KR101911601B1

KR101911601B1 - Optical rangefinder

Info

Publication number: KR101911601B1
Application number: KR1020160114028A
Authority: KR
Inventors: 한영근; 심영보
Original assignee: 한양대학교 산학협력단
Priority date: 2016-09-05
Filing date: 2016-09-05
Publication date: 2018-10-24
Also published as: KR20180026997A

Abstract

광학식 거리계 시스템이 제공된다. 광학식 거리계 시스템은 광원; 상기 광원에서 제공되는 광이 입력 및 출력되고, 상기 광의 출력 방향이 입력 방향과 상이하도록 상기 광의 경로 변경이 가능한 광 경로 가변 모듈; 및 상기 광 경로 가변 모듈에서 출력된 광이 반사되는 반사면을 갖는 반사 거울을 포함하며, 상기 광 경로 가변 모듈에서의 상기 광 경로의 변경으로 상기 반사면에서 상기 광의 반사 지점들이 변경된다.An optical rangefinder system is provided. The optical rangefinder system includes a light source; An optical path variable module capable of changing the path of the light so that the light provided from the light source is input and output and the output direction of the light is different from the input direction; And a reflecting mirror having a reflecting surface on which the light output from the light path varying module is reflected, wherein the changing of the light path in the light path varying module alters the reflection points of the light on the reflecting surface.

Description

광학식 거리계 시스템{OPTICAL RANGEFINDER}{OPTICAL RANGEFINDER}

본 발명은 광학식 거리계 시스템에 관련된 것으로, 보다 상세하게는 주변 지형 및 사물의 3차원 공간 및 거리 측정이 가능한 광학식 거리계 시스템에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical rangefinder system, and more particularly, to an optical rangefinder system capable of measuring three-dimensional space and distance of a surrounding terrain and an object.

일반적으로, 라이다(light detection and ranging)는 대기 중의 온도, 습도 및 먼지, 연기, 에어로졸, 구름입자 등의 존재와 이동을 측정하기 위한 레이더로서, 가시광선이나 적외선 등의 레이저광선을 이용하며, 방출된 레이저광의 펄스는 떠다니는 입자에 의하여 후방 산란되고, 이 산란된 펄스가 지상관측소에서 수신하는 방식으로 측정하게 된다.In general, light detection and ranging is a radar for measuring the presence and movement of atmospheric temperature, humidity and dust, smoke, aerosols, cloud particles, etc., and uses laser light such as visible light or infrared light, The pulses of the emitted laser light are backscattered by the floating particles, and the scattered pulses are measured in such a way that they are received at the ground station.

또한, 라이다는 방위 분해능, 거리 분해능이 우수하며, 또한 레이저광은 마이크로파에 비해 도플러 효과가 크다는 것을 이용하여 미세한 저속도 목표물의 속도 측정을 하는 도플러 레이더와, 목표 물체에 대한 분자의 라만 시프트(raman-shift)에 의한 송신광과 다른파장의 수신광을 검출하여 그 파장, 강도 등으로부터 대기 성분분석 등을 동시에 실행하는 라만 레이더 등이 있다.In addition, since Lada is excellent in azimuth resolution and distance resolution, and the laser beam has a Doppler effect greater than that of a microwave, a Doppler radar for measuring the velocity of a minute low velocity target and a Raman shift -shift), and a Raman radar that simultaneously analyzes atmospheric components based on the wavelength, intensity, and the like.

이때, 라이다는 일반적으로 레이저광을 목표지점으로 조사하기 위한 스캔장치를 구비하여 왔다.At this time, Lada generally has a scanning device for irradiating laser light to a target point.

한국 등록특허 제10-1449931호에는 전방위 공간 정보를 얻기 위해서 해당 3차원 공간 스캔장치를 모터 등의 기계적 요소를 이용하여 회전시키는 기술 내용이 개시된다. Korean Patent No. 10-1449931 discloses a technology for rotating a corresponding three-dimensional space scanning device using mechanical elements such as a motor to obtain omnidirectional spatial information.

이러한 기계적 구동 방식은 기계적 요소들의 결합에서 발생하는 유격 및 진동 등의 선천적인 문제를 가지고 있어, 고비용의 정밀 장치를 구현하여야만 성능을 만족할 수 있다. 또한, 기계 장치가 갖는 수명 및 내구성이 문제된다.Such a mechanical driving method has inherent problems such as clearance and vibration generated by the coupling of mechanical elements, and therefore, performance can be satisfied only when a high-precision precision device is implemented. In addition, the lifetime and durability of mechanical devices are problematic.

본 발명은 기계적인 작동 없이 주위 전방위 공간을 측정할 수 있는 광학식 거리계 시스템을 제공한다.The present invention provides an optical ranging system capable of measuring the surrounding omnidirectional space without mechanical operation.

또한, 본 발명은 내구성과 스캔의 속도를 동시에 확보하고, 생산 비용을 절감할 수 있는 광학식 거리계 시스템을 제공한다.Further, the present invention provides an optical rangefinder system capable of simultaneously securing the durability and the scanning speed and reducing the production cost.

본 발명에 따른 광학식 거리계 시스템은 광원; 상기 광원에서 제공되는 광이 입력 및 출력되고, 상기 광의 출력 방향이 입력 방향과 상이하도록 상기 광의 경로 변경이 가능한 광 경로 가변 모듈; 및 상기 광 경로 가변 모듈에서 출력된 광이 반사되는 반사면을 갖는 반사 거울을 포함하며, 상기 광 경로 가변 모듈에서의 상기 광 경로의 변경으로 상기 반사면에서 상기 광의 반사 지점들이 변경된다.An optical ranging system according to the present invention includes a light source; An optical path variable module capable of changing the path of the light so that the light provided from the light source is input and output and the output direction of the light is different from the input direction; And a reflecting mirror having a reflecting surface on which the light output from the light path varying module is reflected, wherein the changing of the light path in the light path varying module alters the reflection points of the light on the reflecting surface.

또한, 상기 광 경로 가변 모듈은 상기 광이 통과하는 액정물질이 제공되는 광 경로부; 복수 개가 서로 조합하여 상기 광 경로부를 에워싸는 전극들; 및 상기 전극들에 전압을 인가하며, 인가되는 전압 크기 조절이 가능한 전원부를 포함하되, 상기 전극들에 인가되는 전압 크기에 따라 상기 액정물질에서의 광 굴절률이 달라질 수 있다.The optical path variable module may further include: a light path portion provided with a liquid crystal material through which the light passes; A plurality of electrodes combined with each other to surround the optical path portion; And a power supply unit for applying a voltage to the electrodes and adjusting a magnitude of voltage to be applied. The optical refractive index of the liquid crystal material may be varied according to a magnitude of a voltage applied to the electrodes.

또한, 상기 전극들은 투명 전극일 수 있다.In addition, the electrodes may be transparent electrodes.

또한, 상기 전극들은 상기 광 경로부의 둘레를 따라 상기 광 경로부의 중심 축을 중심으로 한 쌍씩 서로 마주 배열될 수 있다.In addition, the electrodes may be arranged to face each other around the central axis of the light path portion along the periphery of the light path portion.

또한, 상기 광 경로 가변 모듈은 상기 광이 통과하며, 상기 광이 출력되는 출력단을 갖는 광 도파로; 복수 개가 서로 조합하여 상기 광 도파로를 에워싸는 압전 소자들; 및 상기 압전 소자들에 전압을 인가하며, 인가되는 전압 크기 조절이 가능한 전원부를 포함하되, 상기 압전 소자들에 인가되는 전압 크기에 따라 상기 광 도파로의 출력단이 향하는 방향이 변경될 수 있다.The optical path variable module may include an optical waveguide having an output end through which the light passes and outputting the light; A plurality of piezoelectric elements in combination with each other to surround the optical waveguide; And a power supply unit for applying a voltage to the piezoelectric elements and adjusting a magnitude of a voltage applied thereto. The direction of the output end of the optical waveguide may be changed according to a magnitude of a voltage applied to the piezoelectric elements.

또한, 상기 압전 소자들은 상기 광 도파로의 둘레를 따라 상기 광 도파로의 중심 축을 중심으로 한 쌍씩 서로 마주 배열될 수 있다.The piezoelectric elements may be arranged to face each other around the central axis of the optical waveguide along the periphery of the optical waveguide.

또한, 상기 광 경로 가변 모듈은 상기 광의 경로 상에 순차적으로 위치하는 적어도 두 개 이상의 줌 렌즈를 포함할 수 있다.In addition, the optical path variable module may include at least two or more zoom lenses sequentially positioned on the path of the light.

또한, 상기 반사면은 상기 광의 입력 방향과 동일한 축을 중심으로 360° 방향으로 제공될 수 있다.Further, the reflection surface may be provided in a 360 DEG direction about the same axis as the input direction of the light.

또한, 상기 반사면은 상기 광의 입력 방향과 동일한 축을 중심으로 360° 방향으로 제공되며, 볼록면인 제1영역; 및 상기 제1영역의 상부 또는 하부에 위치하고, 상기 광의 입력 방향과 동일한 축을 중심으로 360° 방향으로 제공되며 오목면인 제2영역을 포함할 수 있다.Also, the reflective surface is provided in a 360-degree direction about the same axis as the input direction of the light, and the first area is a convex surface; And a second region located at the upper or lower portion of the first region and provided in a 360-degree direction about the same axis as the input direction of the light, the second region being a concave surface.

또한, 상기 반사면에서 반사된 상기 광은 주변 지형 및 사물에서 반사된 후 상기 반사 거울로 재입사되고, 상기 광학식 거리계 시스템은, 상기 광원으로부터 상기 광 경로 가변 모듈로 제공되는 광에서 분리된 샘플광과, 상기 반사 거울로 재입사되어 상기 반사면에서 반사된 반사광을 검출되는 광 검출기; 및 상기 샘플광의 출력 시간 정보, 상기 광 경로 가변 모듈에서 출력되는 상기 광 경로 정보, 그리고 상기 반사광의 검출 시간 정보를 통해 상기 주변 지형 및 사물의 3차원 분포를 측량하는 신호 처리부를 더 포함할 수 있다.In addition, the light reflected from the reflecting surface is reflected from the surrounding terrain and objects and then re-enters the reflecting mirror, and the optical odometer system includes sample light separated from light provided from the light source to the light path variable module A photodetector which is again incident on the reflection mirror and detects reflected light reflected from the reflection surface; And a signal processing unit for measuring the three-dimensional distribution of the surrounding terrain and the object through the output time information of the sample light, the optical path information output from the optical path variable module, and the detection time information of the reflected light .

또한, 상기 광 경로 가변 모듈과 상기 반사 거울 사이 구간에 위치하고, 상기 반사광을 상기 광 검출기로 반사시키는 반사면을 갖는 집광 거울을 더 포함하며, 상기 집광 거울의 반사면은 상기 광 경로 가변 모듈에서 출력된 광이 상기 반사 거울 측으로 투과되는 투과 영역을 가질 수 있다.The optical path variable module may further include a condensing mirror located in a section between the optical path variable module and the reflection mirror and having a reflecting surface for reflecting the reflected light to the photodetector, And a transmissive region through which the reflected light is transmitted to the reflective mirror side.

본 발명에 의하면, 광 경로 가변 모듈에서의 전기적 제어로 360도 전방위 공간상에 광을 스캔할 수 있으므로, 내구성 및 공간 스캔의 속도가 향상될 수 있다.According to the present invention, since light can be scanned in 360 degrees omnidirectional space by electrical control in the optical path variable module, the durability and speed of spatial scanning can be improved.

또한 본 발명에 의하면, 광학식 거리계 시스템에서 기계적 구동 방식에 비해 간단한 구조로 360도 전방위 공간상에 광을 스캔할 수 있으므로, 생산 비용이 절감될 수 있다.In addition, according to the present invention, the optical distance measuring system can scan light in 360 degree omnidirectional space with a simple structure as compared with the mechanical driving system, so that the production cost can be reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학식 거리계 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 경로 가변 모듈을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 광 경로 가변 모듈의 단면을 나타내는 도면이다.
도 4는 전극들에 전압 인가에 따른 광의 굴절을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 경로 가변 모듈을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 광 경로 가변 모듈의 단면을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광 경로 가변 모듈을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 8의 광 경로 가변 모듈의 단면을 나타내는 도면이다.
도 9는 광 도파로의 변형으로 출력단이 향하는 방향이 변경된 일 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사 거울을 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반사 거울을 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반사 거울을 나타내는 사시도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 집광 거울을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 집광 거울을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학식 거리계 시스템을 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광학식 거리계 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a diagram of an optical odometer system in accordance with an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an optical path variable module according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of the optical path variable module of FIG.
4 is a view showing the refraction of light according to the application of a voltage to the electrodes.
5 is a diagram illustrating an optical path variable module according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of the optical path variable module of FIG.
7 is a view illustrating an optical path variable module according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the optical path variable module of FIG. 8. FIG.
9 is a diagram showing an example in which the direction in which the output end is directed is changed by deformation of the optical waveguide.
10 is a perspective view showing a reflection mirror according to an embodiment of the present invention.
11 is a perspective view showing a reflection mirror according to another embodiment of the present invention.
12 is a perspective view showing a reflection mirror according to another embodiment of the present invention.
13 is a view showing a condensing mirror according to an embodiment of the present invention.
14 is a view showing a condensing mirror according to another embodiment of the present invention.
15 is a diagram illustrating an optical rangefinder system according to another embodiment of the present invention.
16 is a diagram showing an optical rangefinder system according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when an element is referred to as being on another element, it may be directly formed on another element, or a third element may be interposed therebetween. Further, in the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for an effective explanation of the technical content.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.Also, while the terms first, second, third, etc. in the various embodiments of the present disclosure are used to describe various components, these components should not be limited by these terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. Thus, what is referred to as a first component in any one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and exemplified herein also includes its complementary embodiment. Also, in this specification, 'and / or' are used to include at least one of the front and rear components.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다. The singular forms "a", "an", and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. It is also to be understood that the terms such as " comprises "or" having "are intended to specify the presence of stated features, integers, Should not be understood to exclude the presence or addition of one or more other elements, elements, or combinations thereof. Also, in this specification, the term "connection " is used to include both indirectly connecting and directly connecting a plurality of components.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학식 거리계 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a diagram of an optical odometer system in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 광학식 거리계 시스템(100)은 광을 이용하여 주변 지형 및 사물의 3차원 공간 및 거리를 측정한다. 이러한 광학식 거리계 시스템(100)은 자율 주행 자동차, 로봇, 군사, 항공 측량, 기상 측량, 산업측량 등에 적용될 수 있다. 본 실시 예에서는 레이저 광을 이용한 거리계 시스템(LIDAR)를 예를 들어 설명한다.Referring to FIG. 1, the optical odometer system 100 uses light to measure the three-dimensional space and distance of the surrounding terrain and objects. The optical odometer system 100 may be applied to autonomous vehicles, robots, military, airborne, meteorological, and industrial surveys. In this embodiment, a distance meter system (LIDAR) using laser light will be described as an example.

광학식 거리계 시스템(100)은 광원(10), 광 도파로(20), 광 경로 가변 모듈(30), 렌즈(40), 반사 거울(50), 집광 거울(60), 광 검출기(70), 그리고 신호 처리부(80)를 포함한다.The optical odometer system 100 includes a light source 10, an optical waveguide 20, a light path variable module 30, a lens 40, a reflective mirror 50, a condenser mirror 60, a photodetector 70, and And a signal processing unit 80.

광원(10)은 광을 제공한다. 광원(10)은 펄스 광을 제공할 수 있다. 실시 예에 의하면, 광은 펄스 레이저가 제공된다. 광원(10)은 근적외선 또는 중적외선 파장의 광을 제공할 수 있다. 광원(10) VCSEL (vertical cavity surface-emitting laser) 기반 소자, ECL (external cavity laser) 기반 소자, DFB (distributed feed back) 소자, DBR (distributed Bragg reflector) 소자, 광섬유 레이저, LED (light emitting diode), SLD (super luminescent diode) 중 어느 하나가 제공될 수 있다.The light source 10 provides light. The light source 10 may provide pulsed light. According to the embodiment, the light is provided by a pulsed laser. The light source 10 may provide near-infrared light or medium-infrared light. A light source 10, a vertical cavity surface-emitting laser (VCSEL) -based device, an ECL-based device, a distributed feed back (DFB) device, a distributed Bragg reflector (DBR) device, a fiber laser, , And an SLD (super luminescent diode) may be provided.

광 도파로(20)는 광원(10)과 연결되며, 광원(10)에서 제공된 광의 이동 경로를 제공한다. 광 도파로(20) 상에는 광 분할 도파로(21)가 제공된다. 광 분할 도파로(21)는 광 분기 도파로(22)와 연결되며, 광 분기 도파로(22)는 광 검출기(70)와 연결된다. 광 분할 도파로(21)는 광 도파로(20)를 따라 이동하는 광의 일부(S)를 분할한다. 일부 분할된 광(S)은 광 분기 도파로(22) 통해 광 검출기(70)로 제공된다. 이하, 광 분기 도파로(22)를 통해 광 검출기(70)로 제공되는 광(S)을 샘플 광이라 한다. 광 분할 도파로(21)에서 분리된 샘플광(S)을 제외한 나머지 광(t)은 광 도파로(20)를 따라 광 경로 가변 모듈(30)로 제공된다.The optical waveguide 20 is connected to the light source 10 and provides a path of light provided by the light source 10. On the optical waveguide 20, a light splitting waveguide 21 is provided. The optical splitter waveguide 21 is connected to the optical splitter waveguide 22 and the optical splitter waveguide 22 is connected to the optical detector 70. The optical splitting waveguide 21 divides a part S of light traveling along the optical waveguide 20. Some divided light S is provided to the photodetector 70 through the optical branching waveguide 22. [ Hereinafter, the light S supplied to the photodetector 70 through the optical branching waveguide 22 is referred to as a sample light. The remaining light t excluding the sample light S separated from the optical splitting waveguide 21 is provided to the optical path variable module 30 along the optical waveguide 20.

광 경로 가변 모듈(30)은 광의 이동 경로를 제공하며, 광이 입력되는 입력단과 광이 출력되는 출력단을 포함한다. 광 경로 가변 모듈(30)은 광의 출력 방향이 입력 방향과 상이하도록 광의 경로를 변경할 수 있다.The optical path variable module 30 provides a path of light and includes an input terminal through which light is input and an output terminal through which light is output. The optical path variable module 30 can change the light path so that the output direction of light is different from the input direction.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 경로 가변 모듈을 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2의 광 경로 가변 모듈의 단면을 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a view showing an optical path variable module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a sectional view of the optical path variable module of FIG. 2. Referring to FIG.

도 2 및 도 3을 참조하면, 광 경로 가변 모듈(30)은 광 경로부(31), 전극(32), 그리고 전원부(미도시)를 포함한다.Referring to FIGS. 2 and 3, the optical path variable module 30 includes a light path portion 31, an electrode 32, and a power source portion (not shown).

광 경로부(31)는 광이 통과하는 경로를 제공하며, 내부에 액정물질이 제공된다. The optical path portion 31 provides a path through which light passes, and liquid crystal material is provided therein.

전극(32)은 복수 개 제공되며, 서로 조합하여 광 경로부(31)를 에워싸도록 제공된다. 실시 예에 의하면, 전극(32)은 투명 전극으로 제공된다. 투명 전극(32)은 광 투과성이 있는 전극으로, 산화 주석, 산화 인듐, 백금, 금, 또는 이를 포함하는 금속 화합물 등의 박막으로 제공될 수 있다. 전극(32)들은 광 경로부(31)의 중심축을 기준으로 한 쌍씩 서로 마주 배열될 수 있다. 광 경로부(31)의 중심축(31a)을 기준으로 서로 마주 배열되는 한 쌍의 전극을 양극(anode)과 음극(cathode)으로 제공된다.A plurality of electrodes 32 are provided and are provided to surround the light path portion 31 in combination with each other. According to the embodiment, the electrode 32 is provided as a transparent electrode. The transparent electrode 32 is a light-transmitting electrode and may be provided as a thin film such as tin oxide, indium oxide, platinum, gold, or a metal compound containing the same. The electrodes 32 may be arranged opposite to each other with respect to the center axis of the optical path portion 31. A pair of electrodes arranged opposite to each other with respect to the central axis 31a of the optical path portion 31 are provided as an anode and a cathode.

전원부는 전극(32)들에 전압을 인가하고, 인가되는 전압 크기 조절이 가능하다. 전원부는 전극(32)들에 선택적으로 전압을 인가할 수 있다 또한, 전원부는 전극(32)들마다 인가되는 전압 크기를 달리할 수 있다. 전압이 인가되는 전극(32)들의 위치, 그리고 전극(32)들에 인가되는 전압 크기에 따라 액정물질의 분자 배열이 달라진다. 전압이 인가되는 전극(32)들의 위치에 따라 광 굴절 방향이 달라지고, 전극(32)들에 인가되는 전압 크기에 따라 광 굴절률이 달라진다. 전원부는 전압이 인가되는 전극(32)들의 위치 및 동시에 전압이 인가되는 전극(32) 쌍의 개수, 그리고 전극(32)들마다 인가되는 전압 크기 제어를 통해 광의 굴절 방향 및 굴절률을 제어할 수 있다.The power supply unit applies a voltage to the electrodes 32 and adjusts the voltage magnitude to be applied. The power supply unit may selectively apply a voltage to the electrodes 32. The power supply unit may vary the voltage magnitude applied to the electrodes 32. [ The molecular arrangement of the liquid crystal material varies depending on the position of the electrodes 32 to which the voltage is applied and the voltage magnitude applied to the electrodes 32. The light refraction direction is changed according to the position of the electrodes 32 to which the voltage is applied, and the light refractive index is changed according to the voltage magnitude applied to the electrodes 32. The power supply unit can control the refraction direction and the refraction index of the light through the position of the electrodes 32 to which the voltage is applied and the number of pairs of the electrodes 32 to which the voltage is applied and the voltage magnitude control applied to each electrode 32 .

도 4는 전극들에 전압 인가에 따른 광의 굴절을 나타내는 도면이다. 4 is a view showing the refraction of light according to the application of a voltage to the electrodes.

도 4를 참조하면, 전압이 인가되는 전극(32)들의 위치 및 전극(32)들에 인가되는 전압 크기에 따라 광 경로부(31)에서 광(t)의 경로가 변경되어 광의 출력 방향이 입력 방향과 달라진다.4, the path of the light t in the light path portion 31 is changed according to the position of the electrodes 32 to which the voltage is applied and the voltage applied to the electrodes 32, Direction.

실시 예에 의하면, 광 경로부(31)는 육각 기둥 형상으로 제공되고, 4개의 전극(32)이 상호간에 절연되어 광 경로부(31)를 에워싸도록 제공된다.According to the embodiment, the light path portion 31 is provided in the form of a hexagonal column, and the four electrodes 32 are provided so as to be insulated from each other and to surround the light path portion 31.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 경로 가변 모듈을 나타내는 도면이고, 도 6은 도 5의 광 경로 가변 모듈의 단면을 나타내는 도면이다.FIG. 5 is a view showing an optical path variable module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a view showing a cross section of the optical path variable module of FIG.

도 5 및 도 6을 참조하면, 광 경로부(31)의 형상 및 전극(32)들의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 본 실시 예에 의하면, 광 경로부(31)가 원 기둥 형상으로 제공되고, 6개의 전극(32)이 상호간에 절연되어 광 경로부(31)를 에워싸도록 제공된다. 광 경로부(31)의 중심축(31a)을 기준으로 서로 마주 배열되는 한 쌍의 전극(32)은 양극과 음극으로 제공된다. 광 경로부(31)를 에워싸는 전극(32) 쌍이 많아질수록, 광 굴절 방향을 다양하게 조절할 수 있다.5 and 6, the shape of the light path portion 31 and the number of the electrodes 32 may be variously changed. According to this embodiment, the optical path portion 31 is provided in a circular column shape, and the six electrodes 32 are provided so as to be surrounded by the optical path portion 31 by being mutually insulated. A pair of electrodes 32 arranged opposite to each other with respect to the central axis 31a of the optical path portion 31 are provided as an anode and a cathode. As the number of pairs of electrodes 32 surrounding the optical path portion 31 increases, the light refraction direction can be variously adjusted.

본 발명에서 광 경로부(31)의 형상 및 전극(32)들의 개수는 상술한 실시 예에 한정되지 않으며 다양하게 변경될 수 있다.In the present invention, the shape of the light path portion 31 and the number of the electrodes 32 are not limited to the above-described embodiments and can be variously changed.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광 경로 가변 모듈을 나타내는 도면이고, 도 8은 도 7의 광 경로 가변 모듈의 단면을 나타내는 도면이다.FIG. 7 is a view showing an optical path variable module according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a view showing a cross section of the optical path variable module of FIG.

도 7 및 도 8을 참조하면, 광 경로 가변 모듈(30)은 광 도파로(33), 압전 소자(34), 그리고 전원부(미도시)를 포함한다.7 and 8, the optical path variable module 30 includes an optical waveguide 33, a piezoelectric element 34, and a power supply (not shown).

광 도파로(33)는 광이 통과하는 경로를 제공하며, 광이 입력되는 입력단과 출력되는 출력단(33b)을 갖는다. The optical waveguide 33 provides a path through which light passes, and has an input end for inputting light and an output end 33b for outputting light.

압전 소자(34)는 복수 개 제공되며, 서로 조합하여 광 도파로(33)를 에워싸도록 제공된다. 압전 소자(34)들은 광 도파로(33)의 중심축을 기준으로 한 쌍씩 서로 마주 배열될 수 있다. 광 도파로(33)의 중심축을 기준으로 서로 마주 보는 한 쌍의 압전 소자(34) 단위로 전압이 인가될 수 있다. 본 실시 예에서는 4개의 압전 소자(34)가 두 쌍을 이루어 광 도파로(33)를 에워싸는 것으로 설명하였으나, 제공되는 압전 소자(34)의 개수는 다양하게 변경될 수 잇다.A plurality of piezoelectric elements 34 are provided and are provided to surround the optical waveguide 33 in combination with each other. The piezoelectric elements 34 may be arranged opposite to each other with respect to the center axis of the optical waveguide 33. A voltage may be applied in units of a pair of the piezoelectric elements 34 facing each other with respect to the center axis of the optical waveguide 33. In this embodiment, two pairs of four piezoelectric elements 34 are described to surround the optical waveguide 33, but the number of the piezoelectric elements 34 to be provided can be variously changed.

전원부는 압전 소자(34)들에 전압을 인가하고, 인가되는 전압 크기 조절이 가능하다. 전원부는 압전 소자(34)들에 선택적으로 전압을 인가할 수 있다 또한, 전원부는 압전 소자(34)들마다 인가되는 전압 크기를 달리할 수 있다. 전압의 인가로 압전 소자(34)들에 변형이 발생한다. 압전 소자(34)들의 변형은 전압에 비례하여 발생한다. 이러한 압전 소자(34)들의 변형은 광 도파로(33)를 변형시켜, 광 도파로(33)의 출력단(33b)이 향하는 방향(a1, a2)이 변경된다. 광 도파로(33)는 전압이 인가되는 압전 소자(34)들의 위치, 그리고 압전 소자(34)들에 인가되는 전압 크기에 따라 변형이 다양하게 일어날 수 있다. 전압이 인가되는 압전 소자(34)들의 위치에 따라 광 도파로(33)의 변형 방향(a1, a2)이 달라지고, 압전 소자(34)들에 인가되는 전압 크기에 따라 광 도파로(33)의 변형 정도가 달라질 수 있다. 전원부는 전압이 인가되는 압전 소자(34)들의 위치 및 동시에 전압이 인가되는 압전 소자(34) 쌍의 개수, 그리고 압전 소자(34)마다 인가되는 전압 크기 제어를 통해 광 도파로(33)의 출력단(33b)이 향하는 방향(a1, a2)을 다양하게 제어할 수 있다. 도 9는 광 도파로(33)의 변형으로 출력단(33b)이 향하는 방향이 변경된 일 예를 나타내며, 출력단(33b)이 향하는 방향으로 광(t)이 출력되는 모습을 나타낸다.The power supply unit applies a voltage to the piezoelectric elements 34 and adjusts the voltage magnitude to be applied. The power source unit may selectively apply a voltage to the piezoelectric elements 34. The power source unit may vary the voltage magnitude applied to each of the piezoelectric elements 34. [ The piezoelectric elements 34 are deformed by the application of the voltage. The deformation of the piezoelectric elements 34 occurs in proportion to the voltage. The deformation of the piezoelectric elements 34 deforms the optical waveguide 33 to change the directions a1 and a2 of the optical waveguide 33 toward the output end 33b. The optical waveguide 33 may have various deformations depending on the position of the piezoelectric elements 34 to which a voltage is applied and the magnitude of a voltage applied to the piezoelectric elements 34. [ The deformation directions a1 and a2 of the optical waveguide 33 are changed according to the positions of the piezoelectric elements 34 to which the voltage is applied and the deformation of the optical waveguide 33 according to the voltage magnitude applied to the piezoelectric elements 34. [ The degree may vary. The power supply unit controls the position of the piezoelectric elements 34 to which the voltage is applied and the number of pairs of the piezoelectric elements 34 to which the voltage is applied at the same time and the output stage of the optical waveguide 33 33b can be controlled in various ways. 9 shows an example in which the direction in which the output terminal 33b is changed by the deformation of the optical waveguide 33 shows a state in which the light t is outputted in the direction in which the output terminal 33b is directed.

다시 도 1을 참조하면, 렌즈(40)는 광 경로 가변 모듈(30)에서 출력된 광이 반사 거울(50)로 이동하는 경로 상에 제공된다. 렌즈(40)는 광의 발산을 제어한다. 렌즈(40)는 광 경로 가변 모듈(30)에서 출력된 광이 측정 대상 전방위로 도달하는 광의 범위 및 광량의 조절이 가능하다.Referring again to Figure 1, the lens 40 is provided on the path through which the light output from the light path control module 30 travels to the reflective mirror 50. [ The lens 40 controls the divergence of light. The lens 40 is capable of adjusting the range of the light and the quantity of light reaching the measurement object all over the light output from the light path variable module 30.

반사 거울(50)은 반사면(51)을 갖는다. 반사면(51)은 렌즈(40)를 통과한 광을 반사시켜, 광(t1, t2, t3, …)의 경로를 변경한다. 또한, 반사면(51)은 반사면(51)에서 반사되어 주변으로 제공된 광(t1, t2, t3, …)이 주변 지형 및 사물(미도시)에서 반사되는 다시 반사면(51)으로 회수되는 광(ta)을 집광 거울(60) 측으로 반사시킨다. 반사면(51)은 반사 거울(50)의 중심축을 기준으로 360도 전방위로 광(t1, t2, t3, …)의 반사가 가능한 형상을 가질 수 있다. 반사 거울(50)의 중심축은 광 경로 가변 모듈(30)에 입력되는 광의 입력 방향과 동일한 축을 가질 수 있다.The reflecting mirror 50 has a reflecting surface 51. The reflecting surface 51 reflects the light passing through the lens 40 and changes the paths of the lights t1, t2, t3, .... The reflecting surface 51 is reflected by the reflecting surface 51 and is returned to the reflecting surface 51 where the light t1, t2, t3, ... provided on the periphery is reflected by the surrounding topography and the object And reflects the light ta to the condensing mirror 60 side. The reflecting surface 51 may have a shape capable of reflecting light t1, t2, t3, ... to 360 degrees around the central axis of the reflecting mirror 50. [ The center axis of the reflecting mirror 50 may have the same axis as the input direction of the light input to the optical path variable module 30. [

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사 거울을 나타내는 사시도이다.10 is a perspective view showing a reflection mirror according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 반사 거울(50)은 상면(52) 및 하면(53)이 원형으로 제공되고, 상면(52)이 하면(53)보다 큰 직경을 갖는다. 측면(51)은 상면(52)으로부터 하면(53)으로 갈수록 점차 직경이 작아지는 형상을 갖는다. 측면(51)은 오목한 형태를 가질 수 있다. 반사면(51)은 반사 거울(50)의 측면에 제공된다. 오목한 형상의 반사면(51)은 주변 지형 및 사물에서 반사되는 반사광(ta)의 집광률을 높일 수 있다.10, the reflecting mirror 50 is provided with the upper surface 52 and the lower surface 53 in a circular shape, and the upper surface 52 has a larger diameter than the lower surface 53. [ The side surface 51 has a shape in which the diameter gradually decreases from the upper surface 52 to the lower surface 53. The side surface 51 may have a concave shape. The reflecting surface 51 is provided on the side surface of the reflecting mirror 50. The concave reflection surface 51 can increase the light collection ratio of the reflected light ta reflected from the surrounding terrain and the object.

광 경로 가변 모듈(30)에서 광 경로가 변경된 출력 광은 경로가 변경된 방향에 따라 서로 상이한 반사 지점에서 반사면(51)으로부터 반사된다. 반사면(51)은 상기 반사 지점의 위치에 따라 상이한 방향으로 광(t1, t2, t3, …)을 반사한다. 때문에, 반사면(51)은 광의 입사 방향에 따라 360도 전방위로 광(t1, t2, t3, …)의 반사가 가능하다.The output light whose optical path is changed in the optical path variable module 30 is reflected from the reflecting surface 51 at a reflection point different from each other depending on the direction in which the path is changed. The reflecting surface 51 reflects light t1, t2, t3, ... in different directions depending on the position of the reflection point. Therefore, the reflecting surface 51 can reflect the lights t1, t2, t3, ... in all directions 360 degrees along the incident direction of the light.

도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반사 거울을 나타내는 사시도이다.11 is a perspective view showing a reflection mirror according to another embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 반사 거울(50)은 원뿔 형상으로 제공될 수 있다. 반사 거울(50)의 상면(52)은 원형으로 제공되고, 측면(51)은 상면(52)으로부터 꼭지점(53)으로 갈수록 점차 직경이 작아지는 형상을 가질 수 있다. 측면(51)은 볼록한 형태를 가질 수 있다. 반사면(51)은 반사 거울(50)의 측면에 제공된다. 볼록한 형상의 반사면(51)은 광의 가변 범위를 넓혀 다양한 방향 및 각도로 광을 반사할 수 있다.Referring to Fig. 11, the reflecting mirror 50 may be provided in a conical shape. The upper surface 52 of the reflecting mirror 50 is provided in a circular shape and the side surface 51 may have a shape in which the diameter gradually decreases from the upper surface 52 to the apex 53. The side surface 51 may have a convex shape. The reflecting surface 51 is provided on the side surface of the reflecting mirror 50. The convex reflective surface 51 can broaden the variable range of light and reflect light in various directions and angles.

도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반사 거울을 나타내는 사시도이다.12 is a perspective view showing a reflection mirror according to another embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 반사 거울(50)의 상면(52)과 하면(53)은 대체로 사각 형상으로 제공될 수 있다. 반사 거울(50)의 상면(52) 및 하면(53)의 형상은 이에 한정되지 않으며 다양하게 변경될 수 있다. 반사 거울(50)의 측면(51)은 제1영역(51a)과 제2영역(51b)을 가질 수 있다.Referring to FIG. 12, the upper surface 52 and the lower surface 53 of the reflective mirror 50 may be provided in a substantially rectangular shape. The shapes of the upper surface 52 and the lower surface 53 of the reflecting mirror 50 are not limited thereto and can be variously changed. The side surface 51 of the reflecting mirror 50 may have a first area 51a and a second area 51b.

제1영역(51a)은 볼록면으로 제공되며, 반사 거울(50)의 중심 축을 중심으로 360° 방향으로 제공된다.The first area 51a is provided with a convex surface and is provided in a 360 占 direction about the central axis of the reflective mirror 50. [

제2영역(51b)은 오목면으로 제공되며, 반사 거울(50)의 중심 축을 중심으로 360° 방향으로 제공된다. 제2영역(51b)은 제1영역(51a)의 상부 또는 하부에 위치할 수 있다. 실시 예에 의하면, 제2영역(51b)은 제1영역(51a)의 상부에 제공된다.The second region 51b is provided with a concave surface and is provided in the direction of 360 DEG about the center axis of the reflecting mirror 50. The second region 51b may be located above or below the first region 51a. According to the embodiment, the second region 51b is provided on the upper portion of the first region 51a.

제2영역(51b)은 반사 거울(50)의 상면(52)으로부터 아래로 갈수록 너비가 점차 감소하고, 제1영역(51a)은 제2영역(51b)으로부터 아래로 갈수록 너비가 점차 감소할 수 있다.The width of the second area 51b gradually decreases from the top surface 52 of the reflective mirror 50 to the bottom and the width of the first area 51a gradually decreases from the second area 51b toward the bottom have.

상술한 제1영역(51a)과 제2영역(51b)은 반사면으로 제공된다. 이러한 형상의 반사면(51)은 광의 가변 범위를 넓혀 다양한 방향 및 각도로 광(t1, t2, t3, …)을 반사할 수 있다. 또한, 주변 지형 및 사물에서 반사되어 되돌아오는 반사광(ta)의 집광률을 높일 수 있다.The first region 51a and the second region 51b described above are provided as reflective surfaces. The reflecting surface 51 having such a shape can broaden the variable range of light and reflect the light t1, t2, t3, ... in various directions and angles. In addition, it is possible to increase the light collecting rate of the reflected light ta reflected from the surrounding terrain and the object.

다시 도 1을 참조하면, 집광 거울(60)은 렌즈(40)와 광 경로 가변 모듈(30) 사이 구간에 제공되며, 반사면(51)에서 반사된 반사광(ta)을 광 검출기(70) 측으로 집광한다. 집광 거울(60)은 반사광(ta)의 집광률을 높이기 위해 대면적으로 제공된다.1, the condensing mirror 60 is provided in a section between the lens 40 and the optical path variable module 30 and reflects the reflected light ta reflected from the reflecting surface 51 toward the photodetector 70 Concentrate. The condensing mirror 60 is provided in a large area so as to increase the light collection efficiency of the reflected light ta.

도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 집광 거울을 나타내는 도면이다. 도 13의 (A)는 집광 거울의 단면도이고, (B)는 집광 거울의 정면도이다.13 is a view showing a condensing mirror according to an embodiment of the present invention. Fig. 13 (A) is a cross-sectional view of the condenser mirror, and Fig. 13 (B) is a front view of the condenser mirror.

도 13을 참조하면, 집광 거울(60)은 오목한 형상의 반사면(61)을 가진다. 반사면(61)에는 투과 영역(62)이 형성된다. 투과 영역(62)은 광 경로 가변 모듈(30)에서 출력된 광이 반사 거울(50) 측으로 투과되는 영역으로, 광 경로 상에 위치하는 집광 거울(60)이 대면적의 반사면(61)을 가짐에 따라 투과 영역(62)이 별도로 제공된다.Referring to FIG. 13, the condensing mirror 60 has a concave reflective surface 61. A transmissive region 62 is formed on the reflective surface 61. [ The transmissive area 62 is a region through which the light output from the light path variable module 30 is transmitted to the reflective mirror 50. The condenser mirror 60 positioned on the light path is a reflective surface 61 having a large area The transmissive region 62 is provided separately.

도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 집광 거울을 나타내는 도면이다. 도 14의 (A)는 집광 거울의 단면도이고, (B)는 집광 거울의 정면도이다.14 is a view showing a condensing mirror according to another embodiment of the present invention. Fig. 14 (A) is a cross-sectional view of the condenser mirror, and Fig. 14 (B) is a front view of the condenser mirror.

도 14를 참조하면, 집광 거울(60)은 평평한 반사면(61)을 가진다. 반사면(61)에는 투과 영역(62)이 형성된다.Referring to FIG. 14, the condensing mirror 60 has a flat reflective surface 61. A transmissive region 62 is formed on the reflective surface 61. [

집광 거울(60) 및 반사면(61)의 형상은 상술한 실시 예에 한정되지 않으며, 반사광(ta)의 집광률을 높일 수 있는 다양한 형상으로 변경될 수 있다.The shapes of the condenser mirror 60 and the reflection surface 61 are not limited to the above-described embodiments, and can be changed into various shapes that can increase the light collection efficiency of the reflected light ta.

다시 도 1을 참조하면, 광 검출기(70)는 집광 거울(60)에서 전달된 반사광(ta)과 광 분기 도파로(22)를 통해 전달된 샘플광(S)을 검출한다. 실시 예에 의하면, 광 검출기(70)는 증폭 광 검출기 (amplified photo detector), 가이거 모드 감지기 (Geiger-mode detector), Avalanche 광 감지기 (avalanche photo detector), 단광자 avalanche 감지기 (single-photon avalanche diode), 광 증배관 (photo multiplier tube) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.1, the photodetector 70 detects the reflected light ta transmitted from the condensing mirror 60 and the sampled light S transmitted through the optical branching waveguide 22. According to an embodiment, the photodetector 70 may comprise an amplified photodetector, a Geiger-mode detector, an avalanche photo detector, a single-photon avalanche diode, , And a photo multiplier tube.

신호 처리부(70)는 광 검출기(70)에서 검출된 반사광(ta) 및 샘플광(S)을 신호 처리하여, 광(t)의 출력 시간 및 발사 방향, 각 지점의 반사광(ta)의 검출 시간 정보를 통해 거리를 산출하고, 측정 대상 지역의 3차원 공간의 좌표 정보를 획득함으로써, 장치 주변의 360도 전방위에 대한 공간 정보를 재구성하여 복원한다. The signal processing unit 70 performs signal processing on the reflected light ta and sample light S detected by the photodetector 70 and outputs the detection time of the light t and the emission direction and the detection time of the reflected light ta at each point The distance is calculated through the information, and the coordinate information of the three-dimensional space of the measurement target area is acquired, thereby reconstructing and reconstructing the spatial information about 360 degrees around the apparatus.

도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학식 거리계 시스템을 나타내는 도면이다.15 is a diagram illustrating an optical rangefinder system according to another embodiment of the present invention.

도 15를 참조하면, 광 경로 가변 모듈(30)은 광 경로 상에 순차적으로 위치하는 적어도 두 개 이상의 줌 렌즈(31, 32)를 포함한다. 광은 줌 렌즈(31, 32)들을 순차적으로 거쳐 출력되며, 복수의 경로로 동시에 출력된다. 줌 렌즈(31, 32)의 조절에 따라, 광은 반사 거울의 중심축을 기준으로 출력되는 각도가 변경된다. 구체적으로 광은 줌 렌즈(31, 32)의 조절에 따라, 반사 거울의 중심축에 대해 큰 각도로 펼쳐져 출력될 수 있고, 좁은 각도로 출력될 수 있다. 이러한 광의 출력 각도 변경으로, 반사 거울의 반사면에서 광이 반사되는 반사 지점들이 변경된다. 이로 인해, 광은 반사 거울(50)의 중심축을 기준으로 360도 전방위 영역으로 그리고 다양한 각도로 반사될 수 있다.Referring to FIG. 15, the optical path variable module 30 includes at least two zoom lenses 31 and 32 sequentially positioned on the optical path. The light is outputted sequentially through the zoom lenses 31 and 32, and is outputted simultaneously through a plurality of paths. With the adjustment of the zoom lenses 31 and 32, the angle at which the light is outputted with respect to the central axis of the reflecting mirror is changed. Specifically, the light can be output at a large angle with respect to the central axis of the reflecting mirror, and output with a narrow angle, according to the adjustment of the zoom lenses 31 and 32. With such an output angle change of the light, the reflection points at which light is reflected at the reflecting surface of the reflecting mirror are changed. Accordingly, the light can be reflected to the 360-degree omnidirectional region with respect to the central axis of the reflecting mirror 50 and at various angles.

도 16은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광학식 거리계 시스템을 나타내는 도면이다.16 is a diagram showing an optical rangefinder system according to another embodiment of the present invention.

도 16을 참조하면, 광학식 거리계 시스템은 광원(10a, 10b, …), 광 도파로(20a, 20b, …), 광 경로 가변 모듈(30a, 30b, …), 렌즈(40a, 40b, …), 반사 거울(50a, 50b, …), 집광 거울(60a, 60b, …), 그리고 광 검출기(70a, 70b, …) 각각을 복수 개 포함하며, 상기 각 구성들이 하나씩 포함되어 복수의 광학식 거리계 모듈(A, B, …)을 구성한다. 16, the optical ranging system includes a light source 10a, 10b, ..., optical waveguides 20a, 20b, ..., optical path variable modules 30a, 30b, ..., lenses 40a, 40b, A plurality of reflection mirrors 50a, 50b, ..., condensing mirrors 60a, 60b, ..., and photodetectors 70a, 70b, ..., A, B, ...).

광원(10a, 10b, …), 광 도파로(20a, 20b, …), 광 경로 가변 모듈(30a, 30b, …), 렌즈(40a, 40b, …), 반사 거울(50a, 50b, …), 집광 거울(60a, 60b, …), 그리고 광 검출기(70a, 70b, …)는 도 1 내지 도 15의 실시 예들에서 설명한 구성과 동일하게 제공될 수 있다.The optical path variable modules 30a, 30b, ..., the lenses 40a, 40b, ..., the reflecting mirrors 50a, 50b, ..., the optical waveguides 20a, 20b, The condensing mirrors 60a, 60b, ..., and the photodetectors 70a, 70b, ... may be provided in the same manner as described in the embodiments of FIGS.

각각의 광학식 거리계 모듈(A, B, …)에서는 광원(10a, 10b, …)에서 제공된 광이 광 도파로(20a, 20b, …), 광 경로 가변 모듈(30a, 30b, …), 렌즈(40a, 40b, …), 그리고 반사 거울(50a, 50b, …)에 순차적으로 제공된다. 반사 거울(50a, 50b, …)에서 반사된 광은 주변 공간으로 제공되며, 주변 지형 및 사물에서 반사되어 다시 반사 거울(50a, 50b, …)로 제공된다. 반사광은 반사 거울(50a, 50b, …)에서 반사되고, 집광 거울(60a, 60b, …)을 거쳐 광 검출기(70a, 70b, …)로 제공된다.The light provided from the light sources 10a, 10b, ... is transmitted to the optical waveguides 20a, 20b, ..., the optical path variable modules 30a, 30b, ..., , 40b, ..., and the reflection mirrors 50a, 50b,. The light reflected from the reflective mirrors 50a, 50b, ... is provided to the surrounding space, reflected from the surrounding terrain and objects, and provided again to the reflective mirrors 50a, 50b, .... The reflected light is reflected by the reflecting mirrors 50a, 50b, ... and provided to the photodetectors 70a, 70b, ... via the condensing mirrors 60a, 60b, ....

신호 처리부(70)는 광학식 거리계 모듈(A, B, …)들에서 제공된 반사광과 광원(10a, 10b, …)들에서 제공된 샘플광을 신호 처리하여, 주위 전방위에 대한 공간 정보를 재구성 및 복원한다.The signal processing unit 70 processes the sample light provided from the light sources 10a, 10b, ... and the reflected light provided from the optical rangefinder modules A, B, ... to reconstruct and reconstruct spatial information about the surrounding omnidirections .

광학식 거리계 모듈(A, B, …)에 포함된 반사 거울(50a, 50b, …)들은 서로 조합되어 360도의 반사면을 구성한다. 반사 거울(50a, 50b, …)의 반사면 각도 범위에 따라 광학식 거리계 모듈(A, B, …)이 제공되는 개수가 다양하게 변경될 수 있다. 실시 예에 의하면, 반사 거울(50a, 50b, …)들은 90도 범위의 반사면을 가지고, 광학식 거리계 모듈(A, B, …)이 4개 제공되어 360도의 반사면을 구성한다.The reflection mirrors 50a, 50b, ... included in the optical distance meter modules A, B, ... are combined with each other to constitute a 360 degree reflection surface. The number of optical meter modules A, B, ... provided may be variously changed according to the range of the reflection surface angle of the reflection mirrors 50a, 50b, .... According to an embodiment, the reflective mirrors 50a, 50b, ... have reflective surfaces in the range of 90 degrees and four optical tonometer modules A, B, ... are provided to form a 360 degree reflective surface.

본 실시 예에서는 광학식 거리계 모듈(A, B, …) 각각에 광원(10a, 10b, …)이 제공되고, 반사 거울(50a, 50b, …)들이 360도보다 작은 각도 범위의 반사면을 가짐에 따라, 광 경로 가변 모듈(30a, 30b, …)들은 도 1 내지 도 15의 실시 예들의 광 경로 가변 모듈보다 좁은 각도 범위에서 광 경로를 변환할 수 있다. 때문에, 주변 공간으로 광이 촘촘한 경로로 제공될 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 방향 및 각도로 광이 제공될 수 있다. 또한, 각각의 반사 거울(50a, 50b, …)에서는 광이 소정 각도 범위에서 반사되므로, 주변 지형 및 사물에서 반사되어 되돌아오는 반사광의 집광률이 향상될 수 있다. 이를 통해 주위 전방위에 대한 공간 정보를 세밀하게 재구성 및 복원할 수 있다.In this embodiment, the light sources 10a, 10b, ... are provided in the optical ranging module A, B, ..., respectively, and the reflecting mirrors 50a, 50b, ... have reflection surfaces of angular range smaller than 360 degrees Accordingly, the optical path variable modules 30a, 30b, ... can convert the optical path in a narrower angular range than the optical path variable modules of the embodiments of Figs. 1-15. Therefore, not only the light can be provided in a close path to the surrounding space, but also light can be provided in various directions and angles. Further, since the light is reflected in a predetermined angle range in each of the reflecting mirrors 50a, 50b, ..., the light collecting ratio of the reflected light reflected from the surrounding terrains and objects can be improved. This allows fine reconstruction and reconstruction of spatial information about the surrounding omni-directional.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will also be appreciated that many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

100: 광학식 거리계 시스템
10: 광원
20: 광 도파로
30: 광 경로 가변 모듈
31: 광 경로부
32: 전극
33: 광 도파로
34: 압전 소자
40: 렌즈
50: 반사 거울
60: 집광 거울
70: 광 검출기100: Optical distance meter system
10: Light source
20: optical waveguide
30: Optical path variable module
31:
32: Electrode
33: optical waveguide
34: piezoelectric element
40: lens
50: Reflective mirror
60: condensing mirror
70: photodetector

Claims

광원;
상기 광원에서 제공되는 광이 입력 및 출력되고, 상기 광의 출력 방향이 입력 방향과 상이하도록 상기 광의 경로 변경이 가능한 광 경로 가변 모듈; 및
상기 광 경로 가변 모듈에서 출력된 광이 반사되는 반사면을 갖는 반사 거울을 포함하며,
상기 광 경로 가변 모듈에서의 상기 광 경로의 변경으로 상기 반사면에서 상기 광의 반사 지점들이 변경되며,
상기 광 경로 가변 모듈은
상기 광이 통과하며, 상기 광이 출력되는 출력단을 갖는 광 도파로;
복수 개가 서로 조합하여 상기 광 도파로를 에워싸는 압전 소자들; 및
상기 압전 소자들에 전압을 인가하며, 인가되는 전압 크기 조절이 가능한 전원부를 포함하되,
상기 압전 소자들에 인가되는 전압 크기에 따라 상기 광 도파로의 출력단이 향하는 방향이 변경되는 광학식 거리계 시스템.Light source;
An optical path variable module capable of changing the path of the light so that the light provided from the light source is input and output and the output direction of the light is different from the input direction; And
And a reflecting mirror having a reflecting surface on which light output from the light path varying module is reflected,
Wherein a change in the optical path in the optical path variable module alters the reflection points of the light at the reflective surface,
The optical path variable module
An optical waveguide having an output end through which the light passes and outputting the light;
A plurality of piezoelectric elements in combination with each other to surround the optical waveguide; And
And a power supply unit for applying a voltage to the piezoelectric elements and adjusting a voltage level to be applied,
And the direction of an output end of the optical waveguide is changed according to a magnitude of a voltage applied to the piezoelectric elements.

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제 1 항에 있어서,
상기 압전 소자들은 상기 광 도파로의 둘레를 따라 상기 광 도파로의 중심 축을 중심으로 한 쌍씩 서로 마주 배열되는 광학식 거리계 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the piezoelectric elements are arranged to face each other about the center axis of the optical waveguide along the periphery of the optical waveguide.

제 1 항에 있어서,
상기 광 경로 가변 모듈은
상기 광의 경로 상에 순차적으로 위치하는 적어도 두 개 이상의 줌 렌즈를 포함하는 광학식 거리계 시스템.The method according to claim 1,
The optical path variable module
And at least two zoom lenses sequentially positioned on the path of the light.

제 1 항, 제 6 항, 그리고 제 7 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 반사면은 상기 광의 입력 방향과 동일한 축을 중심으로 360° 방향으로 제공되는 광학식 거리계 시스템.The method of any one of claims 1, 6, and 7,
Wherein the reflective surface is provided in a 360 DEG direction about the same axis as the input direction of the light.

제 8 항에 있어서,
상기 반사면은
상기 광의 입력 방향과 동일한 축을 중심으로 360° 방향으로 제공되며, 볼록면인 제1영역; 및
상기 제1영역의 상부 또는 하부에 위치하고, 상기 광의 입력 방향과 동일한 축을 중심으로 360° 방향으로 제공되며 오목면인 제2영역을 포함하는 광학식 거리계 시스템.9. The method of claim 8,
The reflective surface
A first region provided in a 360 direction about the same axis as the light input direction, the first region being a convex surface; And
And a second region located at an upper portion or a lower portion of the first region and provided in a 360 占 direction about the same axis as the input direction of the light, the second region being a concave surface.

제 1 항, 제 6 항, 그리고 제 7 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 반사면에서 반사된 상기 광은 주변 지형 및 사물에서 반사된 후 상기 반사 거울로 재입사되고,
상기 광학식 거리계 시스템은,
상기 광원으로부터 상기 광 경로 가변 모듈로 제공되는 광에서 분리된 샘플광과, 상기 반사 거울로 재입사되어 상기 반사면에서 반사된 반사광을 검출되는 광 검출기; 및
상기 샘플광의 출력 시간 정보, 상기 광 경로 가변 모듈에서 출력되는 상기 광 경로 정보, 그리고 상기 반사광의 검출 시간 정보를 통해 상기 주변 지형 및 사물의 3차원 분포를 측량하는 신호 처리부를 더 포함하는 광학식 거리계 시스템. The method of any one of claims 1, 6, and 7,
The light reflected by the reflecting surface is reflected from the surrounding terrain and object, and then re-enters the reflecting mirror,
In the optical ranging system,
A photodetector for detecting sample light separated from light provided to the optical path variable module from the light source and reflected light incident on the reflection mirror and reflected from the reflection surface; And
And a signal processing unit for measuring the three-dimensional distribution of the surrounding terrain and the object through the output time information of the sample light, the optical path information output from the optical path variable module, and the detection time information of the reflected light, .

제 10 항에 있어서,
상기 광 경로 가변 모듈과 상기 반사 거울 사이 구간에 위치하고, 상기 반사광을 상기 광 검출기로 반사시키는 반사면을 갖는 집광 거울을 더 포함하며,
상기 집광 거울의 반사면은 상기 광 경로 가변 모듈에서 출력된 광이 상기 반사 거울 측으로 투과되는 투과 영역을 갖는 광학식 거리계 시스템.11. The method of claim 10,
Further comprising a condensing mirror located in a section between the optical path variable module and the reflecting mirror and having a reflecting surface for reflecting the reflected light to the photodetector,
Wherein the reflective surface of the condensing mirror has a transmissive region through which light output from the optical path variable module is transmitted to the reflective mirror side.