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KR102280497B1 - 라이다 센서 조립체 - Google Patents

라이다 센서 조립체 Download PDF

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KR102280497B1
KR102280497B1 KR1020200057656A KR20200057656A KR102280497B1 KR 102280497 B1 KR102280497 B1 KR 102280497B1 KR 1020200057656 A KR1020200057656 A KR 1020200057656A KR 20200057656 A KR20200057656 A KR 20200057656A KR 102280497 B1 KR102280497 B1 KR 102280497B1
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scanner
unit
reflector
sensing
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현대모비스 주식회사
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Abstract

라이다 센서 조립체를 개시한다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 센싱광을 조사하는 광원부; 타겟으로부터 반사된 입사광을 반사시키는 스캐너측 반사면을 포함하는 스캐너부; 스캐너측 반사면으로부터 반사되는 입사광이 투과되는 수광 렌즈; 수광 렌즈를 투과한 입사광을 반사시키는 수광 반사경; 및 수광 반사경에서 반사되는 입사광이 입사되는 광검출부를 포함하되, 센싱광은 스캐너측 반사면을 포함하는 가상면을 관통하고, 가상면을 관통한 센싱광은 타겟을 향하도록 구성된 라이다 센서 조립체를 제공한다.

Description

라이다 센서 조립체{Lidar Sensor Assembly}
본 개시는 라이다 센서 조립체에 관한 것이다. 보다 상세하게는 가림영역을 제거함에 따라 광수신 효율을 향상시키고, 부품수를 줄일 수 있는 라이다 센서 조립체에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 개시에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
차량의 기술이 발전됨에 따라 자율주행(autonomous driving)뿐만 아니라 자율주차(autonomous parking)와 같은 기능 등이 요구되고 있다. 이러한 기능을 수행하기 위해서 라이다 센서(LiDAR sensor)의 필요성이 증가되고 있다.
라이다 센서는 대개 차량의 범퍼에 장착되어 차량의 전후방을 감지하여 사물이나 구조물 등을 감지한다. 라이다 센서는 글라스나 차체의 구조물 내부에 설치된다. 라이다 센서는 광을 이용하여 타겟을 탐지한다.
라이다 센서는 광을 송신하는 송신광학계와, 입사되는 광을 수신하는 수신광학계를 포함한다. 송신광학계는 레이저 발생기, 송신경통, 송신렌즈 및 송신 반사경 등을 포함하고, 수신광학계는 수신렌즈, 반사미러 및 레이저 검출기 등을 포함한다.
그러나, 종래의 라이다 센서에서는 수신렌즈를 통과한 광이 반사미러에 의해 반사됨에 따라 검출기에 수신되는 초점거리(focal length)가 형성된다. 라이다 센서의 크기를 감소시키기 위해 광경로를 꺽어주는 반사미러가 설치되므로, 부품수가 증가되는 문제점이 있다.
또한, 수신광학계의 수신영역의 일부가 송신광학계의 송신경통과 송신반사경 등에 의해 가려지는 가림영역(blockage area)이 발생되므로, 라이다 센서의 광수신 효율이 저하될 수 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요구된다.
본 개시의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2015-0009177호(2015. 01. 26 등록, 발명의 명칭: 라이다 센서 시스템)에 개시되어 있다.
본 개시는 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 개시의 목적은 가림영역을 제거함에 따라 광수신 효율을 향상시키고, 부품수를 줄일 수 있는 라이다 센서 조립체를 제공하는 것이다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 센싱광을 조사하는 광원부; 타겟으로부터 반사된 입사광을 반사시키는 스캐너측 반사면을 포함하는 스캐너부; 스캐너측 반사면으로부터 반사되는 입사광이 투과되는 수광 렌즈; 수광 렌즈를 투과한 입사광을 반사시키는 수광 반사경; 및 수광 반사경에서 반사되는 입사광이 입사되는 광검출부를 포함하되, 센싱광은 스캐너측 반사면을 포함하는 가상면을 관통하고, 가상면을 관통한 센싱광은 타겟을 향하도록 구성된 라이다 센서 조립체를 제공한다.
또한, 제1 송광 렌즈의 위치는 광원에 대하여 고정되고, 제2 송광 렌즈의 위치는 스캐너부에 대하여 고정되고, 광원으로부터 조사된 센싱광은 제1직선 경로를 따라 진행하여 송광 반사경에서 반사되고, 송광 반사경에서 반사된 센싱광은 제1직선 경로에 수직한 제2직선 경로를 따라 가상면을 관통하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서 조립체를 제공한다.
또한, 광원으로부터 조사된 센싱광 및 가상면을 관통하는 센싱광은 동일 직선경로를 따라 진행하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서 조립체를 제공한다.
본 개시에 따르면, 광원부와 스캐너부가 하나의 광학모듈로 통합되므로, 라이다 센서 조립체의 부품수를 줄일 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, 광원부 또는 송광 반사경에 의한 가림영역이 수광 렌즈에서 완전히 제거될 수 있으므로, 광수신 효율을 증가시킬 수 있다. 광수신 효율이 증가됨에 따라 라이다 센서 조립체의 최대 검출거리를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, 송광광학계에서 광 통로의 거리를 단축시킬 수 있으므로, 라이다 센서 조립체를 소형화할 수 있다.
도 1은 본 개시의 제1 실시예에 따른 라이다 센서 조립체를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 개시의 제1 실시예에 따른 라이다 센서 조립체에서 광원부와 스캐너부를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 개시의 제2 실시예에 따른 라이다 센서 조립체에서 광원부와 스캐너부를 도시한 구성도이다.
도 4는 본 개시의 제3 실시예에 따른 라이다 센서 조립체를 도시한 구성도이다.
도 5는 본 개시의 제3 실시예에 따른 라이다 센서 조립체에서 광원부와 스캐너부를 도시한 구성도이다.
도 6은 본 개시의 제4 실시예에 따른 라이다 센서 조립체에서 광원부와 스캐너부를 도시한 구성도이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 개시에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례나 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
먼저, 본 개시의 제1 실시예에 따른 라이다 센서 조립체에 관해 설명하기로 한다.
도 1은 본 개시의 제1 실시예에 따른 라이다 센서 조립체를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 개시의 제1 실시예에 따른 라이다 센서 조립체에서 광원부와 스캐너부를 도시한 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 개시의 제1 실시예에 따른 라이다 센서 조립체는 광원부(light source unit, 10), 스캐너부(scanner, 20), 수광 렌즈(light receiving lens, 30), 수광 반사경(received light reflector, 40) 및 광검출부(light detecting unit, 50)를 포함한다.
라이다 센서 조립체는 송신광학계와 수신광학계를 포함한다. 송신광학계는 광원부(10)와 스캐너부(20)를 포함하고, 수신광학계는 수광 렌즈(30), 수광 반사경(40) 및 광검출부(50)를 포함한다. 도 1에서 센싱광(sensing light)은 점선으로 도시하고, 입사광은 실선으로 도시하였다.
광원부(10)는 센싱을 위한 센싱광(light for sensing)을 조사한다. 광원부(10)는 경통(barrel, 11), 광원(light source, 13) 및 송광 렌즈부(light transmitting lens unit, 15)를 포함한다.
경통(11)은 원통형으로 형성될 수 있다. 경통(11)은 광원(13)로부터 조사되는 센싱광이 주변으로 퍼지는 것을 방지한다.
광원(13)은 센싱광을 송광 반사경(21) 측으로 조사하도록 경통(11)의 내부에 설치된다. 송광 렌즈부(15)는 광원(13)로부터 조사되는 센싱광을 시준(collimate)하여 송광 반사경(21)으로 투과시키도록 광원(13)의 출력측에 설치된다. 송광 렌즈부(15)가 센싱광을 평행한 광선으로 시준하므로, 센싱광의 출력이 향상될 수 있다.
송광 렌즈부(15)는 제1 송광 렌즈(15a)와 제2 송광 렌즈(15b)를 포함한다. 제1 송광 렌즈(15a)는 경통(11)의 내부에 설치된다. 제1 송광 렌즈(15a)는 크리스탈(crystal), 유리(glass), 투명한 합성수지(synthetic resine)와 같은 광학물질로 제조된다. 제2 송광 렌즈(15b)는 경통(11)의 내부에 설치되고, 제2 송광 렌즈(15b)에는 제1 송광 렌즈(15a)를 투과하는 센싱광이 입사된다. 제2 송광 렌즈(15b)는 크리스탈, 유리, 투명한 합성수지와 같은 광학물질로 제조된다. 제1 송광 렌즈(15a)와 제2 송광 렌즈(15b)가 경통(11)의 내부에 설치되므로, 수광 렌즈(30)에서 제1 송광 렌즈(15a)와 제2 송광 렌즈(15b)에 의해 수신 가림영역이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
스캐너부(20)는 광원부(10)로부터 조사되는 센싱광을 타켓에 반사시키고, 타겟에서 반사되는 입사광을 수광 렌즈(30) 측으로 반사시키며, 광원부(10)는 스캐너부(20)의 내부에 배치된다. 스캐너부(20)에는 광반사 효율을 향상시키도록 반사층이 형성될 수 있다. 스캐너부(20)가 광원부(10)와 일체로 형성될 수 있으며, 이 경우, 라이다 센서 조립체의 부품수를 줄일 수 있는 장점이 있다. 그러나, 본 개시의 스캐너부(20)가 광원부(10)와 일체로 구성되는 것으로 한정될 필요는 없다. 즉, 스캐너부(20)와 광원부(10)는 별개의 부재이며, 서로 조립되는 방식일 수도 있다.
또한, 광원부(10)가 스캐너부(20)의 내부에 배치되므로, 수광 렌즈(30)에서 센싱 광학부(10)에 의해 수신가림 영역이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 광원부(10)와 스캐너부(20) 사이의 광 통로(optical path)의 길이를 감소시킬 수 있으므로, 라이다 센서 조립체의 크기를 감소시킬 수 있다.
스캐너부(20)는 송광 반사경(transmitted light reflector, 21), 스캐너 반사경(scanner reflector, 23), 스캐너 구동부(scanner driving unit, 25), 및 스캐너측 반사면(scanner-side reflection surface, 27)을 포함한다.
송광 반사경(21)은 광원부(10)로부터 조사되는 센싱광을 타켓에 반사시킨다. 송광 반사경(21)은 광원부(10), 수광 렌즈(30), 수광 반사경(40)과 일직선상에 배치된다. 송광 반사경(21)은 크리스탈, 유리, 투명한 합성수지 등의 광학재료로 가공될 수 있다.
스캐너 반사경(23)은 타겟에서 반사되는 입사광을 수광 렌즈(30)로 반사시키고, 스캐너 반사경(23) 내부에는 송광 반사경(21) 및 광원부(10)가 배치될 수 있다. 스캐너 반사경(23)에는 광반사 효율을 향상시키도록 반사층(미도시)이 형성된다. 스캐너 반사경(23) 내부에 송광 반사경(21) 및 광원부(10)가 배치되므로, 수광 렌즈(30)에서 스캐너 반사경(23)에 의해 수신 가림영역을 제거할 수 있다. 광수신 효율이 증가됨에 따라 라이다 센서 조립체의 최대 검출거리(maximum detection range)를 보다 증가시킬 수 있다. 또한, 스캐너 반사경(23), 송광 반사경(21) 및 광원부(10)가 하나의 광학모듈로 통합되므로 라이다 센서 조립체의 부품수와 크기를 감소시킬 수 있다.
스캐너 구동부(25)는 스캐너 반사경(23)을 회전시키도록 스캐너 반사경(23)에 연결된다. 스캐너 구동부(25)가 스캐너 반사경(23)을 회전시키므로, 스캐너 반사경(23)의 각도에 따라 센싱광과 입사광의 반사 각도가 변경될 수 있다.
스캐너 구동부(25)로는 모터부가 적용될 수 있다. 모터부에는 인코더(encoder, 미도시)가 포함되거나 인코더와 연결될 수 있다. 인코더가 모터부의 회전수, 회전속도, 회전각도 등을 측정하여 제어부(미도시)에 제공한다.
스캐너측 반사면(27)은 스캐너 반사경(23)의 일면에 형성될 수 있으며, 타겟으로부터 반사된 입사광을 반사시킬 수 있다.
센싱광은 스캐너측 반사면(27)을 포함하는 가상면(virtual plane, VP)을 관통하고, 가상면(VP)을 관통한 센싱광은 타겟을 향할 수 있다.
수광 렌즈(30)에는 스캐너부(20)에서 반사되는 입사광이 투과된다. 수광 렌즈(30)는 크리스탈, 유리, 투명한 합성수지 등의 광학재료로 가공될 수 있다. 수광 렌즈(30)에는 입사광이 반사되는 것을 방지하도록 무반사 코팅층(anti-reflective coating layer)이 형성될 수 있다.
수광 반사경(40)은 수광 렌즈(30)를 투과한 입사광을 반사시킨다. 수광 반사경(40)은 수광 렌즈(30) 및 스캐너 반사경(23)과 일직선 상에 배치될 수 있다.
광검출부(50)에는 수광 반사경(40)에서 반사되는 입사광이 입사된다. 광검출부(50)에서는 입사광이 입사됨에 따라 타겟의 위치 및 거리 등을 검출할 수 있다.
라이다 센서 조립체는 수광 반사경(40)과 광검출부(50) 사이에 설치되는 간섭 필터(interference filter, 53)를 더 포함한다. 간섭 필터(53)는 특정 파장의 광을 걸러준다. 간섭 필터(53)가 광검출부(50)에 일정한 파장대의 광을 입사시키므로, 광검출부(50)에서 타겟의 위치 및 거리 등이 정확하게 검출될 수 있다.
다음으로, 본 개시의 제2 실시예에 따른 라이다 센서 조립체에 관해 설명하기로 한다. 제2 실시예는 광원부를 제외하고 제1 실시예와 실질적으로 동일하므로, 동일한 참조번호에 관해서는 동일한 참조번호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
도 3은 본 개시의 제2 실시예에 따른 라이다 센서 조립체에서 광원부와 스캐너부를 도시한 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 개시의 제2 실시예에 따른 라이다 센서 조립체의 광원부(10)는 경통(11), 광원(13) 및 송광 렌즈부(15)를 포함한다.
경통(11)은 원통형으로 형성될 수 있다. 경통(11)은 광원(13)로부터 조사되는 센싱광이 주변으로 퍼지는 것을 방지한다.
광원(13)은 경통(11)의 내부에 설치된다. 송광 렌즈부(15)는 광원(13)로부터 조사되는 센싱광을 시준하도록 광원(13)의 출력측에 설치된다. 송광 렌즈부(15)가 센싱광을 평행한 광선으로 시준하므로, 센싱광의 출력이 향상될 수 있다.
송광 렌즈부(15)는 제1 송광 렌즈(15a)와 제2 송광 렌즈(15b)를 포함한다.
제1 송광 렌즈(15a)는 경통(11)의 내부에 적어도 하나 이상 설치된다. 제1 송광 렌즈(15a)는 크리스탈, 유리, 투명한 합성수지와 같은 광학물질로 제조된다.
제2 송광 렌즈(15b)는 스캐너 반사경(23)과 일체로 형성되고, 제1 송광 렌즈(15a)를 투과한 센싱광이 입사되도록 적어도 하나 이상 설치된다. 제2 송광 렌즈(15b), 스캐너 반사경(23) 및 송광 반사경(21)은 크리스탈, 유리, 투명한 합성수지 등과 같은 광학재료로 가공될 수 있다. 제2 송광 렌즈(15b), 스캐너 반사경(23) 및 송광 반사경(21)이 하나의 광학모듈로 통합되므로, 라이다 센서 조립체의 부품수를 줄일 수 있다. 또한, 수신 렌즈(30)에서 경통(11)과 송광 반사경(21)에 의해 수신 가림영역이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제2 송광 렌즈(15b)와 송광 반사경(21) 사이의 거리를 줄일 수 있으므로, 라이다 센서 조립체의 크기를 감소시킬 수 있다.
다음으로, 본 개시의 제3 실시예에 따른 라이다 센서 조립체에 관해 설명하기로 한다.
도 4는 본 개시의 제3 실시예에 따른 라이다 센서 조립체를 도시한 구성도이고, 도 5는 본 개시의 제3 실시예에 따른 라이다 센서 조립체에서 광원부와 스캐너부를 도시한 구성도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 개시의 제3 실시예에 따른 라이다 센서 조립체는 광원부(10), 스캐너부(20), 수광 렌즈(30), 수광 반사경(40) 및 광검출부(50)를 포함한다.
광원부(10)는 센싱광을 조사한다. 광원부(10)는 경통(11), 광원(13) 및 송광 렌즈부(15)를 포함한다.
경통(11)은 원통형으로 형성될 수 있다. 경통(11)은 광원(13)로부터 조사되는 센싱광이 주변으로 퍼지는 것을 방지한다.
광원(13)은 센싱광을 송광 반사경(21) 측으로 조사하도록 경통(11)의 내부에 설치된다. 송광 렌즈부(15)는 광원(13)로부터 조사되는 센싱광을 시준하여 스캐너부(20)의 스캐너 반사경(23)에 입사시키도록 광원(13)의 출력측에 설치된다. 송광 렌즈부(15)가 센싱광을 평행한 광선으로 시준하므로, 센싱광의 출력이 향상될 수 있다.
송광 렌즈부(15)는 제1 송광 렌즈(15a)와 제2 송광 렌즈(15b)를 포함한다. 제1 송광 렌즈(15a)는 경통(11)의 내부에 설치된다. 제1 송광 렌즈(15a)는 크리스탈, 유리, 투명한 합성수지와 같은 광학물질로 제조된다. 제2 송광 렌즈(15b)는 경통(11)의 내부에 설치되고, 제1 송광 렌즈(15a)를 투과하는 센싱광을 스캐너 반사경(23)에 입사시킨다. 제2 송광 렌즈(15b)는 크리스탈, 유리, 투명한 합성수지와 같은 광학물질로 제조된다. 제1 송광 렌즈(15a)와 제2 송광 렌즈(15b)가 경통(11)의 내부에 설치되므로, 수광 렌즈(30)에서 제1 송광 렌즈(15a)와 제2 송광 렌즈(15b)에 의해 수신 가림영역을 형성하는 것을 방지할 수 있다.
스캐너부(20)는 광원부(10)로부터 조사되는 센싱광을 타켓에 반사시키고, 타겟에서 반사되는 입사광을 수광 렌즈(30) 측으로 반사시킨다. 스캐너부(20)에는 광반사 효율을 향상시키도록 반사층이 형성될 수 있다. 스캐너부(20)가 광원부(10)와 일체로 형성될 수 있으며, 이 경우, 라이다 센서 조립체의 부품수를 줄일 수 있는 장점이 있다. 그러나, 본 개시의 스캐너부(20)가 광원부(10)와 일체로 구성되는 것으로 한정될 필요는 없다. 즉, 스캐너부(20)와 광원부(10)는 별개의 부재이며, 서로 조립되는 방식일 수도 있다.
또한, 광원부(10)가 스캐너부(20)의 내부에 배치되므로, 수신 렌즈(30)에서 수신가림 영역을 완전히 제거할 수 있다. 또한, 광원부(10)와 스캐너부(20) 사이의 광 통로의 길이를 감소시킬 수 있으므로, 라이다 센서 조립체의 크기를 감소시킬 수 있다.
스캐너부(20)는 스캐너 반사경(23) 및 스캐너 구동부(25)를 포함한다.
스캐너 반사경(23)은 광원부(10)로부터 조사되는 센싱광을 타켓에 반사시키고, 타겟에서 반사되는 입사광을 수광 렌즈(30) 측으로 반사시키며, 광원부(10)는 스캐너 반사경(23) 내부에 배치된다. 스캐너 반사경(23)에는 광반사 효율을 향상시키도록 반사층(미도시)이 형성된다.
스캐너 반사경(23)이 광원부(10)로부터 조사되는 센싱광을 타켓에 반사시키므로, 센싱광을 타겟에 반사시키기 위한 송광 반사경(제1 실시예의 도면 부호 21)을 설치하지 않아도 된다. 따라서, 라이다 센서 조립체의 부품수와 크기를 감소시킬 수 있다.
또한, 스캐너 반사경(23) 내부에 광원부(10)가 배치되므로, 수신 렌즈(30)에서 수신 가림영역을 완전히 제거할 수 있다. 또한 광수신 효율이 증가됨에 따라 라이다 센서 조립체의 최대 검출거리를 증가시킬 수 있다. 또한, 스캐너 반사경(23)과 광원부(10)가 하나의 광학모듈로 통합되므로 라이다 센서 조립체의 부품수와 크기를 감소시킬 수 있다.
스캐너 구동부(25)는 스캐너 반사경(23)을 회전시키도록 스캐너 반사경(23)에 연결된다. 스캐너 구동부(25)가 스캐너 반사경(23)을 회전시키므로, 스캐너 반사경(23)의 각도에 따라 센싱광과 입사광의 반사 각도가 변경될 수 있다.
스캐너 구동부(25)로는 모터부가 적용될 수 있다. 모터부에는 인코더(미도시)가 포함되거나 인코더와 연결될 수 있다. 인코더가 모터부의 회전수, 회전속도, 회전각도 등을 측정하여 제어부에 제공한다.
수광 렌즈(30)는 스캐너부(20)에서 반사되는 입사광이 투과된다. 수광 렌즈(30)는 크리스탈, 유리, 투명한 합성수지 등의 광학재료로 가공될 수 있다. 수광 렌즈(30)에는 입사광이 반사되는 것을 방지하도록 무반사 코팅층(Anti-Reflective Caoting)이 형성될 수 있다.
수광 반사경(40)은 수광 렌즈(30)를 투과한 입사광을 반사시킨다. 수광 반사경(40)은 수광 렌즈(30) 및 스캐너 반사경(23)과 일직선 상에 배치될 수 있다.
광검출부(50)에는 수광 반사경(40)에서 반사되는 입사광이 입사된다. 광검출부(50)에서는 입사광이 입사됨에 따라 타겟의 위치 및 거리 등을 검출할 수 있다.
라이다 센서 조립체는 수광 반사경(40)과 광검출부(50) 사이에 설치되는 간섭 필터(53)를 더 포함한다. 간섭 필터(53)는 특정 파장의 광을 걸러준다. 간섭 필터(53)가 광검출부(50)에 일정한 파장대의 광을 입사시키므로, 광검출부(50)에서 타겟의 위치 및 거리 등이 정확하게 검출될 수 있다.
다음으로, 본 개시의 제4 실시예에 따른 라이다 센서 조립체에 관해 설명하기로 한다. 제4 실시예는 광원부(10)를 제외하고 제3 실시예와 실질적으로 동일하므로, 동일한 참조번호에 관해서는 동일한 참조번호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
도 6은 본 개시의 제4 실시예에 따른 라이다 센서 조립체에서 광원부와 스캐너부를 도시한 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 개시의 제4 실시예에 따른 라이다 센서 조립체의 광원부(10)는 경통(11) 광원(13) 및 송광 렌즈부(15)를 포함한다.
경통(11)은 원통형으로 형성될 수 있다. 경통(11)은 광원(13)로부터 조사되는 센싱광이 주변으로 퍼지는 것을 방지한다.
광원(13)은 경통(11)의 내부에 설치된다. 송광 렌즈부(15)는 광원(13)로부터 조사되는 센싱광을 시준하도록 광원(13)의 출력측에 설치된다. 송광 렌즈부(15)가 센싱광을 평행한 광선으로 시준하므로, 센싱광의 출력이 향상될 수 있다.
송광 렌즈부(15)는 제1 송광 렌즈(15a)와 제2 송광 렌즈(15b)를 포함한다.
제1 송광 렌즈(15a)는 경통(11)의 내부에 적어도 하나 이상 설치된다. 제1 송광 렌즈(15a)는 크리스탈, 유리, 투명한 합성수지와 같은 광학물질로 제조된다.
제2 송광 렌즈(15b)는 스캐너 반사경(23)과 일체로 형성되고, 제1 송광 렌즈(15a)를 투과한 센싱광이 입사되도록 적어도 하나 이상 설치된다. 제2 송광 렌즈(15b)와 스캐너 반사경(23)은 크리스탈, 유리, 투명한 합성수지 등의 동일한 광학재료로 가공될 수 있다. 제2 송광 렌즈(15b)와 스캐너 반사경(23)이 하나의 광학모듈로 통합되므로, 라이다 센서 조립체의 부품수를 줄일 수 있다. 또한, 경통(11)과 제2 송광 렌즈(15b)에 의해 수신 렌즈(30)에서 수신 가림영역이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 송광 반사경(21)의 설치를 생략할 수 있으므로, 라이다 센서 조립체의 크기를 감소시킬 수 있다.
상기와 같이, 광원부(10)와 스캐너부(20)가 하나의 광학모듈로 통합되므로, 라이다 센서 조립체의 부품수를 줄일 수 있다.
또한, 광원부(10) 또는 송광 반사경(21)에 의한 가림영역이 수광 렌즈(30)에서 완전히 제거될 수 있으므로, 광수신 효율을 증가시킬 수 있다. 광수신 효율이 증가됨에 따라 라이다 센서 조립체의 최대 검출거리를 증가시킬 수 있다.
또한, 송광광학계에서 광 통로의 거리를 단축시킬 수 있으므로, 라이다 센서 조립체를 소형화할 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 광원부 11: 경통
13: 광원 15: 송광 렌즈부
15a: 제1 송광 렌즈 15b: 제2 송광 렌즈
20: 스캐너부 21: 송광 반사경
23: 스캐너 반사경 25: 스캐너 구동부
30: 수광 렌즈 40: 수광 반사경
50: 광검출부 53: 간섭 필터

Claims (5)

  1. 센싱광(light for sensing)을 조사하는 광원부(light source unit);
    타겟으로부터 반사된 입사광(received light)을 반사시키는 스캐너측 반사면(scanner-side reflection surface)을 포함하는 스캐너부(scanner)로서, 내부공간에 상기 광원부로부터 조사되는 센싱광을 타켓에 반사시키는 송광 반사경(transmitted light reflector)을 포함하는 스캐너부;
    상기 스캐너측 반사면으로부터 반사되는 입사광이 투과되는 수광 렌즈(light receiving lens);
    상기 수광 렌즈를 투과한 입사광을 반사시키는 수광 반사경(received light reflector); 및
    상기 수광 반사경에서 반사되는 입사광이 입사되는 광검출부(light detecting unit)를 포함하되,
    상기 센싱광은 상기 스캐너측 반사면을 포함하는 가상면(virtual plane)을 관통하고, 상기 가상면을 관통한 센싱광은 상기 타겟을 향하도록 구성되고,
    상기 송광 반사경은 상기 가상면의 하부에 배치되고,
    상기 광원부는, 경통, 상기 경통의 내부에 설치되는 광원, 및 상기 광원에서 조사되는 센싱광을 시준하도록 상기 광원의 출력측에 설치되는 송광 렌즈부를 포함하고,
    상기 송광 렌즈부는 상기 경통의 내부에 설치되는 제1 송광 렌즈와, 상기 경통의 외부 및 상기 스캐너부의 내부에 설치되며 상기 제1 송광 렌즈를 투과한 센싱광이 입사되는 제2 송광 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 송광 렌즈의 위치는 상기 광원에 대하여 고정되고, 상기 제2 송광 렌즈의 위치는 상기 스캐너부에 대하여 고정되고,
    상기 광원으로부터 조사된 센싱광은 제1직선 경로를 따라 진행하여 상기 송광 반사경에서 반사되고, 상기 송광 반사경에서 반사된 센싱광은 상기 제1직선 경로에 수직한 제2직선 경로를 따라 상기 가상면을 관통하고,
    상기 광원부는 상기 스캐너부의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 라이다 센서 조립체.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센싱광의 경로 중 적어도 일부는 상기 스캐너부의 내부를 통과하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스캐너부는,
    상기 스캐너측 반사면을 포함하고, 타겟으로부터 반사되는 입사광을 상기 수광 렌즈 측으로 반사시키는 스캐너 반사경(scanner reflector); 및
    상기 스캐너 반사경을 회전시키도록 상기 스캐너 반사경에 연결되는 스캐너 구동부(scanner driving unit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서 조립체.
  5. 센싱광(light for sensing)을 조사하는 광원부(light source unit)로서, 광원을 포함하는 광원부;
    타겟으로부터 반사된 입사광(received light)을 반사시키는 스캐너측 반사면(scanner-side reflection surface)을 포함하는 스캐너부(scanner);
    상기 스캐너측 반사면으로부터 반사되는 입사광이 투과되는 수광 렌즈(light receiving lens);
    상기 수광 렌즈를 투과한 입사광을 반사시키는 수광 반사경(received light reflector); 및
    상기 수광 반사경에서 반사되는 입사광이 입사되는 광검출부(light detecting unit)를 포함하되,
    상기 센싱광은 상기 스캐너측 반사면을 포함하는 가상면(virtual plane)을 관통하고, 상기 가상면을 관통한 센싱광은 상기 타겟을 향하도록 구성되고,
    상기 광원으로부터 조사된 센싱광의 진행방향은 상기 가상면을 관통하는 센싱광의 진행방향과 평행하고,
    상기 광원으로부터 조사된 센싱광 및 상기 가상면을 관통하는 센싱광은 동일 직선경로를 따라 진행하고,
    상기 광원부는 상기 스캐너부의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 라이다 센서 조립체.
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