KR20240074631A - 다중 각도의 미러를 이용한 라이다센서 - Google Patents

다중 각도의 미러를 이용한 라이다센서 Download PDF

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Abstract

다중 각도의 미러를 이용한 라이다 센서가 개시된다. 상기 라이다 센서는 광을 출력하는 송광부, 상기 송광부로부터 출력된 광을 반사시켜 외부로 출력하는 송광 미러, 수광부 및 외부로부터 입력되는 광을 반사시켜 상기 수광부로 입사시키는 수광 미러를 포함한다. 여기서, 상기 송광부, 상기 송광 미러, 상기 수광부 및 상기 수광 미러는 상기 라이다 센서의 무게중심이 상기 라이다 센서의 중앙부에 위치하도록 배열된다.

Description

다중 각도의 미러를 이용한 라이다센서{LIDAR SENSOR USING MIRROR WITH MULTIPLE ANGLE}
본 발명은 다중 각도의 미러를 이용한 라이다센서에 관한 것이다.
일반적으로, 라이다 센서의 회전 미러가 좌측 또는 우측으로 하여 한 방향으로 치우쳐져 있다. 결과적으로, 미러 회전시 무게중심이 한 방향으로 치우쳐져 있기 때문에 상기 라이다 센서에 진동이 발생할 수 있다. 이러한 진동으로 인하여 송수광 효율이 저하되었다.
또한, 종래의 라이다 센서에서는 송광부와 수광부가 동일면에 위치한 상태로 회전하는 구조이며, 그 결과 다채널 구현시 송광부와 수광부가 채널 수만큼 존재하여야 했다. 이 경우, FOV(Field of View) 측면에서 채널간 간섭으로 인하여 수신 감도가 낮아질 수 있다.
게다가, 직교가 아닌 플랫 미러의 경우 송광부와 수광부가 무조건 동일한 위치에 배열되어야 했으며, 그 결과 라이다 센서에서 형성되는 FOV가 한쪽으로 치우치게 되어 설치 시 주의가 필요하였다.
KR 10-2020038 B
본 발명은 다중 각도의 미러를 이용한 라이다 센서를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서는 광을 출력하는 송광부; 상기 송광부로부터 출력된 광을 반사시켜 외부로 출력하는 송광 미러; 수광부; 및 외부로부터 입력되는 광을 반사시켜 상기 수광부로 입사시키는 수광 미러를 포함한다. 여기서, 상기 송광부, 상기 송광 미러, 상기 수광부 및 상기 수광 미러는 상기 라이다 센서의 무게중심이 상기 라이다 센서의 중앙부에 위치하도록 배열된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 라이다 센서는 광을 출력하는 송광부; 상기 송광부로부터 출력된 광을 반사시켜 외부로 출력하는 송광 미러; 수광부; 및 외부로부터 입력되는 광을 반사시켜 상기 수광부로 입사시키는 수광 미러를 포함한다. 여기서, 상기 송광 미러와 상기 수광 미러는 가상의 중심 라인 상에 위치하고, 상기 송광부와 상기 수광부는 상기 가상의 중심 라인을 기준으로 하여 다른 방향에 배열된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 라이다 센서는 광을 출력하는 송광부; 상기 송광부로부터 출력된 광을 반사시켜 외부로 출력하는 송광 미러; 수광부; 및 외부로부터 입력되는 광을 반사시켜 상기 수광부로 입사시키는 수광 미러를 포함한다. 여기서, 상기 송광 미러는 제 1 면 및 제 2 면을 포함하고, 상기 수광 미러는 제 3 면 및 제 4 면을 포함하며, 상기 제 1 면과 상기 제 2 면은 다른 각도를 가지고, 상기 제 3 면과 상기 제 4 면은 다른 각도를 가지며, 상기 제 1 면과 상기 제 3 면은 동일한 각도를 가져서 제 1 채널을 형성하고, 상기 제 2 면과 상기 제 4 면은 동일한 각도를 가져서 제 2 채널을 형성한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 라이다 센서는 광을 출력하는 송광부; 상기 송광부로부터 출력된 광을 반사시켜 외부로 출력하는 송광 미러; 수광부; 외부로부터 입력되는 광을 반사시켜 상기 수광부로 입사시키는 수광 미러; 및 구동부를 포함한다. 여기서, 상기 송광 미러와 상기 수광 미러는 동일한 가상의 라인 상에 배열된 상태로 상하로 위치하며, 상기 송광 미러와 상기 수광 미러가 동일한 구동부에 의해 제어되어 함께 회전한다.
본 발명에 따른 라이다 센서는 송광부와 수광부를 분리시키고 미러들을 중앙부에 배치하므로, 무게중심이 중앙부에 형성되어 상기 라이다 센서의 진동을 최소화시킬 수 있으며 센성 영역에서 고른 송수광 효율을 구현할 수 있다.
또한, 상기 미러의 면들의 각도를 다르게 형성하여 다채널을 구현할 수 있으며, 그 결과 송광부 및 수광부의 수를 늘릴 필요가 없어서 상기 라이다 센서의 제조 비용을 낮출 수 있으며, 채널간 간섭이 발생하지 않아 FOV 측면에서도 수신 감도가 우수할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서의 분해 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서의 송광부 및 수광부의 구조를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미러의 동작을 도시한 도면들이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명은 라이다 센서에 관한 것으로서, 송광부와 수광부가 분리되고 미러가 중앙부에 배열될 수 있다. 따라서, 상기 미러가 회전하더라도 상기 라이다 센서에 발생하는 진동이 최소화될 수 있으며, 그 결과 정해진 센싱 영역에서 고른 송수광 효율을 구현할 수 있다.
또한, 상기 미러의 일면을 틸팅시켜서 다채널을 구현하므로 상기 라이다 센서의 비용을 낮출 수 있고, FOV(Field of View) 측면에서 수신 감도를 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서의 분해 구조를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서의 송광부 및 수광부의 구조를 도시한 도면이며, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미러의 동작을 도시한 도면들이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 라이다 센서는 본체(100), 커버(102) 및 지지부(104)를 포함할 수 있다.
본체(100)는 광을 송신하는 송광부(200) 및 물체 등으로부터 반사된 광을 수신하는 수광부(202)가 구현된 부재이다.
이러한 본체(100)는 지지부(104) 상에 배열되며, 커버(102)가 본체(100)를 덮는다.
다만, 커버(102)의 전면에는 송광부(200)로부터 출력된 광을 통과시키고 외부로부터 입사되는 광을 통과시키도록 투명 윈도우(110)가 형성될 수 있다.
본체(100)를 구체적으로 살펴보면, 본체(100)는 송광부(200), 수광부(202), 송광 미러(204), 수광 미러(206) 및 구동부(208, 예를 들어 모터)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 송광 미러(204)와 수광 미러(206)는 가상의 중심 라인(C) 상에 배열될 수 있다. 즉, 미러들(204 및 206)은 본체(100)의 중앙부에 배열될 수 있다. 특히, 미러들(204 및 206)은 상하로 분리되어 배열될 수 있다. 즉, 광을 송신하는 구간과 광을 수신하는 구간이 분리될 수 있다.
또한, 송광부(200)와 수광부(202)는 가상의 중심 라인(C)을 기준으로 서로 반대 방향에 배열될 수 있다. 결과적으로, 본체(100)의 무게중심이 본체(100) 또는 라이다 센서의 중심부(중앙부)에 존재하게 되고, 구동부(208)가 미러들(204 및 206)을 회전시키더라도 상기 회전에 따른 라이다 센서의 진동이 최소화될 수 있다.
한편, 송광부(200)와 수광부(202)의 무게가 동일하다면 송광부(200)와 수광부(202)는 가상의 중심 라인(C)에 대하여 대칭적으로 배열될 수 있지만, 송광부(200)와 수광부(202)의 무게가 다르다면 송광부(200)와 수광부(202)는 가상의 중심 라인(C)을 기준으로 상호 반대 방향으로 배열되지만 대칭적으로 배열되지는 않을 수 있다.
즉, 미러들(204 및 206)을 본체(100)의 중앙부에 배열하고 본체(100) 또는 상기 라이다 센서의 무게중심이 중심부(중앙부)에 있도록 송광부(200)와 수광부(202)를 배열하는 한 송광부(200)와 수광부(202)의 배열은 다양하게 변형될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이 송광부(200)와 송광 미러(204)는 상대적으로 상부에 위치하고, 수광부(202)와 수광 미러(206)는 상대적으로 하부에 위치할 수 있다. 물론, 이들이 반대로 위치할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 송광 미러(204)와 수광 미러(206)를 분리시키는 분리부(210)에 홀이 형성되고, 상기 홀 상에 회전부(214)가 배열될 수 있다. 여기서, 회전부(214)는 구동부(208)의 제어에 따라 회전할 수 있다.
회전부(214)의 상부에 송광 미러(204)가 배열되고 하부에 수광 미러(206)가 배열될 수 있다. 이 경우, 회전부(214)가 회전하면 송광 미러(204)와 수광 미러(206)가 동시에 회전할 수 있다. 물론, 송광 미러(204)와 수광 미러(206)를 별도로 회전하도록 구현할 수도 있지만, 채널을 구현하기 위해서는 송광 미러(204)와 수광 미러(206)가 동일한 각도를 유지한 상태로 회전하여야 하므로, 송광 미러(204)와 수광 미러(206)가 하나의 구동부(208)에 의해 제어되어 함께 회전하는 것이 효율적이다.
송광부(200)는 분리부(210)와 교차하는 방향, 바람직하게는 수직하게 형성된 제 1 측면부(212) 상에 형성되어 송광 미러(204)로 광을 출력시키고, 수광부(202)는 분리부(210)와 교차하는 방향, 바람직하게는 수직하게 형성된 제 2 측면부(218) 상에 형성되어 수광 미러(206)에 의해 반사된 광을 수신할 수 있다. 이러한 광 수신을 위해 제 2 측면부(218)의 일부분에 홀 또는 투명부가 형성되고 수광 미러(206)에 의해 반사된 광이 상기 홀 또는 상기 투명부를 통하여 수광부(202)로 입사될 수 있다.
또한, 송광부(200) 및 송광 미러(204) 등을 커버하기 위한 상면부(216)가 추가적으로 형성될 수 있으며, 구동부(208)는 상면부(216)를 관통하여 배열될 수 있다.
여기서, 측면부들(212 및 218) 및 상면부(216)는 일체형으로 구현될 수도 있고 상호 분리된 부재일 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 송광 미러(204)의 양면들(204a 및 204b)의 틸팅 각도가 다를 수 있고, 수광 미러(206)의 양면들(206a 및 206b)의 틸팅 각도가 다를 수 있다.
예를 들어, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 송광 미러(204)의 일면(204a)과 수광 미러(206)의 일면(206a)은 수직하게 형성되고, 송광 미러(204)의 타면(204b)와 수광 미러(206)의 타면(206b)은 90도 아닌 각도, 즉 비스듬하게 형성될 수 있다. 이 때, 송광 미러(204)와 수광 미러(206)는 교차하는 방향, 예를 들어 직교하게 배열될 수 있다. 결과적으로, 상기 라이다 센서는 2개의 채널들을 구현할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 송광 미러(204)의 일면(204a)과 수광 미러(206)의 일면(206a)이 동일한 각도로 형성되고, 송광 미러(204)의 타면(204b)과 수광 미러(206)의 타면(206b)이 동일한 각도로 형성될 수 있다. 결과적으로, 송광 미러(204)의 일면(204a)과 수광 미러(206)의 일면(206a)이 제 1 채널을 형성하고, 송광 미러(204)의 타면(204b)과 수광 미러(206)의 타면(206b)이 제 2 채널을 형성할 수 있다.
위에서는 2개의 채널들을 기재하였으나, 송광 미러(204)와 수광 미러(206)의 면들을 다른 틸팅 각도를 가지는 3개 이상의 면들로 구현하여 3개 이상의 채널들을 구현할 수 있다. 이 때, 송광 미러(204)의 특정 면과 수광 미러(206)의 해당 면은 동일한 각도로 형성되고, 상기 면들은 다른 각도로 형성될 수 있다.
정리하면, 본 실시예의 라이다 센서는 미러들(204 및 206)을 본체(100) 또는 라이다 센서의 중앙부에 배열하고 송광부(200) 및 수광부(202)를 가상의 중심 라인(C)을 기준으로 서로 다른 방향에 배열할 수 있다. 결과적으로, 상기 라이다 센서의 무게중심이 중앙부에 위치할 수 있어서 미러들(204 및 206)이 회전할 때 라이다 센서에 발생하는 진동이 최소화될 수 있다. 따라서, 정해진 센싱 영역에 대하여 고른 송수광 효율이 실현될 수 있다.
또한, 상기 라이다 센서는 미러(204 또는 206)의 면들을 다른 각도를 가지는 다면으로 구현하여 다채널을 구현할 수 있다.
기존의 라이다 센서에서는 채널별로 수광부, 미러들 및 수광부가 별도로 존재하였으나, 본 발명의 라이다 센서는 하나의 수광부, 미러들 및 하나의 수광부를 이용하여 다채널을 구현할 수 있다. 결과적으로, 상기 라이다 센서의 제조 비용이 감소할 수 있다.
한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100 : 본체 102 : 커버
104 : 지지부 110 : 투명 윈도우
200 : 송광부 202 : 수광부
204 : 송광 미러 206 : 수광 미러
208 : 구동부 210 : 분리부
212 : 제 1 측면부 214 : 회전부
216 : 상면부 218 : 제 2 측면부

Claims (10)

  1. 라이다 센서에 있어서,
    광을 출력하는 송광부;
    상기 송광부로부터 출력된 광을 반사시켜 외부로 출력하는 송광 미러;
    수광부; 및
    외부로부터 입력되는 광을 반사시켜 상기 수광부로 입사시키는 수광 미러를 포함하되,
    상기 송광부, 상기 송광 미러, 상기 수광부 및 상기 수광 미러는 상기 라이다 센서의 무게중심이 상기 라이다 센서의 중앙부에 위치하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 라이다 센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 송광 미러와 상기 수광 미러는 상기 라이다 센서의 중앙부에 배열되고, 상기 송광부와 상기 수광부는 가상의 중심 라인을 기준으로 하여 서로 반대 방향에 배열되는 것을 특징으로 하는 라이다 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    분리부를 더 포함하되,
    상기 송광부 및 상기 송광 미러는 상기 분리부 일측 방향에 배열되고, 상기 수광부와 상기 수광 미러는 상기 분리부 타측 방향에 배열되는 것을 특징으로 하는 라이다 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    구동부를 더 포함하되,
    상기 분리부의 일부분에 홀이 형성되고, 상기 홀 내에 회전부가 형성되며,
    상기 송광 미러는 상기 회전부의 일측에 배열되고, 상기 수광 미러는 상기 회전부의 타측에 배열되며, 상기 구동부의 제어에 따라 상기 회전부가 회전하면 상기 송광 미러와 상기 수광 미러가 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서.
  5. 제1항에 있어서, 상기 송광 미러는 제 1 면 및 제 2 면을 포함하고, 상기 수광 미러는 제 3 면 및 제 4 면을 포함하되,
    상기 제 1 면과 상기 제 2 면은 다른 각도를 가지고, 상기 제 3 면과 상기 제 4 면은 다른 각도를 가지며,
    상기 제 1 면과 상기 제 3 면은 동일한 각도를 가져서 제 1 채널을 형성하고, 상기 제 2 면과 상기 제 4 면은 동일한 각도로 가져서 제 2 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서.
  6. 광을 출력하는 송광부;
    상기 송광부로부터 출력된 광을 반사시켜 외부로 출력하는 송광 미러;
    수광부; 및
    외부로부터 입력되는 광을 반사시켜 상기 수광부로 입사시키는 수광 미러를 포함하되,
    상기 송광 미러와 상기 수광 미러는 가상의 중심 라인 상에 위치하고, 상기 송광부와 상기 수광부는 상기 가상의 중심 라인을 기준으로 하여 다른 방향에 배열되는 것을 특징으로 하는 라이다 센서.
  7. 제6항에 있어서, 상기 송광 미러는 제 1 면 및 제 2 면을 포함하고, 상기 수광 미러는 제 3 면 및 제 4 면을 포함하되,
    상기 제 1 면과 상기 제 2 면은 다른 각도를 가지고, 상기 제 3 면과 상기 제 4 면은 다른 각도를 가지며,
    상기 제 1 면과 상기 제 3 면은 동일한 각도를 가져서 제 1 채널을 형성하고, 상기 제 2 면과 상기 제 4 면은 동일한 각도로 가져서 제 2 채널을 형성하며,
    상기 송광 미러와 상기 수광 미러는 구동부의 제어에 따라 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서.
  8. 광을 출력하는 송광부;
    상기 송광부로부터 출력된 광을 반사시켜 외부로 출력하는 송광 미러;
    수광부; 및
    외부로부터 입력되는 광을 반사시켜 상기 수광부로 입사시키는 수광 미러를 포함하되,
    상기 송광 미러는 제 1 면 및 제 2 면을 포함하고, 상기 수광 미러는 제 3 면 및 제 4 면을 포함하며,
    상기 제 1 면과 상기 제 2 면은 다른 각도를 가지고, 상기 제 3 면과 상기 제 4 면은 다른 각도를 가지며,
    상기 제 1 면과 상기 제 3 면은 동일한 각도를 가져서 제 1 채널을 형성하고, 상기 제 2 면과 상기 제 4 면은 동일한 각도를 가져서 제 2 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서.
  9. 제8항에 있어서, 상기 송광 미러와 상기 수광 미러는 상호 분리되어 있는 부재이며 구동부의 제어에 따라 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서.
  10. 라이다 센서에 있어서,
    광을 출력하는 송광부;
    상기 송광부로부터 출력된 광을 반사시켜 외부로 출력하는 송광 미러;
    수광부;
    외부로부터 입력되는 광을 반사시켜 상기 수광부로 입사시키는 수광 미러; 및 구동부를 포함하되,
    상기 송광 미러와 상기 수광 미러는 동일한 가상의 라인 상에 배열된 상태로 상하로 위치하며, 상기 송광 미러와 상기 수광 미러가 동일한 구동부에 의해 제어되어 함께 회전하는 것을 징으로 하는 라이다 센서.
KR1020230052549A 2022-11-21 2023-04-21 다중 각도의 미러를 이용한 라이다센서 KR20240074631A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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