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KR102711191B1 - 복수의 갈바노미터 스캐너를 적용한 광시야 라이더 및 차량 - Google Patents

복수의 갈바노미터 스캐너를 적용한 광시야 라이더 및 차량 Download PDF

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KR102711191B1
KR102711191B1 KR1020200068985A KR20200068985A KR102711191B1 KR 102711191 B1 KR102711191 B1 KR 102711191B1 KR 1020200068985 A KR1020200068985 A KR 1020200068985A KR 20200068985 A KR20200068985 A KR 20200068985A KR 102711191 B1 KR102711191 B1 KR 102711191B1
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vehicle
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laser light
axis
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한학구
신호석
이철승
정성희
한윤기
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주식회사 에이치엘클레무브
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 라이더는 광을 생성하여 오브젝트로 출력하는 송신부와, 오브젝트에서 반사된 광을 수신하는 수신부와, 송신부와 수신부의 광에 대한 신호를 처리하는 신호 처리부를 구비한 라이더로서, 상기 송신부는 그 회전축의 방향이 동일 축의 선 상에 위치하는 제1 및 제2 갈바노미터 스캐너를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

복수의 갈바노미터 스캐너를 적용한 광시야 라이더 및 차량{Wide FOV LIDAR and vehicle with multiple galvanometer scanners}
본 발명은 라이더 및 차량에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전축의 방향이 일치하는 복수의 갈바노미터 스캐너를 적용함으로써 그 탐지 범위를 늘린 광시야(wide field of view)의 라이더 및 차량에 관한 것이다.
최근 들어, 차량이 지능화됨에 따라 자율 주행 차량(Autonomous Vehicle), 차량 운전자 보조 시스템(Advanced Driver Assistance System; ADAS) 등에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
도 1은 차량에 적용되는 다양한 센서들의 탐지 범위에 대한 일 예를 나타낸다.
이러한 자율 주행 차량 또는 차량 운전 보조 시스템 등을 구현하기 위해서는, 다양한 센서가 필수적으로 요구된다. 이러한 센서들에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 레이더(RADAR), 라이다(LIDAR), 카메라(Camera), 초음파 센서 등이 있다. 특히, 라이다의 경우, 오브젝트 판별 정확성은 다소 떨어지지만 정확한 거리 정보를 얻을 수 있는 장점으로 인해, 대부분의 자율 주행 차량의 앞뒤에 장착되어 사용되고 있다.
한편, 차량에 장착되는 라이다의 경우, 광을 발생시켜 오브젝트로 송출하는 송신부와, 오브젝트로부터 반사된 광을 수신하는 수신부와, 이들 송신부 및 수신부의 광에 대한 신호를 처리하는 신호 처리부 등을 포함한다. 물론, 이들 송신부, 수신부 및 신호 처리부는 하우징 내에 마련되고, 해당 하우징에는 광의 입출입이 가능하도록 투명한 재질의 윈도우 커버가 설치된다.
특히, 라이더의 송신부에서 광을 스캐닝하기 위한 방식으로는 기계적 스캔(Mechanical scan) 방식, 멤스 미러 스캔(MEMS mirror scan) 방식, 갈바노 스캔(Galvano scan) 방식 등이 있다. 기계적 스캔 방식의 경우, 모터를 활용하여 미러(mirror)의 크기를 키움으로써 탐지 거리의 증가가 쉬운 반면, 부피가 크다.
또한, 멤스 미러 스캔 방식의 경우, 미러 크기의 제한으로 인하여 송신부 및 수신부의 광 경로에 멤스 미러를 공유하지 않는 방식으로서, 스캐닝 각도(scanning angle)가 제한적이다. 특히, 스캐닝 각도가 그 각도가 작아(대략 ±15º, 멤스 미러 스캔 방식은 복수의 멤스 구성 등을 적용해야 함에 따라 비용이 고가이며, 전방에 post optics 등을 적용함에 따라 광 왜곡 발생한다. 또한, 멤스 미러 스캔 방식은 수신부가 넓은 시야각을 가지므로 광 노이즈에 취약할 뿐 아니라, 미러 크기 제한으로 인해 송신부의 광학계 구성이 복잡해질 수 밖에 없다.
한편, 갈바노 스캔 방식은 갈바노미터 스캐너(galvanometer scanner)를 적용한 것으로서, 멤스 미러 스캔 방식에 비해 보다 넓은 스캐닝 각도가 가능하다. 종래의 갈바노 스캔 방식에서, 제1 갈바노미터 스캐너는 수직 방향으로 스캐닝을 하고, 제2 갈바노미터 스캐너는 수평 방향으로 스캐닝 하여 2차원(2D)로 빔 패턴 형성한다. 즉, 스캐닝을 위해, 제1 및 제2 갈바노미터 스캐너는 서로 직교한 방향으로 회전한다.
본 발명은 회전축의 방향이 일치하는 복수의 갈바노미터 스캐너를 적용함으로써 그 탐지 범위를 늘린 광시야(wide field of view)의 라이더 및 차량을 제공하는데 그 목적이 있다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더는 광을 생성하여 오브젝트로 출력하는 송신부와, 오브젝트에서 반사된 광을 수신하는 수신부와, 송신부와 수신부의 광에 대한 신호를 처리하는 신호 처리부를 구비한 라이더로서, 상기 송신부는 그 회전축의 방향이 동일 축의 선 상에 위치하는 제1 및 제2 갈바노미터 스캐너를 포함한다.
상기 제1 및 제2 갈바노미터 스캐너는 그 회전 방향이 서로 다를 수 있다.
상기 제1 및 제2 갈바노미터 스캐너는 송신부의 출력단에 위치할 수 있다.
상기 제1 갈바노미터 스캐너는 입사되는 레이저 광에 대해 어느 한 축(z축)의 회전축을 따라 회전하면서 반사시키는 제1 미러를 포함할 수 있으며, 상기 제2 갈바노미터 스캐너는 제1 미러를 통해 반사된 레이저 광을 다시 z축의 회전축을 따라 회전하면서 반사시키는 제2 미러를 포함할 수 있다.
상기 제1 미러는 제1 회전 방향(d1)으로 회전할 수 있고, 상기 제2 미러는 d1의 반대인 제2 회전 방향(d2)으로 회전할 수 있으며, 상기 제1 미러에서 d1에 따라 1차 반사된 레이저 광은 제2 미러의 일단에서 타단으로 입사될 수 있으며, 상기 제2 미러에 입사된 레이저 광은 상기 제2 미러에서 d2에 따라 일 방향에서 타 방향으로 반사될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 라이더는 차량에 적용될 수 있다.
상기 제1 및 제2 갈바노미터 스캐너는 z축이 차량의 수평 방향 보다는 차량의 수직 방향에 더 가까울 수 있다.
상기 차량은 자율 주행 차량(Autonomous Vehicle)이거나 차량 운전자 보조 시스템(Advanced Driver Assistance System; ADAS)을 포함할 수 있으며, 라이더에서 검출된 정보를 이용하여 자율 주행 동작 또는 차량 운전자 보조 동작 수행할 수 있다.
상기 수신부는 송신부에서 출력되어 오브젝트에서 반사된 광을 수신하도록 1차원으로 배열된 광전 변환 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량은 라이더를 포함하는 차량으로서, 상기 라이더는, 광을 생성하여 오브젝트로 출력하는 송신부; 오브젝트에서 반사된 광을 수신하는 수신부; 및 송신부와 수신부의 광에 대한 신호를 처리하는 신호 처리부;를 포함하며, 상기 송신부는 그 회전축의 방향이 동일 축의 선 상에 위치하는 제1 및 제2 갈바노미터 스캐너를 포함한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 회전축의 방향이 일치하는 복수의 갈바노미터 스캐너를 적용함으로써 그 탐지 범위를 늘릴 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 갈바노 스캔(Galvano scan) 방식이므로 소형화 가능하고, post optics를 비 적용하더라도 광 왜곡 현상 없으며, 높은 프레임 레이트(frame rate)의 적용이 가능한 이점이 있다.
또한, 본 발명은 한번의 스캔 범위가 늘어나므로, 광원의 반복률을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 차량에 적용되는 다양한 센서들의 탐지 범위에 대한 일 예를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더의 구성도를 나타낸다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더의 송신부(100)에 포함된 2개의 갈바노미터 스캐너(110, 120)를 나타낸다.
도 5 및 도 6은 2개의 갈바노미터 스캐너(110, 120)의 회전에 따른 광 전송 범위의 변화를 나타낸다.
도 7은 종래의 라이더의 탐지 범위(FA)와 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더의 탐지 범위(PA)에 대한 일 예를 나타낸다.
본 발명의 상기 목적과 수단 및 그에 따른 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 경우에 따라 복수형도 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", “구비하다”, “마련하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 언급된 구성요소 외의 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서, “또는”, “적어도 하나” 등의 용어는 함께 나열된 단어들 중 하나를 나타내거나, 또는 둘 이상의 조합을 나타낼 수 있다. 예를 들어, “또는 B”“및 B 중 적어도 하나”는 A 또는 B 중 하나만을 포함할 수 있고, A와 B를 모두 포함할 수도 있다.
본 명세서에서, “예를 들어” 등에 따르는 설명은 인용된 특성, 변수, 또는 값과 같이 제시한 정보들이 정확하게 일치하지 않을 수 있고, 허용 오차, 측정 오차, 측정 정확도의 한계와 통상적으로 알려진 기타 요인을 비롯한 변형과 같은 효과로 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 발명의 실시 형태를 한정하지 않아야 할 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어’ 있다거나 '접속되어' 있다고 기재된 경우, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성 요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 '상에' 있다거나 '접하여' 있다고 기재된 경우, 다른 구성요소에 상에 직접 맞닿아 있거나 또는 연결되어 있을 수 있지만, 중간에 또 다른 구성요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 '바로 위에' 있다거나 '직접 접하여' 있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성요소가 존재하지 않은 것으로 이해될 수 있다. 구성요소간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, '～사이에'와 '직접 ～사이에' 등도 마찬가지로 해석될 수 있다.
본 명세서에서, '제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 또한, 위 용어는 각 구성요소의 순서를 한정하기 위한 것으로 해석되어서는 안되며, 하나의 구성요소와 다른 구성요소를 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더의 구성도를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 라이더는 레이저 광을 이용하여 차량 외부의 오브젝트(OB)에 대한 정보를 생성할 수 있는 센서 장치이다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더는 구동식 또는 비구동식으로 구현될 수 있다. 구동식의 경우, 모터에 의해 회전되며, 차량 주변의 오브젝트(OB)를 검출할 수 있다. 비구동식인 경우, 광 스티어링에 의해 차량을 기준으로 소정 범위 내에 위치하는 오브젝트(OB)를 검출할 수 있으며, 이 경우 차량은 복수의 비구동식 라이다를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더는 레이저 광을 매개로 TOF(Time of Flight) 방식 또는 phase-shift 방식 등에 기초하여, 오브젝트(OB)를 검출하고, 검출된 오브젝트(OB)의 위치, 검출된 오브젝트(OB)와의 거리, 상대 속도 등을 검출할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더는 차량의 전방, 후방 또는 측방에 위치하는 오브젝트(OB)를 감지하기 위해 차량의 적절한 위치에 배치될 수 있다. 이때, 차량은 자율 주행 차량(Autonomous Vehicle)이거나 차량 운전자 보조 시스템(Advanced Driver Assistance System; ADAS) 등을 구비할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더에서 검출된 정보를 이용하여 자율 주행 동작 또는 차량 운전자 보조 동작 등을 수행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더는, 도 2에 도시된 바와 같이, 송신부(100), 수신부(200) 및 신호 처리부(300)를 포함할 수 있다.
송신부(100)는 레이저 광을 발생시켜 오브젝트(OB)로 송출하는 구성이다. 이때, 송신부(100)는 레이저 광을 발생시키는 광원부와, 광원부로부터 입사되는 레이저 광을 다양한 화각으로 스캔하는 스캔부를 포함한다.
즉, 광원부는 동일한 파장 또는 서로 다른 파장의 레이저 광들을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 광원부는 250㎚ 내지 11㎛의 파장 영역에서 특정 파장을 가지거나 파장 가변이 가능한 레이저 광을 발생시킬 수 있으며, 소형, 저전력이 가능한 반도체 레이저 다이오드를 통해 해당 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더의 송신부(100)에 포함된 2개의 갈바노미터 스캐너(110, 120)를 나타낸다.
스캔부는 광원부로부터 입사되는 레이저 광을 어느 한 방향에 대해 넓은 화각으로 스캔할 수 있다. 즉, 스캔부는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 갈바노미터 스캐너(galvanometer scanner)(110, 120)를 포함한다. 이때, 각 갈바노미터 스캐너(110, 120)는 회전축에 연결된 미러(111, 121)와, 미러(111, 121)의 각도를 조절하도록 회전축을 회전시키는 모터(112, 122)를 포함한다 즉, 갈바노미터 스캐너(110, 120)는 레이저 광의 각도를 편향시켜 그 광 경로를 컨트롤하는 수단으로 사용될 수 있다. 이때, 각 갈바노미터 스캐너(110, 120)는 모터(112, 122)에 의해 미러(111, 121)가 일정한 각도 범위 내에서 회전하도록 제어된다.
구체적으로, 레이저 광에 대해 어느 한 축(z축)을 회전축으로 편향각을 조절하는 제1 갈바노미터 스캐너(110)는, 입사되는 레이저 광을 반사시키는 제1 미러(111)와, 제1 미러(111)의 각도가 z축의 회전축을 따라 변하도록 조절하는 제1 모터(112)를 포함한다. 또한, 제1 갈바노미터 스캐너(110)와 마찬가지로, 제1 미러(111)를 통해 반사된 레이저 광에 대해 다시 해당 z축을 회전축으로 편향각을 조절하는 제2 갈바노미터 스캐너(120)는 제1 미러(111)를 통해 반사된 레이저 광을 오브젝트(OB) 등을 향해 다시 재반사시키는 제2 미러(121)와, 제2 미러(121)의 각도를 z축의 회전축을 따라 변하도록 조절하는 제2 모터(122)를 포함할 수 있다. 즉, z축은 각 미러(111, 121)의 회전축에 대응하는 축이며, x축 및 y축은 서로 직교하면서 z축에 직교한 축이다.
즉, 각 갈바노미터 스캐너(110, 120)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 그 회전축의 방향(A1, A2)이 z축의 선상에 일치한다. 이에 따라, 각 미러(111, 121)는 z축을 따라 회전하여 그 각도가 변하는 회전 방향(d1, d2)을 가진다. 즉, 레이저 광은 각 미러(111, 121)에 반사됨에 따라 x축 및 y축이 이루는 평면 상에서 그 방향이 변하게 된다.
도 5 및 도 6은 2개의 갈바노미터 스캐너(110, 120)의 회전에 따른 광 전송 범위의 변화를 나타낸다.
특히, 제2 미러(121)에서 최종 반사된 레이저 광이 일 방향에서 타 방향으로 또는 타 방향에서 일 방향으로 스캔될 수 있도록, 제1 미러(111)의 회전 방향(d1)과, 제2 미러(121)의 회전 방향(d2)은, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 서로 다른 방향으로 회전하는 것이 바람직할 수 있다.
즉, 도 5를 참조하면, d1은 시계 방향이고 d2는 반시계 방향이므로, 제1 미러(111)의 시계 방향 회전에 따라 제1 미러(111)에서 1차 반사된 레이저 광은 Lb1, ... Lbn (단, n은 2이상 자연수)의 순서로 제2 미러(121)의 일측에서 타측으로 입사된다. 이후, 해당 입사 레이저 광은 제2 미러(121)의 반시계 방향 회전에 따라 Lo1, ... Lom의 순서로 일 방향에서 타 방향으로 2차 반사된다.
또한, 도 6을 참조하면, d1은 반시계 방향이고 d2는 시계 방향이므로, 제1 미러(111)의 반시계 방향 회전에 따라 제1 미러(111)에서 1차 반사된 레이저 광은 Lb1, ... Lbn (단, n은 2이상 자연수)의 순서로 제2 미러(121)의 타측에서 일측으로 입사된다. 이후, 해당 입사 레이저 광은 제2 미러(121)의 시계 방향 회전에 따라 Lo1, ... Lom의 순서로 타 방향에서 일 방향으로 2차 반사된다.
물론, 각 갈바노미터 스캐너(110, 120)는 제1 미러(111)와 제2 미러(121)가 동시에 회전하도록 동작하여, 레이저 광이 일 방향에서 타 방향, 또는 타 방향에서 일 방향으로 출력되게 할 수 있다.
각 갈바노미터 스캐너(110, 120)는 송신부(100)의 출력단에 위치할 수 있다. 즉, 제2 미러(121)에서 반사된 레이저 광은 오브젝트(OB)로 입사될 수 있다. 이때, 레이저 광은 각 갈바노미터 스캐너(110, 120)에서 z축의 회전축에 따른 편향각 조절 작용에 의해, z축을 따라서 평행하게 일 방향에서 타 방향으로 또는 타 방향에서 일 방향으로 출사될 수 있으며, 특히 x축 및 y축이 이루는 평면 상에서 그 탐지 범위(즉, 일 방향 및 타 방향 간의 거리)를 더욱 늘릴 수 있다.
도 7은 종래의 라이더의 탐지 범위(FA)와 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더의 탐지 범위(PA)에 대한 일 예를 나타낸다.
특히, 각 갈바노미터 스캐너(110, 120)의 z축이 차량의 수직 축에 근접(예를 들어, 차량의 수평 방향이 x축 및 y축이 이루는 평면에 대응하고, z축이 차량의 수직 방향에 대응)한 상태에서, 제2 미러(121)에 의해 반사된 레이저 광이 오브젝트(OB)로 최종 출사된다면, 도 7에 도시된 바와 같이, 해당 출사된 레이저 광은 차량의 평면 상에서 종래의 라이더의 탐지 범위(PA) 보다 더 넓은 탐지 범위(FA)를 가질 수 있다. 이때, 차량의 수평 방향은 차량이 이동하는 평면의 방향에 대응할 수 있으며, 차량의 수직 방향은 차량이 이동하는 편면에 직교한 방향일 수 있다.
즉, 각 미러(111, 121)의 회전축인 z축이 차량의 수평 방향 보다는 차량의 수직 방향에 더 가깝게 설계(예를 들어, z축과 차량의 수직 방향 축 간의 각도가 z축과 차량의 수평 방향 축 간의 각도 보다 작게 설계)되고 각 미러(111, 121)의 회전 방향이 차량의 수직 방향 보다는 차량의 수평 방향에 더 가깝게 설계(예를 들어, x축 및 y축의 평면과 차량의 수평 방향 축 간의 각도가 z축과 차량의 수평 방향 축 간의 각도 보다 크게 설계)된다면, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더는 해당 차량에서 보다 넓은 탐지 범위(FA)를 가질 수 있다.
수신부(200)는 오브젝트(OB)로부터 반사된 광을 수신하는 구성이다. 예를 들어, 수신부(200)는 포토다이오드(photodiode) 등과 같은 광전 변환 소자를 이용하여 오브젝트(OB)로부터 반사 수신된 광을 전기적인 신호(전류 등)로 변환할 수 있다. 이때, 수신부(200)의 측정 각도를 FOV(Field Of View)라 지칭할 수 있다.
특히, 송신부(100)에서 제1 및 제2 갈바노미터 스캐너(110, 120)를 이용하여 z축의 회전축을 따라 레이저 광을 스캔하는 경우, 해당 레이저 광의 반사 광을 수신하기 위해, 수신부(200)는 1차원의 선 상으로 배열된 광전 변환 소자(1D Array detector)를 포함할 수 있다.
신호 처리부(300)는 송신부(100) 및 수신부(200)의 광에 대한 신호를 처리하는 구성이다. 즉, 신호 처리부(300)는 송신부(100) 및 수신부(200)와 전기적으로 연결되어, 수신되는 신호를 처리하고, 처리된 신호에 기초하여 오브젝트(OB)에 대한 데이터를 생성하는 프로세서를 포함할 수 있다. 이때, 신호 처리부(300)는 해당 광에 따른 데이터 수집하여 처리함으로써 오브젝트(OB)의 이격 거리 등을 계산할 수 있다.
예를 들어, 신호 처리부(300)는 수신부(200)에서 검출된 출력을 전압으로 변환하고 증폭한 후에, 증폭된 신호를 ADC(Analog　to Digital Converter)를 이용하여 디지털 신호로 변환할 수 있다. 또한, 신호 처리부(300)는 변화된 데이터를 time-of-flight(TOF) 방식, phase-shift 방식 등을 이용하여 신호 처리를 수행하여 오브젝트(OB)의 거리, 형상 등을 검출할 수 있다.
이때, TOF 방식은 송신부(100)로부터 레이저 펄스 신호가 방출된 후, 탐지 범위 내에 있는 오브젝트(OB)로부터 반사된 펄스 신호가 수신부(200)에 도착하는 시간을 측정함으로써 오브젝트(OB)와의 이격 거리를 측정하는 방식이다. 또한, Phase-shift 방식은 송신부(100)에서 특정 주파수를 가지고 연속적으로 변조되는 레이저 빔을 방출한 후, 탐지 범위 내에 있는 오브젝트(OB)로부터 반사되어 되돌아 오는 신호의 위상 변화량을 측정함으로써 해당 시간 및 이격 거리를 계산하는 방식이다.
이상과 같이 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더는 회전축의 방향이 일치하는 복수의 갈바노미터 스캐너를 적용함으로써 그 탐지 범위를 늘릴 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명은 갈바노 스캔(Galvano scan) 방식이므로 소형화 가능하고, post optics를 비 적용하더라도 광 왜곡 현상 없으며, 높은 프레임 레이트(frame rate)의 적용이 가능한 이점이 있다. 또한, 본 발명은 한번의 스캔 범위가 늘어나므로, 광원의 반복률을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 청구범위 및 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 송신부 110, 120: 갈바노미터 스캐너
111, 121: 미러 112, 122: 모터

Claims (10)

  1. 광을 생성하여 오브젝트로 출력하는 송신부와, 오브젝트에서 반사된 광을 수신하는 수신부와, 송신부와 수신부의 광에 대한 신호를 처리하는 신호 처리부를 구비한 라이더로서,
    상기 송신부는 동일 축에 대응하는 제1 및 제2 회전축을 각각 구비한 갈바노 스캔 방식의 제1 및 제2 갈바노미터 스캐너를 포함하며,
    상기 제1 갈바노미터 스캐너는 입사되는 레이저 광에 대해 상기 제1 회전축을 따라 회전하면서 반사시키는 제1 미러를 포함하고, 상기 제2 갈바노미터 스캐너는 제1 미러를 통해 반사된 레이저 광을 다시 상기 제2 회전축을 따라 회전하면서 반사시키는 제2 미러를 포함하며,
    상기 제1 갈바노미터 스캐너의 회전축인 제1 회전축과 상기 제2 갈바노미터 스캐너의 회전축인 제2 회전축은 서로 평행하게 배치된 상태에서, 상기 제1 및 제2 미러가 서로 마주보는 형태로 배치되고,
    상기 제1 미러는 제1 회전 방향(d1)으로 회전하고, 상기 제2 미러는 d1의 반대인 제2 회전 방향(d2)으로 회전하며,
    상기 제1 미러에서 d1에 따라 1차 반사된 레이저 광은 상기 제2 미러에 직접적으로 입사되되 상기 제2 미러의 일단에서 타단으로 입사되고, 상기 제2 미러에 입사된 레이저 광은 상기 제2 미러에서 d2에 따라 일 방향에서 타 방향으로 반사되는 것을 특징으로 하는 라이더.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 갈바노미터 스캐너는 송신부의 출력단에 위치하는 것을 특징으로 하는 라이더.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    차량에 적용되는 것을 특징으로 하는 라이더.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 갈바노미터 스캐너는 z축이 차량의 수평 방향 보다는 차량의 수직 방향에 더 가까운 것을 특징으로 하는 라이더.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 차량은 자율 주행 차량(Autonomous Vehicle)이거나 차량 운전자 보조 시스템(Advanced Driver Assistance System; ADAS)을 포함하며, 라이더에서 검출된 정보를 이용하여 자율 주행 동작 또는 차량 운전자 보조 동작 수행하는 것을 특징으로 하는 라이더.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수신부는 송신부에서 출력되어 오브젝트에서 반사된 광을 수신하도록 1차원으로 배열된 광전 변환 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이더.
  10. 라이더를 포함하는 차량으로서,
    상기 라이더는,
    광을 생성하여 오브젝트로 출력하는 송신부;
    오브젝트에서 반사된 광을 수신하는 수신부; 및 송신부와 수신부의 광에 대한 신호를 처리하는 신호 처리부;를 포함하며,
    상기 송신부는 동일 축에 대응하는 제1 및 제2 회전축을 각각 구비한 갈바노 스캔 방식의 제1 및 제2 갈바노미터 스캐너를 포함하며,
    상기 제1 갈바노미터 스캐너는 입사되는 레이저 광에 대해 상기 제1 회전축을 따라 회전하면서 반사시키는 제1 미러를 포함하고, 상기 제2 갈바노미터 스캐너는 제1 미러를 통해 반사된 레이저 광을 다시 상기 제2 회전축을 따라 회전하면서 반사시키는 제2 미러를 포함하며,
    상기 제1 갈바노미터 스캐너의 회전축인 제1 회전축과 상기 제2 갈바노미터 스캐너의 회전축인 제2 회전축은 서로 평행하게 배치된 상태에서, 상기 제1 및 제2 미러가 서로 마주보는 형태로 배치되고,
    상기 제1 미러는 제1 회전 방향(d1)으로 회전하고, 상기 제2 미러는 d1의 반대인 제2 회전 방향(d2)으로 회전하며,
    상기 제1 미러에서 d1에 따라 1차 반사된 레이저 광은 상기 제2 미러에 직접적으로 입사되되 상기 제2 미러의 일단에서 타단으로 입사되고, 상기 제2 미러에 입사된 레이저 광은 상기 제2 미러에서 d2에 따라 일 방향에서 타 방향으로 반사되는 것을 특징으로 하는 차량.
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