KR102204980B1 - Scanning lidar with variable vertical scanning range - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다는 수평면과 제1 각도를 이루도록 배치되고, 반사면을 구비하는 반사 미러(reflection mirror), 상기 반사 미러의 반사면을 향하도록 배치되고, 측정 타겟으로 진행하는 펄스 레이저를 상기 반사면으로 출력하는 광원, 상기 반사 미러의 반사면을 향하도록 배치되고, 상기 측정 타겟에서 반사되어 상기 반사면에 도달한 뒤, 상기 반사면에서 반사된 반사광을 전기신호로 변환하는 광검출부, 상기 반사 미러를 360도 회전시키는 모터, 상기 반사 미러를 수직 방향으로 틸팅(tilting)되도록 제어하여 상기 제1 각도를 변화시키는 각도 조정부, 및 상기 반사 미러의 360도 회전을 제어함과 동시에, 상기 각도 조정부의 동작에 필요한 전력 및 상기 제1 각도를 제어하는 제어신호를 상기 각도 조정부에 전달하는 제어부를 포함할 수 있다.A scanning radar having a variable scanning vertical area according to an embodiment of the present invention is arranged to form a first angle with a horizontal plane, a reflection mirror having a reflection surface, and a reflection surface of the reflection mirror. A light source that outputs a pulsed laser going to the measurement target to the reflective surface, is disposed to face the reflective surface of the reflective mirror, is reflected from the measurement target and reaches the reflective surface, and then reflected from the reflective surface. A light detection unit that converts reflected light into an electric signal, a motor that rotates the reflection mirror by 360 degrees, an angle adjustment unit that changes the first angle by controlling the reflection mirror to be tilted in a vertical direction, and 360 of the reflection mirror. It may include a control unit for controlling rotation of the degree and transmitting power required for the operation of the angle adjusting unit and a control signal for controlling the first angle to the angle adjusting unit.

Description

스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다{SCANNING LIDAR WITH VARIABLE VERTICAL SCANNING RANGE}Scanning lidar with variable scanning vertical area {SCANNING LIDAR WITH VARIABLE VERTICAL SCANNING RANGE}

본 발명은 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다에 관한 것이다.
The present invention relates to a scanning lidar having a variable scanning vertical area.

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. Recently, in the field of intelligent cars and smart cars, a vehicle's active coping function is required for unexpected situations. In other words, the driver recognizes the sudden appearance of pedestrians, detects obstacles outside the range of lighting in the dark at night, detects obstacles caused by weakening of the headlights in rain, or detects road damage in advance, etc. It is necessary to check in advance the situation that threatens the safety of and pedestrians.

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.In response to this demand, it is installed in the windshield or in front of the vehicle, and when the vehicle moves based on its own light, it checks the object in front and warns the driver in advance, as well as the basis for stopping or avoiding the vehicle itself. An image is transmitted to an electronic control unit (ECU) of a vehicle, and the ECU performs various controls using the image. Acquiring such an image is called a scanner.

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. As a conventional scanner, radio detection and ranging (RAADAR) equipment has been used. Radar is a wireless monitoring device that detects distance, direction, altitude, etc. from an object by emitting electromagnetic waves of about microwave (microwave, 10cm to 100cm wavelength) to an object and receiving the electromagnetic waves reflected from the object.It is used in vehicle scanners. However, since the price is high, there is a problem that it is not easy to spread to various vehicle types.

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.In order to solve such a problem, a scanner using light detection and ranging (LiDAR) has been developed. A radar is a device that emits pulsed laser light into the atmosphere and uses the reflector or scatterer to measure distance or atmospheric phenomena, and is also called a laser radar. The time measurement of the reflected light is calculated by clock pulse, and has a resolution of 5m at 30MHz and 1m at 150MHz.

한편, 종래의 스캐닝 라이다는 레이저를 고정된 특정 방향으로 방사한 뒤, 360도 회전시켜 정해진 영역에 대한 스캐닝 정보를 얻기 때문에, 측정영역에 한계점을 가지고 있으며, 측정영역을 확장하기 위한 방법으로, 다수의 수직방향에 대한 정보를 획득하기 위한 여러 개의 레이저를 각각의 특정 방향으로 방사하여 스캐닝 정보를 얻는 방법이 있다. On the other hand, since a conventional scanning radar emits a laser in a fixed specific direction and then rotates it 360 degrees to obtain scanning information for a predetermined area, it has a limit on the measurement area and is a method for expanding the measurement area. There is a method of obtaining scanning information by radiating a plurality of lasers in each specific direction for obtaining information on a plurality of vertical directions.

이러한 방법의 경우, 넓은 영역의 수직방향 정보를 획득하기 위해는 적어도 4개 내지 64개 이상의 다수의 레이저를 수직방향으로 적층하여 스캐닝 정보를 획득하고 있다.In this method, in order to obtain vertical information of a wide area, a plurality of lasers of at least 4 to 64 or more are stacked in a vertical direction to obtain scanning information.

즉, 종래의 스캐닝 라이다의 경우, 특정 관심영역(수직 영역의 확장)에 대한 집중스캔이 어려우며, 다양한 레이저 패턴의 조사 불가 다수의 레이저 및 수광부 등의 사용으로 제조 비용이 고가화되고, 구현되는 구조가 복잡해 지는 문제가 있다.
In other words, in the case of the conventional scanning lidar, it is difficult to intensive scan for a specific region of interest (expansion of the vertical region), and irradiation of various laser patterns is not possible. There is a problem that becomes complicated.

본 발명의 목적은 수직 방향의 스캐닝 영역이 고정되는 기존의 광학계의 수직 탐지영역에 대한 한계를 탈피하여, 수직 방향의 탐지영역이 확대되는 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a scanning lidar in which a vertical detection area in which the vertical detection area is enlarged is variable, by breaking the limit of the vertical detection area of the conventional optical system in which the vertical scanning area is fixed.

본 발명의 다른 목적은 가변되는 수직 방향으로 레이저를 출력하기 위한 미러 각도를 제어하는 구성에 무선으로 전력 및 제어신호를 전송하여 제조 비용을 감소시킬 수 있는 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a scanning lid that has a variable scanning vertical area capable of reducing manufacturing costs by wirelessly transmitting power and control signals to a configuration that controls a mirror angle for outputting a laser in a variable vertical direction. I have to.

본 발명의 또 다른 목적은 단일 혹은 소수의 레이저와 수신부 및 수직 방향으로 미러가 회전하는 구조를 통하여, 수직 영역이 확장된 넓은 영역에 대한 스캔을 수행하여 3차원 공간정보 획득에 기반한 안전성을 확보할 수 있는 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다를 제공하는 데 있다.
Another object of the present invention is to secure safety based on acquisition of 3D spatial information by performing a scan on a wide area in which the vertical area is extended through a structure in which a single or a small number of lasers, a receiver, and a mirror rotate in a vertical direction. It is to provide a scanning lidar in which a possible scanning vertical area is variable.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다는 수평면과 제1 각도를 이루도록 배치되고, 반사면을 구비하는 반사 미러(reflection mirror), 상기 반사 미러의 반사면을 향하도록 배치되고, 측정 타겟으로 진행하는 펄스 레이저를 상기 반사면으로 출력하는 광원, 상기 반사 미러의 반사면을 향하도록 배치되고, 상기 측정 타겟에서 반사되어 상기 반사면에 도달한 뒤, 상기 반사면에서 반사된 반사광을 전기신호로 변환하는 광검출부, 상기 반사 미러를 360도 회전시키는 모터, 상기 반사 미러를 수직 방향으로 틸팅(tilting)되도록 제어하여 상기 제1 각도를 변화시키는 각도 조정부, 및 상기 반사 미러의 360도 회전을 제어함과 동시에, 상기 각도 조정부의 동작에 필요한 전력 및 상기 제1 각도를 제어하는 제어신호를 상기 각도 조정부에 전달하는 제어부를 포함할 수 있다.In order to solve the above technical problem, a scanning radar having a variable scanning vertical area according to an embodiment of the present invention is disposed to form a first angle with a horizontal plane, and a reflection mirror having a reflective surface, A light source that is disposed to face the reflective surface of the reflective mirror and outputs a pulsed laser traveling to the measurement target to the reflective surface, and is disposed to face the reflective surface of the reflective mirror, and is reflected from the measurement target to the reflective surface. After reaching, the first angle is changed by controlling the light detection unit that converts the reflected light reflected from the reflective surface into an electric signal, a motor that rotates the reflective mirror 360 degrees, and the reflective mirror to be tilted in a vertical direction. And a control unit for controlling the rotation of the reflective mirror by 360 degrees and transmitting power required for the operation of the angle adjusting unit and a control signal for controlling the first angle to the angle adjusting unit.

실시 예에 있어서, 상기 각도 조정부는 상기 반사 미러를 수직 방향으로 틸팅되도록 제어하는 틸팅 모터, 및 상기 틸팅 모터의 동작과 연동하여 상기 제1 각도를 변화시키는 로테이션 암(rotation arm)을 포함할 수 있다.In an embodiment, the angle adjustment unit may include a tilting motor that controls the reflection mirror to tilt in a vertical direction, and a rotation arm that changes the first angle in conjunction with an operation of the tilting motor. .

실시 예에 있어서, 상기 제어부는 비접촉 무선전력전송 기술에 기반하여, 상기 전력 및 상기 제어신호를 상기 각도 조정부에 전달할 수 있다.In an embodiment, the controller may transmit the power and the control signal to the angle adjustment unit based on a non-contact wireless power transmission technology.

실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 비접촉 무선전력전송 기술에 기반한 무선전력전송 신호에 상기 제어신호를 혼합하여, 상기 전력 및 상기 제어신호를 상기 각도 조정부에 함께 전달할 수 있다.In an embodiment, the controller may mix the control signal with a wireless power transmission signal based on the non-contact wireless power transmission technology, and transmit the power and the control signal to the angle adjusting unit together.

실시 예에 있어서, 상기 각도 조정부는 상기 제어신호가 혼합된 무선전력전송 신호에서, 상기 전력 및 상기 제어신호를 서로 구분하여 분리하고, 분리된 전력을 통하여 상기 반사미러를 틸팅시키는 동작을 수행하고, 분리된 제어신호에 응답하여 상기 제1각도를 변화시킬 수 있다.In an embodiment, the angle adjustment unit separates and separates the power and the control signal from each other in the wireless power transmission signal in which the control signal is mixed, and tilts the reflection mirror through the separated power, The first angle may be changed in response to the separated control signal.

실시 예에 있어서, 상기 비접촉 무선전력전송 기술은 자기유도방식으로 동작할 수 있다.In an embodiment, the non-contact wireless power transmission technology may operate in a magnetic induction method.

실시 예에 있어서, 상기 광원은 단일 채널에 해당하는 하나의 펄스 레이저를 출력하는 단채널 광원이거나 또는 서로 다른 채널에 해당하는 적어도 2 이상의 펄스 레이저를 출력하는 다채널 광원일 수 있다.In an embodiment, the light source may be a single-channel light source that outputs one pulsed laser corresponding to a single channel, or a multi-channel light source that outputs at least two or more pulsed lasers corresponding to different channels.

실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 모터 및 상기 각도 조정부를 제어하여, 스캐닝 영역 및 스캐닝 패턴을 변화시킬 수 있다.In an embodiment, the controller may change the scanning area and the scanning pattern by controlling the motor and the angle adjustment unit.

실시 예에 있어서, 상기 제1 각도의 변화 방식 및 상기 제1 각도의 제어 타이밍에 따라, 특정 영역에 대한 집중 스캐닝 또는 광역 고속 스캐닝을 수행할 수 있다.
In an embodiment, according to the method of changing the first angle and the control timing of the first angle, intensive scanning or wide area high-speed scanning may be performed for a specific area.

본 발명에 따른 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.The effect of the scanning lidar in which the scanning vertical area is variable according to the present invention will be described as follows.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 수직 방향의 스캐닝 영역이 고정되는 기존의 광학계의 수직 탐지영역에 대한 한계를 탈피하여, 수직 방향의 탐지영역이 확대될 수 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, the detection area in the vertical direction may be enlarged by breaking the limit of the vertical detection area of an existing optical system in which the vertical scanning area is fixed.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 가변되는 수직 방향으로 레이저를 출력하기 위한 미러 각도를 제어하는 구성에 무선으로 전력 및 제어신호를 전송하여 제조 비용을 감소시킬 수 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, it is possible to reduce manufacturing cost by wirelessly transmitting power and control signals to a configuration that controls a mirror angle for outputting a laser in a variable vertical direction.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 단일 혹은 소수의 레이저와 수신부 및 수직 방향으로 미러가 회전하는 구조를 통하여, 수직 영역이 확장된 넓은 영역에 대한 스캔을 수행하여 3차원 공간정보 획득에 기반한 안전성을 확보할 수 있다.
In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, through a structure in which a single or a small number of lasers, a receiver, and a mirror rotate in a vertical direction, 3D spatial information is obtained by performing a scan on a wide area in which the vertical area is extended. Safety based on can be secured.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다에서, 출력되는 레이저의 수직 방향을 제어하는 구성을 나타내는 도면이다.
도 3는 기존의 스캐닝 라이다가 적용된 예 및 본 발명의 일 실시 예에 따른 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다가 적용된 예를 함께 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다에서, 출력되는 레이저의 수직 방향을 제어하는 구성에 무선으로 전력 및 제어신호를 전달하는 예를 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a scanning liner having a variable scanning vertical area according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration for controlling a vertical direction of an output laser in a scanning liner in which a scanning vertical area is variable according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an example in which a conventional scanning lidar is applied and a scanning lidar having a variable scanning vertical region according to an embodiment of the present invention is applied.
4 is a diagram illustrating an example of wirelessly transmitting power and a control signal to a configuration controlling a vertical direction of an output laser in a scanning lidar in which a scanning vertical area is variable according to an embodiment of the present invention.

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. Hereinafter, exemplary embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but identical or similar elements are denoted by the same reference numerals regardless of reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used interchangeably in consideration of only the ease of preparation of the specification, and do not have meanings or roles that are distinguished from each other by themselves. In addition, in describing the embodiments disclosed in the present specification, when it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the subject matter of the embodiments disclosed in the present specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical idea disclosed in the present specification is not limited by the accompanying drawings, and all modifications included in the spirit and scope of the present invention It should be understood to include equivalents or substitutes.

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.Terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component.

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.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. Should be. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

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.In the present application, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.

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.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It is obvious to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential features of the present invention.

최근, 지능형 자동차 및 스마트카 분야에서는 돌발상황에 대한 차량의 능동적 대처 기능을 요구하고 있다. 보행자의 급작스런 출현, 어두운 야간에 조명의 범위를 벗어난 곳에 대한 장애물, 우천시 전조등 조명의 약화로 인한 장애물, 도로 파손 등은 자동차의 운전자와 보행자의 안전을 위협하고 있는 상황이다. Recently, in the field of intelligent cars and smart cars, there is a demand for an active response function of a vehicle to an unexpected situation. The sudden appearance of pedestrians, obstacles outside the range of lighting at dark nights, obstacles due to weakening of the headlight lighting in rainy weather, and road damage are threatening the safety of drivers and pedestrians of automobiles.

또한 레이더(Radar)에 포착되지 않는 소형 선박 및 해상의 부유물도 선박의 안전에 위협이 되는데, 이렇듯 기존의 레이더에 포착되지 않는 물체와의 충돌을 회피하기 위해서는 적어도 반경 수백 미터에 존재하는 물체를 탐지해야 할 필요성이 있다.In addition, small ships and floating objects that are not detected by radar also pose a threat to the safety of the ship.In order to avoid collisions with objects not detected by the existing radar, objects that are at least several hundred meters in radius are detected. There is a need to do it.

이러한 필요성에 따라 스캐닝 라이다가 이용될 수 있지만, 기존의 고정형 스캐닝 라이다는 스캐닝 영역의 분해능 및 광역측정에 한계가 있어 대안이 없는 실정이다.A scanning lidar may be used according to this need, but there is no alternative because the conventional fixed scanning lidar has limitations in the resolution and wide area measurement of the scanning area.

이에, 본 발명은 단일 혹은 소수의 레이저와 수신부를 구비하고, 수직 방향으로 미러가 회전하는 구조를 제안함으로써, 수직 영역이 확장된 넓은 영역에 대한 스캔이 가능하고, 그에 따라 주변의 3차원 공간정보 획득에 기반한 안전성을 확보할 수 있는 라이다에 관한 기술을 제안한다.Accordingly, the present invention proposes a structure in which a single or a small number of lasers and a receiving unit are provided, and the mirror rotates in a vertical direction, so that a wide area in which the vertical area is extended can be scanned, and accordingly, the surrounding 3D spatial information We propose a technology for lidar that can secure safety based on acquisition.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다를 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a scanning liner having a variable scanning vertical area according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다는 반사 미러(131), 광원(111), 광검출부(112), 모터(152), 각도 조정부(132, 133) 및 제어부(151)를 포함할 수 있다. 그리고, 도 1에 도시된 바와 같이, 위와 같은 구성들 외에 다른 추가적인 구성들을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a scanning radar with a variable scanning vertical area includes a reflective mirror 131, a light source 111, a light detection unit 112, a motor 152, an angle adjustment unit 132, 133, and a control unit 151. It may include. And, as shown in FIG. 1, other additional components may be included in addition to the above components.

한편, 도 1에 도시된 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다는 스캐닝 라이더가 스캐닝을 수행하는 수직 영역이 가변(확장)되도록 구현한 구체적인 예시이지만, 본 발명은 도 1에서 구현된 구성 또는 구조에 한정되지 않으며, 구체적인 구현 예는 변형될 수 있음은 자명하다.On the other hand, the scanning radar in which the scanning vertical area is variable shown in FIG. 1 is a specific example in which the vertical area in which the scanning rider performs scanning is variable (expanded), but the present invention is not limited to the configuration or structure implemented in FIG. It is not limited, and it is obvious that specific implementation examples can be modified.

먼저, 도 1의 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다는 하부(110), 중간부(130) 및 상부(150)로 구분될 수 있다. 이러한 구분(110, 130, 150)은 설명의 편의를 위한 구분으로 본 발명이 위와 같은 구분으로 반드시 한정되는 것은 아니다.First, the scanning radar in which the vertical scanning area of FIG. 1 is variable may be divided into a lower portion 110, an intermediate portion 130, and an upper portion 150. These divisions 110, 130, and 150 are divisions for convenience of description, and the present invention is not necessarily limited to the above divisions.

먼저, 하부(110)를 참조하면, 하부(110)는 광원(111) 및 광검출부(112)를 포함할 수 있고, 추가적으로 측정 타겟에서 반사되어 되돌아 오는 반사광(181, 182)을 수광하여 광검출부(112)에 전달하는 수광 렌즈(113)를 더 포함할 수 있다.First, referring to the lower part 110, the lower part 110 may include a light source 111 and a light detection unit 112, and additionally, the light detection unit by receiving the reflected light 181, 182 reflected back from the measurement target. It may further include a light-receiving lens 113 transmitted to (112).

광원(110)은 반사 미러(131)의 반사면을 향하도록 배치되고, 측정 타겟으로 진행하는 펄스 레이저(170)를 출력하는 구성으로, 본 발명에 따른 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다는 수직방향의 정보를 획득하기 위한 기존의 라이다와 달리 단일 채널에 해당하는 하나의 펄스 레이저를 출력하는 단채널 광원이거나 또는 적어도 2이상이지만 소수의 서로 다른 채널에 해당하는 펄스 레이저를 출력하는 다채널 광원일 수 있다.The light source 110 is arranged to face the reflection surface of the reflection mirror 131 and outputs a pulsed laser 170 that proceeds to the measurement target. The scanning radar having a variable scanning vertical area according to the present invention is Unlike conventional lidars for acquiring direction information, it is a single-channel light source that outputs one pulsed laser corresponding to a single channel, or a multi-channel light source that outputs at least two or more, but pulsed lasers corresponding to a few different channels. Can be

광검출부(112)는 반사 미러(131)의 반사면을 향하도록 배치되고, 측정 타겟에서 반사되어 되돌아 오는 반사광(181, 182)을 전기신호로 변환할 수 있다. 여기서 광검출부(112)는 앞서 설명한 광원(110)의 종류에 따라 하나 또는 그 이상의 복수개의 광검출기를 포함할 수 있다.The photodetector 112 is disposed to face the reflective surface of the reflective mirror 131, and may convert the reflected light 181 and 182 reflected from the measurement target and returned into an electric signal. Here, the photodetector 112 may include one or more photodetectors according to the type of the light source 110 described above.

그리고, 중간부(130)는 반사 미러(131)를 수직 방향으로 틸팅 tilting 되도록 제어하는 실질적인 구성들을 포함할 수 있는데, 이를 위해서, 중간부(130)는 반사 미러(131), 각도 조정부(132, 133), 홀딩부(134), 밸런서(135) 및 무선전력전송의 수신을 위한 코일부(136)를 포함할 수 있다.In addition, the intermediate part 130 may include substantial configurations for controlling the reflection mirror 131 to tilt in a vertical direction. To this end, the intermediate part 130 includes a reflection mirror 131, an angle adjustment part 132, 133), a holding unit 134, a balancer 135, and a coil unit 136 for receiving wireless power transmission.

먼저, 반사 미러(131)는 수평면과 제1각도를 이루도록 배치되고, 광원(111)에서 출력되는 펄스 레이저(170)를 측정 타겟으로 반사하고, 측정 타겟에서 반사되어 되돌아 오는 반사광(181, 182)을 광검출부(112)로 반사시키는 반사면을 구비할 수 있다. First, the reflection mirror 131 is arranged to form a first angle with the horizontal plane, and reflects the pulsed laser 170 output from the light source 111 to a measurement target, and reflected light 181, 182 reflected from the measurement target and returned. A reflective surface may be provided to reflect the light to the photodetector 112.

여기서, 반사면은 단일의 반사면이지만, 설명의 편의를 위해서, 해당 반사면은 측정 타겟으로 진행하는 펄스 레이저를 반사시키는 제1 반사영역(중심부) 및 측정 타겟에서 반사되어 되돌아 오는 반사광을 광검출부(112)로 반사시키는 제2 반사영역(외곽부)으로 구분할 수 있다.Here, the reflective surface is a single reflective surface, but for convenience of explanation, the reflective surface is a first reflective area (center) that reflects the pulsed laser that proceeds to the measurement target and the reflected light reflected back from the measurement target is a photodetector. It can be divided into a second reflective area (outer part) reflected by 112.

각도 조정부(132, 133)는 반사 미러(131)를 수직 방향(137)으로 틸팅(tilting)되도록 제어하는 구성으로, 각도 조정부(132, 133)는 이러한 틸팅 동작을 통하여 반사 미러(131)와 수평면이 이루는 제1 각도를 변화시킬 수 있다. 그 결과, 제1 각도의 변화에 응답하여, 광원(111)에서 출력된 펄스 레이저는 수직 방향으로 스윙(170)될 수 있다.The angle adjustment units 132 and 133 are configured to control the reflection mirror 131 to be tilted in the vertical direction 137, and the angle adjustment units 132 and 133 are configured to control the reflection mirror 131 and the horizontal plane through such a tilting operation. The first angle formed by this can be changed. As a result, in response to a change in the first angle, the pulsed laser output from the light source 111 may swing 170 in the vertical direction.

여기서, 각도 조정부(132, 133)는 반사 미러(131)를 수직 방향(137)으로 틸팅되도록 제어할 수 있는 다양한 방법으로 구현될 수 있는데, 구체적인 예로서, 각도 조정부(132, 133)는 반사 미러(131)를 수직 방향(137)으로 틸팅되도록 제어하는 틸팅 모터(132) 및 틸팅 모터(132)의 동작과 연동하여 제1 각도를 변화시키는 로테이션 암(133, rotation arm)으로 구현될 수 있다.Here, the angle adjustment units 132 and 133 may be implemented in various ways that can control the reflection mirror 131 to be tilted in the vertical direction 137. As a specific example, the angle adjustment units 132 and 133 are reflective mirrors. It may be implemented as a tilting motor 132 that controls 131 to tilt in the vertical direction 137 and a rotation arm 133 that changes a first angle in conjunction with an operation of the tilting motor 132.

그 결과, 본 발명에 따른 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다는 하나의 단채널 광원을 포함하더라도, 기존의 다채널 광원을 포함하는 스캐닝 라이다와 같이 수직 영역이 확대된 영역을 스캐닝할 수 있게 된다.As a result, even if the scanning radar in which the scanning vertical area is variable according to the present invention includes one short-channel light source, it is possible to scan an area with an enlarged vertical area like a scanning lidar including a conventional multi-channel light source. do.

즉, 본 발명에 따르면 하나의 단채널 광원으로 수직 탐지영역의 한계를 벗어나 수직 영역이 확장되는 스캐닝 라이다를 구현할 수 있게 된다. 또한, 넓은 영역의 수직방향 정보를 획득하기 4개 혹은 64개 이상의 다수의 레이저를 수직방향으로 적층한 다채널 광원을 포함하는 기존의 스캐닝 라이다에 비해 적은 비용으로 넓은 영역의 수직방향 정보를 획득할 수 있는 스캐닝 라이다를 구현할 수 있게 된다.That is, according to the present invention, it is possible to implement a scanning lidar in which the vertical region is extended beyond the limit of the vertical detection region with one short channel light source. In addition, in order to obtain vertical information of a wide area, vertical direction information of a wide area is obtained at a lower cost compared to the conventional scanning lidar including a multi-channel light source in which 4 or 64 or more lasers are stacked in the vertical direction. It is possible to implement a capable scanning lidar.

홀딩부(134)는 반사 미러(131)가 일정한 위치에 구비되도록 반사미러(131)를 지지하는 구성으로, 상부(150)에 구비되는 모터 샤프트(154, motor shaft)의 회전을 반사 미러(131)에 전달하여, 반사 미러(131)가 360도 회전하도록 지지할 수 있다.The holding unit 134 is configured to support the reflection mirror 131 so that the reflection mirror 131 is provided at a predetermined position, and rotation of the motor shaft 154 provided on the upper portion 150 is prevented by the reflection mirror 131 ), the reflection mirror 131 may be supported to rotate 360 degrees.

밸런서(135)는 반사 미러(131)가 각도 조정부(132, 133)의 제어에 따라 수직 방향(137)으로 틸팅되는 정도 또는 반사 미러(131)와 수평면이 이루는 제1각도를 검출(감지)하는 구성으로, 반사 미러(131)에 직접 연결되거나 또는 다른 구성을 통하여 간접적으로 연결될 수 있다.The balancer 135 detects (detects) the degree to which the reflective mirror 131 is tilted in the vertical direction 137 according to the control of the angle adjustment units 132 and 133 or the first angle formed between the reflective mirror 131 and the horizontal plane. As a configuration, it may be directly connected to the reflection mirror 131 or indirectly connected through another configuration.

무선전력전송의 수신을 위한 코일부(136)는 비접촉 무선전력전송 기술에 기반하여 상부(150)에 포함되는 제어부(151)로부터 각도 조정부(132, 133)의 동작에 필요한 전력 및 반사 미러(131)와 수평면이 이루는 제1각도를 제어하는 제어신호를 수신하는 구성으로, 제어부(151) 또는 무선전력전송의 송신을 위한 코일부(153)를 향하도록 배치될 수 있다.The coil unit 136 for receiving the wireless power transmission includes power required for the operation of the angle adjustment units 132 and 133 from the control unit 151 included in the upper portion 150 based on the non-contact wireless power transmission technology and the reflection mirror 131 ) And a control signal for controlling a first angle formed by the horizontal plane, and may be disposed toward the control unit 151 or the coil unit 153 for transmitting wireless power transmission.

구체적으로, 본 발명에 따른 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다에 포함되는 각도 조정부(132, 133)는 비접촉 무선전력전송 기술에 기반하여, 구동에 필요한 전력 및 반사 미러(131)와 수평면이 이루는 제1각도를 변화시키는 제어신호를 제어부(151)로부터 수신할 수 있다.Specifically, the angle adjustment units 132 and 133 included in the scanning lidar having a variable scanning vertical area according to the present invention are based on the non-contact wireless power transmission technology, and the power required for driving and the reflection mirror 131 and the horizontal plane are formed. A control signal for changing the first angle may be received from the controller 151.

그리고, 이를 위해서, 제어부(151)는 비접촉 무선전력전송 기술에 기반한 무선전력전송 신호에 제1 각도를 변화시키는 제어신호를 혼합하여, 각도 조정부(132, 133)의 구동에 필요한 전력 및 제어신호를 각도 조정부(132, 133)에 함께 전달하도록 구현될 수 있다.And, to this end, the control unit 151 mixes the control signal for changing the first angle with the wireless power transmission signal based on the non-contact wireless power transmission technology, and provides the power and control signal required for driving the angle adjustment units 132 and 133. It may be implemented so as to be transmitted to the angle adjustment units 132 and 133 together.

이러한 경우, 각도 조정부(132, 133)는 제어신호가 혼합된 무선전력전송 신호를 수신한 뒤, 수신된 무선전력전송 신호에서, 전력 및 제어신호를 서로 구분하여 분리할 수 있다. 그리고, 분리된 전력을 통하여 각도 조정부(132, 133)는 반사미러(131)를 틸팅시키는 동작을 수행하고, 분리된 제어신호에 응답하여 반사 미러(131)와 수평면이 이루는 제1각도를 변화시킬 수 있다.In this case, after receiving the wireless power transmission signal in which the control signal is mixed, the angle adjustment units 132 and 133 may separate and separate the power and the control signal from the received wireless power transmission signal. In addition, the angle adjustment units 132 and 133 perform an operation of tilting the reflection mirror 131 through the separated power, and change the first angle between the reflection mirror 131 and the horizontal plane in response to the separated control signal. I can.

한편, 본 발명에 따른 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다에서 구현되는 비접촉 무선전력전송 기술은 자기 유도 방식(WPC 방식 및 PMA 방식), 자기 공명 방식, 및 전자기파 방식 중 어느 하나일 수 있다. 그리고, 다른 방식의 기술을 배제하는 것은 아니지만, 본 발명은 자기유도방식으로 동작하는 비접촉 무선전력전송 기술에 따라 구현되는 것이 바람직하다.Meanwhile, the non-contact wireless power transmission technology implemented in the scanning lidar having a variable scanning vertical area according to the present invention may be any one of a magnetic induction method (WPC method and PMA method), a magnetic resonance method, and an electromagnetic wave method. Further, although other techniques are not excluded, the present invention is preferably implemented according to a non-contact wireless power transmission technique operating in a magnetic induction method.

마지막으로, 상부(150)는 제어부(151), 모터(152), 무선전력전송의 송신을 위한 코일부(153) 및 모터 샤프트(154)를 포함할 수 있다.Lastly, the upper part 150 may include a control unit 151, a motor 152, a coil unit 153 for transmitting wireless power transmission, and a motor shaft 154.

여기서, 제어부(151)는 본 발명에 따른 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다의 전반적인 동작을 제어하는 구성으로, 구체적으로 반사 미러(131)의 360도 회전을 제어함과 동시에, 각도 조정부(132, 133)의 동작에 필요한 전력 및 반사 미러(131)와 수평면이 이루는 제1 각도를 제어하는 제어신호를 각도 조정부(132, 133)에 전달할 수 있다. 이를 위해서, 제어부(151)는 모터(152) 및 무선전력전송의 송신을 위한 코일부(153)의 동작을 제어할 수 있다.Here, the control unit 151 is configured to control the overall operation of the scanning lidar in which the scanning vertical area is variable according to the present invention, and specifically controls the rotation of the reflection mirror 131 by 360 degrees, and at the same time, the angle adjustment unit 132 The power required for the operation of the, 133 and a control signal for controlling a first angle formed between the reflective mirror 131 and the horizontal plane may be transmitted to the angle adjustment units 132 and 133. To this end, the control unit 151 may control the operation of the motor 152 and the coil unit 153 for transmitting wireless power transmission.

모터(152)는 반사 미러(131)를 360도 회전시키는 구성으로, 반사 미러(131)가 일방향으로 회전하도록 구동될 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다에 포함되는 반사 미러(131)는 모터(152)에 의해 360도 회전할 수 있다. 그로 인해서, 본 발명에 따른 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다는 라이다 주변 모두를 포함하는 평면 전체를 스캔할 수 있게 된다.The motor 152 is configured to rotate the reflective mirror 131 by 360 degrees, and may be driven to rotate the reflective mirror 131 in one direction. As a result, the reflective mirror 131 included in the scanning lidar having a variable scanning vertical area according to the present invention may rotate 360 degrees by the motor 152. As a result, the scanning radar in which the scanning vertical area is variable according to the present invention can scan the entire plane including all around the lidar.

무선전력전송의 송신을 위한 코일부(153)는 앞서 설명한 무선전력전송의 수신을 위한 코일부(136)에 대응되는 구성으로, 비접촉 무선전력전송 기술에 기반하여, 각도 조정부(132, 133)의 구동에 필요한 전력 및 반사 미러(131)와 수평면이 이루는 제1각도를 변화시키는 제어신호를 각도 조정부(132, 133)에 전달할 수 있다.The coil unit 153 for transmitting wireless power transmission is a configuration corresponding to the coil unit 136 for receiving wireless power transmission described above, and based on the non-contact wireless power transmission technology, the angle adjustment units 132 and 133 Power required for driving and a control signal for changing the first angle formed between the reflective mirror 131 and the horizontal plane may be transmitted to the angle adjustment units 132 and 133.

모터 샤프트(154)는 모터(152)의 회전을 반사 미러(131)에 전달하여, 반사 미러(131)가 360도 회전할 수 있도록 하는 구성으로, 앞서 설명한 홀딩부(134)의 내부에 삽입되는 형태로 구현될 수 있으나, 이는 하나의 구체적인 예시이므로, 다른 형태로 모터(152)의 회전을 반사 미러(131)에 전달하도록 구현될 수 있다.The motor shaft 154 transmits the rotation of the motor 152 to the reflection mirror 131 so that the reflection mirror 131 can rotate 360 degrees, and is inserted into the holding part 134 described above. Although it may be implemented in a form, since this is a specific example, it may be implemented to transmit the rotation of the motor 152 to the reflection mirror 131 in a different form.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다에서, 출력되는 레이저의 수직 방향을 제어하는 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration for controlling a vertical direction of an output laser in a scanning liner in which a scanning vertical area is variable according to an embodiment of the present invention.

도 2는 앞서 도 1의 설명 중 중간부(130)를 확대하여 도시한 도면으로, 중간부(130)에 포함되는 여러 구성요소들(131 내지 136) 및 반사 미러(131)가 수직 방향으로 틸팅(137)되는 것을 보다 명확하게 확인할 수 있다.FIG. 2 is an enlarged view of the intermediate part 130 in the description of FIG. 1, and various components 131 to 136 and the reflection mirror 131 included in the intermediate part 130 are tilted in a vertical direction. (137) It can be confirmed more clearly.

도 2에 도시된 중간부(130) 및 중간부(130)에 포함되는 여러 구성요소들(131 내지 136)은 앞서 도 1을 통하여 충분히 설명되었으므로, 중복되는 설명은 생략한다.Since the intermediate part 130 and the various components 131 to 136 included in the intermediate part 130 illustrated in FIG. 2 have been sufficiently described with reference to FIG. 1, a redundant description will be omitted.

한편, 본 발명에 따른 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다의 제어부는 앞서 설명한 구성들 중 모터(152) 및 각도 조정부(132, 133)를 제어하여, 스캐닝 영역 및 스캐닝 패턴을 변화시킬 수 있다. Meanwhile, the control unit of the scanning lidar in which the scanning vertical area is variable according to the present invention may change the scanning area and the scanning pattern by controlling the motor 152 and the angle adjusting units 132 and 133 among the above-described configurations.

또한, 본 발명에 따른 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다는 앞서 설명한 반사 미러(131)와 수평면이 이루는 제1각도의 변화 방식 및 해당 제1 각도의 제어 타이밍을 조절할 수 있고, 그에 따라, 특정 영역에 대한 집중 스캐닝 또는 광역 고속 스캐닝을 수행할 수도 있다. In addition, the scanning radar in which the scanning vertical area is variable according to the present invention can adjust the method of changing the first angle formed by the reflecting mirror 131 and the horizontal plane described above and the control timing of the corresponding first angle. It is also possible to perform intensive scanning or wide area high-speed scanning for an area.

도 3는 기존의 스캐닝 라이다가 적용된 예 및 본 발명의 일 실시 예에 따른 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다가 적용된 예를 함께 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating an example in which a conventional scanning lidar is applied and a scanning lidar having a variable scanning vertical region according to an embodiment of the present invention is applied.

먼저, 도 3(a)는 기존의 스캐닝 라이다가 주변을 스캐닝한 결과를 나타내는 도면이다. 앞서 설명한 바와 같이, 기존의 스캐닝 라이다는 레이저를 특정 방향으로 고정 방사한 뒤 360도 회전시켜 정해진 구간(300)의 정보를 얻는다. First, FIG. 3(a) is a diagram showing a result of scanning the surroundings of a conventional scanning lidar. As described above, the conventional scanning radar obtains information of a predetermined section 300 by rotating the laser 360 degrees after fixedly emitting a laser in a specific direction.

그 결과, 도 3(a)에서와 같이 기존의 스캐닝 라이다는 스캐닝의 대상이 되는 물체들(301, 311, 321, 331) 중 정해진 구간(300)에 해당하는 물체(301)에 대한 정보만을 획득할 수 있다. As a result, as shown in Fig. 3(a), the existing scanning radar is only information on the object 301 corresponding to the predetermined section 300 among the objects 301, 311, 321, and 331 to be scanned. Can be obtained.

즉, 하나의 단채널 펄스 레이저를 출력하는 광원을 통해서, 특정 방향으로 고정 방사된 뒤 360도 회전시키는 기존의 스캐닝 라이다는 해당 정해진 구간(300)의 내부에 위치하는 물체들(311, 321, 331)에 대한 정보를 획득하지 못하게 된다. 이러한 문제를 방지하기 위해서, 멀티 채널의 광원을 포함하는 스캐닝 라이다를 구현할 수 있으나, 이는 스캐닝 라이다의 부피를 증가시키고, 복수의 광원 및 그에 따른 조립 공정으로 인해 제작 비용이 증가되는 문제가 있었다.That is, through a light source that outputs one short-channel pulsed laser, a conventional scanning radar that is fixedly radiated in a specific direction and then rotates 360 degrees, objects 311 and 321 located inside the predetermined section 300 331) cannot be obtained. In order to prevent this problem, a scanning lidar including a multi-channel light source can be implemented, but this increases the volume of the scanning lidar, and there is a problem in that manufacturing cost increases due to a plurality of light sources and an assembly process accordingly. .

한편, 도 3(b)는 본 발명에 따른 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다가 주변을 스캐닝한 결과를 나타내는 도면인데, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다는 스캐닝 영역(300, 310, 320, 330)이 확대되어, 스캐닝의 대상이 되는 모든 물체들(301, 311, 321, 331)에 대한 정보를 획득할 수 있게 된다.Meanwhile, FIG. 3(b) is a diagram showing a result of scanning the surroundings of a scanning lider having a variable scanning vertical area according to the present invention. As shown in FIG. 3(b), the vertical area according to the present invention is The variable scanning radar has the scanning areas 300, 310, 320, and 330 enlarged so that information on all objects 301, 311, 321, and 331 to be scanned can be obtained.

구체적으로, 본 발명에 따른 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다는 도 1에서 설명한 바와 같이 각도 조정부(132, 133)는 반사 미러(131)를 수직 방향(137)으로 틸팅되도록 제어하고, 이러한 틸팅 동작에 대응하여 반사 미러(131)와 수평면이 이루는 제1 각도가 변화되기 때문에, 제1 각도의 변화에 응답하여, 광원(111)에서 출력된 펄스 레이저는 수직 방향으로 스윙(170)되고, 그 결과 하나의 단채널 광원을 포함하더라도, 기존의 다채널 광원을 포함하는 스캐닝 라이다와 같이 수직 영역이 확대된 영역을 스캐닝할 수 있게 된다.Specifically, in the scanning radar having a variable scanning vertical area according to the present invention, the angle adjustment units 132 and 133 control the reflective mirror 131 to be tilted in the vertical direction 137, as described in FIG. Since the first angle between the reflective mirror 131 and the horizontal plane changes in response to the operation, in response to the change in the first angle, the pulsed laser output from the light source 111 swings 170 in the vertical direction, As a result, even if one single channel light source is included, it is possible to scan an area in which the vertical area is enlarged, like a scanning lidar including a conventional multi-channel light source.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다에서, 출력되는 레이저의 수직 방향을 제어하는 구성에 무선으로 전력 및 제어신호를 전달하는 예를 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating an example of wirelessly transmitting power and a control signal to a configuration controlling a vertical direction of an output laser in a scanning lidar in which a scanning vertical area is variable according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다는 비접촉 무선전력전송 기술에 기반하여 전력 및 제어신호를 전달하는 제1 부분(410) 및 제1 부분(410)에서 전달되는 전력 및 제어신호를 비접촉 무선전력전송 기술에 기반하여 수신하는 제2부분(430)을 포함하는 것으로 구분할 수 있다.Referring to FIG. 4, a scanning radar having a variable scanning vertical area according to the present invention is transmitted from a first portion 410 and a first portion 410 for transmitting power and control signals based on a non-contact wireless power transmission technology. It can be classified as including a second portion 430 that receives the power and control signals that are received based on the non-contact wireless power transmission technology.

도 4의 제1 부분(410) 및 제2 부분(430)을 도 1의 구성에 대응시키면, 제1 부분(410)은 도 1의 상부(150)에 대응될 수 있고, 제2 부분(430)은 도 1의 중간부(130)에 대응될 수 있다.When the first portion 410 and the second portion 430 of FIG. 4 correspond to the configuration of FIG. 1, the first portion 410 may correspond to the upper portion 150 of FIG. 1, and the second portion 430. ) May correspond to the middle part 130 of FIG. 1.

먼저, 제1부분(410)은 비접촉 무선전력전송 기술에 기반하여 전력 및 제어신호를 전달하는 영역으로, 무선전력전송의 송신을 위한 코일부(411), 신호 혼합부(412), 무선전력전송을 제어하는 제어기(413) 및 모터 제어 신호 출력부(414)를 포함할 수 있다. First, the first part 410 is an area that transmits power and control signals based on non-contact wireless power transmission technology, and a coil unit 411 for transmission of wireless power transmission, a signal mixing unit 412, and wireless power transmission It may include a controller 413 and a motor control signal output unit 414 for controlling.

여기서, 무선전력전송의 송신을 위한 코일부(411)는 앞서 도 1에서 설명한 바와 같고, 모터 제어 신호 출력부(414)는 도 1에서 설명한 각도 조절부에 포함되는 틸팅 모터(435)를 제어하는 신호를 출력하는 구성이 될 수 있다.Here, the coil unit 411 for transmission of wireless power transmission is as described above in FIG. 1, and the motor control signal output unit 414 controls the tilting motor 435 included in the angle adjustment unit described in FIG. It can be configured to output a signal.

그리고, 신호 혼합부(412)는 앞서 도 1에서 설명한 바와 같이 비접촉 무선전력전송 기술에 기반한 무선전력전송 신호에 제1 각도를 변화시키는 제어신호를 혼합하는 구성이 될 수 있다. 그리고, 무선전력전송을 제어하는 제어기(413)는 위와 같은 구성들(411, 412, 414)의 전반적인 동작을 제어하는 구성이 될 수 있다.In addition, the signal mixing unit 412 may be configured to mix a control signal for changing a first angle with a wireless power transmission signal based on a non-contact wireless power transmission technology, as described above with reference to FIG. 1. In addition, the controller 413 for controlling wireless power transmission may be a configuration for controlling the overall operation of the above configurations 411, 412, and 414.

한편, 제2 부분(430)은 비접촉 무선전력전송 기술에 기반하여 전력 및 제어신호를 수신하는 영역으로, 무선전력전송의 수신을 위한 코일부(431), 정류부(432), 필터부(433), 틸팅 모터 제어기(434) 및 틸팅 모터(435)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the second part 430 is an area for receiving power and control signals based on the non-contact wireless power transmission technology, and a coil unit 431, a rectifier unit 432, and a filter unit 433 for receiving wireless power transmission. , A tilting motor controller 434 and a tilting motor 435.

여기서, 무선전력전송의 수신을 위한 코일부(431)는 앞서 도 1에서 설명한 바와 같고, 정류부(432)는 교류(AC)로 전달되는 전력을 직류로 변환하여 틸팅 모터 제어기(434) 및 틸팅 모터(435)에 전달하는 구성이 될 수 있다.Here, the coil unit 431 for receiving the wireless power transmission is as described above in FIG. 1, and the rectifying unit 432 converts the electric power transmitted through AC to direct current, and the tilting motor controller 434 and the tilting motor It can be configured to pass to (435).

그리고, 필터부(433)는 앞서 도 1에서 설명한 바와 같이 제어신호가 혼합된 무선전력전송 신호에서, 제1 각도를 제어하기 위한 제어신호를 구분하여 분리하는 구성이 될 수 있다. 그리고, 틸팅 모터 제어기(434) 및 틸팅 모터(435)는 앞서 도 1에서 설명한 각도 조절부에 포함되는 구성으로, 반사 미러를 수직 방향으로 틸팅되도록 제어하는 구성이 될 수 있다.In addition, the filter unit 433 may be configured to separate and separate a control signal for controlling the first angle from the wireless power transmission signal mixed with the control signal as described in FIG. 1. In addition, the tilting motor controller 434 and the tilting motor 435 are included in the angle adjustment unit described in FIG. 1 and may be configured to control the reflective mirror to tilt in a vertical direction.

결국, 본 발명에 따른 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다는 수직 방향의 스캐닝 영역이 고정되는 기존의 광학계의 수직 탐지영역에 대한 한계를 탈피하여, 수직 방향의 탐지영역을 확대할 수 있고, 가변되는 수직 방향으로 레이저를 출력하기 위한 미러 각도를 제어하는 구성에 무선으로 전력 및 제어신호를 전송하여 제조 비용을 감소시킬 수 있으며, 단일 혹은 소수의 레이저와 수신부 및 수직 방향으로 미러가 회전하는 구조를 통하여, 수직 영역이 확장된 넓은 영역에 대한 스캔을 수행하여 3차원 공간정보 획득에 기반한 안전성을 확보할 수 있게 한다.Consequently, the scanning radar in which the scanning vertical area is variable according to the present invention can expand the detection area in the vertical direction by breaking the limit of the vertical detection area of the existing optical system in which the scanning area in the vertical direction is fixed. It is possible to reduce the manufacturing cost by transmitting power and control signals wirelessly to the configuration that controls the angle of the mirror for outputting the laser in the vertical direction, and has a structure in which a single or few lasers, a receiver, and a mirror rotate in a vertical direction. Through this, it is possible to secure safety based on acquisition of 3D spatial information by performing a scan on a wide area in which the vertical area is expanded.

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.Therefore, the above detailed description should not be construed as restrictive in all respects and should be considered as illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

Claims (10)

수평면과 제1 각도를 이루도록 배치되고, 반사면을 구비하는 반사 미러(reflection mirror);
상기 반사 미러의 반사면을 향하도록 배치되고, 측정 타겟으로 진행하는 펄스 레이저를 상기 반사면으로 출력하는 광원;
상기 반사 미러의 반사면을 향하도록 배치되고, 상기 측정 타겟에서 반사되어 상기 반사면에 도달한 뒤, 상기 반사면에서 반사된 반사광을 전기신호로 변환하는 광검출부;
상기 광원으로부터 입사되는 펄스 레이저를 전방향으로 반사하도록 상기 반사 미러를 수평 방향으로 360도 회전시키는 모터;
상기 반사 미러를 수직 방향으로 틸팅(tilting)되도록 제어하여 상기 제1 각도를 변화시키는 각도 조정부; 및
상기 반사 미러의 360도 회전을 제어함과 동시에, 상기 각도 조정부의 동작을 위한 전력 및 상기 제1 각도를 제어하는 제어신호를 상기 각도 조정부에 전달하는 제어부를 포함하고,
상기 각도 조정부는,
틸팅 모터; 및
상기 틸팅 모터의 동작과 연동하여 상기 제1 각도를 변화시키는 로테이션 암(rotation arm)을 포함하는 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다.
A reflection mirror disposed to form a first angle with a horizontal plane and having a reflective surface;
A light source disposed to face the reflective surface of the reflective mirror and outputting a pulsed laser traveling toward the measurement target to the reflective surface;
A photodetector configured to face the reflective surface of the reflective mirror, reflecting from the measurement target to reach the reflective surface, and converting the reflected light reflected from the reflective surface into an electric signal;
A motor that rotates the reflective mirror 360 degrees in a horizontal direction to reflect the pulsed laser incident from the light source in all directions;
An angle adjustment unit for changing the first angle by controlling the reflection mirror to be tilted in a vertical direction; And
A control unit for controlling the rotation of the reflective mirror by 360 degrees and transmitting power for the operation of the angle adjusting unit and a control signal for controlling the first angle to the angle adjusting unit,
The angle adjustment unit,
Tilting motor; And
A scanning line in which a vertical scanning area including a rotation arm that changes the first angle in conjunction with an operation of the tilting motor is variable.
 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
비접촉 무선전력전송 기술에 기반하여, 상기 전력 및 상기 제어신호를 상기 각도 조정부에 전달하는 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다.
The method of claim 1,
The control unit,
Based on a non-contact wireless power transmission technology, a scanning vertical region that transmits the power and the control signal to the angle adjustment unit is variable.
 제3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 비접촉 무선전력전송 기술에 기반한 무선전력전송 신호에 상기 제어신호를 혼합하여, 상기 전력 및 상기 제어신호를 상기 각도 조정부에 함께 전달하는 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다.
The method of claim 3,
The control unit,
A scanning line in which a vertical scanning area for transmitting the power and the control signal to the angle adjusting unit by mixing the control signal with the wireless power transmission signal based on the non-contact wireless power transmission technology is variable.
 제4항에 있어서,
상기 각도 조정부는,
상기 제어신호가 혼합된 무선전력전송 신호에서, 상기 전력 및 상기 제어신호를 서로 구분하여 분리하고, 분리된 전력을 통하여 상기 반사미러를 틸팅시키는 동작을 수행하고, 분리된 제어신호에 응답하여 상기 제1각도를 변화시키는 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다.
The method of claim 4,
The angle adjustment unit,
In the wireless power transmission signal in which the control signal is mixed, the power and the control signal are separated from each other, the operation of tilting the reflective mirror through the separated power is performed, and in response to the separated control signal, the It is a scanning line in which the vertical area of the scanning changes one angle.
 제3항에 있어서,
상기 비접촉 무선전력전송 기술은 자기유도방식으로 동작하는 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다.
The method of claim 3,
The non-contact wireless power transmission technology is a scanning line in which a scanning vertical area operating in a magnetic induction method is variable.
 제1항에 있어서,
상기 광원은,
단일 채널에 해당하는 하나의 펄스 레이저를 출력하는 단채널 광원이거나 또는 서로 다른 채널에 해당하는 적어도 2 이상의 펄스 레이저를 출력하는 다채널 광원인 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다.
The method of claim 1,
The light source,
A single-channel light source that outputs one pulsed laser corresponding to a single channel, or a multi-channel light source that outputs at least two or more pulsed lasers corresponding to different channels.
 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 모터 및 상기 각도 조정부를 제어하여, 스캐닝 영역 및 스캐닝 패턴을 변화시키는 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다.
The method of claim 1,
The control unit,
By controlling the motor and the angle adjusting unit, a scanning area and a scanning vertical area changing a scanning pattern are variable.
 제1항에 있어서,
상기 제1 각도의 변화 방식 및 상기 제1 각도의 제어 타이밍에 따라, 특정 영역에 대한 집중 스캐닝 또는 광역 고속 스캐닝을 수행하는 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다.The method of claim 1,
A scanning vertical area for performing intensive scanning or wide area high-speed scanning for a specific area is changed according to the method of changing the first angle and the control timing of the first angle. 제1항에 있어서,
상기 모터의 회전을 상기 반사 미러에 전달하는 모터 샤프트;
상기 모터 샤프트의 회전이 상기 반사 미러에 전달되도록 지지하는 홀딩부; 및
상기 틸팅되는 기울기 및 상기 제1각도를 검출하는 밸런서를 더 포함하는 스캐닝 수직 영역이 가변되는 스캐닝 라이다.
The method of claim 1,
A motor shaft for transmitting the rotation of the motor to the reflective mirror;
A holding unit supporting the rotation of the motor shaft to be transmitted to the reflective mirror; And
A scanning line having a variable scanning vertical area further including a balancer for detecting the tilted slope and the first angle.
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