KR20240052420A - Lidar device of coaxial structure - Google Patents

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KR20240052420A
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이학순
곽재영
박철우
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에스케이텔레콤 주식회사
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Abstract

외부 물체에 의해 반사되어 수신되는 레이저 광의 수광 효율을 향상시킬 수 있는 동축 구조의 라이다 장치가 제공된다. 라이다 장치는, 수광부 및 편광분리부를 통해 외부에서 수신된 반사 레이저 광을 2개의 검출부 각각에 분할하여 제공하여 각 검출부를 통해 외부의 물체에 대한 탐지가 이루어지도록 할 수 있다. A lidar device with a coaxial structure that can improve the light reception efficiency of laser light reflected by an external object is provided. The LiDAR device can split and provide reflected laser light received from the outside through a light receiving unit and a polarization separator to each of two detection units so that external objects can be detected through each detection unit.

Description

동축 구조의 라이다 장치{Lidar device of coaxial structure}Lidar device of coaxial structure}

본 발명은 외부 물체에 의해 반사되어 수신되는 레이저 광의 수광 효율을 향상시킬 수 있는 동축 구조의 라이다 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a lidar device with a coaxial structure that can improve the light reception efficiency of laser light received after being reflected by an external object.

라이다(Light Detection And Ranging; LIDAR) 장치는 주변의 지형, 물체, 장애물 등과 같은 객체(타겟)를 측정하는 데 사용되고 있다. 이러한 라이다 장치는 펄스 레이저를 이용하여 객체에서 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 객체에 대한 정보를 획득한다. 라이다 장치를 통해서 획득하는 객체에 대한 정보는 객체의 존재 여부, 객체의 종류, 객체까지의 거리 등에 대한 정보를 포함한다.LIDAR (Light Detection And Ranging; LIDAR) devices are used to measure objects (targets) such as surrounding terrain, objects, and obstacles. This LiDAR device uses a pulsed laser to measure the time it takes to reflect from an object and return to obtain information about the object. Information about an object obtained through a LIDAR device includes information about the existence of the object, the type of the object, and the distance to the object.

라이다 장치는 자동차, 이동형 로봇, 선박, 보안시스템, 조립라인, 무인비행기, 드론 등과 같은 여러 분야에서 활용되고 있으며, 그 활용 분야도 다방면으로 확대되고 있다.LiDAR devices are used in various fields such as automobiles, mobile robots, ships, security systems, assembly lines, unmanned aerial vehicles, drones, etc., and their field of use is expanding in various fields.

라이다 장치는 고출력 레이저 다이오드로부터 출력되는 확산 빔을 송광 렌즈를 통해 집광하여 외부로 출력하고, 객체에서 반사된 광을 수광 렌즈를 통해 수광하여 검출기로 검출하는 광학계 구조를 갖는다.The LiDAR device has an optical structure that collects the diffused beam output from a high-power laser diode through a light transmitting lens and outputs it to the outside, and receives light reflected from an object through a light receiving lens and detects it with a detector.

이러한 라이다 장치는 레이저의 송수광 방식에 따라서 동축(coaxial) 구조와 비동축(biaxial) 구조로 구분할 수 있다. 이 중에서, 동축 구조의 라이다 장치는 송수광이 동일 축 상에서 수행되므로, 레이저의 송광축과 수광축이 일치하여 소형화에 유리하며, 화각에 따른 수광 렌즈의 입사 광량을 동일하게 할 수 있는 장점이 있다. These LiDAR devices can be divided into coaxial and biaxial structures depending on the method of transmitting and receiving laser light. Among these, the coaxial structure LiDAR device transmits and receives light on the same axis, so the light transmitting and receiving axes of the laser coincide, which is advantageous for miniaturization, and has the advantage of equalizing the amount of incident light from the light receiving lens according to the angle of view. there is.

그러나, 동축 구조의 라이다 장치에서는 수광 렌즈에 외부로 출력되는 레이저가 통과하는 통로를 형성해야 하므로, 객체 위치에 따라 수광 렌즈를 통해 검출기로 제공되는 광량이 감소되어 객체 인식의 정확도가 저하되고, 최대 탐지 가능 거리가 감소하는 문제가 있다. However, in the coaxial structure of the LiDAR device, a path through which the externally output laser passes must be formed in the light receiving lens, so the amount of light provided to the detector through the light receiving lens is reduced depending on the object position, thereby lowering the accuracy of object recognition. There is a problem that the maximum detectable distance is reduced.

즉, 근거리에 위치하는 객체로부터 반사되는 레이저의 빔 사이즈는 작아지며, 이로 인해 종래의 동축 구조의 라이다 장치에서는 객체로부터 반사되어 수광된 레이저가 수광 렌즈에 형성된 통로를 통해 통과되어 손실이 발생된다. In other words, the beam size of the laser reflected from an object located at a short distance becomes small, and because of this, in the conventional coaxial structure LiDAR device, the laser reflected from the object and received passes through the passage formed in the light receiving lens, resulting in loss. .

이에, 종래의 동축 구조의 라이다 장치에서는 수광 렌즈로부터 검출기로 제공되는 레이저의 광량이 감소되어 라이다 장치를 이용한 객체 인식 및 거리 탐지의 정확도가 저하되고, 최대 탐지 가능 거리가 감소하게 된다. Accordingly, in the conventional coaxial structure LiDAR device, the amount of laser light provided from the light receiving lens to the detector is reduced, which reduces the accuracy of object recognition and distance detection using the LiDAR device, and reduces the maximum detectable distance.

한국공개특허 제10-2022-0080350호(2022.06.14.)Korean Patent Publication No. 10-2022-0080350 (2022.06.14.)

본 발명은 외부 물체에 의해 반사되어 수신되는 레이저 광의 수광 효율을 향상시킬 수 있는 동축 구조의 라이다 장치를 제공하고자 하는 데 있다. The purpose of the present invention is to provide a LiDAR device with a coaxial structure that can improve the light reception efficiency of laser light received after being reflected by an external object.

본 발명의 실시예에 따른 동축 구조의 라이다 장치는, 레이저 광을 발생시키는 광원; 상기 레이저 광을 외부로 출력하고, 상기 레이저 광에 대하여 외부의 물체로부터 반사된 반사 레이저 광을 수광하며, 수광된 상기 반사 레이저 광 중에서 일부 반사 레이저 광은 통과시키고, 나머지 반사 레이저 광은 일면을 통해 재반사 시키는 수광부; 상기 광원과 상기 수광부 사이에 배치되고, 상기 레이저 광을 투과시켜 상기 수광부를 통해 외부로 출력하고, 상기 수광부를 통과한 상기 일부 반사 레이저 광 중 제1편광의 반사 레이저 광은 투과시켜 제1광경로로 출력하고, 상기 일부 반사 레이저 광 중 제2편광의 반사 레이저 광은 반사시켜 제2광경로로 출력하는 편광분리부; 상기 수광부의 일측에 배치되고, 상기 수광부에서 재반사 된 상기 나머지 반사 레이저 광을 수신하여 검출하는 제1검출부; 및 상기 편광분리부의 일측에 배치되고, 상기 편광분리부에서 재반사 된 상기 제2편광의 레이저 광을 수신하여 검출하는 제2검출부를 포함한다. A lidar device having a coaxial structure according to an embodiment of the present invention includes a light source that generates laser light; Outputs the laser light to the outside, receives reflected laser light reflected from an external object with respect to the laser light, passes some of the reflected laser light among the received reflected laser light, and passes the remaining reflected laser light through one side. A light receiving unit for re-reflection; It is disposed between the light source and the light receiving unit, transmits the laser light and outputs it to the outside through the light receiving unit, and transmits the reflected laser light of the first polarization among the partially reflected laser light that has passed through the light receiving unit to a first optical path. a polarization separator for outputting a second polarized laser light among the partially reflected laser light and reflecting the reflected laser light to a second optical path; a first detection unit disposed on one side of the light receiving unit and receiving and detecting the remaining reflected laser light re-reflected from the light receiving unit; and a second detection unit disposed on one side of the polarization separation unit and receiving and detecting the laser light of the second polarization reflected from the polarization separation unit.

이때, 본 실시예의 동축 구조의 라이다 장치는 제1검출부의 출력과 제2검출부의 출력을 합산하여 물체에 대한 최종 탐지 결과를 출력한다.At this time, the coaxial lidar device of this embodiment outputs the final detection result for the object by adding the output of the first detector and the output of the second detector.

여기서, 상기 수광부는, 상기 일면이 오목 거울로 형성되고, 중앙부에 상기 레이저 광 및 상기 일부 반사 레이저 광이 통과하는 홀이 형성된다. Here, the light receiving part has one surface formed of a concave mirror, and a hole through which the laser light and part of the reflected laser light passes is formed in the central part.

또한, 상기 수광부는, 상기 일면이 평판 거울로 형성되고, 중앙부에 상기 레이저 광 및 상기 일부 반사 레이저 광이 통과하는 홀이 형성된다. In addition, the light receiving unit has one surface formed of a flat mirror, and a hole through which the laser light and part of the reflected laser light passes is formed in the central part.

또한, 상기 수광부는, 상기 편광분리부 방향으로 반사면이 형성되어 상기 레이저 광 및 상기 일부 반사 레이저 광을 재반사 시키는 프리즘이다.Additionally, the light receiving unit is a prism with a reflective surface formed in the direction of the polarization separator to re-reflect the laser light and some of the reflected laser light.

또한, 본 실시예의 라이다 장치는, 상기 편광분리부와 상기 수광부 사이에 배치되어 상기 레이저 광 및 상기 일부 반사 레이저 광 각각에 위상차를 발생시키는 위상지연부를 더 포함한다.In addition, the LiDAR device of this embodiment further includes a phase delay unit disposed between the polarization separator and the light receiving unit to generate a phase difference in each of the laser light and the partially reflected laser light.

여기서, 상기 위상지연부는 1/4 파장판(quarter-wave plate)이다. Here, the phase delay unit is a quarter-wave plate.

상기 제1검출부는, 상기 수광부에서 재반사 된 상기 나머지 반사 레이저 광을 투과시키는 제1필터; 및 상기 제1필터를 투과한 상기 나머지 반사 레이저 광을 수신하여 상기 물체에 대한 3차원 깊이 맵을 생성하는 제1라이다센서를 포함한다. The first detection unit includes a first filter that transmits the remaining reflected laser light re-reflected from the light receiving unit; And a first lidar sensor that receives the remaining reflected laser light that has passed through the first filter and generates a three-dimensional depth map for the object.

또한, 상기 제1검출부는, 상기 제1필터와 상기 제1라이다센서 사이에 배치되고, 상기 제1필터를 투과한 상기 나머지 반사 레이저 광을 상기 제1라이다센서에 집광시키는 제1집광렌즈를 더 포함한다.In addition, the first detection unit is a first condensing lens disposed between the first filter and the first lidar sensor and concentrating the remaining reflected laser light that has passed through the first filter onto the first lidar sensor. It further includes.

상기 제2검출부는, 상기 편광분리부에서 상기 제2광경로로 출력된 상기 제2편광의 반사 레이저 광을 투과시키는 제2필터; 상기 제2필터를 투과한 상기 제2편광의 반사 레이저 광을 집광하는 제2집광렌즈; 및 상기 제2집광렌즈에 의해 집광된 상기 제2편광의 반사 레이저 광을 수신하여 상기 물체에 대한 3차원 깊이 맵을 생성하는 제2라이다센서를 포함한다. The second detection unit includes a second filter that transmits the reflected laser light of the second polarization output from the polarization separator to the second optical path; a second condenser lens that focuses the reflected laser light of the second polarization that has passed through the second filter; And a second lidar sensor that generates a three-dimensional depth map for the object by receiving the reflected laser light of the second polarization condensed by the second condenser lens.

또한, 상기 제1편광의 반사 레이저 광은 상기 레이저 광과 동일 편광상태를 갖는다. Additionally, the reflected laser light of the first polarization has the same polarization state as the laser light.

본 발명의 라이다 장치는 수광부 및 편광분리부를 통해 외부에서 수신된 반사 레이저 광을 2개의 검출부 각각에 분할하여 제공함으로써, 각 검출부를 통해 외부의 물체에 대한 탐지가 이루어지도록 할 수 있다. The LiDAR device of the present invention divides the reflected laser light received from the outside through the light receiving unit and the polarization splitter and provides it to each of the two detection units, thereby enabling detection of external objects through each detection unit.

따라서, 본 발명의 라이다 장치는 외부에서 수신되는 반사 레이저 광의 손실 발생을 방지하여 수광 효율을 높일 수 있으며, 이로 인해 물체에 대한 인식 정확도를 높여 거리 탐지 및 3차원 깊이 맵 생성의 정확도를 향상시킬 수 있으며, 라이다 장치의 최대 탐지 가능 거리가 증가될 수 있다. Therefore, the LiDAR device of the present invention can increase light receiving efficiency by preventing loss of reflected laser light received from the outside, thereby increasing the accuracy of object recognition and improving the accuracy of distance detection and 3D depth map generation. And the maximum detectable distance of the LIDAR device can be increased.

도 1은 본 발명의 동축 구조의 라이다 장치에 대한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동축 구조의 라이다 장치에서 광 출력 경로를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 동축 구조의 라이다 장치에서 광 수신 경로를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동축 구조의 라이다 장치에서 광 수신 경로를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동축 구조의 라이다 장치에서 광 출력 경로를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 동축 구조의 라이다 장치에서 광 수신 경로를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 동축 구조의 라이다 장치의 출력을 나타내는 도면이다.
Figure 1 is a block diagram of a coaxial LiDAR device of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing an optical output path in a coaxial LiDAR device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a light reception path in the coaxial structure LiDAR device of FIG. 2.
Figure 4 is a diagram showing a light reception path in a coaxial LiDAR device according to another embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram showing an optical output path in a coaxial LiDAR device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a light reception path in the coaxial structure LiDAR device of FIG. 5.
Figure 7 is a diagram showing the output of the coaxial structure LiDAR device of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to be understood by those skilled in the art in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing embodiments of the present invention, if a detailed description of a known function or configuration is judged to unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. The terms described below are defined in consideration of functions in the embodiments of the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 동축 구조의 라이다 장치에 대한 블록도이다. Figure 1 is a block diagram of a coaxial LiDAR device of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 라이다 장치(100)는 광원(110), 광학모듈 및 검출모듈을 포함할 수 있다. 여기서, 광학모듈은 편광분리부(120), 위상지연부(130), 수광부(140) 및 공간스캐너(150)를 포함할 수 있다. 검출모듈은 제1검출부(160) 및 제2검출부(170)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the LIDAR device 100 of this embodiment may include a light source 110, an optical module, and a detection module. Here, the optical module may include a polarization separator 120, a phase delay unit 130, a light receiving unit 140, and a spatial scanner 150. The detection module may include a first detection unit 160 and a second detection unit 170.

또한, 본 실시예의 라이다 장치(100)는 광원(110)에서 출력되는 광의 광축과 광학모듈의 편광분리부(120)또는 위상지연부(130)로 입사되는 광의 광축이 동일한 동축 구조의 라이다 장치(100)일 수 있다. In addition, the LiDAR device 100 of this embodiment is a LiDAR with a coaxial structure in which the optical axis of the light output from the light source 110 and the optical axis of the light incident on the polarization separator 120 or phase delay unit 130 of the optical module are the same. It may be device 100.

광원(110)은 단일편광 된 소정의 파장을 갖는 펄스 형태의 레이저 광을 생성하여 출력할 수 있다. 예컨대, 광원(110)은 단일편광 된 P파 레이저 광 및 S파 레이저 광 중 하나를 생성하여 출력할 수 있다. 여기서, P파는 입사면을 기준으로 수직으로 진동하는 형태의 광이고, S파는 입사면을 기준으로 평행하게 진동하는 형태의 광을 의미할 수 있다. The light source 110 may generate and output single-polarized laser light in the form of a pulse having a predetermined wavelength. For example, the light source 110 may generate and output one of monopolarized P-wave laser light and S-wave laser light. Here, the P wave may refer to light that vibrates vertically based on the incident surface, and the S wave may refer to light that vibrates parallel to the incident surface.

이러한 광원(110)은 레이저 광을 생성하는 광 소스(미도시), 광 소스에서 출력된 레이저 광이 분산되지 않고 평행해지도록 하는 시준렌즈(collimating lens; 미도시), 상기 시준렌즈를 통과한 레이저 광의 빔 사이즈를 확장시켜 출력하는 빔 정형부(beam shaping optics; 미도시) 및 사이즈가 확장된 레이저 광을 후술될 편광분리부(120)로 입력시키는 릴레이렌즈(relay lens; 미도시)를 포함할 수 있다. This light source 110 includes a light source (not shown) that generates laser light, a collimating lens (not shown) that ensures that the laser light output from the light source is parallel without being dispersed, and a laser that passes through the collimating lens. It may include a beam shaping optics (not shown) that expands the beam size of light and outputs it, and a relay lens (not shown) that inputs the expanded size laser light into the polarization separator 120, which will be described later. You can.

광학모듈의 편광분리부(Polarizing Beam Splitter; 120)는 복굴절성 결정으로 형성된 2개의 프리즘이 접착된 큐브 형태를 가질 수 있으며, 대표적으로 월라스톤 프리즘(Wollaston prism)일 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.The polarizing beam splitter (120) of the optical module may have a cube shape in which two prisms formed of birefringent crystals are bonded together, and a representative example may be a Wollaston prism, but is not limited thereto.

편광분리부(120)는 입사된 광 중에서 특정 편광의 광은 반사시키고, 상기 특정 편광의 광을 제외한 나머지 광은 투과시켜 입사광의 광 경로를 변환할 수 있다. The polarization separator 120 may convert the optical path of the incident light by reflecting light of a specific polarization among the incident light and transmitting the remaining light except for the light of the specific polarization.

예컨대, 편광분리부(120)는 광원(110)에서 출력되는 단일편광의 레이저 광은 투과시켜 외부로 출력되도록 할 수 있다. For example, the polarization separator 120 may transmit the single-polarization laser light output from the light source 110 and output it to the outside.

또한, 편광분리부(120)는 외부로 출력된 레이저 광에 대해 외부의 물체(10)가 반사시킨 반사 레이저 광을 제공받고, 상기 반사 레이저 광의 편광 상태에 따라 일부는 투과시켜 제1광경로로 출력되도록 하고, 나머지는 재반사 시켜 제2광경로로 출력되도록 할 수 있다. 여기서, 편광분리부(120)에 의해 제1광경로로 출력되는 반사 레이저 광은 광원(110)에서 생성된 레이저 광과 동일편광 상태를 가질 수 있다. In addition, the polarization separator 120 receives reflected laser light reflected by an external object 10 in response to the laser light output to the outside, and transmits a portion of the reflected laser light according to the polarization state to the first optical path. It can be output, and the rest can be re-reflected and output through the second optical path. Here, the reflected laser light output through the first optical path by the polarization separator 120 may have the same polarization state as the laser light generated by the light source 110.

광학모듈의 위상지연부(130)는 편광분리부(120)와 수광부(140) 사이에 배치될 수 있다. 위상지연부(130)는 편광분리부(120)에서 출력된 레이저 광에 소정의 위상차(phase difference), 예컨대 1/4λ의 위상차를 발생시켜 출력할 수 있다. 또한, 위상지연부(130)는 외부에서 수신된 반사 레이저 광에 1/4λ의 위상차를 발생시켜 편광분리부(120)로 출력할 수 있다. 이러한 위상지연부(130)는 1/4 파장판(quarter-wave plate)일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.The phase delay unit 130 of the optical module may be disposed between the polarization separator 120 and the light receiving unit 140. The phase delay unit 130 may generate and output a predetermined phase difference, for example, a phase difference of 1/4λ, in the laser light output from the polarization separator 120. Additionally, the phase delay unit 130 may generate a phase difference of 1/4λ in the reflected laser light received from the outside and output it to the polarization separator 120. This phase delay unit 130 may be a quarter-wave plate, but is not limited thereto.

한편, 본 실시예의 위상지연부(130)는 물체(10)에 의해 반사되어 수신된 반사 레이저 광의 파장을 변환하여 편광이 달라지도록 할 수 있다. Meanwhile, the phase delay unit 130 of this embodiment can change the wavelength of the reflected laser light reflected and received by the object 10 to change the polarization.

예컨대, 광원(110)에서 단일편광에 의한 제1편광, 예컨대 P파 성분의 레이저 광이 출력될 수 있다. 편광분리부(120)는 제1편광의 레이저 광을 투과시켜 위상지연부(130)로 출력하고, 위상지연부(130)는 제1편광의 레이저 광에 1/4λ의 위상차를 발생시켜 출력할 수 있다. For example, first polarization by single polarization, for example, laser light of P wave component may be output from the light source 110. The polarization separator 120 transmits the laser light of the first polarization and outputs it to the phase delay unit 130, and the phase delay unit 130 generates a phase difference of 1/4λ in the laser light of the first polarization and outputs it. You can.

제1편광의 레이저 광이 외부로 출력되면, 물체(10)에 의해 반사되어 반사 레이저 광이 수신될 수 있다. 이러한 반사 레이저 광은 P파 성분을 포함하는 제1편광의 반사 레이저 광 및 S파 성분을 포함하는 제2편광의 반사 레이저 광을 포함할 수 있다. When the laser light of the first polarization is output to the outside, it is reflected by the object 10 and reflected laser light may be received. This reflected laser light may include reflected laser light of a first polarization including a P-wave component and reflected laser light of a second polarization including an S-wave component.

이때, 위상지연부(130)는 반사 레이저 광에 1/4λ의 위상차를 발생시키며, 이로 인해 반사 레이저 광의 편광이 달라질 수 있다. 다시 말해, 외부로 출력된 제1편광의 레이저 광이 1/4λ의 위상차가 발생되므로, 물체(10)에 의해 반사되어 수신된 반사 레이저 광 역시 1/4λ의 위상차가 발생될 수 있다. 이러한 반사 레이저 광이 수신되어 위상지연부(130)에 입력되면, 상기 위상지연부(130)에 의해 다시 한번 1/4λ의 위상차가 발생될 수 있다. 이로 인해, 반사 레이저 광 중 제1편광의 반사 레이저 광은 제2편광의 반사 레이저 광으로 편광상태가 변환되고, 제2편광의 반사 레이저 광은 제1편광의 반사 레이저 광으로 편광상태가 변환될 수 있다. At this time, the phase delay unit 130 generates a phase difference of 1/4λ in the reflected laser light, which may cause the polarization of the reflected laser light to change. In other words, since the laser light of the first polarization output to the outside generates a phase difference of 1/4λ, the reflected laser light reflected by the object 10 and received may also generate a phase difference of 1/4λ. When this reflected laser light is received and input to the phase delay unit 130, a phase difference of 1/4λ may be generated again by the phase delay unit 130. As a result, the polarization state of the reflected laser light of the first polarization among the reflected laser lights is converted to the reflected laser light of the second polarization, and the polarization state of the reflected laser light of the second polarization is converted to the reflected laser light of the first polarization. You can.

한편, 외부의 물체(10)가 거울 등과 같은 반사체인 경우에, 상기 물체(10)에 의해 반사되어 수신된 반사 레이저 광은 기 출력된 레이저 광과 동일편광 상태를 가질 수 있다. Meanwhile, when the external object 10 is a reflector such as a mirror, the reflected laser light reflected and received by the object 10 may have the same polarization state as the already output laser light.

즉, 외부로 출력되는 레이저 광이 1/4λ의 위상차가 발생된 제1편광의 레이저 광이라면, 외부로부터 수신된 반사 레이저 광 역시 1/4λ의 위상차가 발생된 제1편광의 반사 레이저 광일 수 있다. That is, if the laser light output to the outside is first polarized laser light with a phase difference of 1/4λ, the reflected laser light received from the outside may also be reflected laser light of the first polarization with a phase difference of 1/4λ. .

이러한 반사 레이저 광은 위상지연부(130)로 입력되고, 상기 위상지연부(130)에 의해 다시 한번 1/4λ의 위상차가 발생될 수 있다. 따라서, 제1편광의 반사 레이저 광은 제2편광의 반사 레이저 광으로 편광상태가 변환될 수 있다. This reflected laser light is input to the phase delay unit 130, and a phase difference of 1/4λ can be generated once again by the phase delay unit 130. Therefore, the polarization state of the reflected laser light of the first polarization can be converted to the reflected laser light of the second polarization.

광학모듈의 수광부(140)는 위상지연부(130)에서 출력된 레이저 광을 공간스캐너(150)를 통해 외부로 출력하고, 외부의 물체(10)에 의해 반사된 반사 레이저 광을 공간스캐너(150)를 통해 수광할 수 있다. The light receiving unit 140 of the optical module outputs the laser light output from the phase delay unit 130 to the outside through the spatial scanner 150, and transmits the reflected laser light reflected by the external object 10 to the spatial scanner 150. ) can be received through.

수광부(140)는 수광된 반사 레이저 광 중 일부는 통과시켜 위상지연부(130)로 제공하고, 나머지는 일면, 즉 반사면을 통해 재반사시켜 후술될 제1검출부(160)로 제공할 수 있다. The light receiving unit 140 passes some of the received reflected laser light and provides it to the phase delay unit 130, and re-reflects the rest through one surface, that is, a reflective surface, and provides it to the first detection unit 160, which will be described later. .

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수광부(140)는 일면, 즉 반사면이 오목한 형태를 갖는 오목거울일 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수광부(141)는 반사면이 평판 형태인 평판거울일 수 있다. As shown in Figures 2 and 3, the light receiving unit 140 according to an embodiment of the present invention may be a concave mirror with one surface, that is, a reflection surface, having a concave shape. Additionally, as shown in FIG. 4, the light receiving unit 141 according to another embodiment of the present invention may be a flat mirror whose reflecting surface is in the shape of a flat plate.

또한, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 수광부(140, 141)에는 위상지연부(130)에서 출력된 레이저 광(LR1) 및 외부에서 수신된 반사 레이저 광(LR2) 중 일부 반사 레이저 광, 예컨대 제1반사 레이저 광(LR2-1)이 통과될 수 있는 홀(145, 146)이 형성될 수 있다. 이때, 반사 레이저 광(LR2) 중 나머지 반사 레이저 광, 예컨대 제2반사 레이저 광(LR2-2)은 수광부(140, 141)의 일면, 즉 반사면에 의해 재반사 될 수 있다. In addition, as shown in FIGS. 2 to 4, the light receiving units 140 and 141 receive some reflected laser light among the laser light LR1 output from the phase delay unit 130 and the reflected laser light LR2 received from the outside. , for example, holes 145 and 146 through which the first reflected laser light LR2-1 can pass may be formed. At this time, the remaining reflected laser light (LR2), for example, the second reflected laser light (LR2-2), may be re-reflected by one surface of the light receiving units 140 and 141, that is, the reflecting surface.

따라서, 수광부(140, 141)에 수광된 반사 레이저 광(LR2) 중 제1반사 레이저 광(LR2-1)은 홀(145, 146)을 통해 위상지연부(130)로 제공되고, 제2반사 레이저 광(LR2-2)은 반사면에 의해 재반사 되어 검출모듈의 제1검출부(160, 160')로 제공될 수 있다. Therefore, among the reflected laser light LR2 received by the light receiving units 140 and 141, the first reflected laser light LR2-1 is provided to the phase delay unit 130 through the holes 145 and 146, and the second reflected laser light LR2-1 is provided to the phase delay unit 130 through the holes 145 and 146. The laser light LR2-2 may be re-reflected by the reflective surface and provided to the first detection units 160 and 160' of the detection module.

또한, 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수광부(142)는 위상지연부(130) 방향으로 반사면이 형성된 프리즘일 수 있다. 여기서, 본 실시예의 수광부(142), 즉 프리즘은 공간스캐너(150)의 일면보다 작은 크기로 형성될 수 있다. Additionally, as shown in FIGS. 5 and 6, the light receiving unit 142 according to another embodiment of the present invention may be a prism with a reflective surface formed in the direction of the phase delay unit 130. Here, the light receiving unit 142, or prism, of this embodiment may be formed in a size smaller than one surface of the spatial scanner 150.

따라서, 공간스캐너(150)에서 출력되는 반사 레이저 광(LR2) 중 제1반사 레이저 광(LR2-1)은 수광부(142)의 반사면에 의해 재반사 되어 위상지연부(130)로 제공되고, 제2반사 레이저 광(LR2-2)은 수광부(142)의 양측을 통해 제1검출부(160')로 제공될 수 있다. Accordingly, among the reflected laser light LR2 output from the spatial scanner 150, the first reflected laser light LR2-1 is re-reflected by the reflective surface of the light receiving unit 142 and provided to the phase delay unit 130, The second reflected laser light LR2-2 may be provided to the first detection unit 160' through both sides of the light receiving unit 142.

다시 도 1을 참조하면, 광학모듈의 공간스캐너(150)는 수광부(140)를 통해 제공된 레이저 광을 상하/좌우 방향, 예컨대 x축 및 y축 방향으로 기 설정된 각도 범위 내에서 광의 방향을 조절하여 외부로 출력할 수 있다. 또한, 공간스캐너(150)는 외부의 물체(10)에서 반사되어 수신되는 반사 레이저 광을 상하/좌우 방향으로 기 설정된 각도 범위 내에서 광의 방향을 조절하여 수광부(140)로 출력할 수 있다. Referring again to FIG. 1, the spatial scanner 150 of the optical module adjusts the direction of the laser light provided through the light receiving unit 140 within a preset angle range in up and down/left and right directions, for example, in the x-axis and y-axis directions. It can be output externally. In addition, the spatial scanner 150 can adjust the direction of the reflected laser light reflected and received from the external object 10 within a preset angle range in the up and down/left and right directions and output it to the light receiving unit 140.

검출모듈의 제1검출부(160)는 수광부(140)의 일측에 배치되고, 상기 수광부(140) 또는 공간스캐너(150)로부터 반사 레이저 광을 수신하여 외부의 물체(10)에 대한 거리를 탐지하며, 그에 따라 상기 물체(10)에 대한 3차원 깊이 맵을 생성할 수 있다. The first detector 160 of the detection module is disposed on one side of the light receiver 140, and detects the distance to the external object 10 by receiving reflected laser light from the light receiver 140 or the spatial scanner 150. , Accordingly, a 3D depth map for the object 10 can be generated.

여기서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 수광부(140, 141)가 오목거울 또는 평판거울인 경우에, 제1검출부(160, 160')는 상기 수광부(140, 141)의 반사면에 의해 재반사 된 제2반사 레이저 광(LR2-2)을 수신할 수 있다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 수광부(142)가 프리즘 형태인 경우에, 제1검출부(160')는 공간스캐너(150)로부터 수광부(142)의 양측을 통과하여 제공되는 제2반사 레이저 광(LR2-2)을 수신할 수 있다. Here, as shown in FIGS. 3 and 4, when the light receiving units 140 and 141 are concave mirrors or flat mirrors, the first detection units 160 and 160' are located on the reflecting surfaces of the light receiving units 140 and 141. The second reflected laser light (LR2-2) that is re-reflected can be received. In addition, as shown in FIG. 6, when the light receiving unit 142 is in the form of a prism, the first detection unit 160' is a second reflection laser provided from the space scanner 150 through both sides of the light receiving unit 142. Light (LR2-2) can be received.

이러한 제1검출부(160)는 제1필터(161) 및 제1라이다센서(165)를 포함할 수 있다. This first detection unit 160 may include a first filter 161 and a first lidar sensor 165.

제1필터(161)는 수광부(140)에서 재반사 되어 제공되는 광 중에서 레이저 광의 파장대역을 통과시키는 밴드패스 필터일 수 있다. 이에, 제1필터(161)는 제2반사 레이저 광을 통과시킬 수 있다. The first filter 161 may be a band-pass filter that passes the wavelength band of the laser light among the light provided by being re-reflected from the light receiving unit 140. Accordingly, the first filter 161 can pass the second reflected laser light.

제1라이다센서(165)는 제1필터(161)를 통과한 제2반사 레이저 광을 수신하여 외부의 물체(10)에 대한 거리를 탐지하고, 그에 따라 상기 물체(10)에 대한 3차원 깊이 맵을 생성할 수 있다. The first LIDAR sensor 165 receives the second reflected laser light that has passed through the first filter 161 to detect the distance to the external object 10, and accordingly detects the three-dimensional You can create a depth map.

또한, 본 발명의 실시예에 따라, 제1검출부(160')는 제1필터(161)와 제1라이다센서(165) 사이에 배치된 제1집광렌즈(163)를 더 포함할 수 있다. 제1집광렌즈(163)는 제1필터(161)를 통과한 제2반사 레이저 광을 집광하여 제1라이다센서(165)에 제공할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the first detection unit 160' may further include a first condenser lens 163 disposed between the first filter 161 and the first lidar sensor 165. . The first condenser lens 163 can collect the second reflected laser light that has passed through the first filter 161 and provide it to the first lidar sensor 165.

여기서, 제1집광렌즈(163)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 수광부(141, 142)가 평판거울 형태이거나 또는 프리즘 형태인 경우에 제1검출부(160')에 포함될 수 있다. 반면에, 도 2에 도시된 바와 같이, 수광부(140)가 오목거울 형태인 경우에 수광부(140)의 반사면이 오목한 형태이므로, 수광부(140)에서 재반사 되는 제2반사 레이저 광은 집광되어 제1검출부(160)에 제공될 수 있어 제1집광렌즈(163)가 생략될 수 있다. Here, the first condensing lens 163 may be included in the first detection unit 160' when the light receiving units 141 and 142 are in the form of a flat mirror or a prism, as shown in FIGS. 4 and 5. On the other hand, as shown in FIG. 2, when the light receiving unit 140 is in the form of a concave mirror, the reflecting surface of the light receiving unit 140 is concave, so the second reflected laser light re-reflected from the light receiving unit 140 is condensed. Since it can be provided in the first detection unit 160, the first condensing lens 163 can be omitted.

검출모듈의 제2검출부(170)는 편광분리부(120)의 일측에 배치되고, 상기 편광분리부(120)에 의해 재반사 되어 제2광경로로 출력된 제2편광의 반사 레이저 광을 수신하여 외부의 물체(10)에 대한 거리를 탐지하며, 그에 따라 상기 물체(10)에 대한 3차원 깊이 맵을 생성할 수 있다. The second detection unit 170 of the detection module is disposed on one side of the polarization separation unit 120, and receives the reflected laser light of the second polarization that is re-reflected by the polarization separation unit 120 and output to the second optical path. Thus, the distance to the external object 10 is detected, and a 3D depth map for the object 10 can be generated accordingly.

이러한 제2검출부(170)는 제2필터(171), 제2집광렌즈(173) 및 제2라이다센서(175)를 포함할 수 있다. This second detection unit 170 may include a second filter 171, a second converging lens 173, and a second lidar sensor 175.

제2필터(171)는 편광분리부(120)에서 제공되는 광 중에서 레이저 광의 파장대역을 통과시키는 밴드패스 필터일 수 있다. 이에, 제2필터(171)는 제2편광의 반사 레이저 광을 통과시킬 수 있다. The second filter 171 may be a band-pass filter that passes the wavelength band of the laser light among the light provided from the polarization separator 120. Accordingly, the second filter 171 can pass the reflected laser light of the second polarization.

제2집광렌즈(173)는 제2필터(171)를 통과한 제2편광의 반사 레이저 광을 집광시켜 출력할 수 있다. The second condenser lens 173 may converge and output the reflected laser light of the second polarization that has passed through the second filter 171.

제2라이다센서(175)는 제2집광렌즈(173)에 의해 집광된 제2편광의 반사 레이저 광을 수신하여 외부의 물체(10)에 대한 거리를 탐지하고, 그에 따라 상기 물체(10)에 대한 3차원 깊이 맵을 생성할 수 있다. The second LIDAR sensor 175 detects the distance to the external object 10 by receiving the reflected laser light of the second polarization collected by the second condenser lens 173, and accordingly detects the distance to the object 10 You can create a 3D depth map for .

이와 같이, 검출모듈의 제1검출부(160)와 제2검출부(170) 각각은 광학모듈을 통해 외부의 물체(10)에서 반사되어 수신된 반사 레이저 광을 분할하여 제공받고, 이들 반사 레이저 광으로부터 외부의 물체(10)를 인식하여 거리를 탐지하고 3차원 깊이 맵을 생성할 수 있다. In this way, each of the first detection unit 160 and the second detection unit 170 of the detection module receives divided reflected laser light reflected from the external object 10 through the optical module and receives the reflected laser light from these reflected laser lights. It is possible to recognize an external object 10, detect the distance, and generate a 3D depth map.

이에, 본 실시예의 라이다 장치(100)는 제1검출부(160)에서 출력된 신호와 제2검출부(170)에서 출력된 신호를 정합하여 합산함으로써, 물체(10)에 대한 탐지 정확도를 높일 수 있으며, 물체(10)의 탐지 거리를 증가시킬 수 있다. Accordingly, the LIDAR device 100 of this embodiment can increase detection accuracy for the object 10 by matching and adding the signal output from the first detection unit 160 and the signal output from the second detection unit 170. And, the detection distance of the object 10 can be increased.

도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1검출부(160)는 광학모듈을 통해 제공된 반사 레이저 광으로부터 소정 진폭의 제1신호(DS1)를 출력할 수 있다. 또한, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2검출부(170)는 광학모듈을 통해 제공된 반사 레이저 광으로부터 소정 진폭의 제2신호(DS2)를 출력할 수 있다. 이에, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 라이다 장치(100)는 제1신호(DS1)와 제2신호(DS2)를 정합하여 합산한 후, 물체(10)에 대한 검출 결과, 예컨대 물체(10)의 거리 및 3차원 깊이 맵을 포함하는 합산신호(DSt)를 출력할 수 있다. As shown in (a) of FIG. 7, the first detection unit 160 may output a first signal DS1 of a predetermined amplitude from reflected laser light provided through an optical module. Additionally, as shown in (b) of FIG. 7, the second detection unit 170 may output a second signal DS2 of a predetermined amplitude from the reflected laser light provided through the optical module. Accordingly, as shown in (c) of FIG. 7, the LIDAR device 100 of this embodiment matches and adds the first signal DS1 and the second signal DS2, and then As a result of the detection, for example, a sum signal DSt including the distance of the object 10 and a 3D depth map may be output.

여기서, 라이다 장치(100)에서 최종 출력되는 합산신호(DSt)는 제1신호(DS1)의 진폭과 제2신호(DS2)의 진폭의 합으로 나타나게 된다. 따라서, 본 발명의 라이다 장치(100)는 외부의 물체(10)에 대한 거리 탐지 및 3차원 깊이 맵 생성의 정확도를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 물체(10)에 대한 최대 탐지 가능 거리를 증가시킬 수 있다. Here, the summed signal DSt finally output from the LIDAR device 100 appears as the sum of the amplitude of the first signal DS1 and the amplitude of the second signal DS2. Therefore, the LIDAR device 100 of the present invention can not only increase the accuracy of distance detection and 3D depth map generation for an external object 10, but also increase the maximum detectable distance for the object 10. You can.

한편, 제1검출부(160)에서 출력되는 제1신호(DS1)과 제2검출부(170)에서 출력되는 제2신호(DS2)의 정확한 정합을 위하여, 제1검출부(160) 및 제2검출부(170), 구체적으로는 제1검출부(160)의 제1라이다센서(165)와 제2검출부(170)의 제2라이다센서(175)는 외부의 물체(10), 수광부(140) 및 편광분리부(120) 중 적어도 하나를 기준으로 동일한 거리, 즉 동일한 광 경로를 가지도록 배치될 수 있다. Meanwhile, in order to accurately match the first signal DS1 output from the first detection unit 160 and the second signal DS2 output from the second detection unit 170, the first detection unit 160 and the second detection unit ( 170), specifically, the first lidar sensor 165 of the first detection unit 160 and the second lidar sensor 175 of the second detection unit 170 are connected to the external object 10, the light receiving unit 140, and They may be arranged to have the same distance, that is, the same optical path, based on at least one of the polarization separators 120.

이와 같이, 본 발명의 라이다 장치(100)는 외부의 물체(10)로부터 반사되어 수신된 반사 레이저 광을 수광부(140) 및 편광분리부(120)를 통해 분할하여 제1검출부(160) 및 제2검출부(170) 각각에 제공하고, 각 검출부(160, 170)를 통해 물체(10)에 대한 거리 탐지 및 3차원 깊이 맵을 생성한 후, 이들을 정합하여 합산하여 최종 결과로 출력할 수 있다. In this way, the LiDAR device 100 of the present invention divides the reflected laser light reflected and received from the external object 10 through the light receiving unit 140 and the polarization separator 120 to generate the first detection unit 160 and the polarization separation unit 120. It can be provided to each of the second detection units 170, detect the distance and generate a 3D depth map for the object 10 through each detection unit 160 and 170, and then match and add them to output as the final result. .

이에, 본 발명의 동축 구조의 라이다 장치(100)는 물체(10)에 의해 반사되어 수신된 반사 레이저 광이 수광부(140)에 의해 손실되어 수광 효율이 감소되는 것을 방지함으로써, 물체(10)에 대한 거리 탐지 및 3차원 깊이 맵 생성의 정확도를 높일 수 있으며, 물체(10)에 대한 최대 탐지 가능 거리를 증가시킬 수 있다. Accordingly, the lidar device 100 of the coaxial structure of the present invention prevents the reflected laser light reflected and received by the object 10 from being lost by the light receiving unit 140 and reducing the light receiving efficiency, thereby The accuracy of distance detection and 3D depth map generation can be improved, and the maximum detectable distance for the object 10 can be increased.

또한, 본 발명의 동축 구조의 라이다 장치(100)는 외부의 물체(10)가 출력된 레이저 광의 편광을 유지시키는 반사체이더라도 위상지연부(130)를 통해 상기 물체(10)에 의해 반사된 반사 레이저 광의 편광 상태가 달라지도록 함으로써, 편광분리부(120)에 의해 반사 레이저 광이 손실되는 것을 방지할 수 있다. In addition, the lidar device 100 of the coaxial structure of the present invention detects the reflection reflected by the object 10 through the phase delay unit 130 even if the external object 10 is a reflector that maintains the polarization of the output laser light. By changing the polarization state of the laser light, loss of reflected laser light by the polarization separator 120 can be prevented.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동축 구조의 라이다 장치에서 광 출력 경로를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2의 동축 구조의 라이다 장치에서 광 수신 경로를 나타내는 도면이다. FIG. 2 is a diagram showing an optical output path in a coaxial LiDAR device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram illustrating an optical reception path in the coaxial LiDAR device of FIG. 2 .

먼저, 도 2를 참조하면, 본 실시예의 동축 구조의 라이다 장치(100)에서 광원(110)은 단일 편광된 레이저 광, 예컨대 P파 성분을 갖는 제1편광의 레이저 광(LR1)을 생성할 수 있다. First, referring to FIG. 2, in the lidar device 100 of the coaxial structure of this embodiment, the light source 110 generates a single polarized laser light, for example, a laser light LR1 of the first polarization having a P wave component. You can.

광원(110)에서 출력되는 제1편광의 레이저 광(LR1)은 편광분리부(120)에 제공되고, 편광분리부(120)는 제1편광의 레이저 광(LR1)을 모두 투과시켜 위상지연부(130)로 출력할 수 있다. The laser light LR1 of the first polarization output from the light source 110 is provided to the polarization separator 120, and the polarization separator 120 transmits all of the laser light LR1 of the first polarization to the phase delay unit. It can be output as (130).

위상지연부(130)는 편광분리부(120)에서 제공된 제1편광의 레이저 광(LR1)에 1/4λ의 위상차를 발생시키고, 이를 수광부(140)로 출력할 수 있다. The phase delay unit 130 may generate a phase difference of 1/4λ in the laser light LR1 of the first polarization provided from the polarization separator 120 and output this to the light receiving unit 140.

수광부(140)는 반사면이 오목한 형태를 갖는 오목거울일 수 있다. 이러한 수광부(140)에는 레이저 광이 통과되는 홀(145)이 형성될 수 있다. 이에, 위상지연부(130)에서 출력된 제1편광의 레이저 광(LR1)은 수광부(140)의 홀(145)을 통과하여 공간스캐너(150)로 제공될 수 있다. The light receiving unit 140 may be a concave mirror having a concave reflection surface. A hole 145 through which laser light passes may be formed in this light receiving unit 140. Accordingly, the laser light LR1 of the first polarization output from the phase delay unit 130 may pass through the hole 145 of the light receiving unit 140 and be provided to the spatial scanner 150.

공간스캐너(150)는 제1편광의 레이저 광(LR1)을 기 설정된 각도 범위 내에서 광의 방향을 조절하여 외부로 출력할 수 있다.The spatial scanner 150 may output the first polarized laser light LR1 to the outside by adjusting the direction of the light within a preset angle range.

또한, 도 3을 참조하면, 외부로 출력된 제1편광의 레이저 광은 물체(10)에 의해 반사되고, 라이다 장치(100)의 공간스캐너(150)는 물체(10)에 의해 반사된 반사 레이저 광(LR2)을 수신할 수 있다. 공간스캐너(150)는 기 설정된 각도 범위 내에서 반사 레이저 광(LR2)의 방향을 조절하여 수광부(140)로 출력할 수 있다. In addition, referring to FIG. 3, the laser light of the first polarization output to the outside is reflected by the object 10, and the spatial scanner 150 of the LIDAR device 100 is reflected by the object 10. Laser light (LR2) can be received. The spatial scanner 150 can adjust the direction of the reflected laser light LR2 within a preset angle range and output it to the light receiving unit 140.

여기서, 반사 레이저 광(LR2)은 P파 성분의 반사 레이저 광, 즉 제1편광의 반사 레이저 광 및 S파 성분의 반사 레이저 광, 즉 제2편광의 반사 레이저 광을 포함할 수 있다. Here, the reflected laser light LR2 may include reflected laser light of the P wave component, that is, reflected laser light of the first polarization, and reflected laser light of the S wave component, that is, reflected laser light of the second polarization.

수광부(140)에 제공된 반사 레이저 광(LR2) 중 일부, 즉 제1반사 레이저 광(LR2-1)은 수광부(140)의 홀(145)을 통해 상기 수광부(140)를 통과하여 위상지연부(130)에 제공될 수 있다. 또한, 상기 반사 레이저 광(LR2) 중 나머지, 즉 제2반사 레이저 광(LR2-2)은 수광부(140)의 반사면에 의해 재반사 되어 제1검출부(160)에 제공될 수 있다. Some of the reflected laser light LR2 provided to the light receiving unit 140, that is, the first reflected laser light LR2-1, passes through the light receiving unit 140 through the hole 145 of the light receiving unit 140 and passes through the phase delay unit ( 130). Additionally, the remainder of the reflected laser light LR2, that is, the second reflected laser light LR2-2, may be re-reflected by the reflective surface of the light receiving unit 140 and provided to the first detection unit 160.

제1검출부(160)는 수광부(140)에서 제공된 제2반사 레이저 광(LR2-2)을 수신하여 물체(10)에 대한 거리를 탐지하고, 그에 따른 물체(10)에 대한 3차원 깊이 맵을 생성할 수 있다. The first detector 160 receives the second reflected laser light LR2-2 provided from the light receiver 140, detects the distance to the object 10, and creates a three-dimensional depth map for the object 10 accordingly. can be created.

여기서, 본 실시예의 수광부(140)는 반사면이 오목한 오목거울 형태이므로, 제1검출부(160)에는 제2반사 레이저 광(LR2-2)이 집광되어 제공될 수 있다. 따라서, 본 실시예의 제1검출부(160)는 제1필터(161)와 제1라이다센서(165)를 포함하여 구성될 수 있다. Here, since the light receiving unit 140 of this embodiment is in the form of a concave mirror with a concave reflection surface, the second reflected laser light LR2-2 can be focused and provided to the first detection unit 160. Accordingly, the first detection unit 160 of this embodiment may be configured to include a first filter 161 and a first lidar sensor 165.

또한, 위상지연부(130)는 수광부(140)의 홀(145)을 통과한 제1반사 레이저 광(LR2-1)에 1/4λ의 위상차를 발생시켜 상기 제1반사 레이저 광(LR2-1)의 편광을 변환할 수 있다. 위상지연부(130)는 편광이 변환된 제1반사 레이저 광(LR2-1)을 편광분리부(120)로 출력할 수 있다. In addition, the phase delay unit 130 generates a phase difference of 1/4λ in the first reflected laser light LR2-1 that has passed through the hole 145 of the light receiving unit 140, thereby reducing the first reflected laser light LR2-1. ) can be converted to polarization. The phase delay unit 130 may output the first reflected laser light (LR2-1) whose polarization has been converted to the polarization separator 120.

예컨대, 외부로 출력된 제1편광의 레이저 광(LR1)은 위상지연부(130)에 의해 1/4λ의 위상차가 발생된 광이므로, 물체(10)에 의해 반사된 반사 레이저 광(LR2) 역시 1/4λ의 위상차가 발생된 광일 수 있다. 이에, 1/4λ의 위상차가 발생된 반사 레이저 광(LR2) 중 제1반사 레이저 광(LR2-1)이 위상지연부(130)에 제공되면, 상기 위상지연부(130)에 의해 다시 한번 1/4λ의 위상차가 발생될 수 있다. 이로 인해 제1반사 레이저 광(LR2-1) 중 제1편광의 반사 레이저 광은 제2편광의 반사 레이저 광으로 편광이 변환되고, 제2편광의 반사 레이저 광은 제1편광의 반사 레이저 광으로 편광이 변환될 수 있다. For example, since the first polarized laser light LR1 output to the outside is light with a phase difference of 1/4λ generated by the phase delay unit 130, the reflected laser light LR2 reflected by the object 10 is also light. It may be light in which a phase difference of 1/4λ is generated. Accordingly, when the first reflected laser light (LR2-1) of the reflected laser light (LR2) with a phase difference of 1/4λ is provided to the phase delay unit 130, the phase delay unit 130 once again provides 1 A phase difference of /4λ may occur. As a result, the reflected laser light of the first polarization among the first reflected laser light (LR2-1) is converted into the reflected laser light of the second polarization, and the reflected laser light of the second polarization is converted into the reflected laser light of the first polarization. Polarization can be converted.

편광분리부(120)는 위상지연부(130)를 통해 제공된 제1반사 레이저 광(LR2-1) 중에서 제1편광의 반사 레이저 광은 투과시켜 제1광경로로 출력하고, 제2편광의 반사 레이저 광은 재반사 시켜 제2광경로로 출력할 수 있다. The polarization separator 120 transmits the reflected laser light of the first polarization among the first reflected laser light (LR2-1) provided through the phase delay unit 130 and outputs it through the first optical path, and reflects the second polarized light. The laser light can be reflected again and output through a second optical path.

제2검출부(170)는 편광분리부(120)에서 제2광경로로 출력된 제2편광의 반사 레이저 광을 수신하여 물체(10)에 대한 거리를 탐지하고, 그에 따른 물체(10)에 대한 3차원 깊이 맵을 생성할 수 있다. The second detection unit 170 receives the reflected laser light of the second polarization output from the polarization separator 120 to the second optical path, detects the distance to the object 10, and detects the distance to the object 10 accordingly. A 3D depth map can be created.

여기서, 편광분리부(120)에서 출력되는 제2편광의 반사 레이저 광은 평행한 빔 형태로 출력되므로, 제2검출부(170)는 제2필터(171), 제2집광렌즈(173) 및 제2라이다센서(175)를 포함하여 구성될 수 있다. 제2집광렌즈(173)는 제2필터(171)를 통과한 제2편광의 반사 레이저 광을 집광하여 제2라이다센서(175)로 제공할 수 있다. Here, since the reflected laser light of the second polarization output from the polarization separator 120 is output in the form of a parallel beam, the second detection unit 170 includes the second filter 171, the second converging lens 173, and the second converging lens 173. It may be configured to include 2 lidar sensors 175. The second condenser lens 173 may collect the reflected laser light of the second polarization that has passed through the second filter 171 and provide it to the second lidar sensor 175.

또한, 앞서 설명한 바와 같이, 본 실시예의 라이다 장치(100)는 제1검출부(160)의 출력과 제2검출부(170)의 출력을 합산하여 최종 결과로 출력할 수 있다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동축 구조의 라이다 장치에서 광 수신 경로를 나타내는 도면이다. Additionally, as described above, the LIDAR device 100 of this embodiment may add the output of the first detector 160 and the output of the second detector 170 and output the final result. Figure 4 is a diagram showing a light reception path in a coaxial LiDAR device according to another embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 라이다 장치(101)는 앞서 도 2 및 도 3을 참조하여 설명된 라이다 장치(100)와 대비하여 수광부(141)의 반사면이 평판 형태를 갖는 평판거울로 구성되고, 그에 따라 제1검출부(160')에 제1집광렌즈(163)가 포함되는 것을 제외하고 실질적으로 동일하다. 따라서, 동일 부재는 동일 부호로 나타내고 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. The LiDAR device 101 shown in FIG. 4 is composed of a flat mirror in which the reflecting surface of the light receiving unit 141 has a flat plate shape, compared to the LiDAR device 100 previously described with reference to FIGS. 2 and 3, Accordingly, they are substantially the same except that the first condensing lens 163 is included in the first detection unit 160'. Accordingly, like members are denoted by like symbols and detailed description thereof will be omitted.

또한, 도 4에 도시하지는 않았으나, 본 실시예의 라이다 장치(101)에서 광원(110)에서 생성된 제1편광의 레이저 광이 외부로 출력되는 경로는 앞서 도 2를 통해 설명된 것과 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다. In addition, although not shown in FIG. 4, the path through which the laser light of the first polarization generated by the light source 110 in the LiDAR device 101 of this embodiment is output to the outside is substantially the same as that described above with reference to FIG. 2. Therefore, description thereof is omitted.

도 4를 참조하면, 외부로 출력된 제1편광의 레이저 광은 물체(10)에 의해 반사되고, 공간스캐너(150)는 물체(10)에 의해 반사된 반사 레이저 광(LR2)을 수신하여 기 설정된 각도 범위 내에서 광의 방향을 조절한 후 수광부(141)로 출력할 수 있다. Referring to FIG. 4, the laser light of the first polarization output to the outside is reflected by the object 10, and the spatial scanner 150 receives the reflected laser light LR2 reflected by the object 10 and The direction of light can be adjusted within a set angle range and then output to the light receiving unit 141.

수광부(141)에 제공된 반사 레이저 광(LR2) 중 제1반사 레이저 광(LR2-1)은 수광부(141)의 홀(146)을 통해 상기 수광부(141)를 통과하여 위상지연부(130)에 제공될 수 있다. 또한, 반사 레이저 광(LR2) 중 제2반사 레이저 광(LR2-2)은 수광부(141)의 반사면에 의해 재반사 되어 제1검출부(160')에 제공될 수 있다. Among the reflected laser lights LR2 provided to the light receiving unit 141, the first reflected laser light LR2-1 passes through the hole 146 of the light receiving unit 141 to the phase delay unit 130. can be provided. Additionally, the second reflected laser light LR2-2 of the reflected laser light LR2 may be re-reflected by the reflective surface of the light receiving unit 141 and provided to the first detection unit 160'.

제1검출부(160')는 수광부(141)에서 제공된 제2반사 레이저 광(LR2-2)을 수신하여 물체(10)에 대한 거리를 탐지하고, 그에 따른 물체(10)에 대한 3차원 깊이 맵을 생성할 수 있다. The first detector 160' receives the second reflected laser light LR2-2 provided from the light receiver 141, detects the distance to the object 10, and creates a three-dimensional depth map of the object 10 accordingly. can be created.

여기서, 본 실시예의 수광부(141)는 반사면이 평판인 평판거울 형태이므로, 제1검출부(160')는 제1필터(161), 제1집광렌즈(163) 및 제1라이다센서(165)를 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 제1라이다센서(165)에는 제1집광렌즈(163)에 의해 집광된 제2반사 레이저 광(LR2-2)이 제공될 수 있다. Here, since the light receiving unit 141 of this embodiment is in the form of a flat mirror with a flat reflection surface, the first detection unit 160' includes the first filter 161, the first converging lens 163, and the first lidar sensor 165. ) may be configured to include. Accordingly, the second reflected laser light LR2-2 condensed by the first converging lens 163 may be provided to the first lidar sensor 165.

또한, 위상지연부(130)는 수광부(141)의 홀(146)을 통과한 제1반사 레이저 광(LR2-1)에 1/4λ의 위상차를 발생시켜 상기 제1반사 레이저 광(LR2-1)의 편광을 변환할 수 있다. 위상지연부(130)는 편광이 변환된 제1반사 레이저 광(LR2-1)을 편광분리부(120)로 출력할 수 있다. In addition, the phase delay unit 130 generates a phase difference of 1/4λ in the first reflected laser light LR2-1 passing through the hole 146 of the light receiving unit 141, thereby reducing the first reflected laser light LR2-1. ) can be converted to polarization. The phase delay unit 130 may output the first reflected laser light (LR2-1) whose polarization has been converted to the polarization separator 120.

편광분리부(120)는 위상지연부(130)를 통해 제공된 제1반사 레이저 광(LR2-1) 중에서 제1편광의 반사 레이저 광은 투과시켜 제1광경로로 출력하고, 제2편광의 반사 레이저 광은 재반사 시켜 제2광경로로 출력할 수 있다. The polarization separator 120 transmits the reflected laser light of the first polarization among the first reflected laser light (LR2-1) provided through the phase delay unit 130 and outputs it through the first optical path, and reflects the second polarized light. The laser light can be reflected again and output through a second optical path.

제2검출부(170)는 편광분리부(120)에서 제2광경로로 출력된 제2편광의 반사 레이저 광을 수신하여 물체(10)에 대한 거리를 탐지하고, 그에 따른 물체(10)에 대한 3차원 깊이 맵을 생성할 수 있다. The second detection unit 170 receives the reflected laser light of the second polarization output from the polarization separator 120 to the second optical path, detects the distance to the object 10, and detects the distance to the object 10 accordingly. A 3D depth map can be created.

또한, 본 실시예의 라이다 장치(101)는 제1검출부(160')의 출력과 제2검출부(170)의 출력을 합산하여 최종 결과로 출력할 수 있다.Additionally, the LIDAR device 101 of this embodiment may add the output of the first detector 160' and the output of the second detector 170 and output the final result.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동축 구조의 라이다 장치에서 광 출력 경로를 나타내는 도면이고, 도 6은 도 5의 동축 구조의 라이다 장치에서 광 수신 경로를 나타내는 도면이다. FIG. 5 is a diagram showing an optical output path in a lidar device having a coaxial structure according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing a light receiving path in the lidar device having a coaxial structure of FIG. 5 .

먼저, 도 5를 참조하면, 본 실시예의 동축 구조의 라이다 장치(102)에서 광원(110)은 제1편광의 레이저 광(LR1)을 생성할 수 있다. First, referring to FIG. 5, in the lidar device 102 having a coaxial structure of this embodiment, the light source 110 may generate laser light LR1 of the first polarization.

광원(110)에서 출력되는 제1편광의 레이저 광(LR1)은 편광분리부(120)에 제공되고, 편광분리부(120)는 제1편광의 레이저 광(LR1)을 모두 투과시켜 위상지연부(130)로 출력할 수 있다. The laser light LR1 of the first polarization output from the light source 110 is provided to the polarization separator 120, and the polarization separator 120 transmits all of the laser light LR1 of the first polarization to the phase delay unit. It can be output as (130).

위상지연부(130)는 편광분리부(120)에서 제공된 제1편광의 레이저 광(LR1)에 1/4λ의 위상차를 발생시키고, 이를 수광부(142)로 출력할 수 있다. The phase delay unit 130 may generate a phase difference of 1/4λ in the laser light LR1 of the first polarization provided from the polarization separator 120 and output this to the light receiving unit 142.

수광부(142)는 반사면이 위상지연부(130)에서 출력되는 제1편광의 레이저 광(LR1)의 광 경로에 대응되도록 배치된 프리즘일 수 있다. 이에, 위상지연부(130)에서 출력된 제1편광의 레이저 광(LR1)은 수광부(142)의 반사면에 의해 재반사 되어 공간스캐너(150)로 제공될 수 있다. The light receiving unit 142 may be a prism whose reflective surface is arranged to correspond to the optical path of the first polarized laser light LR1 output from the phase delay unit 130. Accordingly, the laser light LR1 of the first polarization output from the phase delay unit 130 may be re-reflected by the reflective surface of the light receiving unit 142 and provided to the spatial scanner 150.

이와 같이, 본 실시예의 수광부(142)는 일면에 반사면이 형성된 프리즘으로 구성됨으로써, 수광부(142)에 레이저 광이 통과되는 홀을 형성하지 않아도 되어 수광부(142)의 제작 편의성을 높일 수 있다. In this way, the light receiving unit 142 of this embodiment is composed of a prism with a reflective surface formed on one side, so that there is no need to form a hole through which the laser light passes through the light receiving unit 142, thereby increasing the convenience of manufacturing the light receiving unit 142.

공간스캐너(150)는 제1편광의 레이저 광(LR1)을 기 설정된 각도 범위 내에서 광의 방향을 조절하여 외부로 출력할 수 있다.The spatial scanner 150 can output the first polarized laser light LR1 to the outside by adjusting the direction of the light within a preset angle range.

도 6을 참조하면, 외부로 출력된 제1편광의 레이저 광은 물체(10)에 의해 반사되고, 라이다 장치(102)의 공간스캐너(150)는 물체(10)에 의해 반사된 반사 레이저 광(LR2)을 수신할 수 있다. 공간스캐너(150)는 기 설정된 각도 범위 내에서 반사 레이저 광(LR2)의 방향을 조절하여 수광부(142)로 출력할 수 있다. Referring to FIG. 6, the laser light of the first polarization output to the outside is reflected by the object 10, and the spatial scanner 150 of the LIDAR device 102 detects the reflected laser light reflected by the object 10. (LR2) can be received. The spatial scanner 150 can adjust the direction of the reflected laser light LR2 within a preset angle range and output it to the light receiving unit 142.

여기서, 반사 레이저 광(LR2)은 제1편광의 반사 레이저 광 및 제2편광의 반사 레이저 광을 포함할 수 있다. Here, the reflected laser light LR2 may include reflected laser light of the first polarization and reflected laser light of the second polarization.

수광부(142)에 제공된 반사 레이저 광(LR2) 중 일부, 즉 제1반사 레이저 광(LR2-1)은 수광부(142)의 반사면에 의해 재반사 되어 위상지연부(130)에 제공될 수 있다. 또한, 반사 레이저 광(LR2) 중 나머지, 즉 제2반사 레이저 광(LR2-2)은 수광부(142)의 양측을 통해 제1검출부(160')에 제공될 수 있다. Some of the reflected laser light LR2 provided to the light receiving unit 142, that is, the first reflected laser light LR2-1, may be re-reflected by the reflective surface of the light receiving unit 142 and provided to the phase delay unit 130. . Additionally, the remainder of the reflected laser light LR2, that is, the second reflected laser light LR2-2, may be provided to the first detection unit 160' through both sides of the light receiving unit 142.

이때, 전술한 바와 같이 수광부(142)가 공간스캐너(150)의 일면보다 작은 크기를 가지므로, 제2반사 레이저 광(LR2-2)이 수광부(142)의 간섭 없이 상기 수광부(142)의 양측을 통해 제1검출부(160')로 제공될 수 있다. At this time, as described above, since the light receiving unit 142 has a smaller size than one side of the spatial scanner 150, the second reflected laser light LR2-2 is transmitted to both sides of the light receiving unit 142 without interference from the light receiving unit 142. It can be provided to the first detection unit 160' through.

제1검출부(160')는 제2반사 레이저 광(LR2-2)을 수신하여 물체(10)에 대한 거리를 탐지하고, 그에 따른 물체(10)에 대한 3차원 깊이 맵을 생성할 수 있다. 이러한 제1검출부(160')는 제1필터(161), 제1집광렌즈(163) 및 제1라이다센서(165)를 포함할 수 있다. The first detector 160' may receive the second reflected laser light LR2-2, detect the distance to the object 10, and generate a three-dimensional depth map for the object 10 accordingly. This first detection unit 160' may include a first filter 161, a first converging lens 163, and a first lidar sensor 165.

또한, 위상지연부(130)는 수광부(142)에서 재반사 되어 제공된 제1반사 레이저 광(LR2-1)에 1/4λ의 위상차를 발생시켜 상기 제1반사 레이저 광(LR2-1)의 편광을 변환할 수 있다. 위상지연부(130)는 편광이 변환된 제1반사 레이저 광(LR2-1)을 편광분리부(120)로 출력할 수 있다. In addition, the phase delay unit 130 generates a phase difference of 1/4λ in the first reflected laser light (LR2-1) provided by being re-reflected from the light receiving unit 142, thereby polarizing the first reflected laser light (LR2-1). can be converted. The phase delay unit 130 may output the first reflected laser light (LR2-1) whose polarization has been converted to the polarization separator 120.

편광분리부(120)는 위상지연부(130)를 통해 제공된 제1반사 레이저 광(LR2-1) 중에서 제1편광의 반사 레이저 광은 투과시켜 제1광경로로 출력하고, 제2편광의 반사 레이저 광은 재반사 시켜 제2광경로로 출력할 수 있다. The polarization separator 120 transmits the reflected laser light of the first polarization among the first reflected laser light (LR2-1) provided through the phase delay unit 130 and outputs it through the first optical path, and reflects the second polarized light. The laser light can be reflected again and output through a second optical path.

제2검출부(170)는 편광분리부(120)에서 제2광경로로 출력된 제2편광의 반사 레이저 광을 수신하여 물체(10)에 대한 거리를 탐지하고, 그에 따른 물체(10)에 대한 3차원 깊이 맵을 생성할 수 있다. 제2검출부(170)는 제2필터(171), 제2집광렌즈(173) 및 제2라이다센서(175)를 포함하여 구성될 수 있다. The second detection unit 170 receives the reflected laser light of the second polarization output from the polarization separator 120 to the second optical path, detects the distance to the object 10, and detects the distance to the object 10 accordingly. A 3D depth map can be created. The second detection unit 170 may be configured to include a second filter 171, a second condenser lens 173, and a second lidar sensor 175.

또한, 본 실시예의 라이다 장치(102)는 제1검출부(160')의 출력과 제2검출부(170)의 출력을 합산하여 최종 결과로 출력할 수 있다.Additionally, the LIDAR device 102 of this embodiment may add the output of the first detector 160' and the output of the second detector 170 and output the final result.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 라이다 장치(100, 101, 102)는 수광부(140, 141, 142) 및 편광분리부(120)를 통해 외부에서 수신된 반사 레이저 광(LR2)의 일부를 제1검출부(160, 160')로 제공하여 물체(10)를 탐지하도록 하고, 상기 반사 레이저 광(LR2)의 나머지를 제2검출부(170)로 제공하여 물체(10)를 탐지하도록 할 수 있다. As described above, the LiDAR devices 100, 101, and 102 according to various embodiments of the present invention receive reflected laser light from the outside through the light receiving units 140, 141, 142 and the polarization separation unit 120. A part of LR2) is provided to the first detection units 160 and 160' to detect the object 10, and the remainder of the reflected laser light LR2 is provided to the second detection unit 170 to detect the object 10. It can be detected.

그리고, 라이다 장치(100, 101, 102)는 제1검출부(160, 160')의 출력과 제2검출부(170)의 출력을 정합하여 합산하고, 합산된 신호를 물체(10)에 대한 최종 탐지 결과로 출력할 수 있다. Then, the LIDAR devices 100, 101, and 102 match and add the output of the first detectors 160 and 160' and the output of the second detector 170, and use the summed signal as the final signal for the object 10. It can be output as a detection result.

따라서, 본 발명의 라이다 장치(100, 101, 102)는 외부에서 수신된 반사 레이저 광(LR2)의 손실 발생을 방지하여 수광 효율을 높일 수 있으며, 이로 인해 외부의 물체(10)에 대한 정확한 거리 탐지 및 정확한 3차원 깊이 맵을 생성할 수 있으며, 물체(10)에 대한 최대 탐지 가능 거리가 증가될 수 있다. Therefore, the LiDAR devices 100, 101, and 102 of the present invention can increase light reception efficiency by preventing loss of reflected laser light LR2 received from the outside, thereby accurately detecting the external object 10. Distance detection and accurate three-dimensional depth maps can be generated, and the maximum detectable distance for an object 10 can be increased.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art will be able to make various modifications and variations without departing from the essential quality of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention shall be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto shall be construed as being included in the scope of rights of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치는, 외부의 물체에 의해 반사된 레이저 광을 분할하여 2개의 검출부 각각을 통해 물체에 대한 탐지가 이루어지도록 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 라이다 장치는, 수신되는 레이저 광의 손실 발생을 방지하여 탐지 대상인 물체에 대한 인식 정확도를 높이고, 그에 따른 물체에 대한 거리 탐지 및 3차원 깊이 맵 생성의 정확도를 높일 수 있다. 이러한 본 발명의 라이다 장치는, 관제시스템 또는 보안시스템 및 이들의 관련 기술분야에서 이용될 수 있다. The LiDAR device according to an embodiment of the present invention can split the laser light reflected by an external object and detect the object through each of two detection units. Therefore, the LiDAR device of the present invention can prevent the loss of received laser light, thereby increasing the recognition accuracy of the object that is the detection target, and thereby increasing the accuracy of detecting the distance to the object and generating a 3D depth map. The lidar device of the present invention can be used in control systems or security systems and their related technical fields.

100, 101, 102: 라이다 장치
110: 광원
120: 편광분리부
130: 위상지연부
140, 141, 142: 수광부
150: 공간스캐너
160: 제1검출부
170: 제2검출부
100, 101, 102: LiDAR device
110: light source
120: Polarization separation unit
130: Phase delay unit
140, 141, 142: light receiving unit
150: Space scanner
160: First detection unit
170: Second detection unit

Claims (10)

레이저 광을 발생시키는 광원;
상기 레이저 광을 외부로 출력하고, 상기 레이저 광에 대하여 외부의 물체로부터 반사된 반사 레이저 광을 수광하며, 수광된 상기 반사 레이저 광 중에서 일부 반사 레이저 광은 통과시키고, 나머지 반사 레이저 광은 일면을 통해 재반사 시키는 수광부;
상기 광원과 상기 수광부 사이에 배치되고, 상기 레이저 광을 투과시켜 상기 수광부를 통해 외부로 출력하고, 상기 수광부를 통과한 상기 일부 반사 레이저 광 중 제1편광의 반사 레이저 광은 투과시켜 제1광경로로 출력하고, 상기 일부 반사 레이저 광 중 제2편광의 반사 레이저 광은 반사시켜 제2광경로로 출력하는 편광분리부;
상기 수광부의 일측에 배치되고, 상기 수광부에서 재반사 된 상기 나머지 반사 레이저 광을 수신하여 검출하는 제1검출부; 및
상기 편광분리부의 일측에 배치되고, 상기 편광분리부에서 재반사 된 상기 제2편광의 레이저 광을 수신하여 검출하는 제2검출부를 포함하고,
상기 제1검출부의 출력과 상기 제2검출부의 출력을 합산하여 상기 물체에 대한 최종 탐지 결과를 출력하는 동축 구조의 라이다 장치.
A light source that generates laser light;
Outputs the laser light to the outside, receives reflected laser light reflected from an external object with respect to the laser light, passes some of the reflected laser light among the received reflected laser light, and passes the remaining reflected laser light through one side. A light receiving unit that re-reflects;
It is disposed between the light source and the light receiving unit, transmits the laser light and outputs it to the outside through the light receiving unit, and transmits the reflected laser light of the first polarization among the partially reflected laser light that has passed through the light receiving unit to a first optical path. a polarization separator for outputting a second polarized laser light among the partially reflected laser light and reflecting the reflected laser light to a second optical path;
a first detection unit disposed on one side of the light receiving unit and receiving and detecting the remaining reflected laser light re-reflected from the light receiving unit; and
A second detection unit disposed on one side of the polarization separator and receiving and detecting the laser light of the second polarization reflected from the polarization separator,
A lidar device with a coaxial structure that adds the output of the first detector and the output of the second detector to output a final detection result for the object.
제1항에 있어서,
상기 수광부는,
상기 일면이 오목 거울로 형성되고, 중앙부에 상기 레이저 광 및 상기 일부 반사 레이저 광이 통과하는 홀이 형성된 동축 구조의 라이다 장치.
According to paragraph 1,
The light receiving unit,
A lidar device having a coaxial structure in which one surface is formed of a concave mirror and a hole through which the laser light and part of the reflected laser light passes is formed in the central portion.
제1항에 있어서,
상기 수광부는,
상기 일면이 평판 거울로 형성되고, 중앙부에 상기 레이저 광 및 상기 일부 반사 레이저 광이 통과하는 홀이 형성된 동축 구조의 라이다 장치.
According to paragraph 1,
The light receiving unit,
A lidar device having a coaxial structure in which one surface is formed of a flat mirror and a hole through which the laser light and part of the reflected laser light passes is formed in the central portion.
제1항에 있어서,
상기 수광부는,
상기 편광분리부 방향으로 반사면이 형성되어 상기 레이저 광 및 상기 일부 반사 레이저 광을 재반사 시키는 프리즘인 동축 구조의 라이다 장치.
According to paragraph 1,
The light receiving unit,
A lidar device with a coaxial structure, which is a prism in which a reflective surface is formed in the direction of the polarization separator to re-reflect the laser light and some of the reflected laser light.
제1항에 있어서,
상기 편광분리부와 상기 수광부 사이에 배치되어 상기 레이저 광 및 상기 일부 반사 레이저 광 각각에 위상차를 발생시키는 위상지연부를 더 포함하는 동축 구조의 라이다 장치.
According to paragraph 1,
A lidar device having a coaxial structure further comprising a phase delay unit disposed between the polarization separator and the light receiving unit to generate a phase difference in each of the laser light and the partially reflected laser light.
제5항에 있어서,
상기 위상지연부는 1/4 파장판(quarter-wave plate)인 동축 구조의 라이다 장치.
According to clause 5,
The phase delay unit is a coaxial LiDAR device in which the phase delay unit is a quarter-wave plate.
제1항에 있어서,
상기 제1검출부는,
상기 수광부에서 재반사 된 상기 나머지 반사 레이저 광을 투과시키는 제1필터;
상기 제1필터를 투과한 상기 나머지 반사 레이저 광을 집광시키는 제1집광렌즈; 및
상기 제1집광렌즈에 의해 집광된 상기 나머지 반사 레이저 광을 수신하여 상기 물체에 대한 3차원 깊이 맵을 생성하는 제1라이다센서를 포함하는 동축 구조의 라이다 장치.
According to paragraph 1,
The first detection unit,
a first filter that transmits the remaining reflected laser light re-reflected from the light receiving unit;
a first condenser lens that condenses the remaining reflected laser light that has passed through the first filter; and
A lidar device with a coaxial structure including a first lidar sensor that receives the remaining reflected laser light collected by the first condenser lens and generates a three-dimensional depth map for the object.
제1항에 있어서,
상기 제2검출부는,
상기 편광분리부에서 상기 제2광경로로 출력된 상기 제2편광의 반사 레이저 광을 투과시키는 제2필터;
상기 제2필터를 투과한 상기 제2편광의 반사 레이저 광을 집광하는 제2집광렌즈; 및
상기 제2집광렌즈에 의해 집광된 상기 제2편광의 반사 레이저 광을 수신하여 상기 물체에 대한 3차원 깊이 맵을 생성하는 제2라이다센서를 포함하는 동축 구조의 라이다 장치.
According to paragraph 1,
The second detection unit,
a second filter transmitting the reflected laser light of the second polarization output from the polarization separator to the second optical path;
a second condenser lens that focuses the reflected laser light of the second polarization that has passed through the second filter; and
A lidar device of a coaxial structure including a second lidar sensor that receives reflected laser light of the second polarization condensed by the second condenser lens and generates a three-dimensional depth map for the object.
제1항에 있어서,
상기 제1검출부 및 상기 제2검출부는,
상기 물체, 상기 수광부 및 상기 편광분리부 중 적어도 하나를 기준으로 동일한 거리에 배치되는 동축 구조의 라이다 장치.
According to paragraph 1,
The first detection unit and the second detection unit,
A lidar device with a coaxial structure disposed at the same distance from at least one of the object, the light receiving unit, and the polarization separator.
제1항에 있어서,
상기 제1편광의 반사 레이저 광은 상기 레이저 광과 동일 편광상태를 갖는 동축 구조의 라이다 장치.
According to paragraph 1,
A lidar device having a coaxial structure in which the reflected laser light of the first polarization has the same polarization state as the laser light.
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