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KR20230094788A - 라이더 센서 장치 및 이를 구비한 전자 장치 - Google Patents

라이더 센서 장치 및 이를 구비한 전자 장치 Download PDF

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KR20230094788A
KR20230094788A KR1020210184208A KR20210184208A KR20230094788A KR 20230094788 A KR20230094788 A KR 20230094788A KR 1020210184208 A KR1020210184208 A KR 1020210184208A KR 20210184208 A KR20210184208 A KR 20210184208A KR 20230094788 A KR20230094788 A KR 20230094788A
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KR
South Korea
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light
unit
lidar sensor
sensor device
subject
Prior art date
Application number
KR1020210184208A
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Inventor
김지혜
곽진표
홍현석
최종철
Original Assignee
삼성전자주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 라이더 센서 장치에 관한 것으로, 광을 조사하는 발광부, 발광부로부터 조사된 광을 피사체 방향으로 반사시키고, 피사체에 의해 반사되어 돌아오는 광을 재반사시키는 반사부, 반사부로부터 재반사된 광을 집광하는 집광부, 집광부의 중심부에 위치한 홀을 관통하는 선형 파이프(Pipe) 및 집광부에 의해 집광된 광을 감지하는 수광부를 포함하고, 발광부로부터 반사부로 조사되는 광의 제1 광경로와 피사체로부터 반사되어 돌아오는 광의 제2 광경로가 일치되는, 라이더 센서 장치입니다.

Description

라이더 센서 장치 및 이를 구비한 전자 장치 {LIDAR SENSOR APPARATUS AND ELECTRONIC APPARATUS INCLUDING THEREOF}
본 개시는 라이더 센서 장치 및 이를 구비한 전자 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 다른 광원에 의한 간섭을 최소화하는 라이더 센서 장치 및 이를 구비한 전자 장치에 관한 것이다.
소형 로봇 기술이 발달하면서 인간의 생활을 보조하는 다양한 실생활 보조 로봇이 등장하게 되었다. 실생활 보조 로봇은 청소 로봇, 서빙 로봇, 정보제공 로봇 등을 예로 들 수 있다. 이와 같은 실생활 보조 로봇은 집안 내부 또는 외부의 다양한 위치로 자유롭게 이동할 수 있도록 구동부를 포함하며, 이동 중 장애물을 피하여 원활히 이동할 수 있도록 센서 장치를 포함할 수 있다. 센서 장치는 대표적으로 라이더 센서 장치를 예로 들 수 있다.
실생활 보조 로봇은 보다 정확하고 효율적인 이동을 위하여 복수의 센서 장치가 장착될 수 있다. 또한, 다양한 작업을 동시에 수행하도록 하기 위해 한 공간 안에서 복수의 실생활 보조 로봇이 사용될 수 있다.
이렇게 하나의 로봇에 포함된 다수의 센서 장치 또는 복수의 로봇에 포함된 다수의 센서 장치로부터 발생하는 광원에 의한 간섭현상이 발생할 수 있고, 간섭현상으로 인해 센서 장치에 의해 획득하는 영상, 이미지의 일부 영역이 손상될 수 있다.
따라서, 실생활 보조 로봇 등에 도입되는 센서 장치에서 발생할 수 있는 다른 광원에 의한 간섭현상을 최소화 할 필요성이 있다.
여기서, 다른 광원으로부터 발생하는 광은 센서 장치의 수광부에 도달하지 않도록 하면서 오로지 피사체로부터 반사되어 돌아오는 광만 수광부에 도달할 수 있도록 하는 방식의 모색이 요청된다.
본 개시는 상술한 문제를 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 개시의 목적은 다른 광원에 의한 간섭현상을 최소화 하는 구조를 갖는 라이더 센서 장치 및 이의 제어 방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 실시 예에 따른 라이더 센서 장치는, 광을 조사하는 발광부, 상기 발광부로부터 조사된 광을 피사체 방향으로 반사시키고, 상기 피사체에 의해 반사되어 돌아오는 광을 재반사시키는 반사부, 상기 반사부로부터 재반사된 광을 집광하는 집광부, 상기 집광부의 중심부에 위치한 홀을 관통하는 선형 파이프(Pipe) 및 상기 집광부에 의해 집광된 광을 감지하는 수광부를 포함하고, 상기 발광부로부터 상기 반사부로 조사되는 광의 제1 광경로와 상기 피사체로부터 반사되어 돌아오는 광의 제2 광경로가 일치될 수 있다.
한편, 상기 라이더 센서 장치는, 상기 제2 광경로를 통해 피사체로부터 반사되어 돌아오는 광 이외의 광이 상기 수광부에 도달하지 못하도록 상기 제2 광경로를 통해 피사체로부터 반사되어 돌아오는 광 이외의 광을 차단하는 차단부재를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 차단부재는, 상기 발광부, 상기 반사부, 상기 집광부 및 상기 수광부를 둘러싼 형태로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 집광부는, 초점이 상기 수광부를 향하도록 배치되는 오목거울일 수 있다.
한편, 상기 집광부는, 상기 발광부와 상기 반사부 사이에 위치하고, 상기 발광부로부터 조사된 광이 상기 집광부를 관통하여 상기 반사부에 도달할 수 있도록 중심부에 위치하는 홀(Hole)을 포함할 수 있다.한편, 상기 집광부는, 상기 발광부와 상기 반사부 사이에 위치하고, 상기 집광부의 표면 중 제1 영역에 거울 코팅부를 포함할 수 있다.
한편, 상기 집광부는, 상기 집광부의 표면 중 제1 영역 이외의 제2 영역에 발광부로부터 조사된 광이 상기 집광부를 관통하여 상기 반사부에 도달할 수 있도록 PBS(Polarizing beam splitter) 코팅부를 포함할 수 있다.
한편, 상기 반사부는, 각도조절이 가능한 미세 거울일 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른, 라이더 센서 장치를 포함하는 전자 장치는 라이더 센서 장치 및 상기 라이더 센서 장치를 이용하여 피사체에 대한 정보를 획득하는 프로세서를 포함하고, 상기 전자 장치는, 광을 조사하는 발광부, 상기 발광부로부터 조사된 광을 피사체 방향으로 반사시키고, 상기 피사체에 의해 반사되어 돌아오는 광을 재반사시키는 반사부 상기 반사부로부터 재반사된 광을 집광하는 집광부, 상기 집광부의 중심부에 위치한 홀을 관통하는 선형 파이프(Pipe) 및 상기 집광부에 의해 집광된 광을 감지하는 수광부를 포함하고, 상기 발광부로부터 상기 반사부로 조사되는 광의 제1 광경로와 상기 피사체로부터 반사되어 돌아오는 광의 제2 광경로가 일치될 수 있다.
본 개시에 따른 라이더 센서 장치는 다른 광원으로부터 발생한 광은 수광부에 도달하지 않도록 하고, 오로지 감지하고자 하는 피사체로부터 반사되어 돌아오는 광만 수광부에 도달되도록 하여 센서 장치를 이용하는 로봇 등이 정확한 센싱 이미지를 획득할 수 있도록 한다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 라이더 센서 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 라이더 센서 장치 및 다른 광원의 광경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 2b는 종래의 라이더 센서 장치 및 다른 광원의 광경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 라이더 센서 장치의 센싱 이미지를 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 종래의 라이더 센서 장치 주변에 다른 광원이 존재하는 경우의 센싱 이미지를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 집광부를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 집광부의 단면도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 라이더 센서 장치의 집광부의 홀(Hole)에서 산란되는 광의 광경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 집광부 중심부에 위치한 홀을 관통하는 선형 파이프(Pipe)를 설명하기 위한 집광부의 사시도이다.
도 7은 본 개시의 또 다른 실시 예에 따른 라이더 센서 장치의 구성 및 광경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a는 본 개시의 또 다른 실시 예에 따른 집광부를 설명하기 위한 도면이다.
도 8b는 본 개시의 또 다른 실시 예에 따른 집광부의 측면도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 라이더 센서 장치를 포함하는 전자 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
본 실시 예들은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 특정한 실시 형태에 대해 범위를 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 실시 예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
덧붙여, 하기 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 개시의 기술적 사상의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시 예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 개시의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
본 개시에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 권리범위를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 개시에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 개시에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 개시에서 사용된 "제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.
어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소와 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 개시에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다.
대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
실시 예에 있어서 '모듈' 혹은 '부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 '모듈' 혹은 복수의 '부'는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 '모듈' 혹은 '부'를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다.
한편, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시에 따른 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 라이더 센서 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
본 개시에 따른 라이더 센서 장치(100)는 광을 조사하는 발광부(110), 발광부로부터 조사된 광을 피사체 방향으로 반사시키고, 피사체에 의해 반사되어 돌아오는 광을 재반사시키는 반사부(120), 반사부(120)로부터 재반사된 광을 집광하는 집광부(130) 및 집광부(130)에 의해 집광된 광을 감지하는 수광부(140)를 포함할 수 있다. 집광부(130)는 발광부(110)와 반사부(120) 사이에 위치하고, 발광부(110)로부터 조사된 광이 집광부(130)를 관통하여 반사부(120)에 도달할 수 있도록 중심부에 위치하는 홀(Hole)을 포함할 수 있다.
여기서, 발광부(110)는 레이저 발광부이고, 반사부(120)는 각도조절이 가능한 미세 거울이고, 집광부(130)는 초점이 수광부(140)를 향하도록 배치되는 오목거울일 수 있다.
도 1을 참조하면, 라이더 센서 장치(100)의 발광부(110)는 반사부(120) 방향으로 광을 조사할 수 있고, 조사된 빛은 반사부(120)에 의해 반사되어 피사체(310)에 도달할 수 있다. 여기서, 발광부(110)에 의해 조사되어 피사체(310)에 도달하는 과정까지의 광경로를 제1 광경로(210)로 정의할 수 있다.
피사체(310)에 도달한 광은 피사체(310)의 표면에서 반사되어 반사부(120)를 향하게 되고, 반사부(120)에 의해 재반사되어 집광부(130)에 도달할 수 있다. 여기서, 피사체(310)의 표면에서 반사되어 집광부(130)에 도달하는 과정까지의 광경로를 제2 광경로(220)로 정의할 수 있다.
여기서, 발광부(110)로부터 반사부(120)로 조사되는 광의 제1 광경로(210)와 피사체로부터 반사되어 돌아오는 광의 제2 광경로(220)가 일치될 수 있다.
본 개시에 따른 라이더 센서 장치(100)는, 제2 광경로(220)를 통해 피사체로부터 반사되어 돌아오는 광 이외의 광이 수광부(140)에 도달하지 못하도록 제2 광경로(220)를 통해 피사체로부터 반사되어 돌아오는 광 이외의 광을 차단하는 차단부재(150)를 더 포함할 수 있다.
차단부재(150)는 발광부(110), 반사부(120), 집광부(130), 수광부(140)를 감싸는 형태로 이루어져 제1 광경로(210)와 제2 광경로(220)를 갖는 광 이외의 광이 수광부(140)에 도달하지 못하도록 하여, 간섭현상이 없는 정확한 센싱 이미지를 획득할 수 있도록 한다.
여기서, 차단부재(150)는 발광부(110), 반사부(120), 집광부(130), 수광부(140)를 둘러싸는 형태로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 차단부재(150)는 발광부(110)로부터 조사된 제1 광경로(210)를 갖는 광과 피사체(310)로부터 반사되어 돌아오는 제2 광경로(220)를 갖는 광이 통과하는 부분만을 제외하고 발광부(110), 반사부(120), 집광부(130), 수광부(140)를 둘러싸는 형태로 이루어질 수 있다.
도 2a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 라이더 센서 장치 및 다른 광원의 광경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a를 참조하면, 제2 광경로(220)를 갖는 광은 수광부(140)에 도달할 수 있지만, 라이더 센서 장치(100)의 발광부(110)에서 조사된 광이 피사체(310)의 표면에서 다른 방향으로 반사되어 외부 물체(320)의 표면에 재반사 되어 돌아오는 광(320)은 차단부재(150)에 의해 차단되어 라이더 센서 장치(100)의 수광부(140)에 도달할 수 없어 외부 물체(320)에 의해 반사된 광(230)에 의한 영향을 받지 않게 된다.
또한, 외부 광원(330)에 의해 조사된 광(240)은 차단부재(150)에 의해 차단되어 라이더 센서 장치(100)의 수광부(140)에 도달할 수 없어 외부 광원(330)에 의해 조사된 광(240)에 의한 영향을 받지 않게 된다.
차단부재(150)에 의해 차단되지 못한 외부 광원이 차단 부재 내부로 입사되더라도, 제2 광경로(220)와 일치하지 않는 광은 수광부(140)에 도달할 수 없다. 제 1 광경로(210)를 따라 조사된 광만이 피사체(310)에 반사되어 다시 제 2 광경로(220)로 돌아오므로 외부 광원에 의해 조사된 광의 영향을 받지 않게 된다.
도 2b는 종래의 라이더 센서 장치 및 다른 광원의 광경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 2b를 참조하면, 수광부(140)가 외부로 노출되어 있으며, 무지향성을 가진다. 따라서, 발광부(110)에 의해 조사되어 피사체(310)에 의해 반사되어 돌아오는 제2 광경로(220)를 갖는 광뿐만 아니라, 라이더 센서 장치(100)의 발광부(110)에서 조사된 광이 피사체(310)의 표면에서 다른 방향으로 반사되어 외부 물체(320)의 표면에 재반사 되어 돌아오는 광(320) 및 외부 광원(330)에 의해 조사된 광(240)까지 모두 수광부(140)에 도달하게 되어 간섭현상이 발생하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 개시에 따른 라이더 센서 장치(100)는 종래의 라이더 센서 장치와 달리 발광부(110)에 의해 조사되어 피사체(310)에 의해 반사되어 돌아오는 제2 광경로(220)를 갖는 광만 수광부(140)에 도달하도록 하여 간섭현상을 최소화 할 수 있고, 정확한 센싱 이미지를 획득할 수 있다. 본 개시에 따른 라이더 센서 장치(100)와 종래의 라이더 센서 장치의 센싱 이미지 비교는 도 3a 및 도 3b와 함께 설명한다.
도 3a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 라이더 센서 장치의 센싱 이미지를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 본 개시에 따른 라이더 센서 장치(100)는 라이더 센서 장치(100)는 발광부(110)에서 조사된 광이 피사체(310)의 표면에서 다른 방향으로 반사되어 외부 물체(320)의 표면에 재반사 되어 돌아오는 광(320) 및 외부 광원(330)에 의해 조사된 광(240)이 수광부(140)에 도달하지 않아 정확도가 높은 센싱 이미지를 획득할 수 있다.
도 3b는 종래의 라이더 센서 장치 주변에 다른 광원이 존재하는 경우의 센싱 이미지를 설명하기 위한 도면이다.
도 3b를 참조하면, 본 개시에 따른 라이더 센서 장치(100)는 라이더 센서 장치(100)는 발광부(110)에서 조사된 광이 피사체(310)의 표면에서 다른 방향으로 반사되어 외부 물체(320)의 표면에 재반사 되어 돌아오는 광(320) 및 외부 광원(330)에 의해 조사된 광(240)이 수광부(140)에 도달하여 간섭현상에 의한 노이즈(300)가 발생할 수 있다. 따라서, 라이더 센서 장치(100)를 통한 센싱 값에 오차가 발생할 수 있고, 라이더 센서 장치(100)를 활용하여 이동하는 로봇의 주행 성능에 문제가 생길 수 있다.
상술한 바와 같이 본 개시에 따른 라이더 센서 장치(100)는 종래의 라이더 센서 장치에 비해 정확도 높은 센싱 이미지를 획득할 수 있다.
다만, 본 개시에 따른 라이더 센서 장치(100)는 집광부(130)의 중심부에 위치한 홀에서의 산란현상으로 인한 센싱 오차가 발생할 수 있어, 이와 같은 문제점을 개선하기 위한 집광부(130)의 구조를 도 4 내지 8과 함께 구체적으로 설명한다.
도 4a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 집광부를 설명하기 위한 사시도이며, 도 4b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 집광부의 단면도이다.
집광부(130)는 발광부(110)와 반사부(120) 사이에 위치하고, 발광부(110)로부터 조사된 광이 집광부(130)를 관통하여 반사부(120)에 도달할 수 있도록 중심부에 위치하는 홀(130-1)을 포함할 수 있다. 여기서, 집광부(130)는 피사체로부터 반사되어 돌아오는 광을 집광하기 위해 오목거울로 이루어질 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 라이더 센서 장치의 집광부의 홀에서 산란되는 광의 광경로를 설명하기 위한 도면이다.
라이더 센서 장치(100)의 발광부(110)에서 조사된 광은 집광부(130)의 홀(130-1)을 관통하여 반사부(120)로 향하도록 설계되어 있지만 그 중 일부 광은 집광부(130)의 홀(130-1)의 내부 표면에 부딪혀 산란될 수 있고, 산란된 광(510)이 직접 수광부(140)에 도달할 수 있다. 즉, 피사체로부터 반사되어 돌아오는 제2 광경로(220)를 갖는 광과 함께 집광부(130)의 홀(130-1)의 내부 표면에 부딪혀 산란된 광(510)이 수광부(140)에 도달할 수 있다.
집광부(130)의 홀(130-1)의 내부 표면에 부딪혀 산란된 광(510)은 발광부(110)에서 조사된 직후 곧바로 수광부(140)에 도달하기 때문에 센싱 이미지를 획득함에 있어 큰 오차로 작용할 수 있다.
상술한 바와 같은 산란광(510)에 의한 문제점은 집광부(130)의 홀(130-1)을 관통하는 선형 파이프(Pipe) 부재를 통해 해결될 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 집광부 중심부에 위치한 홀을 관통하는 선형 파이프(Pipe)를 설명하기 위한 집광부의 사시도이다.
라이더 센서 장치(100)의 집광부(130)는 중심부에 위치한 홀(130-1)을 관통하는 선형 파이프(130-2)를 포함할 수 있다. 라이더 센서 장치(100)의 발광부(110)로부터 조사된 광은 집광부(130)는 중심부에 위치한 홀(130-1)을 관통하는 선형 파이프(130-2)를 관통하여 반사부(120)를 향하게 된다.
여기서 선형 파이프(130-2)는 원, 다각형, 무정형 등 다양한 단면 형상을 가질 수 있으며, 집광부(130)가 오목거울인 경우, 오목거울의 두께 길이보다 큰 길이를 가진다.
도 7은 본 개시의 또 다른 실시 예에 따른 라이더 센서 장치의 구성 및 광경로를 설명하기 위한 도면이다.
라이더 센서 장치(100)의 발광부(110)로부터 조사된 광은 집광부(130)의 중심부에 위치한 홀(130-1)을 관통하는 선형 파이프(130-2)를 관통하여 반사부(120)를 향하게 된다. 이때 발광부(110)로부터 조사된 광 중 일부가 선형 파이프(130-2) 끝 부분 안쪽 표면에서 산란된 광(710)은 산란 위치가 반사부(120) 쪽으로 이동된 상태이기 때문에 수광부(140)에 도달하지 않는 광경로를 가지게 된다. 따라서, 수광부(140)에는 오로지 피사체(310)로부터 반사되어 제2 광경로(220)를 갖는 광만 도달하게 되어 라이더 센서 장치(100)는 정확한 센싱 이미지를 획득할 수 있다.
상술한 바와 같이 집광부(130)의 중심부에 위치한 홀(130-1) 내부 표면에서 산란되는 광에 의한 간섭현상을 방지하기 위해 선형 파이프(130-2)를 도입할 수 있으나, 또 다른 실시 예로 PBS 코팅을 활용하는 방안도 고려할 수 있다.
도 8a는 본 개시의 또 다른 실시 예에 따른 집광부를 설명하기 위한 도면이며, 도 8b는 본 개시의 또 다른 실시 예에 따른 집광부의 측면도이다.
본 개시의 또 다른 실시 예에 따른 라이더 센서 장치(100)의 집광부(130)는 발광부(110)로부터 조사된 광이 집광부(130)를 관통하여 반사부(120)에 도달할 수 있도록 중심부에 위치하는 PBS(Polarizing beam splitter) 코팅부(810) 및 PBS 코팅부(810) 이외의 영역에 위치하는 거울 코팅부(820)를 포함할 수 있다.
라이더 센서 장치(100)의 집광부(130) 중심부에 PBS 코팅부(810)가 위치하도록 하여 발광부(110)에서 조사된 광이 주변으로 산란되어 수광부(140)로 직접 도달하게 되는 현상을 방지할 수 있다. PBS 코팅부(810) 이외의 영역에는 거울 코팅부(820)가 위치하여 피사체(310)로부터 반사되어 돌아오는 제2 광경로(220)를 갖는 광이 거울 코팅부(820)에 반사되어 수광부(140) 방향으로 집광되도록 할 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 라이더 센서 장치를 포함하는 전자 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
라이더 센서 장치(100)를 포함하는 전자 장치는 라이더 센서 장치(100) 및 라이더 센서 장치를 이용하여 피사체에 대한 정보를 획득하는 프로세서(910)를 포함할 수 있다.
여기서 프로세서(910)는 전자 장치의 전반적인 동작을 제어한다. 구체적으로, 프로세서(910)는 라이더 센서 장치(100)와 유/무선 통신으로 연결되어 전자 장치의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 특히, 프로세서(910)는 하나의 프로세서(910)로 구현될 수 있을 뿐만 아니라 복수의 프로세서(910)로 구현될 수 있다.
프로세서(910)는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(910)는 주문형 집적 회로(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), 임베디드 프로세서, 마이크로 프로세서, 하드웨어 컨트롤 로직, 하드웨어 유한 상태 기계(hardware Finite State Machine, FSM), 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor, DSP) 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.
한편, 본 개시에서 프로세서(910)는 디지털 신호를 처리하는 중앙처리장치 (central processing unit(CPU)), MCU(Micro Controller Unit), MPU(micro processing unit), 컨트롤러(controller), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)), ARM 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함하거나, 해당 용어로 정의될 수 있다. 또한, 프로세서(910)는 프로세싱 알고리즘이 내장된 SoC(System on Chip), LSI(large scale integration)로 구현될 수도 있고, FPGA(Field Programmable gate array) 형 태로 구현될 수도 있다. 프로세서(910)는 컴퓨터 실행가능 명령어(computer executable instructions)를 실행함으로써 다양한 기능을 수행할 수 있다. 뿐만 아니라, 프로세서(910)는 인공지능 기능을 수행하기 위하여, 별도의 AI 전용 프로세서인 GPU(graphics-processing unit), NPU(Neural Processing Unit), VPU(Visual Processing UniT) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전자 장치는, 광을 조사하는 발광부, 발광부로부터 조사된 광을 피사체 방향으로 반사시키고, 피사체에 의해 반사되어 돌아오는 광을 재반사시키는 반사부, 반사부로부터 재반사된 광을 집광하는 집광부 및 집광부에 의해 집광된 광을 감지하는 수광부를 포함할 수 있다. 발광부로부터 반사부로 조사되는 광의 제1 광경로와 피사체로부터 반사되어 돌아오는 광의 제2 광경로가 일치될 수 있다.
전자 장치는 제2 광경로를 통해 피사체로부터 반사되어 돌아오는 광 이외의 광이 수광부에 도달하지 못하도록 제2 광경로를 통해 피사체로부터 반사되어 돌아오는 광 이외의 광을 차단하는 차단부재를 더 포함할 수 있다.
여기서, 발광부는 레이저 발광부이고, 반사부는 각도조절이 가능한 미세 거울이고, 집광부는 초점이 수광부를 향하도록 배치되는 오목거울일 수 있다.
전자 장치는 수광부에서 광신호가 감지된 시간값을 디지털 신호로 전환하여 주는 TDC (Time to Digital Converter)를 포함할 수 있다.
이상에서는 본 개시의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 개시에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100: 라이더 센서 장치
110: 발광부
120: 반사부
130: 집광부
140: 수광부
150: 차단부재

Claims (9)

  1. 라이더 센서 장치에 있어서,
    광을 조사하는 발광부;
    상기 발광부로부터 조사된 광을 피사체 방향으로 반사시키고, 상기 피사체에 의해 반사되어 돌아오는 광을 재반사시키는 반사부;
    상기 반사부로부터 재반사된 광을 집광하는 집광부;
    상기 집광부의 중심부에 위치한 홀을 관통하는 선형 파이프(Pipe); 및
    상기 집광부에 의해 집광된 광을 감지하는 수광부;를 포함하고,
    상기 발광부로부터 상기 반사부로 조사되는 광의 제1 광경로와 상기 피사체로부터 반사되어 돌아오는 광의 제2 광경로가 일치되는, 라이더 센서 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 라이더 센서 장치는,
    상기 제2 광경로를 통해 피사체로부터 반사되어 돌아오는 광 이외의 광이 상기 수광부에 도달하지 못하도록 상기 제2 광경로를 통해 피사체로부터 반사되어 돌아오는 광 이외의 광을 차단하는 차단부재;를 더 포함하는, 라이더 센서 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 차단부재는,
    상기 발광부, 상기 반사부, 상기 집광부 및 상기 수광부를 둘러싼 형태로 이루어진, 라이더 센서 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 집광부는,
    초점이 상기 수광부를 향하도록 배치되는 오목거울인, 라이더 센서 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 집광부는,
    상기 발광부와 상기 반사부 사이에 위치하고,
    상기 발광부로부터 조사된 광이 상기 집광부를 관통하여 상기 반사부에 도달할 수 있도록 중심부에 위치하는 홀(Hole)을 포함하는, 라이더 센서 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 집광부는,
    상기 발광부와 상기 반사부 사이에 위치하고,
    상기 집광부의 표면 중 제1 영역에 거울 코팅부;를 포함하는, 라이더 센서 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 집광부는,
    상기 집광부의 표면 중 제1 영역 이외의 제2 영역에 발광부로부터 조사된 광이 상기 집광부를 관통하여 상기 반사부에 도달할 수 있도록 PBS(Polarizing beam splitter) 코팅부;를 포함하는, 라이더 센서 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 반사부는,
    각도조절이 가능한 미세 거울인, 라이더 센서 장치.
  9. 라이더 센서 장치를 포함하는 전자 장치에 있어서,
    라이더 센서 장치; 및
    상기 라이더 센서 장치를 이용하여 피사체에 대한 정보를 획득하는 프로세서;를 포함하고,
    상기 전자 장치는,
    광을 조사하는 발광부;
    상기 발광부로부터 조사된 광을 피사체 방향으로 반사시키고, 상기 피사체에 의해 반사되어 돌아오는 광을 재반사시키는 반사부;
    상기 반사부로부터 재반사된 광을 집광하는 집광부;
    상기 집광부의 중심부에 위치한 홀을 관통하는 선형 파이프(Pipe); 및
    상기 집광부에 의해 집광된 광을 감지하는 수광부;를 포함하고,
    상기 발광부로부터 상기 반사부로 조사되는 광의 제1 광경로와 상기 피사체로부터 반사되어 돌아오는 광의 제2 광경로가 일치되는, 전자 장치.
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