KR20240033500A

KR20240033500A - 수신 광섬유 블록을 이용하는 라이다 장치 및 이의 운용 방법

Info

Publication number: KR20240033500A
Application number: KR1020220112221A
Authority: KR
Inventors: 김덕래; 박현우
Original assignee: 엘아이지넥스원 주식회사
Priority date: 2022-09-05
Filing date: 2022-09-05
Publication date: 2024-03-12

Abstract

수신 광섬유 블록을 이용하는 라이다 장치 및 이의 운용 방법을 개시한다.
본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치는 대상체를 인식하기 위한 제1 광을 방출하는 광원; 상기 제1 광을 수신하고, 반사부를 통해 상기 제1 광의 송신 범위를 조절하여 상기 대상체로 조사하는 발광 처리부; 상기 대상체에 의해 반사된 제2 광을 수신하고, 수신된 상기 제2 광의 수신 각도를 조절하여 집속 처리하는 수광 처리부; 집속 처리된 제2 광을 수신하고, 상기 제2 광을 검출하여 전기적 신호로 변환하여 검출 결과를 출력하는 광 검출기; 및 상기 광 검출기의 상기 검출 결과를 이용하여 상기 대상체에 대한 거리 정보를 획득하는 신호처리부를 포함할 수 있다.

Description

수신 광섬유 블록을 이용하는 라이다 장치 및 이의 운용 방법{LIDAR DEVICE USING RECEIVING OPTICAL FIBER BLOCK AND OPERATING METHOD THEREOF}

본 발명은 수신 광섬유 블록을 이용하는 라이다 장치 및 이의 운용 방법에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

라이다(LIDAR, Light Detection and Ranging)는 피사체에 빛, 예를 들어 레이저를 조사한 후, 피사체로부터 반사된 빛을 분석하여 피사체의 물성, 예를 들어 거리, 방향, 속도, 온도, 물질 분포 및 농도 특성 등을 측정할 수 있는 원격 탐지 장치 중 하나이다.

종래의 라이다 시스템은 넓은 스캔 각도와 높은 분해능을 목표로 개발되고 있으나, 스캔 각도가 광각으로 넓어짐에 따라 송/수신부의 광학계 구성 및 레이저 검출기 성능에 의해 3 차원 영상정보 측정거리 및 공간 분해능과 같은 라이다 시스템 성능이 저하된다.

종래의 라이다 시스템은 넓은 스캔 각도를 수광하기 위하여 송/수신부를 회전시켜 표적의 반사광을 수광한다. 종래의 라이다 시스템은 기계적인 회전을 통하여 레이저를 송수신하여 넓은 영역을 스캔할 수 있는 장점을 가지고 있으나, 기계적인 내구성 및 크기가 증가하는 문제, 다채널 레이저 광원 사용에 의한 라이다 시스템 크기가 증가하는 문제 등이 존재한다. 구체적으로, 종래의 라이다 시스템의 회전형 방식은 기계적 구동방식에 의한 신뢰성 문제, 모터를 사용함에 따른 라이다 시스템의 크기의 증가, 수직 채널 수를 증가 시키기 위한 송신 레이저 광원의 개수 증가, 다수의 레이저 광원 제어 등과 같은 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 수평 또는 수직 방향으로 틸트 구동을 수행하여 송신 광을 조사하는 반사부와 수광 렌즈 및 수신 광섬유 블록을 기반으로 수신 광을 집속하여 대상체를 인식하는 수신 광섬유 블록을 이용하는 라이다 장치 및 이의 운용 방법을 제공하는 데 주된 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위한 대상체를 인식하기 위한 라이다 장치에 있어서, 라이다 장치는, 대상체를 인식하기 위한 제1 광을 방출하는 광원; 상기 제1 광을 수신하고, 반사부를 통해 상기 제1 광의 송신 범위를 조절하여 상기 대상체로 조사하는 발광 처리부; 상기 대상체에 의해 반사된 제2 광을 수신하고, 수신된 상기 제2 광의 수신 각도를 조절하여 집속 처리하는 수광 처리부; 집속 처리된 제2 광을 수신하고, 상기 제2 광을 검출하여 전기적 신호로 변환하여 검출 결과를 출력하는 광 검출기; 및 상기 광 검출기의 상기 검출 결과를 이용하여 상기 대상체에 대한 거리 정보를 획득하는 신호처리부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위한 대상체를 인식하기 위한 라이다 장치의 운용 방법에 있어서, 라이다 운용 방법은, 대상체를 인식하기 위한 제1 광을 방출하는 광원 처리 단계; 상기 제1 광을 수신하고, 반사부를 통해 상기 제1 광의 송신 범위를 조절하여 상기 대상체로 조사하는 발광 처리 단계; 상기 대상체에 의해 반사된 제2 광을 수신하고, 수신된 상기 제2 광의 수신 각도를 조절하여 집속 처리하는 수광 처리 단계; 집속 처리된 제2 광을 수신하고, 상기 제2 광을 검출하여 전기적 신호로 변환하여 검출 결과를 출력하는 광 검출 단계; 및 상기 광 검출기의 상기 검출 결과를 이용하여 상기 대상체에 대한 거리 정보를 획득하는 신호 처리 단계를 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 2D MEMS 거울 기반의 반사부와 수신 광섬유블록을 이용함으로써, 소형 라이다 시스템 설계가 가능하다는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 본 발명은 2D MEMS 거울 기반의 반사부와 수신 광섬유블록을 이용함으로써, 3 차원 영상정보 측정거리 및 공간 분해능 등과 같은 라이다 시스템 성능이 저하를 최소화할 수 있다는 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 라이다 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치의 수광 처리부를 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수광 처리부의 수신 광섬유 블록을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 라이다 장치의 수광 처리부를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치의 운용 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “가진다”, “가질 수 있다”, “포함한다” 또는 “포함할 수 있다” 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. 제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소 들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 명세서에서 각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

또한, 본 명세서에 기재된 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있으며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터 구조들 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다.

이하에서는 도면들을 참조하여 본 발명에서 제안하는 수신 광섬유 블록을 이용하는 라이다 장치 및 이의 운용 방법에 대해 자세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 기재된 실시 예들은 로봇, 무인 이동체, 자율주행 이동체 등의 장애물 검출용 센서, 속도측정용 레이더 건, 항공 지오-맵핑 장치, 3 차원 지상조사, 수중 스캐닝 등 다양한 분야에서도 널리 적용될 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 라이다 장치(10)는 광원(100), 스캐닝부(200), 광 검출기(300) 및 신호처리부(400)를 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 라이다 장치(10)는 일 실시예에 따른 것으로서, 도 1 및 도 2에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 라이다 장치(10)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.

광원(100)은 광을 방출하는 장치를 의미한다. 예를 들어, 광원(100)은 적외선 영역의 광을 방출할 수 있다. 적외선 영역의 광을 사용하면 태양광을 비롯한 가시광선 영역의 자연광과 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 그러나 반드시 적외선 영역에 한정되는 것은 아니며 광원(100)은 다양한 파장 영역의 광을 방출 할 수 있다. 이러한 경우 혼합된 자연광의 정보를 제거하기 위한 보정이 요구될 수도 있다.

광원(100)은 제1 광(L1)을 방출할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 광원(100)은 광섬유 레이저일 수 있다. 광섬유 레이저는 1.5 내지 1.7 um 대역의 레이저 파장, kW 급의 첨두 파워(peak power), MHz 급의 레이저 펄스 반복률의 성능을 갖도록 구현되는 것이 바람직하다.

스캐닝부(200)는 광원(100)으로부터 방출된 제1 광(L1)을 수신하여 스캔영역을 향해 반사하여 제1 광(L1)을 조사하고, 대상체(20)에서 반사된 제2 광(L2)을 수신하여 광 검출기(300)로 전달한다. 스캐닝부(200)에서 송수신되는 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)의 광축은 서로 상이할 수 있다. 여기서, 광축은 광학계에서 빛이 투과하는 광 경로를 가리키는 가상의 선을 의미할 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

스캐닝부(200)는 발광 처리부(210) 및 수광 처리부(220)를 포함할 수 있다.

발광 처리부(210)는 광원(100)으로부터 방출된 제1 광(L1)을 수신하여 스캔영역을 향해 반사하여 제1 광(L1)을 조사한다. 발광 처리부(210)는 신호처리부(400)에서 설정된 제어값에 대응하는 반사 각도로 제1 광(L1)의 송신 범위를 조절하여 스캔 영역으로 제1 광(L1)을 조사한다.

수광 처리부(220)는 대상체(20)에서 반사된 제2 광(L2)을 수신하여 광 검출기(300)로 전달한다. 수광 처리부(220)는 대상체에 의해 반사된 제2 광(L2)을 수신하고, 수신된 제2 광(L2)의 수신 각도를 조절하여 집속 처리한 후 제2 광(L2)을 광 검출기(300)로 전달한다.

스캐닝부(200)에 대한 자세한 설명은 도 3 내지 도 5에 기재하도록 한다.

광 검출기(300)는 제1 광(L1) 중 스캔영역 상에 위치하는 대상체(20)에 의해 반사(또는 산란)된 광인 제2 광(L2)을 검출할 수 있다.

광 검출기(300)는 제1 광(L1) 중 대상체(20)에서 반사 또는 산란된 제2 광(L2)을 전기 신호, 예를 들어 전류로 변환할 수 있다. 광원(100)에서 방출된 제1 광(L1)은 대상체(20)에 조사되고, 대상체(20)에 의해 반사 또는 산란될 수 있다. 제1 광(L1) 중 대상체(20)에 의해 반사 또는 산란된 광을 제2 광(L2)이라고 한다. 제1 광(L1)과 제2 광(L2)은 파장이 실질적으로 동일하고 세기가 다를 수 있다. 여기서, 제2 광(L2)에는 주변 광, 노이즈 등이 포함될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 광 검출기(300)는 단소자 광 검출기일 수 있다. 단소자 광 검출기(300)는 광섬유로 연결되어 있다. 수광 처리부(220)에서 집속된 레이저 스팟은 광섬유에 집속되고, 광섬유는 레이저 빔을 단소자 광 검출기에 전달할 수 있다. 여기서, 단소자 광 검출기는 InGaAs 계열의 PIN 타입, APD 타입 또는 SPAD 타입일 수 있다.

광 검출기(300)는 출력된 전류를 전압으로 변환하는 전류-전압 변환 회로 및 전압의 진폭을 증폭시키는 증폭기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이외에도 광 검출기(300)는 특정 주파수의 전기 신호를 필터링하는 필터, 예를 들어, 하이패스 필터를 더 포함할 수 있다.

광섬유로 연결된 단소자 광 검출기는 일반적인 라이다에 사용되는 어레이형 광 검출기보다 감응도와 응답속도가 높아 고속으로 레이저 신호를 수신할 수 있기 때문에 일반적인 라이다보다 3 차원 영상정보의 해상도를 향상 시킬 수 있다.

신호처리부(400)는 광 검출기(300)의 검출 결과를 이용하여 대상체(20)에 대한 거리 정보를 획득할 수 있다. 신호처리부(400)는 검출한 제2 광(L2)에 기초하여 라이다 장치(10)로부터 스캔영역 상에 위치하는 대상체(20)까지의 거리를 판단할 수 있다. 신호처리부(400)는 광원(100)의 광 방출 시간과 광 검출기(300)의 광 검출 시간을 기초로 대상체(20)의 거리가 산출될 수 있다.

신호처리부(400)는 스캐닝부(200)의 각 분해능 편차를 보정하기 위한 적어도 하나의 오차값을 산출하고, 상기 산출된 오차값에 대응하여 스캐닝부(200)가 구동하도록 제어할 수 있다.

또한, 신호처리부(400)는 광원(100), 스캐닝부(200), 광 검출기(300) 등 라이다 장치(10)의 각 구성요소의 동작을 제어할 수 있다.

보다 상세하게는, 신호처리부(400)는 광원(100)의 출력 및 펄스반복률을 제어할 수 있고, 후술될 반사부(214)의 틸트 구동 각도를 제어할 수 있다. 신호처리부(400)는 제2 광(L2)을 수신하여 3 차원 좌표에 대한 대상체(20)의 거리 정보를 계산할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 신호처리부(400)는 임계치와 가중치에 기초하여 제1 광(L1)의 신호 세기를 조정할 수 있다.

보다 상세하게는, 신호처리부(400)는 수신한 광 검출기(300)가 수신한 제2 광(L2)의 신호 세기가 제1 임계치보다 낮은 경우, 송신한 제1 광(L1)의 신호 세기와 제1 가중치(예를 들어, 1.3)를 곱한 값만큼의 신호세기를 가지도록 광원(100)에 의하여 방출되는 제1 광(L1)의 신호 세기를 조정할 수 있다.

신호처리부(400)는 광 검출기(300)가 수신한 제2 광(L2)의 신호 세기가 제1 임계치 보다 크고, 제2 임계치보다는 작은 경우, 송신한 제1 광(L1)의 신호 세기와 제2 가중치(예를 들어, 1.1)를 곱한 값만큼의 신호세기를 가지도록 광원(100)에 의하여 방출되는 제1 광(L1)의 신호 세기를 조정할 수 있다.

신호처리부(400)는 광 검출기(300)가 수신한 제2 광(L2)의 신호 세기가 제2 임계치보다 큰 경우, 송신한 제1 광(L1)의 신호 세기와 제3 가중치(예를 들어, 0.8)를 곱한 값만큼의 신호세기를 가지도록 광원(100)에 의하여 방출되는 제1 광(L1)의 신호 세기를 조정할 수 있다.

신호처리부(400)는 광 검출기(300)가 수신한 제2 광(L2)의 신호 세기가 제1 임계치와 같은 값을 가지게 되는 경우, 송신한 제1 광(L1)의 신호 세기와 제1 가중치(예를 들어, 1.3)와 제2 가중치(예를 들어, 1.1)의 평균값(상기 예시의 경우, 1.2)를 곱한 값만큼의 신호세기를 가지도록 광원(100)에 의하여 방출되는 제1 광(L1)의 신호 세기를 조정할 수 있다.

신호처리부(400)는 광 검출기(300)가 수신한 제2 광(L2)의 신호 세기가 제2 임계치와 같은 값을 가지게 되는 경우, 송신한 제1 광(L1)의 신호 세기와 제2 가중치(예를 들어, 1.1)와 제3 가중치(예를 들어, 0.8)와 의 평균값(상기 예시의 경우, 0.95)를 곱한 값만큼의 신호세기를 가지도록 광원(100)에 의하여 방출되는 제1 광(L1)의 신호 세기를 조정할 수 있다.

라이다 시스템은 넓은 스캔 각도와 높은 분해능을 목표로 개발되고 있으나, 스캔 각도가 광각으로 넓어짐에 따라 수신부의 광학계 구성 및 레이저 검출기 성능에 의해 3 차원 영상정보 측정거리 및 공간 분해능과 같은 라이다 시스템 성능이 저하된다.

기존 라이다 시스템은 넓은 스캔 각도를 수광하기 위하여 송/수신부를 회전 시켜 표적의 반사광을 수광한다. 그러나 첫째 회전형 방식은 기계적 구동방식에 의한 신뢰성 문제, 모터를 사용함에 따른 라이다 시스템의 크기의 증가, 수직 채널 수를 증가 시키기 위한 송신 레이저 광원의 개수 증가, 다수의 레이저 광원 제어와 같은 단점을 가지고 있다.

본 발명에서는 수평 방향과 수직 방향을 스캔하기 위하여 반사부(214) 을 이용한다. 또한, 본 발명에서는 광각 영역의 레이저 빔을 수신하기 위하여 수광 렌즈(222) 및 수신 광섬유 블록(224)를 사용하고, 수신 광섬유 블록(224)과 광섬유(226)로 연결된 광검출기(300)를 사용한다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 라이다 시스템을 자세히 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 라이다 시스템(1000)의 구체적인 구성을 나타낸 블록 구성도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 실제 장치로 구현될 경우의 라이다 시스템(1000)의 연결 구성 및 송수신 광의 경로를 나타낸 예시도이다.

본 실시예에 따른 라이다 시스템(1000)은 라이다 장치(10), 대상체(20) 및 디스플레이부(700)을 포함한다. 여기서, 라이다 장치(10)는 광원(100), 발광 처리부(210), 수광 처리부(220), 광 검출기(300), 신호처리부(400) 및 광학창(500)을 포함한다.

광원(100)은 제1 광을 방출할 수 있다. 광원(100)은 광섬유 레이저일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 광을 방출할 수 있다면 다양한 형태의 모듈로 구현될 수 있다. 여기서, 광원(100)은 1.5 내지 1.7 um 대역의 레이저 파장, kW 급의 첨두 파워(peak power), MHz 급의 레이저 펄스 반복률 등의 성능을 갖도록 구현될 수 있다.

발광 처리부(210)는 광원(100)으로부터 방출된 제1 광을 수신하여 스캔영역을 향해 반사하여 제1 광을 조사한다. 다시 말해, 발광 처리부(210)는 신호처리부(400)에서 설정된 제어값에 대응하는 반사 각도로 제1 광의 송신 범위를 조절하여 스캔 영역으로 제1 광을 조사한다.

본 실시예에 따른 발광 처리부(210)는 송신 부재(212) 및 반사부(214)를 포함한다. 이하, 발광 처리부(210)에 포함된 구성 각각에 대해 설명하도록 한다.

송신 부재(212)는 제1 광이 평행광이 되도록 조정하는 동작을 수행한다.

송신 부재(212)는 광원(100)으로부터 입사된 제1 광이 평행광이 되도록 조정한다. 송신 부재(212)는 광원(100)의 빔전송 광섬유에서 출력되는 제1 광이 평행광이 되도록 광학렌즈로 형성될 수 있다. 예를 들어, 송신부재(212)는 광학 렌즈로 구현되어 광원(100)에서 송신한 제1 광을 평행광이 되도록 조정하여 반사부(214)로 전달할 수 있다.

본 실시예에 따른 송신 부재(212)는 광학렌즈 기반의 콜리메이터로 구현될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다엽 콜리메이터, 오토 콜리메이터 등으로 구현될 수도 있다.

한편, 광원(100)과 송신 부재(212) 사이에는 송신광 확인부(110)가 추가로 연결될 수 있다.

송신광 확인부(110)는 광원(100)에서 출력되는 제1 광의 펄스를 측정한다.

송신광 확인부(110)는 광원(100)에서 출력되는 제1 광의 일부를 광섬유로 분할하여 레이저 펄스를 측정하고, 측정된 결과를 신호처리부(400)로 전달한다.

반사부(214)는 제1 광을 대상체(20)를 향해 반사한다.

반사부(214)는 기 설정된 구동 각도에 따라 구동되어 조절된 송신 범위에 따라 대상체(20)를 스캔하는 스캔 영역을 조정한다.

반사부(214)는 수평 또는 수직 방향으로 틸트 구동을 수행하여 수평 방향 또는 수직 방향의 시야(Field of View, FOV)를 조절하여 스캔하며, 구동 각도에 따라 스캔 영역의 범위가 결정된다.

반사부(214)는 초기 제어값을 기반으로 틸트 구동이 수행될 수 있다. 여기서, 초기 제어값은 신호처리부(400) 또는 구동부(250)로부터 전달받을 수 있으며, 초기 제어값은 광 검출기(300)의 결과에 따라 조정될 수 있다.

본 실시예에 따른 반사부(214)는 2D MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 거울일 수 있다. 2D MEMS 거울은 수평 방향(X 축)으로 기울임(tilt) 구동하여 수평 FOV(Field of View)를 스캔하며, 수직 방향(Y 축)으로 기울임(tilt) 구동하여 수직 FOV를 스캔하며, 2D MEMS 거울의 수평 및 수직 구동 각도에 따라 스캔 각도 범위가 결정된다.

반사부(214)는 기 설정된 수평 방향 회전 및 수직 방향 회전을 통해 제1 광(송신 광)을 대상체(20)로 송신한다. 제1 광은 소정의 스캔 영역 내에서 물결 모양 파형(예: 사인 파형)의 스캔 경로에 따라 송신될 수 있다. 여기서, 반사부(214)의 수평 방향 회전 및 수직 방향 회전에 대한 각도 및 속도에 따라 송신 빔의 스캔 경로는 진폭, 파장, 주기 등에 대한 크기가 변경될 수 있다.

광학창(500)은 스캔영역을 향해 반사되는 제1 광을 투과시키기 위한 윈도우를 의미한다. 광학창(500)은 반사부(214)의 전면에 구비될 수 있다. 광학창(500)은 제1 광의 파장대역이 투과될 수 있다.

광학창(500)은 스캔영역을 향해 반사되는 제1 광을 투과시키는 윈도우부, 윈도우부가 고정되기 위한 구조를 제공하는 프레임부를 포함하는 형태로 구현될 수 있다.

수광 처리부(220)는 대상체(20)에서 반사된 제2 광을 수신하여 광 검출기(300)로 전달한다. 수광 처리부(220)는 대상체에 의해 반사된 제2 광을 수신하고, 수신된 제2 광의 수신 각도를 조절하여 집속 처리한 후 제2 광을 광 검출기(300)로 전달한다.

본 실시예에 따른 수광 처리부(220)는 수광 렌즈(222), 수신 광섬유 블록(224) 및 광섬유(226)를 포함한다. 이하, 수광 처리부(220)에 포함된 구성 각각에 대해 설명하도록 한다.

수광 렌즈(222)는 대상체(20)에 의해 반사된 제2 광을 수신하고, 수신된 제2 광의 수신 각도를 기 설정된 각도로 조절한다.

수광 렌즈(222)는 대상체(20)에서 반사된 제2 광(레이저 빔)을 수신 및 집속하여 수신 광섬유 블록(224)으로 제2 광을 전달한다.

수신 광섬유 블록(224)은 수신 각도가 조절된 제2 광을 수광하고, 내부 면의 반사를 통해 제2 광을 집속 처리한다.

수신 광섬유 블록(224)은 중공이 형성된 원기둥 형태의 제1 수신 블록(610) 및 제1 수신 블록의 일측단과 연결되며, 중공이 형성된 원뿔 형태의 제2 수신 블록(620)을 포함한다.

수신 광섬유 블록(224)은 제1 수신 블록(610)의 내부 면의 반사를 통해 상기 제2 광을 상기 제2 수신 블록 방향으로 집속하고, 제2 수신 블록(620)의 내부 면의 반사를 통해 제2 광을 광섬유(226)로 집속한다. 여기서, 제2 광은 서로 다른 세기의 복수의 수신 광, 주변 광, 노이즈 등을 포함할 수 있다.

수신 광섬유 블록(224)은 집속 처리된 제2 광을 광섬유(226)을 통해 광 검출기(300)로 전달한다.

수신 광섬유 블록(224)은 넓은 스캔 영역의 제2 광(수신 레이저 빔)을 광섬유(226)로 전달하기 위한 광학 소자일 수 있다.

광 검출기(300)는 대상체(20)에 의해 반사된 광인 제2 광을 검출하는 동작을 수행한다.

광 검출기(300)는 광섬유로 연결되며, 수광 렌즈(222) 및 수신 광섬유 블록(224)에서 집속된 제2 광이 광섬유(226)에 집속되어 전달된 제2 광을 수신한다. 광 검출기(300)는 단소자 광 검출기일 수 있다. 단소자 광 검출기(300)는 광섬유로 연결되어 있다. 수광 처리부(220)에서 집속된 레이저 스팟은 광섬유에 집속되고, 광섬유는 레이저 빔을 단소자 광 검출기에 전달할 수 있다.

본 실시예에 따른 광 검출기(300)는 제1 광 중 대상체(20)에서 반사 또는 산란된 제2 광을 전기 신호, 예를 들어 전류로 변환할 수 있다. 광 검출기(300)는 변환된 전류 또는 변환된 전류 기반의 표적 데이터를 신호 처리부(400)으로 전달할 수 있다.

광 검출기(300)는 InGaAs 계열의 PIN 타입, APD 타입 또는 SPAD 타입으로 구성될 수 있다.

본 실시예에 따른 수광 처리부(220)는 수신 광량 확인부(228)를 추가로 포함할 수 있다.

수신 광량 확인부(228)는 수광 렌즈(222) 및 수신 광섬유 블록(224) 중 적어도 하나와 연결되며, 제2 광의 수신 광량을 확인하는 동작을 수행한다.

수신 광량 확인부(228)는 확인된 수신 광량을 기 설정된 기준 광량과 비교하여 수신 광섬유 블록(224)의 수신 각도를 조절되도록 하여 수신 광량이 조정되도록 한다. 수신 광섬유 블록(224)의 각도의 조절 및 수신 광량의 조정은 신호처리부(400)를 통해 수행될 수 있다.

또한, 수신 광량 확인부(228)는 확인된 수신 광량을 기 설정된 기준 광량과 비교하여 송신 광량, 송신 반사부(214)의 회전각도, 송신 반사부(214)의 회전속도 등을 조정되도록 하여 수신 광량이 조정되도록 한다. 광원(100)의 송신 광량, 송신 반사부(214)의 회전각도, 송신 반사부(214)의 회전속도 등의 조정은 신호처리부(400)를 통해 수행될 수 있다.

신호처리부(400)는 제1 광 및 제2 광에 대한 전반적인 동작을 제어한다.

신호처리부(400)는 광원(100)의 펄스 반복률, 반사부(214)의 구동 각도, 수신 광섬유 블록(224)의 수신 각도, 대상체(20)로부터 수신된 제2 광에 대응하는 표적 데이터를 수신하여 3 차원 좌표에 대한 표적 거리 정보를 계산하는 등의 동작을 제어한다.

신호처리부(400)는 구동부(250)로 제어값을 전송하여 반사부(214)의 구동 각도, 수신 광섬유 블록(224)의 수신 각도 등의 조정 동작이 수행되도록 할 수 있다. 여기서, 구동부(250)는 각도 조정 동작을 위한 모터 등과 같은 반복 동작을 수행하는 모듈일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

신호 처리부(400)는 광원(100)의 광 방출 시간과 광 검출기(300)의 광 검출 시간을 이용하여 대상체(20)와의 거리를 산출할 수 있다.

이하, 수신 광량을 확인 및 수신 광섬유 블록(224)의 수신 각도를 조정하는 동작에 대해 설명하도록 한다.

수신 광량 확인부(228)는 수신 광섬유 블록(224)이 기 설정된 각도 범위 내에서 회전되는 동안 소정의 각도 주기마다 수신 광량을 확인한다. 여기서, 수신 광량 확인부(228)는 수신측의 수신 광량을 측정한다. 여기서, 수신 광량 확인부는 광학창, 미러부 등과 연동하여 대상체로부터 반사되는 수신 광량을 측정하는 모듈로 구현될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 수광 렌즈(222) 및 수신 광섬유 블록(224), 광 검출기(300) 등에 연동되거나 광검출기(300) 내에 포함된 하드웨어 또는 광검출기 내에 설치된 프로그램 형태로 구현될 수도 있다.

신호처리부(400)는 소정의 각도 주기 중 수신 광량이 최대 광량으로 확인되는 특정 각도로 수신 광섬유 블록(224)의 각도가 고정되도록 하여 제2 광의 집속 처리가 수행되도록 한다.

신호처리부(400)는 측정된 수신 광량을 기 설정된 기준 광량과 비교하여 수신 광섬유 블록(224)의 수신 각도를 조정할 수 있다.

구체적으로, 신호처리부(400)는 측정된 수신 광량이 기준 광량 미만인 경우 수신 광섬유 블록(224)의 수신 각도를 도 8의 (a), (b) 및 (c)와 같이 조정할 수 있다.

신호처리부(400)는 회전 가능 범위 내에서 소정의 각도 주기마다 수신 광량을 확인하고, 수신 광량이 최대 광량으로 확인되는 특정 각도로 수신 광섬유 블록(224)의 각도를 조정할 수 있다.

이하, 수신 광량을 확인 및 광원(100)의 송신 광량, 송신 반사부(214)의 회전각도, 송신 반사부(214)의 회전속도 등을 조정하는 동작에 대해 설명하도록 한다.

수신 광량 확인부(228)는 수신측의 수신 광량을 측정한다. 여기서, 수신 광량 확인부는 광학창, 미러부 등과 연동하여 대상체로부터 반사되는 수신 광량을 측정하는 모듈로 구현될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 수광 렌즈(222) 및 수신 광섬유 블록(224), 광 검출기(300) 등에 연동되거나 광검출기(300) 내에 포함된 하드웨어 또는 광검출기 내에 설치된 프로그램 형태로 구현될 수도 있다.

신호처리부(400)는 측정된 수신 광량을 기 설정된 기준 광량과 비교하여 송신 광량, 송신 반사부(214)의 회전각도, 송신 반사부(214)의 회전속도 등을 조정할 수 있다.

구체적으로, 신호처리부(400)는 측정된 수신 광량이 기준 광량 미만인 경우 송신 광량, 송신 반사부(214)의 회전각도, 송신 반사부(214)의 회전속도 중 적어도 하나를 조정할 수 있다.

신호처리부(400)는 제1 조정값, 제2 조정값 및 제3 조정값 등 중 하나를 이용하여 수신 광량을 기준 광량 이상으로 조정할 수 있다.

신호처리부(400)는 기존 송신 광량에 제1 조정값을 적용하여 송신 광량을 조정한 후 측정된 수신 광량이 기준 광량 이상인 경우 송신 광량을 조정된 송신 광량으로 갱신할 수 있다. 또한, 신호처리부(400)는 기존 송신 반사부의 회전각도에 제2 조정값을 적용하여 송신 반사부의 회전각도를 조정한 후 측정된 수신 광량이 기준 광량 이상인 경우 송신 반사부의 회전각도를 조정된 회전 각도로 갱신할 수 있다. 또한, 신호처리부(400)는 기존 송신 반사부의 회전속도에 제3 조정값을 적용하여 송신 반사부의 회전속도를 조정한 후 측정된 수신 광량이 기준 광량 이상인 경우 송신 반사부의 회전속도를 조정된 회전 속도로 갱신할 수 있다.

한편, 신호처리부(400)는 제1 조정값, 제2 조정값 및 제3 조정값 등 중 하나를 이용한 경우에도 측정된 수신 광량이 기준 광량 미만인 경우 제1 조정값, 제2 조정값 및 제3 조정값 각각을 순차적으로 적용하여 수신 광량을 기준 광량 이상으로 조정할 수 있다.

예를 들어, 신호처리부(400)는 우선적으로 제1 조정값을 적용하여 송신 광량을 조정하고, 제2 조정값 및 제3 조정값을 각각 순차적으로 적용하여 송신 반사부의 회전각도 및 송신 반사부의 회전속도를 조정할 수 있다. 여기서, 조정값을 적용하는 순서는 설정에 따라 변경될 수 있다.

한편, 신호처리부(400)는 제1 조정값, 제2 조정값 및 제3 조정값 등 중 하나 또는 순차적으로 모두 적용한 경우에도 측정된 수신 광량이 기준 광량 미만인 경우 일부 조정값의 조합으로 조건을 조정하여 수신 광량을 기준 광량 이상으로 조정할 수 있다.

구체적으로, 신호처리부(400)는 제1 조정값, 제2 조정값 및 제3 조정값 등 중 적어도 하나의 조정값들을 적용하여 수신 광량을 기준 광량 이상으로 조정할 수 있다.

예를 들어, 신호처리부(400)는 제1 조정값 및 제2 조정값을 조합하여 송신 광량 및 송신 반사부의 회전각도 각각을 조정할 수 있다. 여기서, 신호처리부(400)는 제1 조정값 및 제2 조정값 각각의 비율을 서로 다르게 반영하여 조합할 수 있다. 즉, 신호처리부(400)는 제1 조정값 및 제2 조정값에 서로 다른 가중치를 부여한 조합으로 송신 광량 및 송신 반사부의 회전각도 각각을 조정할 수 있다.

신호처리부(400)는 제1 조정값, 제2 조정값 및 제3 조정값을 통해 조합 가능한 다양한 조건으로 변형하여 조합한 후 이를 적용하여 수신 광량을 기준 광량 이상으로 조정할 수 있다.

디스플레이부(700)는 신호 처리부(400)를 통해 출력된 대상체(20)의 정보를 전시할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이부(700)에서 전시되는 대상체(20)의 정보는 3 차원 대상체의 영상 정보일 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치의 수광 처리부를 나타낸 도면이다.

본 실시예에 따른 수광 처리부(220)는 수광 렌즈(222), 수신 광섬유 블록(224) 및 광섬유(226)로 구성되며, 넓은 영역을 스캔함에 따라 대상체(20)에서 반사되는 제2 광(레이저 빔)을 수광하여 광 검출기(300)로 전달한다.

수신 광섬유 블록(224)의 일부 측면은 곡률을 가지고 있는 형태로 형성되어, 스캔 시 제1 수신광, 제2 수신광, 제3 수신광 등과 같이 여러 각도로 입사되는 제2 광을 집속하여 광섬유(226)로 전달한다.

예를 들어, 광 검출기(300)에 전달되는 광의 세기는 수광 렌즈(222)에 평행하게 입사되는 제2 수신광이 가장 크다. 또한, 광 검출기(300)에 전달되는 광의 세기는 입사각이 커질수록 수신 광섬유 블록(224) 내에서 광손실이 발생하기 때문에 광 세기가 작아지며, 제1 수신광 및 제3 수신광에서 광의 세기가 가장 작을 것이다.

한편, 수광 렌즈(222) 또는 수신 광섬유 블록(224)의 수신 광량에 따라 수신 광섬유 블록(224)의 수신 각도는 조절될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 8에서 기재하도록 한다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수광 처리부의 수신 광섬유 블록을 나타낸 도면이다.

도 6은 수신 광섬유 블록(224)의 측면도를 나타내고, 도 7은 수신 광섬유 블록(224)의 상면도를 나타낸다.

본 실시예에 따른 수신 광섬유 블록(224)은 중공이 형성된 원기둥 형태의 제1 수신 블록(610)과 제1 수신 블록(610)의 일측단과 연결되며, 중공이 형성된 원뿔 형태의 제2 수신 블록(620)을 포함하는 형태로 구현될 수 있다.

제2 수신 블록(620)의 일측단은 제1 수신 블록(610)의 일측단과 연결되며, 제2 수신 블록(620)의 타측단은 광섬유(226)와 연결된다.

수신 광섬유 블록(224)의 제1 수광 구간에서는 제1 수신 블록(610)의 내부 면의 반사를 통해 상기 제2 광을 상기 제2 수신 블록 방향으로 집속한다. 수신 광섬유 블록(224)의 제2 수광 구간에서는 제2 수신 블록(620)의 내부 면의 반사를 통해 제2 광을 광섬유(226)로 집속한다. 여기서, 제2 수광 구간에서 제2 수신 블록(620)의 내부 면은 소정의 곡률을 가지는 형태로 구현될 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 라이다 장치의 수광 처리부를 나타낸 도면이다.

신호처리부(400)는 수광 렌즈(222) 또는 수신 광섬유 블록(224)의 수신 광량에 따라 수신 광섬유 블록(224)의 수신 각도를 조절할 수 있다.

신호처리부(400)는 수신 광량 확인부(228)에서 확인된 수신 광량을 기 설정된 기준 광량과 비교하여 수신 광섬유 블록(224)의 수신 각도를 조절하여 수신되는 제2 광의 수신 광량을 조정할 수 있다.

한편, 신호처리부(400)는 수신 광섬유 블록(224)의 초기 수신 각도를 결정하는 동작을 추가로 수행할 수 있다.

신호처리부(400)는 기 설정된 수신 각도 조정 범위 내에서 소정의 설정 각도마다 수신 광섬유 블록(224)을 회전 구동 시키면서 각각의 설정 각도 별로 수신 광량을 확인한다.

이후, 신호처리부(400)는 최대 수신 광량이 확인된 설정 각도를 초기 수신 각도로 결정하여 수신 광섬유 블록(224)를 고정한다.

수광 처리부(220) 및 광 검출기(300)는 고정된 수신 광섬유 블록(224)를 이용하여 제2 광을 검출 처리한다.

한편, 신호처리부(400)는 초기 수신 각도에서 기 설정된 기준 광량 이하의 수신 광량이 확인된 경우, 설정 각도 별로 확인된 수신 광량이 두 번째로 최대인 설정 각도를 초기 수신 각도로 재설정하여 수신 광섬유 블록(224)를 고정할 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 신호처리부(400)는 초기 수신 각도에서 기 설정된 기준 광량 이하의 수신 광량이 확인된 경우, 최대 수신 광량이 확인된 초기 수신 각도와 수신 광량이 두 번째로 최대인 설정 각도 간의 평균을 산출하여 평균 각도를 초기 수신 각도로 재설정하여 수신 광섬유 블록(224)를 고정할 수 있다.

이후, 수광 처리부(220) 및 광 검출기(300)는 재설정된 각도로 고정된 수신 광섬유 블록(224)를 이용하여 제2 광을 검출 처리한다.

본 실시예에 따른 라이다 장치(10)는 전술한 단계를 반복하여 수행하여 수신 광량이 기 설정된 기준 광량 이하로 떨어지지 않도록 조절할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치의 운용 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

라이다 장치(10)는 초기 제어값을 전송하여(S910), 반사부(214)가 구동되도록 한다(S920). 여기서, 초기 제어값은 반사부(214)의 동작만을 제어하는 것을 기재하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 라이다 장치(10)의 전반적인 동작에 대한 초기 제어값일 수 있다.

라이다 장치(10)는 광원(100)을 동작시키고, 광원(100)을 통해 제1 광을 조사한다(S930). 여기서, 조사된 제1 광은 반사부(214)로 전달되고, 반사부(214)의 구동에 따른 반사를 통해 대상체(20)가 존재하는 방향으로 조사된다.

라이다 장치(10)는 대상체에 반사된 제2 광을 수광한다(S940). 여기서, 제2 광은 서로 다른 세기의 복수의 수신 광, 주변 광, 노이즈 등을 포함할 수 있다.

라이다 장치(10)는 수광된 제2 광을 기반으로 레이저 펄스 반복률을 점검한다(S950).

라이다 장치(10)는 레이저 펄스 반복률이 기 설정된 정상 범주에 해당하지 않으면, 광원(100)에서 출력되는 제1 광에 대한 레이저 펄스 반복률을 조절한다(S952).

한편, 라이다 장치(10)는 레이저 펄스 반복률이 기 설정된 정상 범주에 해당하면, 광 검출기(300)에서 제2 광을 검출 처리한다(S960).

라이다 장치(10)는 제2 광을 검출하여 출력된 대상체(20)에 대한 표적 데이터를 수신하고, 표적 데이터를 기반으로 표적 거리 정보를 계산한다(S970). 구체적으로, 라이다 장치(10)는 광원(100)의 펄스 반복률, 반사부(214)의 구동 각도, 수신 광섬유 블록(224)의 수신 각도, 대상체(20)로부터 수신된 제2 광에 대응하는 표적 데이터를 수신하여 3 차원 좌표에 대한 표적 거리 정보를 계산할 수 있다.

라이다 장치(10)는 연동된 디스플레이부(700)를 통해 대상체(20)에 대한 표적 데이터, 표적 거리 정보 등을 전시한다(S980).

한편, 단계 S940 내지 단계 S960에서는 수신 광량에 따른 송신 광량, 송신 반사부(214)의 회전각도, 송신 반사부(214)의 회전속도, 수신 광섬유 블록(224)의 수신 각도 등을 조정하는 동작이 추가로 수행될 수 있다.

도 9에서는 각 단계를 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 9에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 9은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.

이상의 설명은 본 발명의 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1000: 라이다 시스템(1000)
10: 라이다 장치 20: 대상체(20)
100: 광원 200: 스캐닝부
210: 발광 처리부 220: 수광 처리부
300: 광 검출기 400: 신호처리부
500: 광학창 700: 디스플레이부

Claims

대상체를 인식하기 위한 라이다 장치에 있어서,
대상체를 인식하기 위한 제1 광을 방출하는 광원;
상기 제1 광을 수신하고, 반사부를 통해 상기 제1 광의 송신 범위를 조절하여 상기 대상체로 조사하는 발광 처리부;
상기 대상체에 의해 반사된 제2 광을 수신하고, 수신된 상기 제2 광의 수신 각도를 조절하여 집속 처리하는 수광 처리부;
집속 처리된 제2 광을 수신하고, 상기 제2 광을 검출하여 전기적 신호로 변환하여 검출 결과를 출력하는 광 검출기; 및
상기 광 검출기의 상기 검출 결과를 이용하여 상기 대상체에 대한 거리 정보를 획득하는 신호처리부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 장치.
제1항에 있어서,
상기 발광 처리부는,
상기 제1 광이 평행광이 되도록 하는 송신 부재;
상기 제1 광을 상기 대상체를 향해 반사하고, 기 설정된 구동 각도에 따라 구동되어 조절된 송신 범위에 따라 상기 대상체를 스캔하는 스캔 영역을 조정하는 반사부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 장치.
제2항에 있어서,
상기 반사부는,
수평 또는 수직 방향으로 틸트 구동을 수행하여 수평 방향 또는 수직 방향의 시야(Field of View, FOV)를 조절하여 스캔하며, 상기 구동 각도에 따라 스캔 영역의 범위가 결정되는 것을 특징으로 하는 라이다 장치.
제1항에 있어서,
상기 수광 처리부는,
상기 대상체에 의해 반사된 제2 광을 수신하고, 수신된 상기 제2 광의 수신 각도를 기 설정된 각도로 조절하는 수광 렌즈;
수신 각도가 조절된 상기 제2 광을 수광하고, 내부 면의 반사를 통해 집속 처리하는 수신 광섬유 블록; 및
집속 처리된 상기 제2 광을 상기 광 검출기로 전달하는 광섬유
를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 장치.
제4항에 있어서,
상기 수신 광섬유 블록은,
중공이 형성된 원기둥 형태의 제1 수신 블록; 및
상기 제1 수신 블록의 일측단과 연결되며, 중공이 형성된 원뿔 형태의 제2 수신 블록
을 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 장치.
제5항에 있어서,
상기 수신 광섬유 블록은,
상기 제1 수신 블록의 내부 면의 반사를 통해 상기 제2 광을 상기 제2 수신 블록 방향으로 집속하고, 상기 제2 수신 블록의 내부 면의 반사를 통해 제2 광을 상기 광섬유로 집속하되,
상기 제2 광은 서로 다른 세기의 복수의 수신 광을 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 장치.
제4항에 있어서,
상기 수광 처리부는,
상기 수광 렌즈 및 상기 수신 광섬유 블록 중 적어도 하나와 연결되며, 상기 제2 광의 수신 광량을 확인하는 수신 광량 확인부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 장치.
제7항에 있어서,
상기 신호처리부는,
상기 수신 광량 확인부에서 확인된 상기 수신 광량을 기 설정된 기준 광량과 비교하여 상기 수신 광섬유 블록의 각도를 조절하여 수신 광량을 조정하는 것을 특징으로 하는 라이다 장치.
제7항에 있어서,
상기 수신 광량 확인부는,
상기 수신 광섬유 블록이 기 설정된 각도 범위 내에서 회전되는 동안 소정의 각도 주기마다 수신 광량을 확인하고,
상기 신호처리부는, 상기 소정의 각도 주기 중 상기 수신 광량이 최대 광량으로 확인되는 특정 각도로 상기 수신 광섬유 블록의 각도가 고정되도록 하여 상기 제2 광의 집속 처리가 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 라이다 장치.
대상체를 인식하기 위한 라이다 장치의 운용 방법에 있어서,
대상체를 인식하기 위한 제1 광을 방출하는 광원 처리 단계;
상기 제1 광을 수신하고, 반사부를 통해 상기 제1 광의 송신 범위를 조절하여 상기 대상체로 조사하는 발광 처리 단계;
상기 대상체에 의해 반사된 제2 광을 수신하고, 수신된 상기 제2 광의 수신 각도를 조절하여 집속 처리하는 수광 처리 단계;
집속 처리된 제2 광을 수신하고, 상기 제2 광을 검출하여 전기적 신호로 변환하여 검출 결과를 출력하는 광 검출 단계; 및
상기 광 검출기의 상기 검출 결과를 이용하여 상기 대상체에 대한 거리 정보를 획득하는 신호 처리 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 운용 방법.
제10항에 있어서,
상기 수광 처리 단계는,
수광 렌즈에서 상기 대상체에 의해 반사된 제2 광을 수신하고, 수신된 상기 제2 광의 수신 각도를 기 설정된 각도로 조절하는 수광 렌즈 처리 단계;
수신 광섬유 블록에서 수신 각도가 조절된 상기 제2 광을 수광하고, 내부 면의 반사를 통해 집속 처리하는 수신 광섬유 블록 처리 단계; 및
광섬유에서 집속 처리된 상기 제2 광을 상기 광 검출기로 전달하는 광섬유 전송 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 운용 방법.
제11항에 있어서,
상기 수신 광섬유 블록 처리 단계에서 상기 수신 광섬유 블록은,
중공이 형성된 원기둥 형태의 제1 수신 블록; 및
상기 제1 수신 블록의 일측단과 연결되며, 중공이 형성된 원뿔 형태의 제2 수신 블록
을 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 운용 방법.
제12항에 있어서,
상기 수신 광섬유 블록 처리 단계에서 상기 수신 광섬유 블록은,
상기 제1 수신 블록의 내부 면의 반사를 통해 상기 제2 광을 상기 제2 수신 블록 방향으로 집속하고, 상기 제2 수신 블록의 내부 면의 반사를 통해 제2 광을 상기 광섬유로 집속하되, 상기 제2 광은 서로 다른 세기의 복수의 수신 광을 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 운용 방법.