KR20240088268A - OPTICAL SYSTEM FOR WIDE ANGLE AND MULTICHANNEL REALIZATION OF FMCW LiDAR - Google Patents

Abstract

본 발명은 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템에 관한 것으로, FMCW 라이다의 광학계를 구성할 때, 레이저 다이오드의 수량과 폴리곤 스캐너의 면당 각도를 이용하여 시야각과 라인수를 조절하도록 설계함으로써, 오브젝트와의 거리 측정을 위한 레이저의 광각 및 멀티채널 출력이 가능하도록 하는 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an optical system for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW lidar. When configuring the optical system of FMCW lidar, the viewing angle and number of lines are adjusted using the number of laser diodes and the angle per side of the polygon scanner. It relates to an optical system for implementing wide-angle and multi-channel FMCW LiDAR that enables wide-angle and multi-channel output of a laser for measuring the distance to an object by designing it.

Description

FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템{OPTICAL SYSTEM FOR WIDE ANGLE AND MULTICHANNEL REALIZATION OF FMCW LiDAR}Optical system for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW LiDAR {OPTICAL SYSTEM FOR WIDE ANGLE AND MULTICHANNEL REALIZATION OF FMCW LiDAR}

본 발명은 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 라이다의 광학계를 구성할 때, 레이저 다이오드의 수량과 폴리곤 스캐너의 면당 각도를 이용하여 시야각(FOV, Field Of View)과 라인수를 조절하도록 설계함으로써, 오브젝트와의 거리 측정을 위한 레이저의 광각 및 멀티채널 출력이 가능하도록 하는 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an optical system for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW LiDAR. More specifically, when configuring the optical system of FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) LiDAR, the quantity of laser diodes and the angle per side of the polygon scanner Optics for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW LIDAR that enables wide-angle and multi-channel output of laser for measuring distance to object by designing to adjust field of view (FOV) and number of lines using It's about the system.

라이다(LiDAR; Light Detection And Ranging)는 레이저 펄스를 발사하여 그 빛이 대상 물체(즉 오브젝트)에 반사되어 돌아오는 것을 수신하여 거리 등을 측정하고 물체 형상까지 이미지화하는 기술로서, 구름, 빗방울, 에어로졸 등을 감지할 수 있어 기상 관측과 지형을 정밀하게 그려 내거나 비행체 착륙 유도에 사용될 수 있으며, 최근에는 3차원 영상을 구현하기 위한 필요 정보를 습득하는 센서의 핵심 기술로 사용되면서 자율주행 분야에서 각광받고 있다.LiDAR (Light Detection And Ranging) is a technology that emits a laser pulse and receives the light reflected from the target object (i.e. object) to measure distance and even image the shape of the object. It can detect aerosols, etc., so it can be used to observe weather, precisely draw terrain, or guide aircraft landings. Recently, it has been in the spotlight in the field of autonomous driving as it is used as a core sensor technology to acquire the necessary information to create 3D images. I'm receiving it.

이러한 라이다를 이용한 거리측정에는 펄스의 왕복시간을 측정하는 pulsed TOF(time of flight), 신호의 위상차를 통해 거리를 측정하는 위상변이(phase shift), 그리고 주파수에 변화를 준 후 주파수 차이를 통해 거리 정보를 추출하는 주파수 변조법(FMCW) 등이 사용되고 있다.Distance measurements using such LIDAR include pulsed TOF (time of flight), which measures the round trip time of a pulse, phase shift, which measures distance through the phase difference of the signal, and frequency difference after changing the frequency. Frequency modulation (FMCW) to extract distance information is being used.

TOF 방식은 레이저가 펄스 신호를 방출하여 측정 범위 내에 있는 물체들로부터의 반사 펄스 신호들이 수신기에 도착하는 시간을 측정함으로써 거리를 측정하는 방식으로서, 매우 우수한 성능을 보여준다.The TOF method is a method of measuring distance by emitting a pulse signal from a laser and measuring the time for reflected pulse signals from objects within the measurement range to arrive at the receiver, and shows very excellent performance.

이러한 장점에도 불구하고, TOF 방식은 시스템의 크기가 비교적 크고, 고비용이 요구되는 단점으로 인하여 저가의 거리 측정 시스템에는 주로 위상변이 또는 FMCW 방식이 사용되고 있다.Despite these advantages, the TOF method requires a relatively large system size and high cost, so the phase shift or FMCW method is mainly used in low-cost distance measurement systems.

현재 사용중인 대부분의 FMCW 라이다는 갈바노미터 스캐너 또는 폴리곤 스캐너를 사용하고 있는데, 갈바노미터 스캐너를 사용하는 FMCW 라이다는 최대 50도 정도의 한계가 있기 때문에, 넓은 각도를 요구하는 FMCW 라이다에는 폴리곤 스캐너를 사용한다. 그러나, 기존의 FMCW 라이다는 시야각과 라인수 조절을 통해 광각 및 멀티채널의 레이저 출력을 하지 못하였다.Most FMCW lidars currently in use use galvanometer scanners or polygon scanners. FMCW lidars that use galvanometer scanners have a maximum angle of about 50 degrees, so FMCW lidars that require a wide angle A polygon scanner is used. However, the existing FMCW lidar was unable to produce wide-angle and multi-channel laser output by adjusting the viewing angle and number of lines.

따라서 본 발명에서는 레이저 다이오드의 수량과 폴리곤 스캐너의 면당 각도를 통해 시야각과 라인수를 조절하여 FMCW 라이다 광학계를 설계함으로써, 오브젝트와의 거리 측정을 위한 레이저의 광각 및 멀티채널 출력을 수행할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.Therefore, in the present invention, the FMCW LiDAR optical system is designed by adjusting the viewing angle and number of lines through the number of laser diodes and the angle per side of the polygon scanner, thereby enabling wide-angle and multi-channel output of the laser to measure the distance to the object. I would like to suggest a plan.

다음으로 본 발명의 기술분야에 존재하는 선행발명에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행발명에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.Next, we will briefly describe the prior inventions existing in the technical field of the present invention, and then describe the technical details that the present invention seeks to achieve differently compared to the prior inventions.

먼저 한국등록특허 제1785254호(2017.10.16.)는 각 방향에 대하여 레이저 빔을 스캐닝 방식으로 방출하고 반사광을 획득하여 반사체까지의 거리를 계산함으로써, 고속으로 그리고 효율적으로 스캔할 수 있음과 아울러, 소요되는 레이저 출력이 매우 낮고, 콤팩트한 크기를 가지며, 제작비가 적고 운용비용이 저렴한 라이다 장치에 관한 선행발명이다.First, Korean Patent No. 1785254 (October 16, 2017) emits a laser beam in each direction using a scanning method, obtains reflected light, and calculates the distance to the reflector, thereby enabling scanning at high speed and efficiency. This is a prior invention regarding a LiDAR device that requires very low laser power, has a compact size, and has low production and operating costs.

또한 한국공개특허 제2018-0058068호(2018.05.31.)는 레이저 광을 출력하는 복수의 광원을 포함하는 레이저 발광부, 상기 레이저 발광부로부터 출력된 레이저 광을 반사시켜 객체로 향하게 하며, 상기 객체로부터 반사된 레이저 광을 재반사시키는 제1 미러부, 그리고 상기 객체로부터 반사된 후 상기 제1 미러부에 의하여 재반사된 레이저 광을 수신하는 레이저 수신부를 포함하는 3차원 레이저 스캐닝 장치에 관한 선행발명이다.In addition, Korean Patent Publication No. 2018-0058068 (2018.05.31.) discloses a laser light emitting unit including a plurality of light sources that output laser light, and reflecting the laser light output from the laser light emitting unit to direct it to an object, and the object. A prior invention relating to a three-dimensional laser scanning device including a first mirror unit for re-reflecting laser light reflected from the object, and a laser receiver for receiving the laser light reflected from the object and then re-reflected by the first mirror unit. am.

하지만, 본 발명은 레이저 다이오드의 수량과 폴리곤 스캐너의 면당 각도를 통해 시야각과 라인수를 조절하여 FMCW 라이다 광학계를 설계하는 것이므로, 화각 내의 모든 방향으로 동시에 레이저를 방출하는 종래의 장치에 비하여 소요되는 레이저 출력이 현저히 감소되는 상기 한국등록특허 제1785254호, 및 모터에 의한 헤드의 회전이 필요하지 않으며, 레이저 발광부와 레이저 수신부의 개수를 최소화하는 상기 한국공개특허 제2018-0058068호와 비교해 볼 때 현저한 구성상 차이점이 있다.However, the present invention designs an FMCW LiDAR optical system by controlling the viewing angle and number of lines through the number of laser diodes and the angle per side of the polygon scanner, so compared to a conventional device that simultaneously emits laser in all directions within the field of view, it requires less time. Compared to Korean Patent No. 1785254, in which the laser output is significantly reduced, and Korean Patent Publication No. 2018-0058068, which does not require rotation of the head by a motor and minimizes the number of laser emitting units and laser receiving units. There are notable compositional differences.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 오브젝트와의 거리 측정을 위한 레이저의 멀티채널을 통한 광각 출력을 수행할 수 있는 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was created to solve the above problems, and provides an optical system for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW lidar that can perform wide-angle output through multi-channel laser for measuring the distance to an object. The purpose is to

또한, 본 발명은 레이저 다이오드의 수량과 폴리곤 스캐너의 면당 각도를 이용하여 시야각과 라인수를 조절하도록 FMCW 라이다 광학계를 설계하여, 멀티채널의 광각 출력을 수행할 수 있는 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention designs the FMCW LiDAR optical system to control the viewing angle and number of lines using the number of laser diodes and the angle per side of the polygon scanner, so that the wide-angle and multi-channel FMCW LiDAR can perform multi-channel wide-angle output. Another purpose is to provide an optical system for channel implementation.

또한 본 발명은 갈바노미터를 이용한 스캔 방식에서의 최대 각도(예를 들어, 맥스 50도 이하)의 한계성을 극복할 수 있으며, 단일의 구동모터를 이용한 폴리곤 스캐너의 사용을 통해서 원하는 시야각과 라인수를 만들어 레이저 출력을 수행할 수 있는 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention can overcome the limitations of the maximum angle (for example, max 50 degrees or less) in the scanning method using a galvanometer, and can achieve the desired viewing angle and number of lines through the use of a polygon scanner using a single drive motor. Another purpose is to provide an optical system for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW lidar that can produce laser output.

본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템은, 레이저를 발광하는 복수의 레이저 발광부; 및 기 설정된 속도로 회전하면서 상기 발광한 각 레이저를 거리 측정 대상의 오브젝트로 출력하는 폴리곤 스캐너;를 포함하며, 상기 복수의 레이저 발광부와 폴리곤 스캐너를 통해 상기 오브젝트와의 거리 측정을 위한 레이저의 광각 및 멀티채널 출력을 수행할 수 있다.An optical system for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW lidar according to an embodiment of the present invention includes a plurality of laser emitting units that emit lasers; And a polygon scanner that rotates at a preset speed and outputs each of the emitted lasers as an object to be measured, including a wide angle laser for measuring the distance to the object through the plurality of laser light emitting units and the polygon scanner. and multi-channel output.

또한, 상기 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템은, 상기 복수의 레이저 발광부의 수량과 상기 폴리곤 스캐너의 면당 각도를 통해서 시야각과 라인수를 조절함으로써, FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 출력을 수행할 수 있다.In addition, the optical system for implementing the wide-angle and multi-channel of the FMCW lidar adjusts the viewing angle and number of lines through the quantity of the plurality of laser light emitting units and the angle per side of the polygon scanner, thereby controlling the wide-angle and multi-channel of the FMCW lidar. Printing can be performed.

또한, 상기 복수의 레이저 발광부는, 라인수가 4의 정수배로 증가할 때마다 수량을 하나씩 증가시켜 수직으로 소정 각도 차이를 두고 설치할 수 있다.Additionally, the plurality of laser light emitting units can be installed vertically at a predetermined angle by increasing the number of lines by one each time the number of lines increases to an integer multiple of 4.

또한 상기 폴리곤 스캐너는, 4면으로 형성하되, 첫 번째 면은 0도, 두 번째 면은 0.75도, 세 번째 면은 1.5도, 네 번째 면은 2.25도로 수평 분해능이 형성되도록 경사지게 형성함으로써, 120도 내지 145도의 광각으로 상기 복수의 레이저 발광부에서 발광한 각 레이저를 출력할 수 있다.In addition, the polygon scanner is formed with four sides, but the first side is 0 degrees, the second side is 0.75 degrees, the third side is 1.5 degrees, and the fourth side is 2.25 degrees, so it is inclined to form a horizontal resolution of 120 degrees. Each laser emitted from the plurality of laser light emitting units can be output at a wide angle of from 145 degrees to 145 degrees.

또한, 상기 폴리곤 스캐너의 각 면은 상부에서 하부 방향으로 경사지게 형성하거나, 또는 하부에서 상부 방향으로 경사지게 형성할 수 있다.Additionally, each side of the polygon scanner may be formed to be inclined from the top to the bottom, or may be formed to be inclined from the bottom to the top.

또한, 상기 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템은, 상기 복수의 레이저 발광부에서 출력되는 각 레이저를 집광 및 콜리메이션하여 출력하는 복수의 렌즈; 및 상기 렌즈를 통해 출력되는 집광 및 콜리메이션된 각 레이저를 소정의 각도로 출력하기 위한 상기 폴리곤 스캐너를 일 측 방향으로 기 설정된 속도로 회전하도록 구동하는 구동모터;를 더 포함하며, 상기 렌즈는, 상기 레이저 발광부의 수에 맞추어 구성될 수 있다.In addition, the optical system for wide-angle and multi-channel implementation of the FMCW lidar includes a plurality of lenses for concentrating and collimating each laser output from the plurality of laser emitting units; And a driving motor that drives the polygon scanner to rotate at a preset speed in one direction to output each laser beam collected and collimated output through the lens at a predetermined angle. The lens further includes, It can be configured according to the number of laser light emitting units.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템 구동방법은, FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템에서, 복수의 레이저 발광부를 통해 레이저를 각각 발광하는 단계; 및 상기 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템에서, 폴리곤 스캐너를 기 설정된 속도로 회전시켜 상기 발광한 각 레이저를 거리 측정 대상의 오브젝트로 출력하는 단계;를 포함하며, 상기 복수의 레이저 발광부와 폴리곤 스캐너를 통해 상기 오브젝트와의 거리 측정을 위한 레이저의 광각 및 멀티채널 출력을 수행할 수 있다.In addition, the method of driving an optical system for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW LiDAR according to an embodiment of the present invention is an optical system for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW LiDAR, which emits a laser through a plurality of laser emitters. Each step of emitting light; And in an optical system for wide-angle and multi-channel implementation of the FMCW lidar, rotating a polygon scanner at a preset speed to output each of the emitted lasers as an object to be measured, including the plurality of lasers. Through the light emitter and polygon scanner, wide-angle and multi-channel laser output can be performed to measure the distance to the object.

또한, 상기 구동방법은, 상기 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템에서, 구현 대상의 시야각과 라인수에 따라 상기 복수의 레이저 발광부의 수량과 상기 폴리곤 스캐너의 면당 각도를 조절하도록 설계함으로써, FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 출력을 수행할 수 있다.In addition, the driving method is designed to adjust the quantity of the plurality of laser light emitting units and the angle per side of the polygon scanner according to the viewing angle and number of lines of the object to be implemented in the optical system for wide-angle and multi-channel implementation of the FMCW lidar. By doing so, wide-angle and multi-channel output of FMCW lidar can be performed.

또한 상기 레이저 발광부는, 라인수가 4의 정수배로 증가할 때마다 하나씩 수량을 증가시켜 수직으로 소정 각도 차이를 두고 설치하며, 상기 폴리곤 스캐너는, 4면으로 형성하되, 첫 번째 면은 0도, 두 번째 면은 0.75도, 세 번째 면은 1.5도, 네 번째 면은 2.25도로 수평 분해능이 형성되도록 경사지게 형성하며, 각 면을 상부에서 하부 방향으로 경사지게 형성하거나, 또는 하부에서 상부 방향으로 경사지게 형성할 수 있다.In addition, the laser light emitting unit is installed vertically at a predetermined angle by increasing the number of lines by one each time the number of lines increases to an integer multiple of 4. The polygon scanner is formed with four sides, the first side is 0 degrees, and the second side is 0 degrees. The first side is 0.75 degrees, the third side is 1.5 degrees, and the fourth side is 2.25 degrees. It is inclined to form a horizontal resolution of 2.25 degrees. Each side can be inclined from the top to the bottom, or from the bottom to the top. there is.

또한, 상기 구동방법은, 상기 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템에서, 상기 레이저 발광부의 수에 맞추어 구성되는 복수의 렌즈를 통해 상기 복수의 레이저 발광부에서 출력되는 각 레이저를 집광 및 콜리메이션하여 출력하는 단계; 및 상기 렌즈를 통해 출력되는 집광 및 콜리메이션된 각 레이저를 소정의 각도로 출력하기 위해, 구동모터를 통해 상기 폴리곤 스캐너를 일 측 방향으로 기 설정된 속도로 회전시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.In addition, the driving method collects each laser output from the plurality of laser emitting units through a plurality of lenses configured according to the number of laser emitting units in an optical system for wide-angle and multi-channel implementation of the FMCW lidar. and collimating and outputting; And it may further include rotating the polygon scanner in one direction at a preset speed through a drive motor in order to output each laser beam collected and collimated output through the lens at a predetermined angle.

이상에서와 같이 본 발명의 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템에 따르면, 레이저 다이오드의 수량과 폴리곤 스캐너의 면당 각도를 이용하여 시야각과 라인수를 조절하도록 FMCW 라이다 광학계를 설계함으로써, 오브젝트와의 거리 측정을 위한 레이저의 광각 및 멀티채널 출력을 수행할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the optical system for wide-angle and multi-channel implementation of the FMCW LiDAR of the present invention, the FMCW LiDAR optical system is designed to adjust the viewing angle and number of lines using the number of laser diodes and the angle per side of the polygon scanner. , it has the effect of performing wide-angle and multi-channel output of a laser for measuring the distance to an object.

또한, 본 발명은 갈바노미터를 이용한 스캔 방식에서의 최대 각도의 한계성을 극복할 수 있으며, 단일의 구동모터를 이용한 폴리곤 스캐너의 사용을 통해서 원하는 시야각과 라인수를 만들어 레이저 출력을 수행할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can overcome the limitation of the maximum angle in the scanning method using a galvanometer, and can perform laser output by creating the desired viewing angle and number of lines through the use of a polygon scanner using a single drive motor. It works.

다만, 본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the effects described above, and effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from this specification and the attached drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 통상적인 FMCW 라이다에 적용되는 갈바노미터 스캐너의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 적용된 복수의 레이저 발광부의 설치 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 적용된 폴리곤 스캐너의 각 면을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 적용된 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템을 사용하는 경우의 스캔 패턴 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템의 구동방법을 상세하게 나타낸 순서도이다.Figure 1 is a block diagram showing the configuration of an optical system for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW lidar according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing the configuration of a galvanometer scanner applied to a typical FMCW lidar.
Figures 3 and 4 are diagrams showing the configuration of an optical system for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW lidar according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram showing an example of installation of a plurality of laser light emitting units applied to the present invention.
Figure 6 is a diagram for explaining each side of the polygon scanner applied to the present invention.
Figure 7 is a diagram for explaining an example of a scan pattern when using an optical system for wide-angle and multi-channel implementation of the FMCW lidar applied to the present invention.
Figure 8 is a flowchart showing in detail a method of driving an optical system for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW lidar according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the spirit of the present invention is not limited to the presented embodiments, and a person skilled in the art who understands the spirit of the present invention may add, change, or delete other components within the scope of the same spirit, thereby creating other degenerative inventions or the present invention. Other embodiments that are included within the scope of the invention can be easily proposed, but this will also be said to be included within the scope of the invention of the present application.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.In addition, components having the same function within the scope of the same idea shown in the drawings of each embodiment will be described using the same reference numerals.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.Figure 1 is a block diagram showing the configuration of an optical system for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW lidar according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템(100, 이하, FMCW 라이다 광학 시스템이라 함)은 복수의 레이저 발광부(110), 복수의 렌즈(120), 구동모터(130), 폴리곤 스캐너(140) 등을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the optical system 100 (hereinafter referred to as FMCW LiDAR optical system) for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW LiDAR according to an embodiment of the present invention includes a plurality of laser light emitting units 110. ), a plurality of lenses 120, a drive motor 130, a polygon scanner 140, etc.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 FMCW 라이다 광학 시스템(100)은 복수의 레이저 발광부(110)의 수량과 상기 폴리곤 스캐너(140)의 면당 각도를 통해서 시야각과 라인수를 조절함으로써, FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 출력을 수행할 수 있다.In particular, the FMCW lidar optical system 100 according to an embodiment of the present invention adjusts the viewing angle and number of lines through the quantity of the plurality of laser light emitting units 110 and the angle per side of the polygon scanner 140, Wide-angle and multi-channel output of FMCW lidar can be performed.

상기 레이저 발광부(110)는 제어모듈(미도시)의 제어에 따라 레이저를 발광하여 출력한다.The laser emitting unit 110 emits and outputs laser light under the control of a control module (not shown).

이때 상기 레이저 발광부(110)는 FMCW 라이다 설계시 원하는 시야각 및 라인수에 따라 복수 개 구성할 수 있다.At this time, the laser light emitting unit 110 can be configured in plural numbers depending on the desired viewing angle and number of lines when designing the FMCW lidar.

예를 들어, 하기 도 3 내지 도 5에서와 같이 상기 레이저 발광부(110)를 2개 사용하는 경우 2개의 상기 레이저 발광부(110)를 수직으로 높이와 각도를 달리하여 설치할 수 있는데, 어느 하나의 레이저 발광부(110)는 수평으로 다른 하나의 레이저는 수평면을 기준으로 6도 기울어지게 설치할 수 있다.For example, when two laser emitting units 110 are used as shown in Figures 3 to 5 below, the two laser emitting units 110 can be installed vertically at different heights and angles. The laser emitting unit 110 can be installed horizontally and the other laser can be installed at an angle of 6 degrees based on the horizontal plane.

또한 상기 레이저 발광부(110)는 예로 설명한 2개 이외에, 3개 혹은 4개로 확장하여 사용할 수 있으며, 수직 시야각과 라인수(즉 분해능)에 따라 설치 각도를 다르게 설계할 수 있다. 예를 들어, 수평120도 수직10도에 수평분해능 2도, 라인수 16개의 사양을 적용한다면, 최대 4개의 레이저 발광부(110)를 사용하면 된다.In addition, the laser light emitting units 110 can be expanded to three or four in addition to the two described as an example, and the installation angle can be designed differently depending on the vertical viewing angle and number of lines (i.e., resolution). For example, if you apply specifications of 120 degrees horizontally and 10 degrees vertically, a horizontal resolution of 2 degrees, and the number of lines 16, up to 4 laser light emitting units 110 can be used.

상기 렌즈(120)는 상기 복수의 레이저 발광부(110)로부터 출력되는 각 레이저를 집광 및 콜리메이션(collimation)하여 상기 폴리곤 스캐너(140)로 출력한다. 여기서, 상기 콜리메이션은 상기 레이저의 진행방향을 기준이 되는 광축과 평행하도록 정렬하는 것을 의미한다.The lens 120 collects and collimates each laser output from the plurality of laser emitters 110 and outputs the laser beams to the polygon scanner 140. Here, the collimation means aligning the traveling direction of the laser to be parallel to the optical axis as a reference.

이때 상기 렌즈(120)는 상기 레이저 발광부(110)와 대응되는 수량으로 구성된다.At this time, the lens 120 is composed of a quantity corresponding to the laser light emitting unit 110.

상기 구동모터(130)는 제어모듈(미도시)의 제어에 따라 상기 폴리곤 스캐너(140)를 일 측 방향으로 기 설정된 속도로 회전하도록 구동한다.The driving motor 130 drives the polygon scanner 140 to rotate in one direction at a preset speed under the control of a control module (not shown).

즉 상기 복수의 렌즈(120)를 통해 출력되는 집광 및 콜리메이션된 각 레이저를 소정의 각도(120도 내지 145도의 광각)로 출력하도록 하는 것이다.That is, the condensed and collimated lasers output through the plurality of lenses 120 are output at a predetermined angle (a wide angle of 120 to 145 degrees).

상기 폴리곤 스캐너(140)는 상기 구동모터(130)의 구동에 따라 기 설정된 속도로 회전하면서 상기 레이저 발광부(110)에서 발광한 각 레이저를 거리 측정 대상의 오브젝트로 출력한다.The polygon scanner 140 rotates at a preset speed according to the driving of the drive motor 130 and outputs each laser emitted from the laser light emitting unit 110 as an object to be measured.

즉, 상기 복수의 렌즈(120)를 통해 출력되는 집광 및 콜리메이션된 각 레이저를 오브젝트 방향으로 광각 및 멀티채널로 출력하는 것이다.That is, each laser beam that is collected and collimated output through the plurality of lenses 120 is output at a wide angle and in multi-channels in the direction of the object.

이때 상기 폴리곤 스캐너(140)는 4면으로 형성되며, 각 면의 각도가 서로 달리 형성되어 있으므로 상기 렌즈(110)를 통해 입력되는 각 레이저의 라인수를 다르게 출력할 수 있게 된다.At this time, the polygon scanner 140 is formed with four sides, and each side has a different angle, so that the number of lines of each laser input through the lens 110 can be output differently.

도 2는 통상적인 FMCW 라이다에 적용되는 갈바노미터 스캐너의 구성을 나타낸 도면이다.Figure 2 is a diagram showing the configuration of a galvanometer scanner applied to a typical FMCW lidar.

상기 도 2는 갈바노미터 스캐너를 이용한 FMCW 라이다의 스캔 방식으로서, 상기 갈바노미터 스캐너는 최대 각도의 한계가 존재한다. 즉, 상기 갈바노미터 스캐너는 도 2에 도시된 것처럼 최대 50도 이하의 레이저 출력각도를 가진다.Figure 2 shows a scanning method of FMCW Lidar using a galvanometer scanner, and the galvanometer scanner has a limit to the maximum angle. That is, the galvanometer scanner has a laser output angle of up to 50 degrees or less, as shown in FIG. 2.

이에 따라 넓은 광각의 출력이 요구되는 FMCW 라이다에는 갈바노미터 스캐너를 사용하기 어렵다. 본 발명에서는 이를 해결하기 위하여 레이저 발광부(110)의 수량과 폴리곤 스캐너(140)의 면당 각도를 이용하여 시야각과 라인수를 조절하고, 이에 따라 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 출력이 가능하도록 한 것으로서, 세부 구성에 대하여 설명하면 다음과 같다.Accordingly, it is difficult to use a galvanometer scanner for FMCW lidar, which requires wide-angle output. In the present invention, in order to solve this problem, the viewing angle and number of lines are adjusted using the number of laser light emitting units 110 and the angle per side of the polygon scanner 140, thereby enabling wide-angle and multi-channel output of the FMCW lidar. As such, the detailed configuration is described as follows.

도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 적용된 복수의 레이저 발광부의 설치 예를 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명에 적용된 폴리곤 스캐너의 각 면을 설명하기 위한 도면이다.Figures 3 and 4 are diagrams showing the configuration of an optical system for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW lidar according to an embodiment of the present invention, and Figure 5 shows an example of installation of a plurality of laser light emitting units applied to the present invention. It is a drawing, and Figure 6 is a drawing for explaining each side of the polygon scanner applied to the present invention.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 FMCW 라이다 광학 시스템(100)은 적어도 2개 이상의 레이저 발광부(110)와 4면의 폴리곤 스캐너(140)를 사용한다.As shown in FIGS. 3 and 4, the FMCW lidar optical system 100 uses at least two laser light emitting units 110 and a four-sided polygon scanner 140.

상기 레이저 발광부(110)는 라인수가 4의 정수배로 증가할 때마다 수량이 하나씩 증가되어, 수직으로 소정 각도 차이를 두고 설치된다.The number of the laser light emitting units 110 increases by one each time the number of lines increases to an integer multiple of 4, and is installed vertically at a predetermined angle.

예를 들어, 본 발명에서는 라인수를 8개로 설계하는 경우 도 5에 나타낸 것처럼 2개의 레이저 발광부(110)를 설치하되, 어느 하나의 레이저 발광부 LD1은 수평으로 설치하며, 다른 하나의 레이저 발광부 LD2는 6도 기울어지게 설치한다.For example, in the present invention, when the number of lines is designed to be 8, two laser emitting units 110 are installed as shown in FIG. 5, but one laser emitting unit LD1 is installed horizontally and the other laser emitting unit LD1 is installed horizontally. Sub LD2 is installed at an angle of 6 degrees.

또한, 라인수를 12개로 설계하는 경우에는 레이저 발광부는 3개, 라인수를 16개로 설계하는 경우에는 레이저 발광부를 4개를 적용하며, 각 레이저 발광부의 설치 각도는 수직 시야각에 따라 서로 다르게 조절할 수 있다.In addition, when designing with 12 lines, 3 laser emitting parts are used, and when designing with 16 lines, 4 laser emitting parts are applied, and the installation angle of each laser emitting part can be adjusted differently depending on the vertical viewing angle. there is.

한편, 상기 폴리곤 스캐너(140)는 4면으로 형성한다. 이때 상기 폴리곤 스캐너(140)의 도 6에 나타낸 것처럼 첫 번째 면은 0도, 두 번째 면은 0.75도, 세 번째 면은 1.5도, 네 번째 면은 2.25도로 수평 분해능이 형성되도록 경사지게 형성할 수 있다.Meanwhile, the polygon scanner 140 is formed with four sides. At this time, as shown in FIG. 6 of the polygon scanner 140, the first side is 0 degrees, the second side is 0.75 degrees, the third side is 1.5 degrees, and the fourth side can be inclined to form a horizontal resolution of 2.25 degrees. .

이와 같이 상기 폴리곤 스캐너(140)를 형성하는 경우, 120도의 광각(최대 145도)으로 상기 복수의 레이저 발광부(110)에서 발광한 각 레이저를 출력할 수 있게 된다.When the polygon scanner 140 is formed in this way, each laser emitted from the plurality of laser light emitting units 110 can be output at a wide angle of 120 degrees (maximum 145 degrees).

또한, 상기 폴리곤 스캐너(140)의 각 면을 경사지게 형성할 경우, 본 발명에서는 상부에서 하부 방향으로 경사지게 형성하거나, 또는 하부에서 상부 방향으로 경사지게 형성할 수 있다. 즉, 어느 하나의 레이저가 4줄을 형성하여 라인을 만들어서 출력할 수 있는 것이라면, 어느 방향으로 경사지게 형성하여도 무방하다.Additionally, when each side of the polygon scanner 140 is formed to be inclined, in the present invention, it may be formed to be inclined from the top to the bottom, or may be formed to be inclined from the bottom to the top. In other words, as long as one laser can form four lines and output a line, it can be formed inclined in any direction.

도 7은 본 발명에 적용된 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템을 사용하는 경우의 스캔 패턴 예시를 설명하기 위한 도면이다.Figure 7 is a diagram for explaining an example of a scan pattern when using an optical system for wide-angle and multi-channel implementation of the FMCW lidar applied to the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용된 FMCW 라이더의 사양이 시야각이 수평각도 120도 및 수평각도가 10도이고, 수평 분해능이 1도 이하이며, 수직 분해능이 2도 이하로 설계되는 것으로 가정하여, 2개의 레이저 발광부(110)와 4면의 폴리곤 스캐너(140)를 적용한 경우, 화면에 뿌려지는 포인트 개수를 계산하면 다음과 같다.As shown in Figure 7, it is assumed that the specifications of the FMCW lidar applied to the present invention are designed to have a viewing angle of 120 degrees and a horizontal angle of 10 degrees, a horizontal resolution of 1 degree or less, and a vertical resolution of 2 degrees or less. Therefore, when two laser light emitting units 110 and a four-sided polygon scanner 140 are applied, the number of points scattered on the screen is calculated as follows.

즉, 포인트 개수는 수평 포인트 X 수직 라인 X 초당 회전수 이므로, 상기 예시를 적용해 보면, 120(수평 포인트) X 8(수직 라인) X 10(초당 회전수) = 9,600포인트이다.In other words, the number of points is horizontal points

다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템 구성 방법의 일 실시예를 도 8을 참조하여 상세하게 설명한다. 이때 본 발명의 방법에 따른 각 단계는 사용 환경이나 당업자에 의해 순서가 변경될 수 있다.Next, an embodiment of an optical system configuration method for wide-angle and multi-channel implementation of the FMCW lidar according to the present invention configured as described above will be described in detail with reference to FIG. 8. At this time, the order of each step according to the method of the present invention may be changed depending on the usage environment or a person skilled in the art.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템의 구동방법을 상세하게 나타낸 순서도이다.Figure 8 is a flowchart showing in detail a method of driving an optical system for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW lidar according to an embodiment of the present invention.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 라이다 광학 시스템(100)은 복수의 레이저 발광부(110)를 통해 레이저를 각각 발광하는 단계를 수행한다(S100).As shown in FIG. 8, the FMCW lidar optical system 100 according to an embodiment of the present invention performs a step of emitting laser light through each of the plurality of laser emitting units 110 (S100).

즉 시야각과 라인수에 따라 설계된 수량의 레이저 발광부(110)에서 각각 레이저를 발광시켜 출력하는 것으로서, 상기 레이저 발광부(110)가 2개 설치된 경우, 2개의 레이저가 출력된다.That is, the number of laser emitters 110 designed according to the viewing angle and number of lines each emits and outputs lasers. When two laser emitters 110 are installed, two lasers are output.

또한, 상기 FMCW 라이다 광학 시스템(100)은 상기 복수의 레이저 발광부(110)의 수에 맞추어 구비되는 복수의 렌즈(120)를 통해 상기 S100 단계를 통해 출력되는 각 레이저를 집광 및 콜리메이션하여 출력하는 단계를 수행한다(S200).In addition, the FMCW lidar optical system 100 focuses and collimates each laser output through the step S100 through a plurality of lenses 120 provided in accordance with the number of the plurality of laser light emitting units 110. Perform the output step (S200).

이어서, 상기 FMCW 라이다 광학 시스템(100)은 구동모터(130)를 통해 상기 폴리곤 스캐너(140)를 일 측 방향으로 기 설정된 속도로 회전시켜, 상기 S200 단계에서 집광 및 콜리메이션한 각 레이저를 거리 측정 대상의 오브젝트로 출력하는 단계를 수행한다(S300).Subsequently, the FMCW lidar optical system 100 rotates the polygon scanner 140 in one direction at a preset speed through the drive motor 130, and sets each laser focused and collimated in step S200 to a distance. The step of outputting to the object to be measured is performed (S300).

여기서, 상기 레이저 발광부(110)는 라인수가 4의 정수배로 증가할 때마다 하나씩 수량을 증가시켜 수직으로 소정 각도 차이를 두고 설치하며, 상기 폴리곤 스캐너(140)는 4면으로 형성하되, 첫 번째 면은 0도, 두 번째 면은 0.75도, 세 번째 면은 1.5도, 네 번째 면은 2.25도로 수평 분해능이 형성되도록 경사지게 형성하는 것은 상기 설명한 바와 같다.Here, the laser light emitting unit 110 is installed vertically at a predetermined angle by increasing the number of lines by one every time the number of lines increases to an integer multiple of 4, and the polygon scanner 140 is formed on four sides, with the first As described above, the surface is inclined to form a horizontal resolution of 0 degrees, the second side is 0.75 degrees, the third side is 1.5 degrees, and the fourth side is 2.25 degrees.

상기 S300 단계를 통해 상기 FMCW 라이다 광학 시스템(100)에서 출력된 레이저는 오브젝트에 의해 반사되고, FMCW 라이다는 상기 반사된 반사신호를 수신하여 상기 오브젝트와의 거리정보를 산출하는 단계를 수행한다(S400).The laser output from the FMCW LIDAR optical system 100 through step S300 is reflected by an object, and the FMCW LIDAR receives the reflected reflection signal and performs a step of calculating distance information with the object. (S400).

이처럼, 본 발명은 레이저 다이오드의 수량과 폴리곤 스캐너의 면당 각도를 이용하여 시야각과 라인수를 조절하도록 FMCW 라이다 광학계를 설계할 수 있으므로, 오브젝트와의 거리 측정을 위한 레이저의 광각 및 멀티채널 출력을 수행할 수 있다.In this way, the present invention can design the FMCW LiDAR optical system to adjust the viewing angle and number of lines using the number of laser diodes and the angle per side of the polygon scanner, so the wide-angle and multi-channel output of the laser for measuring the distance to the object It can be done.

또한, 본 발명은 갈바노미터를 이용한 스캔 방식에서의 최대 각도의 한계성을 극복할 수 있으며, 단일의 구동모터를 이용한 폴리곤 스캐너의 사용을 통해서 원하는 시야각과 라인수를 만들어 레이저 출력을 수행할 수 있다.In addition, the present invention can overcome the limitation of the maximum angle in the scanning method using a galvanometer, and can perform laser output by creating the desired viewing angle and number of lines through the use of a polygon scanner using a single drive motor. .

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 보다 명확하게 표현하기 위해, 본 발명의 기술적 사상과 관련성이 없거나 떨어지는 구성에 대해서는 간략하게 표현하거나 생략하였다.In the attached drawings, in order to more clearly express the technical idea of the present invention, components that are unrelated or less relevant to the technical idea of the present invention are briefly expressed or omitted.

상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.In the above, the configuration and features of the present invention have been described based on the embodiments according to the present invention, but the present invention is not limited thereto, and various changes or modifications may be made within the spirit and scope of the present invention. It is obvious to those skilled in the art, and therefore, it is stated that such changes or modifications fall within the scope of the appended patent claims.

100 : FMCW 라이다 광학 시스템
110 : 레이저 발광부
120 : 렌즈
130 : 구동모터
140 : 폴리곤 스캐너100: FMCW lidar optical system
110: laser emitting unit
120: lens
130: driving motor
140: polygon scanner

Claims (10)

레이저를 발광하는 복수의 레이저 발광부; 및
기 설정된 속도로 회전하면서 상기 발광한 각 레이저를 거리 측정 대상의 오브젝트로 출력하는 폴리곤 스캐너;를 포함하며,
상기 복수의 레이저 발광부와 폴리곤 스캐너를 통해 상기 오브젝트와의 거리 측정을 위한 레이저의 광각 및 멀티채널 출력을 수행하는 것을 특징으로 하는 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템.
A plurality of laser emitting units that emit laser light; and
It includes a polygon scanner that rotates at a preset speed and outputs each of the emitted lasers as an object to be measured.
An optical system for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW LIDAR, characterized in that it performs wide-angle and multi-channel output of a laser for measuring the distance to the object through the plurality of laser emitters and polygon scanners.
청구항 1에 있어서,
상기 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템은,
상기 복수의 레이저 발광부의 수량과 상기 폴리곤 스캐너의 면당 각도를 통해서 시야각과 라인수를 조절함으로써, FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 출력을 수행하는 것을 특징으로 하는 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템.
In claim 1,
The optical system for wide-angle and multi-channel implementation of the FMCW lidar is,
Wide-angle and multi-channel implementation of FMCW LIDAR, characterized in that wide-angle and multi-channel output of FMCW LIDAR is performed by adjusting the viewing angle and number of lines through the quantity of the plurality of laser light emitting units and the angle per side of the polygon scanner. optical system for
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 레이저 발광부는,
라인수가 4의 정수배로 증가할 때마다 수량을 하나씩 증가시켜 수직으로 소정 각도 차이를 두고 설치하는 것을 특징으로 하는 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템.
In claim 1,
The plurality of laser light emitting units,
An optical system for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW LiDAR, which is characterized by increasing the number of lines by one each time the number of lines increases to an integer multiple of 4 and installing them vertically at a predetermined angle difference.
청구항 1에 있어서,
상기 폴리곤 스캐너는,
4면으로 형성하되, 첫 번째 면은 0도, 두 번째 면은 0.75도, 세 번째 면은 1.5도, 네 번째 면은 2.25도로 수평 분해능이 형성되도록 경사지게 형성함으로써, 120도 내지 145도의 광각으로 상기 복수의 레이저 발광부에서 발광한 각 레이저를 출력하는 것을 특징으로 하는 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템.
In claim 1,
The polygon scanner,
It is formed with four sides, and the first side is 0 degrees, the second side is 0.75 degrees, the third side is 1.5 degrees, and the fourth side is 2.25 degrees, so it is inclined to form a horizontal resolution of 120 to 145 degrees. An optical system for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW lidar, characterized by outputting each laser emitted from a plurality of laser emitters.
청구항 4에 있어서,
상기 폴리곤 스캐너의 각 면은 상부에서 하부 방향으로 경사지게 형성하거나, 또는 하부에서 상부 방향으로 경사지게 형성한 것을 특징으로 하는 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템.
In claim 4,
An optical system for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW lidar, characterized in that each side of the polygon scanner is inclined from the top to the bottom, or is formed to be inclined from the bottom to the top.
청구항 1에 있어서,
상기 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템은,
상기 복수의 레이저 발광부에서 출력되는 각 레이저를 집광 및 콜리메이션하여 출력하는 복수의 렌즈; 및
상기 렌즈를 통해 출력되는 집광 및 콜리메이션된 각 레이저를 소정의 각도로 출력하기 위한 상기 폴리곤 스캐너를 일 측 방향으로 기 설정된 속도로 회전하도록 구동하는 구동모터;를 더 포함하며,
상기 렌즈는, 상기 레이저 발광부의 수에 맞추어 구성되는 것을 특징으로 하는 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템.
In claim 1,
The optical system for wide-angle and multi-channel implementation of the FMCW lidar is,
A plurality of lenses that converge and collimate each laser output from the plurality of laser emitting units and output the laser beams; and
It further includes a driving motor that drives the polygon scanner to rotate at a preset speed in one direction to output each laser beam collected and collimated output through the lens at a predetermined angle,
The lens is an optical system for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW lidar, characterized in that it is configured according to the number of laser light emitting units.
FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템에서, 복수의 레이저 발광부를 통해 레이저를 각각 발광하는 단계; 및
상기 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템에서, 폴리곤 스캐너를 기 설정된 속도로 회전시켜 상기 발광한 각 레이저를 거리 측정 대상의 오브젝트로 출력하는 단계;를 포함하며,
상기 복수의 레이저 발광부와 폴리곤 스캐너를 통해 상기 오브젝트와의 거리 측정을 위한 레이저의 광각 및 멀티채널 출력을 수행하는 것을 특징으로 하는 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템 구동방법.
In an optical system for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW LiDAR, each step of emitting lasers through a plurality of laser emitting units; and
In the optical system for wide-angle and multi-channel implementation of the FMCW lidar, rotating the polygon scanner at a preset speed to output each emitted laser as an object to be measured for distance;
An optical system driving method for implementing wide-angle and multi-channel FMCW lidar, characterized in that performing wide-angle and multi-channel output of a laser for measuring the distance to the object through the plurality of laser emitters and polygon scanners.
청구항 7에 있어서,
상기 구동방법은,
상기 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템에서, 구현 대상의 시야각과 라인수에 따라 상기 복수의 레이저 발광부의 수량과 상기 폴리곤 스캐너의 면당 각도를 조절하도록 설계함으로써, FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 출력을 수행하는 것을 특징으로 하는 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템 구동방법.
In claim 7,
The driving method is,
In the optical system for wide-angle and multi-channel implementation of the FMCW LiDAR, the quantity of the plurality of laser light emitting units and the angle per side of the polygon scanner are designed to adjust according to the viewing angle and number of lines of the implementation target, so that the wide-angle of the FMCW LiDAR And an optical system driving method for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW lidar, characterized in that it performs multi-channel output.
청구항 7에 있어서,
상기 레이저 발광부는,
라인수가 4의 정수배로 증가할 때마다 하나씩 수량을 증가시켜 수직으로 소정 각도 차이를 두고 설치하며,
상기 폴리곤 스캐너는,
4면으로 형성하되, 첫 번째 면은 0도, 두 번째 면은 0.75도, 세 번째 면은 1.5도, 네 번째 면은 2.25도로 수평 분해능이 형성되도록 경사지게 형성하며, 각 면을 상부에서 하부 방향으로 경사지게 형성하거나, 또는 하부에서 상부 방향으로 경사지게 형성한 것을 특징으로 하는 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템 구동방법.
In claim 7,
The laser light emitting unit,
Each time the number of lines increases to an integer multiple of 4, the quantity is increased by one and installed vertically at a predetermined angle.
The polygon scanner,
It is formed with 4 sides, and the first side is 0 degrees, the second side is 0.75 degrees, the third side is 1.5 degrees, and the fourth side is 2.25 degrees, so it is inclined to form a horizontal resolution, and each side is angled from top to bottom. An optical system driving method for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW lidar, characterized in that it is formed slanted or slanted from the bottom to the top.
청구항 7에 있어서,
상기 구동방법은,
상기 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템에서, 상기 레이저 발광부의 수에 맞추어 구성되는 복수의 렌즈를 통해 상기 복수의 레이저 발광부에서 출력되는 각 레이저를 집광 및 콜리메이션하여 출력하는 단계; 및
상기 렌즈를 통해 출력되는 집광 및 콜리메이션된 각 레이저를 소정의 각도로 출력하기 위해, 구동모터를 통해 상기 폴리곤 스캐너를 일 측 방향으로 기 설정된 속도로 회전시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 FMCW 라이다의 광각 및 멀티채널 구현을 위한 광학 시스템 구동방법.In claim 7,
The driving method is,
In an optical system for wide-angle and multi-channel implementation of the FMCW lidar, concentrating and collimating each laser output from the plurality of laser emitting units through a plurality of lenses configured according to the number of laser emitting units and outputting them. ; and
In order to output each condensed and collimated laser output through the lens at a predetermined angle, rotating the polygon scanner in one direction at a preset speed through a drive motor; characterized in that it further comprises a. Optical system driving method for wide-angle and multi-channel implementation of FMCW lidar.