KR101386637B1 - 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 명세서는 입사되는 레이저 빔을 렌즈로 굴절시켜 배열 검출기의 특정 위치에 맺히게 한 후, 각 검출기 셀들의 출력값(또는, 세기)을 근거로 레이저 빔이 입사된 방향을 판별하는 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 명세서에 따른 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템은, 임의의 방향에서 입사되는 레이저 빔을 집속시키는 렌즈; 상기 렌즈로부터 집속되는 상기 레이저 빔의 위치에 따라 독립적으로 반응하여, 검출기 셀에 맺힌 상기 레이저 빔에 대응하는 신호를 출력하는 배열 검출기; 및 상기 배열 검출기로부터 출력되는 신호를 신호 처리하고, 상기 신호 처리된 데이터를 아날로그-디지털 변환하고, 상기 변환된 데이터를 근거로 상기 입사되는 레이저 빔의 입사각을 산출하는 제어부;를 포함한다.
Description
본 명세서는 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 입사되는 레이저 빔을 렌즈로 굴절시켜 배열 검출기의 특정 위치에 맺히게 한 후, 각 검출기 셀들의 출력값(또는, 세기)을 근거로 레이저 빔이 입사된 방향을 판별하는 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 레이저 빔 측정 장치는, 임의의 레이저 장치에서 방사된 레이저 빔을 측정하는 장치이다.
이러한 상기 레이저 빔 측정 장치는, 단일 렌즈로 구성되어 상기 단일 렌즈의 특성에 따른 시계(Field of View)가 제한된다.
본 명세서의 목적은, 레이저 빔이 입사될 때, 렌즈에 의해 배열 검출기의 특정 검출기 셀에 상기 입사된 레이저 빔이 집속되게 한 후, 각 검출기 셀의 출력을 신호 처리하고, 상기 신호 처리된 데이터를 디지털화한, 상기 각 검출기 셀의 출력값(또는, 레이저 신호의 세기)을 근거로 상기 레이저 빔의 입사 방향을 판별하는 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
본 명세서의 다른 목적은, 배열 검출기에 포함되는 복수의 검출기 셀을 단일 검출기 셀이 아닌 고감도 및 저감도 Si 및 InGaAs 검출기의 조합으로 구성하는 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
본 명세서의 또 다른 목적은, 렌즈와 배열 검출기의 조합을 다수로 형성하는 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템은, 임의의 방향에서 입사되는 레이저 빔을 집속시키는 렌즈; 상기 렌즈로부터 집속되는 상기 레이저 빔의 위치에 따라 독립적으로 반응하여, 검출기 셀에 맺힌 상기 레이저 빔에 대응하는 신호를 출력하는 배열 검출기; 및 상기 배열 검출기로부터 출력되는 신호를 신호 처리하고, 상기 신호 처리된 데이터를 아날로그-디지털 변환하고, 상기 변환된 데이터를 근거로 상기 입사되는 레이저 빔의 입사각을 산출하는 제어부;를 포함한다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 렌즈는, 연결부재; 상기 연결부재의 상부에 형성되는 제1 보조 렌즈; 및 상기 연결부재의 하부에 형성되는 제2 보조 렌즈;를 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 렌즈는, 미리 설정된 각도로 기울어진 2개의 렌즈가 한 쌍을 형성할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 렌즈는, 방위각 방향 및 고각 방향으로 각각 배치되는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 배열 검출기는, Si셀과, 고감도 및 저감도 Si 셀 및 InGaAs 셀을 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부는, 아래 수학식을 근거로 상기 레이저 빔의 입사각을 계산하며, 
여기서, 상기 D는 상기 레이저 빔의 입사각이고, 상기 M은 최대 출력을 가진 검출기 셀 번호이고, 상기 A는 상기 최대 출력을 가진 검출기 셀의 출력 크기이고, 상기 B는 한 쌍의 상기 배열 검출기에 포함된 제1 배열 검출기의 최대 출력을 가진 검출기 셀의 출력 크기이고, 상기 C는 상기 한 쌍의 상기 배열 검출기에 포함된 제2 배열 검출기의 최대 출력을 가진 검출기 셀의 출력 크기일 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 레이저 빔의 입사 방향 판별 방법은, 복수의 렌즈와, 상기 복수의 렌즈에 각각 대응하는 복수의 배열 검출기와, 상기 복수의 배열 검출기의 출력을 근거로 임의의 방향에서 입사되는 레이저 빔의 입사각을 계산하는 제어부를 포함하는 레이저 빔의 입사 방향 시스템의 레이저 빔의 입사 방향 판별 방법에 있어서, 상기 복수의 렌즈 중 한 쌍을 형성하는 제1 렌즈 및 제2 렌즈를 통해, 상기 입사된 레이저 빔을 각각 집속시키는 단계; 상기 복수의 배열 검출기 중 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈에 각각 대응하는 제1 배열 검출기 및 제2 배열 검출기를 통해, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈에 의해 집속되어 상기 제1 배열 검출기 및 상기 제2 배열 검출기에 각각 포함된 검출기 셀에 맺히는 상기 입사된 레이저 빔에 대응하는 신호를 출력하는 단계; 상기 제어부를 통해, 상기 제1 배열 검출기 및 상기 제2 배열 검출기로부터 각각 출력되는 신호를 신호 처리하는 단계; 상기 제어부를 통해, 상기 신호 처리된 데이터를 아날로그-디지털 변환하는 단계; 및 상기 제어부를 통해, 상기 변환된 데이터를 근거로 상기 입사되는 레이저 빔의 입사각을 산출하는 단계;를 포함한다.
본 명세서의 실시예에 따른 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템 및 그 방법은, 레이저 빔이 입사될 때, 렌즈에 의해 배열 검출기의 특정 검출기 셀에 상기 입사된 레이저 빔이 집속되게 한 후, 각 검출기 셀의 출력을 신호 처리하고, 상기 신호 처리된 데이터를 디지털화한, 상기 각 검출기 셀의 출력값(또는, 레이저 신호의 세기)을 근거로 상기 레이저 빔의 입사 방향을 판별함으로써, 미세한 레이저 빔(또는, 레이저 신호)도 검출이 용이하고, 레이저 빔의 입사 방향에 해당하는 검출기 셀과 주변 검출기 셀들의 출력 크기의 차이가 큰 특징을 근거로 입사각 판단에 유리할 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시예에 따른 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템 및 그 방법은, 배열 검출기에 포함되는 복수의 검출기 셀을 단일 검출기 셀이 아닌 고감도 및 저감도 Si 및 InGaAs 검출기의 조합으로 구성함으로써, 입사되는 레이저 빔의 다양한 파장 대역과 넓은 범위의 에너지 영역을 정확히 탐지할 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시예에 따른 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템 및 그 방법은, 렌즈와 배열 검출기의 조합을 다수로 형성함으로써, 탐지각을 넓히고 방위각 및 고각을 동시에 읽을(또는, 판별할) 수 있다.
도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 명세서의 실시예에 따른 렌즈의 구성을 나타낸 도이다.
도 3은 본 명세서의 실시예에 따른 복수의 렌즈와 복수의 배열 검출기의 구성을 나타낸 도이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 배열 검출기의 구성을 나타낸 도이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 레이저 빔의 입사 방향 판별 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 명세서의 실시예에 따른 방위각 방향으로 배치된 복수의 렌즈와 복수의 배열 검출기의 조합을 나타낸 도이다.
도 2는 본 명세서의 실시예에 따른 렌즈의 구성을 나타낸 도이다.
도 3은 본 명세서의 실시예에 따른 복수의 렌즈와 복수의 배열 검출기의 구성을 나타낸 도이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 배열 검출기의 구성을 나타낸 도이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 레이저 빔의 입사 방향 판별 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 명세서의 실시예에 따른 방위각 방향으로 배치된 복수의 렌즈와 복수의 배열 검출기의 조합을 나타낸 도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 따른 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템(10)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템(10)은, 렌즈(100), 배열 검출기(200) 및, 제어부(300)로 구성된다. 도 1에 도시된 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템(10)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 1에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템(10)이 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템(10)이 구현될 수도 있다.
상기 렌즈(100)는, 임의의 방향에서 방사되어 입사되는 레이저 빔을 집속시킨다.
이때, 상기 렌즈(100)는, 상기 입사되는 레이저 빔을 상기 배열 검출기(200)의 검출기 셀 면에 정확히 집속시키기 위해서, 두 개의 보조 렌즈의 조합으로 구성(또는, 형성)한다.
즉, 상기 렌즈(100)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 연결부재(103)의 상부와 하부에 각각 제1 보조 렌즈(101)와 제2 보조 렌즈(102)를 형성하여 구성할 수 있다.
또한, 상기 렌즈(100)는, 탐지각을 넓히기 위해서, 도 3에 도시한 바와 같이, 2개가 한 쌍을 형성하도록 배열한다.
즉, 상기 렌즈(100)는, 동일 방향(예를 들어, 방위각 방향 또는 고각 방향)에 대한 탐지각을 넓히기 위해서, 상기 도 3에 도시한 바와 같이, 고각 방향으로 배열된 2개의 렌즈(110과 130) 또는, 방위각 방향으로 배열된 2개의 렌즈(120과 140)를 한 쌍으로 형성한다.
또한, 상기 렌즈(100)는, 방위각 방향과 고각 방향을 동시에 탐지하기 위해서 상기 도 3에 도시한 바와 같이, 방위각 및 고각 방향으로 각각 구성(110, 120, 130, 140)한다.
또한, 상기 도 3에 도시한 바와 같은 한 쌍의 렌즈(110과 130 또는, 120과 140)는, 상기 도 3에 도시한 바와 같이 마주하여 배열(또는, 배치)하거나 또는 소정 각도로 기울어진 상태(예를 들어, 수직/수평 방향으로 대칭되어 기울어진 상태)로 배열할 수 있다.
상기 배열 검출기(200)는, 상기 렌즈(100)와 미리 설정된 거리만큼 이격되어 형성한다.
또한, 상기 배열 검출기(200)는, 상기 렌즈(100)와 하나의 조합을 형성한다. 즉, 하나의 상기 렌즈(100)에 대응하는 하나의 상기 배열 검출기(200)가 형성된다.
일 예로, 상기 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 배열 검출기(210)는 상기 제1 렌즈(110)와 하나의 조합을 형성하고, 제2 배열 검출기(220)는 상기 제2 렌즈(120)와 하나의 조합을 형성하고, 제3 배열 검출기(230)는 상기 제3 렌즈(130)와 하나의 조합을 형성하고, 제4 배열 검출기(240)는 상기 제4 렌즈(140)와 하나의 조합을 형성한다.
또한, 상기 배열 검출기(200)는, 상기 배열 검출기(200)로 집속되는 상기 레이저 빔의 위치에 따라 독립적으로 반응하여 출력(또는, 출력 신호/출력값)을 출력한다.
즉, 상기 렌즈(100)에 대응하는 배열 검출기(200)는, 상기 입사된 레이저 빔이 상기 렌즈(100)에 의해 집속된 후, 상기 배열 검출기(200)에 포함된 특정 검출기 셀에 맺힌 상기 입사된 레이저 빔에 대응하는 신호(또는, 값)를 출력한다. 이때, 각각의 검출기 셀에 상기 레이저 빔이 맺힐 때, 상기 맺힌 레이저 빔을 근거로 상기 각각의 검출기 셀은 서로 다른 크기의 신호(또는, 값)를 출력한다.
또한, 상기 배열 검출기(200)는, 16개의 검출기 셀을 포함한다. 즉, 각각의 상기 배열 검출기(200)를 구성하는 검출기 셀의 개수는, 16개이다. 여기서, 상기 각각의 검출기 셀은, 도 4에 도시한 바와 같이, 다양한 파장대의 레이저 빔을 검출하기 위해서, Si 셀과, 고감도 및 저감도 Si 셀 및 InGaAs 셀로 구성(또는, 형성)한다. 이때, 상기 Si셀은, 빔라이더(beamrider) 레이저 빔을 검출하는 용도이고, 상기 고감도 및 저감도 Si 셀 및 InGaAs 셀은, LRF(Laser Ranger Finder) 및, LTD(Laser Target Designator) 레이저 빔을 검출하는 용도이다. 또한, 상기 고감도와 저감도 Si 셀 및 InGaAs 셀은, 낮은 파워의 레이저 빔부터 높은 파워의 레이저 빔까지 각도 분해를 정확히 할 수 있도록 저감도 검출기 셀과 고감도 검출기 셀을 동시에(또는, 함께) 배열(또는, 배치)한다.
또한, 상기 검출기 셀은, 상기 도 4에 도시한 바와 같이, Si 셀(또는, 빔라이더 레이저 빔 검출용 Si 셀)(A), 저감도 InGaAs 셀(B), 저감도 Si 셀(C), 고감도 InGaAs 셀(D), 고감도 Si 셀(E) 및, Si 셀(F) 순서로 배치(또는, 배열/형성)할 수 있다. 또한, 상기 Si 셀과, 상기 고감도 및 저감도 Si 셀 및 InGaAs 셀의 배치는, 설계자의 설계에 따라 다양하게 설정(또는, 배열/구성)할 수 있다.
상기 제어부(300)는, 상기 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템(10)의 전반적인 제어 기능을 수행한다.
또한, 상기 제어부(300)는, 상기 배열 검출기(200)에 포함된 특정 검출기 셀의 출력 신호를 신호 처리한다.
또한, 상기 제어부(300)는, 상기 신호 처리된 데이터(또는, 정보)를 디지털화한다. 즉, 상기 제어부(300)는, 상기 신호 처리된 데이터를 아날로그-디지털(Analog-to-Digital) 변환한다.
또한, 상기 제어부(300)는, 상기 방위각 방향에서 입사되는 레이저 빔의 입사각과 상기 고각 방향에서 입사되는 레이저 빔의 입사각을 다음과 같은 변수들을 근거로 계산한다.
즉, 상기 제어부(300)는, 상기 방위각 방향(또는, 상기 고각 방향)에서 입사된 레이저 빔과 관련하여 최대 출력의 검출기 셀 번호, 최대 출력을 가진 검출기 셀의 출력 크기(또는, 출력 신호 크기), 제1 배열 검출기 중 최대 출력을 가진 검출기 셀의 출력 크기 및, 제2 배열 검출기 중 최대 출력을 가진 검출기 셀의 출력 크기를 근거로 상기 레이저 빔의 입사각(D)을 아래의 [수학식 1]에 의해 계산한다. 이때, 상기 검출기 셀의 출력 크기는, 상기 제어부(300)에 의해 신호 처리 및 디지털화된 이후의 신호의 출력 크기이다.
여기서, D는 상기 레이저 빔의 입사각이고, M은 상기 최대 출력을 가진 검출기 셀 번호이고, A는 상기 최대 출력을 가진 검출기 셀의 출력 크기(또는, 상기 제어부(300)에 의해 디지털화된 출력 크기)이고, 방위각 또는 고각 방향에 대응하는 한 쌍의 렌즈에 각각 대응하는 제1 배열 검출기 및 제2 배열 검출기 중에서 B는 임의의 상기 제1 배열 검출기 중 최대 출력을 가진 검출기 셀의 출력 크기(또는, 상기 B는 한 쌍의 상기 배열 검출기(100) 중에서 제1 배열 검출기(또는, 첫 번째 배열 검출기)의 최대 출력을 가진 검출기 셀의 출력 크기)이고, C는 임의의 상기 제2 배열 검출기 중 최대 출력을 가진 검출기 셀의 출력 크기(또는, 상기 C는 상기 한 쌍의 상기 배열 검출기(100) 중에서 제2 배열 검출기(또는, 두 번째 배열 검출기)의 최대 출력을 가진 검출기 셀의 출력 크기)이다.
또한, 상기 [수학식 1]에서, "4×M-62"는 최대 출력을 가진 검출기 셀의 방향을 나타내고, "(C-B)/(2×A)"는 최대 출력을 가진 검출기 셀을 기준으로 좌우로 편향된 정도의 값을 보정하는 것을 나타낸다.
또한, 상기 제어부(300)는, 상기 계산된 상기 입사된 레이저 빔의 입사각을 저장부(미도시)에 저장하거나, 표시부(미도시)에 표시하거나 또는, 통신부(미도시)를 통해 통신 연결된 임의의 장치에 전송한다.
또한, 상기 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템(10)은, 상기 저장부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 저장부는, 다양한 사용자 인터페이스(User Interface : UI) 및/또는 그래픽 사용자 인터페이스(Graphic User Interface : GUI)를 저장한다.
또한, 상기 저장부는, 상기 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템(10)이 동작하는데 필요한 데이터와 프로그램 등을 저장한다.
또한, 상기 저장부는, 플래시 메모리 타입(Flash Memory Type), 하드 디스크 타입(Hard Disk Type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(Multimedia Card Micro Type), 카드 타입의 메모리(예를 들면, SD 또는 XD 메모리 등), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크, 램(Random Access Memory : RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory : ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory) 중 적어도 하나의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템(100)은 인터넷(internet)상에서 저장부의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)를 운영하거나, 또는 상기 웹 스토리지와 관련되어 동작할 수도 있다.
또한, 상기 저장부는, 상기 제어부(300)에 의해 계산된 상기 입사된 레이저 빔의 입사각을 저장한다.
또한, 상기 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템(10)은, 상기 표시부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 표시부는, 상기 제어부(300)의 제어에 의해, 상기 저장부에 저장된 사용자 인터페이스 및/또는 그래픽 사용자 인터페이스를 이용하여 다양한 메뉴 화면 등과 같은 다양한 콘텐츠를 표시할 수 있다. 여기서, 상기 표시부(140)에 표시되는 콘텐츠는, 다양한 텍스트 또는 이미지 데이터(예를 들어, 각종 정보 데이터 포함)와 아이콘, 리스트 메뉴, 콤보 박스 등의 데이터를 포함하는 메뉴 화면 등을 포함한다. 또한, 상기 표시부는, 터치 스크린 일 수 있다.
또한, 상기 표시부는, 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display : LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display : TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode : OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 3차원 디스플레이(3D Display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 표시부는, 상상기 제어부(300)에 의해 계산된 상기 입사된 레이저 빔의 입사각을 표시한다.
또한, 상기 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템(10)은, 상기 음성 출력부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 음성 출력부는, 상기 제어부(300)에 의해 소정 신호 처리된 신호에 포함된 음성 정보를 출력한다. 여기서, 상기 음성 출력부는, 스피커가 될 수도 있다.
또한, 상기 음성 출력부는, 상기 제어부(300)에 의해 계산된 상기 입사된 레이저 빔의 입사각에 대응하는 음성 정보를 출력한다.
또한, 상기 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템(10)은, 상기 통신부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 통신부는, 유/무선 통신망을 통해 내부의 임의의 구성 요소 또는, 임의의 장치 등과 통신 연결한다. 여기서, 무선 인터넷 기술로는, 무선랜(Wireless LAN : WLAN), 와이 파이(Wi-Fi), 와이브로(Wireless Broadband : Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access : Wimax), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), IEEE 802.16, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution : LTE), 광대역 무선 이동 통신 서비스(Wireless Mobile Broadband Service : WMBS) 등이 포함될 수 있다. 또한, 근거리 통신 기술로는, 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association : IrDA), UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee), 인접 자장 통신(Near Field Communication; NFC) 등이 포함될 수 있다. 또한, 유선 통신 기술로는, 전력선 통신(Power Line Communication : PLC), USB 통신, 이더넷(Ethernet), 시리얼 통신(serial communication), 광/동축 케이블 등이 포함될 수 있다.
또한, 상기 통신부는, 상기 제어부(300)에 의해 계산된 상기 입사된 레이저 빔의 입사각을 상기 통신 연결된 임의의 장치에 전송한다.
이와 같이, 레이저 빔이 입사될 때, 렌즈에 의해 배열 검출기의 특정 검출기 셀에 상기 입사된 레이저 빔이 집속되게 한 후, 각 검출기 셀의 출력을 신호 처리하고, 상기 신호 처리된 데이터를 디지털화한, 상기 각 검출기 셀의 출력값(또는, 레이저 신호의 세기)을 근거로 상기 레이저 빔의 입사 방향을 판별할 수 있다.
또한, 이와 같이, 배열 검출기에 포함되는 복수의 검출기 셀을 단일 검출기 셀이 아닌 고감도 및 저감도 Si 및 InGaAs 검출기의 조합으로 구성할 수 있다.
또한, 이와 같이, 렌즈와 배열 검출기의 조합을 다수로 형성할 수 있다.
이하에서는, 본 명세서에 따른 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템의 제어 방법을 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 레이저 빔의 입사 방향 판별 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 임의의 렌즈(100)는, 임의의 방향에서 방사된 레이저 빔이 상기 렌즈(100)에 입사될 때, 상기 입사되는 레이저 빔을 집속시킨다. 이때, 상기 임의의 렌즈(100)는, 고각 및 방위각 방향으로 각각 배열된 복수의 렌즈(100) 중 어느 하나(또는, 적어도 하나 이상)일 수 있다.
일 예로, 도 6에 도시한 바와 같이, 방위각 방향으로 각각 배치된 제1 렌즈(150) 및 제2 렌즈(160)는, -58도 방향에서 입사되는 레이저 빔, -2도 방향에서 입사되는 레이저 빔, +2도 방향에서 입사되는 레이저 빔 및, +58도 방향에서 입사되는 레이저 빔을 각각 집속한다(S510).
이후, 상기 렌즈(100)에 대응하는 배열 검출기(200)는, 상기 렌즈(100)에 의해 집속되어, 상기 배열 검출기(200)에 포함된 임의의 검출기 셀에 맺히는 상기 입사된 레이저 빔에 대응하는 신호를 출력한다.
일 예로, 상기 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 -58도 방향에서 입사되는 레이저 빔은 상기 제1 렌즈(150)에 의해 집속되어 상기 제1 렌즈(150)에 대응하는 제1 배열 검출기(250)에 포함된 제1 검출기 셀에 맺히고, 상기 -2도 방향에서 입사되는 레이저 빔은 상기 제1 렌즈(150)와 상기 제2 렌즈(160)에 의해 각각 집속되어 상기 제1 배열 검출기(250)에 포함된 제15 검출기 셀과 상기 제2 렌즈(160)에 대응하는 제2 배열 검출기(260)에 포함된 제17 검출기 셀에 맺히고, 상기 +2도 방향에서 입사되는 레이저 빔은 상기 제1 배열 검출기(250)에 포함된 제16 검출기 셀과 상기 제2 배열 검출기(260)에 포함된 제18 검출기 셀에 맺히고, 상기 +58도 방향에서 입사되는 레이저 빔은 상기 제2 배열 검출기(260)에 포함된 제32 검출기 셀에 각각 맺힌다.
또한, 상기 각각의 검출기 셀에 상기 레이저 빔이 맺힐 때, 상기 맺힌 레이저 빔을 근거로 상기 각각의 검출기 셀은 서로 다른 크기의 신호(또는, 값)를 출력한다(S520).
이후, 제어부(300)는, 상기 배열 검출기(200)에 포함된 특정 검출기 셀의 출력 신호를 신호 처리한다(S530).
이후, 상기 제어부(300)는, 상기 신호 처리된 데이터(또는, 정보)를 디지털화한다.
즉, 상기 제어부(300)는, 상기 신호 처리된 데이터를 아날로그-디지털 변환한다(S540).
이후, 상기 제어부(300)는, 방위각 또는 고각에서 입사된 레이저 빔과 관련하여 최대 출력의 검출기 셀 번호, 최대 출력을 가진 검출기 셀의 출력 크기(또는, 출력 신호 크기), 제1 배열 검출기 중 최대 출력을 가진 검출기 셀의 출력 크기 및, 제2 배열 검출기 중 최대 출력을 가진 검출기 셀의 출력 크기를 근거로 상기 레이저 빔의 입사각(D)을 상기의 [수학식 1]에 의해 계산한다(S550).
이와 같이, 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템(10)은, 방위각 방향에서 입사되는 임의의 레이저 빔의 입사각뿐만 아니라 고각 방향에서 입사되는 상기 임의의 레이저 빔에 대해서도 입사각을 정확하고 동시에 읽을(또는, 판별할) 수 있다.
또한, 상기 실시예에서, 상기 도 6의 좌측과 우측에 각각 배치된 제1 렌즈(150)와 제2 렌즈(160) 및, 제1 배열 검출기(250)와 제2 배열 검출기(260)의 조합은, 각각 60도의 시계(Filed of View : FOV)를 가지지만, 상기 조합이 이어지는 부분의 미탐지 영역을 없애기 위해 4도의 중첩구간(-2도 ~ +2도)을 두어, 결국 -58도 ~ +58도까지의 시계를 가진다.
또한, 상기 중첩 구간인 -2도 ~ +2도 방향에서 레이저 빔이 입사될 때, 제15 및 제17 검출기 셀(예를 들어, -2도 방향), 제16 및 제18 검출기 셀(예를 들어, +2도 방향)은, 각각 같은 방향에서 입사된 레이저 빔에 의해 반응하는 것이며, 이 중 더 큰 출력을 가진 검출기 셀의 출력값을 획득하여, 상기 획득된 더 큰 출력을 가진 검출기 셀의 출력값을 입사각 판단에 사용(또는, 활용)한다.
본 명세서의 실시예는 앞서 설명한 바와 같이, 레이저 빔이 입사될 때, 렌즈에 의해 배열 검출기의 특정 검출기 셀에 상기 입사된 레이저 빔이 집속되게 한 후, 각 검출기 셀의 출력을 신호 처리하고, 상기 신호 처리된 데이터를 디지털화한, 상기 각 검출기 셀의 출력값(또는, 레이저 신호의 세기)을 근거로 상기 레이저 빔의 입사 방향을 판별하여, 미세한 레이저 빔(또는, 레이저 신호)도 검출이 용이하고, 레이저 빔의 입사 방향에 해당하는 검출기 셀과 주변 검출기 셀들의 출력 크기의 차이가 큰 특징을 근거로 입사각 판단에 유리할 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시예는 앞서 설명한 바와 같이, 배열 검출기에 포함되는 복수의 검출기 셀을 단일 검출기 셀이 아닌 고감도 및 저감도 Si 및 InGaAs 검출기의 조합으로 구성하여, 입사되는 레이저 빔의 다양한 파장 대역과 넓은 범위의 에너지 영역을 정확히 탐지할 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시예는 앞서 설명한 바와 같이, 렌즈와 배열 검출기의 조합을 다수로 형성하여, 탐지각을 넓히고 방위각 및 고각을 동시에 읽을(또는, 판별할) 수 있다.
전술한 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템 100: 렌즈
200: 배열 검출기 300: 제어부
200: 배열 검출기 300: 제어부
Claims (11)
- 임의의 방향에서 입사되는 레이저 빔을 집속시키는 렌즈;
상기 렌즈로부터 집속되는 상기 레이저 빔의 위치에 따라 독립적으로 반응하여, 검출기 셀에 맺힌 상기 레이저 빔에 대응하는 신호를 출력하는 배열 검출기; 및
상기 배열 검출기로부터 출력되는 신호를 신호 처리하고, 상기 신호 처리된 데이터를 아날로그-디지털 변환하고, 상기 변환된 데이터를 근거로 상기 입사되는 레이저 빔의 입사각을 산출하는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는 아래 수학식을 근거로 상기 레이저 빔의 입사각을 계산하며,
여기서, 상기 D는 상기 레이저 빔의 입사각이고, 상기 M은 최대 출력을 가진 검출기 셀 번호이고, 상기 A는 상기 최대 출력을 가진 검출기 셀의 출력 크기이고, 상기 B는 한 쌍의 상기 배열 검출기에 포함된 제1 배열 검출기의 최대 출력을 가진 검출기 셀의 출력 크기이고, 상기 C는 상기 한 쌍의 상기 배열 검출기에 포함된 제2 배열 검출기의 최대 출력을 가진 검출기 셀의 출력 크기인 것을 특징으로 하는 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 렌즈는,
연결부재;
상기 연결부재의 상부에 형성되는 제1 보조 렌즈; 및
상기 연결부재의 하부에 형성되는 제2 보조 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 렌즈는,
미리 설정된 각도로 기울어진 2개의 렌즈가 한 쌍을 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 렌즈는,
방위각 방향 및 고각 방향으로 각각 배치되는 복수의 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 배열 검출기는,
Si셀과, 고감도 및 저감도 Si 셀 및 InGaAs 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔의 입사 방향 판별 시스템. - 삭제
- 복수의 렌즈와, 상기 복수의 렌즈에 각각 대응하는 복수의 배열 검출기와, 상기 복수의 배열 검출기의 출력을 근거로 임의의 방향에서 입사되는 레이저 빔의 입사각을 계산하는 제어부를 포함하는 레이저 빔의 입사 방향 시스템의 레이저 빔의 입사 방향 판별 방법에 있어서,
상기 복수의 렌즈 중 한 쌍을 형성하는 제1 렌즈 및 제2 렌즈를 통해, 상기 입사된 레이저 빔을 각각 집속시키는 단계;
상기 복수의 배열 검출기 중 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈에 각각 대응하는 제1 배열 검출기 및 제2 배열 검출기를 통해, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈에 의해 집속되어 상기 제1 배열 검출기 및 상기 제2 배열 검출기에 각각 포함된 검출기 셀에 맺히는 상기 입사된 레이저 빔에 대응하는 신호를 출력하는 단계;
상기 제어부를 통해, 상기 제1 배열 검출기 및 상기 제2 배열 검출기로부터 각각 출력되는 신호를 신호 처리하는 단계;
상기 제어부를 통해, 상기 신호 처리된 데이터를 아날로그-디지털 변환하는 단계; 및
상기 제어부를 통해, 상기 변환된 데이터를 근거로 상기 입사되는 레이저 빔의 입사각을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔의 입사 방향 판별 방법. - 제7항에 있어서, 상기 복수의 렌즈 각각은,
연결부재;
상기 연결부재의 상부에 형성되는 제1 보조 렌즈; 및
상기 연결부재의 하부에 형성되는 제2 보조 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔의 입사 방향 판별 방법. - 제7항에 있어서, 상기 복수의 렌즈는,
방위각 방향 및 고각 방향으로 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 빔의 입사 방향 판별 방법. - 제7항에 있어서, 상기 복수의 배열 검출기 각각은,
Si셀과, 고감도 및 저감도 Si 셀 및 InGaAs 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔의 입사 방향 판별 방법. - 제7항에 있어서, 상기 입사되는 레이저 빔의 입사각을 산출하는 단계는,
아래 수학식을 근거로 상기 레이저 빔의 입사각을 계산하며,
여기서, 상기 D는 상기 레이저 빔의 입사각이고, 상기 M은 최대 출력을 가진 검출기 셀 번호이고, 상기 A는 상기 최대 출력을 가진 검출기 셀의 출력 크기이고, 상기 B는 한 쌍의 상기 배열 검출기에 포함된 제1 배열 검출기의 최대 출력을 가진 검출기 셀의 출력 크기이고, 상기 C는 상기 한 쌍의 상기 배열 검출기에 포함된 제2 배열 검출기의 최대 출력을 가진 검출기 셀의 출력 크기인 것을 특징으로 하는 레이저 빔의 입사 방향 판별 방법.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113570653A (zh) * | 2021-07-28 | 2021-10-29 | 广州瑞多思医疗科技有限公司 | 一种入射角计算方法、装置、计算机设备及存储介质 |
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-
2013
- 2013-01-08 KR KR1020130002229A patent/KR101386637B1/ko active IP Right Grant
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