KR101909327B1 - 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다 - Google Patents

송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다는 수평면과 소정의 제1 각도를 이루도록 배치되고, 중공(hole) 및 반사면을 구비하는 홀미러(hole mirror), 상기 홀미러의 반사면의 반대면을 향하도록 배치되고, 상기 홀미러의 중공으로 펄스 레이저를 출력하는 광원, 상기 중공을 통과한 상기 펄스 레이저가 측정 타겟으로 진행하도록, 콜리메이트 빔(collimated beam)을 생성하고, 상기 측정 타겟에서 반사된 광을 수광하여 상기 홀미러에 전달하는 송수광 공유 렌즈, 및 상기 홀미러의 반사면을 향하도록 배치되고, 상기 반사면에서 반사된 광을 전기신호로 변환하는 광검출부를 포함할 수 있다.

Description

송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다{SCANNING LIDAR HAVING OPTICAL STRUCTURES THAT SHARE A TRANSMISSION RECEIVING LENS}
본 발명은 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다에 관한 것이다.
최근, 지능형 자동차 및 스마트카 분야에서는 돌발상황에 대한 차량의 능동적 대처기능을 요구하고 있다. 즉, 보행자의 급작스런 출현을 인지하거나, 어두운 야간에 조명의 범위를 벗어난 곳에 대한 장애물을 사전에 감지하거나, 우천시 전조등 조명의 약화로 인한 장애물을 감지하거나, 또는 도로 파손을 사전에 감지하는 등, 운전자와 보행자의 안전을 위협하는 상황을 사전에 확인할 필요가 있다.
이러한 요구에 대해, 윈드실드 또는 차량의 전방에 설치되어, 자체 출사광을 기반으로 차량이 움직이는 경우 전방의 물체를 확인하여 사전에 운전자에게 경고함을 물론, 차량 스스로가 정지 또는 회피하는데 기초가 되는 영상을 차량의 전자제어유닛(electronic control unit; ECU)에 전달하고, ECU는 이 영상을 이용하여 각종 제어를 수행하게 되는데, 이러한 영상을 획득하는 것을 스캐너(scanner)라 한다.
종래 스캐너로서는, 레이더(radio detection and ranging; RADAR) 장비가 사용되었다. 레이더는 마이크로파(극초단파, 10cm 내지 100cm 파장) 정도의 전자기파를 물체에 발사시켜 그 물체에서 반사되는 전자기파를 수신하여 물체와의 거리, 방향, 고도 등을 알아내는 무선감시장치로서, 차량용 스캐너에 이용되고 있으나, 가격이 고가이므로 다양한 차종에 보급이 용이하지 않은 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 라이다(light detection and ranging; LiDAR)를 이용한 스캐너가 개발되고 있다. 라이다는, 펄스 레이저광을 대기중에 발사해 그 반사체 또는 산란체를 이용하여 거리 또는 대기현상 등을 측정하는 장치로서, 레이저 레이더라고도 한다. 반사광의 시간측정은 클럭펄스로 계산하며, 그 진동수 30㎒로 5m, 150㎒로 1m의 분해능을 가진다.
현재, 차량에 탑재되는 라이다(LiDAR)로서, 360도 라이다(LiDAR)가 개발되고 있으나, 종래의 스캐닝 라이다 기술은 고출력 레이저 다이오드로부터 출력되는 확산 빔을 i) 콜리메이션 렌즈를 통하여 평행광으로 집광하여 송출하고, 물체에서 반사된 광 신호는 대구경 ii) 집광렌즈를 통하여 초점거리에 검출기를 위치시키는 광학계 구조로서, 최소 2개 이상의 복수의 렌즈를 요구한다.
스캐닝 라이다에 있어서 광학계의 미세한 정렬 작업은 필수적이며, 이러한 정렬 작업은 스캐닝 라이다에 포함된 렌즈의 수가 증가할수록 정렬대상이 늘어나기 때문에, 스캐닝 라이다의 가격을 높이는 요인이 된다.
이와 같이, 종래의 360도 라이더 스캐너는 최소 2개 이상의 복수의 렌즈가 필요하고, 그에 따라 레이저와 송광렌즈 및 수광렌즈와 검출기 등으로 구성되는 다수의 정렬점이 존재하게 된다. 또한, 다수 렌즈의 적용에 따른 코팅비용 등으로 인한 제조 비용이 요구되어, 제조단가의 하락에 한계가 있었다.
본 발명의 목적은 가격의 고가로 인해 수요에 따른 보급이 용이하지 않은 문제점을 해결하고자, 제조비용을 절감할 수 있는 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 광학계의 구조를 단순화하고 부품의 수를 최소화하여, 소형이면서 저가로 공급이 가능한 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 송수광학계 일체형 렌즈를 공유하는 구조로서, 조립공정이 간소화되는 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다는 수평면과 소정의 제1 각도를 이루도록 배치되고, 중공(hole) 및 반사면을 구비하는 홀미러(hole mirror), 상기 홀미러의 반사면의 반대면을 향하도록 배치되고, 상기 홀미러의 중공으로 펄스 레이저를 출력하는 광원, 상기 중공을 통과한 상기 펄스 레이저가 측정 타겟으로 진행하도록, 콜리메이트 빔(collimated beam)을 생성하고, 상기 측정 타겟에서 반사된 광을 수광하여 상기 홀미러에 전달하는 송수광 공유 렌즈, 및 상기 홀미러의 반사면을 향하도록 배치되고, 상기 반사면에서 반사된 광을 전기신호로 변환하는 광검출부를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 소정의 제1 각도는 45도 이고, 상기 45도의 각도로 인해서, 상기 송수광 공유 렌즈에서 수광되어 상기 홀미러의 반사면에 전달되는 광은 타원의 형상으로 상기 홀미러에 도달할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 광원과 상기 광검출부는, 서로 수직으로 배치될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 광원과 상기 광검출부는 동축 상에 배치되고, 상기 펄스 레이저가 상기 중공을 통과하여 상기 측정 타겟으로 진행하도록, 상기 홀미러와 소정의 제2 각도를 이루고, 상기 중공에 배치되는 중공 미러를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 중공 미러가 상기 홀미러와 이루는 상기 소정의 제2 각도는 직각일 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 중공 미러는 상기 홀미러의 상기 중공을 관통하고, 상기 중공 미러의 반사면은 상기 광원 및 상기 송수광 공유 렌즈를 향하도록 배치될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 홀미러는 상기 중공을 포함하고, 외면이 닫힌 형상의 타원, 사각형 또는 원형으로 구현될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 광원은 서로 다른 채널에 해당하는 적어도 2 이상의 펄스 레이저를 출력하는 다채널 광원이고, 상기 송수광 공유 렌즈는 상기 적어도 2 이상의 펄스 레이저 각각의 콜리메이트 빔을 생성하고, 상기 측정 타겟에서 반사된 서로 다른 채널에 해당하는 적어도 2 이상의 반사광을 수광하고, 상기 광검출부는 상기 반사면에서 반사된 상기 서로 다른 채널에 해당하는 적어도 2이상의 반사광 각각을 전기신호로 변환하는 광검출기를 적어도 2이상 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 가격의 고가로 인해 수요에 따른 보급이 용이하지 않은 문제점을 해결하고자, 제조비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 광학계의 구조를 단순화하고 부품의 수를 최소화하여, 소형이면서 저가로 공급이 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 송수광학계 일체형 렌즈를 공유하는 구조로서, 조립공정이 간소화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다를 나타내는 도면이다.
도 3는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다에 구비되는 홀 미러(hole mirror)의 예를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다는 광원(110), 광검출부(120), 홀미러(130) 및 송수광 공유 렌즈(140)를 포함할 수 있다. 그리고 로테이션 미러(150)를 추가적으로 포함할 수 있다.
다만, 도 1을 통하여 설명되는 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다는, 본 발명에 따른 특징적인 기능을 소개함에 있어서, 필요한 구성요소만이 도시된 것으로서, 그 외 다양한 구성요소가 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다에 포함될 수 있음은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명하다.
그리고, 도 1 의 로테이션 미러(150)는 수평면과 소정의 각도를 이루고, 중심축이 기울어져 회전하는 구성으로 도시되어 있지만, 이는 본 발명에 따른 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다에서 입출력(송수신)되는 펄스 레이저(111, 112) 또는 반사된 광(121. 122)의 경로를 시각적으로 구분하여 설명하기 위한 것으로, 본 발명이 도 1에 도시된 로테이션 미러(150)에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 광원(110)은 펄스 레이저(111, 112)를 출력할 수 있는 구성으로, 구체적으로 광원(110)은 홀미러(130)에 구비된 반사면의 반대면을 향하도록 배치될 수 있고, 홀미러(130)에 구비된 중공(hole)으로 펄스 레이저를 출력할 수 있다.
한편, 본 발명에 포함되는 광원(110)은 서로 다른 채널에 해당하는 적어도 2 이상의 펄스 레이저를 출력하는 다채널 광원이 될 수 있고, 이와 관련된 구체적인 예는 도 3을 통하여 설명한다.
광검출부(120)는 홀미러(130)의 반사면을 향하도록 배치될 수 있으며, 측정 타겟에서 반사되어 돌아오는 광(121, 122)이 송수광 공유 렌즈(140)를 통과한 후, 홀미러(130)의 반사면에 도달하여 해당 반사면에서 반사된 광을 수신하여 전기신호로 변환할 수 있다. 그리고, 광검출부(120)는 변환한 전기신호를 외부로 출력될 수 있다.
홀미러(130)는 중공 및 반사면을 구비하는 구성으로, 광원(110)에서 출력된 펄스 레이저(111, 112)를 구비된 중공을 통하여 송수광 공유 렌즈(140)에 전달하고, 측정 타겟에서 반사(121, 122)되어 송수광 공유 렌즈(140)를 통과한 반사광을 구비된 반사면으로 반사시켜 광검출부(120)에 전달할 수 있다.
한편, 홀미러(130)는 수평면과 소정의 제1각도를 이루도록 배치될 수 있는데, 여기서, 소정의 제1각도는 45도가 될 수 있으며, 해당 소정의 제1각도로 인해서, 측정 타겟에서 반사된 광이 송수광 공유 렌즈(140)에서 수광되어 홀미러에 전달될 때, 그 전달되는 반사광의 형상이 타원의 형상이 될 수 있다.
이렇듯, 본 발명에 따른 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다에서, 광검출부(120)에 도달하기 직전 단계인 홀미러(130)에 도달하는 반사광이 타원의 형상으로 홀미러(130)의 반사면에 도달하기 때문에, 홀미러(130)가 홀을 구비하고, 그 구비된 홀로 인해서 손실이 발생될 수 있지만, 그 손실의 크기는 크지 않게 된다.
송수광 공유 렌즈(140)는 홀미러(130)의 반사면과 로테이션 미러(150)의 사이에 배치되고, 측정 타겟으로 진행하는 펄스 레이저가 측정 타겟으로 지향성 있게 진행하도록, 펄스 레이저를 집광하여 콜리메이트 빔(collimated beam, 111, 112)을 생성하고, 측정 타겟에서 반사된 광(121, 122)을 수광하여 홀미러(130)에 전달하는 기능을 수행한다. 즉, 본 발명은 송수광 공유 렌즈(140)를 통하여 기존의 스캐닝 라이다에서 별개의 렌즈인 콜리메이션 렌즈 및 집광렌즈를 통하여 개별적으로 수행되는 기능을 하나의 렌즈(140)를 통하여 수행할 수 있도록 한다.
그 결과, 본 발명에 따르면, 광학계의 정렬점이 기존의 스캐닝 라이다와 비교하여 감소하게 되고, 미세한 정렬 작업의 공정 및 렌즈 코팅 공정 등이 감소하게 되어, 제조비용이 절감될 수 있으며, 조립 공정 또한 간소화될 수 있게 된다.
한편, 도 1에 도시된 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다는 광원(110)과 광검출부(120)가 동축 상에 배치된 구조를 가진다. 이를 위해서, 도 1에 도시된 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다는 광원(110)에서 출력된 펄스 레이저가 홀미러(130)에 구비된 중공을 통과하여 측정 타겟으로 진행하도록 하는 중공 미러(131)를 추가적으로 포함할 수 있다.
구체적으로, 중공 미러(131)는 홀미러(130)와 소정의 제2각도를 이루도록 배치될 수 있으며, 여기서, 소정의 제2각도는 직각(90도)이 될 수 있다. 그리고, 중공 미러(131)는 홀미러(130)에 구비된 중공을 관통하도록 배치될 수 있으며, 중공 미러(131)의 반사면은 광원(110) 및 송수광 공유 렌즈(140)를 향하도록 배치될 수 있다.
결국, 중공 미러(131)를 통하여, 본 발명에 따른 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다는 광원(110)과 광검출부(120)가 동축 상에 배치되도록 하여 스캐닝을 수행할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다를 나타내는 도면이다.
도 2을 참조하면, 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다는 광원(210), 광검출부(220), 홀미러(230) 및 송수광 공유 렌즈(240)를 포함할 수 있다. 그리고 로테이션 미러(250)를 추가적으로 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다는 도 1과 많은 부분 유사하지만, 광원(210)과 광검출부(220)가 동축 상에 배치되지 않고, 서로 수직(90도)을 이루도록 배치된다.
이러한 광원(210) 및 광검출부(220)의 수직 배치로 인해서, 도 2에 되시된 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다는 도 1에서 설명된 중공 미러(131)를 포함하지 않더라도 스캐닝 기능을 수행할 수 있다.
구체적으로, 광원(210)은 펄스 레이저(211, 212)를 출력할 수 있는 구성으로, 광원(210)은 홀미러(230)에 구비된 반사면의 반대면을 향하도록 배치되어, 홀미러(230)에 구비된 중공으로 직접 펄스 레이저를 출력할 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 광원(210) 역시 서로 다른 채널에 해당하는 적어도 2 이상의 펄스 레이저를 출력하는 다채널 광원이 될 수 있으며, 이와 관련된 구체적인 예는 도 3을 통하여 설명한다.
그리고, 앞서 설명한 광원(210) 및 광검출부(220)의 수직 배치와 중공 미러의 부재를 제외한 나머지 구성들(230, 240, 250 등)은 도 1을 통하여 설명된 구성들(130, 140, 150 등)과 동일하므로, 반복되는 설명은 생략한다.
도 3는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다는 광원(311, 312, 31n), 광검출부(321, 322, 32n), 홀미러(330) 및 송수광 공유 렌즈(340)를 포함할 수 있다. 그리고 로테이션 미러(350)를 추가적으로 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다는 도 1 및 도 2를 통하여 설명된 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다, 특히 도 2의 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다와 많은 부분 유사하지만, 도 3에 도시된 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다는 복수의 채널(다채널) 광을 출력하는 다채널 광원(311, 312, 31n) 및 복수의 광검출기(321, 322, 32n)를 포함한 예이다.
즉, 도 3에 도시된 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다는 하나의 광원이 아닌 서로 다른 채널에 해당하는 적어도 2 이상의 펄스 레이저를 출력하는 다채널 광원(311, 312, 31n)으로 펄스 레이저(311a, 312a)를 출력할 수 있다.
그리고, 도 3에 도시된 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다는 송수광 공유 렌즈(340)를 통하여, 다채널 광원(311, 312, 31n)에서 출력된 적어도 2 이상의 펄스 레이저 각각의 콜리메이트 빔(311a, 312a)을 생성할 수 있다. 또한, 측정 타겟에서 반사된 서로 다른 채널에 해당하는 적어도 2 이상의 반사광(321a, 321b, 322a, 322b)을 수광하여 홀미러(340)에 전달할 수 있다.
그리고, 도 3에 도시된 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다는 적어도 2이상의 광검출기(321, 322, 32n)를 구비하는 광검출부(321, 322, 32n)를 통하여, 홀미러(330)의 반사면에서 반사된 서로 다른 채널에 해당하는 적어도 2 이상의 반사광 각각을 수신하여 전기신호로 변환할 수 있다.
도 3에 도시된 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다는 도 2에 도시된 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다가 변형된 예이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 도 1에서 설명된 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다가 복수의 채널광을 출력하는 다채널 광원및 복수의 광검출기를 포함하도록 변형된 예를 포함한다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다에 구비되는 홀 미러(hole mirror)의 예를 나타내는 도면이다.
도 4(a)를 참조하면, 홀미러(410)는 중공(411)을 포함하고, 외면이 닫힌 형상의 사각형으로 구현될 수 있다. 그리고, 도 4(b)를 참조하면, 홀미러(420)는 중공(421)을 포함하고, 외면이 닫힌 형상의 타원으로 구현될 수 있다.
도 4(a) 및 도 4(b)를 통하여 도시되는 홀미러(410, 420)는 구체적인 예시일 뿐이며, 본 발명에 따른 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다에 포함되는 홀미러(410, 420)는 중공을 포함하되, 외면이 닫힌 형상의 타원, 사각형 또는 원형으로 다양하게 구현될 수 있다.
결국, 본 발명에 따른 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다는 제조비용을 절감하여 가격의 고가로 인해 수요에 따른 보급이 용이하지 않은 문제점을 해결할 수 있고, 광학계의 구조를 단순화하고 부품의 수를 최소화하여, 소형이면서 저가로 공급이 가능하며, 조립공정이 간소화될 수 있다.
따라서, 이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (11)

  1. 수평면과 소정의 제1 각도를 이루도록 배치되고, 중공(hole) 및 반사면을 구비하는 홀미러(hole mirror);
    상기 홀미러의 일측에서 상기 중공으로 펄스 레이저를 출력하는 광원;
    상기 홀미러와 소정의 제2 각도를 이루도록 배치되는 중공 미러;
    상기 중공을 통과한 상기 펄스 레이저가 측정 타겟으로 진행하도록, 콜리메이트 빔(collimated beam)을 생성하고, 상기 측정 타겟에서 반사된 광을 수광하여 상기 홀미러에 전달하는 송수광 공유 렌즈; 및
    상기 홀미러에서 반사된 광을 수광하여 전기신호로 변환하는 광검출부를 포함하며,
    상기 홀미러는 외면이 닫힌 형상의 사각형, 타원형 또는 원형으로 이루어지고,
    상기 광원과 상기 광검출부는 동축 상에 배치되며,
    상기 중공 미러는 상기 홀미러의 중공을 관통하도록 배치되고,
    상기 광원과 상기 광검출부가 배치된 축 상에 상기 중공 미러가 배치되어 상기 광원 및 상기 광검출부가 상기 송수광 공유 렌즈와 정렬되는 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홀미러는,
    상기 송수광 공유 렌즈와 마주보는 면에 반사면을 구비하는 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광원은 상기 홀미러의 반사면의 반대면을 향하도록 배치되고,
    상기 광검출부는 상기 홀미러의 반사면을 향하도록 배치되는 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 소정의 제1 각도는 45도 이고,
    상기 45도의 각도로 인해서, 상기 송수광 공유 렌즈에서 수광되어 상기 홀미러의 반사면에 전달되는 광은 타원의 형상으로 상기 홀미러에 도달하는 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 중공 미러가 상기 홀미러와 이루는 상기 소정의 제2 각도는 직각인 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 중공 미러의 반사면은,
    상기 광원 및 상기 송수광 공유 렌즈를 향하도록 배치되는 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다.
  9. 삭제
  10. 제3항에 있어서,
    상기 광원은,
    서로 다른 채널에 해당하는 적어도 2 이상의 펄스 레이저를 출력하는 다채널 광원이고,
    상기 송수광 공유 렌즈는,
    상기 적어도 2 이상의 펄스 레이저 각각의 콜리메이트 빔을 생성하고, 상기 측정 타겟에서 반사된 서로 다른 채널에 해당하는 적어도 2 이상의 반사광을 수광하고,
    상기 광검출부는,
    상기 반사면에서 반사된 상기 서로 다른 채널에 해당하는 적어도 2이상의 반사광 각각을 전기신호로 변환하는 광검출기를 적어도 2이상 구비하는 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다.
  11. 제1항에 있어서,
    회전하면서 상기 콜리메이트 빔을 반사하여 상기 측정 타겟으로 진행하도록 하고, 회전하면서 상기 측정 타겟에서 반사된 광을 반사하여 상기 송수광 공유 렌즈로 전달하는 로테이션 미러를 더 포함하는 송수광 렌즈를 공유하는 광학계 구조를 가지는 스캐닝 라이다.
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