WO2019135494A1 - 라이다 장치 - Google Patents

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WO2019135494A1
WO2019135494A1 PCT/KR2018/014923 KR2018014923W WO2019135494A1 WO 2019135494 A1 WO2019135494 A1 WO 2019135494A1 KR 2018014923 W KR2018014923 W KR 2018014923W WO 2019135494 A1 WO2019135494 A1 WO 2019135494A1
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laser
mirror
irradiated
nodding
pattern
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PCT/KR2018/014923
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정지성
장준환
김동규
황성의
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주식회사 에스오에스랩
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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G—PHYSICS
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    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates

Definitions

  • the present invention relates to a Lada apparatus for acquiring distance information of a target object using a laser. More particularly, the present invention relates to a Lada apparatus for irradiating a laser toward a scan region and sensing a laser reflected from a target existing on the scan region to obtain distance information.
  • LiDAR Light Detecting And Ranging
  • the lidar device is a device that can acquire position information about an object existing in the vicinity by generating a point cloud using a laser. Also, researches on meteorological observations, 3D mapping, autonomous vehicles, autonomous traveling drones, and unmanned robot sensors have been actively conducted.
  • lidar devices have been used to mechanically rotate the lidar itself or to extend the scan area using a diffuse lens.
  • problems such as thermal problems occurring in a plurality of lasers and stability and durability due to mechanical rotation have been encountered.
  • a Lada device for extending a scan area using a diffusion lens there is a problem that the measurement distance is reduced due to the diffusion of the laser.
  • a problem to be solved according to an embodiment of the present invention relates to a Lada device having a desired scan area even with a single channel laser alone.
  • Another object of the present invention is to provide a radar apparatus for detecting a target object positioned at a longer distance with a minimum power without diffusing a laser beam.
  • Another object of the present invention is to provide a ladder device for detecting a target object positioned at a longer distance with a minimum power by increasing the amount of received laser beam.
  • Another object of the present invention is to provide an apparatus for efficiently detecting objects by arranging nodal mirrors.
  • a Lada device for generating various scan patterns.
  • the Lada device includes a laser output unit for emitting a laser beam, a first scanning unit for acquiring a laser beam emitted from the laser output unit and continuously changing a moving path of the laser beam, A second scanning unit for acquiring a laser beam irradiated from the first scanning unit and linearly changing a moving path to expand the scanning area to a planar shape,
  • the first scanning unit includes a nodding mirror for nodding in a predetermined angle range and extending the irradiation area in a vertical line shape by changing a moving path of the laser light in a vertical direction
  • the second scanning unit rotates about one axis set in the vertical direction, If reverse rotation that extends in the form if the scanning area by changing the path of movement of the line shape in the vertical direction in the horizontal direction of the laser may include a mirror.
  • a ladder device includes a laser output unit for emitting a laser beam, a first scanning unit for acquiring a laser beam emitted from the laser output unit and continuously changing a moving path of the laser beam, A second scanning unit for acquiring a laser beam irradiated from the first scanning unit and linearly changing a moving path to extend the scanning area to a planar shape, and a second scanning unit for reflecting the reflected light from the object located on the scanning area, And a sensor unit for detecting a laser beam emitted from the laser output unit, wherein the laser output unit is configured to irradiate a laser beam emitted from the laser output unit to a target object located on the scan region, The laser light having a light receiving path until reaching the sensor section, And the second scanning unit, the light receiving path may be set to face the sensor unit through the first scanning unit and the second scanning unit, .
  • a rotary multi-faceted mirror comprising: a rotatable body coupled to a driving unit to receive a driving force and a reflecting surface for reflecting a transmitted laser; And a pillar that connects the upper part and the lower part and rotates about a rotation axis passing vertically through the center of the upper part and the lower part and the reflection surface is located on a side surface excluding the upper part and the lower part of the body, And a light receiving part for acquiring and reflecting the laser beam reflected from the object located on the scan area.
  • a ladder device including a laser output unit for emitting a laser, a scanning unit for acquiring and reflecting the laser emitted from the laser output unit to continuously change the moving path of the laser to expand the irradiation area,
  • the scanning unit includes a nodding mirror, and the nodding mirror has a predetermined angle, when the nodding angle is in a state of being offset from the nodding mirror, Nodding angle.
  • the reflecting surface has a size smaller than the maximum diameter of the laser emitted from the laser output portion.
  • a ladder device comprising a laser output unit for emitting a laser, a laser output unit for acquiring a laser output from the laser output unit and continuously changing a travel path of the laser, A second scanning unit for acquiring a laser beam having a linear irradiation region irradiated from the first scanning unit to continuously extend the irradiation path to expand the irradiation region to a planar shape, A sensor unit for detecting a laser beam; Wherein the first scanning unit includes a nodding mirror, and the nodding mirror has a predetermined angle, wherein the preset angle refers to an angle of nodding in an offset state of the nodding mirror.
  • a reflecting surface for nodding in the range and extending the irradiation area by changing the travel path of the laser, the reflecting surface having a size smaller than the maximum diameter of the laser emitted from the laser output part,
  • a rotating polyhedral mirror for expanding the irradiated area into a plane shape by changing the traveling path of the laser, which is a linear line shape, in the horizontal direction as the irradiation area rotates with respect to the one axis set in the vertical direction.
  • the nodding mirror means a predetermined angle - in this case, the predetermined angle is an angle of nodding in the offset state of the nodding mirror.
  • the predetermined angle is an angle of nodding in the offset state of the nodding mirror.
  • - a body for nodding in the range and a reflecting surface for reflecting the obtained laser;
  • the reflective surface may have a size smaller than the maximum diameter of the laser.
  • a lidar apparatus comprising: a laser output unit for emitting a laser; a scanning unit for acquiring and reflecting the laser emitted from the laser output unit to continuously change the travel path of the laser to expand an irradiation area; A sensor unit for detecting a laser beam reflected from a target object positioned on the scan region; Wherein the scanning unit includes a nodding mirror, and the nodding mirror is a predetermined angle - when the nodding angle is nodding in the offset state of the nodding mirror. And extending the irradiation region by changing the travel path of the laser, wherein the maximum measurable distance of the ladder can be continuously changed as the nodding mirror is nodded.
  • a ladder device including a laser output unit for emitting a laser, a scanning unit for irradiating a laser beam emitted from the laser output unit and generating a scan pattern,
  • the direction of the laser irradiated by the ladder device includes a horizontal direction component and a vertical direction component, and the scan pattern is changed in accordance with the time
  • the scan pattern includes a horizontal pattern as a horizontal pattern and a vertical pattern as a vertical pattern
  • the horizontal pattern and the vertical pattern form a maximum value, a minimum value, and a repetitive viewing angle, respectively
  • the horizontal pattern includes a period in which the number In the form that the orientation component is increased
  • the vertical pattern is a form in which the vertical component reduces and increases with the time period within the vertical pattern
  • the horizontal pattern period may be longer than the vertical pattern period.
  • a ladder device including a laser output unit for emitting a laser, a scanning unit for irradiating a laser beam emitted from the laser output unit and generating a scan pattern,
  • the direction of the laser irradiated by the ladder device includes a horizontal direction component and a vertical direction component, and the scan pattern is changed in accordance with the time
  • the scan pattern includes a horizontal pattern as a horizontal pattern and a vertical pattern as a vertical pattern
  • the horizontal pattern and the vertical pattern form a maximum value, a minimum value, and a repetitive viewing angle, respectively
  • the horizontal pattern includes a period in which the number In the form that the orientation component is increased
  • the vertical pattern is a form in which the vertical component reduces and increases with time in the vertical pattern period, and the vertical pattern period may be longer than the horizontal pattern period.
  • a ladder device comprising a laser output unit for emitting a laser, a laser output unit for acquiring a laser output from the laser output unit and continuously changing a travel path of the laser, A second scanning unit for acquiring a laser beam having a linear irradiation region irradiated from the first scanning unit to continuously extend the irradiation path to expand the irradiation region to a planar shape,
  • the first scanning unit includes a nodding mirror for nodding in a predetermined angle range and extending the irradiation area in a vertical line shape by changing the moving path of the laser light in a vertical direction,
  • the second scanning unit rotates about one axis set in the vertical direction, And a rotating polyhedral mirror for expanding the irradiated area in the form of a plane by changing the traveling path of the laser in the form of a vertical line in the horizontal direction so that the nodding speed of the nodding mirror is faster than the rotating speed of the rotating polyhe
  • the Lada device can extend the scan area with only a single-channel laser by using the rotating polyhedral mirror to expand the scan area.
  • the ladder device can detect a target object positioned at a longer distance with a minimum power by changing the moving direction of the laser to expand the scan area.
  • the amount of laser light received can be increased to detect a target object positioned at a longer distance with minimum power.
  • a ladder device can efficiently detect a target object by utilizing a difference in reflected laser amount due to the arrangement of a nodding mirror.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a Lydia device according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the function of the scanning unit in the Lada apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a ladder apparatus according to another embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram of a ladder apparatus according to one embodiment.
  • FIG. 5 is a view for explaining a rotating polygon mirror according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a top view for explaining a viewing angle of a rotating multi-faceted mirror in which the number of reflecting surfaces is three and the top and bottom of the body are equilateral triangular.
  • FIG. 7 is a top view for explaining a viewing angle of a rotating multi-faceted mirror in which the number of reflecting surfaces is four and the top and bottom of the body are square.
  • FIG. 8 is a top view for explaining a viewing angle of a rotating multi-faceted mirror in which the number of reflection surfaces is 5 and the upper and lower portions of the body are in a pentagonal shape.
  • FIG. 9 is a view for explaining an irradiated portion and a light receiving portion of a rotating polyhedral mirror according to an embodiment.
  • FIG. 10 is a view for explaining an irradiated portion and a light receiving portion of a rotating polyhedral mirror according to another embodiment.
  • FIG. 11 is a view for explaining an irradiated portion and a light receiving portion of a rotating multi-faceted mirror according to another embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a positional relationship of an irradiated portion and a light receiving portion of a rotating polyhedral mirror according to an embodiment.
  • FIG. 13 is a view for explaining a positional relationship of an irradiated portion and a light receiving portion of a rotating multi-faceted mirror according to another embodiment.
  • FIG. 14 is a view for explaining a height of a rotating multi-faceted mirror according to an embodiment.
  • 15 is a view for explaining the height of a rotating polygon mirror according to another embodiment.
  • 16 is a view for explaining the height of a rotating multi-faceted mirror according to another embodiment.
  • 17 is a view for explaining a rotating multi-faceted mirror including a light blocking portion according to an embodiment.
  • FIG. 18 is a view for showing a nodding mirror according to an embodiment.
  • 19 is a view for explaining the amount of the laser beam reflected by the nodal mirror according to an embodiment.
  • 20 is a view for explaining the arrangement of a nodding mirror with a small difference in the amount of laser beams reflected from a nodding mirror according to an embodiment.
  • FIG. 21 is a view for explaining the arrangement of a nodding mirror having a large difference in amount of laser beams reflected from a nodding mirror according to an embodiment.
  • FIG. 22 is a view for explaining the arrangement of a nodding mirror for not returning a laser reflected from a nodding mirror according to an embodiment.
  • 23 is a view for explaining the size of the irradiation area of the radar apparatus according to the nodal angle and distance of the nodal mirror.
  • 24 is a view for explaining a viewing angle of the ladder device according to an embodiment.
  • 25 is a view for explaining a method for changing the offset state of the nodding mirror according to an embodiment and the angle a between the laser incident on the nodding mirror.
  • 26 is a view for explaining a method of changing the offset state of the nodding mirror and the angle a between the laser incident on the nodding mirror according to another embodiment.
  • FIG. 27 is a view for explaining a Ladder device further including a reflection mirror disposed around a nodding mirror according to an embodiment.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating the direction of a laser irradiated in the ladder apparatus and the ladder apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 29 is a graph showing a scan pattern of a Lada device according to an embodiment.
  • FIG. 30 is a graph showing a scan pattern of the device according to an embodiment in accordance with each component and time.
  • 31 is a graph showing a scan pattern of the device according to another embodiment in accordance with each component and time.
  • 32 is a graph showing a scan pattern of the device according to another embodiment in accordance with each component and time.
  • FIG. 33 is a graph showing a scan pattern of the ladder device according to another embodiment, according to each component and time.
  • FIG. 34 is a graph showing a scan pattern of the Lada device according to another embodiment for one frame time.
  • FIG. 35 is a graph showing a scan pattern of a ladder device according to another embodiment according to each component and time. Referring to FIG. 35
  • FIG. 36 is a graph showing a scan pattern of the Lada device according to another embodiment for one frame time.
  • FIG. 37 is a graph showing a scan pattern of each of the components and time according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 38 is a graph showing a scan pattern of a ladder device according to another embodiment according to each component and time. Referring to FIG. 38
  • FIG. 39 is a graph showing a scan pattern of a Lada device according to another embodiment.
  • FIG. 40 is a graph showing scan patterns of a ladder device according to another embodiment according to each component and time.
  • FIG. 41 is a graph showing a scan pattern of a ladder device according to another embodiment, according to each component and time.
  • FIG. 42 is a graph showing a scan pattern of a Lada device according to another embodiment.
  • FIG. 43 is a view of a rotating multi-faceted mirror of a radar apparatus according to one embodiment.
  • a ladder device for measuring a distance using a laser, comprising: a laser output unit for emitting a laser; a laser output unit for acquiring a laser output from the laser output unit, A second scanning unit for acquiring a laser beam having a linear irradiation area irradiated from the first scanning unit to continuously change the moving path to enlarge the scan area into a surface shape; And a sensor section for sensing a laser beam reflected from a target object positioned on the scan region, wherein the first scanning section nodding in a predetermined angle range, and changing the travel path of the laser beam in a vertical direction,
  • the second scanning unit includes a nodal mirror that extends in a vertical direction If the axis of rotation as the rotating surface, based on a scan area by changing the path of movement of the laser irradiation area is the line shape in the vertical direction in the horizontal direction expansion in the form it may be a d including a mirror provided with a device.
  • the Lidar apparatus may include an irradiation path until a laser emitted from the laser output unit reaches a target object located on a scan region, and a laser beam reflected from a target object existing on the scan region reach the sensor unit
  • the irradiation path is set so as to face the scan area sequentially through the nodding mirror and the rotating polygon mirror, and the light receiving path is set such that only the rotating polygon mirror among the nodding mirror and the rotating polygon mirror To the sensor unit.
  • the rotary multi-faceted mirror acquires a laser beam having a line-shaped irradiation region irradiated from the nodding mirror and irradiates the irradiated portion to reflect the laser beam toward the scan region, and acquires a laser reflected from the object located on the scan region, And a light receiving portion for reflecting the laser beam toward the sensor portion, wherein the irradiated portion is in the form of a plane in which a line where the irradiation region of the laser irradiated by the nodding mirror meets the rotating polygon mirror is in the rotating direction of the rotating polygon mirror, And a portion of the reflective surface of the rotary polygonal mirror that is reflected to be transmitted toward the sensor portion among the reflective surfaces of the rotary polygonal mirror is extended in the rotation direction of the rotary polygonal mirror.
  • the irradiated portion of the rotary polyhedral mirror may be included in the irradiation path, and the light receiving portion of the rotary polyhedral mirror may be included in the light receiving path.
  • the size of the light receiving portion of the rotary polygonal mirror may be set at least larger than the size of the irradiated portion of the rotary polygonal mirror.
  • one of the irradiated portion and the light receiving portion is located on an imaginary cross section perpendicular to the rotation axis of the rotary polygonal mirror and the other of the irradiated portion and the light receiving portion is perpendicular to the rotation axis of the rotary polygonal mirror Can be positioned below the hypothetical cross-section.
  • the irradiated portion and the light receiving portion may be located apart from each other.
  • the height of the rotary polygon mirror may be larger than a sum of a height of the irradiated portion of the rotary polygonal mirror and a height of the light receiving portion.
  • the height of the irradiated portion may be determined based on a predetermined angle range of the nodding mirror and a distance between the nodding mirror and the rotating polyhedral mirror.
  • the height of the light receiving portion may be determined based on the size of the sensor portion.
  • a rotating multi-faceted mirror used in a ladder device for measuring distance using a laser comprising: a rotatable body coupled to a driving part to receive a driving force; Wherein the body includes an upper portion, a lower portion, and a column connecting the upper portion and the lower portion, wherein the body is rotated around a rotation axis passing vertically through the center of the upper portion and the lower portion,
  • a rotating multi-faceted mirror which is located on a side surface and includes an irradiated portion for acquiring a laser emitted for distance measurement and reflecting the laser to a scan region, and a light receiving portion for acquiring and reflecting the laser reflected from the object located on the scan region, May be provided.
  • the size of the light receiving portion of the rotary polygonal mirror may be larger than at least the size of the irradiating portion of the rotary polygonal mirror.
  • the irradiated portion and the light receiving portion of the rotary multi-faceted mirror can be set based on an imaginary cross-section perpendicular to the rotation axis of the rotary multi-faceted mirror.
  • the height of the rotary polygon mirror may be greater than a sum of at least the height of the irradiation area of the rotary polygonal mirror and the height of the light receiving area of the rotary polygonal mirror.
  • a ladder apparatus for measuring a distance using a laser, comprising: a laser output unit for emitting a laser; a laser output unit for acquiring a laser output from the laser output unit, A second scanning unit for extending the scan area to the surface shape by continuously changing the movement path by acquiring a laser beam having a line shape irradiated from the first scanning unit, And a sensor unit for sensing a laser beam reflected from a target object located on the scan area, wherein the laser device includes an irradiation path until a laser emitted from the laser output unit reaches a target object located on a scan area, The laser light reflected by the object existing on the scan area reaches the sensor unit, Wherein the irradiation path is set so as to face the scan area through the first scanning part and the second scanning part in sequence, and the light receiving path is set so as to face the second scanning part and the second scanning part out of the first scanning part and the second scanning part, And is set to face the sensor unit through the scanning unit
  • the second scanning unit may include a rotating multi-facet mirror for expanding the scan area into a plane shape by changing the traveling path of the laser, which is a linear line shape, in the horizontal direction as the irradiation area rotates with respect to the single axis set in the vertical direction .
  • the rotating multi-faceted mirror may include an irradiated portion irradiated by the first scanning portion to acquire a laser beam having a linear shape and to reflect the laser beam toward the scan region, and a laser beam reflected from the object located on the scan region And a light receiving portion for reflecting the laser beam toward the sensor portion, wherein the irradiating portion includes a surface shape in which a line irradiated by the laser irradiated by the first scanning portion meets the rotating polygon mirror, And the light receiving portion is in the form of a surface extending in a direction of rotation of the rotary polygon mirror so that a portion of the reflection surface of the rotary polygonal mirror that is reflected to be transmitted toward the sensor portion is in the form of a surface, Path, and the light-receiving portion of the rotary polyhedral mirror may be included in the light-receiving path .
  • the size of the light receiving portion of the rotary polygonal mirror may be larger than at least the size of the irradiating portion of the rotary polygonal mirror.
  • one of the irradiated portion and the light receiving portion is located on an imaginary cross section perpendicular to the rotation axis of the rotary polygonal mirror and the other of the irradiated portion and the light receiving portion is perpendicular to the rotation axis of the rotary polygonal mirror Can be positioned below the hypothetical cross-section.
  • the height of the rotating multi-faceted mirror is greater than the sum of the height of the irradiating portion of the rotating multi-faceted mirror and the height of the light receiving portion, and the height of the irradiating portion is a distance between the first scanning portion and the rotating multi- And the height of the light receiving region may be determined based on the size of the sensing portion.
  • a ladder apparatus for measuring a distance using a laser, comprising: a laser output unit for emitting a laser; a laser output unit for acquiring and reflecting the laser output from the laser output unit, A scanning unit for expanding the area, a sensor unit for sensing a laser beam reflected from a target object located on the scanning area, Wherein the scanning unit includes a nodding mirror, and the nodding mirror is a predetermined angle - when the nodding angle is nodding in the offset state of the nodding mirror. And a reflective surface for expanding the irradiated area by changing the travel path of the laser, wherein the reflective surface has a size equal to or smaller than a maximum diameter of the laser emitted from the laser output part. .
  • the nodding mirror may reflect the amount of laser beam reflected from the nodal mirror in a state of -b / 2-nodding in the offset state and the amount of laser beam reflected in the nodal mirror in a state where the nodal mirror is +
  • the nodding mirror can be determined as follows: when the angle a is 90-b / 2 - so that the laser emitted from the laser output unit does not return to the laser output unit, and b is a predetermined angle.
  • the nodding mirror may reflect the amount of laser beam reflected from the nodal mirror in a state of -b / 2-nodding in the offset state and the amount of laser beam reflected in the nodal mirror in a state where the nodal mirror is +
  • the predetermined angle of the nodding mirror may be changed based on the velocity of the moving object on which the laddering device is installed.
  • the predetermined angle of the nodding mirror may be changed based on one frame of the laddering device.
  • a ladder device for measuring a distance using a laser, comprising: a laser output section for emitting a laser; an irradiation section for acquiring a laser emitted from the laser output section, A second scanning unit for acquiring a laser beam having a linear irradiation area irradiated from the first scanning unit to continuously change the moving path to extend the irradiation area into a surface shape,
  • the first scanning unit includes a nodding mirror, and the nodding mirror has a predetermined angle, wherein the predetermined angle is an offset of the nodding mirror, Nodding in the state.
  • a reflecting surface for nodding in the range and extending the irradiated area by changing the travel path of the laser light, the reflecting surface having a size smaller than the maximum diameter of the laser emitted from the laser output portion,
  • a rotary polygonal mirror for expanding the irradiation area in a plane shape by changing the traveling path of the laser in the vertical direction as the irradiation area rotates with respect to a single axis set in the vertical direction, Can be provided.
  • the nodding mirror may reflect the amount of laser beam reflected from the nodal mirror in a state of -b / 2-nodding in the offset state and the amount of laser beam reflected in the nodal mirror in a state where the nodal mirror is +
  • the nodding mirror can be determined as follows: when the angle a is 90-b / 2 - so that the laser emitted from the laser output unit does not return to the laser output unit, and b is a predetermined angle.
  • the nodding mirror may reflect the amount of laser beam reflected from the nodal mirror in a state of -b / 2-nodding in the offset state and the amount of laser beam reflected in the nodal mirror in a state where the nodal mirror is +
  • the predetermined angle of the nodding mirror may be changed based on the velocity of the moving object on which the laddering device is installed.
  • the predetermined angle of the nodding mirror may be changed based on the rotation of the rotary polyhedral mirror.
  • the predetermined angle of the nodding mirror may be changed based on 1 / N rotation of the rotary polygonal mirror.
  • the laser output from the ladder device to the outside A predetermined angle as a nodding mirror for expanding the irradiation area, wherein the predetermined angle means an angle of nodding in the offset state of the nodding mirror.
  • the predetermined angle means an angle of nodding in the offset state of the nodding mirror.
  • the nodding mirror may reflect the amount of laser beam reflected from the nodal mirror in a state of -b / 2-nodding in the offset state and the amount of laser beam reflected in the nodal mirror in a state where the nodal mirror is +
  • the nodding mirror may reflect the amount of laser beam reflected from the nodal mirror in a state of -b / 2-nodding in the offset state and the amount of laser beam reflected in the nodal mirror in a state where the nodal mirror is +
  • a ladder device for measuring a distance using a laser, comprising: a laser output section for emitting a laser; a laser output section for acquiring and reflecting the laser output from the laser output section, A sensor unit for sensing a laser beam reflected from a target object located on the scan region;
  • the scanning unit includes a nodding mirror, and the nodding mirror is a predetermined angle - when the nodding angle is nodding in the offset state of the nodding mirror.
  • - a reflecting surface for nodding in the range and extending the irradiation area by changing the travel path of the laser, wherein the maximum measurable distance of the ladder is continuously changed as the nodding mirror is nodded .
  • a ladder device for measuring a distance using a laser, comprising: a laser output unit for emitting a laser; a scanning unit for irradiating a laser beam emitted from the laser output unit and generating a scan pattern; And a sensor unit for detecting a laser reflected from an object included in a scan area that is a scanable area of the apparatus, wherein the direction of the laser irradiated from the ladle apparatus includes a horizontal direction component and a vertical direction component, wherein the pattern includes a repetitive pattern of a direction in which the laser is irradiated, the patterns being changed with time, the scan pattern including a horizontal pattern as a horizontal pattern and a vertical pattern as a vertical pattern, the horizontal pattern and the vertical pattern being A maximum value, a minimum value, and a period of time to repeatedly form a viewing angle, Wherein the vertical direction component is a shape in which the horizontal direction component increases with time in a period, the vertical direction pattern is a shape in which the vertical direction component
  • a rate of change of the horizontal direction component with respect to time is a time when the horizontal direction component has a maximum value or a minimum value
  • the rate of change may be slower than the rate of change.
  • the vertical pattern may have a sinusoidal shape in which the vertical direction component changes in a sinusoidal shape with respect to time.
  • the horizontal pattern period includes a first horizontal pattern period and a second horizontal pattern period
  • the vertical pattern includes a first vertical pattern generated during the first horizontal pattern period and a second vertical pattern period generated during the second horizontal pattern period. 2 vertical patterns, and the difference between the maximum value and the minimum value of the first vertical pattern may be greater than the difference between the maximum value and the minimum value of the second vertical pattern.
  • the horizontal pattern period includes a first horizontal pattern period and a second horizontal pattern period
  • the vertical pattern includes a first vertical pattern generated during the first horizontal pattern period and a second vertical pattern period generated during the second horizontal pattern period. 2 < / RTI > vertical pattern,
  • the intermediate value of the first vertical pattern may be greater than the intermediate value of the second vertical pattern.
  • a ladder device for measuring a distance using a laser, comprising: a laser output section for emitting a laser; a scanning section for irradiating a laser beam emitted from the laser output section and generating a scan pattern; And a sensor unit for detecting a laser beam reflected from a target object included in a scan area, which is a scanable area of the apparatus, wherein the direction of the laser beam emitted from the radar apparatus includes a horizontal direction component and a vertical direction component, wherein the scan pattern includes a horizontal pattern that is a horizontal pattern and a vertical pattern that is a vertical pattern, and the horizontal pattern and the vertical pattern each have a maximum Value, a minimum value, and a period of time to repeatedly form a viewing angle, Wherein the horizontal direction component increases with time in a cycle of a turn, and the vertical pattern is a form in which the vertical direction component decreases and increases with time in the vertical pattern period, A ladder device longer than the pattern period can be provided.
  • a rate of change of the horizontal direction component with respect to time is a time when the horizontal direction component has a maximum value or a minimum value, The speed of change is slower.
  • the vertical pattern may have a sinusoidal shape in which the vertical direction component changes in a sinusoidal pattern with respect to time.
  • a ladder apparatus for measuring a distance using a laser, comprising: a laser output unit for emitting a laser; a laser output unit for acquiring a laser output from the laser output unit, A first scanning unit for extending the irradiation area in a linear form; a second scanning unit for acquiring a laser beam having a linear irradiation area irradiated from the first scanning unit to continuously change the moving path, And a sensor unit for sensing a laser beam reflected from a target object positioned on the scan region, wherein the first scanning unit is nodded in a predetermined angle range, and the moving direction of the laser beam is changed in the vertical direction,
  • the second scanning unit includes a nodal mirror that extends in a line form of the second scanning unit, And a rotating multi-faceted mirror that extends the irradiated area in a plane shape by changing the traveling path of the laser in the form of a line in the vertical direction as the rotating direction is rotated with reference to the single axi
  • the angle of the nodding mirror may be sinusoidal.
  • the rotary polygon mirror includes N reflection surfaces for reflecting the laser irradiated from the nodding mirror, and a predetermined angle of an arbitrary point of time of the nodding mirror is set such that the rotary polygon mirror rotates 360 / N And may be different from a predetermined angle of the nodding mirror at the time.
  • the rotary polygon mirror includes a plurality of reflection surfaces for reflecting the laser beam irradiated from the nodding mirror, and the plurality of reflection surfaces of the rotary polygon mirror have different angles with respect to the rotation axis of the rotary polygon mirror have.
  • the laser output unit may not output a laser when the nodding angle of the nodding mirror is at a maximum.
  • a lidar device is a device for detecting the distance and position of an object using a laser.
  • the distance between the lidar device and the object and the position of the object with respect to the ladder device can be expressed as (R, ⁇ , ⁇ ).
  • the distance between the lidar device and the target object and the position of the target object with respect to the ladder device may be determined in a rectangular coordinate system (X, Y, Z), a cylindrical coordinate system (R, ) And the like.
  • the lidar device can use a laser reflected from the object to determine the distance R to the object.
  • the lidar may utilize time of flight (TOF), which is the time difference between the emitted laser and the sensed laser to determine the distance R to the object.
  • the Lidar apparatus may include a laser output unit for outputting a laser and a sensor unit for sensing the reflected laser. The lidar apparatus confirms the output time of the laser at the laser output unit, checks the time at which the laser reflected from the object is sensed by the sensor unit, and calculates the distance from the object based on the difference between the output time and the sensed time It can be judged.
  • TOF time of flight
  • the lidar device may use triangulation based on the sensed position of the laser sensed to determine the distance R to the object. For example, when the laser emitted from the laser output unit is reflected from a relatively close object, the reflected laser may be detected at a position relatively far from the laser output unit of the sensor unit. In addition, when the laser emitted from the laser output unit is reflected from a relatively far object, the reflected laser can be detected at a position relatively close to the laser output unit of the sensor unit. Accordingly, the Lada apparatus can determine the distance to the object based on the difference in the detection position of the laser.
  • the lidar device may utilize a phase shift of the sensed laser to determine the distance R to the object.
  • the Lidar apparatus detects the phase of the amplitude by AM (Amplitude Modulation) the laser emitted from the laser output unit, detects the phase of the laser reflected from the object existing on the scan region, It is possible to determine the distance to the object existing on the scan region based on the phase difference between the laser and the sensed laser.
  • AM Amplitude Modulation
  • the lidar device may determine the position of the object using the angle of the irradiated laser. For example, when the irradiation angle (?,?) Of one laser irradiated toward the scan area of the radar apparatus in the radar apparatus can be known, the laser reflected from the target existing on the scan area , The lidar device can determine the position of the object by the irradiation angle (?,?) Of the irradiated laser.
  • the lidar apparatus can determine the position of the object using the angle of the laser beam received. For example, when the first object and the second object are at the same distance R from the Lada device but are at different positions (?,?) With respect to the Lada device, The laser reflected from the second object can be sensed at different points of the sensor part. The lidar device can determine the position of the object based on the point at which the reflected lasers are sensed by the sensor.
  • the radar device may have a scan area that includes the object to detect the position of any object in the vicinity.
  • the scan area represents a set of points, lines, and faces that form a screen for one frame, which is a representation of a detectable area in one screen.
  • the scan area may refer to the irradiated area of the laser irradiated by the radar device, and the irradiated area refers to a set of points, lines, and surfaces where the laser irradiated during one frame meets the spherical surface at the same distance (R) .
  • the field of view (FOV) means a detectable field and can be defined as an angle range of the scan area when the LIDAR device is viewed as the origin.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a Lidar device according to one embodiment.
  • a Lidar apparatus 100 may include a laser output unit 110, a scanning unit 120, a sensor unit 130, and a controller 140.
  • the laddering device 100 may be a device having more or less configuration than the above configuration.
  • the laddering device may include only the laser output unit, the sensor unit, and the control unit without the scanning unit.
  • Each of the laser output unit 110, the scanning unit 120, the sensor unit 130, and the control unit 140 included in the lidar apparatus 100 may have a plurality of units.
  • the ladder device may include a plurality of laser output units, a plurality of scanning units, and a plurality of sensor units.
  • it may be composed of a single laser output unit, a plurality of scanning units, and a single sensor unit.
  • Each of the laser output unit 110, the scanning unit 120, the sensor unit 130 and the control unit 140 included in the lidar apparatus 100 may include a plurality of subcomponents.
  • the ladder device may comprise a plurality of laser output elements in one array to constitute a laser output section.
  • the laser output unit 110 can emit a laser.
  • the lidar apparatus 100 can measure the distance to the object using the emitted laser.
  • the laser output section 110 may include one or more laser output elements.
  • the laser output 110 may comprise a single laser output element and may include a plurality of laser output elements. When a plurality of laser output elements are included, the plurality of laser output elements may constitute one array.
  • the laser output unit 110 can emit laser in the 905 nm band and emit laser in the 1550 nm band.
  • the laser output unit 110 may emit a laser having a wavelength of 800 nm to 1000 nm.
  • the wavelength of the emitted laser may be in a wide range or in a specific range.
  • each of the laser output elements can emit laser of the same wavelength band and can emit laser of different wavelength band.
  • one laser output element can emit laser in the 905 nm band, and the other laser output element emits laser in the 1550 nm band.
  • the laser output device may be a laser diode (LD), a solid-state laser, a high power laser, a light entry diode (LED), a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) But is not limited thereto.
  • LD laser diode
  • LED light entry diode
  • VCSEL vertical cavity surface emitting laser
  • the scanning unit 120 may change the irradiation direction and / or the size of the laser beam emitted from the laser output unit 110.
  • the scanning unit 120 may change the irradiation direction of the laser beam by changing the moving direction of the emitted laser beam, change the size of the laser beam by changing the phase of the emitted laser beam, Or may change the irradiation direction and size of the laser by diverging the laser and changing the moving direction of the laser.
  • the scanning unit 120 may change the irradiation direction and / or the size of the laser beam irradiated from the laser output unit 110, thereby enlarging or changing the scanning direction of the Lidar apparatus 100 .
  • the scanning unit 120 may include a fixed mirror for changing the moving direction of the laser at a fixed angle to change the moving direction of the emitted laser, a nodding unit for setting the moving direction of the laser continuously And a rotating mirror that rotates about one axis and continuously changes the moving direction of the laser.
  • a fixed mirror for changing the moving direction of the laser at a fixed angle to change the moving direction of the emitted laser
  • a nodding unit for setting the moving direction of the laser continuously
  • a rotating mirror that rotates about one axis and continuously changes the moving direction of the laser.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the scanning unit 120 may include a lens, a prism, a microfluidic lens, a liquid crystal, and the like in order to radiate the emitted laser, but is not limited thereto.
  • the scanning unit 120 may include an optical phased array (OPA) or the like in order to change the phase of the emitted laser beam and thereby change the irradiation direction.
  • OPA optical phased array
  • the nodding mirror may continuously change the direction of movement of the emitted laser to nod within a predetermined angle range by expanding or changing the irradiation area of the laser.
  • the nodding can be referred to as rotating about one or more axes and reciprocating within a certain angle range.
  • the nodding mirror may be a resonance scanner, a MEMs mirror, a voice coil motor (VCM), or the like, but is not limited thereto.
  • the rotating mirror continuously rotates the moving direction of the emitted laser and expands or changes the irradiated area of the laser, so that the rotating mirror can rotate based on one axis.
  • the rotating mirror may be one in which the end mirror rotates with respect to the axis, or the conical mirror may be rotated about the axis, or the multi-side mirror may rotate about the axis, but not limited thereto, It can be a mirror that rotates without limit of range.
  • the scanning unit 120 may be a single scanning unit or a plurality of scanning units. Further, the scanning unit may include one or two or more optical elements, and the configuration thereof is not limited.
  • the sensor unit 130 may sense the laser beam reflected from the target object located on the scan area of the radar apparatus 100.
  • the sensor unit 130 may include one or more sensor elements.
  • the sensor unit 130 may include a single sensor element and may include a sensor array composed of a plurality of sensor elements.
  • the sensor unit 130 may include one APD (Avalanche Photodiode), and may include SiPM (Silicon PhotoMultipliers) having a plurality of single-photon avalanche diodes (SPAD) arrays.
  • APD Anagonal Photodiode
  • SiPM Silicon PhotoMultipliers
  • a plurality of APDs can be configured as a single channel or a plurality of channels.
  • each of the plurality of sensor units may be composed of different sensors.
  • one sensor unit may be configured as an APD
  • another sensor unit may be configured as a SPAD
  • another sensor unit may be configured as a SiPM.
  • each of the plurality of sensor units may be constituted by sensors for different wavelengths.
  • the laser output unit outputs a laser beam having a wavelength of 905 nm and a wavelength of 1550 nm
  • one sensor unit senses a laser beam having a wavelength of 905 nm
  • the other sensor unit senses a laser beam having a wavelength of 1550 nm It is possible to detect the wavelength of the light.
  • the sensor element may include a PN photodiode, a phototransistor, a PIN photodiode, an APD, a SPAD, a SiPM, and a CCD (charge-coupled device).
  • the control unit 140 can determine the distance from the lidar device to the object located on the scan area based on the detected laser.
  • the control unit 140 may control the operation of each component of the RDA apparatus such as the laser output unit 110, the scanning unit 120, and the sensor unit 130.
  • the scanning unit 120 will be described in more detail.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the function of the scanning unit in the Lada apparatus according to an embodiment.
  • the scanning unit 120 may have different functions depending on the irradiation area of the laser beam emitted from the laser output unit 110.
  • the irradiated area of the laser 111 emitted from the laser output unit may be in the form of a dot.
  • the scanning unit 120 can change the irradiation direction and the size of the laser 111, and thus the scan area of the Lidar apparatus can be expanded into a line shape or a surface shape.
  • the scanning unit 120 may change the irradiation direction of the laser by continuously changing the moving direction of the laser 111 having the dotted irradiation area. Accordingly, Can be expanded.
  • the scanning unit 120 can change the size of the laser by causing the laser 111 having a dot-shaped irradiation area to be diverged. Accordingly, the scan area of the laser device can be extended .
  • the scanning unit 120 can change the size and the irradiation direction of the laser by changing the phase of the laser 111 having the irradiation region of the point shape. Accordingly, .
  • the scanning unit 120 continuously changes the moving direction of the laser 111 having the irradiation area of the point shape in a primary direction, and secondarily moves the moving direction of the laser in a direction different from the moving direction
  • the irradiation direction of the laser can be changed, and the scan area of the laser device 100 can be expanded in the form of a plane.
  • the scanning unit 120 continuously changes the moving direction of the laser 111 having a point-shaped irradiation area, and secondarily diverges the laser so as to change the irradiation direction and size of the laser So that the scan area of the Lidar device can be expanded in the form of a plane.
  • the scanning unit 120 first diverges the laser 111 having a point-shaped irradiation area, and secondly continuously changes the direction of movement of the emitted laser to change the irradiation direction and size of the laser So that the scan area of the lidar device can be expanded in the form of a plane.
  • the irradiation area of the laser 112 emitted from the laser output unit may be in a line shape.
  • the scanning unit 120 can change the irradiation direction and the size of the laser 112, thereby expanding the scan area of the Lidar device to a planar shape.
  • the scanning unit 120 may change the irradiation direction of the laser by continuously changing the moving direction of the laser 112 having the linear irradiation region, . ≪ / RTI >
  • the scanning unit 120 can change the size of the laser by diverging the laser 112 having a line-shaped irradiation area, thereby expanding the scan area of the Lada device to a planar shape.
  • the scanning unit 120 may change the phase of the laser 112 having a line-shaped irradiation area to change the irradiation direction and the size of the laser, .
  • the irradiation area of the laser 112 emitted from the laser output section 110 may be linear .
  • the scanning unit 120 can change the irradiation direction and the size of the laser 112, thereby expanding the scan area of the Lidar device to a planar shape.
  • the scanning unit 120 may change the irradiation direction of the laser by continuously changing the moving direction of the laser 112 having the linear irradiation region, . ≪ / RTI >
  • the scanning unit 120 can change the size of the laser by diverging the laser 112 having a line-shaped irradiation area, thereby expanding the scan area of the Lada device to a planar shape.
  • the scanning unit 120 may change the phase of the laser 112 having a line-shaped irradiation area to change the irradiation direction and the size of the laser, .
  • the irradiation area of the laser 113 emitted from the laser output unit 110 may be in the form of a plane.
  • the scanning unit 120 can change the irradiation direction and the size of the laser, thereby expanding the scanning range of the lidar apparatus or changing the scanning direction.
  • the scanning unit 120 can change the irradiation direction of the laser by continuously changing the moving direction of the laser 113 having a planar irradiation region, Or change the scanning direction.
  • the scanning unit 120 can change the size of the laser by diverging the laser 113 having the irradiation area in the form of a plane. Accordingly, it is possible to expand the scanning area of the Lada device or to change the scanning direction have.
  • the scanning unit 120 may change the phase of the laser 113 having a planar irradiation region to change the irradiation direction and the size of the laser, Or change the scanning direction.
  • the irradiation region of the laser 113 emitted from the laser output portion 110 when the laser output element includes a laser array of a planar array may be in the form of a plane.
  • the scanning unit 120 can change the irradiation direction and the size of the laser, thereby expanding the scanning range of the lidar apparatus or changing the scanning direction.
  • the scanning unit 120 can change the irradiation direction of the laser by continuously changing the moving direction of the laser 113 having a planar irradiation region, Or change the scanning direction.
  • the scanning unit 120 can change the size of the laser by diverging the laser 113 having the irradiation area in the form of a plane. Accordingly, it is possible to expand the scanning area of the Lada device or to change the scanning direction have.
  • the scanning unit 120 may change the phase of the laser 113 having a planar irradiation region to change the irradiation direction and the size of the laser, Or change the scanning direction.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a ladder apparatus according to another embodiment.
  • the Lada apparatus may include a laser output unit 110, a first scanning unit 121, a second scanning unit 126, and a sensor unit 130.
  • the laser output unit 110 and the sensor unit 130 will not be described in detail below.
  • the scanning unit 120 described above with reference to FIGS. 1 and 2 may include the first scanning unit 121 and the second scanning unit 126.
  • the first scanning unit 121 may change the irradiation direction and / or the size of the emitted laser so as to extend the irradiation area of the laser to a line shape. For example, the first scanning unit 121 may continuously change the moving direction of the emitted laser so as to extend the irradiation area of the laser to a linear shape. In addition, the first scanning unit 121 may extend the irradiated area of the laser to a linear shape by emitting the emitted laser in a line shape.
  • the second scanning unit 126 may extend the irradiation area of the laser to the surface shape by changing the irradiation direction and / or the size of the laser irradiated by the first scanning unit 121.
  • the second scanning unit 126 may continuously change the moving direction of the laser beam irradiated from the first scanning unit 121 to expand the irradiation area of the laser beam into a plane shape.
  • the second scanning unit 126 may extend the irradiation area of the laser to a planar shape by emitting the laser irradiated from the first scanning unit, Can be expanded to the surface shape.
  • the laser output unit 110 can emit a laser.
  • the laser beam emitted from the laser output unit 110 reaches the first scanning unit 121 and the first scanning unit 121 irradiates the laser toward the second scanning unit 126 .
  • the laser may reach the second scanning unit 126 and the second scanning unit 126 may irradiate the laser toward the scan area 150.
  • the laser irradiated onto the scan area 150 of the lidar apparatus 100 is reflected from the target object 160 existing on the scan area 150 and is reflected by the sensor unit 150 through the second scan unit 126.
  • the sensor unit 130 may sense the laser beam irradiated through the second scanning unit 126.
  • the laser device 100 may be a device for measuring the distance from the laser device 100 to the object 160 using a laser. Therefore, the lidar apparatus 100 must irradiate a laser toward the object 160, and accordingly, the ladar apparatus 100 can have an irradiation method for efficiently measuring the distance to the object.
  • the irradiation method determines the irradiation path until the laser emitted from the laser output unit 110 reaches the target object 160 positioned on the scan area 150, and determines the scan area 150 . Therefore, the irradiation path and the scan area 150 of the lidar device will be described below.
  • the laser output unit 110 may emit laser toward the first scanning unit 121, and the first scanning unit 121 may irradiate the emitted laser to the second scanning unit 126 And the second scanning unit 126 can irradiate the irradiated laser toward the scan area 150 of the Lidar apparatus 100.
  • the irradiation area of the laser beam emitted from the laser output part 110 is in a point shape, and the emitted laser beam is irradiated through the first scanning part 121 toward the second scanning part 126 .
  • the irradiation direction and / or the size of the laser beam in the irradiation area in the first scanning unit 121 may be changed to expand the irradiation area of the laser beam into a linear shape. That is, the first scanning unit 121 receives the laser beam having the irradiation region from the laser output unit 110, and irradiates the laser beam having the linear irradiation region toward the second scanning unit 126 have.
  • the irradiation direction and / or the size of the laser beam having the linear irradiation region in the second scanning unit 126 may be changed to expand the irradiation region of the laser beam into a plane shape.
  • the first scanning unit 121 may be irradiated through the second scanning unit 126 toward the scan area. That is, the second scanning unit 126 can irradiate a laser beam having a line-shaped irradiation region from the first scanning unit 121 to the scanning region 150 .
  • the scanning area 150 of the lidar apparatus 100 can be expanded in the form of a surface by irradiating a laser beam having a surface shape in the irradiation area in the second scanning unit 126.
  • the lidar apparatus 100 must sense the laser reflected from the object, and accordingly, the ladar apparatus 100 can have a light receiving method for efficiently measuring the distance to the object.
  • the light receiving method may include a method for determining the light receiving path until the laser reflected from the object reaches the sensor portion, and for determining the amount of laser reaching the sensor portion. Therefore, the following description will be made about the amount of laser light reaching the light receiving path and the sensor unit of the LD 100.
  • the laser irradiated to the scan area 150 of the lidar device 100 may be reflected from the target object 160 existing on the scan area 150 of the ladar device.
  • the laser reflected from the target object 160 may be directed to the second scanning unit 126 and the second scanning unit 126 may receive and reflect the laser reflected from the target object 160, (130). ≪ / RTI > At this time, properties of the laser reflected from the target object 160 may vary depending on the color, material, or the incident angle of the laser.
  • the laser reflected from the target body 160 may be irradiated toward the sensor unit 130 through the second scanning unit 126. That is, the laser reflected from the target body 160 can be irradiated toward the sensor unit only through the second scanning unit 126, and the first scanning unit 121 and the second scanning unit 126 And may not be irradiated toward the sensor unit 130 through all of them.
  • the laser reflected from the object 160 may be irradiated toward the sensor unit 130 only through the second scanning unit 126 and the first scanning unit 121 and the second scanning 126 May not be irradiated toward the sensor unit 130 without passing through all of the sensor unit 130. Therefore, the amount of laser reaching the sensor unit 130 can be determined based on the second scanning unit 126.
  • laser beams reflected from the target object 160 are directed toward the sensor unit 130 only through the second scanning unit 126. However, The laser beam reflected from the target object 160 may reach the sensor unit 130 through the first scanning unit 121 and the second scanning unit 126 . The laser reflected from the target body 160 may reach the sensor unit 130 without passing through the first scanning unit 121 and the second scanning unit 126.
  • the Lada apparatus including the laser output unit 110, the first scanning unit 121, and the second scanning unit 126 that emits a laser beam in the form of a point has the first scanning unit 121 and the second scanning unit 121,
  • the scan area 150 can be expanded in the form of a surface by using the scanning unit 126.
  • FIG. Therefore, it is possible to exert a better effect in terms of durability and stability than the Lada device which extends the scan area to the surface shape through the mechanical rotation of the Lada device itself. Further, it is possible to measure a distance longer than the Lada device which extends the scan area to the surface shape by using the laser diffusion. Further, by controlling the operations of the first scanning unit 121 and the second scanning unit 126, it is possible to irradiate the laser with a region of interest of interest.
  • Lidar device using a nodding mirror and a rotating polygon mirror
  • the laser device 100 When the irradiation area of the laser emitted from the laser output unit 110 of the laser device 100 is a point shape, the laser device 100 includes the first scanning unit 121 and the second scanning unit 126 can do.
  • the lidar apparatus 100 may have a different viewing angle (FOV) depending on its use.
  • FOV viewing angle
  • a wide viewing angle may be required in the vertical and horizontal directions
  • a relatively wide viewing angle in the horizontal direction A relatively narrow viewing angle in the vertical direction may be required.
  • a wide viewing angle in the vertical and horizontal directions may be required.
  • the moving direction of the laser is changed in a direction requiring a relatively narrow viewing angle in the first scanning unit 121,
  • the overall size of the apparatus 100 can be reduced by changing the moving direction of the laser in a direction requiring a relatively wide viewing angle.
  • the lidar apparatus 100 is a device for measuring a distance by detecting a reflected laser when a laser irradiated toward the scan region 150 is reflected from a target object 160 existing on the scan region 150.
  • the laser may be irregularly reflected in all directions in accordance with the color, the material of the object 160 existing on the scan region 150, or the incident angle of the laser irradiated toward the target object 160. Therefore, in order to measure the distance of the object 160 at a long distance, it is necessary to reduce the diffusion of the laser.
  • the first scanning unit 121 and the second scanning unit 126 do not extend the size of the laser, It may be to continuously change the moving direction to extend the irradiation area of the laser.
  • first scanning unit 121 and the second scanning unit 126 may change the moving direction of the laser in different directions so that the lidar 100 scans in three dimensions.
  • first scanning unit 121 continuously changes the moving direction of the laser in a direction perpendicular to the paper surface
  • second scanning unit 126 continuously changes the moving direction of the laser in a direction parallel to the paper surface .
  • the first scanning unit 121 of the laser radar apparatus 100 receives a laser beam having an irradiation area of a point shape from the laser output unit 110 while the second scanning unit 126 receives the laser beam of a point shape from the laser output unit 110,
  • the irradiation region can receive a laser beam having a linear shape. Therefore, the size of the second scanning unit 126 may be larger than that of the first scanning unit 121. Accordingly, the first scanning unit 121 having a smaller size can be scanned faster than the second scanning unit 126 having a larger size.
  • the scanning speed may mean the speed at which the moving direction of the laser is continuously changed.
  • the lidar apparatus 100 is a device for measuring a distance by detecting a reflected laser when a laser irradiated toward the scan region 150 is reflected from a target object 160 existing on the scan region 150.
  • the laser may be irregularly reflected in all directions in accordance with the color, the material of the object 160 existing on the scan region 150, or the incident angle of the laser irradiated toward the target object 160. Therefore, it is necessary to increase the amount of laser that can be detected by the sensor unit 130 in order to measure the distance of the object 160 at a long distance.
  • the first scanning unit 121 and the second scanning unit 126 can be irradiated to the sensor unit 130 only through the second scanning unit 126 having a large size.
  • the first scanning unit 121 of the radar apparatus 100 may include a nodding mirror so that the second scanning unit 126 of the radar apparatus 100 may be rotated
  • a multi-faceted mirror may be included.
  • the first scanning unit 121 includes a nodding mirror
  • the second scanning unit 126 includes a rotating polygon mirror.
  • FIG. 4 is a diagram of a ladder device according to an embodiment.
  • the Lidar apparatus 100 may include a laser output unit 110, a nodding mirror 122, a rotating multi-faced mirror 127, and a sensor unit 130.
  • the laser output unit 110 and the sensor unit 130 will not be described in detail below.
  • the first scanning unit 121 described above in FIG. 3 may include a nodding mirror 122 and the second scanning unit 126 may include a rotating polygon mirror 127.
  • the nodding mirror 122 may be an example of the first scanner unit 121 described above.
  • the nodding mirror 122 may nod in a predetermined angle range with respect to one axis and may nod within a predetermined angle range with respect to the two axes.
  • the irradiated area of the laser irradiated from the nodding mirror may be in a line shape.
  • the irradiation area of the laser irradiated from the nodding mirror may be in the form of a plane.
  • the nodding speed of the nodding mirror 122 may be the same in all the predetermined angles, and may be different in the entire predetermined angles.
  • the nodding mirror 122 may nod at the same angular velocity over a predetermined angle range.
  • the nodding mirror 122 may be relatively slow at both ends of a predetermined angle, and may nod at a relatively high angular velocity at a central portion of a predetermined angle.
  • the nodding mirror 122 receives and reflects the laser beam emitted from the laser output unit 110, and can continuously change the moving direction of the laser according to nodding in a predetermined angle range. Accordingly, the irradiation region of the laser can be expanded in the form of a line or a plane.
  • the rotary polygonal mirror 127 may be an example of the second scanner 126 described above.
  • the rotary polygon mirror 127 can rotate about one axis.
  • the rotating multi-facet mirror 127 receives and reflects the laser irradiated from the nodding mirror 122, and can continuously change the moving direction of the laser as it rotates about one axis.
  • the irradiation area of the laser can be expanded in the form of a plane, and as a result, the scan area 310 of the lidar apparatus 100 can be expanded in the form of a plane.
  • the rotational speed of the rotary polygon mirror 127 may be the same throughout the range of the rotating angle, and may be different from each other in the range of the rotating angle. For example, when the direction of the laser beam irradiated from the rotating polygon mirror 127 is directed toward the central portion of the scan region 310, the rotational speed of the laser beam irradiated from the rotating polygon mirror 127 is changed from the scan region 310 It is relatively slower than the rotational speed. In addition, rotation speeds may be different from each other depending on the number of rotations of the rotary polygon mirror 127.
  • the nodding mirror 122 continuously moves the laser beam emitted from the laser output part 110 in a direction perpendicular to the paper So that the irradiation area of the laser can be expanded to a line shape perpendicular to the paper surface.
  • the rotating multi-facet mirror 127 can continuously change the moving direction of the laser irradiated from the nodding mirror 122 in a horizontal direction with respect to the paper surface, Accordingly, the scan area 310 of the lidar apparatus 100 can be expanded in the form of a plane. Accordingly, the nodding mirror 122 vertically extends the scan region 310, and the rotary polyhedral mirror 127 extends the scan region 310 horizontally.
  • the size of the nodding mirror 122 may be similar to the diameter of the laser beam. However, since the irradiation area of the laser irradiated by the nodding mirror 122 is linear, the size of the rotating polyhedral mirror 127 may be larger than the size of the irradiation area to reflect the laser irradiated by the nodding mirror 122 . Therefore, the size of the nodding mirror 122 may be smaller than the size of the rotating polygon mirror 127, and the nodding speed of the nodding mirror 122 may be faster than the rotating speed of the rotating polygon mirror 127.
  • the movement path of the laser can be known from when the laser of the LD 100 is detected until it is detected.
  • the laser beam emitted from the laser output unit 110 of the laddering apparatus 100 is directed toward the rotating polygon mirror 127 through the nodding mirror 122, May be irradiated through the rotating polygon mirror 127 toward the scan region 150 of the LD 100.
  • the laser irradiated to the scan region 150 of the lidar apparatus 100 is reflected from a target object 160 existing on the scan region 150 and is reflected by the sensor unit 130 ). ≪ / RTI >
  • the sensor unit 130 can detect the laser beam irradiated through the rotary polygon mirror 127.
  • the laser device 100 may be a device for measuring the distance from the laser device 100 to the object 160 using a laser. Therefore, the lidar apparatus 100 has to irradiate the laser beam toward the object 160, and accordingly, the ladar apparatus 100 can have an irradiation method for efficiently measuring the distance to the object 160.
  • the method for determining the irradiation path determines the irradiation path until the laser emitted from the laser output unit 110 reaches the object 160 located on the scan area 150, and determines the scan area 150 . Therefore, the irradiation path of the lidar 100 and the scan area 150 will be described below.
  • the laser can be emitted from the laser output unit 110 toward the nodding mirror 122.
  • the nodding mirror 122 receives the emitted laser beam and reflects the reflected laser beam toward the rotating polyhedral mirror 127
  • the rotating multi-faceted mirror 127 may receive the irradiated laser beam, reflect the laser beam, and irradiate the laser beam toward the scan area 150 of the LD 100.
  • the laser can be emitted from the laser output unit 110 toward the nodding mirror 122, and the irradiated area of the emitted laser can be point-shaped.
  • the laser beam emitted from the laser output unit 110 may be irradiated toward the rotating polygon mirror 127 through the nodding mirror 122.
  • the nodding mirror 122 continuously changes the moving direction of the laser emitted from the laser output unit 110 in a direction perpendicular to the paper surface, so that the irradiation area of the laser is linearly formed Can be expanded.
  • the laser irradiated from the nodding mirror 122 may be irradiated toward the scan region 150 through the rotating polygon mirror 127.
  • the irradiation direction of the laser beam having the linear irradiation area in the rotary multi-faceted mirror 127 can be changed to expand the irradiation area of the laser beam into a plane shape. That is, the rotating multi-facet mirror 127 can irradiate the laser beam having a line-shaped irradiation region from the nodding mirror 122 and directed to the scan region 150.
  • the scan area 150 of the lidar apparatus 100 can be expanded in the form of a plane by irradiating a laser beam having a surface shape in the irradiation area of the rotary polygonal mirror 127.
  • the rotating multi-facet mirror 127 may continuously change the moving direction of the laser irradiated by the nodding mirror 122 in a horizontal direction with respect to the paper surface, thereby expanding the irradiated area of the laser to a surface form.
  • the scan area 150 of the lidar apparatus 100 may be determined based on a predetermined angle of the nodding mirror 122 and the number of reflecting surfaces of the rotating polyhedral mirror 127,
  • the viewing angle of the lidar apparatus 100 can be determined. For example, when the nodding mirror 122 continuously changes the laser moving direction in a direction perpendicular to the paper surface, the vertical viewing angle of the laddering device 100 is set to a predetermined angle of the nodding mirror 122 Can be determined. When the direction of movement of the laser is continuously changed in the direction parallel to the paper surface, the horizontal viewing angle of the rotary apparatus 100 is set to be equal to the number of reflecting surfaces of the rotary polygonal mirror 127 Can be determined.
  • the laser device 100 may be a device for measuring the distance from the laser device 100 to the object 160 using a laser. Therefore, it is necessary to sense the laser reflected from the target object 160, and accordingly, the LIDAR apparatus 100 can have a light receiving method for efficiently measuring the distance to the target object 160.
  • the light receiving method may include a method for determining the light receiving path until the laser reflected by the object 160 reaches the sensor unit 130 and determining the amount of laser reaching the sensor unit 130 . Accordingly, the following description will be made about the amount of laser light reaching the sensor unit 130 and the light receiving path of the LD 100.
  • the laser irradiated to the scan area 150 of the lidar device 100 may be reflected from the target object 160 existing on the scan area 150 of the lidar device 100.
  • the laser reflected from the object 160 may be directed to the rotary polygonal mirror 127.
  • the rotary polygonal mirror 127 receives the laser reflected from the object 160 and reflects the laser, ). ≪ / RTI > At this time, properties of the laser reflected from the target object 160 may vary depending on the color, material, or the incident angle of the laser.
  • the laser reflected from the target body 160 may be irradiated toward the sensor unit 130 through the rotary polygonal mirror 127. That is, the laser reflected from the object 160 can be irradiated toward the sensor unit 130 through only the rotating polygon mirror 127, and the nodding mirror 122 and the rotating polygon mirror 127 And may not be irradiated toward the sensor unit 130 through all of them.
  • the laser reflected from the object 160 may be irradiated toward the sensor unit 130 through only the rotary polygonal mirror 127 and may be irradiated to both the nodding mirror 122 and the rotary polygonal mirror 127 It may not be irradiated toward the sensor unit 130 without passing through the sensor unit 130. Therefore, the amount of laser reaching the sensor unit 130 can be determined based on the rotary polygon mirror 127.
  • the laser beam reflected from the target body 160 is irradiated toward the sensor unit 130 through only the rotating multi-faceted mirror 127, which is transmitted through both the nodding mirror 122 and the rotating multi-facet mirror 127
  • the amount of laser beams reaching the sensor unit 130 can be increased and the amount of laser beams reaching the sensor unit 130 can be made more uniform than the amount of laser beams irradiated toward the sensor unit 130.
  • the amount of laser reaching the sensor unit 130 is reduced 127 and the rotation angle of the rotary polygon mirror 127.
  • the amount of laser can be determined based on the size of the nodding mirror 122, the nodding angle of the nodding mirror 122, the size of the reflecting surface of the rotating polyhedral mirror 127 and the rotation angle of the rotating polyhedral mirror 127 have. That is, the amount of laser that reaches the sensor unit 130 may be determined based on the size of the nodding mirror 122 and the size of the rotating polyhedral mirror 127, and the nodding mirror 122 And the rotation angle of the rotary polygon mirror 127. [0157] Therefore, the amount of the laser beam reaching the sensor unit 130 is smaller than that of the laser beam irradiated toward the sensor unit 130 through only the rotating multi-facet mirror 127, The amount of change of the amount can be large.
  • FIG. 5 is a view showing a rotating polygon mirror according to an embodiment.
  • a rotating multi-faceted mirror 1100 may include a reflecting surface 1120 and a body 1110, and the upper portion 1112 and the lower portion 1111 of the body 1110 may have a curved surface, And can rotate around a rotation axis 1130 passing vertically through the center.
  • the rotary polygonal mirror 1100 may be formed of only a part of the structures described above, and may include more components.
  • the rotary multi-faceted mirror 1100 may include a reflecting surface 1120 and a body 1110, and the body 1110 may include only a lower portion 1111.
  • the reflective surface 1120 may be supported by the lower portion 1111 of the body 1110.
  • the reflective surface 1120 may include a reflection mirror, a reflective plastic, and the like, but is not limited thereto.
  • the reflection surface 1120 may be provided on a side surface of the body 1110 excluding the upper portion 1111 and the lower portion 1112 of the body 1110 so that the normal line between the rotation axis 1130 and the reflection surface 1120 is orthogonal Can be installed. This may be done to scan the same scan area repeatedly by making the scan area of the laser irradiated by each of the reflection surfaces 1120 the same.
  • the reflective surface 1120 may be provided on a side surface of the body 1110 excluding the upper portion 1111 and the lower portion 1112.
  • the normal of the reflective surfaces 1120 may be different from the rotation axis 1130 It can be installed so as to have an angle. This may be done to extend the scan area of the Lada device by making the scan area of the laser irradiated by each of the reflection surfaces 1120 different.
  • the reflecting surface 1120 may have a rectangular shape, but it is not limited thereto, and may have various shapes such as a triangle, a trapezoid, and the like.
  • the body 1110 may include a top 1112, a bottom 1111 and a column 1113 connecting the top 1112 and the bottom 1111 to support the reflective surface 1120.
  • the column 1113 may be installed so as to connect the centers of the upper portion 1112 and the lower portion 1111 of the body 1110 and the upper portion 1112 and the lower portion 1111 of the body 1110,
  • the upper portion 1112 and the lower portion 1111 of the body 1110 may be connected to each other so that the upper portion 1112 and the lower portion 1111 of the body 1110 are connected to each other. ) Is connected to the support structure.
  • the body 1110 may be fastened to the driving unit 1140 in order to receive a driving force for rotating the body 1110.
  • the body 1110 may be fastened to the driving unit 1140 through a lower portion 1111 of the body 1110, 1110 may be fastened to the driving unit 1140 through an upper portion 1112 of the driving unit 1140.
  • the upper portion 1112 and the lower portion 1111 of the body 1110 may be polygonal.
  • the upper portion 1112 of the body 1110 and the lower portion 1111 of the body 1110 may have the same shape but the present invention is not limited thereto and the upper portion 1112 of the body 1110 and the lower portion 1111 of the body 1110 may be the same, 1110 may be different from each other.
  • the upper portion 1112 and the lower portion 1111 of the body 1110 may have the same size.
  • the dimensions of the upper portion 1112 of the body 1110 and the lower portion 1111 of the body 1110 may be different from each other.
  • the upper portion 1112 and / or the lower portion 1111 of the body 1110 may include an empty space through which air can pass.
  • the rotary polygonal mirror 1100 is described as a quadrangular pyramid having four reflecting surfaces 1120.
  • the reflecting surface 1120 of the rotary polygonal mirror 1100 must have four It is not necessarily a hexahedron in the form of a quadrangular prism.
  • the Lada apparatus may further include an encoder unit.
  • the lidar device can control the operation of the rotary polyhedral mirror 1100 using the detected rotation angle.
  • the encoder unit may be included in the rotary polygonal mirror 1100, or may be disposed apart from the rotary polygon mirror 1100.
  • the Lidar device may have a different viewing angle (FOV) depending on its application.
  • FOV viewing angle
  • a wide viewing angle may be required in the vertical and horizontal directions
  • a relatively wide viewing angle in the horizontal direction A relatively narrow viewing angle in the vertical direction may be required.
  • a wide viewing angle in the vertical and horizontal directions may be required.
  • the scan area of the lidar device may be determined based on the number of reflecting surfaces of the rotating polyhedral mirror, so that the viewing angle of the lidar device can be determined. Therefore, it is possible to determine the number of reflecting surfaces of the rotating polygon mirror based on the required viewing angle of the radar apparatus.
  • 6 to 8 are views for explaining the relationship between the number of reflection surfaces and the viewing angle.
  • 6 to 8 illustrate the case where the number of reflection surfaces is 3, 4, and 5, but the number of the reflection surfaces is not fixed. In the case where the number of reflection surfaces is different, the following description can be easily calculated by analogy with the following description. 6 to 8 illustrate the case where the upper and lower portions of the body are regular polygons. However, even when the upper and lower portions of the body are not regular polygons, the following explanation can be easily derived.
  • FIG. 6 is a top view for explaining a viewing angle of the rotary multi-faceted mirror 1200 in which the number of the reflection surfaces is three and the upper and lower portions of the body are equilateral triangular.
  • the laser 1250 may be incident in a direction coinciding with the rotation axis 1240 of the rotary polygonal mirror 1200.
  • the angle formed by the three reflective surfaces may be 60 degrees. 6 when the rotary polygonal mirror 1200 is slightly rotated in the clockwise direction, the laser beam is reflected to the upper portion of the drawing, and when the rotary polygonal mirror is slightly rotated counterclockwise The laser can be reflected downward in the figure. 6, the maximum viewing angle of the rotary polygonal mirror can be determined by calculating the path of the reflected laser beam.
  • the reflected laser when reflected through the first reflection surface of the rotary polygonal mirror 1200, the reflected laser may be reflected at an angle of 120 degrees upward with the incident laser 1250. Further, when the laser beam is reflected through the third reflection surface of the rotary polyhedral mirror, the reflected laser beam may be reflected at an angle of 120 degrees downward with the incident laser beam.
  • the maximum angle of view of the rotary multi-faceted mirror may be 240 degrees.
  • FIG. 7 is a top view for explaining a viewing angle of a rotating multi-faceted mirror in which the number of the reflection surfaces is four and the top and bottom of the body are square.
  • the laser 1350 may be incident in a direction coinciding with the rotation axis 1340 of the rotary polygon mirror 1300. Since the upper portion of the rotary polygon mirror 1300 has a square shape, the angle formed by the four reflective surfaces may be 90 degrees. 7, when the rotary polygonal mirror 1300 is slightly rotated in the clockwise direction, the laser is reflected to the upper portion of the drawing, and the rotary polygonal mirror 1300 rotates slightly in the counterclockwise direction, The laser may be reflected to the lower portion of the figure. 7, the maximum viewing angle of the rotary polygonal mirror 1300 can be determined by calculating the path of the reflected laser beam.
  • the reflected laser beam when the laser beam is reflected through the first reflection surface of the rotary polyhedral mirror 1300, the reflected laser beam may be reflected at an angle of 90 degrees upward with the incident laser beam 1350. Further, when the laser beam is reflected through the fourth reflection surface of the rotary polyhedral mirror 1300, the reflected laser beam may be reflected at an angle of 90 degrees downward with the incident laser beam 1350.
  • the maximum angle of view of the rotary polygonal mirror 1300 may be 180 degrees.
  • FIG. 8 is a top view for explaining a viewing angle of a rotating multi-faceted mirror in which the number of the reflection surfaces is 5 and the upper and lower portions of the body are in a pentagonal shape.
  • the laser 1450 may be incident in a direction coinciding with the rotation axis 1440 of the rotary polyhedral mirror 1400.
  • the angle formed by the five reflective surfaces may be 108 degrees. 8 when the rotary polygonal mirror 1400 is slightly rotated in the clockwise direction, the laser is reflected to the upper portion of the drawing, and the rotary polygonal mirror 1400 rotates slightly in the counterclockwise direction When positioned, the laser can be reflected downward in the figure. Therefore, the maximum viewing angle of the rotary polygonal mirror can be determined by calculating the path of the reflected laser beam with reference to FIG.
  • the reflected laser when reflected through the first reflection surface of the rotary polyhedral mirror 1400, the reflected laser may be reflected at an angle of 72 degrees upward with the incident laser 1450.
  • the reflected laser beam when the laser beam is reflected through the fifth reflection surface of the rotary polyhedral mirror 1400, the reflected laser beam may be reflected at an angle of 72 degrees with the incident laser beam 1450 downward.
  • the maximum angle of view of the rotary multi-faceted mirror may be 144 degrees.
  • the viewing angle of the rotary polygon mirror is calculated only in the maximum value, the viewing angle determined by the rotary polygon mirror in the Lada apparatus may be smaller than the calculated maximum value. Further, at this time, the Lidar apparatus can use only a part of each reflection surface of the rotary polygonal mirror for scanning.
  • the scanning unit of the lidar apparatus includes a rotating multi-faceted mirror
  • the rotating multi-faceted mirror can be used to irradiate the laser emitted from the laser output unit toward the scan region of the laser apparatus,
  • the laser can be used to receive the laser beam from the sensor unit.
  • each reflecting surface of the rotating polyhedral mirror used for irradiating the emitted laser to the scan region of the Lydia device will be referred to as an irradiated portion.
  • a part of each reflection surface of the rotary polygonal mirror for receiving the laser reflected from the object on the scan area to the sensor unit will be referred to as a light receiving part.
  • the rotating multi-faceted mirror of a lidar apparatus including a rotating multi-
  • FIG. 9 is a view for explaining an irradiated portion and a light receiving portion of a rotating polyhedral mirror according to an embodiment.
  • the laser emitted from the laser output unit 110 may have a point-shaped irradiation area and may be incident on the reflecting surface of the rotating polyhedral mirror 1500.
  • the laser emitted from the laser output unit 110 may have an irradiation area in the form of a line or a plane.
  • the irradiated portion 1551 of the rotary polygonal mirror 1500 reflects a point at which the emitted laser meets the rotary polygonal mirror, It can be in the form of a line that follows the direction of rotation of the multi-faceted mirror.
  • the irradiated portion 1551 of the rotating multi-faceted mirror 1500 may be positioned on the respective reflecting surfaces in the form of a line perpendicular to the rotational axis 1510 of the rotating multi-faceted mirror 1500.
  • the laser irradiated from the irradiated portion 1551 of the rotary polygonal mirror 1500 and irradiated to the scan region 150 of the radar apparatus 100 is irradiated onto the target region 160 on the scan region 150, And the laser 1530 reflected from the object 160 may be reflected in a range larger than the irradiated laser 1520. [ Therefore, the laser 1530 reflected from the object 160 is parallel to the irradiated laser, and can be received by the laser device 100 in a wider range.
  • the laser 1530 reflected from the object 160 may be transmitted to a larger size than the reflection surface of the rotary polygonal mirror 1500.
  • the light receiving portion 1561 of the rotating multi-faceted mirror 1500 is a portion for receiving the laser 1530 reflected from the object 160 by the sensor portion 130, Size portion of the reflective surface.
  • the rotating multi- The light receiving portion 1561 may be a portion that reflects light reflected by the sensor portion 130 to be transmitted toward the sensor portion 130. Therefore, the light receiving portion 1561 of the rotating multi-faceted mirror 1500 may be a part of the reflecting surface that is reflected to be transmitted toward the sensor unit 130 and extends in the rotating direction of the rotating multi- have.
  • the light receiving portion 1561 of the rotary polygonal mirror 1500 may be disposed between the rotary polygonal mirror 1500 and the sensor portion 130 so that the light receiving portion 1561 may be transmitted toward the condenser lens And may be a portion that reflects a part of the light reflected in the rotating direction of the rotary polygon mirror 1500.
  • the irradiation part 1551 of the rotary polygonal mirror 1500 and the light receiving part 1561 are separated from each other. However, the irradiation part 1551 and the light receiving part 1561 of the rotary polygonal mirror 1550, And the irradiated portion 1551 may be included in the light receiving portion 1561. [0145] FIG.
  • a rotating multi-faceted mirror of a ladder device including a first scanning portion and a rotating multi-
  • FIG. 10 is a view for explaining an irradiated portion and a light receiving portion of a rotating polyhedral mirror according to another embodiment.
  • the laser beam irradiated from the first scanning unit 121 may have a line-shaped irradiation area and may be incident on the reflecting surface of the rotating polygon mirror 1500.
  • the laser irradiated by the first scanning unit 121 may have a planar irradiation area.
  • the irradiation part 1552 of the rotating polygon mirror 1500 irradiates the irradiation area of the laser to the rotating polygonal mirror 1500
  • the point cloud of the line shape meeting with the rotation direction of the rotary polygon mirror 1500 can be a surface shape.
  • the irradiated portion 1552 of the rotary polygonal mirror 1500 may be positioned on each reflection surface in the form of a plane having a normal perpendicular to the rotation axis 1510 of the rotary polygonal mirror.
  • the laser irradiated from the irradiated portion 1552 of the rotary polygonal mirror 1500 and irradiated to the scan region 150 of the radar apparatus 100 is irradiated from the object 160 existing on the scan region 150
  • the laser 1530 reflected from the object 160 may be reflected in a range larger than the irradiated laser. Therefore, the laser 1530 reflected from the object 160 is parallel to the irradiated laser 1520, and can be received by the laser device 100 in a wider range.
  • the laser 1530 reflected from the object 160 may be transmitted to a larger size than the reflection surface of the rotary polygonal mirror 1500.
  • the light receiving portion 1562 of the rotary multi-faceted mirror 1500 is a portion for receiving the laser 1530 reflected from the object 160 by the sensor portion 130, Size portion of the reflective surface.
  • the light receiving portion 1562 may reflect the light reflected by the sensor portion 130 to be transmitted toward the sensor portion 130. Accordingly, the light receiving portion 1562 of the rotating multi-faceted mirror 1500 may be a part of the reflecting surface that is reflected to be transmitted toward the sensor unit 130 and extends in the rotating direction of the rotating multi- have.
  • the light receiving portion 1562 of the rotating multi-faceted mirror 1500 is moved toward the condensing lens And may be a portion that reflects a part of the light reflected in the rotating direction of the rotary polygon mirror 1500.
  • a rotating multi-faceted mirror of a ladder device including a nodding mirror and a rotating multi-
  • FIG. 11 is a view for explaining an irradiated portion and a light receiving portion of a rotating polyhedral mirror according to another embodiment.
  • the laser beam irradiated from the nodding mirror 122 may have a line-shaped irradiation area and may be incident on the reflecting surface of the rotating polyhedral mirror 1500.
  • the laser irradiated by the nodding mirror 122 may have a planar irradiation area.
  • the irradiation part 1553 of the rotary polygonal mirror 1500 irradiates the irradiation area of the laser to the rotary polygonal mirror 1500
  • the line that meets the rotation direction of the rotary polygonal mirror 1500 may be a surface shape.
  • the irradiated portion 1553 of the rotary polygonal mirror 1500 may be positioned on each reflection surface in the form of a surface having a normal to the rotation axis 1510 of the rotary polygonal mirror 1500.
  • the laser irradiated from the irradiated portion 1563 of the rotating multi-faceted mirror 1500 and irradiated to the scan region 150 of the radar apparatus 100 is irradiated from the target object 160 existing on the scan region 150
  • the laser 1530 reflected from the object 160 may be reflected in a range larger than the irradiated laser 1520. [ Therefore, the laser 1530 reflected from the object 160 is parallel to the irradiated laser 1520 and can be received by the Lada device in a wider range.
  • the laser 1530 reflected from the object 160 may be transmitted to a larger size than the reflection surface of the rotary polygonal mirror 1500.
  • the light receiving portion 1563 of the rotating multi-faceted mirror 1500 is a portion for receiving the laser 1530 reflected from the object 160 by the sensor portion 130, Size portion of the reflective surface.
  • the rotating multi- Receiving portion 1563 may be a portion that reflects light reflected by the sensor portion 130 to be transmitted to the sensor portion 130. Accordingly, the light receiving portion 1563 of the rotary multi-faceted mirror 1500 may reflect a portion of the reflective surface to be transmitted toward the sensor portion 130 in the direction of rotation of the rotary multi- have.
  • the light receiving portion 1563 of the rotary multi-faceted mirror 1500 may be configured to be transmitted toward the condenser lens And may be a portion that reflects a part of the light reflected in the rotating direction of the rotary polygon mirror 1500.
  • FIG. 11 shows that the irradiated portion 1553 of the rotary polygonal mirror 1500 and the light receiving portion 1563 are spaced apart from each other. And the irradiated portion 1553 may be included in the light receiving portion 1563.
  • the irradiation path and the light receiving path of the ladder device including the rotating multi-faceted mirror having the irradiating portion and the light receiving portion
  • the path from when the laser beam emitted from the laser output unit of the laser device reaches the object located on the scan area is referred to as an irradiation path and the path from when the laser beam reflected by the object reaches the sensor unit is called a light path .
  • the irradiation path and the light receiving path of the Lada apparatus including the rotating multi-faceted mirror having the irradiating portion and the light receiving portion will be described.
  • Lidar apparatus including a rotating polyhedral mirror
  • the Lidar apparatus 100 may include a laser output unit 110, a rotating multi-faceted mirror 1500, and a sensor unit 130.
  • the laser emitted from the laser output unit 110 of the Lidar apparatus 100 may be irradiated to the scan area 150 of the Lidar apparatus 100 through the rotary polygonal mirror 1500.
  • the laser can be emitted from the laser output unit 110 toward the rotary polygonal mirror 1500.
  • the rotary polygonal mirror 1500 receives and reflects the emitted laser, It is possible to irradiate the laser beam toward the scan area 150 of the semiconductor laser. At this time, the irradiated area of the emitted laser may be in the form of a dot.
  • the irradiated portion 1551 of the rotary multi-faceted mirror 1500 may be formed in a line shape in which the emitted laser meets the rotary multi-faceted mirror 1500 in the direction of rotation of the rotary multi-faceted mirror 1500 have.
  • the irradiated portion 1551 of the rotating multi-faceted mirror 1500 may be positioned on the respective reflecting surfaces in the form of a line perpendicular to the rotational axis 1510 of the rotating multi-faceted mirror 1500.
  • the irradiation path of the laser device 100 may be a path starting from the laser output part 110 and continuing to the scan area 150 through the irradiated part 1551 of the rotary polyhedral mirror 1500. Therefore, the irradiated portion 1551 of the rotary multi-faceted mirror 1500 may be included in the irradiation path of the laddering device 100.
  • the laser irradiated to the scan area 150 of the lidar apparatus 100 is reflected from the target object 160 existing on the scan area 150 and passes through the sensor unit 130 through the rotary multi- Lt; / RTI >
  • the laser irradiated to the scan area 150 of the lidar device 100 may be reflected from the target object 160 existing on the scan area 150 of the lidar device 100.
  • the laser reflected from the object 160 can be directed to the rotary polygonal mirror 1500.
  • the rotary polygonal mirror 1500 receives and reflects the laser 1530 reflected from the object 160, The light can be irradiated toward the light emitting portion 130.
  • the light receiving portion 1561 of the rotating multi-faceted mirror 1500 is a portion for receiving the laser 1530 reflected from the object 160 by the sensor portion 130, And may be a portion of the reflective surface smaller than the size of the reflective surface.
  • the light-receiving portion 1561 of the rotary polygonal mirror 1500 extends a portion of the reflection surface that is reflected to be transmitted toward the sensor unit 130 in the rotation direction of the rotary polygonal mirror 1500 Lt; / RTI >
  • the light receiving path of the lidar 100 may be a path extending from the object 160 to the sensor unit 130 through the light receiving part 1561 of the rotary polygonal mirror 1500. Therefore, the light receiving portion 1561 of the rotating multi-faceted mirror 1500 may be included in the light receiving path of the laddering device 100.
  • the laser 1530 reflected from the target object 160 may be irradiated toward the sensor unit 130 through the rotary polygonal mirror 1500. That is, the laser 1530 reflected from the object 160 can be irradiated toward the sensor unit 130 through the rotary polygonal mirror 1500, and the rotation of the rotary polygonal mirror 1500 and the sensor unit 130 may include other optical devices such as condenser lenses.
  • Lidar device including first scanning portion and rotating multi-faceted mirror
  • the Ldar device may include a laser output unit 110, a first scanning unit 121, a rotating polygon mirror 1500, and a sensor unit 130.
  • the laser output from the laser output unit 110 of the Lidar apparatus 100 is transmitted to the scan area of the Lidar apparatus 100 through the first scanning unit 121 and the rotary polygonal mirror 1500 150 < / RTI >
  • the laser can be emitted from the laser output unit 110 toward the first scanning unit 121.
  • the first scanning unit 121 receives the reflected laser beam, reflects the emitted laser beam, 1500, and the rotating multi-faceted mirror 1500 may receive the irradiated laser beam, reflect the irradiated laser beam, and irradiate the scanned laser beam 150 to the scan area 150 of the laser device 100.
  • the irradiated area of the emitted laser may be in the form of a dot, and the irradiated area of the laser irradiated by the first scanning unit 121 may be in the form of a line or a plane.
  • the irradiated portion 1552 of the rotating multi-faceted mirror 1500 is irradiated with the irradiated laser beam from the rotating multi- ) May be in the form of a plane that intersects the rotation direction of the rotary polygonal mirror 1500.
  • the irradiated portion 1552 of the rotary polygonal mirror 1500 may be positioned on each reflection surface in the form of a surface having a normal to the rotation axis 1510 of the rotary polygonal mirror 1500.
  • the irradiation path of the laser device 100 starts from the laser output unit 110 and is directed to the irradiated portion of the rotary polygonal mirror 1500 through the first scanning unit 121, 1500 to the scan region 150 through the irradiated portion 1552. [ Therefore, the irradiated portion 1552 of the rotating multi-faceted mirror 1500 can be included in the irradiation path of the radar apparatus 100.
  • the laser irradiated to the scan area 150 of the lidar apparatus 100 is reflected from the target object 160 existing on the scan area 150 and passes through the sensor unit 130 through the rotary multi- Lt; / RTI >
  • the laser irradiated to the scan area 150 of the lidar device 100 may be reflected from the target object 160 existing on the scan area 150 of the lidar device 100.
  • the laser 1530 reflected from the object 160 may be directed to the rotary polygonal mirror 1500 and the rotary polygonal mirror 1500 may receive the laser 1530 reflected from the object 160, And irradiate the light toward the sensor unit 130.
  • the light receiving portion 1562 of the rotating multi-faceted mirror 1500 is a portion for receiving the laser 1530 reflected from the object 160 by the sensor portion 130, And may be a portion of the reflective surface smaller than the size of the reflective surface.
  • the light receiving portion 1562 of the rotating multi-faceted mirror 1500 may include a portion of the reflecting surface that is reflected so as to be transmitted toward the sensor portion 130 in a direction of rotation of the rotating multi- Lt; / RTI >
  • the light receiving path of the ladder device 100 may be a path extending from the object 160 to the sensor unit 130 through the light receiving part 1562 of the rotary polygonal mirror 1500. Therefore, the light receiving portion 1562 of the rotating multi-faceted mirror 1500 may be included in the light receiving path of the laddering device 100.
  • the laser reflected from the target body 160 may be irradiated toward the sensor unit 130 through the rotary polygonal mirror 1500. That is, the laser 1530 reflected from the object 160 can be irradiated toward the sensor unit 130 through the rotary polygonal mirror 1500, and the rotation of the rotary polygonal mirror 1500 and the sensor unit 130 may include other optical devices such as condenser lenses.
  • Lidar apparatus including nodding mirror and rotating multi-faceted mirror
  • the Lidar apparatus 100 may include a laser output unit 110, a nodding mirror 122, a rotating multi-faceted mirror 1500, and a sensor unit 130.
  • the laser emitted from the laser output unit 110 of the Lidar apparatus 100 is transmitted to the scan area 150 of the Lidar apparatus 100 through the nodal mirror 122 and the rotary polygonal mirror 1500, Lt; / RTI >
  • the laser can be emitted from the laser output unit 110 toward the nodding mirror 122.
  • the nodding mirror 122 receives the emitted laser and reflects the laser beam toward the rotating polyhedral mirror 1500
  • the rotating multi-faceted mirror 1500 receives the irradiated laser beam and reflects the laser beam to the scan area 150 of the LD 100.
  • the irradiated region of the emitted laser may be in the form of a dot
  • the irradiated region of the laser irradiated by the nodding mirror may be in the form of a line or a plane.
  • the irradiated portion 1553 of the rotating multi-faceted mirror 1500 is irradiated with the irradiated laser beam from the rotating multi-
  • the line that meets the rotation direction of the rotary polygonal mirror 1500 may be a surface shape.
  • the irradiated portion 1553 of the rotary multi-faceted mirror 1500 may be positioned on each of the reflective surfaces in the form of a plane having a normal line perpendicular to the rotation axis of the rotary multi-faceted mirror 1500.
  • the irradiation path of the laser device 100 starts from the laser output part 110 and is directed to the irradiated part 1553 of the rotary polygonal mirror 1500 through the nodding mirror 122, And the scan area 150 through the irradiated part 1553 of the scan area 1500. Therefore, the irradiated portion 1553 of the rotating multi-faceted mirror 1500 can be included in the irradiation path of the laddering apparatus 100.
  • the laser irradiated to the scan area 150 of the lidar apparatus 100 is reflected from the target object 160 existing on the scan area 150 and passes through the sensor unit 130 through the rotary multi- Lt; / RTI >
  • the laser irradiated to the scan area 150 of the lidar device 100 may be reflected from the target object 160 existing on the scan area 150 of the lidar device 100.
  • the laser 1530 reflected from the object 160 may be directed to the rotary polygonal mirror 1500 and the rotary polygonal mirror 1500 may receive the laser 1530 reflected from the object 160, And irradiate the light toward the sensor unit 130.
  • the light receiving portion 1563 of the rotating multi-faceted mirror 1500 is a portion for receiving the laser 1530 reflected from the object 160 by the sensor portion 130, And may be a portion of the reflective surface smaller than the size of the reflective surface.
  • the light-receiving portion 1563 of the rotary polygonal mirror 1500 is a part of the reflection surface that is reflected to be transmitted toward the sensor unit 130 and extends in the rotation direction of the rotary polygonal mirror have.
  • the light receiving path of the lidar apparatus 100 may be a path extending from the object 160 to the sensor unit 130 through the light receiving portion 1563 of the rotary polygonal mirror 1500. Therefore, the light receiving portion 1563 of the rotary multi-faceted mirror 1500 may be included in the light receiving path of the laddering device 100.
  • the laser 1530 reflected from the target object 160 may be irradiated toward the sensor unit 130 through the rotary polygonal mirror 1500. That is, the laser 1530 reflected from the object 160 can be irradiated toward the sensor unit 130 through the rotary polygonal mirror 1500, and the rotation of the rotary polygonal mirror 1500 and the sensor unit 130 may include other optical devices such as condenser lenses.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a positional relationship of an irradiated portion and a light receiving portion of a rotating polyhedral mirror according to an embodiment.
  • the irradiated portion 1571 and the light receiving portion 1581 of the rotating polyhedral mirror 1500 can be set in a divided manner.
  • the rotating multi-faceted mirror 1500 includes a reflecting surface and a body, and the body includes an upper portion, a lower portion, and a column. At this time, the rotary multi-faceted mirror can be rotated about the rotation axis 1510 passing through the centers of the upper and lower portions of the body.
  • each of the reflection surfaces of the rotary polygonal mirror 1500 may include an irradiation portion 1571 and a light receiving portion 1581 in each reflection surface, and the irradiation portion 1571 and the light receiving portion 1581 may be formed in the And may be set based on a virtual cross section 1540 perpendicular to the rotational axis 1510 of the multi-faceted mirror 1500.
  • the virtual cross section 1540 perpendicular to the rotation axis 1510 may be located inside the rotary polygonal mirror 1500 depending on the size of the irradiation part 1571 and the light receiving part 1581.
  • any one of the irradiation part 1571 and the light receiving part 1581 may be set on the upper side with respect to the section 1540 perpendicular to the rotation axis 1510, and the other part may be perpendicular to the rotation axis Can be set on the lower side with respect to the cross section.
  • the irradiated portion 1571 and the light receiving portion 1581 are divided, the irradiation path and the light receiving path of the radar apparatus are separated from the rotating polyhedral mirror, so that the irradiated portion 1571 and the light receiving portion 1581 1581 are overlapped, it is possible to reduce the error caused by the laser beam irradiated toward the scan region and to increase the amount of laser transmitted to the sensor portion from the case where the irradiation path and the light receiving path are separated from the object on the scan region.
  • FIG. 13 is a view for explaining a positional relationship of an irradiated portion and a light receiving portion of a rotating multi-faceted mirror according to another embodiment.
  • the irradiated portion 1572 and the light receiving portion 1582 of the rotating multi-faceted mirror 1500 may be spaced apart.
  • the rotating multi-faceted mirror 1500 includes a reflecting surface and a body, and the body includes an upper portion, a lower portion, and a column. At this time, the rotary multi-faceted mirror 1500 can rotate around a rotation axis 1510 passing through the centers of the upper and lower portions of the body.
  • Each of the reflective surfaces of the rotary polygonal mirror 1500 may include an irradiating portion 1572 and a light receiving portion 1582 in each reflective surface and the irradiating portion 1572 and the light receiving portion 1582, And may be spaced apart from a plane perpendicular to the rotational axis 1510 of the multi-faceted mirror 1500.
  • the cross section perpendicular to the rotation axis may be located inside the rotary polygonal mirror depending on the size of the irradiation portion 1572 and the light receiving portion 1582.
  • any one of the irradiation part 1572 and the light receiving part 1582 may be positioned on the upper side with respect to a section perpendicular to the rotation axis, and the other one may be a lower side And the irradiation portion and the light receiving portion may be located apart from each other.
  • the irradiating portion 1572 and the light receiving portion 1582 are divided, the irradiation path and the light receiving path of the radar apparatus are further separated from the rotary polygonal mirror 1500,
  • the error caused by the laser beam irradiated toward the scan area can be reduced and the amount of the laser beam transmitted to the sensor part can be increased compared with the case where the irradiation path and the light receiving path are separated from the object on the scan area .
  • the rotary multi-faceted mirror used in the lidar apparatus has an irradiated portion and a light receiving portion, and when the irradiated portion and the light receiving portion are divided, the height of the rotary multi-faceted mirror is greater than the sum of the irradiated portion and the light receiving portion have.
  • FIG. 14 is a view for explaining a height of a rotating multi-faceted mirror according to an embodiment.
  • a Lidar apparatus 100 including a rotating multi-faceted mirror may include a laser output 110, a rotating multi-faceted mirror 1600, and a sensor unit 130.
  • the irradiated portion 1651 of the rotating multi-faceted mirror 1600 is irradiated with the laser beam emitted from the laser multi- Point mirror can be in a line state that is in the direction of rotation of the rotary polygon mirror 1600. [ Therefore, the height of the irradiated portion 1651 of the rotating multi-faceted mirror 1600 can be determined based on the diameter of the laser beam emitted from the laser output portion 110.
  • a portion of the reflection surface of the rotary polygonal mirror 1600 that is reflected to be transmitted toward the sensor unit 130 may be a light receiving portion 1661.
  • a portion reflected to be transmitted toward the sensor unit 130 may be in the form of a surface crossing the rotation direction of the rotary polygon mirror 1600. Therefore, the height of the light receiving portion 1661 of the rotary multi-faceted mirror 1600 can be determined based on the size of the sensor portion 130.
  • the height 1640 of the rotary polygonal mirror 1600 should be equal to or greater than the sum of the heights of the irradiated portion 1651 and the light receiving portion 1661, the height 1640 of the rotary polygon mirror 1600 is The diameter of the laser output from the laser output unit 110, and the size of the sensor unit 130.
  • the light receiving portion 1661 of the rotary multi-faceted mirror 1600 may further include a condenser lens disposed between the rotary multi-faceted mirror 1600 and the sensor unit 130, And a portion of the reflection surface that is reflected to be transmitted toward the condensing lens is a portion extending in the rotation direction of the rotary polygon mirror 1600. Therefore, the light receiving portion 1661 of the rotating polygon mirror 1600 can be determined based on the diameter of the condensing lens.
  • the height 1640 of the rotary polygonal mirror 1600 should be equal to or greater than the sum of the height of the irradiated portion 1651 and the height of the light receiving portion 1661, Can be determined based on the diameter of the laser beam emitted from the light source 110 and the diameter of the condenser lens.
  • Lada device including first scanning portion and rotating multi-faceted mirror
  • 15 is a view for explaining the height of a rotating polygon mirror according to another embodiment.
  • a ladder apparatus 100 including a rotating multi-facet mirror 1700 includes a laser output unit 110, a first scanning unit 121, a rotating multi-facet mirror 1700, (130).
  • the irradiated portion 1751 of the rotating multi-faceted mirror 1700 irradiates the laser beam onto the rotating multi- 1700 in the direction of the rotation of the rotary polygon mirror 1700.
  • the height of the irradiated portion 1751 of the rotating multi-faceted mirror 1700 is determined by the distance between the first scanning portion 121 and the rotating multi-faceted mirror 1700 and the distance from the first scanning portion 121 to the irradiated region Can be determined based on the angle.
  • a portion of the reflection surface of the rotary polygonal mirror 1700 that is reflected to be transmitted toward the sensor unit 130 may be a light receiving portion 1761.
  • a portion reflected to be transmitted toward the sensor unit 130 may be in the form of a surface crossing the rotation direction of the rotary polygon mirror 1700. Therefore, the height of the light receiving portion 1761 of the rotary multi-faceted mirror 1700 can be determined based on the size of the sensor portion 130.
  • the height 1740 of the rotary polygon mirror 1700 should be equal to or greater than the sum of the height of the irradiated portion 1751 and the height of the light receiving portion 1761, the height 1740 of the rotary polygon mirror 1700 is May be determined based on the distance between the first scanning unit 121 and the rotary polygon mirror 1700, the angle from the first scanning unit 121 to the irradiation area, and the size of the sensor unit 130 .
  • the lidar apparatus 100 further includes a condenser lens disposed between the rotary multi-faceted mirror 1700 and the sensor unit 130, the light receiving portion 1761 of the rotary multi- And a portion of the reflection surface that is reflected to be transmitted toward the condensing lens is a portion extending in the rotation direction of the rotary polygon mirror 1700. [ Therefore, the height of the light receiving portion 1761 of the rotary polyhedral mirror 1700 can be determined based on the diameter of the condensing lens.
  • the height 1740 of the rotary polygon mirror 1700 should be equal to or greater than the sum of the height of the irradiated portion 1751 and the height of the light receiving portion 1761, the height 1740 of the rotary polygon mirror 1700 is May be determined based on a distance between the first scanning unit 121 and the rotary polygon mirror 1700, an angle from the first scanning unit 121 to the irradiation area, and a diameter of the condensing lens.
  • Lidar apparatus including nodding mirror and rotating multi-faceted mirror
  • 16 is a view for explaining the height of a rotating multi-faceted mirror according to another embodiment.
  • a ladder apparatus 100 including a rotating multi-faceted mirror 1800 includes a laser output unit 110, a nodding mirror 122, a rotating multi-faceted mirror 1800, a sensor unit 130).
  • the irradiated portion 1851 of the rotating multi-faceted mirror 1800 is irradiated with the irradiated laser beam from the rotating multi-
  • a line that meets the rotation direction of the rotary polygon mirror 1800 may be a surface shape.
  • the height of the irradiated portion 1851 of the rotary polyhedral mirror 1800 is determined based on the distance between the nodding mirror 122 and the rotary polyhedral mirror 1800 and the angle from the nodding mirror 122 to the irradiation region. ≪ / RTI > At this time, an angle from the nodding mirror 122 to the irradiation area can be determined based on a predetermined angle of the nodding mirror 122.
  • a portion of the reflection surface of the rotary polygonal mirror 1800 that is reflected to be transmitted toward the sensor unit 130 may be a light receiving portion 1861.
  • the portion that is reflected to be transmitted toward the sensor unit 130 may be in the form of a surface that crosses the rotation direction of the rotary polygon mirror 1800. Therefore, the height of the light receiving portion 1861 of the rotary multi-faceted mirror 1800 can be determined based on the size of the sensor portion 130.
  • the height 1840 of the rotary polyhedral mirror 1800 is May be determined based on a distance between the nodding mirror 122 and the rotary polygon mirror 1800, an angle from the nodding mirror 122 to the irradiation region, and a size of the sensor unit 130. At this time, an angle from the nodding mirror 122 to the irradiation area can be determined based on a predetermined angle of the nodding mirror 122.
  • the light receiving portion 1861 of the rotary multi-faceted mirror 1800 may further include a condenser lens disposed between the rotary multi-faceted mirror 1800 and the sensor unit 130, And a portion of the reflection surface that is reflected to be transmitted toward the condensing lens may be a portion extending in the rotation direction of the rotary polygon mirror 1800. [ Therefore, the height of the light receiving portion 1861 of the rotary polyhedral mirror 1800 can be determined based on the diameter of the condensing lens.
  • the height 1840 of the rotary polyhedral mirror 1800 is A distance between the nodding mirror 122 and the rotary polygon mirror 1800, an angle from the nodding mirror 122 to the irradiation area, and a diameter of the condensing lens. At this time, an angle from the nodding mirror 122 to the irradiation area can be determined based on a predetermined angle of the nodding mirror 122.
  • a rotating multi-faceted mirror comprising a light blocking portion
  • 17 is a view for explaining a rotating multi-faceted mirror including a light blocking portion according to an embodiment.
  • the rotary polygon mirror 1900 may have the irradiating portion 1951 and the light receiving portion 1961. Further, the lidar device may have a light-receiving path including a light-receiving portion 1961 and an irradiation path including an irradiating portion 1951.
  • the laser emitted from the laser output portion of the laser device does not follow the irradiation path of the laser device and is reflected by the irradiated portion 1951, Lt; / RTI > This may cause an error of the Lada device for measuring the distance to the object using a laser.
  • the rotary polygon mirror 1900 may further include a light blocking portion 1940 disposed between the irradiated portion 1951 and the light receiving portion 1961 of the rotary polygonal mirror 1900.
  • the light intercepting portion 1940 may be reflected by the irradiating portion 1951 and may be prevented from being erroneously sensed by the sensor portion.
  • the light shielding part 1940 may be disposed on the rotary polygon mirror 1900 or may be disposed apart from the rotary polygon mirror 1900.
  • the light intercepting portion 1940 is disposed between the irradiating portion 1951 and the light receiving portion 1961 when the irradiating portion 1951 and the light receiving portion 1961 of the rotary polyhedral mirror 1900 are spaced apart from each other. .
  • the light interception part 1940 may be made of a material which absorbs light. For example, rubber, cloth, and the like.
  • FIG. 18 is a view for showing a nodding mirror according to an embodiment.
  • a nodding mirror 3100 may include a reflective surface 3120 and a body 3110, which may be capable of nodding the reflective surface 3120 have.
  • the reflective surface 3120 may be attached to the body 3110 or electrically and mechanically connected to the body 3110.
  • the nodding mirror 3100 may include only a part of the above-described configuration, and may include more components.
  • the nodding mirror 3100 may include only the reflecting surface 3120 and may include only the reflecting coated body 3110.
  • the reflective surface 3120 may include a reflecting mirror, a reflective plastic, or the like, but is not limited thereto.
  • the reflecting surface 3120 may have a circular shape, but it is not limited thereto, and may have various shapes such as an ellipse, a triangle, a rectangle, and a trapezoid.
  • the body 3120 may be nodally driven by an electric force, a magnetic force, an electromagnetic force, and / or a mechanical driving force, but is not limited thereto.
  • the Lidar device may have a different viewing angle (FOV) depending on its application.
  • FOV viewing angle
  • 3D mapping 3D mapping
  • a relatively narrow viewing angle in the vertical direction may be required compared with a wide viewing angle.
  • a wide viewing angle in the vertical and horizontal directions may be required.
  • the resolution can be changed when the viewing angle is narrowed under the same conditions.
  • a ladder device with a narrow viewing angle can irradiate a laser over a narrower area than a ladder device with a relatively larger viewing angle, Density can be increased.
  • the resolution of the Lada device with a narrow viewing angle may be higher than the resolution of the Lada device with a relatively wider viewing angle.
  • the scan area of the lidar device may also be determined based on the nodal angle of the nodal mirror, thus determining the nodal angle of the nodal mirror based on the resolution and viewing angle of the required ladder device.
  • the nodding mirror changes the direction of movement of the laser to expand the scan area of the laser device, and the scan area can be expanded by 2 degrees as the nodding mirror nodles once.
  • the laser output from the laser output unit may be circular, but it is not limited thereto, and may be an ellipse, a rectangle, a square, or the like.
  • the maximum diameter of the laser can be the diameter of the circular shape of the laser, the long diameter of the ellipse (twice the long diameter), the length of the long side of the rectangle, and the length of the side of the square.
  • the size of the nodding mirror may be defined as the size of the reflecting surface.
  • the size of the nodding mirror is defined as a part of the body .
  • the size of the nodding mirror can be a diameter when the nodding mirror is circular, a long diameter (twice the long radius) when it is an ellipse, a length of a long side when it is a rectangle, and a length of a side when it is a square.
  • the lidar apparatus when the lidar apparatus is attached to a moving body moving at high speed, a high scan rate may be required in the ladar apparatus. At this time, if the size of the nodding mirror is small, the nodding speed can be increased while minimizing the burden on the nodding mirror.
  • the size of the nodding mirror is equal to or smaller than the maximum diameter of the laser.
  • 19 is a view for explaining the amount of the laser beam reflected by the nodal mirror according to the embodiment.
  • the maximum diameter D of the incident laser 3200 may be larger than the diameter d of the reflecting surface 3120 of the nodding mirror, It is possible to know the amount of the signal 3220. It should be noted that although the figure shows a circular shape with respect to the incident laser beam 3210, the reflected laser beam 3220, and the reflecting surface 3120 of the nodal mirror, the present invention is not limited thereto.
  • the amount of the laser beam reflected by the reflecting surface 3120 of the nodaling mirror is the same as the incident amount of the laser beam 3210 when the total amount of the laser beam emitted from the laser output unit and directed toward the reflecting surface 3120 of the nodalizing mirror is X, Sectional area of the laser 3210 incident on the nodal plane 3230 of the nodal mirror and the width 3240 of the cross-section of the reflected portion of the laser 3210 incident on the nodal reflection plane 3120 of the nodal mirror.
  • the width of the cross-section of the incident laser 3210 is a ⁇ D 2/4.
  • the width of the reflection surface 3120 when the diameter d of the reflection surface 3120 of the mirror noding d, noding the mirror is a ⁇ D 2/4. If the angle formed by the center of the incident laser 3210 and the reflecting surface 3120 of the nodding mirror is a, the width 3240 of the section of the reflected portion of the incident laser 3210 is ⁇ D 2 / 4 * sina.
  • x Xd 2 / D 2 * sina.
  • x may vary according to the angle a formed by the center of the incident laser 3200 and the reflecting surface 3120 of the nodding mirror.
  • the arrangement of the nodal mirrors 3100 can be changed as required by the radar apparatus including the nodal mirror 3100.
  • the arrangement of the nodding mirror 3100 will be described in more detail.
  • the lidar device may be a device for measuring the distance from the lidar device to the object using a laser. For this purpose, it is necessary to detect the reflected laser from the object.
  • the laser irradiated to the object existing in the scan area in the lidar device is diffused when reflected from the object, the amount of laser reflected from the object is detected by the laser device. Can be reduced.
  • the measurable distance of the laser device in the same condition can be related to the intensity of the laser irradiated toward the scan area in the laser device.
  • the intensity of the laser reflected from the object may be stronger as the intensity of the laser irradiated toward the scan area in the laser device is stronger, and accordingly, the laser device may reflect the laser reflected from the object at a relatively longer distance Can be detected.
  • the intensity of the laser beam reflected from the nodding mirror toward the scan area of the laddering device may change according to the amount of the laser reflected from the nodding mirror.
  • the difference in measurable distance over the entire scan range of the radar device may be reduced.
  • 20 is a view for explaining the arrangement of a nodding mirror with a small difference in the amount of laser beams reflected from a nodding mirror according to an embodiment.
  • the angle formed by the center of the incident laser 3200 and the reflecting surface of the nodding mirror in the offset state 3121 of the nodding mirror is set to a, and the nodal angle is set to nod
  • the angle formed by the center of the incident laser 3200 and the reflecting surface of the nodding mirror is a + b / 2 in a state of maximum nodalization in the counterclockwise direction,
  • the angle formed between the center of the incident laser 3200 and the center of the incident laser 3200 and the reflecting surface of the nodding mirror may be ab / 2.
  • the amount of the laser reflected from the reflection surface of the nodal mirror is minimized in the state of maximum nodalization in the clockwise direction (3123), and may be maximized in the state of maximum nodalization in the counterclockwise direction (3122).
  • x Xd 2 / D 2 * sina.
  • X means the total amount of laser incident on the reflecting surface of the nodding mirror
  • d means the diameter of the reflecting surface of the nodding mirror
  • D means the diameter of the reflecting surface of the laser 3200
  • the gamma may mean an angle formed by the center of the incident laser 3200 and the reflecting surface of the nodding mirror.
  • the nodding mirror has a predetermined angle b of 10%
  • the angle a between the center of the laser 3200 and the center of the laser 3200 should be 73.7 degrees or more.
  • the lidar device may be a device for measuring the distance from the lidar device to the object using a laser. For this purpose, it is necessary to detect the reflected laser from the object.
  • the laser irradiated to the object existing in the scan area in the lidar device is diffused when reflected from the object, the amount of laser reflected from the object is detected by the laser device. Can be reduced.
  • the measurable distance of the laser device in the same condition can be related to the intensity of the laser irradiated toward the scan area in the laser device.
  • the intensity of the laser reflected from the object may be stronger as the intensity of the laser irradiated toward the scan area in the laser device is stronger, and accordingly, the laser device may reflect the laser reflected from the object at a relatively longer distance Can be detected.
  • the size of the nodding mirror is smaller than the diameter of the emitted laser.
  • the intensity of the laser irradiated toward the scan region in the apparatus may vary according to the amount of the laser reflected from the nodding mirror.
  • the lidar device may also be desirable for the lidar device to have a measurable distance difference greater than or equal to a constant over the entire scan range. For example, when the laser irradiated from the laser device is irradiated in parallel with the ground, the laser irradiated by the laser device can continue to travel until it is reflected from the object existing on the scan area. However, when the irradiated laser is irradiated toward the ground, the laser irradiated from the laser apparatus can advance until it is reflected from the maximum ground. Also, at this time, the larger the angle of the laser irradiated on the ground and the radar apparatus, the shorter the distance that the laser reaches to the ground can be shortened. Therefore, it may be desirable to have a measurable distance difference of the irradiated laser in the Lada device in cases where it is possible to travel to a long distance and only to a short distance.
  • FIG. 21 is a view for explaining the arrangement of a nodding mirror having a large difference in amount of laser beams reflected from a nodding mirror according to an embodiment.
  • the angle formed by the center of the incident laser 3200 and the reflecting surface of the nodding mirror in the offset state 3124 of the nodding mirror is a
  • the angle set to nod is b
  • the incident angle of the incident laser beam 3200 to the reflecting surface of the nodding mirror is a + b / 2 in a nodal state 3125, 3200 and the angle between the center of the incident laser 3200 and the reflecting surface of the nodal mirror is ab / 2.
  • the amount of laser reflected from the reflection surface of the nodal mirror is minimized in a state where the nod is maximally clockwise 3126 and can be maximized when the nod is maximally nodecounterclockwise.
  • x Xd 2 / D 2 * sina.
  • X means the total amount of laser incident on the reflecting surface of the nodding mirror
  • d means the diameter of the reflecting surface of the nodding mirror
  • D means the diameter of the reflecting surface of the laser 3200
  • the gamma may mean an angle formed by the center of the incident laser 3200 and the reflecting surface of the nodding mirror.
  • the angle " a " with the center of the laser 3200 should be 47.2 degrees or less.
  • X means the total amount of laser incident on the reflecting surface of the nodding mirror
  • d means the diameter of the reflecting surface of the nodding mirror
  • D means the diameter of the reflecting surface of the laser 3200
  • the gamma may mean an angle formed by the center of the incident laser 3200 and the reflecting surface of the nodding mirror. Therefore, the value of x can be increased as a approaches 90 degrees. However, if a is greater than a certain angle, there may be an angle to reflect the incident laser 3200 in the incident direction again in the nodding angle range of the nodding mirror, May not be used for scanning.
  • FIG. 22 is a view for explaining the arrangement of a nodding mirror for not returning a laser reflected from a nodding mirror according to an embodiment.
  • the angle formed by the center of the incident laser 3200 and the reflecting surface of the nodding mirror in the offset state 3127 of the nodding mirror is denoted by a, a predetermined angle is set to be b,
  • the angle formed by the center of the incident laser 3200 and the reflecting surface of the nodding mirror is a + b / 2 in the maximum nodal state 3128, and in the state 3129 where the nodal point is maximally clockwise,
  • the angle between the center of the laser 3200 and the center of the incident laser 3200 and the reflecting surface of the nodding mirror may be ab / 2.
  • the angle formed by the reflection surface of the nodding mirror and the center of the incident laser 3200 when the angle formed by the reflection surface of the nodding mirror and the center of the incident laser 3200 is the largest, it may be a state of maximum nodulation 3128 in the counterclockwise direction.
  • the angle formed by the center of the incident laser 3200 and the reflecting surface of the nodal mirror must be 90 degrees.
  • the angle a formed by the center of the incident laser 3200 and the reflecting surface of the nodding mirror in the offset state 3127 for not returning to the incident direction of the incident laser 3200 is given by the equation ab / 2 ≪ 90.
  • the nodding mirror may be positioned at an angle less than 85 degrees with the center of the incident laser 3200 in the offset state 3127.
  • the lidar device is a device for detecting the distance and position of an object using a laser and can operate with a constant field of view (FOV).
  • the viewing angle means a detectable region and can be defined as an angle range of the scan region when the LIDAR device is viewed as the origin. Therefore, the size of the irradiation area of the lidar device having a constant viewing angle may increase as the distance increases.
  • the vertical viewing angle of the lidar device is 20 degrees and is set at 10 degrees upward and 10 degrees downward relative to the center of the viewing angle, at a distance of 10 meters from the ladder device,
  • the size of the irradiation area of the ladder device is (100 x tan 10) m at a distance of 50 m from the ladder device, and at a distance of 200 m from the ladder device
  • the size of the irradiation area can be (400 x tan 10) m.
  • the size of the irradiation area is assumed to be the plane of the irradiation area, and the distance may mean the distance from the laser device to the point where the laser irradiated in parallel with the ground meets the irradiation area.
  • the Lada apparatus for measuring the distance using the Time of Flight can irradiate a limited number of lasers in a viewing angle range of the Lada apparatus. Therefore, since a limited number of lasers can be irradiated, if the size of the irradiation area of the laddering device is large, the distance between the lasers can be increased. Further, when the distance between the respective lasers is increased, information obtained for the object can be reduced as compared with the case where the distance between the lasers is close to each other.
  • TOF Time of Flight
  • the viewing angle may be changed according to the target detection distance.
  • a lidar device comprising a nodal mirror.
  • 23 is a view for explaining the size of the irradiation area of the radar apparatus according to the nodal angle and distance of the nodal mirror.
  • the distance 3330 from the radar apparatus 3300 to the irradiation region 3320 is k
  • the predetermined angle of the nodding mirror is b
  • the size of the irradiation region 3320 is h.
  • the viewing angle 3310 can be changed by 2 degrees as the nodding mirror is nodding one degree. Therefore, when the predetermined angle of the nodding mirror is b, the viewing angle 3310 of the laddering device 3300 becomes 2b.
  • the lidar device 3300 can change the viewing angle based on the moving speed of the moving object to which the ladder device 3300 is attached. For example, relatively long distances may be important if the moving speed of the moving object with the radar device is relatively fast, and if the moving speed of the moving object with the radar device is relatively slow, May be important. Therefore, if the distance information is important, the device can narrow the viewing angle, and if the information at a close distance is important, the device can broaden the viewing angle.
  • the lidar device 3300 may change the predefined angle of the nodding mirror to change the viewing angle 3310.
  • the lidar device 3300 can change the viewing angle 3310 based on the frame scanned by the ladder device 3300.
  • the Lidar device may have a viewing angle of 28 degrees for the size h of the irradiated area to be 5 m when the distance k is 10 m in the first frame, and when the distance k is 50 m in the second frame, h may have a viewing angle of 5.8 degrees for a distance h of 5 m and a viewing angle of 2.8 degrees for the size h of the irradiation area to be 5 m when the distance k is 100 m in the third frame, , And a viewing angle of 1.4 degrees so that the size h of the irradiation area becomes 5 m.
  • the lidar device 3300 may change the predefined angle of the nodding mirror to change the viewing angle 3310.
  • the nodding angle of the nodding mirror is set to 14 degrees
  • the viewing angle is 5.8 degrees
  • the nodding angle of the nodding mirror is set to 2.9 degrees.
  • the setting angle b can be set to 1.4 degrees
  • the preset angle b of the nodding mirror can be set to 0.7 degrees.
  • the present invention can be applied to a viewing angle in a horizontal direction, though it is not limited thereto.
  • Lidar apparatus comprising a nodding mirror and a rotating polyhedral mirror.
  • 24 is a view for explaining a viewing angle of the ladder device according to an embodiment.
  • a Lidar apparatus may include a laser output unit, a nodding mirror, a rotating multi-faceted mirror, and a sensor unit.
  • the laser output unit 110 and the sensor unit 130 will not be described in detail below.
  • the nodding mirror 122 continuously changes the moving direction of the laser emitted from the laser output unit 110 in a direction perpendicular to the paper surface, and extends the laser irradiation area to a line shape perpendicular to the paper surface .
  • the rotating multi-facet mirror 127 can continuously change the moving direction of the laser irradiated from the nodding mirror 122 in a horizontal direction with respect to the paper surface, Accordingly, the scan area of the lidar apparatus 100 can be expanded in the form of a plane. Accordingly, the nodding mirror 122 extends the scan area vertically, and the rotary multi-facet mirror 127 can expand the scan area horizontally.
  • the Lidar apparatus 100 may change the viewing angle based on a frame scanned by the Lidar apparatus 100.
  • the frame may be set based on one side of the rotary polygonal mirror, and may be set based on rotation of the rotary polygonal mirror.
  • the ladder device may have a viewing angle of 28 degrees so that the size h of the irradiated area 3410 is 5 m when the distance k is 10 m in the first frame, and when the distance k is 50 m in the second frame, A viewing angle of 5.8 degrees for the size h of the irradiation area 3420 to be 5 m and a viewing angle of 2.8 degrees for the size h of the irradiation area 3430 to be 5 m when the distance k is 100 m in the third frame , And a viewing angle of 1.4 degrees so that the size h of the irradiation area 3440 becomes 5 m when the distance K is 200 m in the fourth frame.
  • the lidar device can change the preset angle of the nodal mirror to change the viewing angle.
  • the nodding angle of the nodding mirror is set to 14 degrees
  • the nodding angle of the nodding mirror is set to 2.9 degrees.
  • the setting angle b can be set to 1.4 degrees
  • the preset angle b of the nodding mirror can be set to 0.7 degrees.
  • 25 and 26 are views for explaining a method of changing the offset state of the nodding mirror and the angle a between the laser incident on the nodding mirror according to an embodiment.
  • the offset state of the nodding mirror 3130 is changed with respect to the constantly incident laser beam 3200 and the offset state of the nodding mirror 3130 and the laser state of the laser 3200, which is incident on the nodding mirror 3130,
  • the laser 3200 may be irradiated in a direction perpendicular to the nodding mirror 3130, and when the offset state of the nodding mirror 3130 is the first state 3131, 3130 and the laser 3200 incident on the nodding mirror 3130 may be a1.
  • the offset state of the nodding mirror 3130 is the second state 3132, the angle between the offset state of the nodding mirror 3130 and the laser 3200 incident on the nodding mirror 3130 may be a2 have.
  • the angle of the offset state of the nodding mirror 3130 can be changed while maintaining the angle at which the laser 3200 is irradiated toward the nodding mirror 3130, thereby changing the angle of the nodding mirror 3130
  • the offset state and the angle a of the laser beam 3200 incident on the nodding mirror 3130 can be adjusted.
  • the nodal mirror 3130 having the constant offset state 3133 is changed in the angle of the laser beam irradiated toward the nodding mirror 3130 to change the offset state 3133 of the nodding mirror 3130
  • the angle a between the laser beams incident on the nodal mirror 3130 can be changed.
  • the nodding mirror 3130 may have an angle of a predetermined offset state 3133, and when the laser 3250 of the first state is irradiated, the offset state 3133 of the nodding mirror 3130 and the nodding The angle between the first state laser 3250 incident on the mirror 3130 may be a1. When the laser 3260 in the second state is irradiated, the angle between the offset state 3133 of the nodding mirror 3130 and the second state laser 3260 incident on the nodding mirror 3130 may be a2 have.
  • the angle of the offset state 3133 of the nodding mirror 3130 can be kept constant while the angle of irradiation of the laser beam can be changed so that the offset state 3133 of the nodding mirror 3130, The angle " a "
  • 25 and 26 illustrate how to change only one of the offset angle of the nodding mirror and the irradiation angle of the laser. However, by changing both the offset angle of the nodding mirror and the irradiation angle of the laser, And the angle a between the offset state and the laser incident on the nodding mirror may be adjusted.
  • a ladder device further comprising a reflective mirror disposed around the nodal mirror.
  • 27 is a view for explaining a ladder device further including a reflection mirror disposed around a nodding mirror according to an embodiment.
  • the ladder device according to an embodiment may further include a reflection mirror 3500 disposed around the nodding mirror 3140, and the reflection mirror 3500 may include the nodding mirror 3140 ) Can pass through.
  • the reflective mirror 3500 may include a reflection mirror, a reflective plastic, or the like for reflecting the transmitted laser, but is not limited thereto.
  • the maximum diameter D of the laser 3200 incident on the nodding mirror 3140 may be larger than the diameter d of the reflecting surface of the nodding mirror 3140. [ Therefore, the amount of laser reflected by the nodal mirror 3140 may be a fraction of the amount of the incident laser 3200.
  • the ladder device can detect a distance to a target object located on a scan area of the lidar device using a laser reflected from the nodal mirror 3140.
  • the ladder device may further include a laser 3270 which is not reflected by the nodding mirror 3140 among the lasers 3200 incident toward the nodding mirror 3140, And a reflection mirror 3500 disposed around the nodding mirror 3140 to detect a distance to a target object to be positioned. Therefore, the reflection mirror 3500 can reflect a part of the laser 3270 that is not reflected by the nodding mirror 3140 among the incident laser 3200.
  • the diameter of the reflecting mirror 3500 is preferably larger than the maximum diameter D of the incident laser 3200. However, the diameter of the reflecting mirror 3500 is preferably smaller than or equal to the maximum diameter D of the incident laser 3200 .
  • the reflection mirror 3500 is arranged to have the same angle as the offset state of the nodding mirror 3140. However, the reflection mirror 3500 may be disposed in the offset state of the nodding mirror 3140, As shown in FIG.
  • a radar device for generating a scan pattern.
  • the Lada apparatus for generating a scan pattern may include a laser output unit, a scanning unit, and a sensor unit.
  • the lidar apparatus may include a laser output unit, a sensor unit, and a plurality of scanning units, except for the scanning unit.
  • the laser output unit 110 includes a plurality of laser output elements
  • the direction of the laser beam irradiated by the laser apparatus may be changed according to the operation position of the plurality of laser output elements
  • the Lidar device may have a scan pattern.
  • the scan pattern may indicate the irradiation type of the laser irradiated to the outside in the radar apparatus 100, and the scan pattern may be at least one or more.
  • the scanning unit 120 may change the direction of the laser beam emitted from the laser output unit 110 to change the direction of the laser beam emitted from the laser device 110, The size of the laser irradiated by the laser device may be changed or the direction may be changed by changing the phase of the emitted laser.
  • the Lada apparatus may have a scan pattern according to the direction or size of the laser beam to be changed.
  • both the first and second scanning units operate, And may generate a scan pattern by controlling the operation of any one of the first scanning unit and the second scanning unit.
  • the sensor unit 130 may sense a laser beam reflected from a target object located in a scan area, which is a detectable area of the radar apparatus 100.
  • 28 is a diagram illustrating the directions of the lasers irradiated from the ladder apparatus and the ladder apparatus according to an embodiment.
  • the laser irradiated from the Lada apparatus may have a direction to be irradiated from the Lada apparatus to the periphery, and the Lada apparatus may have a viewing angle.
  • the viewing angle may be a difference between a maximum value and a minimum value of a direction of the laser irradiated by the laser device for a predetermined time.
  • the direction of the laser irradiated in the vertical direction may be at most 10 degrees, and at least -10 degrees
  • the vertical viewing angle FOV (V) of the lidar may be 20 degrees
  • the horizontal direction viewing angle FOV (H) of the laddering device may be 120 degrees when the laser direction is at most 60 degrees and at least -60 degrees.
  • the direction of the laser irradiated from the laser apparatus can be defined as a coordinate (?,?) With the laser apparatus as the origin.
  • the direction of the laser irradiated from the ladder apparatus may have a value varying with time, and a scan pattern, which is a repeated pattern of the laser irradiation direction changing with time, Lt; / RTI >
  • the scan pattern may be defined as (? (T),? (T)) which is a change value of coordinates along time.
  • the lidar device when the lidar device is used by being attached to a mobile object such as an autonomous vehicle, it may be required to quickly recognize and accurately recognize a target object located in the vicinity of the mobile object to which the ladar device is attached,
  • the sensing speed and recognition accuracy of the target object may be changed according to the scan pattern. Accordingly, the scan pattern of the ladder device can be an important factor for determining the performance of the ladder device.
  • the scan pattern may be defined as (? (T),? (T)) and may include a component? (T) in the? Direction and a component? (T) in the? Direction.
  • the? Direction may mean a horizontal direction
  • the? Direction may mean a vertical direction, but the present invention is not limited thereto.
  • the scan patterns? (T) and? (T) may include a period in which the pattern is repeated and a viewing angle of the laddering device.
  • ⁇ direction is the period T ⁇ is meant the horizontal direction, ⁇ direction, if the means for the vertical direction, ⁇ (t) is the pattern repeated in field of view (FOV (H)) and the horizontal direction in the horizontal direction Function.
  • phi (t) may be a function of the viewing angle in the vertical direction (FOV (V)) and the period T ⁇ in which the pattern is repeated in the vertical direction.
  • FIG. 29 is a graph showing a scan pattern of a Lada device according to an embodiment.
  • a graph relating to a scan pattern of a laddering device has a constant shape in a range of a vertical viewing angle FOV (V) and a horizontal viewing angle FOV (H)
  • the direction of the laser irradiated by the laddering device may be represented by a coordinate with the laddering device as the origin. For example, if the direction of the laser irradiated by the laddering device is (? 1,? 1) at an arbitrary time t1, it can be displayed at a position having a value of? 1,? 1 as shown in the figure.
  • FIG. 30 is a graph showing a scan pattern of the device according to an embodiment in accordance with each component and time.
  • the graph of the scan pattern (? (T),? (T)) of the ladder device can be divided into a graph of? (T) and?
  • the ⁇ component pattern may have a pattern moving from -FOV (H) / 2 to + FOV (H) / 2 during T ⁇ , have.
  • the ⁇ component pattern moves by one-way during T ⁇ .
  • the? Component pattern may have a pattern of reciprocating from + FOV (V) / 2 to -FOV (V) / 2 through + FOV (V) / 2 during T ? . ≪ / RTI >
  • the viewing angle FOV can be included as a variable according to the maximum value and the minimum value of the shape and the period T can be included as a variable depending on the degree of repetition. can do.
  • the viewing angle and the period may be variables and may be fixed values. That is, the scan pattern of the ladder device may be determined by a function indicating a change of a viewing angle (FOV) of the ladder device, a period (T) in which each pattern is repeated, and a direction of a laser irradiated by the ladder device , But is not limited thereto.
  • ⁇ (t) can be described as a horizontal direction pattern and the ⁇ (t) can be described as a vertical direction pattern.
  • the device has a scan pattern in which the period of the vertical pattern is shorter than the period of the horizontal pattern.
  • the scan pattern of the radar apparatus includes a vertical pattern (t) and a horizontal pattern (t) ) May be shorter than the period (T ? ) Of the horizontal pattern.
  • the scan pattern of the ladder device may have a period (T) in which a scan pattern represented by the vertical direction pattern and the horizontal direction pattern is repeated, and a cycle (T) Lt; / RTI >
  • FIG. 6 is a graph showing a scan pattern during a period T ? Of a horizontal pattern.
  • the period T ? Of the pattern may be equal to the period T in which the scan pattern is repeated.
  • the scan pattern may be repeated based on two intervals of the horizontal direction pattern. In this case, two periods of the horizontal direction pattern may be the same as the repetition period T of the scan pattern.
  • 31 is a graph showing a scan pattern of the device according to another embodiment in accordance with each component and time.
  • the scan pattern 8200 of the radar device includes a vertical direction pattern 8210 and a horizontal direction pattern 8220, And the scan pattern 8200 of the ladder device may include a time 8221 that does not generate a pattern between the repeated horizontal direction patterns 8220 It is possible.
  • the time (8211, 8221) during which the scan pattern is not generated may be a time for outputting the laser from the Lada device, a time for knowing the direction of the laser irradiated by the Lada device, And may be a time for synchronizing the time between the configurations included in the Lidar device.
  • the present invention is not limited to this, and it is possible to accurately and quickly operate the Lada device such as the time for outputting the laser, the time for calculating the distance, the time for synchronizing the time, And may be the time required to do so.
  • the time 8211 during which no pattern is generated between the vertical patterns 8210 repeated in detail can be included in some of the vertical patterns 8210 repeated as shown in FIG. 31, although not shown, may be included each time between the repeated vertical patterns 8210.
  • time 8221 during which no pattern is generated between the repeated horizontal patterns 8220 may be included in a part of the interval between the horizontal direction patterns 8220 repeated as shown in FIG. 31, But may be included each time between the horizontal direction patterns 8220 repeated.
  • the time (8211, 8221) during which the scan pattern is not generated may be a time during which the laser is not output from the laser output unit included in the Lidar device, and in the scanner unit included in the Lidar device, It may be a time not to irradiate the laser toward the outside of the apparatus.
  • Lateral device having a scan pattern whose vertical viewing angle varies according to the period of the horizontal pattern.
  • 32 is a graph showing a scan pattern of the device according to another embodiment in accordance with each component and time.
  • the scan pattern 8300 of the radar apparatus includes a horizontal pattern 8320 and a vertical pattern 8310, and according to each cycle of the horizontal pattern 8320, The vertical viewing angle FOV (V) may vary.
  • the scan pattern 8300 of the Lidar apparatus may include a first horizontal pattern period 8321 and a second horizontal pattern period 8322.
  • the first horizontal pattern period 8321 and the second horizontal pattern period 8322 in the scan pattern 8300 of the radar apparatus have the same time value and have the same maximum value and minimum value
  • the first horizontal pattern period and the second horizontal pattern period may have different time values and / or other maximum and minimum values.
  • the maximum value 8331 and the minimum value 8332 of the vertical direction pattern 8311 generated during the first horizontal pattern period 8321 of the scan pattern 8300 of the ladder device are set to the second horizontal pattern period 8322,
  • the difference 8343 between the maximum value 8341 and the minimum value 8342 of the vertical direction pattern 8312 generated during the second horizontal pattern period 8322 is generated during the first horizontal pattern period 8321
  • the vertical viewing angle FOV ( V) may be less than the vertical viewing angle FOV (V) of the first frame.
  • the narrowing of the viewing angle at the same time as other factors determining the operation of the lidar device in the lidar device may mean that the scanable area is reduced, thereby enabling a more dense scan in a narrow area, It may mean that the resolution of the apparatus is increased.
  • the scan pattern 8300 of the laddering device may have a different vertical viewing angle FOV (V) in each period of the horizontal direction pattern, and a vertical viewing angle FOV (V)
  • the vertical viewing angle (FOV (V)) is different for each period of the horizontal direction pattern, and may be repeated every four periods of the horizontal direction pattern.
  • the present invention is not limited to this, .
  • Lada device having a scan pattern in which the median value of the vertical pattern changes according to the period of the horizontal direction pattern.
  • FIG. 33 is a graph showing a scan pattern of the ladder device according to another embodiment, according to each component and time.
  • a scan pattern 8400 of a radar apparatus includes a horizontal pattern 8420 and a vertical pattern 8410, and a period 8421 of the horizontal pattern 8420, (8433, 8443) of the vertical direction pattern (8410) may be changed according to the vertical direction pattern (8422).
  • the middle value 8433, 8443 of the vertical direction pattern 8410 may mean an intermediate value of the maximum value 8431, 8444 and the minimum value 8432, 8442 of the vertical direction pattern 8410 .
  • the horizontal pattern 8420 may include a first horizontal pattern period 8421 and a second horizontal pattern period 8422.
  • the vertical direction pattern 8410 may include a first intermediate value 8433 which is a median value of the vertical direction pattern 8411 generated during the first horizontal direction pattern period 8421 and a second intermediate direction value 8433 during the second horizontal direction pattern period 8422 And a second intermediate value 8443, which is a median value of the generated vertical direction pattern 8412.
  • the first intermediate value 8433 may be greater than the second intermediate value 8443, but the present invention is not limited thereto, and the first intermediate value 8433 may be smaller than the second intermediate value 8443 have.
  • the minimum value 8432 of the vertical direction pattern 8411 generated during the first horizontal direction pattern period 8421 is the maximum value of the vertical direction pattern 8412 generated during the second horizontal direction pattern period 8422
  • the minimum value 8432 of the vertical direction pattern 8411 generated during the first horizontal direction pattern period 8421 may be less than the value 8441 of the second horizontal direction pattern period 8422
  • the maximum value 8441 of the vertical direction pattern 8412 generated during the vertical direction pattern 8412 may be greater than the maximum value 8441 of the vertical direction pattern 8412 generated during the vertical direction pattern 8412.
  • FIG. 34 is a graph showing a scan pattern of the Lada apparatus according to an embodiment of FIG. 33 for one frame time.
  • the Lada apparatus according to an embodiment includes a first horizontal Directional pattern period and the second horizontal directional pattern period may be one frame.
  • the Lidar apparatus can scan the middle part in the vertical direction more for one frame.
  • the vertical viewing angle (FOV (V)) of one frame of the ladder device is determined by the maximum value of the vertical pattern generated during the first horizontal pattern period and the maximum value of the vertical direction generated during the second horizontal direction pattern period It may be the difference of the minimum value of the pattern.
  • the ladder device can scan more of the middle portion in the vertical direction for one frame.
  • a lidar apparatus is a device for obtaining distance information with respect to an object included in a scan region using a laser, and generates a scan point using a laser. Therefore, the LIDAR device may have a limitation on the number of scan points that can be generated for a predetermined time. Therefore, in the case of a radar apparatus used for an autonomous vehicle, it may be important to scan an important part with the same scan point more, and the radar apparatus having a scan pattern as shown in FIGS. 33 and 34 , You can scan more of the important part during the same time.
  • Lidar apparatus in which the degree of change of the direction of the laser irradiated from the Lidar apparatus changes with time.
  • FIG. 35 is a graph showing a scan pattern of a ladder device according to another embodiment according to each component and time. Referring to FIG. 35
  • a ladder apparatus may have a scan pattern 8500 in which the degree of change of a direction of a laser irradiated by the ladder apparatus varies with time.
  • a change in the direction of the laser irradiated by the laddering device with time may be a scan pattern change rate.
  • the amount of change in the horizontal direction component with time or the amount of change in the vertical direction component with time can be referred to as a scan pattern change speed.
  • the scan pattern 8500 of the Lidar apparatus may have a horizontal pattern 8520 and a vertical pattern 8510.
  • the horizontal direction pattern 8520 may change the degree of change of the direction of the laser irradiated by the radar apparatus with time. For example, until the first point of time 8531, the horizontal pattern 8520 has a first velocity, and at the first point of time 8531, the horizontal pattern 8520 is located at the first point 8521, The vertical direction pattern 8510 may be located at a point 8511 after three cycles.
  • the horizontal direction pattern 8520 has a second speed from the first point of view 8531 to the second point of view 8532 and the horizontal direction pattern 8520 at the second point of time 8532 has the second point 8522 And the vertical direction pattern 8510 may be located at a point 8512 after 17 cycles.
  • the horizontal direction pattern 8520 has a third speed from the second point of view to the third point of view and the horizontal direction pattern 8520 at the third point of time 8533 is located at the maximum value 8523, Pattern 8510 may be located at point 8513 after 20 cycles.
  • the second speed may be slower than the first speed and the third speed.
  • the second speed may be faster than the first speed and the third speed.
  • the Lada device includes a horizontal pattern period (T ? ) Can be set to one frame. Specifically, when the horizontal pattern is located at the first point 8521, the vertical pattern passes through three periods, and when the horizontal pattern passes through the second point 8522, the vertical pattern has 17 periods Can pass. Therefore, when the scan pattern 8500 shown in FIG. 35 is represented by one frame, the LIDAR apparatus can scan more the middle part in the horizontal direction for one frame. Also, the scan pattern 8500 of the ladder device is the case where the second speed of the horizontal pattern of the ladder device is slower than the first speed and the third speed.
  • the ladder device can scan more in the middle of the horizontal direction.
  • a scan pattern 8550 May have a horizontal pattern 8570 and a vertical pattern 8560 and the vertical pattern 8560 may vary in the degree of change in the direction of the laser irradiated by the ladder device over time.
  • the vertical pattern 8560 may have a sinusoidal velocity.
  • the vertical pattern 8560 may have a speed near the middle value of the vertical direction pattern near the maximum value 8561 and the minimum value 8562 of the vertical direction pattern have.
  • the ladder device may have a scan pattern in which the initial position of the vertical direction pattern is changed according to the period of the horizontal direction pattern.
  • the initial position of the vertical direction pattern may mean a vertical component in the laser irradiation direction at the start of the horizontal direction pattern.
  • the horizontal component in the irradiation direction of the laser at t1 may be -FOV (H) / 2
  • the vertical component may be + FOV V) / 2.
  • the horizontal component in the irradiation direction of the laser at t2 may be -FOV (H) / 2
  • the vertical component may be + FOV (V) when the time at which two cycles of the horizontal direction pattern starts is t2. / 4.
  • the LADIS device in which the initial position of the vertical direction pattern is changed according to the period of the horizontal direction pattern as compared with the LADIA device in which the initial position of the vertical direction pattern does not change according to the period of the horizontal direction pattern, Lt; / RTI >
  • FIG. 38 is a graph showing a scan pattern of a ladder device according to another embodiment according to each component and time. Referring to FIG. 38
  • the scan pattern 8600 of the radar apparatus includes a vertical pattern 8610 and a horizontal pattern 8620, and the period T ( ? ) Of the horizontal pattern 8620 May be shorter than the period T ⁇ of the vertical direction pattern 8610.
  • the ladder device may have a cycle (T) in which a scan pattern 8600 represented by the vertical direction pattern 8610 and the horizontal direction pattern 8620 is repeated, One frame.
  • FIG. 39 is a graph showing a scan pattern of the Lada device according to an embodiment of FIG. 38, and specifically shows a scan pattern 8600 for one period (T ⁇ ) of the vertical direction pattern 8610
  • the period of the vertical direction pattern may be the same as the repetition period of the scan pattern.
  • the scan pattern may be repeated based on two intervals of the vertical direction pattern. In this case, two periods of the vertical direction pattern may be the same as the repetition period of the scan pattern.
  • a Lada device having a scan pattern with a vertical viewing angle varying with the period of the vertical direction pattern.
  • FIG. 40 is a graph showing scan patterns of a ladder device according to another embodiment according to each component and time.
  • the scan pattern of the radar device includes a horizontal direction pattern 8720 and a vertical direction pattern 8710, The viewing angle may vary.
  • the scan pattern 8700 of the ladder device may include a first vertical direction pattern and a second vertical direction pattern.
  • the first vertical direction pattern and the second vertical direction pattern may have the same periodic value in the scan pattern 8700 of the laddering device, but the present invention is not limited thereto, And the second vertical direction pattern may have different period values.
  • the maximum value 8731 and the minimum value 8732 of the vertical direction pattern 8710 generated during the first vertical direction pattern period 8711 of the scan pattern 8700 of the ladder device may be the same as the second vertical direction pattern period
  • the maximum value 8741 and the minimum value 8742 of the vertical direction pattern 8710 generated during the periodic pattern 8710 and 8712 may be different.
  • a difference 8743 between the maximum value 8741 and the minimum value 8742 of the vertical direction pattern 8710 generated during the second vertical pattern period 8712 is generated during the first vertical pattern period 8711
  • the difference 8733 between the maximum value 8731 and the minimum value 8732 of the vertical direction pattern 8710 may be smaller than the difference 8733 between the maximum value 8731 and the minimum value 8732 of the vertical direction pattern 8710.
  • the vertical viewing angle FOV ( V) may be less than the vertical viewing angle FOV (V) of the first frame.
  • the narrowing of the viewing angle at the same time as other factors determining the operation of the lidar device in the lidar device may mean that the scanable area is reduced, thereby enabling a more dense scan in a narrow area, It may mean that the resolution of the apparatus is increased.
  • the scan pattern 8700 of the laddering device may have a vertical viewing angle FOV (V) different for each period of the vertical direction pattern, and a vertical viewing angle FOV (V)
  • the vertical viewing angle (FOV (V)) is different for each period of the vertical direction pattern, and may be repeated every four periods of the vertical direction pattern.
  • the present invention is not limited to this, .
  • the Lada device having a scan pattern in which the median value of the vertical direction pattern changes according to the period of the vertical direction pattern.
  • FIG. 41 is a graph showing a scan pattern of a ladder device according to another embodiment, according to each component and time.
  • a scan pattern 8800 of a ladder device includes a horizontal direction pattern 8820 and a vertical direction pattern 8810, and a period 8811 of the vertical direction pattern 8810, (8833, 8843) of the vertical direction pattern (8810) may vary according to the number of pixels (8812, 8812).
  • the intermediate values 8833 and 8843 of the vertical direction pattern 8810 may mean intermediate values of the maximum value 8831,8841 and the minimum value 8832,8842 of the vertical direction pattern 8810 .
  • the vertical direction pattern 8810 may include a first vertical direction pattern period 8811 and a second vertical direction pattern period 8812.
  • the vertical direction pattern 8810 includes a first intermediate value 8833 that is a median value of a vertical direction pattern generated during the first vertical direction pattern period 8811 and a second intermediate value 8833 that is generated during the second vertical direction pattern period 8812 And a second intermediate value 8843, which is an intermediate value of the direction pattern.
  • the first intermediate value 8833 may be greater than the second intermediate value 8843, but the present invention is not limited thereto, and the first intermediate value 8833 may be smaller than the second intermediate value 8843 have.
  • the minimum value 8832 of the vertical direction pattern 8810 generated during the first vertical direction pattern period 8811 is the maximum value of the vertical direction pattern 8810 generated during the second vertical direction pattern period 8812
  • the minimum value 8832 of the vertical direction pattern 8810 generated during the first vertical direction pattern period 8811 may be smaller than the value 8841 of the second vertical direction pattern period 8812. However, May be greater than a maximum value 8841 of the vertical direction pattern 8810 generated during the vertical direction pattern 8810.
  • FIG. 42 is a graph showing a scan pattern of the Lada device according to an embodiment of FIG. 41.
  • the Lada device according to an embodiment includes the first vertical pattern period 8811 and the second vertical pattern period 8812 can be one frame.
  • the Lidar apparatus can scan more the middle portion in the vertical direction during one frame.
  • the vertical viewing angle (FOV (V)) of one frame of the ladder device is determined by the maximum value of the vertical direction pattern generated during the first vertical direction pattern period and the vertical direction It may be the difference of the minimum value of the pattern.
  • the ladder device can scan more of the middle portion in the vertical direction for one frame.
  • a lidar apparatus is a device for obtaining distance information with respect to an object included in a scan region using a laser, and generates a scan point using a laser. Therefore, the LIDAR device may have a limitation on the number of scan points that can be generated for a predetermined time. Therefore, in the case of a radar apparatus used in an autonomous vehicle, it may be important to scan an important part with the same scan point more, and a radar apparatus having a scan pattern as shown in FIGS. 41 and 42 , You can scan more of the important part during the same time.
  • a lidar device comprising a nodding mirror and a rotating multi-faceted mirror.
  • the Lada device may include a laser output unit, a nodding mirror, a rotating multi-faceted mirror, and a sensor unit.
  • the Lidar device may also generate a scan pattern.
  • the laser output unit 110 and the sensor unit 130 will not be described in detail below.
  • the nodding mirror 122 may be an example of the first scanner unit 121 described above.
  • the nodding mirror 122 may nod in a predetermined angle range with respect to one axis and may nod within a predetermined angle range with respect to the two axes.
  • the nodding mirror can generate the scan pattern.
  • the scan pattern includes a horizontal direction pattern and a vertical direction pattern, and the nodding mirror can generate the vertical direction pattern.
  • the rotary polygonal mirror 127 may be an example of the second scanner 126 described above.
  • the rotary polygon mirror 127 can rotate about one axis. At this time, the rotary polygon mirror can generate the scan pattern, and the rotary polygon mirror can generate the horizontal direction pattern.
  • the horizontal direction pattern and the vertical direction pattern may include a period in which each pattern is repeated, and may include a maximum value and a minimum value.
  • the period, the maximum value and the minimum value of the vertical direction pattern can be determined by the nodding mirror, and the period, the maximum value and the minimum value of the horizontal direction pattern can be determined by the rotating polyhedral mirror.
  • the ladder apparatus can generate a scan pattern as shown in Figs. 28 and 29.
  • the nodding speed of the nodding mirror may be faster than the rotational speed of the rotating polyhedral mirror so that the radar apparatus generates a scan pattern in which the period of the vertical direction pattern is shorter than the period of the horizontal direction pattern.
  • the influence on the scanning accuracy of the Lada device may be small.
  • the rotation time of the rotary polygonal mirror may be set to one frame by an angle forming one surface of the rotary polygonal mirror , So even if there is an error in the inclination of the reflecting surface of each rotating polygon mirror, it is possible to compensate for several frames.
  • the ladder device can generate a scan pattern as shown in Fig. Specifically, in order to generate a scan pattern including a time during which the lidar apparatus does not generate a pattern between the vertical direction patterns, the laser output unit may have a time not to output a laser, It may have time to reflect the laser into the interior of the device.
  • the laser output unit may have a time not to output a laser, It may have time to reflect the laser into the interior of the device.
  • the Lidar apparatus can generate a scan pattern as shown in FIG.
  • the noding angle of the nodding mirror may be changed based on the rotation angle of the rotary polyhedral mirror so that the radar device generates a scan pattern in which the vertical viewing angle varies according to each period of the horizontal direction pattern.
  • the nodding angle of the nodding mirror may be changed every 360 / n rotations of the rotary polygonal mirror.
  • the nodding angle of the nodding mirror may be 10 degrees during 360 / n rotation of the rotary polyhedral mirror, and may be 5 degrees during the next 360 / n rotation of the rotary polyhedral mirror.
  • the ladder device can generate a scan pattern as shown in FIGS. 33 and 34.
  • FIG. Specifically, in order to generate a scan pattern in which the median value of the vertical direction pattern changes according to the period of the horizontal direction pattern, the slope of each reflection surface of the rotary polyhedral mirror may be different.
  • a rotating multi-faceted mirror 8900 of the radar apparatus includes a rotating shaft 8950, And a plurality of reflecting surfaces 8910, 8920, 8930, and 8940. Further, the plurality of reflection surfaces 8910, 8920, 8930, and 8940 may be inclined at different angles with respect to the rotation axis 8950. In this case, the median value of the vertical traveling pattern may be changed according to the inclination of the reflection surfaces 8910, 8920, 8930, and 8940 of the rotary polygon mirror 8900.
  • the first surface 8910 of the rotating polygon mirror is inclined at a first angle with respect to the rotation axis
  • the second surface 8920 of the rotating polygon mirror has a second angle 8970 with respect to the rotation axis, .
  • the intermediate value of the vertical pattern generated through the first surface 8910 is determined according to the first angle
  • the intermediate value of the vertical direction pattern generated through the second surface 8920 is determined by the 2 < / RTI >
  • the ladder apparatus can generate a scan pattern as shown in FIGS. 35 and 36.
  • FIG. The nodding speed of the nodding mirror may not be constant depending on the nodal angle in order to generate a scan pattern in which the degree of change of the direction of the laser irradiated by the radar apparatus varies with time,
  • the rotation speed of the rotary polygon mirror may not be constant depending on the rotation angle.
  • the rotation speed of the rotary polyhedral mirror may be variable, and in order for the speed of the vertical direction pattern to change into a sinusoidal shape, Sinusoidal.
  • the ladder device can generate a scan pattern as shown in FIGS. 38 and 39.
  • the rotation speed of the rotary polyhedral mirror may be faster than the nodding speed of the nodal mirror so that the radar apparatus generates a scan pattern in which the period of the horizontal direction pattern is shorter than the period of the vertical direction pattern.
  • the ladder device can generate a scan pattern as shown in FIG.
  • the nodal angle of the nodal mirror may change every nodalization of the nodal mirror.
  • the nodal angle of the nodal mirror may be 10 degrees when the nth node is nodded and may be 5 degrees when the n + 1th node is nodded.
  • the ladder apparatus can generate a scan pattern as shown in Figs. 41 and 42.
  • Fig. Specifically, the maximum value and the minimum value of the nodal angle of the nodal mirror may be changed in order to generate a scan pattern in which the median value of the vertical direction pattern changes according to the vertical pattern period.
  • a minimum value is a first minimum value
  • a maximum value of the second vertical direction pattern is a second maximum value
  • a minimum value is a second minimum value
  • the nodding mirror branches from the first maximum value to the first minimum value and from the first minimum value to the second maximum value and from the second maximum value to the second minimum value, And may have a nodding angle to nod at a first maximum value.
  • the method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium.
  • the computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination.
  • the program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software.
  • Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

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Abstract

본 발명은 레이저를 이용하여 거리를 측정하는 라이다 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 라이다 장치는, 레이저를 출사하는 레이저 출력부, 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저를 획득하여 조사영역을 선 형태로 확장시키는 제1 스캐닝부, 상기 제1 스캐닝부에서 조사된 레이저를 획득하여 조사영역을 면 형태로 확장시키는 제2 스캐닝부 및 대상체에서 반사된 레이저를 감지하는 센서부를 포함하되, 상기 제1 스캐닝부는 기 설정된 각도 범위에서 노딩하며, 상기 레이저의 조사영역을 선 형태로 확장시키는 노딩미러를 포함하며, 상기 제2 스캐닝부는 일 축을 기준으로 회전함에 따라 상기 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시키는 회전 다면 미러를 포함할 수 있다.

Description

라이다 장치
본 발명은 레이저를 이용하여 대상체의 거리 정보를 획득하는 라이다 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 본 발명은 스캔영역을 향해 레이저를 조사하고 상기 스캔영역상에 존재하는 대상체로부터 반사되는 레이저를 감지하여, 거리 정보를 획득하는 라이다 장치에 관한 것이다.
라이다 장치(LiDAR: Light Detecting And Ranging)는 레이저를 이용하여 대상체와의 거리를 탐지하는 장치이다. 또한 라이다 장치는 레이저를 이용한 포인트 클라우드(Point cloud)를 생성하여 주변에 존재하는 사물에 대한 위치정보를 획득할 수 있는 장치이다. 또한, 라이다 장치를 이용한 기상관측, 3차원 맵핑(3D mapping), 자율주행차량, 자율주행드론 및 무인 로봇 센서 등에 대한 연구 역시 활발히 진행되고 있다.
종래의 라이다 장치는 라이다 장치 자체를 기계적으로 회전시키거나, 확산렌즈를 이용하여 스캔영역을 확장해왔다. 그러나 라이다 장치 자체를 기계적으로 회전시키는 경우 다수의 레이저에서 발생하는 열적인 문제나, 기계적 회전에 따라 안정성, 내구성 등에 문제가 있었다. 또한 확산렌즈를 이용하여 스캔영역을 확장시키는 라이다 장치의 경우, 레이저의 확산으로 인해 측정 거리가 줄어드는 문제가 있었다.
최근에는 이러한 문제를 해결하기 위하여 라이다 장치 자체의 기계적 회전을 통하지 않고 스캔영역을 확장할 수 있으며, 라이다 장치의 성능을 향상시키기 위한 연구가 계속되고 있다.
일 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 단일 채널의 레이저 만으로도 원하는 스캔영역을 갖는 라이다 장치에 관한 것이다.
또 다른 일 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 레이저를 확산시키지 않고도 최소한의 전력으로 더 먼거리에 위치하는 대상체를 감지하기 위한 라이다 장치에 관한 것이다.
또 다른 일 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 수광되는 레이저의 양을 증가시켜 최소한의 전력으로 더 먼거리에 위치하는 대상체를 감지하기 위한 라이다 장치에 관한 것이다.
또 다른 일 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 노딩미러의 배치를 통하여 효율적인 대상체 감지를 위한 라이다 장치에 관한 것이다.
또 다른 일 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 다양한 스캔패턴을 생성하는 라이다 장치에 관한 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저를 출사하는 레이저 출력부, 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저를 획득하여 상기 레이저의 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써 조사영역을 선 형태로 확장시키는 제1 스캐닝부, 상기 제1 스캐닝부에서 조사된 조사영역이 선 형태인 레이저를 획득하여 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써 스캔영역을 면 형태로 확장시키는 제2 스캐닝부 및 상기 스캔영역상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 감지하는 센서부를 포함하되, 상기 제1 스캐닝부는 기 설정된 각도 범위에서 노딩하며, 상기 레이저 광의 이동경로를 수직방향으로 변경시킴으로써 조사영역을 수직방향의 선 형태로 확장시키는 노딩미러를 포함하며, 상기 제2 스캐닝부는 수직방향으로 설정된 일 축을 기준으로 회전함에 따라 상기 조사영역이 수직방향의 선 형태인 레이저의 이동경로를 수평방향으로 변경시킴으로써 스캔영역을 면 형태로 확장시키는 회전 다면 미러를 포함할 수 있다.
다른 일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저를 출사하는 레이저 출력부, 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저를 획득하여 상기 레이저의 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써 조사영역을 선 형태로 확장시키는 제1 스캐닝부, 상기 제1 스캐닝부에서 조사된 조사영역이 선 형태인 레이저를 획득하여 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써 스캔영역을 면 형태로 확장시키는 제2 스캐닝부 및 상기 스캔영역상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 감지하는 센서부를 포함하되, 상기 라이다 장치는 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저가 스캔영역상에 위치하는 대상체에 도달하기까지의 조사 경로 및 상기 스캔영역상에 존재하는 대상체에서 반사된 레이저가 상기 센서부에 도달하기까지의 수광 경로를 가지며, 상기 조사 경로는 상기 제1 스캐닝부 및 상기 제2 스캐닝부를 순차적으로 통하여 상기 스캔영역을 향하도록 설정 되며, 상기 수광 경로는 상기 제1 스캐닝부 및 상기 제2 스캐닝부 중 상기 제2 스캐닝부를 통하여 상기 센서부를 향하도록 설정 될 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치에 이용되는 회전 다면 미러는 구동부에 체결되어 구동력을 전달 받아 회전하는 몸체 및 전달받은 레이저를 반사하기 위한 반사면을 포함하며, 상기 몸체는 상부, 하부 및 상기 상부와 하부를 연결하는 기둥을 포함하며, 상기 상부 및 상기 하부의 중심을 수직으로 관통하는 회전축을 중심으로 회전하고, 상기 반사면은 상기 몸체의 상부 및 하부를 제외한 옆면에 위치하며, 거리측정을 위해 출사된 레이저를 획득하여 스캔영역으로 반사하기 위한 조사부분 및 상기 스캔영역상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 획득하여 반사하기 위한 수광부분을 포함할 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저를 출사하는 레이저 출력부, 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저를 획득하고 반사하여 상기 레이저의 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써 조사영역을 확장시키는 스캐닝부 및 스캔영역상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 감지하는 센서부를 포함하되, 상기 스캐닝부는 노딩미러를 포함하고, 상기 노딩 미러는 기 설정된 각도 - 이 때, 기 설정된 각도는 상기 노딩미러의 오프셋 상태에서 노딩하는 각도를 의미함. - 범위에서 노딩하며, 상기 레이저의 이동경로를 변경시킴으로써 조사영역을 확장시키는 반사면을 포함하며, 상기 반사면은 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저의 최대 직경 이하의 크기를 가질 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저를 출사하는 레이저 출력부, 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저를 획득하여 상기 레이저의 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써 조사영역을 선 형태로 확장시키는 제1 스캐닝부, 상기 제1 스캐닝부에서 조사된 조사영역이 선 형태인 레이저를 획득하여 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써 조사영역을 면 형태로 확장시키는 제2 스캐닝부 및 스캔영역상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 감지하는 센서부; 를 포함하되, 상기 제1 스캐닝부는 노딩미러를 포함하며, 상기 노딩미러는 기 설정된 각도 - 이 때, 기 설정된 각도는 상기 노딩미러의 오프셋 상태에서 노딩하는 각도를 의미함. - 범위에서 노딩하며, 상기 레이저의 이동경로를 변경시킴으로써 조사영역을 확장시키는 반사면을 포함하며, 상기 반사면은 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저의 최대 직경 이하의 크기를 가지고, 상기 제2 스캐닝부는 수직방향으로 설정된 일 축을 기준으로 회전함에 따라 상기 조사영역이 수직방향의 선 형태인 레이저의 이동경로를 수평방향으로 변경시킴으로써 조사영역을 면 형태로 확장시키는 회전 다면 미러를 포함할 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따른 노딩미러는 기 설정 각도 - 이 때, 기 설정된 각도는 상기 노딩미러의 오프셋 상태에서 노딩하는 각도를 의미함. - 범위에서 노딩하는 몸체 및 상기 획득한 레이저를 반사하기 위한 반사면; 을 포함하며, 상기 반사면은 레이저의 최대 직경이하의 크기를 가질 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저를 출사하는 레이저 출력부, 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저를 획득하고 반사하여 상기 레이저의 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써 조사영역을 확장시키는 스캐닝부, 스캔영역상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 감지하는 센서부; 를 포함하되, 상기 스캐닝부는 노딩미러를 포함하고, 상기 노딩 미러는 기 설정된 각도 - 이 때, 기 설정된 각도는 상기 노딩미러의 오프셋 상태에서 노딩하는 각도를 의미함. - 범위에서 노딩하며, 상기 레이저의 이동경로를 변경시킴으로써 조사영역을 확장시키는 반사면을 포함하며, 상기 라이다의 최대 측정 가능 거리는 상기 노딩미러가 노딩함에 따라 연속적으로 변경될 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저를 출사하는 레이저 출력부, 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저를 조사하며, 스캔 패턴을 생성하는 스캐닝부, 상기 라이다 장치의 스캔 가능 영역인 스캔영역에 포함된 대상체에서 반사된 레이저를 감지하는 센서부를 포함하되, 상기 라이다 장치에서 조사되는 레이저의 방향은 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분을 포함하며, 상기 스캔 패턴은 시간에 따라 변경되는 상기 레이저의 조사되는 방향의 반복적인 형태를 나타낸 것이고, 상기 스캔 패턴은 수평 방향 패턴인 수평 패턴 및 수직 방향 패턴인 수직 패턴 포함하며, 상기 수평 패턴 및 상기 수직 패턴은 각각 최대값, 최소값 및 반복적으로 시야각을 형성하는 주기를 포함하고, 상기 수평 패턴은 상기 수평 패턴의 주기 내에서 시간에 따라 상기 수평 방향 성분이 증가하는 형태이며, 상기 수직 패턴은 상기 수직 패턴 주기 내에서 시간에 따라 상기 수직 방향 성분이 감소 및 증가하는 형태이고, 상기 수평 패턴 주기는 상기 수직 패턴 주기보다 길 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저를 출사하는 레이저 출력부, 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저를 조사하며, 스캔 패턴을 생성하는 스캐닝부, 상기 라이다 장치의 스캔 가능 영역인 스캔영역에 포함된 대상체에서 반사된 레이저를 감지하는 센서부를 포함하되, 상기 라이다 장치에서 조사되는 레이저의 방향은 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분을 포함하며, 상기 스캔 패턴은 시간에 따라 변경되는 상기 레이저의 조사되는 방향의 반복적인 형태를 나타낸 것이고, 상기 스캔 패턴은 수평 방향 패턴인 수평 패턴 및 수직 방향 패턴인 수직 패턴 포함하며, 상기 수평 패턴 및 상기 수직 패턴은 각각 최대값, 최소값 및 반복적으로 시야각을 형성하는 주기를 포함하고, 상기 수평 패턴은 상기 수평 패턴의 주기 내에서 시간에 따라 상기 수평 방향 성분이 증가하는 형태이며, 상기 수직 패턴은 상기 수직 패턴 주기 내에서 시간에 따라 상기 수직 방향 성분이 감소 및 증가하는 형태이고, 상기 수직 패턴 주기는 상기 수평 패턴 주기보다 길 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저를 출사하는 레이저 출력부, 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저를 획득하여 상기 레이저의 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써 조사영역을 선 형태로 확장시키는 제1 스캐닝부, 상기 제1 스캐닝부에서 조사된 조사영역이 선 형태인 레이저를 획득하여 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써 조사영역을 면 형태로 확장시키는 제2 스캐닝부 및 스캔영역상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 감지하는 센서부를 포함하되, 상기 제1 스캐닝부는 기 설정된 각도 범위에서 노딩하며, 상기 레이저 광의 이동경로를 수직방향으로 변경시킴으로써 조사영역을 수직방향의 선 형태로 확장시키는 노딩미러를 포함하며, 상기 제2 스캐닝부는 수직방향으로 설정된 일 축을 기준으로 회전함에 따라 상기 조사영역이 수직방향의 선 형태인 레이저의 이동경로를 수평방향으로 변경시킴으로써 조사영역을 면 형태로 확장시키는 회전 다면 미러를 포함하고 상기 노딩미러의 노딩속도는 상기 회전 다면 미러의 회전속도 보다 빠를 수 있다.
본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 라이다 장치는 회전 다면 미러를 스캔영역을 확장하기 위해 이용함으로써 단일 채널의 레이저만으로도 스캔영역을 확장시킬 수 있다.
또한 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저의 이동방향을 변경시켜 스캔영역을 확장시킴으로 인하여 최소한의 전력으로 더 먼거리에 위치하는 대상체를 감지할 수 있다.
또한 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치는 회전 다면 미러를 수광을 하기 위해 이용함으로써 수광되는 레이저의 양을 증가시켜 최소한의 전력으로 더 먼거리에 위치하는 대상체를 감지할 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치는 노딩미러의 배치에 따른 반사되는 레이저 양의 차이를 이용함으로써 효율적으로 대상체를 감지할 수 있다.
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.
도 1은 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 라이다 장치에서 스캐닝부의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타낸 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 라이다 장치에 관한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 회전 다면 미러를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 반사면의 수가 3개이며 몸체의 상부 및 하부가 정삼각형 형태인 회전 다면 미러의 시야각에 대하여 설명하기 위한 상면도이다.
도 7는 반사면의 수가 4개이며 몸체의 상부 및 하부가 정사각형 형태인 회전 다면 미러의 시야각에 대하여 설명하기 위한 상면도이다.
도 8는 반사면의 수가 5개이며 몸체의 상부 및 하부가 정오각형 형태인 회전 다면 미러의 시야각에 대하여 설명하기 위한 상면도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 회전 다면 미러의 조사부분 및 수광부분을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 다른 일 실시예에 따른 회전 다면 미러의 조사부분 및 수광부분을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 또 다른 일 실시예에 따른 회전 다면 미러의 조사부분 및 수광부분을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 회전 다면 미러의 조사부분 및 수광부분의 위치관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 13는 다른 일 실시예에 따른 회전 다면 미러의 조사부분 및 수광부분의 위치관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 14은 일 실시예에 따른 회전 다면 미러의 높이를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 다른 일 실시예에 따른 회전 다면 미러의 높이를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 또 다른 일 실시예에 따른 회전 다면 미러의 높이를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 일 실시예에 따른 광차단부를 포함하는 회전 다면 미러에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 일 실시예에 따른 노딩미러를 나타내기 위한 도면이다.
도 19는 일 실시예에 따른 노딩미러의 반사하는 레이저의 양을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 일 실시예에 따른 노딩미러에서 반사되는 레이저 양의 차이가 작은 노딩미러의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 일 실시예에 따른 노딩미러에서 반사되는 레이저 양의 차이가 큰 노딩미러의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 일 실시예에 따른 노딩미러에서 반사되는 레이저가 되돌아 가지 않기 위한 노딩미러의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 노딩미러의 노딩 각도 및 거리에 따른 라이다 장치의 조사영역의 크기를 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 일 실시예에 따른 라이다 장치의 시야각을 설명하기 위한 도면이다.
도 25는 일 실시예에 따른 상기 노딩미러의 오프셋 상태와 상기 노딩미러로 입사되는 레이저 사이의 각도 a의 변경 방법에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 다른 일 실시예에 따른 상기 노딩미러의 오프셋 상태와 상기 노딩미러로 입사되는 레이저 사이의 각도 a의 변경 방법에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 일 실시예에 따른 노딩미러 주변에 배치되는 반사미러를 더 포함하는 라이다 장치에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 28은 일 실시예에 따른 라이다 장치 및 라이다 장치에서 조사되는 레이저의 방향을 나타내기 위한 도면이다.
도 29는 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴을 그래프로 도시한 도면이다.
도 30은 일 실시예에 라이다 장치의 스캔 패턴을 각 성분 및 시간에 따라 그래프로 도시한 도면이다.
도 31은 다른 일 실시예에 라이다 장치의 스캔 패턴을 각 성분 및 시간에 따라 그래프로 도시한 도면이다.
도 32는 또 다른 일 실시예에 라이다 장치의 스캔 패턴을 각 성분 및 시간에 따라 그래프로 도시한 도면이다.
도 33은 또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴을 각 성분 및 시간에 따라 그래프로 도시한 도면이다.
도 34는 또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴을 1프레임 시간 동안 그래프로 도시한 도면이다.
도 35는 또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴을 각 성분 및 시간에 따라 그래프로 도시한 도면이다.
도 36은 또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴을 1프레임 시간 동안 그래프로 도시한 도면이다.
도 37은 또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴을 각 성분 및 시간에 따라 그래프로 도시한 도면
도 38은 또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔패턴을 각 성분 및 시간에 따라 그래프로 도시한 도면이다.
도 39는 또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴을 그래프로 나타낸 도면이다.
도 40은 또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴을 각 성분 및 시간에 따라 그래프로 도시한 도면이다.
도 41은 또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴을 각 성분 및 시간에 따라 그래프로 도시한 도면이다.
도 42는 또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴을 그래프로 도시한 도면이다.
도 43은 일 실시예에 따른 라이다 장치의 회전 다면 미러에 관한 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분양에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 가능한 현재 널리 사용되고 있는 일반적인 용어를 선택하였으나 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 의도, 판례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 이와 달리 특정한 용어를 임의의 의미로 정의하여 사용하는 경우에는 그 용어의 의미에 관하여 별도로 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.
본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것으로 도면에 도시된 형상은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 필요에 따라 과장되어 표시된 것일 수 있으므로 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 도는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다.
일 실시예에 따르면, 레이저를 이용하여 거리를 측정하는 라이다 장치로서, 레이저를 출사하는 레이저 출력부, 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저를 획득하여 상기 레이저의 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써 조사영역을 선 형태로 확장시키는 제1 스캐닝부, 상기 제1 스캐닝부에서 조사된 조사영역이 선 형태인 레이저를 획득하여 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써 스캔영역을 면 형태로 확장시키는 제2 스캐닝부 및 상기 스캔영역상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 감지하는 센서부를 포함하되, 상기 제1 스캐닝부는 기 설정된 각도 범위에서 노딩하며, 상기 레이저 광의 이동경로를 수직방향으로 변경시킴으로써 조사영역을 수직방향의 선 형태로 확장시키는 노딩미러를 포함하며, 상기 제2 스캐닝부는 수직방향으로 설정된 일 축을 기준으로 회전함에 따라 상기 조사영역이 수직방향의 선 형태인 레이저의 이동경로를 수평방향으로 변경시킴으로써 스캔영역을 면 형태로 확장시키는 회전 다면 미러를 포함하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 라이다 장치는 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저가 스캔영역상에 위치하는 대상체에 도달하기까지의 조사 경로 및 상기 스캔영역상에 존재하는 대상체에서 반사된 레이저가 상기 센서부에 도달하기까지의 수광 경로를 가지며, 상기 조사 경로는 상기 노딩미러 및 상기 회전 다면 미러를 순차적으로 통하여 상기 스캔영역을 향하도록 설정 되며, 상기 수광 경로는 상기 노딩미러 및 상기 회전 다면 미러 중 상기 회전 다면 미러만을 통하여 상기 센서부를 향하도록 설정 될 수 있다.
여기서, 상기 회전 다면 미러는 상기 노딩미러에서 조사된 조사영역이 선 형태인 레이저를 획득하여 상기 스캔영역을 향해 반사하기 위한 조사부분 및 상기 스캔영역상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 획득하여 상기 센서부를 향해 반사하기 위한 수광부분을 포함하며, 상기 조사부분은 상기 노딩미러에서 조사된 레이저의 조사영역이 상기 회전 다면 미러와 만나는 선을 상기 회전 다면 미러의 회전 방향으로 이은 면 형태이며, 상기 수광부분은 상기 회전 다면 미러의 반사면 중 상기 센서부를 향해 전달되도록 반사하는 일 부분을 상기 회전 다면 미러의 회전방향으로 연장시킨 면 형태일 수 있다.
여기서, 상기 회전 다면 미러의 상기 조사부분은 상기 조사 경로에 포함되고, 상기 회전 다면 미러의 상기 수광부분은 상기 수광 경로에 포함될 수 있다.
여기서, 상기 회전 다면 미러의 상기 수광부분의 크기는 적어도 상기 회전 다면 미러의 상기 조사부분의 크기보다 크게 설정될 수 있다.
여기서, 상기 조사부분 및 상기 수광부분 중 어느 하나는 상기 회전 다면 미러의 회전축과 수직인 가상의 단면의 상측에 위치되고, 상기 조사부분 및 상기 수광부분 중 다른 하나는 상기 회전 다면 미러의 회전축과 수직인 가상의 단면의 하측에 위치될 수 있다.
여기서, 상기 조사부분과 상기 수광부분은 이격 되어 위치 할 수 있다.
여기서, 상기 회전 다면 미러의 높이는 적어도 상기 회전 다면 미러의 상기 조사부분의 높이 및 상기 수광부분의 높이를 합한 값보다 클 수 있다.
여기서, 상기 조사부분의 높이는 상기 노딩미러의 기 설정된 각도 범위 및 상기 노딩미러와 상기 회전 다면 미러 사이의 거리에 기초하여 결정될 수 있다.
여기서, 상기 수광부분의 높이는 상기 센서부의 크기에 기초하여 결정될 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 레이저를 이용하여 거리측정 하는 라이다 장치에 이용되는 회전 다면 미러로서, 구동부에 체결되어 구동력을 전달 받아 회전하는 몸체 및 전달받은 레이저를 반사하기 위한 반사면을 포함하며, 상기 몸체는 상부, 하부 및 상기 상부와 하부를 연결하는 기둥을 포함하며, 상기 상부 및 상기 하부의 중심을 수직으로 관통하는 회전축을 중심으로 회전하고, 상기 반사면은 상기 몸체의 상부 및 하부를 제외한 옆면에 위치하며, 거리측정을 위해 출사된 레이저를 획득하여 스캔영역으로 반사하기 위한 조사부분 및 상기 스캔영역상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 획득하여 반사하기 위한 수광부분을 포함하는 회전 다면 미러가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 회전 다면 미러의 상기 수광부분의 크기는 적어도 상기 회전 다면 미러의 상기 조사부분의 크기보다 클 수 있다.
여기서, 상기 회전 다면 미러의 상기 조사부분 및 상기 수광부분은 상기 회전 다면 미러의 상기 회전축과 수직인 가상의 단면을 기준으로 나뉘어 설정될 수 있다.
여기서, 상기 회전 다면 미러의 높이는 적어도 상기 회전 다면 미러의 상기 조사 영역의 높이 및 상기 회전 다면 미러의 상기 수광 영역의 높이를 합한 값보다 클 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따르면, 레이저를 이용하여 거리를 측정하는 라이다 장치로서, 레이저를 출사하는 레이저 출력부, 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저를 획득하여 상기 레이저의 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써 조사영역을 선 형태로 확장시키는 제1 스캐닝부, 상기 제1 스캐닝부에서 조사된 조사영역이 선 형태인 레이저를 획득하여 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써 스캔영역을 면 형태로 확장시키는 제2 스캐닝부 및 상기 스캔영역상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 감지하는 센서부를 포함하되, 상기 라이다 장치는 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저가 스캔영역상에 위치하는 대상체에 도달하기까지의 조사 경로 및 상기 스캔영역상에 존재하는 대상체에서 반사된 레이저가 상기 센서부에 도달하기까지의 수광 경로를 가지며, 상기 조사 경로는 상기 제1 스캐닝부 및 상기 제2 스캐닝부를 순차적으로 통하여 상기 스캔영역을 향하도록 설정 되며, 상기 수광 경로는 상기 제1 스캐닝부 및 상기 제2 스캐닝부 중 상기 제2 스캐닝부를 통하여 상기 센서부를 향하도록 설정 되는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 제2 스캐닝부는 수직방향으로 설정된 일 축을 기준으로 회전함에 따라 상기 조사영역이 수직방향의 선 형태인 레이저의 이동경로를 수평방향으로 변경시킴으로써 스캔영역을 면 형태로 확장시키는 회전 다면 미러를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 회전 다면 미러는 상기 제1 스캐닝부에서 조사된 조사영역이 선 형태인 레이저를 획득하여 상기 스캔영역을 향해 반사하기 위한 조사부분 및 상기 스캔영역상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 획득하여 상기 센서부를 향해 반사하기 위한 수광부분을 포함하며, 상기 조사부분은 상기 제1 스캐닝부에서 조사된 레이저의 조사영역이 상기 회전 다면 미러와 만나는 선을 상기 회전 다면 미러의 회전 방향으로 이은 면 형태이고, 상기 수광부분은 상기 회전 다면 미러의 반사면 중 상기 센서부를 향해 전달되도록 반사하는 일 부분을 상기 회전 다면 미러의 회전방향으로 연장시킨 면 형태이며, 상기 회전 다면 미러의 상기 조사부분은 상기 조사 경로에 포함되고, 상기 회전 다면 미러의 상기 수광부분은 상기 수광 경로에 포함될 수 있다.
여기서, 상기 회전 다면 미러의 상기 수광부분의 크기는 적어도 상기 회전 다면 미러의 상기 조사부분의 크기보다 클 수 있다.
여기서, 상기 조사부분 및 상기 수광부분 중 어느 하나는 상기 회전 다면 미러의 회전축과 수직인 가상의 단면의 상측에 위치되고, 상기 조사부분 및 상기 수광부분 중 다른 하나는 상기 회전 다면 미러의 회전축과 수직인 가상의 단면의 하측에 위치될 수 있다.
여기서, 상기 회전 다면 미러의 높이는 적어도 상기 회전 다면 미러의 상기 조사부분의 높이 및 상기 수광부분의 높이를 합한 값보다 크며, 상기 조사부분의 높이는 상기 제1 스캐닝부와 상기 회전 다면 미러사이의 거리 및 상기 제1 스캐닝부로부터 상기 조사영역에 이르는 각도에 기초하여 결정되고, 상기 수광 영역의 높이는 상기 센싱부의 크기에 기초하여 결정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 레이저를 이용하여 거리를 측정하는 라이다 장치로서 레이저를 출사하는 레이저 출력부, 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저를 획득하고 반사하여 상기 레이저의 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써 조사영역을 확장시키는 스캐닝부, 스캔영역상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 감지하는 센서부; 를 포함하되, 상기 스캐닝부는 노딩미러를 포함하고, 상기 노딩 미러는 기 설정된 각도 - 이 때, 기 설정된 각도는 상기 노딩미러의 오프셋 상태에서 노딩하는 각도를 의미함. - 범위에서 노딩하며, 상기 레이저의 이동경로를 변경시킴으로써 조사영역을 확장시키는 반사면을 포함하며, 상기 반사면은 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저의 최대 직경 이하의 크기를 가지는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 노딩 미러는, 상기 노딩 미러가 오프셋 상태에서 -b/2도로 노딩하는 상태에서 반사되는 레이저 양과, 상기 노딩 미러가 상기 오프셋 상태에서 +b/2도 노딩하는 상태에서 상기 노딩 미러에서 반사되는 레이저 양의 차이가 T% 이하가 되도록, 상기 노딩미러의 오프셋 상태와 상기 노딩미러로 입사되는 레이저 사이의 각도 a 는 수학식
Figure PCTKR2018014923-appb-I000001
>= (100-T)/100 에 의해 결정될 수 있다.
여기서, 상기 노딩미러는 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저가 상기 레이저 출력부로 되돌아 가지 않도록 상기 각도 a가 90-b/2 - 이 때, b는 기 설정 각도를 의미함 - 이하로 결정될 수 있다.
여기서, 상기 노딩 미러는, 상기 노딩 미러가 오프셋 상태에서 -b/2도로 노딩하는 상태에서 반사되는 레이저 양과, 상기 노딩 미러가 상기 오프셋 상태에서 +b/2도 노딩하는 상태에서 상기 노딩 미러에서 반사되는 레이저 양의 차이가 U% 이상이 되도록, 상기 노딩미러의 오프셋 상태와 상기 노딩미러로 입사되는 레이저 사이의 각도 a 는 수학식
Figure PCTKR2018014923-appb-I000002
<= (100-U)/100에 의해 결정될 수 있다.
여기서, 상기 노딩미러의 기 설정 각도는 상기 라이다 장치가 설치된 이동체의 속도를 기초로 변화될 수 있다.
여기서, 상기 노딩미러의 기 설정 각도는 상기 라이다 장치의 1 프레임을 기초로 변화될 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 레이저를 이용하여 거리를 측정하는 라이다 장치로서, 레이저를 출사하는 레이저 출력부, 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저를 획득하여 상기 레이저의 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써 조사영역을 선 형태로 확장시키는 제1 스캐닝부, 상기 제1 스캐닝부에서 조사된 조사영역이 선 형태인 레이저를 획득하여 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써 조사영역을 면 형태로 확장시키는 제2 스캐닝부 및 스캔영역상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 감지하는 센서부를 포함하되, 상기 제1 스캐닝부는 노딩미러를 포함하며, 상기 노딩미러는 기 설정된 각도 - 이 때, 기 설정된 각도는 상기 노딩미러의 오프셋 상태에서 노딩하는 각도를 의미함. - 범위에서 노딩하며, 상기 레이저 광의 이동경로를 변경시킴으로써 조사영역을 확장시키는 반사면을 포함하며, 상기 반사면은 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저의 최대 직경 이하의 크기를 가지고, 상기 제2 스캐닝부는 수직방향으로 설정된 일 축을 기준으로 회전함에 따라 상기 조사영역이 수직방향의 선 형태인 레이저의 이동경로를 수평방향으로 변경시킴으로써 조사영역을 면 형태로 확장시키는 회전 다면 미러를 포함하는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 노딩 미러는, 상기 노딩 미러가 오프셋 상태에서 -b/2도로 노딩하는 상태에서 반사되는 레이저 양과, 상기 노딩 미러가 상기 오프셋 상태에서 +b/2도 노딩하는 상태에서 상기 노딩 미러에서 반사되는 레이저 양의 차이가 T% 이하가 되도록, 상기 노딩미러의 오프셋 상태와 상기 노딩미러로 입사되는 레이저 사이의 각도 a 는 수학식
Figure PCTKR2018014923-appb-I000003
>= (100-T)/100 에 의해 결정될 수 있다.
여기서, 상기 노딩미러는 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저가 상기 레이저 출력부로 되돌아 가지 않도록 상기 각도 a가 90-b/2 - 이 때, b는 기 설정 각도를 의미함 - 이하로 결정될 수 있다.
여기서, 상기 노딩 미러는, 상기 노딩 미러가 오프셋 상태에서 -b/2도로 노딩하는 상태에서 반사되는 레이저 양과, 상기 노딩 미러가 상기 오프셋 상태에서 +b/2도 노딩하는 상태에서 상기 노딩 미러에서 반사되는 레이저 양의 차이가 U% 이상이 되도록, 상기 노딩미러의 오프셋 상태와 상기 노딩미러로 입사되는 레이저 사이의 각도 a 는 수학식
Figure PCTKR2018014923-appb-I000004
<= (100-U)/100 에 의해 결정될 수 있다.
여기서, 상기 노딩미러의 기 설정 각도는 상기 라이다 장치가 설치된 이동체의 속도를 기초로 변화될 수 있다.
여기서, 상기 노딩 미러의 기 설정 각도는 상기 회전 다면 미러의 회전을 기초로 변화될 수 있다.
여기서, 상기 회전 다면 미러의 옆면이 N개인 경우, 상기 노딩미러의 기 설정 각도는 상기 회전 다면 미러의 1/N회전함에 기초하여 변화될 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 라이다 장치 내부에서 상기 레이저를 획득하고 반사하여 상기 라이다 장치의 내부에서 상기 레이저의 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써, 상기 라이다 장치에서 외부로 출력되는 레이저의 조사영역을 확장시키는 노딩미러로서 기 설정 각도 - 이 때, 기 설정된 각도는 상기 노딩미러의 오프셋 상태에서 노딩하는 각도를 의미함. - 범위에서 노딩하는 몸체 및 상기 획득한 레이저를 반사하기 위한 반사면; 을 포함하며, 상기 반사면은 레이저의 최대 직경이하의 크기를 가지는 노딩미러가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 노딩 미러는, 상기 노딩 미러가 오프셋 상태에서 -b/2도로 노딩하는 상태에서 반사되는 레이저 양과, 상기 노딩 미러가 상기 오프셋 상태에서 +b/2도 노딩하는 상태에서 상기 노딩 미러에서 반사되는 레이저 양의 차이가 T% 이하가 되도록, 상기 노딩미러의 오프셋 상태와 상기 노딩미러로 입사되는 레이저 사이의 각도 a 는 수학식
Figure PCTKR2018014923-appb-I000005
>= (100-T)/100에 의해 결정될 수 있다.
여기서, 상기 노딩 미러는, 상기 노딩 미러가 오프셋 상태에서 -b/2도로 노딩하는 상태에서 반사되는 레이저 양과, 상기 노딩 미러가 상기 오프셋 상태에서 +b/2도 노딩하는 상태에서 상기 노딩 미러에서 반사되는 레이저 양의 차이가 U% 이상이 되도록, 상기 노딩미러의 오프셋 상태와 상기 노딩미러로 입사되는 레이저 사이의 각도 a 는 수학식
Figure PCTKR2018014923-appb-I000006
<= (100-U)/100 에 의해 결정될 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따르면, 레이저를 이용하여 거리를 측정하는 라이다 장치로서, 레이저를 출사하는 레이저 출력부, 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저를 획득하고 반사하여 상기 레이저의 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써 조사영역을 확장시키는 스캐닝부, 스캔영역상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 감지하는 센서부; 를 포함하되, 상기 스캐닝부는 노딩미러를 포함하고, 상기 노딩 미러는 기 설정된 각도 - 이 때, 기 설정된 각도는 상기 노딩미러의 오프셋 상태에서 노딩하는 각도를 의미함. - 범위에서 노딩하며, 상기 레이저의 이동경로를 변경시킴으로써 조사영역을 확장시키는 반사면을 포함하며, 상기 라이다의 최대 측정 가능 거리는 상기 노딩미러가 노딩함에 따라 연속적으로 변경되는 라이다 장치가 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 레이저를 이용하여 거리를 측정하는 라이다 장치로서, 레이저를 출사하는 레이저 출력부, 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저를 조사하며, 스캔 패턴을 생성하는 스캐닝부, 상기 라이다 장치의 스캔 가능 영역인 스캔영역에 포함된 대상체에서 반사된 레이저를 감지하는 센서부;를 포함하되, 상기 라이다 장치에서 조사되는 레이저의 방향은 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분을 포함하며, 상기 스캔 패턴은 시간에 따라 변경되는 상기 레이저의 조사되는 방향의 반복적인 형태를 나타낸 것이고, 상기 스캔 패턴은 수평 방향 패턴인 수평 패턴 및 수직 방향 패턴인 수직 패턴 포함하며, 상기 수평 패턴 및 상기 수직 패턴은 각각 최대값, 최소값 및 반복적으로 시야각을 형성하는 주기를 포함하고, 상기 수평 패턴은 상기 수평 패턴의 주기 내에서 시간에 따라 상기 수평 방향 성분이 증가하는 형태이며, 상기 수직 패턴은 상기 수직 패턴 주기 내에서 시간에 따라 상기 수직 방향 성분이 감소 및 증가하는 형태이고, 상기 수평 패턴 주기는 상기 수직 패턴 주기보다 긴 라이다 장치가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 수평 패턴은 상기 수평 방향 성분이 최대값 및 최소값의 중간값을 가질 때 상기 수평 방향 성분의 시간에 따른 변화 속도가 상기 수평 방향 성분이 최대값 또는 최소값을 가질 때 상기 수평 방향 성분의 시간에 따른 변화 속도 보다 느린 형태를 가질 수 있다.
여기서, 상기 수직 패턴은 상기 수직 방향 성분이 시간에 따라 정현파 모양으로 변화하는(Sinusoidal) 형태를 가질 수 있다.
여기서, 상기 수평 패턴 주기는 제1 수평 패턴 주기 및 제2 수평 패턴 주기를 포함하며, 상기 수직 패턴은 상기 제1 수평 패턴 주기동안 생성되는 제1 수직 패턴 및 상기 제2 수평 패턴 주기동안 생성되는 제2 수직 패턴을 포함하고, 상기 제1 수직 패턴의 최대값 및 최소값의 차이는 상기 제2 수직 패턴의 최대값 및 최소값의 차이보다 클 수 있다.
여기서, 상기 수평 패턴 주기는 제1 수평 패턴 주기 및 제2 수평 패턴 주기를 포함하며, 상기 수직 패턴은 상기 제1 수평 패턴 주기 동안 생성되는 제1 수직 패턴 및 상기 제2 수평 패턴 주기동안 생성되는 제2 수직 패턴을 포함하고,
상기 제1 수직 패턴의 중간 값은 상기 제2 수직 패턴의 중간값 보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 레이저를 이용하여 거리를 측정하는 라이다 장치로서, 레이저를 출사하는 레이저 출력부, 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저를 조사하며, 스캔 패턴을 생성하는 스캐닝부, 상기 라이다 장치의 스캔 가능 영역인 스캔영역에 포함된 대상체에서 반사된 레이저를 감지하는 센서부를 포함하되, 상기 라이다 장치에서 조사되는 레이저의 방향은 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분을 포함하며, 상기 스캔 패턴은 시간에 따라 변경되는 상기 레이저의 조사되는 방향의 반복적인 형태를 나타낸 것이고, 상기 스캔 패턴은 수평 방향 패턴인 수평 패턴 및 수직 방향 패턴인 수직 패턴 포함하며, 상기 수평 패턴 및 상기 수직 패턴은 각각 최대값, 최소값 및 반복적으로 시야각을 형성하는 주기를 포함하고, 상기 수평 패턴은 상기 수평 패턴의 주기 내에서 시간에 따라 상기 수평 방향 성분이 증가하는 형태이며, 상기 수직 패턴은 상기 수직 패턴 주기 내에서 시간에 따라 상기 수직 방향 성분이 감소 및 증가하는 형태이고, 상기 수직 패턴 주기는 상기 수평 패턴 주기보다 긴 라이다 장치가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 수평 패턴은 상기 수평 방향 성분이 최대값 및 최소값의 중간값을 가질 때 상기 수평 방향 성분의 시간에 따른 변화 속도가 상기 수평 방향 성분이 최대값 또는 최소값을 가질 때 상기 수평 방향 성분의 시간에 따른 변화 속도 보다 느린 형태를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 수직 패턴은 상기 수직 방향 성분이 시간에 따라 정현파 모양으로 변화하는(Sinusoidal) 형태를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따르면, 레이저를 이용하여 거리를 측정하는 라이다 장치로서, 레이저를 출사하는 레이저 출력부, 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저를 획득하여 상기 레이저의 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써 조사영역을 선 형태로 확장시키는 제1 스캐닝부, 상기 제1 스캐닝부에서 조사된 조사영역이 선 형태인 레이저를 획득하여 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써 조사영역을 면 형태로 확장시키는 제2 스캐닝부 및 스캔영역상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 감지하는 센서부 를 포함하되, 상기 제1 스캐닝부는 기 설정된 각도 범위에서 노딩하며, 상기 레이저 광의 이동경로를 수직방향으로 변경시킴으로써 조사영역을 수직방향의 선 형태로 확장시키는 노딩미러를 포함하며, 상기 제2 스캐닝부는 수직방향으로 설정된 일 축을 기준으로 회전함에 따라 상기 조사영역이 수직방향의 선 형태인 레이저의 이동경로를 수평방향으로 변경시킴으로써 조사영역을 면 형태로 확장시키는 회전 다면 미러를 포함하고 상기 노딩미러의 노딩속도는 상기 회전 다면 미러의 회전속도 보다 빠른 라이다 장치가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 노딩 미러의 각도는 정현파 모양으로 변화하는 (Sinusoidal) 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 회전 다면 미러는 상기 노딩미러에서 조사된 레이저를 반사시키기 위한 N개의 반사면을 포함하며, 상기 노딩 미러의 임의의 시점의 기 설정된 각도는 상기 회전 다면 미러가 360/N도 회전한 후 시점의 상기 노딩 미러의 기 설정된 각도와 상이할 수 있다.
여기서, 상기 회전 다면 미러는 상기 노딩미러에서 조사된 레이저를 반사시키기 위한 복수개의 반사면을 포함하며, 상기 회전 다면 미러의 복수개의 반사면은 상기 회전 다면 미러의 회전 축을 기준으로 상이한 각도를 가질 수 있다.
여기서, 상기 레이저 출력부는 상기 노딩미러의 노딩 각도가 최대일 경우, 레이저를 출력하지 않는 것을 특징으로 할 수 있다.
1. 라이다 장치 및 용어정리
라이다 장치는 레이저를 이용하여 대상체의 거리 및 위치를 탐지하기 위한 장치이다. 예를 들어 라이다 장치와 대상체와의 거리 및 라이다 장치를 기준으로 한 대상체의 위치는 (R,θ,φ)로 나타낼 수 있다. 또한, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 라이다 장치와 대상체와의 거리 및 라이다 장치를 기준으로 한 대상체의 위치는 직교좌표계 (X,Y,Z), 원통좌표계 (R,θ,z) 등으로 나타낼 수 있다.
또한 라이다 장치는 대상체와의 거리(R)를 결정하기 위하여, 대상체로부터 반사된 레이저를 이용할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 라이다 장치는 대상체와의 거리(R)를 결정하기 위해 출사된 레이저와 감지된 레이저의 시간차이인 비행시간(TOF: Time Of Flight)을 이용할 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치는 레이저를 출력하는 레이저 출력부와 반사된 레이저를 감지하는 센서부를 포함할 수 있다. 라이다 장치는 레이저 출력부에서 레이저가 출력된 시간을 확인하고, 대상체로부터 반사된 레이저를 센서부에서 감지한 시간을 확인하여, 출사된 시간과 감지된 시간의 차이에 기초하여 대상체와의 거리를 판단할 수 있다.
또한 일 실시예에 따르면, 라이다 장치는 대상체와의 거리(R)를 결정하기 위해 감지된 레이저의 감지 위치를 기초로 삼각측량법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부에서 출사된 레이저가 상대적으로 가까운 대상체로부터 반사되는 경우 상기 반사된 레이저는 센서부 중 레이저 출력부와 상대적으로 먼 지점에서 감지될 수 있다. 또한, 레이저 출력부에서 출사된 레이저가 상대적으로 먼 대상체로부터 반사되는 경우 상기 반사된 레이저는 센서부 중 레이저 출력부와 상대적으로 가까운 지점에서 감지될 수 있다. 이에 따라, 라이다 장치는 레이저의 감지 위치의 차이를 기초로 대상체와의 거리를 판단할 수 있다.
또한 일 실시예에 따르면, 라이다 장치는 대상체와의 거리(R)를 결정하기 위해 감지된 레이저의 위상변화(Phase shift)를 이용할 수 있다. 예를 들어 라이다 장치는 레이저 출력부에서 출사된 레이저를 AM(Amplitude Modulation)시켜 진폭에 대한 위상을 감지하고, 스캔영역상에 존재하는 대상체로부터 반사된 레이저의 진폭에 대한 위상을 감지하여 출사된 레이저와 감지된 레이저의 위상 차이에 기초하여 스캔영역상에 존재하는 대상체와의 거리를 판단할 수 있다.
또한 일 실시예에 따르면, 라이다 장치는 조사되는 레이저의 각도를 이용하여 대상체의 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치에서 라이다 장치의 스캔영역을 향해 조사된 하나의 레이저의 조사 각도(θ,φ)를 알 수 있는 경우, 상기 스캔영역상에 존재하는 대상체로부터 반사된 레이저가 센서부에서 감지된다면, 라이다 장치는 조사된 레이저의 조사 각도(θ,φ)로 상기 대상체의 위치를 결정할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 라이다 장치는 수광되는 레이저의 각도를 이용하여 대상체의 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 대상체와 제2 대상체가 라이다 장치로부터 같은 거리(R)에 있으나, 라이다 장치를 기준으로 서로 다른 위치(θ,φ)에 있는 경우, 제1 대상체에서 반사된 레이저와 제2 대상체에서 반사된 레이저는 센서부의 서로 다른 지점에서 감지될 수 있다. 라이다 장치는 반사된 레이저들이 센서부에서 감지된 지점을 기초로 대상체의 위치를 결정할 수 있다.
또한 일 실시예에 따르면, 라이다 장치는 주변의 임의의 대상체의 위치를 탐지하기 위해 대상체를 포함하는 스캔영역을 가질 수 있다. 여기서 스캔영역은 탐지 가능한 영역을 한 화면으로 표현한 것으로 1프레임동안 한 화면을 형성하는 점, 선, 면의 집합을 의미할 수 있다. 또한 스캔영역은 라이다 장치에서 조사된 레이저의 조사영역을 의미할 수 있으며, 조사영역은 1프레임 동안 조사된 레이저가 같은 거리(R)에 있는 구면과 만나는 점, 선, 면의 집합을 의미 할 수 있다. 또한 시야각(FOV, Field of view)은 탐지 가능한 영역(Field)을 의미하며, 라이다 장치를 원점으로 보았을 때 스캔영역이 가지는 각도 범위로 정의 될 수 있다.
2. 라이다 장치의 구성
이하에서는 일 실시예에 따른 라이다 장치의 각 구성요소들에 대하여 상세하게 설명한다.
2.1 라이다 장치의 구성요소
도 1은 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(100)는 레이저 출력부(110), 스캐닝부(120), 센서부(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다. 그러나, 전술한 구성에 국한되지 않고, 상기 라이다 장치(100)는 상기 구성보다 많거나 적은 구성을 갖는 장치일 수 있다. 예를 들어, 상기 라이다 장치는 상기 스캐닝부 없이 상기 레이저 출력부, 상기 센서부 및 상기 제어부만으로 구성될 수 있다.
또한, 라이다 장치(100)에 포함된 레이저 출력부(110), 스캐닝부(120), 센서부(130) 및 제어부(140) 각각은 복수개로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 라이다 장치는 복수 개의 레이저 출력부, 복수 개의 스캐닝부, 복수 개의 센서부로 구성 될 수 있다. 물론, 단일 레이저 출력부, 복수 개의 스캐닝부, 단일 센서부로 구성 될 수도 있다.
라이다 장치(100)에 포함된 레이저 출력부(110), 스캐닝부(120), 센서부(130) 및 제어부(140) 각각은 복수개의 하위 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 라이다 장치는 복수 개의 레이저 출력 소자가 하나의 어레이로 레이저 출력부를 구성할 수 있다.
2.1.1 레이저 출력부
상기 레이저 출력부(110)는 레이저를 출사할 수 있다. 상기 라이다 장치(100)는 상기 출사된 레이저를 이용하여 대상체까지의 거리를 측정할 수 있다.
또한, 상기 레이저 출력부(110)는 하나 이상의 레이저 출력 소자를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 레이저 출력부(110)는 단일 레이저 출력 소자를 포함할 수 있으며, 복수 개의 레이저 출력소자를 포함할 수 있다. 또한 복수 개의 레이저 출력 소자를 포함하는 경우 상기 복수 개의 레이저 출력 소자가 하나의 어레이를 구성할 수 있다.
또한, 상기 레이저 출력부(110)는 905nm대역의 레이저를 출사시킬 수 있으며, 1550nm대역의 레이저를 출사시킬 수 있다. 또한 상기 레이저 출력부(110)는 800nm에서 1000nm사이 파장의 레이저를 출사시킬 수 있는 등 출사된 레이저의 파장은 다양한 범위에 걸쳐있을 수도 있으며, 특정 범위에 있을 수도 있다.
또한, 상기 레이저 출력부(110)의 레이저 출력소자가 복수개인 경우 각 레이저 출력소자는 같은 파장대역의 레이저를 출사시킬 수 있으며, 서로 다른 파장대역의 레이저를 출사시킬 수 있다. 예를 들어, 2개의 레이저 출력소자를 포함하는 레이저 출력부의 경우, 하나의 레이저 출력소자는 905nm대역의 레이저를 출사시킬 수 있으며, 다른 하나의 레이저 출력소자는 1550nm대역의 레이저를 출사시킬 수 있다.
또한 상기 레이저 출력 소자는 레이저 다이오드(Laser Diode:LD), Solid-state laser, high power laser, Light entitling diode(LED), 빅셀(Vertical cavity Surface emitting Laser : VCSEL), External cavity diode laser(ECDL) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
2.1.2 스캐닝부
스캐닝부(120)는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 조사방향 및/또는 크기를 변경할 수 있다. 예를 들어, 상기 스캐닝부(120)는 출사된 레이저의 이동방향을 변경하여 레이저의 조사방향을 변경시킬 수 있으며, 출사된 레이저를 발산시키거나 위상을 변화시켜 레이저의 크기를 변경시키거나 조사방향을 변경시킬 수도 있고, 레이저를 발산시키고 레이저의 이동방향을 변경시켜 레이저의 조사 방향 및 크기를 변경시킬 수도 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 상기 레이저 출력부(110)에서 조사되는 레이저의 조사방향 및/또는 크기를 변경시킴으로써 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 출사된 레이저의 이동방향을 변경시키기 위해 고정된 각도로 레이저의 이동방향을 변경하는 고정미러, 기 설정된 각도 범위에서 노딩(nodding)하며 지속적으로 레이저의 이동방향을 변경하는 노딩미러 및 일 축을 기준으로 회전하며 지속적으로 레이저의 이동방향을 변경하는 회전미러를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 출사된 레이저를 발산시키기 위하여 렌즈, 프리즘, 액체 렌즈(Microfluidie lens), Liquid Crystal 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 출사된 레이저의 위상을 변화시키고 이를 통하여 조사 방향을 변경하기 위하여 OPA(Optical phased array)등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한 상기 노딩미러는 출사된 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경시켜, 레이저의 조사영역을 확장 또는 변경시키는 것으로 기 설정된 각도 범위에서 노딩할 수 있다. 여기서 노딩은 하나 또는 다수의 축을 기준으로 회전하며, 일정 각도 범위 내에서 왕복운동을 하는 것을 지칭할 수 있다. 또한 상기 노딩미러는 공진스캐너(Resonance scanner), MEMs mirror, VCM(Voice Coil Motor)등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한 상기 회전미러는 출사된 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경시켜, 레이저의 조사영역을 확장 또는 변경시키는 것으로, 일 축을 기준으로 회전할 수 있다. 또한 상기 회전미러는 단면미러가 축을 기준으로 회전하는 것일 수 있으며, 원뿔형 미러가 축을 기준으로 회전하는 것일 수도 있고, 다면 미러가 축을 기준으로 회전하는 것일 수도 있으나, 이에 한정되지 않고, 축을 기준으로 각도범위 제한 없이 회전하는 미러일 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 단일한 스캐닝부로 구성될 수도 있고, 복수개의 스캐닝부로 구성될 수도 있다. 또한 상기 스캐닝부는 하나 또는 둘 이상의 광학요소를 포함 할 수 있으며, 그 구성에 제한이 없다.
2.1.3 센서부
센서부(130)는 라이다 장치(100)의 스캔영역 상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 감지할 수 있다.
또한, 상기 센서부(130)는 하나 이상의 센서 소자를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 센서부(130)는 단일 센서소자를 포함할 수 있으며, 복수 개의 센서 소자로 구성된 센서 어레이를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 상기 센서부(130)는 하나의 APD(Avalanche Photodiode)를 포함할 수 있으며, 복수 개의 SPAD(Single-photon avalanche diode)이 어레이로 구성된 SiPM(Silicon PhotoMultipliers)를 포함할 수도 있다. 또한 복수개의 APD를 단일 채널로 구성할 수 있으며, 복수개의 채널로 구성할 수도 있다.
또한 센서부가 복수개인 경우, 복수개의 센서부 각각은 서로 다른 센서로 구성될 수 있다. 예를 들어, 센서부가 3개인 경우 하나의 센서부는 APD로 구성될 수 있으며, 다른 하나의 센서부는 SPAD로 구성될 수 있고, 또 다른 하나의 센서부는 SiPM으로 구성될 수 있다.
또한 센서부가 복수개이며, 레이저 출력부의 파장이 복수개인 경우, 복수개의 센서부 각각은 서로 다른 파장을 위한 센서로 구성될 수 있다. 예를 들어, 레이저 출력부에서 905nm 대역의 파장 및 1550nm대역의 파장의 레이저를 출력하며, 센서부가 2개인 경우, 하나의 센서부는 905nm 대역의 파장의 레이저를 감지하며, 다른 하나의 센서부는 1550nm 대역의 파장을 감지할 수 있다.
또한 상기 센서 소자는 PN 포토다이오드, 포토트랜지스터, PIN 포토다이오드, APD, SPAD, SiPM, CCD(Charge-Coupled Device)등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
2.1.4 제어부
제어부(140)는 감지된 레이저에 기초하여 상기 라이다 장치로부터 스캔영역 상에 위치하는 대상체까지의 거리를 판단할 수 있다. 또한, 상기 제어부(140)는 상기 레이저 출력부(110), 상기 스캐닝부(120), 상기 센서부(130) 등 상기 라이다 장치의 각 구성요소의 동작을 제어할 수 있다.
2.2 스캐닝부
이하에서는 상기 스캐닝부(120)에 대해서 보다 더 상세하게 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 라이다 장치에서 스캐닝부의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 레이저 출력부(110)에서 출사되는 레이저의 조사영역에 따라 상기 스캐닝부(120)의 기능이 다를 수 있다.
2.2.1 레이저 출력부에서 출사된 레이저의 조사영역이 점 형태인 경우
일 실시예에 따르면, 상기 레이저 출력부(110)가 단일 레이저 출력소자를 갖는 경우 레이저 출력부에서 출사되는 레이저(111)의 조사영역은 점 형태일 수 있다. 이 때, 스캐닝부(120)는 상기 레이저(111)의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치의 스캔영역을 선 형태 또는 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 점 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(111)의 이동방향을 지속적으로 변경하여 레이저의 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라, 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 점 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(111)를 발산하게 하여 상기 레이저의 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라, 라이다 장치의 스캔영역을 선 또는 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 점 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(111)의 위상을 변경하여 레이저의 크기 및 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라, 라이다 장치의 스캔영역을 선 또는 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 1차적으로 점 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(111)의 이동방향을 지속적으로 변경하고, 2차적으로 상기 레이저의 이동방향을 앞서 변경한 이동방향과 다른 방향으로 변경하여 상기 레이저의 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치(100)의 스캔영역을 면 형태로 확장 시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 1차적으로 점 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(111)의 이동방향을 지속적으로 변경하고, 2차적으로 상기 레이저를 발산하게 하여 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 1차적으로 점 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(111)를 발산시키고, 2차적으로 상기 발산된 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하여 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장 시킬 수 있다.
2.2.2 레이저 출력부에서 출사된 레이저의 조사영역이 선 형태인 경우
다른 일 실시예에 따르면 상기 레이저 출력부(110)가 복수 개의 레이저 출력소자로 구성된 경우 레이저 출력부에서 출사되는 레이저(112)의 조사영역은 선 형태일 수 있다. 여기서 스캐닝부(120)는 상기 레이저(112)의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
이 때, 상기 스캐닝부(120)는 선 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(112)의 이동방향을 지속적으로 변경하여 상기 레이저의 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 선 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(112)를 발산시켜 상기 레이저의 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장 시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 선 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(112)의 위상을 변화시켜 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라, 상기 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면 상기 레이저 출력부(110)가 일렬로 배열된 어레이로 구성된 레이저 출력소자를 포함하는 경우 레이저 출력부(110)에서 출사되는 레이저(112)의 조사영역은 선 형태일 수 있다. 여기서 스캐닝부(120)는 상기 레이저(112)의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
이 때, 상기 스캐닝부(120)는 선 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(112)의 이동방향을 지속적으로 변경하여 상기 레이저의 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 선 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(112)를 발산시켜 상기 레이저의 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장 시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 선 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(112)의 위상을 변화시켜 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라, 상기 라이다 장치의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
2.2.3 레이저 출력부에서 출사된 레이저의 조사영역이 면 형태인 경우
다른 일 실시예에 따르면 상기 레이저 출력부(110)가 복수 개의 레이저 출력소자로 구성된 경우 레이저 출력부(110)에서 출사되는 레이저(113)의 조사영역은 면 형태일 수 있다. 여기서 스캐닝부(120)는 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
이 때, 상기 스캐닝부(120)는 면 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(113)의 이동방향을 지속적으로 변경하여 상기 레이저의 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 면 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(113)를 발산시켜 상기 레이저의 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 면 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(113)의 위상을 변화시켜 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라, 상기 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면 면 형태의 어레이로 구성된 레이저 출력소자를 포함하는 경우 레이저 출력부(110)에서 출사되는 레이저(113)의 조사영역은 면 형태일 수 있다. 여기서 스캐닝부(120)는 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
이 때, 상기 스캐닝부(120)는 면 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(113)의 이동방향을 지속적으로 변경하여 상기 레이저의 조사방향을 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 면 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(113)를 발산시켜 상기 레이저의 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
또한 상기 스캐닝부(120)는 면 형태의 조사영역을 갖는 상기 레이저(113)의 위상을 변화시켜 상기 레이저의 조사방향 및 크기를 변경할 수 있으며, 이에 따라, 상기 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키거나 스캔방향을 변경시킬 수 있다.
이하에서는 상기 레이저 출력부에서 출사되는 레이저의 조사영역이 점 형태인 라이다 장치에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
3. 라이다 장치의 일 실시예
3.1 라이다 장치의 구성
도 3은 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저 출력부(110), 제1 스캐닝부(121), 제2 스캐닝부(126) 및 센서부(130)를 포함할 수 있다.
상기 레이저 출력부(110) 및 상기 센서부(130)은 도 1 및 도 2에서 설명되었으므로, 이하에서 상기 레이저 출력부(110) 및 상기 센서부(130)에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1 및 도 2에서 전술된 스캐닝부(120)는 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 제2 스캐닝부(126)를 포함할 수 있다.
상기 제1 스캐닝부(121)는 상기 출사된 레이저의 조사방향 및/또는 크기를 변경하여 레이저의 조사영역을 선 형태로 확장시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 스캐닝부(121)는 상기 출사된 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하여 레이저의 조사영역을 선 형태로 확장시킬 수 있다. 또한, 상기 제1 스캐닝부(121)는 상기 출사된 레이저를 선 형태로 발산시켜 상기 레이저의 조사영역을 선 형태로 확장시킬 수도 있다.
또한 상기 제2 스캐닝부(126)는 상기 제1 스캐닝부(121)에서 조사된 레이저의 조사방향 및/또는 크기를 변경하여 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 스캐닝부(126)는 상기 제1 스캐닝부(121)에서 조사된 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하여 상기 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다. 또한 상기 제2 스캐닝부(126)는 상기 제1 스캐닝부에서 조사된 레이저를 발산시켜 상기 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 면 형태로 확장 시킬 수 있다.
3.2 라이다 장치의 동작
도 3을 참조하면, 도 3에서는 상기 라이다 장치(100)에서 출사된 레이저의 광경로가 표시된다. 구체적으로, 상기 레이저 출력부(110)는 레이저를 출사할 수 있다. 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저는 상기 제1 스캐닝부(121)에 도달하고, 상기 제1 스캐닝부(121)는 상기 레이저를 상기 제2 스캐닝부(126)를 향하여 조사할 수 있다. 또한. 상기 레이저는 제2 스캐닝부(126)에 도달하고, 상기 제2 스캐닝부(126)는 상기 스캔영역(150)을 향하여 상기 레이저를 조사할 수 있다. 또한 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 상기 레이저는 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사되어 상기 제2 스캐닝부(126)를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있다. 상기 센서부(130)는 상기 제2 스캐닝부(126)를 통하여 조사된 상기 레이저를 감지할 수 있다.
3.2.1 라이다 장치의 조사 방법
라이다 장치(100)는 레이저를 이용하여 라이다 장치(100)로부터 대상체(160)까지의 거리를 측정하기 위한 장치일 수 있다. 따라서 라이다 장치(100)는 대상체(160)를 향해 레이저를 조사해야야 하며, 이에 따라, 라이다 장치(100)는 효율적으로 대상체와의 거리를 측정하기 위한 조사방법을 가질 수 있다. 여기서 조사방법은 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저가 스캔영역상(150)에 위치하는 대상체(160)에 도달하기까지의 조사경로를 결정하고, 스캔영역(150)을 결정하기 위한 방법을 포함할 수 있다. 따라서 이하에서는 상기 라이다 장치의 조사경로 및 스캔영역(150)에 대하여 설명하기로 한다.
구체적으로, 상기 레이저 출력부(110)는 상기 제1 스캐닝부(121)를 향하여 레이저를 출사시킬 수 있으며, 상기 제1 스캐닝부(121)는 출사된 레이저를 상기 제2 스캐닝부(126)를 향해 조사시킬 수 있으며, 상기 제2 스캐닝부(126)는 조사된 레이저를 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 향해 조사시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 조사영역은 점 형태이며, 상기 출사된 레이저는 상기 제1 스캐닝부(121)를 통하여 상기 제2 스캐닝부(126)를 향해 조사될 수 있다. 이 때, 상기 제1 스캐닝부(121)에서 조사영역이 점 형태인 상기 레이저의 조사방향 및/또는 크기를 변경하여 상기 레이저의 조사영역을 선 형태로 확장시킬 수 있다. 즉, 상기 제1 스캐닝부(121)는 상기 레이저 출력부로(110)부터 조사영역이 점 형태인 레이저를 전달 받아 조사영역이 선 형태인 레이저를 상기 제2 스캐닝부(126)를 향해 조사할 수 있다.
이 때, 상기 제2 스캐닝부(126)에서 조사영역이 선 형태인 상기 레이저의 조사방향 및/또는 크기를 변경하여 상기 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있으며, 상기 제1 스캐닝부(121)에서 조사된 레이저는 상기 제2 스캐닝부(126)를 통하여 상기 스캔영역을 향해 조사될 수 있다. 즉, 상기 제2 스캐닝부(126)는 조사영역이 선 형태인 레이저를 상기 제1 스캐닝부(121) 로부터 전달 받아 조사영역이 면 형태인 레이저를 상기 스캔영역(150)을 향해 조사할 수 있다. 그리고 상기 제2 스캐닝부(126)에서 조사영역이 면 형태인 레이저를 조사함으로써 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
3.2.2 라이다 장치의 수광방법
라이다 장치(100)는 대상체로부터 반사된 레이저를 감지하여야 하며, 이에 따라 라이다 장치(100)는 효율적으로 대상체와의 거리를 측정하기 위한 수광방법을 가질 수 있다. 여기서 수광방법은 대상체에서 반사된 레이저가 센서부에 도달하기까지의 수광경로를 결정하고, 센서부에 도달하는 레이저의 양을 결정하기 위한 방법을 포함할 수 있다. 따라서 이하에서 상기 라이다 장치(100)의 수광경로 및 센서부에 도달하는 레이저의 양에 대하여 설명하기로 한다.
구체적으로 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 레이저는 상기 라이다 장치의 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사될 수 있다. 또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저는 상기 제2 스캐닝부(126)를 향할 수 있으며, 상기 제2 스캐닝부(126)는 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저를 전달받아 반사하여 상기 센서부(130)를 향해 조사할 수 있다. 이 때, 상기 대상체(160)의 색상, 재질 등 또는 상기 레이저의 입사각 등에 따라 상기 대상체(160)로부터 반사되는 레이저의 성질이 달라질 수 있다.
또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저는 상기 제2 스캐닝부(126)를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있다. 즉, 상기 대상체로(160)부터 반사된 상기 레이저는 상기 제2 스캐닝부(126)만을 통하여 상기 센서부를 향해 조사될 수 있으며, 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 제2 스캐닝(126)부 모두를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되지 않을 수 있다. 또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저는 상기 제2 스캐닝부(126)만을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있으며, 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 제2 스캐닝(126)부 모두를 통하지 않고 상기 센서부(130)를 향해 조사되지 않을 수 있다. 따라서 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양은 제2 스캐닝부(126)에 기초하여 결정될 수 있다.
또한, 도 3에서는 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저가 상기 제2 스캐닝부(126)만을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되는 것으로 표현하였으나. 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라, 상기 대상체(160) 로부터 반사된 레이저는 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 제2 스캐닝부(126)를 거쳐 상기 센서부(130)에 도달될 수도 있다. 또한, 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저는 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 제2 스캐닝부(126)를 거치지 않고 상기 센서부(130)에 도달될 수도 있다.
상술한 바와 같이 점 형태의 레이저를 출사하는 레이저 출력부(110), 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126)를 포함하는 라이다 장치는 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126)를 이용하여 스캔영역(150)을 면 형태로 확장시킬 수 있다. 따라서, 라이다 장치 자체의 기계적회전을 통하여 스캔영역을 면 형태로 확장시키는 라이다 장치보다 내구성 및 안정성 측면에서 좋은 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 레이저의 확산을 이용하여 스캔영역을 면 형태로 확장시키는 라이다 장치보다 더 먼거리까지 측정이 가능할 수 있다. 또한, 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 제2 스캐닝(126)의 동작을 제어하면 원하는 관심영역(Region Of Interest)으로 레이저를 조사할 수 있다.
4. 노딩미러(Nodding mirror)와 회전 다면 미러(Rotating polygon mirror)를 이용한 라이다 장치
라이다 장치(100)의 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 조사영역이 점 형태인 경우, 라이다 장치(100)는 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126)를 포함할 수 있다. 여기서 조사영역이 점 형태인 출사된 레이저는 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126)를 통하여 레이저의 조사영역이 면 형태로 확장되며, 이에 따라 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)이 면 형태로 확장될 수 있다.
또한 라이다 장치(100)는 그 용도에 따라 요구되는 시야각(FOV)이 다를 수 있다. 예를 들어, 3차원 지도(3D Mapping)을 위한 고정형 라이다 장치의 경우는 수직, 수평방향으로 최대한 넓은 시야각을 요구할 수 있으며, 차량에 배치되는 라이다 장치의 경우는 수평방향으로 상대적으로 넓은 시야각에 비해 수직방향으로 상대적으로 좁은 시야각을 요구할 수 있다. 또한 드론(Dron)에 배치되는 라이다의 경우는 수직, 수평방향으로 최대한 넓은 시야각을 요구 할 수 있다. 따라서 수직방향에서 요구할 수 있는 시야각과 수평방향에서 요구할 수 있는 시야각이 다른 경우, 제1 스캐닝부(121)에서 상대적으로 좁은 시야각을 요구하는 방향으로 레이저의 이동방향을 변경시키고, 제2 스캐닝부(126)에서 상대적으로 넓은 시야각을 요구하는 방향으로 레이저의 이동방향을 변경시키는 것이 라이다 장치(100)의 전체적인 크기를 줄일 수 있다.
또한 라이다 장치(100)는 스캔영역(150)을 향해 조사된 레이저가 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사되는 경우, 반사된 레이저를 감지하여 거리를 측정하는 장치이다. 여기서 레이저는 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)의 색상, 재질 또는 대상체(160)를 향해 조사되는 레이저의 입사각 등에 따라 사방으로 난반사될 수 있다. 따라서 먼 거리에 있는 대상체(160)의 거리를 측정하기 위해서 레이저의 확산을 줄여야 할 수 있으며, 이를 위해 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126)는 레이저의 크기를 확장시키지 않되, 이동방향을 지속적으로 변경하여 레이저의 조사영역을 확장시키는 것일 수 있다.
또한 라이다 장치(100)가 3차원으로 스캔을 하기 위하여 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126)는 레이저의 이동방향을 서로 다른 방향으로 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 스캐닝부(121)는 지면과 수직한 방향으로 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하며, 제2 스캐닝부(126)는 지면과 수평한 방향으로 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경할 수 있다.
또한 라이다 장치(100)에서 제1 스캐닝부(121)는 레이저 출력부(110)로부터 조사영역이 점 형태인 레이저를 전달받는 반면, 제2 스캐닝부(126)는 제1 스캐닝부(121)로부터 조사영역이 선 형태인 레이저를 전달 받을 수 있다. 따라서 제2 스캐닝부(126)는 제1 스캐닝부(121) 보다 크기가 클 수 있다. 또한 이에 따라, 크기가 작은 제1 스캐닝부(121)가 크기가 큰 제2 스캐닝부(126) 보다 스캐닝속도가 빠를 수 있다. 여기서 스캐닝 속도는 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하는 속도를 의미할 수 있다.
또한 라이다 장치(100)는 스캔영역(150)을 향해 조사된 레이저가 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사되는 경우, 반사된 레이저를 감지하여 거리를 측정하는 장치이다. 여기서 레이저는 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)의 색상, 재질 또는 대상체(160)를 향해 조사되는 레이저의 입사각 등에 따라 사방으로 난반사될 수 있다. 따라서 먼 거리에 있는 대상체(160)의 거리를 측정하기 위해 센서부(130)에서 감지할 수 있는 레이저의 양을 증가시켜야 할 수 있으며, 이를 위해 대상체(160)에서 반사된 레이저는 제1 스캐닝부(121) 및 제2 스캐닝부(126) 중 크기가 큰 제2 스캐닝부(126)만을 통하여 센서부(130)를 향해 조사될 수 있다.
따라서 상술한 기능을 원활히 수행할 수 있도록, 라이다 장치(100)의 제1 스캐닝부(121)는 노딩미러를 포함할 수 있으며, 라이다 장치(100)의 제2 스캐닝부(126)는 회전 다면 미러를 포함할 수 있다.
이하에서는 제1 스캐닝부(121)는 노딩미러를 포함하며, 제2 스캐닝부(126)는 회전 다면 미러를 포함하는 라이다 장치에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
4.1 라이다 장치의 구성
도 4는 일 실시예에 따른 라이다 장치에 관한 것이다.
도 4는 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(100)는 레이저 출력부(110), 노딩미러(122), 회전 다면 미러(127) 및 센서부(130)를 포함할 수 있다.
상기 레이저 출력부(110) 및 상기 센서부(130)은 도 1 및 도 2에서 설명되었으므로, 이하에서 상기 레이저 출력부(110) 및 상기 센서부(130)에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3에서 전술된 제1 스캐닝부(121)는 노딩미러(122)를 포함할 수 있으며, 제2 스캐닝부(126)는 회전 다면 미러(127)를 포함할 수 있다.
상기 노딩미러(122)는 전술한 제1 스캐너부(121)의 일 구현예일 수 있다. 상기 노딩미러(122)는 일 축을 기준으로 기 설정된 각도 범위에서 노딩할 수 있으며, 두 축을 기준으로 기 설정된 각도 범위에서 노딩할 수도 있다. 이 때, 상기 노딩미러(122)가 일 축을 기준으로 기 설정된 각도 범위에서 노딩할 경우 상기 노딩미러에서 조사된 레이저의 조사영역은 선 형태일 수 있다. 또한, 상기 노딩미러(122)가 두 축을 기준으로 기 설정된 각도 범위에서 노딩할 경우 상기 노딩미러에서 조사된 레이저의 조사영역은 면 형태일 수 있다.
또한 상기 노딩미러(122)의 노딩속도는 기 설정된 각도 전 범위에서 동일할 수 있으며, 기 설정된 각도 전 범위에서 상이할 수도 있다. 예를 들어, 상기 노딩미러(122)는 기 설정된 각도 전 범위에서 동일한 각속도로 노딩할 수 있다. 또한 예를 들어, 상기 노딩미러(122)는 기 설정된 각도의 양 끝에서 상대적으로 느리며, 기 설정된 각도의 중앙 부분에서 상대적으로 빠른 각 속도로 노딩할 수 있다.
또한 상기 노딩미러(122)는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저를 전달받아 반사하며, 기 설정된 각도 범위에서 노딩함에 따라 상기 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 레이저의 조사영역은 선 또는 면 형태로 확장될 수 있다.
또한, 상기 회전 다면 미러(127)는 전술한 상기 제2 스캐너(126)의 일 구현예일 수 있다. 상기 회전 다면 미러(127)는 일 축을 기준으로 회전할 수 있다. 여기서 상기 회전 다면 미러(127)는 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저를 전달받아 반사하며, 일 축을 기준으로 회전함에 따라 상기 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경시킬 수 있다. 그리고 이에 따라, 상기 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있으며, 결과적으로 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(310)을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 회전 다면 미러(127)의 회전속도는 회전하는 각도 전 범위에서 동일할 수 있으며, 회전하는 각도 범위에서 서로 상이할 수도 있다. 예를 들어, 상기 회전 다면 미러(127)에서 조사되는 레이저의 방향이 스캔영역(310)의 중심부분을 향할 때 회전속도가 상기 회전 다면 미러(127)에서 조사되는 레이저의 방향이 스캔영역(310)의 사이드 부분을 향할 때 회전속도보다 상대적으로 느릴 수 있다. 또한 상기 회전 다면 미러(127)의 회전 차수에 따라서 회전속도가 서로 다를 수 있다.
또한 상기 라이다 장치(100)의 수직 시야각을 수평 시야각보다 좁게 설정하는 경우, 상기 노딩미러(122)는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 이동방향을 지면에 대하여 수직인 방향으로 지속적으로 변경시켜 레이저의 조사영역을 지면에 대하여 수직 방향인 선 형태로 확장시킬 수 있다. 그리고 이 때, 상기 회전 다면미러(127)는 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저의 이동방향을 지면에 대하여 수평인 방향으로 지속적으로 변경시켜 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(310)을 면 형태로 확장시킬 수 있다. 따라서 상기 노딩미러(122)는 수직으로 스캔영역(310)을 확장시키며, 상기 회전 다면 미러(127)는 수평으로 스캔영역(310)을 확장시킬 수 있다.
또한 상기 노딩미러(122)는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저를 반사시키므로 상기 노딩미러(122)의 크기는 상기 레이저의 직경과 유사할 수 있다. 그러나 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저는 조사영역이 선 형태이므로 상기 회전 다면 미러(127)의 크기는 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저를 반사시키기 위해 상기 조사영역의 크기 이상일 수 있다. 따라서 상기 노딩미러(122)의 크기가 상기 회전 다면 미러(127)의 크기보다 작을 수 있으며, 상기 노딩미러(122)의 노딩속도는 상기 회전 다면 미러(127)의 회전속도보다 빠를 수 있다.
이하에서는 상술한 구성을 가지는 상기 라이다 장치(100)의 레이저 조사 방법 및 레이저 수광 방법에 대하여 설명하기로 한다.
4.2 라이다 장치의 동작
다시 도 4를 참조하면, 상기 라이다 장치(100)의 상기 레이저가 출사될 때부터 감지될 때까지 레이저의 이동경로를 알 수 있다. 구체적으로, 상기 라이다 장치(100)의 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저는 상기 노딩미러(122)를 통하여 상기 회전 다면 미러(127)를 향해 조사되며, 상기 회전 다면 미러(127)를 향해 조사된 상기 레이저는 상기 회전 다면 미러(127)를 통해 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 향해 조사될 수 있다. 또한 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 상기 레이저는 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사되어 상기 회전 다면 미러(127)를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있다. 또한 상기 센서부(130)는 상기 회전 다면 미러(127)를 통하여 조사된 상기 레이저를 감지할 수 있다.
4.2.1 라이다 장치의 조사 방법
라이다 장치(100)는 레이저를 이용하여 라이다 장치(100)로부터 대상체(160)까지의 거리를 측정하기 위한 장치일 수 있다. 따라서 라이다 장치(100)는 대상체(160)를 향해 레이저를 조사해야 하며, 이에 따라 라이다 장치(100)는 효율적으로 대상체(160)와의 거리를 측정하기 위한 조사방법을 가질 수 있다. 여기서 조사방법은 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저가 스캔영역(150)상에 위치하는 대상체(160)에 도달하기까지의 조사경로를 결정하고, 스캔영역(150)을 결정하기 위한 방법을 포함할 수 있다. 따라서 이하에서는 상기 라이다 장치(100)의 조사경로 및 스캔영역(150)에 대하여 설명하기로 한다.
구체적으로, 상기 레이저 출력부(110)에서 상기 노딩미러(122)를 향하여 레이저를 출사시킬 수 있으며, 상기 노딩미러(122)는 출사된 레이저를 전달받아 반사하여 상기 회전 다면 미러(127)를 향해 조사시킬 수 있으며, 상기 회전 다면 미러(127)는 조사된 레이저를 전달받아 반사하여 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 향해 조사시킬 수 있다.
이 때, 상기 레이저 출력부(110)에서 상기 노딩미러(122)를 향해 레이저를 출사할 수 있으며, 이 때 상기 출사된 레이저의 조사영역은 점 형태일 수 있다.
여기서, 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저는 상기 노딩미러(122)를 통하여 상기 회전 다면 미러(127)를 향해 조사될 수 있다. 이 때, 상기 노딩미러(122)에서 조사영역이 점 형태인 상기 레이저의 조사방향을 변경하여 상기 레이저의 조사영역을 선 형태로 확장시킬 수 있다. 즉, 상기 노딩미러(122)는 상기 레이저 출력부(110)로부터 조사영역이 점 형태인 레이저를 전달 받아 조사영역이 선 형태인 레이저를 상기 회전 다면 미러(127)를 향해 조사할 수 있다.
이 때, 상기 노딩미러(122)는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 이동방향을 지면에 대하여 수직인 방향으로 지속적으로 변경시켜 레이저의 조사영역을 지면에 대하여 수직 방향인 선 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저는 상기 회전 다면 미러(127)를 통하여 상기 스캔영역(150)을 향해 조사될 수 있다. 이 때, 상기 회전 다면 미러(127)에서 조사영역이 선 형태인 상기 레이저의 조사방향을 변경하여 상기 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다. 즉, 상기 회전 다면 미러(127)는 조사영역이 선 형태인 레이저를 상기 노딩미러(122)로부터 전달 받아 조사영역이 면 형태인 레이저를 상기 스캔영역(150)을 향해 조사할 수 있다. 그리고 상기 회전 다면 미러(127)에서 조사영역이 면 형태인 레이저를 조사함으로써 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 상기 회전 다면 미러(127)는 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저의 이동방향을 지면에 대하여 수평인 방향으로 지속적으로 변경시켜 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다.
또한 이 경우, 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)은 상기 노딩미러(122)의 기 설정된 각도 및 상기 회전 다면 미러(127)의 반사면의 수에 기초하여 결정될 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치(100)의 시야각이 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 노딩미러(122)가 지면에 대하여 수직한 방향으로 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하는 경우 상기 라이다 장치(100)의 수직시야각은 상기 노딩미러(122)의 기 설정된 각도에 기초하여 결정될 수 있다. 또한 상기 회전 다면 미러(127)가 지면에 대하여 수평한 방향으로 레이저의 이동방향을 지속적으로 변경하는 경우 상기 라이다 장치(100)의 수평시야각은 상기 회전 다면 미러(127)의 반사면의 수에 기초하여 결정될 수 있다.
4.2.2 라이다 장치의 수광 방법
라이다 장치(100)는 레이저를 이용하여 라이다 장치(100)로부터 대상체(160)까지의 거리를 측정하기 위한 장치일 수 있다. 따라서 대상체(160)로부터 반사된 레이저를 감지하여야 하며, 이에 따라 라이다 장치(100)는 효율적으로 대상체(160)와의 거리를 측정하기 위한 수광방법을 가질 수 있다. 여기서 수광방법은 대상체(160)에서 반사된 레이저가 센서부(130)에 도달하기까지의 수광경로를 결정하고, 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양을 결정하기 위한 방법을 포함할 수 있다. 따라서 이하에서 상기 라이다 장치(100)의 수광경로 및 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양에 대하여 설명하기로 한다.
구체적으로, 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 레이저는 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사될 수 있다. 또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저는 상기 회전 다면 미러(127)를 향할 수 있으며, 상기 회전 다면 미러(127)는 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저를 전달받아 반사하여 상기 센서부(130)를 향해 조사할 수 있다. 이 때, 상기 대상체(160)의 색상, 재질 등 또는 상기 레이저의 입사각 등에 따라 상기 대상체(160)로부터 반사되는 레이저의 성질이 달라질 수 있다.
또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저는 상기 회전 다면 미러(127)를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있다. 즉, 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저는 상기 회전 다면 미러만(127)을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있으며, 상기 노딩미러(122) 및 상기 회전 다면 미러(127) 모두를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되지 않을 수 있다. 또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저는 상기 회전 다면 미러만(127)을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있으며, 상기 노딩미러(122) 및 상기 회전 다면 미러(127) 모두를 통하지 않고 상기 센서부(130)를 향해 조사되지 않을 수 있다. 따라서 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양은 상기 회전 다면 미러(127)에 기초하여 결정될 수 있다.
여기서 상기 대상체로(160)부터 반사된 레이저를 상기 회전 다면 미러(127)만을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되게 하는 것은 상기 노딩미러(122) 및 상기 회전 다면 미러(127) 모두를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되게 하는 것보다 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양을 증가시킬 수 있으며, 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양을 보다 고르게할 수 있다.
구체적으로 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저를 상기 회전 다면 미러(127)만을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되게 하는 경우 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양은 상기 회전 다면 미러(127)의 반사면의 크기 및 상기 회전 다면 미러(127)의 회전 각도에 기초하여 결정될 수 있다.
이에 반해 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저를 상기 노딩미러(122) 및 상기 회전 다면 미러(127) 모두 를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되게 하는 경우 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양은 상기 노딩미러(122)의 크기, 상기 노딩미러(122)의 노딩 각도, 상기 회전 다면 미러(127)의 반사면의 크기 및 상기 회전 다면 미러(127)의 회전 각도에 기초하여 결정될 수 있다. 즉, 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양은 상기 노딩미러(122)의 크기와 상기 회전 다면 미러(127)의 크기 중 더 작은 크기를 가진 것에 기초하여 결정될 수 있으며, 상기 노딩미러(122)의 노딩각도 및 상기 회전 다면 미러(127)의 회전각도에 의해서 달라질 수 있다. 따라서 상기 회전 다면 미러만(127)을 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사되게 하는 경우보다 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양이 작으며, 상기 센서부(130)에 도달하는 레이저의 양의 변화가 클 수 있다.
5. 회전 다면 미러(Rotating Polygon mirror)
5.1 구조
도 5는 일 실시예에 따른 회전 다면 미러를 나타내기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 회전 다면 미러(1100)는 반사면(1120), 및 몸체(1110)를 포함할 수 있으며, 상기 몸체(1110)의 상부(1112)와 하부(1111)를 중심을 수직으로 관통하는 회전축(1130)을 중심으로 회전할 수 있다. 다만 상기 회전 다면 미러(1100)는 상술한 구성 중 일부만으로 구성될 수 있으며, 더 많은 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 회전 다면 미러(1100)는 반사면(1120) 및 몸체(1110)를 포함할 수 있으며, 상기 몸체(1110)는 하부(1111)만으로 구성 될 수 있다. 이 때 상기 반사면(1120)은 상기 몸체(1110)의 하부(1111)에 지지될 수 있다.
상기 반사면(1120)은 전달받은 레이저를 반사하기 위한 면으로 반사 미러, 반사가능한 플라스틱 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 반사면(1120)은 상기 몸체(1110)의 상부(1111) 및 하부(1112)를 제외한 옆면에 설치될 수 있으며, 상기 회전축(1130)과 상기 각 반사면(1120)의 법선이 직교하도록 설치될 수 있다. 이는 상기 각 반사면(1120)에서 조사되는 레이저의 스캔영역을 동일하게하여 동일한 스캔영역을 반복적으로 스캔하기 위함일 수 있다.
또한 상기 반사면(1120)은 상기 몸체(1110)의 상부(1111) 및 하부(1112)를 제외한 옆면에 설치될 수 있으며, 상기 각 반사면(1120)의 법선이 상기 회전축(1130)과 각각 상이한 각도를 가지도록 설치될 수 있다. 이는 상기 각 반사면(1120)에서 조사되는 레이저의 스캔영역을 상이하게하여 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키기 위함일 수 있다.
또한 상기 반사면(1120)은 직사각형 형태일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 삼각형, 사다리꼴 등 다양한 형태일 수 있다.
또한 상기 몸체(1110)는 상기 반사면(1120)을 지지하기 위한 것으로 상부(1112), 하부(1111) 및 상부(1112)와 하부(1111)를 연결하는 기둥(1113)을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 기둥(1113)은 상기 몸체(1110)의 상부(1112) 및 하부(1111)의 중심을 연결하도록 설치될 수 있으며, 상기 몸체(1110)의 상부(1112) 및 하부(1111)의 각 꼭지점을 연결하도록 설치될 수도 있고, 상기 몸체(1110)의 상부(1112) 및 하부(1111)의 각 모서리를 연결하도록 설치될 수도 있으나, 상기 몸체(1110)의 상부(1112) 및 하부(1111)를 연결하여 지지하기 위한 구조에 한정은 없다.
또한 상기 몸체(1110)는 회전하기 위한 구동력을 전달받기 위해서 구동부(1140)에 체결될 수 있으며, 상기 몸체(1110)의 하부(1111)를 통하여 구동부(1140)에 체결될 수도 있고, 상기 몸체(1110)의 상부(1112)를 통하여 구동부(1140)에 체결될 수도 있다.
또한 상기 몸체(1110)의 상부(1112) 및 하부(1111)는 다각형의 형태일 수 있다. 이 때, 상기 몸체(1110)의 상부(1112)와 상기 몸체(1110)의 하부(1111)의 형태는 동일할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 상기 몸체(1110)의 상부(1112)와 상기 몸체(1110)의 하부(1111)의 형태가 서로 상이할 수도 있다.
또한 상기 몸체(1110)의 상부(1112) 및 하부(1111)는 크기가 동일할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고 상기 몸체(1110)의 상부(1112)와 상기 몸체(1110)의 하부(1111)의 크기가 서로 상이할 수도 있다.
또한 상기 몸체(1110)의 상부(1112) 및/또는 하부(1111)는 공기가 지나다닐 수 있는 빈 공간을 포함할 수 있다.
도 5에서는 상기 회전 다면 미러(1100)가 4개의 반사면(1120)을 포함하는 4각 기둥 형태의 육면체로 설명이 되어 있으나, 상기 회전 다면미러(1100)의 반사면(1120)이 반드시 4개인 것은 아니며, 반드시 4각 기둥 형태의 6면체인 것은 아니다.
또한 상기 회전 다면 미러(1100)의 회전 각도를 탐지하기 위하여, 라이다 장치는 인코더부를 더 포함할 수 있다. 또한 라이다 장치는 상기 탐지된 회전 각도를 이용하여 상기 회전 다면 미러(1100)의 동작을 제어할 수 있다. 이 때, 상기 인코더부는 상기 회전 다면 미러(1100)에 포함될 수도 있고, 상기 회전 다면 미러(1100)와 이격되어 배치될 수도 있다.
5.2 시야각 (FOV : Field Of View)
라이다 장치는 그 용도에 따라 요구되는 시야각(FOV)이 다를 수 있다. 예를 들어, 3차원 지도(3D Mapping)을 위한 고정형 라이다 장치의 경우는 수직, 수평방향으로 최대한 넓은 시야각을 요구할 수 있으며, 차량에 배치되는 라이다 장치의 경우는 수평방향으로 상대적으로 넓은 시야각에 비해 수직방향으로 상대적으로 좁은 시야각을 요구할 수 있다. 또한 드론(Dron)에 배치되는 라이다의 경우는 수직, 수평방향으로 최대한 넓은 시야각을 요구 할 수 있다.
또한 라이다 장치의 스캔영역은 회전 다면 미러의 반사면의 수에 기초하여 결정될 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치의 시야각이 결정될 수 있다. 따라서 요구되는 라이다 장치의 시야각에 기초하여 회전 다면 미러의 반사면의 수를 결정 할 수 있다.
5.2.1 반사면의 수와 시야각
도 6 내지 도 8은 반사면의 수와 시야각의 관계에 대하여 설명하는 도면이다.
도 6 내지 도 8에는 반사면이 3개, 4개, 5개인 경우에 대하여 설명하나, 상기 반사면의 수는 정해져있지 않으며, 반사면의 수가 다른 경우 이하 설명을 유추하여 손쉽게 계산할 수 있을 것이다. 또한 도 6 내지 도 8에는 몸체의 상부 및 하부가 정다각형인 경우에 대하여 설명하나, 몸체의 상부 및 하부가 정다각형이 아닌 경우에도 이하 설명을 유추하여 손쉽게 계산할 수 있다.
도 6은 상기 반사면의 수가 3개이며 상기 몸체의 상부 및 하부가 정삼각형 형태인 회전 다면 미러(1200)의 시야각에 대하여 설명하기 위한 상면도이다.
도 6를 잠조하면, 레이저(1250)는 상기 회전 다면 미러(1200)의 회전축(1240)과 일치하는 방향으로 입사될 수 있다. 여기서, 상기 회전 다면 미러(1200)의 상부는 정삼각형 형태이므로 3개의 반사면이 이루는 각도는 각 60도 일 수 있다. 그리고 도 6을 참조하면, 상기 회전 다면 미러(1200)가 시계방향으로 조금 회전하여 위치하는 경우 상기 레이저는 도면상에서 위쪽부분으로 반사되며, 상기 회전 다면 미러가 반시계방향으로 조금 회전하여 위치하는 경우 상기 레이저는 도면상에서 아래쪽부분으로 반사될 수 있다. 따라서 도 6을 참조하여 반사되는 레이저의 경로를 계산하면 상기 회전 다면 미러의 최대 시야각을 알 수 있다.
예를 들어, 상기 회전 다면 미러(1200)의 1번 반사면을 통하여 반사되는 경우, 반사된 레이저는 상기 입사된 레이저(1250)와 위쪽으로 120도의 각도로 반사될 수 있다. 또한 상기 회전 다면 미러의 3번 반사면을 통하여 반사되는 경우, 반사된 레이저는 상기 입사된 레이저와 아래쪽으로 120도의 각도로 반사될 수 있다.
따라서 상기 회전 다면 미러(1200)의 상기 반사면의 수가 3개이며, 상기 몸체의 상부 및 하부가 정삼각형 형태인 경우, 상기 회전 다면 미러의 최대 시야각은 240도 일 수 있다.
도 7는 상기 반사면의 수가 4개이며 상기 몸체의 상부 및 하부가 정사각형 형태인 회전 다면 미러의 시야각에 대하여 설명하기 위한 상면도이다.
도 7를 참조하면, 레이저(1350)는 상기 회전 다면 미러(1300)의 회전축(1340)과 일치하는 방향으로 입사될 수 있다. 여기서, 상기 회전 다면 미러(1300)의 상부는 정사각형 형태 이므로 4개의 반사면이 이루는 각도는 각 90도 일 수 있다. 그리고 도 7을 참조하면 상기 회전 다면 미러(1300)가 시계방향으로 조금 회전하여 위치하는 경우 상기 레이저는 도면상에서 위쪽부분으로 반사되며, 상기 회전 다면 미러(1300)가 반시계방향으로 조금 회전하여 위치하는 경우 상기 레이저는 도면상에서 아래쪽부분으로 반사될 수 있다. 따라서 도 7을 참조하여 반사되는 레이저의 경로를 계산하면 상기 회전 다면 미러(1300)의 최대 시야각을 알 수 있다.
예를 들어, 상기 회전 다면 미러(1300)의 1번 반사면을 통하여 반사되는 경우, 반사된 레이저는 상기 입사된 레이저(1350)와 위쪽으로 90도의 각도로 반사될 수 있다. 또한 상기 회전 다면 미러(1300)의 4번 반사면을 통하여 반사되는 경우, 반사된 레이저는 상기 입사된 레이저(1350)와 아래쪽으로 90도의 각도로 반사될 수 있다.
따라서 상기 회전 다면 미러(1300)의 상기 반사면의 수가 4개이며, 상기 몸체의 상부 및 하부가 정사각형 형태인 경우, 상기 회전 다면 미러(1300)의 최대 시야각은 180도 일 수 있다.
도 8는 상기 반사면의 수가 5개이며 상기 몸체의 상부 및 하부가 정오각형 형태인 회전 다면 미러의 시야각에 대하여 설명하기 위한 상면도이다.
도 8를 참조하면, 레이저(1450)는 상기 회전 다면 미러(1400)의 회전축(1440)과 일치하는 방향으로 입사될 수 있다. 여기서, 상기 회전 다면 미러(1400)의 상부는 정오각형 형태 이므로 5개의 반사면이 이루는 각도는 각 108도 일 수 있다. 그리고 도 8을 참조하면, 상기 회전 다면 미러(1400)가 시계방향으로 조금 회전하여 위치하는 경우 상기 레이저는 도면상에서 위쪽부분으로 반사되며, 상기 회전 다면 미러(1400)가 반시계방향으로 조금 회전하여 위치하는 경우 상기 레이저는 도면상에서 아래쪽부분으로 반사될 수 있다. 따라서 도 8을 참조하여 반사되는 레이저의 경로를 계산하면 상기 회전 다면 미러의 최대 시야각을 알 수 있다.
예를 들어, 상기 회전 다면 미러(1400)의 1번 반사면을 통하여 반사되는 경우, 반사된 레이저는 상기 입사된 레이저(1450)와 위쪽으로 72도의 각도로 반사될 수 있다. 또한 상기 회전 다면 미러(1400)의 5번 반사면을 통하여 반사되는 경우, 반사된 레이저는 상기 입사된 레이저(1450)와 아래쪽으로 72도의 각도로 반사될 수 있다.
따라서 상기 회전 다면 미러(1400)의 상기 반사면의 수가 5개이며, 상기 몸체의 상부 및 하부가 정오각형 형태인 경우, 상기 회전 다면 미러의 최대 시야각은 144도 일 수 있다.
결과적으로 상술한 도 6 내지 도 8를 참조하면, 상기 회전 다면 미러의 반사면의 수가 N개이고, 상기 몸체의 상부 및 하부가 N각형인 경우, 상기 N각형의 내각을 세타라 하면, 상기 회전 다면 미러의 최대 시야각은 360도-2세타가 될 수 있다.
다만, 상술한 상기 회전 다면 미러의 시야각은 최대값을 계산한 것일 뿐이므로 라이다 장치에서 상기 회전 다면 미러에 의해 결정되는 시야각은 상기 계산한 최대값보다 작을 수 있다. 또한 이 때 라이다 장치는 상기 회전 다면 미러의 각 반사면의 일부분만을 스캐닝에 이용할 수 있다.
5.3 조사부분 및 수광부분
라이다 장치의 스캐닝부가 회전 다면 미러를 포함하는 경우 회전 다면 미러는 레이저 출력부에서 출사된 레이저를 라이다 장치의 스캔영역을 향해 조사하기위해 이용될 수 있으며, 스캔영역상에 존재하는 대상체로부터 반사된 레이저를 센서부로 수광시키기 위해 이용될 수 있다.
여기서 출사된 레이저를 라이다 장치의 스캔영역으로 조사하기 위해 이용되는 회전 다면 미러의 각 반사면의 일 부분을 조사부분으로 지칭하기로 한다. 또한 스캔영역상에 존재하는 대상체로부터 반사된 레이저를 센서부로 수광시키기 위한 회전 다면 미러의 각 반사면의 일 부분을 수광부분으로 지칭하기로 한다.
5.3.1 조사부분 및 수광부분을 갖는 회전 다면 미러
5.3.1.1 회전 다면 미러를 포함하는 라이다 장치의 회전 다면 미러
도 9는 일 실시예에 따른 회전 다면 미러의 조사부분 및 수광부분을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저는 점 형태의 조사영역을 가질 수 있으며, 회전 다면 미러(1500)의 반사면에 입사될 수 있다. 다만, 도 9에는 표현되지 않았으나, 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저는 선 또는 면 형태의 조사영역을 가질 수 있다.
상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저가 점 형태의 조사영역을 갖는 경우, 상기 회전 다면 미러(1500)에서 조사부분(1551)은 상기 출사된 레이저가 상기 회전 다면 미러와 만나는 점을 상기 회전 다면 미러의 회전방향으로 이은 선 형태가 될 수 있다. 따라서 이 경우 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1551)은 각 반사면에 상기 회전 다면 미러(1500)의 회전축(1510)과 수직한 방향의 선 형태로 위치할 수 있다.
또한 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1551)에서 조사되어, 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 레이저는 상기 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체로(160)부터 반사될 수 있으며, 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1530)는 조사된 레이저(1520)보다 큰 범위에서 반사될 수 있다. 따라서 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1530)는 조사된 레이저와 평행하며, 더 넓은 범위로 라이다 장치(100)로 수광 될 수 있다.
이 때, 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1530)는 상기 회전 다면 미러(1500)의 반사면의 크기보다 크게 전달될 수 있다. 그러나 상기 회전 다면 미러(1500)의 수광부분(1561)은 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1530)를 센서부(130)로 수광시키기 위한 부분으로 상기 회전 다면 미러(1500)의 반사면의 크기보다 작은 상기 반사면의 일 부분일 수 있다. 예를 들어, 도 9에서 표현된 바와 같이 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1530)가 상기 회전 다면 미러(1500)를 통해서 센서부(130)를 향해 전달되는 경우 상기 회전 다면 미러(1500)의 반사면 중 상기 센서부(130)를 향해 전달되도록 반사하는 부분이 수광부분(1561)이 될 수 있다. 따라서 상기 회전 다면 미러(1500)의 수광부분(1561)은 상기 반사면 중 상기 센서부(130)를 향해 전달되도록 반사하는 일 부분을 상기 회전 다면 미러(1500)의 회전방향으로 연장시킨 부분일 수 있다.
또한 상기 회전 다면 미러(1500)와 상기 센서부(130) 사이에 집광렌즈를 더 포함하는 경우, 상기 회전 다면 미러(1500)의 수광부분(1561)은 상기 반사면 중 상기 집광렌즈를 향해 전달되도록 반사하는 일 부분을 상기 회전 다면 미러(1500)의 회전방향으로 연장시킨 부분일 수 있다.
다만 도 9에서는 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1551)과 수광부분(1561)을 이격되어 있는 것처럼 설명하였으나, 상기 회전 다면 미러(1550)의 조사부분(1551)과 수광부분(1561)은 일부가 겹칠 수도 있으며, 상기 조사부분(1551)이 상기 수광부분(1561)의 내부에 포함 될 수도 있다.
5.3.1.2 제1 스캐닝부 및 회전 다면 미러를 포함하는 라이다 장치의 회전 다면 미러
도 10는 다른 일 실시예에 따른 회전 다면 미러의 조사부분 및 수광부분을 설명하기 위한 도면이다.
도 10를 참조하면, 제1 스캐닝부(121)에서 조사된 레이저는 선 형태의 조사영역을 가질 수 있으며, 회전 다면 미러(1500)의 반사면에 입사될 수 있다. 다만, 도 10에는 표현되지 않았으나, 상기 제1 스캐닝부(121)에서 조사된 레이저는 면 형태의 조사영역을 가질 수도 있다.
상기 제1 스캐닝부(121)에서 조사된 레이저가 선 형태의 조사영역을 갖는 경우, 상기 회전 다면 미러(1500)에서 조사부분(1552)은 상기 조사된 레이저의 조사영역이 상기 회전 다면 미러(1500)와 만나는 선 형태의 점군을 상기 회전 다면 미러(1500)의 회전방향으로 이은 면 형태가 될 수 있다. 따라서 이 경우 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1552)은 각 반사면에 상기 회전 다면 미러의 회전축(1510)과 수직한 법선을 가진 면 형태로 위치할 수 있다.
또한 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1552)에서 조사되어, 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 레이저는 상기 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사될 수 있으며, 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1530)는 조사된 레이저보다 큰 범위에서 반사될 수 있다. 따라서 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1530)는 조사된 레이저(1520)와 평행하며, 더 넓은 범위로 라이다 장치(100)로 수광 될 수 있다.
이 때, 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1530)는 상기 회전 다면 미러(1500)의 반사면의 크기보다 크게 전달될 수 있다. 그러나 상기 회전 다면 미러(1500)의 수광부분(1562)은 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1530)를 센서부(130)로 수광시키기 위한 부분으로 상기 회전 다면 미러(1500)의 반사면의 크기보다 작은 상기 반사면의 일 부분일 수 있다. 예를 들어, 도 10에서 표현된 바와 같이 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1530)가 상기 회전 다면 미러(1500)를 통해서 센서부(130)를 향해 전달되는 경우 상기 회전 다면 미러(1500)의 반사면 중 상기 센서부(130)를 향해 전달되도록 반사하는 부분이 수광부분(1562)이 될 수 있다. 따라서 상기 회전 다면 미러(1500)의 수광부분(1562)은 상기 반사면 중 상기 센서부(130)를 향해 전달되도록 반사하는 일 부분을 상기 회전 다면 미러(1500)의 회전방향으로 연장시킨 부분일 수 있다.
또한 상기 회전 다면 미러(1500)와 상기 센서부(130) 사이에 집광렌즈를 더 포함하는 경우, 상기 회전 다면 미러(1500)의 수광부분(1562)은 상기 반사면 중 상기 집광렌즈를 향해 전달되도록 반사하는 일 부분을 상기 회전 다면 미러(1500)의 회전방향으로 연장시킨 부분일 수 있다.
다만 도 10에서는 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1552)과 수광부분(1562)을 이격되어 있는 것처럼 설명하였으나, 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1552)과 수광부분(1562)은 일부가 겹칠 수도 있으며, 상기 조사부분(1552)이 상기 수광부분(1562)의 내부에 포함될 수도 있다.
5.3.1.3 노딩미러 및 회전 다면 미러를 포함하는 라이다 장치의 회전 다면 미러
도 11는 또 다른 일 실시예에 따른 회전 다면 미러의 조사부분 및 수광부분을 설명하기 위한 도면이다.
도 11를 참조하면, 노딩미러(122)에서 조사된 레이저는 선 형태의 조사영역을 가질 수 있으며, 회전 다면 미러(1500)의 반사면에 입사될 수 있다. 다만, 도 11에는 표현되지 않았으나, 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저는 면 형태의 조사영역을 가질 수도 있다.
상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저가 선 형태의 조사영역을 갖는 경우, 상기 회전 다면 미러(1500)에서 조사부분(1553)은 상기 조사된 레이저의 조사영역이 상기 회전 다면 미러(1500)와 만나는 선을 상기 회전 다면 미러(1500)의 회전방향으로 이은 면 형태가 될 수 있다. 따라서 이 경우 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1553)은 각 반사면에 상기 회전 다면 미러(1500)의 회전축(1510)과 수직한 방향의 법선을 가진 면 형태로 위치할 수 있다.
또한 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1563)에서 조사되어, 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 레이저는 상기 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사될 수 있으며, 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1530)는 조사된 레이저(1520)보다 큰 범위에서 반사될 수 있다. 따라서 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1530)는 조사된 레이저(1520)와 평행하며 더 넓은 범위로 라이다 장치로 수광 될 수 있다.
이 때, 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1530)는 상기 회전 다면 미러(1500)의 반사면의 크기보다 크게 전달될 수 있다. 그러나 상기 회전 다면 미러(1500)의 수광부분(1563)은 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1530)를 센서부(130)로 수광시키기 위한 부분으로 상기 회전 다면 미러(1500)의 반사면의 크기보다 작은 상기 반사면의 일 부분일 수 있다. 예를 들어, 도 11에서 표현된 바와 같이 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1530)가 상기 회전 다면 미러(1500)를 통해서 센서부(130)를 향해 전달되는 경우 상기 회전 다면 미러(1500)의 반사면 중 상기 센서부(130)를 향해 전달되도록 반사하는 부분이 수광부분(1563)이 될 수 있다. 따라서 상기 회전 다면 미러(1500)의 수광부분(1563)은 상기 반사면 중 상기 센서부(130)를 향해 전달되도록 반사하는 일 부분을 상기 회전 다면 미러(1500)의 회전방향으로 연장시킨 부분일 수 있다.
또한 상기 회전 다면 미러(1500)와 상기 센서부(130) 사이에 집광렌즈를 더 포함하는 경우, 상기 회전 다면 미러(1500)의 수광부분(1563)은 상기 반사면 중 상기 집광렌즈를 향해 전달되도록 반사하는 일 부분을 상기 회전 다면 미러(1500)의 회전방향으로 연장시킨 부분일 수 있다.
다만 도 11에서는 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1553)과 수광부분(1563)을 이격되어 있는 것처럼 설명하였으나, 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1553)과 수광부분(1563)은 일부가 겹칠 수도 있으며, 상기 조사부분(1553)이 상기 수광부분(1563)의 내부에 포함될 수도 있다.
5.3.2. 조사부분 및 수광부분을 가지는 회전 다면 미러를 포함하는 라이다 장치의 조사경로 및 수광경로
라이다 장치의 레이저 출력부에서 출사된 레이저가 스캔영역상에 위치하는 대상체에 도달하지까지의 경로를 조사경로라고 지칭하며, 대상체에서 반사된 레이저가 센서부에 도달하기 까지의 경로를 수광경로라 지칭하기로 한다.
이하에서는 조사부분 및 수광부분을 가지는 회전 다면 미러를 포함하는 라이다 장치의 조사경로 및 수광경로에 대하여 설명하기로 한다.
5.3.2.1 회전 다면 미러를 포함하는 라이다 장치
다시 도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(100)는 레이저 출력부(110), 회전 다면 미러(1500), 센서부(130)를 포함할 수 있다.
여기서 상기 라이다 장치(100)의 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저는 상기 회전 다면 미러(1500)를 통하여 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 향해 조사 될 수 있다.
구체적으로, 상기 레이저 출력부(110)에서 상기 회전 다면 미러(1500)를 향하여 레이저를 출사시킬 수 있으며, 상기 회전 다면 미러(1500)는 출사된 레이저를 전달받아 반사하여 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 향해 조사시킬 수 있다. 이 때 상기 출사된 레이저의 조사영역은 점 형태일 수 있다.
이 때, 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1551)은 상기 출사된 레이저가 상기 회전 다면 미러(1500)와 만나는 점을 상기 회전 다면 미러(1500)의 회전방향으로 이은 선 형태가 될 수 있다. 따라서 이 경우 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1551)은 각 반사면에 상기 회전 다면 미러(1500)의 회전축(1510)과 수직한 방향의 선 형태로 위치할 수 있다.
그리고 상기 라이다 장치(100)의 조사경로는 상기 레이저 출력부(110)에서 시작하여 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1551)을 통해 스캔영역(150)까지 이어지는 경로일 수 있다. 따라서 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1551)은 상기 라이다 장치(100)의 조사경로에 포함될 수 있다.
또한 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 레이저는 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사되어 상기 회전 다면 미러(1500)를 통하여 센서부(130)를 향해 전달될 수 있다.
구체적으로, 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 레이저는 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사될 수 있다. 또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저는 상기 회전 다면 미러(1500)를 향할 수 있으며, 상기 회전 다면 미러(1500)는 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1530)를 전달받아 반사하여 상기 센서부(130)를 향해 조사할 수 있다.
이 때, 상기 회전 다면 미러(1500)의 수광부분(1561)은 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1530)를 상기 센서부(130)로 수광시키기 위한 부분으로 상기 회전 다면 미러(1500)의 반사면의 크기보다 작은 상기 반사면의 일 부분일 수 있다. 따라서 이 경우, 상기 회전 다면 미러(1500)의 수광부분(1561)은 상기 반사면 중 상기 센서부(130)를 향해 전달되도록 반사하는 일 부분을 상기 회전 다면 미러(1500)의 회전방향으로 연장시킨 부분일 수 있다.
그리고 상기 라이다 장치(100)의 수광경로는 상기 대상체(160)로부터 시작하여 상기 회전 다면 미러(1500)의 수광부분(1561)을 통해 센서부(130)까지 이어지는 경로일 수 있다. 따라서 상기 회전 다면 미러(1500)의 수광부분(1561)은 상기 라이다 장치(100)의 수광경로에 포함될 수 있다.
또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저(1530)는 상기 회전 다면 미러(1500)를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있다. 즉, 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저(1530)는 상기 회전 다면 미러(1500)를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있으며, 상기 회전 다면 미러(1500)와 상기 센서부(130) 사이에 집광렌즈 등 다른 광학장치가 포함 될 수 있다.
5.3.2.2 제1 스캐닝부 및 회전 다면 미러를 포함하는 라이다 장치
다시 도 10를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저 출력부(110), 제1 스캐닝부(121), 회전 다면 미러(1500) 및 센서부(130)를 포함할 수 있다.
여기서 상기 라이다 장치(100)의 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저는 상기 제1 스캐닝부(121) 및 상기 회전 다면 미러(1500)를 통하여 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 향해 조사 될 수 있다.
구체적으로, 상기 레이저 출력부(110)에서 상기 제1 스캐닝부(121)를 향하여 레이저를 출사시킬 수 있으며, 상기 제1 스캐닝부(121)는 출사된 레이저를 전달받아 반사하여 상기 회전 다면 미러(1500)를 향해 조사시킬 수 있으며, 상기 회전 다면 미러(1500)는 조사된 레이저를 전달받아 반사하여 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사시킬 수 있다. 이 때 상기 출사된 레이저의 조사영역은 점 형태일 수 있으며, 상기 제1 스캐닝부(121)에서 조사된 레이저의 조사영역은 선 또는 면 형태일 수 있다.
상기 제1 스캐닝부(121)에서 조사된 레이저가 선 형태의 조사영역을 갖는 경우, 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1552)은 상기 조사된 레이저의 조사영역이 상기 회전 다면 미러(1500)와 만나는 선을 상기 회전 다면 미러(1500)의 회전방향으로 이은 면 형태가 될 수 있다. 따라서 이 경우 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1552)은 각 반사면에 상기 회전 다면 미러(1500)의 회전축(1510)과 수직한 방향의 법선을 갖는 면 형태로 위치할 수 있다.
그리고 상기 라이다 장치(100)의 조사경로는 상기 레이저 출력부(110)에서 시작하여 상기 제1 스캐닝부(121)를 통해 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분을 향하며, 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1552)을 통해 스캔영역(150)까지 이어지는 경로일 수 있다. 따라서 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1552)은 상기 라이다 장치(100)의 조사경로에 포함 될 수 있다.
또한 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 레이저는 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사되어 상기 회전 다면 미러(1500)를 통하여 센서부(130)를 향해 전달될 수 있다.
구체적으로 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 레이저는 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역상(150)에 존재하는 대상체(160)로부터 반사될 수 있다. 또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1530)는 상기 회전 다면 미러(1500)를 향할 수 있으며, 상기 회전 다면 미러(1500)는 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1530)를 전달받아 반사하여 상기 센서부(130)를 향해 조사할 수 있다.
이 때, 상기 회전 다면 미러(1500)의 수광부분(1562)은 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1530)를 상기 센서부(130)로 수광시키기 위한 부분으로 상기 회전 다면 미러(1500)의 반사면의 크기보다 작은 상기 반사면의 일 부분일 수 있다. 따라서 이 경우, 상기 회전 다면 미러(1500)의 수광부분(1562)은 상기 반사면 중 상기 센서부(130)를 향해 전달되도록 반사하는 일 부분을 상기 회전 다면 미러(1500)의 회전방향으로 연장시킨 부분일 수 있다.
그리고 상기 라이다 장치(100)의 수광경로는 상기 대상체(160)로부터 시작하여 상기 회전 다면 미러(1500)의 수광부분(1562)을 통해 센서부(130)까지 이어지는 경로일 수 있다. 따라서 상기 회전 다면 미러(1500)의 수광부분(1562)은 상기 라이다 장치(100)의 수광경로에 포함될 수 있다.
또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저는 상기 회전 다면 미러(1500)를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있다. 즉, 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저(1530)는 상기 회전 다면 미러(1500)를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있으며, 상기 회전 다면 미러(1500)와 상기 센서부(130) 사이에 집광렌즈 등 다른 광학장치가 포함 될 수 있다.
5.3.2.3 노딩미러 및 회전 다면 미러를 포함하는 라이다 장치
다시 도 11을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치(100)는 레이저 출력부(110), 노딩미러(122), 회전 다면 미러(1500) 및 센서부(130)를 포함할 수 있다.
여기서 상기 라이다 장치(100)의 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저는 상기 노딩미러(122) 및 상기 회전 다면 미러(1500)를 통하여 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)을 향해 조사 될 수 있다.
구체적으로, 상기 레이저 출력부(110)에서 상기 노딩미러(122)를 향하여 레이저를 출사시킬 수 있으며, 상기 노딩미러(122)는 출사된 레이저를 전달받아 반사하여 상기 회전 다면 미러(1500)를 향해 조사시킬 수 있고, 상기 회전 다면 미러(1500)는 조사된 레이저를 전달 받아 반사하여 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조시시킬수 있다. 이 때 상기 출사된 레이저의 조사영역은 점 형태일 수 있으며, 상기 노딩미러에서 조사된 레이저의 조사영역은 선 또는 면 형태일 수 있다.
상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저가 선 형태의 조사영역을 갖는 경우, 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1553)은 상기 조사된 레이저의 조사영역이 상기 회전 다면 미러(1500)와 만나는 선을 상기 회전 다면 미러(1500)의 회전방향으로 이은 면 형태가 될 수 있다. 따라서 이 경우 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1553)은 각 반사면에 상기 회전 다면 미러(1500)의 회전축과 수직한 방향의 법선을 갖는 면 형태로 위치할 수 있다.
그리고 상기 라이다 장치(100)의 조사경로는 상기 레이저 출력부(110)에서 시작하여 상기 노딩미러(122)를 통해 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1553)을 향하며, 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1553)을 통해 스캔영역(150)까지 이어지는 경로일 수 있다. 따라서 상기 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1553)은 상기 라이다 장치(100)의 조사경로에 포함될 수 있다.
또한 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 레이저는 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사되어 상기 회전 다면 미러(1500)를 통하여 센서부(130)를 향해 전달될 수 있다.
구체적으로 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)으로 조사된 레이저는 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사될 수 있다. 또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1530)는 상기 회전 다면 미러(1500)를 향할 수 있으며, 상기 회전 다면 미러(1500)는 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1530)를 전달받아 반사하여 상기 센서부(130)를 향해 조사할 수 있다.
이 때, 상기 회전 다면 미러(1500)의 수광부분(1563)은 상기 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1530)를 상기 센서부(130)로 수광시키기 위한 부분으로 상기 회전 다면 미러(1500)의 반사면의 크기보다 작은 상기 반사면의 일 부분일 수 있다. 따라서 이 경우, 상기 회전 다면 미러(1500)의 수광부분(1563)은 상기 반사면 중 상기 센서부(130)를 향해 전달되도록 반사하는 일 부분을 상기 회전 다면 미러의 회전방향으로 연장시킨 부분일 수 있다.
그리고 상기 라이다 장치(100)의 수광경로는 상기 대상체(160)로부터 시작하여 상기 회전 다면 미러(1500)의 수광부분(1563)을 통해 센서부(130)까지 이어지는 경로일 수 있다. 따라서 상기 회전 다면 미러(1500)의 수광부분(1563)은 상기 라이다 장치(100)의 수광경로에 포함될 수 있다.
또한 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저(1530)는 상기 회전 다면 미러(1500)를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있다. 즉, 상기 대상체(160)로부터 반사된 상기 레이저(1530)는 상기 회전 다면 미러(1500)를 통하여 상기 센서부(130)를 향해 조사될 수 있으며, 상기 회전 다면 미러(1500)와 상기 센서부(130) 사이에 집광렌즈 등 다른 광학장치가 포함 될 수 있다.
5.3.3 조사부분 및 수광부분의 위치
5.3.3.1 조사부분 및 수광부분의 나뉨
도 12는 일 실시예에 따른 회전 다면 미러의 조사부분 및 수광부분의 위치관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1571) 및 수광부분(1581)은 나뉘어서 설정 될 수 있다.
구체적으로 상기 회전 다면 미러(1500)는 반사면 및 몸체를 포함하며, 상기 몸체는 상부, 하부 및 기둥을 포함한다. 또한 이 때, 상기 회전 다면 미러는 상기 몸체의 상부 및 하부의 중심을 관통하는 회전축(1510) 중심으로 회전할 수 있다.
여기서 상기 회전 다면 미러(1500)의 각 반사면은 각 반사면 내에 조사부분(1571) 및 수광부분(1581)을 포함할 수 있으며, 상기 조사부분(1571) 및 상기 수광부분(1581)은 상기 회전 다면 미러(1500)의 회전축(1510)과 수직인 가상의 단면(1540)을 기준으로 나뉘어 설정 될 수 있다.
여기서 상기 회전축(1510)과 수직인 가상의 단면(1540)은, 상기 조사부분(1571) 및 상기 수광부분(1581)의 크기에 따라서, 상기 회전 다면 미러(1500)의 내부에 위치할 수 있다.
여기서 상기 조사부분(1571) 및 상기 수광부분(1581) 중 어느 하나는 상기 회전축(1510)과 수직인 단면(1540)을 기준으로 상측에 설정될 수 있으며, 이 때 다른 하나는 상기 회전축과 수직인 단면을 기준으로 하측에 설정될 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 조사부분(1571) 및 상기 수광부분(1581)이 나뉘어져 있는 경우, 라이다 장치의 조사경로 및 수광경로는 상기 회전 다면 미러에서 분리되므로 상기 조사부분(1571) 및 상기 수광부분(1581)이 겹쳐져 있는 경우 보다 스캔영역을 향하여 조사되는 레이저에 의한 오차를 줄일 수 있으며, 스캔영역상의 대상체로부터 조사경로 및 수광경로가 분리되는 경우보다 센서부로 전달되는 레이저의 양을 증가시킬 수 있다.
5.3.3.2 조사부분 및 수광부분의 이격
도 13는 다른 일 실시예에 따른 회전 다면 미러의 조사부분 및 수광부분의 위치관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 13를 참조하면, 일 실시예에 따른 회전 다면 미러(1500)의 조사부분(1572) 및 수광부분(1582)은 이격되어 위치할 수 있다.
구체적으로 상기 회전 다면 미러(1500)는 반사면 및 몸체를 포함하며, 상기 몸체는 상부, 하부 및 기둥을 포함한다. 또한 이 때, 상기 회전 다면 미러(1500)는 상기 몸체의 상부 및 하부의 중심을 관통하는 회전축(1510)을 중심으로 회전할 수 있다.
여기서 상기 회전 다면 미러(1500)의 각 반사면은 각 반사면 내에 조사부분(1572) 및 수광부분(1582)을 포함할 수 있으며, 상기 조사부분(1572) 및 상기 수광부분(1582)은 상기 회전 다면 미러(1500)의 회전축(1510)과 수직인 단면을 기준으로 이격되어 위치할 수 있다.
여기서 상기 회전축과 수직인 단면은, 상기 조사부분(1572) 및 상기 수광부분(1582)의 크기에 따라서, 상기 회전 다면 미러의 내부에 위치할 수 있다.
여기서 상기 조사부분(1572) 및 상기 수광부분(1582) 중 어느 하나는 상기 회전축과 수직인 단면을 기준으로 상측에 위치할 수 있으며, 이 때 다른 하나는 상기 회전 축과 수직인 단면을 기준으로 하측에 위치할 수 있고, 상기 조사부분 및 상기 수광부분은 이격되어 위치 할 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 조사부분(1572) 및 상기 수광부분(1582)이 나뉘어져 있는 경우, 라이다 장치의 조사경로 및 수광경로는 상기 회전 다면 미러(1500)에서 더욱 분리되므로 상기 조사부분(1572) 및 상기 수광부분(1582)이 겹쳐져 있는 경우 보다 스캔영역을 향하여 조사되는 레이저에 의한 오차를 줄일 수 있으며, 스캔영역상의 대상체로부터 조사경로 및 수광경로가 분리되는 경우보다 센서부로 전달되는 레이저의 양을 증가시킬 수 있다.
5.3.4 회전 다면 미러의 높이
라이다 장치에서 이용되는 회전 다면 미러가 조사부분 및 수광부분을 갖으며, 상기 조사부분 및 상기 수광부분이 나뉘어져 있는 경우, 상기 회전 다면 미러의 높이는 상기 조사부분 및 상기 수광부분의 높이를 합한 것 이상일 수 있다.
5.3.4.1 회전 다면 미러를 포함하는 라이다 장치
도 14은 일 실시예에 따른 회전 다면 미러의 높이를 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 일 실시예에 따른 회전 다면 미러를 포함하는 라이다 장치(100)는 레이저 출력(110)부, 회전 다면 미러(1600), 센서부(130)를 포함할 수 있다.
여기서 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저가 점 형태의 조사영역을 갖는 경우, 상기 회전 다면 미러(1600)의 조사부분(1651)은 상기 출사된 레이저가 상기 회전 다면 미러(1600)와 만나는 점을 상기 회전 다면 미러(1600)의 회전방향으로 이은 선 현태가 될 수 있다. 따라서, 상기 회전 다면 미러(1600)의 조사부분(1651)의 높이는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 직경에 기초하여 결정될 수 있다.
또한 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1630)가 상기 회전 다면 미러(1600)를 통해서 상기 센서부(130)를 향해 전달되는 경우 상기 회전 다면 미러(1600)의 반사면 중 상기 센서부(130)를 향해 전달되도록 반사하는 부분이 수광부분(1661)이 될 수 있다. 또한 상기 센서부(130)를 향해 전달되도록 반사하는 부분을 상기 회전 다면 미러(1600)의 회전방향으로 이은 면 형태가 될 수 있다. 따라서, 상기 회전 다면 미러(1600)의 수광부분(1661)의 높이는 상기 센서부(130)의 크기에 기초하여 결정될 수 있다.
여기서, 상기 회전 다면 미러(1600)의 높이(1640)는 상기 조사부분(1651) 및 상기 수광부분(1661)의 높이를 합한 높이 이상이어야 하므로, 상기 회전 다면 미러(1600)의 높이(1640)는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 직경 및 상기 센서부(130)의 크기에 기초하여 결정될 수 있다.
또한 상기 라이다 장치(100)가 상기 회전 다면 미러(1600) 및 상기 센서부(130) 사이에 배치되는 집광렌즈를 더 포함하는 경우, 상기 회전 다면 미러(1600)의 수광부분(1661)은 상기 반사면 중 상기 집광렌즈를 향해 전달되도록 반사하는 부분을 상기 회전 다면 미러(1600)의 회전방향으로 연장시킨 부분일 수 있다. 따라서 상기 회전 다면 미러(1600)의 수광부분(1661)은 상기 집광렌즈의 직경에 기초하여 결정될 수 있다.
여기서, 상기 회전 다면 미러(1600)의 높이(1640)는 상기 조사부분(1651) 및 상기 수광부분(1661)의 높이를 합한 높이 이상이어야 하므로, 상기 회전 다면 미러(1600)의 높이는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 직경 및 상기 집광렌즈의 직경에 기초하여 결정될 수 있다.
5.3.4.2 제1 스캐닝부 및 회전 다면 미러를 포함하는 라이다 장치
도 15는 다른 일 실시예에 따른 회전 다면 미러의 높이를 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 일 실시예에 따른 회전 다면 미러(1700)를 포함하는 라이다 장치(100)는 레이저 출력부(110), 제1 스캐닝부(121), 회전 다면 미러(1700), 센서부(130)를 포함할 수 있다.
여기서 상기 제1 스캐닝부(121)에서 조사된 레이저가 선 형태의 조사영역을 갖는 경우, 상기 회전 다면 미러(1700)의 조사부분(1751)은 상기 조사된 레이저의 조사영역이 상기 회전 다면 미러(1700)와 만나는 선 형태의 점군을 상기 회전 다면 미러(1700)의 회전방향으로 이은 면 형태가 될 수 있다. 따라서, 상기 회전 다면 미러(1700)의 조사부분(1751)의 높이는 상기 제1 스캐닝부(121)와 상기 회전 다면 미러(1700)사이의 거리 및 상기 제1 스캐닝부로(121)부터 상기 조사영역에 이르는 각도에 기초하여 결정될 수 있다.
또한 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1730)가 상기 회전 다면 미러(1700)를 통해서 상기 센서부(130)를 향해 전달되는 경우 상기 회전 다면 미러(1700)의 반사면 중 상기 센서부(130)를 향해 전달되도록 반사하는 부분이 수광부분(1761)이 될 수 있다. 또한 상기 센서부(130)를 향해 전달되도록 반사하는 부분을 상기 회전 다면 미러(1700)의 회전방향으로 이은 면 형태가 될 수 있다. 따라서, 상기 회전 다면 미러(1700)의 수광부분(1761)의 높이는 상기 센서부(130)의 크기에 기초하여 결정될 수 있다.
여기서, 상기 회전 다면 미러(1700)의 높이(1740)는 상기 조사부분(1751) 및 상기 수광부분(1761)의 높이를 합한 높이 이상이어야 하므로, 상기 회전 다면 미러(1700)의 높이(1740)는 상기 제1 스캐닝부(121)와 상기 회전 다면 미러(1700)사이의 거리, 상기 제1 스캐닝부(121)로부터 상기 조사영역에 이르는 각도 및 상기 센서부(130)의 크기에 기초하여 결정될 수 있다.
또한 상기 라이다 장치(100)가 상기 회전 다면 미러(1700) 및 상기 센서부(130) 사이에 배치되는 집광렌즈를 더 포함하는 경우, 상기 회전 다면 미러(1700)의 수광부분(1761)은 상기 반사면 중 상기 집광렌즈를 향해 전달되도록 반사하는 부분을 상기 회전 다면 미러(1700)의 회전방향으로 연장시킨 부분일 수 있다. 따라서 상기 회전 다면 미러(1700)의 수광부분(1761)의 높이는 상기 집광렌즈의 직경에 기초하여 결정될 수 있다.
여기서, 상기 회전 다면 미러(1700)의 높이(1740)는 상기 조사부분(1751) 및 상기 수광부분(1761)의 높이를 합한 높이 이상이어야 하므로, 상기 회전 다면 미러(1700)의 높이(1740)는 상기 제1 스캐닝부(121)와 상기 회전 다면 미러(1700)사이의 거리, 상기 제1 스캐닝부(121)로부터 상기 조사영역에 이르는 각도 및 상기 집광렌즈의 직경에 기초하여 결정될 수 있다.
5.3.4.3 노딩미러 및 회전 다면 미러를 포함하는 라이다 장치
도 16은 또 다른 일 실시예에 따른 회전 다면 미러의 높이를 설명하기 위한 도면이다.
도 16를 참조하면, 일 실시예에 따른 회전 다면 미러(1800)를 포함하는 라이다 장치(100)는 레이저 출력부(110), 노딩미러(122), 회전 다면 미러(1800), 센서부(130)를 포함할 수 있다.
여기서 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저가 선 형태의 조사영역을 갖는 경우, 상기 회전 다면 미러(1800)의 조사부분(1851)은 상기 조사된 레이저의 조사영역이 상기 회전 다면 미러(1800)와 만나는 선을 상기 회전 다면 미러(1800)의 회전방향으로 이은 면 형태가 될 수 있다. 따라서, 상기 회전 다면 미러(1800)의 조사부분(1851)의 높이는 상기 노딩미러(122)와 상기 회전 다면 미러(1800)사이의 거리 및 상기 노딩미러(122)로부터 상기 조사영역에 이르는 각도에 기초하여 결정될 수 있다. 이 때, 상기 노딩미러(122)로부터 상기 조사영역에 이르는 각도는 상기 노딩미러(122)의 기 설정된 각도에 기초하여 결정될 수 있다.
또한 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역(150)상에 존재하는 대상체(160)로부터 반사된 레이저(1830)가 상기 회전 다면 미러(1800)를 통해서 상기 센서부(130)를 향해 전달되는 경우 상기 회전 다면 미러(1800)의 반사면 중 상기 센서부(130)를 향해 전달되도록 반사하는 부분이 수광부분(1861)이 될 수 있다. 또한 상기 센서부(130)를 향해 전달되도록 반사하는 부분을 상기 회전 다면 미러(1800)의 회전 방향으로 이은 면 형태가 될 수 있다. 따라서, 상기 회전 다면 미러(1800)의 수광부분(1861)의 높이는 상기 센서부(130)의 크기에 기초하여 결정될 수 있다.
여기서, 상기 회전 다면 미러(1800)의 높이(1840)는 상기 조사부분(1851) 및 상기 수광부분(1861)의 높이를 합한 높이 이상이어야 하므로, 상기 회전 다면 미러(1800)의 높이(1840)는 상기 노딩미러(122)와 상기 회전 다면 미러 사이(1800)의 거리, 상기 노딩미러(122)로부터 상기 조사영역에 이르는 각도 및 상기 센서부(130)의 크기에 기초하여 결정될 수 있다. 이 때, 상기 노딩미러(122)로부터 상기 조사영역에 이르는 각도는 상기 노딩미러(122)의 기 설정된 각도에 기초하여 결정될 수 있다.
또한 상기 라이다 장치(100)가 상기 회전 다면 미러(1800) 및 상기 센서부(130) 사이에 배치되는 집광렌즈를 더 포함하는 경우, 상기 회전 다면 미러(1800)의 수광부분(1861)은 상기 반사면 중 상기 집광렌즈를 향해 전달되도록 반사하는 부분을 상기 회전 다면 미러(1800)의 회전방향으로 연장시킨부분일 수 있다. 따라서 상기 회전 다면 미러(1800)의 수광부분(1861)의 높이는 상기 집광렌즈의 직경에 기초하여 결정될 수 있다.
여기서, 상기 회전 다면 미러(1800)의 높이(1840)는 상기 조사부분(1851) 및 상기 수광부분(1861)의 높이를 합한 높이 이상이어야 하므로, 상기 회전 다면 미러(1800)의 높이(1840)는 상기 노딩미러(122)와 상기 회전 다면 미러(1800)사이의 거리, 상기 노딩미러(122)로부터 상기 조사영역에 이르는 각도 및 상기 집광렌즈의 직경에 기초하여 결정될 수 있다. 이 때, 상기 노딩미러(122)로부터 상기 조사영역에 이르는 각도는 상기 노딩미러(122)의 기 설정된 각도에 기초하여 결정될 수 있다.
5.4 광 차단부를 포함하는 회전 다면 미러
도 17은 일 실시예에 따른 광차단부를 포함하는 회전 다면 미러에 대해 설명하기 위한 도면이다.
라이다 장치에서 회전 다면 미러(1900)를 이용하는 경우, 회전 다면 미러(1900)는 조사부분(1951)과 수광부분(1961)을 가질 수 있다. 또한 상기 라이다 장치는 조사부분(1951)을 포함하는 조사경로를 가지며, 수광부분(1961)을 포함하는 수광경로를 가질 수 있다. 그러나 상기 회전 다면 미러(1900)의 표면에서 난반사가 일어나는 경우, 라이다 장치의 레이저 출력부에서 출사된 레이저는 라이다 장치의 조사경로를 따르지 않고, 상기 조사부분(1951)에서 반사되어 바로 센서부를 향해 반사될 수도 있다. 이는 레이저를 이용하여 대상체와의 거리를 측정하는 라이다 장치의 오차를 발생시킬 수 있다.
따라서, 상기 회전 다면 미러(1900)는 상기 회전 다면 미러(1900)의 조사부분(1951)과 수광부분(1961) 사이에 배치되는 광 차단부(1940)를 더 포함할 수 있다. 상기 광 차단부(1940)는 상기 조사부분(1951)에서 반사되어 상기 센서부에서 오 감지되는 것을 방지 할 수 있다.
또한 상기 광 차단부(1940)는 상기 회전 다면 미러(1900) 상에 배치될 수도 있으며, 상기 회전 다면 미러(1900)와 이격되어 배치될 수도 있다.
또한 상기 광 차단부(1940)는 상기 회전 다면 미러(1900)의 조사부분(1951) 및 수광부분(1961)이 이격되어 있는경우, 상기 조사부분(1951)과 상기 수광부분(1961)의 사이에 배치될 수 있다.
또한 상기 광 차단부(1940)는 빛을 흡수하는 재질로 이루어 질 수 있다. 예를 들어, 고무, 천 등을 포함할 수 있다.
6. 노딩미러(Nodding mirror)
6.1 구조
도 18는 일 실시예에 따른 노딩미러를 나타내기 위한 도면이다.
도 18를 참조하면, 일 실시예에 따른 노딩미러(3100)는 반사면(3120), 및 몸체(3110)를 포함할 수 있으며, 상기 몸체(3110)는 상기 반사면(3120)을 노딩시킬 수 있다. 또한 상기 반사면(3120)은 상기 몸체(3110)상에 부착될 수도 있으며, 상기 몸체(3110)와 전기적, 기계적으로 연결될 수도 있다. 다만 상기 노딩미러(3100)는 상술한 구성 중 일부만으로 구성될 수 있으며, 더 많은 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 노딩 미러(3100)는 반사면(3120)만을 포함할 수 있으며, 반사코팅이 된 몸체(3110)만을 포함할 수도 있다.
상기 반사면(3120)은 전달받은 레이저를 반사하기 위한 면으로 반사 미러, 반사가능한 플라스틱 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 반사면(3120)은 원 형태일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 타원형, 삼각형, 직사각형, 사다리꼴 등 다양한 형태일 수 있다.
또한 상기 몸체(3120)은 전기력, 자기력, 전자기력 및/또는 기계적 구동력 등에 의해 노딩 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
6.2 시야각(FOV : Field Of View)
라이다 장치는 그 용도에 따라 요구되는 시야각(FOV)이 다를 수 있다. 예를 들어, 3차원 지도(3D Mapping)을 위한 고정형 라이다 장치의 경우는 수직, 수평방향으로 최대한 넓은 시야각을 요구할 수 있으며, 자율 주행 차량에 배치되는 라이다 장치의 경우는 수평방향으로 상대적으로 넓은 시야각에 비해 수직방향으로 상대적으로 좁은 시야각을 요구할 수 있다. 또한 드론(Dron)에 배치되는 라이다의 경우는 수직, 수평방향으로 최대한 넓은 시야각을 요구 할 수 있다.
또한 라이다 장치는 동일한 조건에서 시야각을 좁히는 경우 해상도가 달라질 수 있다. 예를 들어, 시야각만 다른 두 개의 라이다 장치가 있는 경우, 시야각이 더 좁은 라이다 장치는 상대적으로 시야각이 더 넓은 라이다 장치에 비해서 좁은 영역에 대하여 레이저를 조사할 수 있으며, 이에 따라 레이저의 밀집도가 높아질 수 있다. 그리고 이에 따라 시야각이 더 좁은 라이다 장치의 해상도가 시야각이 상대적으로 더 넓은 라이다 장치의 해상도에 비해서 더 높을 수 있다.
또한 라이다 장치의 스캔영역은 노딩미러의 노딩각도에 기초하여 결정될 수 있으며, 따라서 요구되는 라이다 장치의 해상도 및 시야각에 기초하여 노딩미러의 노딩 각도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 노딩미러는 레이저의 이동방향을 변경시켜 라이다 장치의 스캔영역을 확장시키며, 노딩미러가 1도 노딩함에 따라 스캔영역은 2도 확장 될 수 있다.
6.3 레이저의 최대직경 이하 크기를 갖는 노딩미러
라이다 장치가 레이저 출력부를 포함하는 경우, 레이저 출력부에서 출사된 레이저는 원형일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 타원형, 직사각형, 정사각형등의 모양일 수도 있다. 이 때 레이저의 최대직경은 레이저의 모양이 원형의 경우 지름, 타원형의 경우 장지름(장반경의 2배), 직사각형의 경우 긴 변의 길이, 정사각형의 경우 변의 길이가 될 수 있다.
또한 노딩미러가 반사면을 포함하는 경우 노딩미러의 크기는 반사면의 크기로 정의될 수 있으며, 노딩미러가 반사면을 포함하지 않는 경우 노딩미러의 크기는 몸체 중 반사할 수 있는 몸체의 일부로 정의 될 수 있다. 이 때, 노딩미러의 크기는 노딩미러가 원형인 경우 지름, 타원형인 경우 장지름(장반경의 2배), 직사각형인 경우 긴 변의 길이, 정사각형의 경우 변의 길이가 될 수 있다.
또한 라이다 장치가 고속으로 이동하는 이동체에 부착되는 경우, 라이다 장치에는 빠른 스캔속도가 요구 될 수 있다. 이 때, 노딩미러의 크기가 작으면, 노딩미러의 부담을 최소화 시키면서 노딩속도를 빠르게 할 수도 있다.
이하에서는 노딩미러의 크기가 레이저의 최대 직경보다 같거나 작은 경우에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
6.3.1 노딩미러에서 획득하여 반사하는 레이저의 양
도 19은 일 실시예에 따른 노딩미러의 반사하는 레이저의 양을 설명하기 위한 도면이다.
도 19을 참조하면, 입사된 레이저(3200)의 최대직경(D)는 노딩미러의 반사면(3120)의 직경(d)보다 클 수 있으며, 상기 입사된 레이저(3200)의 양 대비 반사된 레이저(3220)의 양을 알 수 있다. 다만, 도면은 입사된 레이저(3210), 반사된 레이저(3220) 및 노딩미러의 반사면(3120)에 대해 원형 모양을 상정하고 도시하였으나, 이에 한정되지 않음은 상술한 바이다.
레이저 출력부에서 출사되어 상기 노딩미러의 반사면(3120)을 향해 입사되는 레이저의 전체 양을 X라고 할 때, 상기 노딩미러의 반사면(3120)에서 반사된 레이저의 양은 입사된 레이저(3210)의 단면의 넓이(3230)와 노딩미러의 반사면(3120)에서 입사된 레이저(3210)의 반사되는 부분의 단면의 넓이(3240)에 기초하여 결정될 수 있다.
구체적으로 상기 입사된 레이저(3210)의 최대직경을 D라 할 때, 상기 입사된 레이저(3210)의 단면의 넓이는 πD2/4가 된다. 또한 상기 노딩미러의 반사면(3120)의 직경을 d라 할 때, 상기 노딩미러의 반사면(3120)의 넓이는 πD2/4가 된다. 이 때, 상기 입사된 레이저(3210)의 중심과 상기 노딩미러의 반사면(3120)이 이루는 각도를 a라 하면, 입사된 레이저(3210)의 반사되는 부분의 단면의 넓이(3240)는 πD2/4*sina 가 된다.
따라서 이 경우 상기 노딩미러의 반사면(3120)에서 반사되는 입사된 레이저(3200)의 양을 x라고 하면, 상기 x는 x = Xd2/D2*sina의 수식을 만족할 수 있다. 또한 이 때, 상기 D 및 상기 d는 기 정해진 값일 수 있으므로, 상기 x는 상기 입사된 레이저(3200)의 중심과 상기 노딩미러의 반사면(3120)이 이루는 각도 a에 따라 변화할 수 있다.
그러므로 상기 노딩미러(3100)를 포함하는 라이다 장치에서 요구하는 바에 따라 상기 노딩미러(3100)의 배치를 다르게 할 수 있다. 이하에서는 상기 노딩미러(3100)의 배치에 관해 보다 상세하게 설명하기로 한다.
6.3.2 노딩각도에 따라 노딩미러가 획득하여 반사하는 광량의 차이가 작아지게 하기위한 노딩미러의 배치
라이다 장치는 레이저를 이용하여 라이다 장치로부터 대상체까지의 거리를 측정하기 위한 장치일 수 있으며, 이를 위해 대상체로부터 반사된 레이저를 감지하여야 한다.
또한 라이다 장치에서 스캔영역상에 존재하는 대상체로 조사된 레이저가 대상체로부터 반사될 때 난반사되며, 이에 따라 대상체에서 반사된 레이저가 라이다 장치에서 감지되는 양은 라이다 장치에서 대상체까지의 거리가 멀어질수록 감소할 수 있다.
따라서 동일한 조건에서 라이다 장치의 측정가능 거리는 라이다 장치에서 스캔영역을 향해 조사된 레이저의 세기와 관련될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치에서 스캔영역을 향해 조사된 레이저의 세기가 강할수록 대상체로부터 반사된 레이저의 세기도 강해질 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치는 상대적으로 더 먼거리에 존재하는 대상체로부터 반사된 레이저를 감지할 수 있다.
또한 노딩미러의 크기가 출사된 레이저의 직경보다 작은 경우 상기 노딩미러에서 반사되어 라이다 장치에서 스캔영역을 향해 조사된 레이저의 세기는 노딩미러에서 반사된 레이저의 양에따라 변화할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 라이다 장치의 스캔영역 전 범위에 걸쳐서 측정가능 거리의 차이가 감소되도록 구성될 수도 있다.
도 20은 일 실시예에 따른 노딩미러에서 반사되는 레이저 양의 차이가 작은 노딩미러의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 20을 참조하면, 노딩미러의 오프셋 상태(3121)에서 상기 입사된 레이저(3200)의 중심과 상기 노딩미러의 반사면이 이루는 각도를 a, 노딩미러의 기 설정 각도 - 오프셋 상태에서 노딩하도록 설정된 각도-를 b라 하면, 반시계방향으로 최대로 노딩한 상태(3122)에서 상기 입사된 레이저(3200)의 중심과 상기 노딩미러의 반사면이 이루는 각도를 a+b/2, 시계 방향으로 최대로 노딩한 상태(3123)에서 상기 입사된 레이저(3200)의 중심과 상기 입사된 레이저(3200)의 중심과 상기 노딩미러의 반사면이 이루는 각도를 a-b/2라 할 수 있다.
이 때, 상기 노딩미러의 반사면에서 반사되는 레이저의 양은 시계방향으로 최대로 노딩한 상태(3123)에서 최소가 되며, 반시계 방향으로 최대로 노딩한 상태(3122)에서 최대가 될 수 있다.
또한 상기 노딩미러의 반사면에서 반사되는 입사된 레이저(3200)의 양을 x라고 하면, 상기 x는 x = Xd2/D2*sina의 수식을 만족할 수 있다. 이 때, 상술한 바와 같이 X는 상기 노딩미러의 반사면을 향해 입사되는 레이저의 전체양을 의미하며, d는 상기 노딩미러의 반사면의 직경을 의미하고, D는 입사된 레이저(3200)의 최대직경을 의미하며, 감마는 상기 입사된 레이저(3200)의 중심과 상기 노딩미러의 반사면이 이루는 각도를 의미할 수 있다.
따라서, 시계방향으로 최대로 노딩한 상태(3123)에서의 반사되는 입사된 레이저(3200)의 양을x+ 라 하면 x+ = Xd2/D2*sin(a-b/2) 의 수식을 만족할 수 있다. 또한이 때, 반시계방향으로 최대로 노딩한 상태(3122)에서의 반사되는 입사된 레이저(3200)의 양을 x- 라 하면, x- = Xd2/D2*sin(a+b/2) 의 수식을 만족할 수 있다.
그러므로, 노딩하는 각도 전 범위에서의 반사되는 입사된 레이저(3200)의 양의 차이가 T% 이하가 되기 위해서 상기 노딩미러의 오프셋 상태의 배치는
Figure PCTKR2018014923-appb-I000007
>= (100-T)/100 의 수식을 만족하는 a값을 갖도록 할 수 있다.
예를 들어, 상기 노딩미러의 기 설정 각도 b 가 10도, 노딩하는 각도 전 범위에서 반사되는 입사된 레이저(3200)의 양의 차이 T 가 5% 이하가 되기 위해서, 상기 노딩미러는 상기 입사된 레이저(3200)의 중심과 이루는 각도 a 가 73.7도 이상이 되도록 배치되어야 한다.
6.3.3 노딩각도에 따라 노딩미러가 획득하여 반사하는 광량의 차이를 크게 하기위한 노딩미러의 배치
라이다 장치는 레이저를 이용하여 라이다 장치로부터 대상체까지의 거리를 측정하기 위한 장치일 수 있으며, 이를 위해 대상체로부터 반사된 레이저를 감지하여야 한다.
또한 라이다 장치에서 스캔영역상에 존재하는 대상체로 조사된 레이저가 대상체로부터 반사될 때 난반사되며, 이에 따라 대상체에서 반사된 레이저가 라이다 장치에서 감지되는 양은 라이다 장치에서 대상체까지의 거리가 멀어질수록 감소할 수 있다.
따라서 동일한 조건에서 라이다 장치의 측정가능 거리는 라이다 장치에서 스캔영역을 향해 조사된 레이저의 세기와 관련될 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치에서 스캔영역을 향해 조사된 레이저의 세기가 강할수록 대상체로부터 반사된 레이저의 세기도 강해질 수 있으며, 이에 따라 라이다 장치는 상대적으로 더 먼거리에 존재하는 대상체로부터 반사된 레이저를 감지할 수 있다.
또한 노딩미러의 크기가 출사된 레이저의 직경보다 작은 경우 라이다 장치에서 스캔영역을 향해 조사된 레이저의 세기는 노딩미러에서 반사된 레이저의 양에따라 변화할 수 있다.
또한 라이다 장치는 스캔영역 전 범위에 걸쳐서 일정 이상의 측정가능 거리 차이가 있는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치에서 조사된 레이저가 지면과 평행하게 조사되는 경우 라이다 장치에서 조사된 레이저는 스캔영역상에 존재하는 대상체에서 반사되기 전 까지 계속 나아갈 수 있다. 그러나 라이다 장치에서 조사된 레이저가 지면을 향해 조사되는 경우, 라이다 장치에서 조사된 레이저는 최대 지면에서 반사되기 전 까지 나아갈 수 있다. 또한 이 때, 지면과 라이다 장치에서 조사된 레이저의 각도가 클수록 레이저가 지면에 도달하기까지 나아가는 거리가 짧아 질 수 있다. 따라서, 먼 거리까지 나아갈 수 있는 경우와 짧은 거리까지만 나아갈 수 있는 경우에 라이다 장치에서 조사된 레이저의 측정가능 거리 차이가 있는 것이 바람직할 수 있다.
도 21은 일 실시예에 따른 노딩미러에서 반사되는 레이저 양의 차이가 큰 노딩미러의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 21을 참조하면, 노딩미러의 오프셋 상태(3124)에서 상기 입사된 레이저(3200)의 중심과 상기 노딩미러의 반사면이 이루는 각도를 a, 노딩하도록 설정된 각도를 b, 반시계방향으로 최대로 노딩한 상태(3125)에서 상기 입사된 레이저(3200)의 중심과 상기 노딩미러의 반사면이 이루는 각도를 a+b/2, 시계 방향으로 최대로 노딩한 상태(3126)에서 상기 입사된 레이저(3200)의 중심과 상기 입사된 레이저(3200)의 중심과 상기 노딩미러의 반사면이 이루는 각도를 a-b/2라 할 수 있다.
이 때, 상기 노딩미러의 반사면에서 반사되는 레이저의 양은 시계방향으로 최대로 노딩한 상태(3126)에서 최소가 되며, 반시계 방향으로 최대로 노딩한 상태(3125)에서 최대가 될 수 있다.
또한 상기 노딩미러의 반사면에서 반사되는 입사된 레이저(3200)의 양을 x라고 하면, 상기 x는 x = Xd2/D2*sina의 수식을 만족할 수 있다. 이 때, 상술한 바와 같이 X는 상기 노딩미러의 반사면을 향해 입사되는 레이저의 전체양을 의미하며, d는 상기 노딩미러의 반사면의 직경을 의미하고, D는 입사된 레이저(3200)의 최대직경을 의미하며, 감마는 상기 입사된 레이저(3200)의 중심과 상기 노딩미러의 반사면이 이루는 각도를 의미할 수 있다.
따라서, 시계방향으로 최대로 노딩한 상태(3126)에서의 반사되는 입사된 레이저(3200)의 양을 x+ 라 하면 x+ = Xd2/D2*sin(a-b/2)의 수식을 만족할 수 있다. 또한 이 때, 반시계방향으로 최대로 노딩한 상태(3125)에서의 반사되는 입사된 레이저(3200)의 양을 x- 라 하면, x- = Xd2/D2*sin(a+b/2) 의 수식을 만족할 수 있다.
그러므로, 노딩하는 각도 전 범위에서의 반사되는 입사된 레이저(3200)의 양의 차이가 U% 이상이 되기 위해서 상기 노딩미러의 오프셋 상태의 배치는
Figure PCTKR2018014923-appb-I000008
<= (100-U)/100 의 수식을 만족하는 a값을 갖도록 할 수 있다.
예를 들어, 상기 노딩미러의 기 설정 각도 b 가 10도, 노딩하는 각도 전 범위에서 반사되는 입사된 레이저(3200)의 양의 차이 U 가 15% 이상이 되기 위해서, 상기 노딩미러는 상기 입사된 레이저(3200)의 중심과 이루는 각도 a 가 47.2도 이하가 되도록 배치되어야 한다.
6.3.4 노딩미러에서 획득하고 반사한 레이저가 다시 되돌아가지 않는 노딩미러의 배치
노딩미러의 반사면에서 반사되는 입사된 레이저(3200)의 양을 x라고 하면, 상기 x는 x = Xd2/D2*sina의 수식을 만족할 수 있다. 이 때, 상술한 바와 같이 X는 상기 노딩미러의 반사면을 향해 입사되는 레이저의 전체양을 의미하며, d는 상기 노딩미러의 반사면의 직경을 의미하고, D는 입사된 레이저(3200)의 최대직경을 의미하며, 감마는 상기 입사된 레이저(3200)의 중심과 상기 노딩미러의 반사면이 이루는 각도를 의미할 수 있다. 따라서 a가 90도에 가까워질수록 상기 x값이 커 질수 있다. 하지만, a가 일정 각도 이상이 되는 경우 상기 노딩미러의 노딩각도 범위에서 상기 입사된 레이저(3200)를 입사된 방향으로 다시 반사하는 각도가 생길 수 있으며, 라이다 장치에서 위와 같이 되돌아가는 레이저는 주변을 스캔하는데 이용되지 못할 수 있다.
도 22는 일 실시예에 따른 노딩미러에서 반사되는 레이저가 되돌아 가지 않기 위한 노딩미러의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 22를 참조하면, 노딩미러의 오프셋 상태(3127)에서 상기 입사된 레이저(3200)의 중심과 상기 노딩미러의 반사면이 이루는 각도를 a, 노딩하도록 설정된 기 설정 각도를 b, 반시계방향으로 최대로 노딩한 상태(3128)에서 상기 입사된 레이저(3200)의 중심과 상기 노딩미러의 반사면이 이루는 각도를 a+b/2, 시계 방향으로 최대로 노딩한 상태(3129)에서 상기 입사된 레이저(3200)의 중심과 상기 입사된 레이저(3200)의 중심과 상기 노딩미러의 반사면이 이루는 각도를 a-b/2라 할 수 있다.
이 때, 상기 노딩미러의 반사면과 상기 입사된 레이저(3200)의 중심이 이루는 각도가 가장 큰 경우는 반시계 방향으로 최대로 노딩한 상태(3128)일 수 있다.
또한, 상기 입사된 레이저(3200)가 입사된 방향으로 다시 되돌아 가기 위해서는 상기 입사된 레이저(3200)의 중심과 상기 노딩미러의 반사면이 이루는 각도가 90도가 되어야 한다.
따라서, 상기 입사된 레이저(3200)가 입사된 방향으로 다시 되돌아 가지 않기 위한 오프셋 상태(3127)에서 상기 입사된 레이저(3200)의 중심과 상기 노딩미러의 반사면이 이루는 각도 a는 수식 a-b/2 < 90 를 만족해야 한다.
예를 들어, 상기 노딩미러가 10도 각도 범위에서 노딩하는 경우 상기 노딩미러는 오프셋 상태(3127)에서 상기 입사된 레이저(3200)의 중심과 85도 미만의 각도로 배치되어야 할 수 있다.
6.4 기 설정 각도가 변화되는 노딩미러
라이다 장치는 레이저를 이용하여 대상체의 거리 및 위치를 탐지하기 위한 장치로 일정한 시야각(FOV)를 가지고 동작할 수 있다. 또한 시야각은 탐지 가능한 영역을 의미하며, 라이다 장치를 원점으로 보았을 때 스캔영역이 가지는 각도 범위로 정의 될 수 있다. 따라서 일정한 시야각을 갖는 라이다 장치의 조사영역의 크기는 거리가 증가할 수 록 증가 할 수 있다.
예를 들어, 라이다 장치의 수직 방향 시야각이 20도이며, 시야각의 중심을 기준으로 위쪽으로 10도, 아래쪽으로 10도로 설정되는 경우, 상기 라이다 장치로부터 10m거리에서 상기 라이다 장치의 조사영역의 크기는 (20 x tan10)m 이며, 상기 라이다 장치로부터 50m거리에서 상기 라이다 장치의 조사영역의 크기는 (100 x tan10)m이고, 상기 라이다 장치로부터 200m거리에서 상기 라이다 장치의 조사영역의 크기는 (400 x tan10)m가 될 수 있다. 이 때, 조사영역의 크기는 조사영역을 평면으로 가정하고, 거리는 라이다 장치에서 지면과 평행하게 조사된 레이저가 조사영역과 만나는 지점까지의 거리를 의미할 수 있다.
또한 비행시간법(TOF : Time Of Flight)을 이용하여 거리를 측정하는 라이다 장치는 상기 라이다 장치의 시야각 범위에서 한정된 횟수의 레이저를 조사할 수 있다. 따라서 한정된 횟수의 레이저를 조사할 수 있기 때문에, 상기 라이다 장치의 조사영역의 크기가 커지면, 각 레이저 간의 거리가 멀어지게 될 수 있다. 또한 각 레이저 간의 거리가 멀어지게 되면, 각 레이저 간의 거리가 가까운 경우 보다 대상체에 대해 얻을 수 있는 정보가 줄어들 수 있다.
그러므로 먼 거리에 있는 대상체에 대한 보다 많은 정보를 얻기 위해서 목표하는 탐지 거리에 따라 시야각이 변경될 수 있다.
6.4.1 노딩미러를 포함하는 라이다 장치.
도 23은 노딩미러의 노딩 각도 및 거리에 따른 라이다 장치의 조사영역의 크기를 설명하기 위한 도면이다.
도 23을 참조하면, 라이다 장치(3300)에서 조사영역(3320)까지의 거리(3330)를 k, 노딩미러의 기 설정 각도를 b, 조사영역(3320)의 크기를 h라 할 수 있다. 또한 상술한 바와 같이 노딩미러가 1도 노딩함에 따라 시야각(3310)은 2도 변경될 수 있다. 따라서 노딩미러의 기 설정 각도가 b인 경우 상기 라이다 장치(3300)의 시야각(3310)은 2b가 된다. 결국 이 경우 상기 조사영역(3320)의 크기 h는 (h = 2k x tanb)의 수식을 만족할 수 있다.
그러므로, 상기 라이다 장치(3300)에서 상기 조사영역(3320)까지의 거리(3330) k에 따라 요구하는 조사영역(3320)의 크기가 h인 경우, 상기 노딩미러의 노딩 각도 b는 b = tan-1h/2k 의 수식을 만족하도록 결정될 수 있다.
또한 상기 라이다 장치(3300)는 상기 라이다 장치(3300)가 부착된 이동체의 이동속도에 기초하여 시야각을 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치가 부착된 이동체 의 이동속도가 상대적으로 빠른 경우 상대적으로 먼 거리의 정보가 중요할 수 있으며, 라이다 장치가 부착된 이동체의 이동속도가 상대적으로 느린 경우 상대적으로 가까운 거리의 정보가 중요할 수 있다. 따라서 먼 거리의 정보가 중요한 경우 라이다 장치는 시야각을 좁힐 수 있으며, 가까운 거리의 정보가 중요한 경우 라이다 장치는 시야각을 넓힐 수 있다.
또한 상기 라이다 장치(3300)는 시야각(3310)을 변경시키기 위하여 노딩미러의 기 설정 각도를 변경시킬 수 있다.
또한 상기 라이다 장치(3300)는 상기 라이다 장치(3300)에서 스캔하는 프레임을 기초로 시야각(3310)을 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 라이다 장치는 첫번째 프레임에서 거리 k가 10m일 때, 조사영역의 크기 h가 5m가 되기위한 시야각 28도를 가질 수 있으며, 두번째 프레임에서 거리 k가 50m일 때, 조사영역의 크기 h가 5m가 되기위한 시야각 5.8도를 가질수 있고, 세번째 프레임에서 거리 k가 100m일 때, 조사영역의 크기 h가 5m가 되기 위한 시야각 2.8도를 가질 수 있으며, 네번째 프레임에서 거리 k가 200m일 때, 조사영역의 크기 h가 5m가 되기 위한 시야각 1.4도를 가질 수 있다.
또한 상기 라이다 장치(3300)는 시야각(3310)을 변경시키기 위하여 노딩미러의 기 설정 각도를 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 시야각 28도일 때, 노딩미러의 기 설정 각도 b를 14도로 설정하고, 시야각 5.8도일 때, 노딩미러의 기 설정 각도 b를 2.9도로 설정할 수 있으며, 시야각 2.8도일 때, 노딩미러의 기 설정 각도 b를 1.4도로 설정할 수 있고, 시야각 1.4도일 떄, 노딩미러의 기 설정 각도 b를 0.7도로 설정할 수 있다.
다만, 도 23에는 수직방향 시야각에 대하여 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니고 수평 방향 시야각에 대하여도 적용될 수 있음은 분명하다.
6.4.2 노딩미러 및 회전 다면 미러를 포함하는 라이다 장치.
도 24는 일 실시예에 따른 라이다 장치의 시야각을 설명하기 위한 도면이다.
도 24를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저 출력부, 노딩미러, 회전 다면 미러 및 센서부를 포함할 수 있다.
상기 레이저 출력부(110) 및 상기 센서부(130)은 도 1 및 도 2에서 설명되었으므로, 이하에서 상기 레이저 출력부(110) 및 상기 센서부(130)에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한 상기 노딩미러(122)는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 이동방향을 지면에 대하여 수직인 방향으로 지속적으로 변경시켜 레이저의 조사영역을 지면에 대하여 수직 방향인 선 형태로 확장시킬 수 있다. 그리고 이 때, 상기 회전 다면미러(127)는 상기 노딩미러(122)에서 조사된 레이저의 이동방향을 지면에 대하여 수평인 방향으로 지속적으로 변경시켜 레이저의 조사영역을 면 형태로 확장시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치(100)의 스캔영역을 면 형태로 확장시킬 수 있다. 따라서 상기 노딩미러(122)는 수직으로 스캔영역을 확장시키며, 상기 회전 다면 미러(127)는 수평으로 스캔영역을 확장시킬 수 있다.
다만, 도 24에는 상기 노딩미러(122)의 노딩 각도에 따른 라이다 장치의 시야각을 설명하기 위하여 수직방향의 스캔영역에 대하여만 도시하였다.
또한 상기 라이다 장치(100)는 상기 라이다 장치(100)에서 스캔하는 프레임을 기초로 시야각을 변경시킬 수 있다. 또한 상기 프레임은 상기 회전 다면 미러의 일면을 기준으로 설정될 수 있으며, 상기 회전 다면 미러의 회전에 기초하여 설정될 수도 있다. 예를 들어, 상기 라이다 장치는 첫번째 프레임에서 거리 k가 10m일 때, 조사영역(3410)의 크기 h가 5m가 되기위한 시야각 28도를 가질 수 있으며, 두번째 프레임에서 거리 k가 50m일 때, 조사영역(3420)의 크기 h가 5m가 되기위한 시야각 5.8도를 가질수 있고, 세번째 프레임에서 거리 k가 100m일 때, 조사영역(3430)의 크기 h가 5m가 되기 위한 시야각 2.8도를 가질 수 있으며, 네번째 프레임에서 거리 K가 200m일 때, 조사영역(3440)의 크기 h가 5m가 되기 위한 시야각 1.4도를 가질 수 있다.
또한 라이다 장치는 시야각을 변경시키기 위하여 노딩미러의 기 설정 각도를 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 시야각 28도일 때, 노딩미러의 기 설정 각도 b를 14도로 설정하고, 시야각 5.8도일 때, 노딩미러의 기 설정 각도 b를 2.9도로 설정할 수 있으며, 시야각 2.8도일 때, 노딩미러의 기 설정 각도 b를 1.4도로 설정할 수 있고, 시야각 1.4도일 때, 노딩미러의 기 설정 각도 b를 0.7도로 설정할 수 있다.
6.5 상기 노딩미러의 오프셋 상태와 상기 노딩미러로 입사되는 레이저 사이의 각도 a의 변경 방법
도 25 및 26은 일 실시예에 따른 상기 노딩미러의 오프셋 상태와 상기 노딩미러로 입사되는 레이저 사이의 각도 a의 변경 방법에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 25를 참조하면, 일정하게 입사되는 레이저(3200)에 대하여 노딩미러(3130)의 오프셋 상태를 변화 시켜서 상기 노딩미러(3130)의 오프셋 상태와 상기 노딩미러(3130)로 입사되는 레이저(3200) 사이의 각도 a를 변화시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 레이저(3200)가 일정하게 수직한 방향으로 상기 노딩미러(3130)를 향해 조사될 수 있으며, 상기 노딩미러(3130)의 오프셋 상태가 제1 상태(3131)인 경우 상기 노딩미러(3130)의 오프셋 상태와 상기 노딩미러(3130)로 입사되는 레이저(3200) 사이의 각도는 a1이 될 수 있다. 또한 상기 노딩미러(3130)의 오프셋 상태가 제2 상태(3132)인 경우 상기 노딩미러(3130)의 오프셋 상태와 상기 노딩미러(3130)로 입사되는 레이저(3200) 사이의 각도는 a2가 될 수 있다.
따라서, 상기 레이저(3200)가 상기 노딩미러(3130)를 향해 조사되는 각도를 일정하게 유지하면서 상기 노딩미러(3130)의 오프셋 상태의 각도를 변화시킬 수 있으며, 이를 통하여 상기 노딩미러(3130)의 오프셋 상태와 상기 노딩미러(3130)로 입사되는 레이저 사이(3200)의 각도 a를 조절 할 수 있다.
도 26을 참조하면, 일정한 오프셋 상태(3133)를 갖는 노딩미러(3130)에 대하여 상기 노딩미러(3130)를 향해 조사되는 레이저의 각도를 변화시켜서 상기 노딩미러(3130)의 오프셋 상태(3133)와 상기 노딩미러(3130)로 입사되는 레이저 사이의 각도 a를 변화시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 노딩미러(3130)가 일정한 오프셋 상태(3133)의 각도를 가질 수 있으며, 제1 상태의 레이저(3250)가 조사되는 경우 상기 노딩미러(3130)의 오프셋 상태(3133)와 상기 노딩미러(3130)로 입사되는 제1 상태 레이저(3250) 사이의 각도는 a1이 될 수 있다. 또한 제2 상태의 레이저(3260)가 조사되는 경우 상기 노딩미러(3130)의 오프셋 상태(3133)와 상기 노딩미러(3130)로 입사되는 제2 상태 레이저(3260) 사이의 각도는 a2가 될 수 있다.
따라서, 상기 노딩미러(3130)의 오프셋 상태(3133)의 각도를 일정하게 유지하면서 상기 레이저의 조사 각도를 변화시킬 수 있으며, 이를 통하여 상기 노딩미러(3130)의 오프셋 상태(3133)와 상기 노딩미러로 입사되는 레이저 사이의 각도 a를 조절할 수 있다.
다만, 도 25 및 도 26에는 상기 노딩미러의 오프셋 각도 또는 상기 레이저의 조사 각도 중 하나만의 변화시키는 것에 대하여 기술되었으나, 상기 노딩미러의 오프셋 각도 및 상기 레이저의 조사 각도를 모두 변화시켜 상기 노딩미러의 오프셋 상태와 상기 노딩미러로 입사되는 레이저 사이의 각도 a를 조절 할 수도 있다.
6.6 노딩미러 주변에 배치되는 반사미러를 더 포함하는 라이다 장치.
도 27는 일 실시예에 따른 노딩미러 주변에 배치되는 반사미러를 더 포함하는 라이다 장치에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 27를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 노딩미러(3140) 주변에 배치되는 반사미러(3500)를 더 포함할 수 있으며, 상기 반사미러(3500)는 내부에 상기 노딩미러(3140)의 반사면이 통과할 수 있는 빈 공간을 포함할 수 있다.
이 때 상기 반사미러(3500)는 전달받은 레이저를 반사하기 위한 면으로 반사 미러, 반사가능한 플라스틱 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로 도 27에 도시된 바와 같이, 상기 노딩미러(3140)를 향해 입사되는 레이저(3200)의 최대직경(D)은 상기 노딩미러(3140)의 반사면의 직경(d)보다 클 수 있다. 따라서 상기 노딩미러(3140)에서 반사되는 레이저의 양은 상기 입사되는 레이저(3200)의 양의 일부분일 수 있다.
또한 상기 라이다 장치는 상기 노딩미러(3140)에서 반사되는 레이저를 이용하여 상기 라이다 장치의 스캔영역 상에 위치하는 대상체와의 거리를 탐지할 수 있다.
이 때, 상기 라이다 장치는 상기 노딩미러(3140)를 향해 입사되는 레이저(3200) 중 상기 노딩미러(3140)에서 반사되지 않는 레이저(3270)를 추가적으로 이용하여 상기 라이다 장치의 스캔 영역 상에 위치하는 대상체와의 거리를 탐지하도록 상기 노딩미러(3140)의 주변에 배치되는 반사미러(3500)를 더 포함할 수 있다. 따라서 상기 반사미러(3500)는 상기 입사되는 레이저(3200) 중 상기 노딩미러(3140)에서 반사되지 않는 레이저(3270)의 일 부분을 반사할 수 있다.
상기 반사미러(3500)의 직경은 상기 입사되는 레이저(3200)의 최대직경(D)보다 큰 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않으며, 상기 입사되는 레이저(3200)의 최대직경(D)보다 작거나 같을 수 있다.
또한 도 27에 도시된 바와 같이, 상기 노딩미러(3140) 주변에 상기 반사미러(3500)를 배치하는 경우, 상기 노딩미러(3140)에서 반사되지 않는 레이저(3270)의 일 부분을 이용하여 상기 라이다 장치의 스캔영역 상에 위치하는 대상체와의 거리를 추가적으로 탐지 할 수 있다. 또한, 상기 노딩미러(3140)의 노딩 각도가 상기 반사미러(3500)의 배치 각도와 일치하는 경우, 전체적으로 반사되는 레이저의 양이 증가하기 때문에 해당 지점에서 상기 라이다 장치의 측정 거리를 증가시킬 수 있다.
다만, 도 27에는 상기 반사미러(3500)는 상기 노딩미러(3140)의 오프셋 상태와 동일한 각도를 가지도록 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 상기 반사미러(3500)는 상기 노딩미러(3140)의 오프셋 상태와 상이한 각도를 가지도록 배치될 수도 있다.
7. 스캔패턴을 생성하는 라이다 장치.
다시 도 2를 참조하면, 스캔패턴을 생성하는 라이다 장치는 레이저 출력부, 스캐닝부 및 센서부를 포함할 수 있다. 또한 상기 라이다 장치는 스캐닝부를 제외하고 레이저 출력부, 센서부를 포함할 수 있으며, 복수개의 스캐닝부를 포함할 수도 있다.
또한, 상기 레이저 출력부(110)가 복수 개의 레이저 출력소자를 포함하는 경우, 상기 복수 개의 레이저 출력소자의 동작 위치에 따라서 상기 라이다 장치에서 조사되는 레이저의 방향이 변경될 수 있으며, 이에 따라 상기 라이다 장치는 스캔 패턴을 가질 수 있다.
여기서, 스캔 패턴은 라이다 장치(100)에서 외부로 조사되는 레이저의 조사 유형을 나타낼 수 있고, 스캔 패턴은 적어도 하나 이상일 수 있다. 상기 스캐닝부(120)는 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저의 이동 방향을 변경하여 상기 라이다 장치에서 조사되는 레이저의 방향을 변경시킬 수 있으며, 또한 상기 레이저 출력부(110)에서 출사된 레이저를 발산시키거나 위상을 변화시켜 상기 라이다 장치에서 조사되는 레이저의 크기를 변경시키거나 방향을 변경시킬 수 있다.
또한, 상기 스캐닝부(120)가 상기 라이다 장치에서 조사되는 레이저의 방향 또는 크기를 변경시키는 경우, 상기 라이다 장치는 변경되는 레이저의 방향 또는 크기에 따른 스캔 패턴을 가질 수 있다.
또한, 상기 스캐닝부(120)가 복수개인 경우, 예를 들어 상기 스캐닝부(120)가 제1 스캐닝부 및 제2 스캐닝부를 포함할 때, 상기 제1 및 제2 스캐닝부가 모두 동작하여 스캔 패턴을 생성할 수 있으며, 상기 제1 스캐닝부 또는 제2 스캐닝부 중 어느 하나의 동작을 제어하여 스캔 패턴을 생성할 수도 있다.
상기 센서부(130)는 라이다 장치(100)의 탐지 가능한 영역인 스캔영역 내에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 감지할 수 있다.
7.1 스캔 패턴
도 28는 일 실시예에 따른 라이다 장치 및 라이다 장치에서 조사되는 레이저의 방향을 나타내기 위한 도면이다.
도 28를 참조하면, 라이다 장치에서 조사되는 레이저는 상기 라이다 장치로부터 주변을 향해 조사되는 방향을 가질수 있으며, 상기 라이다 장치는 시야각을 가질 수 있다.
상기 시야각은 일정시간동안 라이다 장치에서 조사되는 레이저의 방향의 최대값과 최소값의 차이 일 수 있다. 예를 들어, 수직 방향으로 조사되는 레이저의 방향은 최대 10도이고, 최소 -10도 인 경우, 상기 라이다 장치의 수직방향 시야각(FOV(V))은 20도 일 수 있으며, 수평 방향으로 조사되는 레이저의 방향은 최대 60도이고, 최소 -60도인 경우, 상기 라이다 장치의 수평 방향 시야각(FOV(H))은 120도 일 수 있다.
또한, 라이다 장치에서 조사되는 레이저의 방향은 상기 라이다 장치를 원점으로 한 좌표(θ,φ)로 정의 될 수 있다. 또한 상기 라이다 장치의 시야각을 스캔하기 위해 상기 라이다 장치에서 조사되는 레이저의 방향은 시간에 따라 변화하는 값을 가질 수 있으며, 시간에 따라 변화하는 레이저의 조사방향의 되풀이되는 양상인 스캔 패턴을 가질 수 있다. 또한 상기 스캔 패턴은 시간에 따른 좌표의 변화값인 (θ(t),φ(t))로 정의 될 수 있다.
또한, 라이다 장치가 자율주행차량 등 이동체에 부착되서 이용되는 경우, 상기 라이다 장치가 부착된 이동체의 주변에 위치하는 대상체를 빠르게 감지하고 정확하게 인지하는 것이 요구될 수 있으며, 상기 라이다 장치의 스캔 패턴에 따라 상기 대상체에 대한 감지 속도 및 인지 정확성이 달라질 수 있다. 따라서, 상기 라이다 장치의 스캔 패턴은 상기 라이다 장치의 성능을 결정하는 중요한 요소로 작용할 수 있다.
7.1.1 스캔 패턴을 결정하는 요소.
상술한 바와 같이 상기 스캔 패턴은 (θ(t),φ(t)) 로 정의 될 수 있으며, θ방향의 성분 θ(t) 및 φ방향의 성분 φ(t)를 포함 할 수 있다. 또한 일 실시예에 따르면, θ방향은 수평방향을 의미할 수 있으며, φ방향은 수직 방향을 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 스캔 패턴 (θ(t),φ(t))은 패턴이 반복되는 주기 및 상기 라이다 장치의 시야각을 포함할 수 있다. 예를 들어, θ방향은 수평방향을 의미하고, φ방향은 수직 방향을 의미하는 경우, θ(t)는 수평 방향의 시야각(FOV(H)) 및 수평방향으로 패턴이 반복되는 주기 Tθ의 함수일 수 있다. 또한 φ(t) 는 수직 방향의 시야각(FOV(V)) 및 수직 방향으로 패턴이 반복되는 주기 Tφ의 함수일 수 있다.
도 29는 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴을 그래프로 도시한 도면이다.
도 29를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴에 관한 그래프는 상기 라이다 장치의 수직 방향 시야각(FOV(V)) 및 수평 방향 시야각(FOV(H)) 범위에서 일정한 형태를 가지고 그려질 수 있으며, 상기 라이다 장치에서 조사되는 레이저의 방향은 상기 라이다 장치를 원점으로한 좌표로 표시될 수 있다. 예를 들어, 임의의 시점 t1에서 상기 라이다 장치에서 조사되는 레이저의 방향이 (θ1,φ1) 이라면, 도면에 도시된 바와 같이 (θ1,φ1)값을 갖는 위치에 표시될 수 있다.
또한, 도 29를 참조하면, 상기 라이다 장치에서 조사된 레이저의 방향은 같은 시간동안 수직 방향으로 20번 왕복하는 패턴을 가지며, 수평방향으로 1번 편도로 이동하는 패턴을 가질 수 있다. 따라서, 상기 라이다 장치의 스캔 패턴은 Tθ:Tφ=1:20의 관계를 가질 수 있으며, 또한 도 5는 Tθ 시간 동안의 스캔 패턴을 그래프로 도시한 것일 수 있다. 이는 시간축을 포함하는 그래프로 변환하는 경우 더 명확히 알 수 있다.
도 30은 일 실시예에 라이다 장치의 스캔 패턴을 각 성분 및 시간에 따라 그래프로 도시한 도면이다.
도 30을 참조하면, 상기 라이다 장치의 스캔 패턴 (θ(t),φ(t))의 그래프는 각 성분의 패턴인 θ(t) 및 φ(t)의 그래프로 분할할 수 있다. 구체적으로 θ(t)에 관한 그래프를 참조하면, 상기 θ성분 패턴은 Tθ동안 -FOV(H)/2 에서 +FOV(H)/2까지 움직이는 패턴을 가질 수 있으며, 움직이는 속도는 일정할 수 있다. 또한 상기 θ성분 패턴은 Tθ 동안 1회 편도로 움직이는 것을 알 수 있다. 이 때, 상기 φ성분 패턴은 Tφ 동안 +FOV(V)/2 에서 -FOV(V)/2를 거쳐 다시+FOV(V)/2 까지 왕복하는 패턴을 가질 수 있으며, Tθ 동안 20회 왕복으로 움직이는 것을 알 수 있다.
따라서, 상기 라이다 장치의 스캔 패턴(θ(t),φ(t)) 의 각 성분의 패턴인 θ(t) 및 φ(t)는 반복되는 형상에 따라 함수로 표현될 수 있으며, 반복되는 형상의 최대값 및 최소값에 따라 시야각(FOV)을 변수로 포함할 수 있고, 반복되는 정도에 따라 주기(T)를 변수로 포함할 수 있으며, 시간에 따라 변화하므로 시간 (t)을 변수로 포함할 수 있다. 또한, 이 때, 시야각 및 주기는 변수일 수 있으며, 고정값일 수도 있다. 즉, 상기 라이다 장치의 스캔패턴은 상기 라이다 장치의 시야각(FOV), 각 패턴이 반복되는 주기(T), 상기 라이다 장치에서 조사되는 레이저의 방향의 변화를 나타내는 함수에 의해 결정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 설명의 편의를 위해서 상기 θ(t)를 수평 방향 패턴, 상기 φ(t)를 수직 방향 패턴으로 설명할 수 있다.
7.1.2 수직 방향 패턴의 주기가 수평 방향 패턴의 주기보다 짧은 스캔패턴을 가지는 라이다 장치.
다시 도 30을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴은 수직 방향 패턴 (φ(t)) 및 수평 방향 패턴(θ(t))을 포함하며, 상기 수직 방향 패턴의 주기(Tφ)가 상기 수평 방향 패턴의 주기(Tθ)보다 짧을 수 있다. 또한, 상기 라이다 장치의 스캔 패턴은 상기 수직 방향 패턴 및 상기 수평 방향 패턴으로 표현되는 스캔 패턴이 반복되는 주기(T)를 가질 수 있으며, 상기 스캔 패턴이 반복되는 주기(T)를 1프레임으로 가질 수 있다.
예를 들어, 도 6은 수평 방향 패턴의 주기(Tθ) 동안의 스캔패턴을 그래프로 나타낸 것이며, 수평 방향 패턴의 주기(Tθ)가 수직 방향 패턴의 주기(Tφ)보다 긴 경우, 수평 방향 패턴의 주기(Tθ)는 상기 스캔 패턴이 반복되는 주기(T)와 같을 수 있다. 또한, 수평 방향 패턴의 2주기 간격을 기초로 상기 스캔 패턴이 반복될 수도 있으며, 이 경우 상기 수평 방향 패턴의 2주기는 상기 스캔 패턴이 반복되는 주기(T)와 같을 수 있다.
7.1.2.1 시간 간격을 두고 생성되는 스캔 패턴을 가지는 라이다 장치.
도 31은 다른 일 실시예에 라이다 장치의 스캔 패턴을 각 성분 및 시간에 따라 그래프로 도시한 도면이다.
도 31을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴(8200)은 수직 방향 패턴(8210) 및 수평 방향 패턴(8220)을 포함하며, 반복되는 상기 수직 방향 패턴 사이(8210)에 패턴을 생성하지 않는 시간(8211)을 포함할 수 있으며, 또한, 상기 라이다 장치의 스캔 패턴(8200)은 반복되는 상기 수평 방향 패턴(8220) 사이에 패턴을 생성하지 않는 시간(8221)을 포함할 수도 있다.
이 때, 상기 스캔 패턴을 생성하지 않는 시간(8211,8221)은 상기 라이다 장치에서 레이저를 출력하기 위한 시간일 수 있으며, 상기 라이다 장치에서 조사하는 레이저의 방향을 알기위한 시간일 수도 있고, 상기 라이다 장치에 포함되는 구성간의 시간을 동기화 하기 위한 시간일 수도 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 레이저의 출력을 위한 시간, 거리의 계산을 위한 시간, 시간의 동기화를 위한 시간, 레이저의 출력에 따른 발열을 줄이기 위한 시간 등 상기 라이다 장치가 정확하고, 신속하게 작동하기 위해 필요한 시간일 수 있다.
구체적으로 반복되는 상기 수직 방향 패턴(8210) 사이에 패턴을 생성하지 않는 시간(8211)은 도 31 에 도시된 바와 같이 반복되는 상기 수직 방향 패턴(8210) 사이 중 일부에 포함될 수 있으며, 도 31 에 도시되지는 않았지만 반복되는 상기 수직 방향 패턴(8210) 사이 마다 매번 포함될 수 있다.
또한 반복되는 상기 수평 방향 패턴(8220) 사이에 패턴을 생성하지 않는 시간(8221)은 도 31 에 도시된 바와 같이 반복되는 상기 수평 방향 패턴(8220) 사이 중 일부에 포함될 수 있으며, 도 31 에 도시되지는 않았지만 반복되는 상기 수평 방향 패턴(8220) 사이 마다 매번 포함될 수 있다.
또한, 상기 스캔 패턴을 생성하지 않는 시간(8211,8221)은 상기 라이다 장치에 포함된 레이저 출력부에서 레이저를 출력하지 않는 시간일 수 있으며, 상기 라이다 장치에 포함된 스캐너 부에서 상기 라이다 장치의 외부를 향해 레이저를 조사하지 않는 시간일 수 있다.
7.1.2.2 수평 방향 패턴의 주기에 따라 수직 방향 시야각이 변화하는 스캔 패턴을 가지는 라이다 장치.
도 32는 또 다른 일 실시예에 라이다 장치의 스캔 패턴을 각 성분 및 시간에 따라 그래프로 도시한 도면이다.
도 32를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴(8300)은 수평 방향 패턴(8320) 및 수직 방향 패턴(8310)을 포함하며, 상기 수평 방향 패턴(8320)의 각 주기에 따라 상기 수직 방향 시야각(FOV(V))이 변할 수 있다. 구체적으로, 상기 라이다 장치의 스캔 패턴(8300)은 제1 수평 패턴 주기(8321) 및 제2 수평 패턴 주기(8322)를 포함 할 수 있다. 또한 도 32에 도시된 바와 같이 상기 라이다 장치의 스캔 패턴(8300)에서 제1 수평 패턴 주기(8321) 및 제2 수평 패턴 주기(8322)는 같은 시간 값을 가지며, 같은 최대값 및 최소값을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 제1 수평 패턴 주기 및 제2 수평 패턴 주기는 다른 시간 값 및/또는 다른 최대값 및 최소값을 가질 수도 있다.
또한, 상기 라이다 장치의 스캔 패턴(8300)의 제1 수평 패턴 주기(8321)동안 생성되는 수직 방향 패턴(8311)의 최대값(8331) 및 최소값(8332)은 제2 수평 패턴 주기(8322)동안 생성되는 수직 방향 패턴(8312)의 최대값(8341) 및 최소값(8342)과 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 수평 패턴 주기(8322)동안 생성되는 수직 방향 패턴(8312)의 최대값(8341) 및 최소값(8342)의 차이(8343)는 상기 제1 수평 패턴 주기(8321)동안 생성되는 수직 방향 패턴(8311)의 최대값(8331) 및 최소값(8332)의 차이(8333)보다 작을 수 있다. 이 때, 상기 제1 수평 방향 패턴 주기(8321) 동안을 제1 프레임이라 하고, 상기 제2 수평 방향 패턴 주기(8322) 동안을 제2 프레임이라고 할 때, 상기 제2 프레임의 수직 시야각(FOV(V))은 상기 제1 프레임의 수직 시야각(FOV(V))보다 작을 수 있다. 라이다 장치에서 상기 라이다 장치의 동작을 결정하는 다른 요소들이 동일한 동시에 시야각이 좁아지는 것은 스캔 가능한 영역이 줄어드는 것을 의미 할 수 있으며, 이에 따라 좁은 지역에 더 밀집도 있는 스캔을 가능하게 하여 상기 라이다 장치의 해상도가 높아지는 것을 의미할 수도 있다.
또한, 상기 라이다 장치의 스캔 패턴(8300)은 수평 방향 패턴의 각 주기마다 수직 시야각(FOV(V))이 다를 수 있으며, 상기 수평 방향 패턴의 2 주기마다 수직 시야각(FOV(V))이 다를 수도 있고, 상기 수평 방향 패턴의 각 주기마다 수직 시야각(FOV(V))이 다르며, 상기 수평 방향 패턴의 4 주기마다 반복될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 필요에 따라 유동적으로 변화할 수 있다.
7.1.2.3 수평 방향 패턴의 주기에 따라 수직 방향 패턴의 중간 값이 변화하는 스캔 패턴을 가지는 라이다 장치.
도 33은 또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴을 각 성분 및 시간에 따라 그래프로 도시한 도면이다.
도 33을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴(8400)은 수평 방향 패턴(8420) 및 수직 방향 패턴(8410)을 포함하며, 상기 수평 방향 패턴(8420)의 주기(8421,8422)에 따라 상기 수직 방향 패턴(8410)의 중간 값(8433,8443)이 변화할 수 있다. 이 때, 상기 수직 방향 패턴(8410)의 중간 값(8433,8443)은 상기 수직 방향 패턴(8410)의 최대 값(8431,8441) 및 최소 값(8432,8442)의 중간 값을 의미할 수 있다.
도 33에 도시된 바와 같이, 상기 수평 방향 패턴(8420)은 제1 수평 방향 패턴 주기(8421) 및 제2 수평 방향 패턴 주기(8422)를 포함 할 수 있다. 또한 상기 수직 방향 패턴(8410)은 상기 제1 수평 방향 패턴 주기(8421) 동안 생성되는 수직 방향 패턴(8411)의 중간 값인 제1 중간(8433) 값 및 상기 제2 수평 방향 패턴 주기(8422) 동안 생성되는 수직 방향 패턴(8412)의 중간 값인 제2 중간 값(8443)을 포함 할 수 있다. 이 때, 상기 제1 중간 값(8433)은 상기 제2 중간 값(8443) 보다 클 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 제1 중간 값(8433)이 상기 제2 중간 값(8443) 보다 작을 수도 있다.
또한, 상기 제1 수평 방향 패턴 주기(8421) 동안 생성되는 상기 수직 방향 패턴(8411)의 최소값(8432)은 상기 제2 수평 방향 패턴 주기(8422) 동안 생성되는 상기 수직 방향 패턴(8412)의 최대값(8441)보다 작을 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 제1 수평 방향 패턴 주기(8421) 동안 생성되는 상기 수직 방향 패턴(8411)의 최소값(8432)은 상기 제2 수평 방향 패턴 주기(8422) 동안 생성되는 상기 수직 방향 패턴(8412)의 최대값(8441)보다 클 수 있다.
또한 도 34는 도 33에 따른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴을 1프레임 시간 동안 그래프로 도시한 도면이며, 도 34를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 상기 제1 수평 방향 패턴 주기 및 상기 제2 수평 방향 패턴 주기를 1프레임으로 할 수 있다. 이 때, 도 34에 도시된 바와 같이 상기 라이다 장치는 1프레임 동안 수직 방향의 중간부분을 더 많이 스캔 할 수 있다.
또한, 상기 라이다 장치의 1프레임의 수직 시야각(FOV(V))은 상기 제1 수평 방향 패턴 주기 동안 생성되는 상기 수직 방향 패턴의 최대값 및 상기 제2 수평 방향 패턴 주기 동안 생성되는 상기 수직 방향 패턴의 최소값의 차이 일 수 있다.
따라서 같은 시간 동안 1프레임을 생성하는 라이다 장치와 비교해서 상기 라이다 장치는 1프레임 동안 수직 방향의 중간 부분을 더 많이 스캔 할 수 있다.
라이다 장치는 레이저를 이용하여 스캔 영역 내에 포함된 대상체와의 거리정보를 얻는 장치로, 레이저를 이용하여 스캔 포인트를 생성한다. 따라서 라이다 장치는 일정 시간동안 생성할 수 있는 스캔 포인트의 개수에 제한이 있을 수 있다. 따라서, 자율주행 차량 등에 이용되는 라이다 장치의 경우, 같은 스캔 포인트를 가지고 중요한 부분을 더 많이 스캔하는 것이 중요할 수 있으며, 상기 도 33 및 도 34에 도시된 바와 같은 스캔 패턴을 가지는 라이다 장치의 경우, 같은 시간동안 중요한 부분을 더 많이 스캔 할 수 있다.
7.1.2.4 라이다 장치에서 조사되는 레이저의 시간에 따른 방향의 변화 정도가 변하는 라이다 장치.
도 35는 또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴을 각 성분 및 시간에 따라 그래프로 도시한 도면이다.
도 35를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 상기 라이다 장치에서 조사되는 레이저의 시간에 따른 방향의 변화 정도가 변화하는 스캔 패턴(8500)을 가질 수 있다. 이 때, 상기 라이다 장치에서 조사되는 레이저의 시간에 따른 방향의 변화는 스캔 패턴 변화 속도일 수 있다. 구체적으로 시간에 따른 수평 방향 성분의 변화량 또는 시간에 따른 수직 방향 성분의 변화량을 스캔 패턴 변화 속도라고 할 수 있다.
도 35에 도시된 바와 같이 상기 라이다 장치의 스캔 패턴(8500)은 수평 방향 패턴(8520) 및 수직 방향 패턴(8510)을 가질 수 있다. 또한 상기 수평 방향 패턴(8520)은 상기 라이다 장치에서 조사되는 레이저의 시간에 따른 방향의 변화 정도가 변화할 수 있다. 예를 들어, 제1 시점(8531) 까지 상기 수평 방향 패턴(8520)은 제1 속도를 가지며, 상기 제1 시점(8531)에서 상기 수평 방향 패턴(8520)은 제1 지점(8521)에 위치하고, 상기 수직 방향 패턴(8510)은 3주기 후의 지점(8511)에 위치할 수 있다. 또한 제1 시점(8531)부터 제2 시점(8532) 까지 상기 수평 방향 패턴(8520)은 제2 속도를 가지며, 상기 제2 시점(8532)에서 상기 수평 방향 패턴(8520)은 제2 지점(8522)에 위치하고, 상기 수직 방향 패턴(8510)은 17주기 후의 지점(8512)에 위치할 수 있다. 또한 제2 시점부터 제3 시점까지 상기 수평 방향 패턴(8520)은 제3 속도를 가지며, 상기 제3 시점(8533)에서 상기 수평 방향 패턴(8520)은 최대값(8523)에 위치하고, 상기 수직 방향 패턴(8510)은 20주기 후의 지점(8513)에 위치할 수 있다. 따라서 이 때, 상기 제2 속도는 상기 제1 속도 및 상기 제3 속도 보다 더 느릴 수 있다. 다만, 도 35에는 도시되지 않았으나, 상기 제2 속도는 상기 제1 속도 및 상기 제3 속도 보다 더 빠를 수 있다.
또한 도 36은 도 35에 따른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴을 1프레임 시간 동안 그래프로 도시한 도면이며, 도 36을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 수평 방향 패턴 주기(Tθ)를 1프레임으로 할 수 있다. 구체적으로 상기 수평 방향 패턴이 제1 지점(8521)에 위치하는 경우, 상기 수직 방향 패턴은 3주기를 지나며, 상기 수평 방향 패턴이 제2 지점(8522)을 지나는 경우 상기 수직 방향 패턴은 17주기를 지날 수 있다. 따라서 도 35에 도시된 스캔 패턴(8500)을 1프레임으로 나타내는 경우 상기 라이다 장치는 1프레임 동안 수평 방향의 중간 부분을 더 많이 스캔 할 수 있다. 또한 상기 라이다 장치의 스캔 패턴(8500)은 상기 라이다 장치의 상기 수평 방향 패턴의 제2 속도가 상기 제1 속도 및 상기 제3 속도 보다 더 느린 경우이다.
따라서, 같은 시간 동안 1프레임을 생성하는 라이다 장치와 비교하여 상기 라이다 장치는 수평 방향의 중간 부분을 더 많이 스캔할 수 있다.
결국, 상기 도 35 및 도 36에 도시된 바와 같은 스캔 패턴을 가지는 라이다 장치의 경우, 같은 시간동안 중요한 부분을 더 많이 스캔 할 수 있다.
또한 도 37는 또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴을 각 성분 및 시간에 따라 그래프로 도시한 도면이며, 도 37를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴(8550)은 수평 방향 패턴(8570) 및 수직 방향 패턴(8560)을 가질 수 있으며, 상기 수직 방향 패턴(8560)은 상기 라이다 장치에서 조사되는 레이저의 시간에 따른 방향의 변화 정도가 변화할 수 있다. 예를 들어, 도 37에 도시된 바와 같이, 상기 수직 방향 패턴(8560)은 정현파(Sinusoidal)의 속도를 가질 수 있다. 다만, 도 37에는 도시되지 않았으나, 상기 수직 방향 패턴(8560)은 상기 수직 방향 패턴의 최대값(8561) 및 최소값(8562) 근처에서 속도가 상기 수직 방향 패턴의 중간값 근처에서의 속도 보다 빠를 수 있다.
7.1.2.5 수평 방향 패턴의 주기에 따라 수직 방향 패턴의 초기 위치가 변하는 라이다 장치.
일 실시예에 따른 라이다 장치는 수평 방향 패턴의 주기에 따라 수직 방향 패턴의 초기 위치가 변하는 스캔 패턴을 가질 수 있다. 이 때, 상기 수직 방향 패턴의 초기 위치는 상기 수평 방향 패턴이 시작되는 시점에서 레이저 조사 방향의 수직 성분을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 수평 방향 패턴의 1주기가 시작되는 시점을 t1이라 했을 때, 상기 t1에서 상기 레이저의 조사 방향의 수평 성분은 -FOV(H)/2일 수 있으며, 수직 성분은 +FOV(V)/2일 수 있다. 또한, 상기 수평 방향 패턴의 2주기가 시작되는 시점을 t2라 했을 때, 상기 t2에서 상기 레이저의 조사 방향의 수평 성분은 -FOV(H)/2일 수 있으며, 수직 성분은 +FOV(V)/4일 수 있다.
또한, 상기 수평 방향 패턴의 주기에 따라 상기 수직 방향 패턴의 초기 위치가 변하지 않는 라이다 장치가 상기 수평 방향 패턴의 2주기를 1프레임으로 설정 하는 경우 상기 수평 방향 패턴의 2주기 동안 동일한 부분을 2번 스캔하게 되나, 상기 수평 방향 패턴의 주기에 따라 상기 수직 방향 패턴의 초기 위치가 변하는 라이다 장치가 상기 수평 방향 패턴의 2주기를 1프레임으로 설정 하는 경우 상기 수평 방향 패턴의 2주기 동안 계속해서 다른 부분을 스캔하게 된다. 따라서, 상기 수평 방향 패턴의 주기에 따라 상기 수직 방향 패턴의 초기 위치가 변하지 않는 라이다 장치와 비교하여 상기 수평 방향 패턴의 주기에 따라 상기 수직 방향 패턴의 초기 위치가 변하는 라이다 장치는 더 높은 해상도를 가질 수 있다.
7.1.3 수평 방향 패턴의 주기가 수직 방향 패턴의 주기보다 짧은 스캔 패턴을 가지는 라이다 장치.
도 38은 또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔패턴을 각 성분 및 시간에 따라 그래프로 도시한 도면이다.
도 38을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴(8600)은 수직 방향 패턴(8610) 및 수평 방향 패턴(8620)을 포함하며, 상기 수평 방향 패턴(8620)의 주기(Tθ)가 상기 수직 방향 패턴(8610)의 주기(Tφ)보다 짧을 수 있다. 또한, 상기 라이다 장치는 상기 수직 방향 패턴(8610) 및 상기 수평 방향 패턴(8620)으로 표현되는 스캔 패턴(8600)이 반복되는 주기(T)를 가질 수 있으며, 상기 스캔 패턴이 반복되는 주기를 1프레임으로 가질 수 있다.
예를 들어, 도 39는 도 38에 따른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴을 그래프로 나타낸 것이며, 구체적으로 수직 방향 패턴(8610)의 1주기(Tφ) 동안의 스캔패턴(8600)을 그래프로 나타낸 것이며, 수직 방향 패턴의 주기가 수평 방향 패턴의 주기보다 긴 경우, 수직 방향 패턴의 주기는 상기 스캔 패턴이 반복되는 주기와 같을 수 있다. 또 한, 수직 방향 패턴의 2주기 간격을 기초로 상기 스캔 패턴이 반복될 수도 있으며, 이 경우 상기 수직 방향 패턴의 2주기는 상기 스캔 패턴이 반복되는 주기와 같을 수 있다.
7.1.3.1 수직 방향 패턴의 주기에 따라 수직 방향 시야각이 변화하는 스캔 패턴을 가지는 라이다 장치.
도 40은 또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴을 각 성분 및 시간에 따라 그래프로 도시한 도면이다.
도 40을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴은 수평 방향 패턴(8720) 및 수직 방향 패턴(8710)을 포함하며, 상기 수직 방향 패턴(8710)의 각 주기에 따라 상기 수직 방향 시야각이 변할 수 있다. 구체적으로, 상기 라이다 장치의 스캔 패턴(8700)은 제1 수직 방향 패턴 및 제2 수직 방향 패턴을 포함 할 수 있다. 또한 도 40에 도시된 바와 같이 상기 라이다 장치의 스캔 패턴(8700)에서 제1 수직 방향 패턴 및 제2 수직 방향 패턴은 같은 주기 값을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 제1 수직 방향 패턴 및 제2 수직 방향 패턴은 다른 주기 값을 가질 수도 있다.
또한, 상기 라이다 장치의 스캔 패턴(8700)의 제1 수직 방향 패턴 주기(8711)동안 생성되는 수직 방향 패턴(8710)의 최대값(8731) 및 최소값(8732)은 제2 수직 방향 패턴 주기(8712)동안 생성되는 수직 방향 패턴(8710)의 최대값(8741) 및 최소값(8742)과 다를 수 있다. 예를 들어 상기 제2 수직 패턴 주기(8712)동안 생성되는 수직 방향 패턴(8710)의 최대값(8741) 및 최소값(8742)의 차이(8743)는 상기 제1 수직 패턴 주기(8711)동안 생성되는 수직 방향 패턴(8710)의 최대값(8731) 및 최소값(8732)의 차이(8733)보다 작을 수 있다. 이 때, 상기 제1 수직 방향 패턴 주기(8711) 동안을 제1 프레임이라 하고, 상기 제2 수직 방향 패턴 주기(8712)동안을 제2 프레임이라고 할 때, 상기 제2 프레임의 수직 시야각(FOV(V))은 상기 제1 프레임의 수직 시야각(FOV(V))보다 작을 수 있다. 라이다 장치에서 상기 라이다 장치의 동작을 결정하는 다른 요소들이 동일한 동시에 시야각이 좁아지는 것은 스캔 가능한 영역이 줄어드는 것을 의미 할 수 있으며, 이에 따라 좁은 지역에 더 밀집도 있는 스캔을 가능하게 하여 상기 라이다 장치의 해상도가 높아지는 것을 의미할 수도 있다.
또한, 상기 라이다 장치의 스캔 패턴(8700)은 수직 방향 패턴의 각 주기마다 수직 시야각(FOV(V))이 다를 수 있으며, 상기 수직 방향 패턴의 2 주기마다 수직 시야각(FOV(V))이 다를 수도 있고, 상기 수직 방향 패턴의 각 주기마다 수직 시야각(FOV(V))이 다르며, 상기 수직 방향 패턴의 4 주기마다 반복될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 필요에 따라 유동적으로 변화할 수 있다.
7.1.3.2 수직 방향 패턴의 주기에 따라 수직 방향 패턴의 중간 값이 변화하는 스캔 패턴을 가지는 라이다 장치.
도 41은 또 다른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴을 각 성분 및 시간에 따라 그래프로 도시한 도면이다.
도 41을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴(8800)은 수평 방향 패턴(8820) 및 수직 방향 패턴(8810)을 포함하며, 상기 수직 방향 패턴(8810)의 주기(8811,8812)에 따라 상기 수직 방향 패턴(8810)의 중간 값(8833,8843)이 변화할 수 있다. 이 때, 상기 수직 방향 패턴(8810)의 중간 값(8833,8843)은 상기 수직 방향 패턴(8810)의 최대 값(8831,8841) 및 최소 값(8832,8842)의 중간 값을 의미할 수 있다.
도 41에 도시된 바와 같이, 상기 수직 방향 패턴(8810)은 제1 수직 방향 패턴 주기(8811) 및 제2 수직 방향 패턴 주기(8812)를 포함 할 수 있다. 또한 상기 수직 방향 패턴(8810)은 상기 제1 수직 방향 패턴 주기(8811) 동안 생성되는 수직 방향 패턴의 중간 값인 제1 중간 값(8833) 및 상기 제2 수직 방향 패턴 주기(8812) 동안 생성되는 수직 방향 패턴의 중간 값인 제2 중간 값(8843)을 포함 할 수 있다. 이 때, 상기 제1 중간 값(8833)은 상기 제2 중간 값(8843) 보다 클 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 제1 중간 값(8833)이 상기 제2 중간 값(8843) 보다 작을 수도 있다.
또한, 상기 제1 수직 방향 패턴 주기(8811) 동안 생성되는 상기 수직 방향 패턴(8810)의 최소값(8832)은 상기 제2 수직 방향 패턴 주기(8812) 동안 생성되는 상기 수직 방향 패턴(8810)의 최대값(8841)보다 작을 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 제1 수직 방향 패턴 주기(8811) 동안 생성되는 상기 수직 방향 패턴(8810)의 최소값(8832)은 상기 제2 수직 방향 패턴 주기(8812) 동안 생성되는 상기 수직 방향 패턴(8810)의 최대값(8841)보다 클 수 있다.
또한 도 42는 도 41에 따른 일 실시예에 따른 라이다 장치의 스캔 패턴을 그래프로 도시한 도면이며, 도 42를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 상기 제1 수직 방향 패턴 주기(8811) 및 상기 제2 수직 방향 패턴 주기(8812)를 1프레임으로 할 수 있다. 이 때, 도 42에 도시된 바와 같이 상기 라이다 장치는 1프레임 동안 수직 방향의 중간부분을 더 많이 스캔 할 수 있다.
또한, 상기 라이다 장치의 1프레임의 수직 시야각(FOV(V))은 상기 제1 수직 방향 패턴 주기 동안 생성되는 상기 수직 방향 패턴의 최대값 및 상기 제2 수직 방향 패턴 주기 동안 생성되는 상기 수직 방향 패턴의 최소값의 차이 일 수 있다.
따라서 같은 시간 동안 1프레임을 생성하는 라이다 장치와 비교해서 상기 라이다 장치는 1프레임 동안 수직 방향의 중간 부분을 더 많이 스캔 할 수 있다.
라이다 장치는 레이저를 이용하여 스캔 영역 내에 포함된 대상체와의 거리정보를 얻는 장치로, 레이저를 이용하여 스캔 포인트를 생성한다. 따라서 라이다 장치는 일정 시간동안 생성할 수 있는 스캔 포인트의 개수에 제한이 있을 수 있다. 따라서, 자율주행 차량 등에 이용되는 라이다 장치의 경우, 같은 스캔 포인트를 가지고 중요한 부분을 더 많이 스캔하는 것이 중요할 수 있으며, 상기 도 41 및 도 42에 도시된 바와 같은 스캔 패턴을 가지는 라이다 장치의 경우, 같은 시간동안 중요한 부분을 더 많이 스캔 할 수 있다.
7.2 노딩미러 및 회전 다면 미러를 포함하는 라이다 장치.
다시 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치는 레이저 출력부, 노딩미러, 회전 다면 미러 및 센서부를 포함할 수 있다. 또한 상기 라이다 장치는 스캔 패턴을 생성할 수 있다.
상기 레이저 출력부(110) 및 상기 센서부(130)은 도 1 및 도 2에서 설명되었으므로, 이하에서 상기 레이저 출력부(110) 및 상기 센서부(130)에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 노딩미러(122)는 전술한 제1 스캐너부(121)의 일 구현예일 수 있다. 상기 노딩미러(122)는 일 축을 기준으로 기 설정된 각도 범위에서 노딩할 수 있으며, 두 축을 기준으로 기 설정된 각도 범위에서 노딩할 수도 있다. 이 때, 상기 노딩미러는 상기 스캔 패턴을 생성할 수 있으며, 구체적으로 상기 스캔 패턴은 수평 방향 패턴 및 수직 방향 패턴을 포함하고, 상기 노딩미러는 상기 수직 방향 패턴을 생성할 수 있다.
또한, 상기 회전 다면 미러(127)는 전술한 상기 제2 스캐너(126)의 일 구현예일 수 있다. 상기 회전 다면 미러(127)는 일 축을 기준으로 회전할 수 있다. 이 때, 상기 회전 다면 미러는 상기 스캔 패턴을 생성할 수 있으며, 구체적으로 상기 회전 다면 미러는 상기 수평 방향 패턴을 생성할 수 있다.
또한, 상기 수평 방향 패턴 및 상기 수직 방향 패턴은 각 패턴이 반복되는 주기를 포함하며, 최대값 및 최소값을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 수직 방향 패턴의 주기, 최대값 및 최소값은 상기 노딩미러에 의해 정해질 수 있으며, 상기 수평 방향 패턴의 주기, 최대값 및 최소값은 상기 회전 다면 미러에 의해 정해질 수 있다.
또한, 상기 라이다 장치는 도 28 및 도 29에서 도시된 바와 같은 스캔 패턴을 생성할 수 있다. 구체적으로 상기 라이다 장치가 상기 수직 방향 패턴의 주기가 상기 수평 방향 패턴의 주기보다 짧은 스캔 패턴을 생성하기 위하여, 상기 노딩미러의 노딩 속도는 상기 회전 다면 미러의 회전 속도보다 빠를 수 있다. 또한 이 경우, 상기 회전 다면 미러의 제조 공정에서 상기 회전 다면 미러의 반사면의 기울기가 일정하지 않을 때도, 상기 라이다 장치의 스캔 정확도에 미치는 영향이 작을 수 있다. 구체적으로, 상기 노딩미러의 노딩 소곧가 상기 회전 다면 미러의 회전 속도보다 일정 수준 이상 빠른 경우, 상기 회전 다면 미러의 한 면을 이루는 각도 만큼 상기 회전 다면 미러가 회전하는 시간을 한 프레임으로 할 수 있고, 따라서 각 회전 다면 미러의 반사면의 기울기에 오차가 있더라도, 여러 프레임으로 보완이 가능할 수 있다.
또한, 상기 라이다 장치는 도 31에서 도시된 바와 같은 스캔 패턴을 생성할 수 있다. 구체적으로 상기 라이다 장치가 상기 수직 방향 패턴 사이에 패턴을 생성하지 않는 시간을 포함하는 스캔 패턴을 생성하기 위하여, 상기 레이저 출력부는 레이저를 출력하지 않는 시간을 가질 수 있으며, 상기 노딩 미러가 상기 라이다 장치의 내부로 레이저를 반사하는 시간을 가질 수도 있다.
또한, 상기 라이다 장치가 상기 수평 방향 패턴 사이에 패턴을 생성하지 않는 시간을 포함하는 스캔 패턴을 생성하기 위하여, 상기 레이저 출력부는 레이저를 출력하지 않는 시간을 가질 수 있으며, 상기 노딩미러가 상기 라이다 장치의 내부로 레이저를 반사하는 시간을 가질 수도 있다.
또한, 상기 라이다 장치는 도 32 에서 도시된 바와 같은 스캔 패턴을 생성할 수 있다. 구체적으로 상기 라이다 장치가 상기 수평 방향 패턴의 각 주기에 따라 상기 수직 방향 시야각이 변하는 스캔 패턴을 생성하기 위하여, 상기 노딩 미러의 노딩 각도는 상기 회전 다면 미러의 회전 각도에 기초하여 변할 수 있다. 예를 들어, 상기 회전 다면 미러의 반사면이 4개인 경우 상기 노딩 미러의 노딩 각도는 상기 회전 다면 미러의 360/n회전 마다 변할 수 있다. 구체적으로 상기 노딩 미러의 노딩 각도가 상기 회전 다면 미러의 360/n회전 할 동안 10도이고, 상기 회전 다면 미러의 다음 360/n회전 할 동안 5도 일 수도 있다.
또한, 상기 라이다 장치는 도 33 및 도 34에서 도시된 바와 같은 스캔 패턴을 생성할 수 있다. 구체적으로 상기 라이다 장치가 상기 수평 방향 패턴의 주기에 따라 상기 수직 방향 패턴의 중간 값이 변화하는 스캔 패턴을 생성하기 위하여, 상기 회전 다면 미러의 각 반사면의 기울기가 상이할 수 있다.
예를 들어, 도 43은 일 실시예에 따른 라이다 장치의 회전 다면 미러에 관한 도면이며, 도 43을 참조하면, 일 실시예에 따른 라이다 장치의 회전 다면 미러(8900)는 회전축(8950) 및 복수개의 반사면(8910,8920,8930,8940)을 포함한다. 또한, 상기 복수개의 반사면(8910,8920,8930,8940)은 상기 회전축(8950)을 기준으로 상이한 각도를 가지고 기울어 질 수 있다. 또한 이 경우, 상기 회전 다면 미러(8900)의 반사면(8910,8920,8930,8940)의 기울어진 정도에 따라 상기 수직 방행 패턴의 중간 값이 변할 수 있다. 구체적으로 상기 회전 다면 미러의 제1 면(8910)은 회전축을 기준으로 제1 각도를 가지고 기울어져 있으며, 상기 회전 다면 미러의 제2 면(8920)은 상기 회전축을 기준으로 제2 각도(8970)를 가지고 기울어져 있다. 이 때, 상기 제1 면(8910)을 통해 생성되는 수직 방향 패턴의 중간 값은 상기 제1 각도에 따라 결정되며, 상기 제2 면(8920)을 통해 생성되는 수직 방향 패턴의 중간 값은 상기 제2 각도(8970)에 따라 결정 될 수 있다.
또한 상기 라이다 장치는 도 35 및 도 36에서 도시된 바와 같은 스캔 패턴을 생성할 수 있다. 구체적으로 상기 라이다 장치가 상기 라이다 장치에서 조사되는 레이저의 시간에 따른 방향의 변화 정도가 변화하는 스캔 패턴을 생성하기 위하여, 상기 노딩 미러의 노딩 속도는 노딩 각도에 따라 일정하지 않을 수 있으며, 상기 회전 다면 미러의 회전 속도는 회전 각도에 따라 일정하지 않을 수 있다.
예를 들어, 상기 수평 방향 패턴의 속도가 변하기 위해서 상기 회전 다면 미러의 회전 속도가 가변할 수 있으며, 상기 수직 방향 패턴의 속도가 정현파(Sinusoidal)형태로 변하기 위해서 상기 노딩미러의 노딩 속도가 정현파(Sinusoidal)형태 일 수 있다.
또한 상기 라이다 장치는 도 38 및 도 39에서 도시된 바와 같은 스캔 패턴을 생성할 수 있다. 구체적으로 상기 라이다 장치가 상기 수평 방향 패턴의 주기가 상기 수직 방향 패턴의 주기보다 짧은 스캔패턴을 생성하기 위하여, 상기 회전 다면 미러의 회전 속도가 상기 노딩 미러의 노딩 속도보다 빠를 수 있다.
또한 상기 라이다 장치는 도 40에서 도시된 바와 같은 스캔 패턴을 생성할 수 있다. 구체적으로 상기 라이다 장치가 상기 수직 방향 패턴의 각 주기에 따라 상기 수직 방향 시야각이 변하는 스캔 패턴을 생성하기 위하여, 상기 노딩 미러의 노딩 각도는 상기 노딩 미러의 1회 노딩 마다 변할 수 있다. 예를 들어, 상기 노딩 미러의 노딩 각도가 n번째 노딩 할 때 10도이고, n+1번째 노딩할 때 5도 일 수 있다.
또한 상기 라이다 장치는 도 41 및 도 42에서 도시된 바와 같은 스캔 패턴을 생성할 수 있다. 구체적으로 상기 라이다 장치가 상기 수직 방향 패턴 주기에 따라 상기 수직 방향 패턴의 중간 값이 변하는 스캔 패턴을 생성하기 위하여, 상기 노딩 미러의 노딩 각도의 최대값 및 최소값이 변할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 수직 방향 패턴의 최대값을 제1 최대값, 최소값을 제1 최소값, 상기 제2 수직 방향 패턴의 최대값을 제2 최대값, 최소값을 제2 최소값이라고 할 때, 상기 노딩미러는 상기 제1 최대값에서 상기 제1 최소값으로 노딩하고 상기 제1 최소값에서 상기 제2 최대값으로 노딩하며, 상기 제2 최대값에서 상기 제2 최소값으로 노딩하고, 상기 제2 최소값에서 상기 제1 최대값으로 노딩하는 노딩 각도를 가질 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 레이저를 이용하여 거리를 측정하는 라이다 장치에 있어서,
    레이저를 출사하는 레이저 출력부;
    상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저를 획득하여 상기 레이저의 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써 조사영역을 선 형태로 확장시키는 제1 스캐닝부;
    상기 제1 스캐닝부에서 조사된 조사영역이 선 형태인 레이저를 획득하여 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써 조사영역을 면 형태로 확장시키는 제2 스캐닝부; 및
    스캔영역상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 감지하는 센서부; 를 포함하되,
    상기 제1 스캐닝부는 기 설정된 각도 범위에서 노딩하며, 상기 레이저 광의 이동경로를 수직방향으로 변경시킴으로써 조사영역을 수직방향의 선 형태로 확장시키는 노딩미러를 포함하며,
    상기 제2 스캐닝부는 수직방향으로 설정된 일 축을 기준으로 회전함에 따라 상기 조사영역이 수직방향의 선 형태인 레이저의 이동경로를 수평방향으로 변경시킴으로써 조사영역을 면 형태로 확장시키는 회전 다면 미러를 포함하는
    라이다 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 라이다 장치는 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저가 스캔영역상에 위치하는 대상체에 도달하기까지의 조사 경로 및 상기 스캔영역상에 존재하는 대상체에서 반사된 레이저가 상기 센서부에 도달하기까지의 수광 경로를 가지며,
    상기 조사 경로는 상기 노딩미러 및 상기 회전 다면 미러를 순차적으로 통하여 상기 스캔영역을 향하도록 설정 되며,
    상기 수광 경로는 상기 노딩미러 및 상기 회전 다면 미러 중 상기 회전 다면 미러만을 통하여 상기 센서부를 향하도록 설정 되는
    라이다 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 회전 다면 미러는 상기 노딩미러에서 조사된 조사영역이 선 형태인 레이저를 획득하여 상기 스캔영역을 향해 반사하기 위한 조사부분 및 상기 스캔영역상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 획득하여 상기 센서부를 향해 반사하기 위한 수광부분을 포함하며,
    상기 조사부분은 상기 노딩미러에서 조사된 레이저의 조사영역이 상기 회전 다면 미러와 만나는 선을 상기 회전 다면 미러의 회전 방향으로 이은 면 형태이며,
    상기 수광부분은 상기 회전 다면 미러의 반사면 중 상기 센서부를 향해 전달되도록 반사하는 일 부분을 상기 회전 다면 미러의 회전방향으로 연장시킨 면 형태인
    라이다 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 회전 다면 미러의 상기 조사부분은 상기 조사 경로에 포함되고,
    상기 회전 다면 미러의 상기 수광부분은 상기 수광 경로에 포함되는
    라이다 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 회전 다면 미러의 상기 수광부분의 크기는 적어도 상기 회전 다면 미러의 상기 조사부분의 크기보다 같거나 큰
    라이다 장치.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 조사부분 및 상기 수광부분 중 어느 하나는 상기 회전 다면 미러의 회전축과 수직인 가상의 단면의 상측에 위치되고
    상기 조사부분 및 상기 수광부분 중 다른 하나는 상기 회전 다면 미러의 회전축과 수직인 가상의 단면의 하측에 위치되는
    라이다 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 조사부분과 상기 수광부분은 이격 되어 위치 하는
    라이다 장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 회전 다면 미러의 높이는 적어도 상기 회전 다면 미러의 상기 조사부분의 높이 및 상기 수광부분의 높이를 합한 값보다 같거나 큰
    라이다 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 조사부분의 높이는 상기 노딩미러의 기 설정된 각도 범위 및 상기 노딩미러와 상기 회전 다면 미러 사이의 거리에 기초하여 결정되는
    라이다 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 수광부분의 높이는 상기 센서부의 크기에 기초하여 결정되는
    라이다 장치.
  11. 레이저를 이용하여 거리측정 하는 라이다 장치에 이용되는 회전 다면 미러에 있어서,
    구동부에 체결되어 구동력을 전달 받아 회전하는 몸체; 및
    전달받은 레이저를 반사하기 위한 반사면; 을 포함하며,
    상기 몸체는 상부, 하부 및 상기 상부와 하부를 연결하는 기둥을 포함하며, 상기 상부 및 상기 하부의 중심을 수직으로 관통하는 회전축을 중심으로 회전하고,
    상기 반사면은 상기 몸체의 상부 및 하부를 제외한 옆면에 위치하며, 거리측정을 위해 출사된 레이저를 획득하여 스캔영역으로 반사하기 위한 조사부분 및 상기 스캔영역상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 획득하여 반사하기 위한 수광부분을 포함하는
    회전 다면 미러.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 회전 다면 미러의 상기 수광부분의 크기는 적어도 상기 회전 다면 미러의 상기 조사부분의 크기보다 같거나 큰
    회전 다면 미러.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 회전 다면 미러의 상기 조사부분 및 상기 수광부분은 상기 회전 다면 미러의 상기 회전축과 수직인 가상의 단면을 기준으로 나뉘어 설정되는
    회전 다면 미러.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 회전 다면 미러의 높이는 적어도 상기 회전 다면 미러의 상기 조사 영역의 높이 및 상기 회전 다면 미러의 상기 수광 영역의 높이를 합한 값보다 같거나 큰
    회전 다면 미러.
  15. 레이저를 이용하여 거리를 측정하는 라이다 장치에 있어서,
    레이저를 출사하는 레이저 출력부;
    상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저를 획득하여 상기 레이저의 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써 조사영역을 선 형태로 확장시키는 제1 스캐닝부;
    상기 제1 스캐닝부에서 조사된 조사영역이 선 형태인 레이저를 획득하여 이동경로를 지속적으로 변경시킴으로써 조사영역을 면 형태로 확장시키는 제2 스캐닝부; 및
    스캔영역상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 감지하는 센서부; 를 포함하되,
    상기 라이다 장치는 상기 레이저 출력부에서 출사된 레이저가 스캔영역상에 위치하는 대상체에 도달하기까지의 조사 경로 및 상기 스캔영역상에 존재하는 대상체에서 반사된 레이저가 상기 센서부에 도달하기까지의 수광 경로를 가지며,
    상기 조사 경로는 상기 제1 스캐닝부 및 상기 제2 스캐닝부를 순차적으로 통하여 상기 스캔영역을 향하도록 설정 되며,
    상기 수광 경로는 상기 제1 스캐닝부 및 상기 제2 스캐닝부 중 상기 제2 스캐닝부를 통하여 상기 센서부를 향하도록 설정 되는
    라이다 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제2 스캐닝부는 수직방향으로 설정된 일 축을 기준으로 회전함에 따라 상기 조사영역이 수직방향의 선 형태인 레이저의 이동경로를 수평방향으로 변경시킴으로써 조사영역을 면 형태로 확장시키는 회전 다면 미러를 포함하는
    라이다 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 회전 다면 미러는 상기 제1 스캐닝부에서 조사된 조사영역이 선 형태인 레이저를 획득하여 상기 스캔영역을 향해 반사하기 위한 조사부분 및 상기 스캔영역상에 위치하는 대상체에서 반사된 레이저를 획득하여 상기 센서부를 향해 반사하기 위한 수광부분을 포함하며,
    상기 조사부분은 상기 제1 스캐닝부에서 조사된 레이저의 조사영역이 상기 회전 다면 미러와 만나는 선을 상기 회전 다면 미러의 회전 방향으로 이은 면 형태이고,
    상기 수광부분은 상기 회전 다면 미러의 반사면 중 상기 센서부를 향해 전달되도록 반사하는 일 부분을 상기 회전 다면 미러의 회전방향으로 연장시킨 면 형태이며,
    상기 회전 다면 미러의 상기 조사부분은 상기 조사 경로에 포함되고,
    상기 회전 다면 미러의 상기 수광부분은 상기 수광 경로에 포함되는
    라이다 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 회전 다면 미러의 상기 수광부분의 크기는 적어도 상기 회전 다면 미러의 상기 조사부분의 크기보다 같거나 큰
    라이다 장치.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 조사부분 및 상기 수광부분 중 어느 하나는 상기 회전 다면 미러의 회전축과 수직인 가상의 단면의 상측에 위치되고
    상기 조사부분 및 상기 수광부분 중 다른 하나는 상기 회전 다면 미러의 회전축과 수직인 가상의 단면의 하측에 위치되는
    라이다 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 회전 다면 미러의 높이는 적어도 상기 회전 다면 미러의 상기 조사부분의 높이 및 상기 수광부분의 높이를 합한 값보다 크며,
    상기 조사부분의 높이는 상기 제1 스캐닝부와 상기 회전 다면 미러사이의 거리 및 상기 제1 스캐닝부로부터 상기 조사영역에 이르는 각도에 기초하여 결정되고,
    상기 수광부분의 높이는 상기 센싱부의 크기에 기초하여 결정되는
    라이다 장치.
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