510 and the second shape of FIG. 5. It may be shown as shape 520. Meanwhile, unlike the first example 610 and the second example 620, the double-sided three-dimensional imaging element 200 includes front light-receiving units 220 and rear light-receiving units composed of various structures such as circular and various arrangement forms. It may include 230.

도 7은 본 발명에 따른 발광부 레이어를 구성하는 요소들 및 전후면 거울층의 반사율을 설명하기 위한 도면이다.Figure 7 is a diagram for explaining the elements constituting the light emitting layer and the reflectance of the front and back mirror layers according to the present invention.

도 7을 참조하면, 종래의 칩 형태의 단방향 라이다 소자(120)에서 활용되는 단방향 발광부(710) 및 본 발명에 따른 발광부 레이어(720)가 도시될 수 있다.Referring to FIG. 7, a unidirectional light emitting unit 710 used in a conventional chip-type unidirectional LiDAR device 120 and a light emitting unit layer 720 according to the present invention may be shown.

도시된 바와 같이, 발광부 레이어(720)는 발광층, 발광층의 전면에 적층되며 제1 반사율(r1)을 갖는 전면부 거울층(상부 거울 층) 및 발광층의 후면에 적층되며 제2 반사율(r2)을 갖는 후면부 거울층(하부 거울 층)을 포함할 수 있다.As shown, the light emitting layer 720 is laminated on the front surface of the light emitting layer, the front mirror layer (upper mirror layer) having a first reflectance (r 1 ), and the back surface of the light emitting layer and has a second reflectance (r 2 ) may include a rear mirror layer (lower mirror layer).

종래의 칩 형태의 단방향 라이다 소자(120)에서 활용되는 단방향 발광부(710)의 경우, 상부(전면부)로만 탐색 레이저 신호를 조사하는 구조를 갖기 때문에, 후면부 거울층(하부 거울 층)의 제2 반사율(r2)이 전면부 거울층(상부 거울 층)의 제1 반사율(r1)보다 더 클 수 있다(r2 > r1).In the case of the unidirectional light emitting unit 710 used in the conventional chip-type unidirectional lidar device 120, since it has a structure that radiates a search laser signal only to the upper part (front part), the rear mirror layer (lower mirror layer) The second reflectance (r 2 ) may be greater than the first reflectance (r 1 ) of the front mirror layer (top mirror layer) (r 2 > r 1 ).

이와 달리, 본 발명에 따른 발광부 레이어(720)에서는 탐색 레이저 신호를 상부(전면부)로만 조사하는 것이 아닌, 상부(전면부) 및 하부(후면부) 모두에 조사해야 하기 때문에, 후면부 거울층(하부 거울 층)의 제2 반사율(r2) 및 전면부 거울층(상부 거울 층)의 제1 반사율(r1)이 서로 동일한 값을 가질 수 있다. 이와 같은 발광부 레이어(720)의 전후면 거울층 반사율 관계에 의해, 양면 3차원 이미징 소자(200)의 전후방 라이다 측정이 이루어질 수 있다.On the other hand, in the light emitting layer 720 according to the present invention, the search laser signal must be irradiated not only to the top (front portion) but to both the top (front portion) and bottom (rear portion), so the rear mirror layer ( The second reflectance (r 2 ) of the lower mirror layer (r 2 ) and the first reflectance (r 1 ) of the front mirror layer (upper mirror layer) may have the same value. Due to the relationship between the reflectance of the front and back mirror layers of the light emitting layer 720, front and rear LIDAR measurements of the double-sided 3D imaging device 200 can be performed.

이상에서 본 발명의 실시예들이 상세하게 설명되었으나 본 발명에 따른 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니고, 다음의 청구범위에 기재되어 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명에 따른 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of rights according to the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention described in the following claims can also be made according to the present invention. It should be construed as being included in the scope of rights pursuant to.

110: 기계식 라이다 장치 120: 단방향 라이다 소자
200: 양면 3차원 이미징 소자 210: 발광부 레이어
220: 전방 수광 유닛들 230: 후방 수광 유닛들110: Mechanical LiDAR device 120: Unidirectional LiDAR element
200: Double-sided 3D imaging element 210: Light emitting layer
220: Front light receiving units 230: Rear light receiving units

Claims (8)

전후방 라이다(LiDAR) 측정이 가능한 칩 형태의 양면 3차원 이미징 소자에 있어서,
측정 대상들에 조사되는 탐색 레이저 신호를 생성하도록 구성되는 발광부 레이어;
상기 발광부 레이어의 전면에 배열되어 상기 탐색 레이저 신호의 반사에 의해 상기 측정 대상들로부터 방출되는 반사 레이저 신호를 감지하도록 구성되는 전방 수광 유닛들; 및
상기 발광부 레이어의 후면에 상기 전방 수광 유닛들에 대응하는 구조로 배열되어 상기 반사 레이저 신호를 감지하도록 구성되는 후방 수광 유닛들을 포함하는, 전후방 라이다 측정이 가능한 칩 형태의 양면 3차원 이미징 소자.In the chip-shaped double-sided 3D imaging device capable of front and rear LiDAR measurement,
A light emitting layer configured to generate a search laser signal irradiated to measurement objects;
Front light receiving units arranged in front of the light emitting layer and configured to detect reflected laser signals emitted from the measurement objects by reflection of the search laser signal; and
A double-sided three-dimensional imaging device in the form of a chip capable of front-to-back LiDAR measurement, including rear light-receiving units arranged on the back of the light emitting layer in a structure corresponding to the front light-receiving units and configured to detect the reflected laser signal. 제1항에 있어서,
상기 전방 수광 유닛들의 각 전방 수광 유닛 및 상기 후방 수광 유닛들의 각 후방 수광 유닛은, 상기 탐색 레이저 신호가 내부 공동이 개방되는 방향으로 조사되도록, 상기 내부 공동을 둘러싸는 LD/PD 동축 구조로 형성되는, 전후방 라이다 측정이 가능한 칩 형태의 양면 3차원 이미징 소자.According to paragraph 1,
Each front light receiving unit of the front light receiving units and each rear light receiving unit of the rear light receiving units are formed with an LD/PD coaxial structure surrounding the internal cavity so that the search laser signal is irradiated in a direction in which the internal cavity is opened. , A chip-shaped double-sided 3D imaging device capable of front and rear lidar measurements. 제2항에 있어서,
각 전방 수광 유닛에서 상기 내부 공동이 개방되는 방향을 서로 상이하게 설정하여 상기 전후방 라이다 측정의 전방 시야각을 조정하도록 상기 전방 수광 유닛들에 설치되는 전방 투광 구조체들; 및
각 후방 수광 유닛에서 상기 내부 공동이 개방되는 방향을 서로 상이하게 설정하여 상기 전후방 라이다 측정의 후방 시야각을 조정하도록 상기 후방 수광 유닛들에 설치되는 후방 투광 구조체들을 더 포함하는, 전후방 라이다 측정이 가능한 칩 형태의 양면 3차원 이미징 소자.According to paragraph 2,
Front light-transmitting structures installed on the front light-receiving units to adjust the front viewing angle of the front and rear lidar measurements by setting opening directions of the internal cavities differently in each front light-receiving unit; and
The front and rear LiDAR measurement further includes rear light-transmitting structures installed on the rear light-receiving units to adjust the rear viewing angle of the front and rear LiDAR measurements by setting the direction in which the internal cavity is opened differently in each rear light-receiving unit. A two-sided 3D imaging device in the form of a possible chip. 제3항에 있어서,
상기 전방 투광 구조체들은 상기 발광부 레이어 및 상기 전방 수광 유닛들 사이의 공간 및 상기 전방 수광 유닛들의 내부 공동들을 덮어씌우는 공간 중 어느 하나에 설치되고,
상기 후방 투광 구조체들은 상기 발광부 레이어 및 상기 후방 수광 유닛들 사이의 공간 및 상기 후방 수광 유닛들의 내부 공동들을 덮어씌우는 공간 중 어느 하나에 설치되는, 전후방 라이다 측정이 가능한 칩 형태의 양면 3차원 이미징 소자.According to paragraph 3,
The front light transmitting structures are installed in any one of a space between the light emitting layer and the front light receiving units and a space covering internal cavities of the front light receiving units,
The rear light transmitting structures are installed in any one of the space between the light emitting layer and the rear light receiving units and the space covering the internal cavities of the rear light receiving units. Double-sided three-dimensional imaging in the form of a chip capable of front and rear LIDAR measurement. device. 제3항에 있어서,
상기 전방 시야각을 확장하기 위해, 상기 발광부 레이어의 주변부에 배열되는 전방 수광 유닛에서 상기 내부 공동이 개방되는 방향이 상기 발광부 레이어의 중심부에 배열되는 전방 수광 유닛에서 상기 내부 공동이 개방되는 방향보다 바깥을 향하도록, 상기 전방 투광 구조체들이 설치되고,
상기 후방 시야각을 확장하기 위해, 상기 발광부 레이어의 주변부에 배열되는 후방 수광 유닛에서 상기 내부 공동이 개방되는 방향이 상기 발광부 레이어의 중심부에 배열되는 후방 수광 유닛에서 상기 내부 공동이 개방되는 방향보다 바깥을 향하도록, 상기 후방 투광 구조체들이 설치되는, 전후방 라이다 측정이 가능한 칩 형태의 양면 3차원 이미징 소자.According to paragraph 3,
In order to expand the front viewing angle, the direction in which the internal cavity is opened in the front light-receiving unit arranged at the periphery of the light-emitting layer is greater than the direction in which the internal cavity is opened in the front light-receiving unit arranged in the center of the light-emitting layer. The front light-transmitting structures are installed to face outward,
In order to expand the rear viewing angle, the direction in which the internal cavity is opened in the rear light-receiving unit arranged at the periphery of the light-emitting layer is greater than the direction in which the internal cavity is opened in the rear light-receiving unit arranged in the center of the light-emitting layer. A double-sided three-dimensional imaging device in the form of a chip capable of front and rear lidar measurement, in which the rear light transmitting structures are installed to face outward. 제3항에 있어서,
상기 전방 시야각 및 상기 후방 시야각이 서로 상이하게 설정되도록, 상기 전방 투광 구조체들 및 상기 후방 투광 구조체들은 서로 상이한 기울기를 갖도록 형성되는, 전후방 라이다 측정이 가능한 칩 형태의 양면 3차원 이미징 소자.According to paragraph 3,
The front light transmitting structures and the rear light transmitting structures are formed to have different inclinations so that the front viewing angle and the rear viewing angle are set differently from each other. A double-sided three-dimensional imaging device in the form of a chip capable of front and rear lidar measurement. 제1항에 있어서,
상기 발광부 레이어는 발광층, 상기 발광층의 전면에 적층되며 제1 반사율을 갖는 전면부 거울층 및 상기 발광층의 후면에 적층되며 제2 반사율을 갖는 후면부 거울층을 포함하고, 전후방 라이다 측정이 가능한 칩 형태의 양면 3차원 이미징 소자.According to paragraph 1,
The light emitting layer includes a light emitting layer, a front mirror layer laminated on the front surface of the light emitting layer and having a first reflectance, and a rear mirror layer laminated on the back surface of the light emitting layer and having a second reflectivity, and is capable of front and rear LIDAR measurement. A double-sided three-dimensional imaging device. 제7항에 있어서,
상기 제1 반사율 및 상기 제2 반사율은 서로 동일한, 전후방 라이다 측정이 가능한 칩 형태의 양면 3차원 이미징 소자.In clause 7,
A double-sided three-dimensional imaging device in the form of a chip capable of front and rear lidar measurement, wherein the first reflectance and the second reflectance are the same.
KR1020220051611A 2022-04-26 2022-04-26 Bilateral three dimensional imaging element with chip form for front and rear lidar measurement KR20230152215A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220051611A KR20230152215A (en) 2022-04-26 2022-04-26 Bilateral three dimensional imaging element with chip form for front and rear lidar measurement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220051611A KR20230152215A (en) 2022-04-26 2022-04-26 Bilateral three dimensional imaging element with chip form for front and rear lidar measurement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230152215A true KR20230152215A (en) 2023-11-03

Family

ID=88745524

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220051611A KR20230152215A (en) 2022-04-26 2022-04-26 Bilateral three dimensional imaging element with chip form for front and rear lidar measurement

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230152215A (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210088988A (en) 2020-01-07 2021-07-15 삼성전자주식회사 Light detecting device and Optical system including the light detecting device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210088988A (en) 2020-01-07 2021-07-15 삼성전자주식회사 Light detecting device and Optical system including the light detecting device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5913439B2 (en) Retroreflectors for use in touch screens and position sensing systems
US11025885B2 (en) Optical system for collecting distance information within a field
KR101926406B1 (en) Position sensing systems for use in touch screens and prismatic film used therein
US20240085564A1 (en) LIDAR Systems with Multi-faceted Mirrors
US11430919B2 (en) High brightness LEDs with non-specular nanostructured thin film reflectors
EP1561084B1 (en) Structured light projector
US11914074B2 (en) Optoelectronic sensor and method for the detection of objects
EP4155763A1 (en) Lidar device
CN115267738A (en) Laser radar
KR20230152215A (en) Bilateral three dimensional imaging element with chip form for front and rear lidar measurement
AU2017330180B2 (en) Optical system for collecting distance information within a field
CN213879967U (en) TOF camera and 3D detection equipment
CN219302652U (en) Laser emitting device and laser radar
CN216117999U (en) Mixed solid-state laser radar
US20220397756A1 (en) Optical scanning device
JP6982840B2 (en) Sensor device
KR20230158032A (en) Systems, methods, and devices for combining multiple optical component arrays
JP2020064124A (en) Rotary polygon mirror device and light detection distance measuring apparatus
CN114070969A (en) TOF camera and 3D detection equipment
JP2023040701A (en) Light detection device

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal