KR102422130B1 - 방사 스폿의 품질 기준을 분석하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

방사 스폿의 품질 기준을 분석하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

방사 스폿의 품질 기준을 분석하기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 상기 시스템은: 물체 상에 방사 빔을 생성 및 전송하여, 상기 물체 상에 방사 스폿을 야기하도록 구성되는 적어도 하나의 제어가능한 전자기적 방사 소스; 상기 물체로부터 돌아오는 방사 반사를 획득 및 센싱하도록 구성되며, 상기 방사 빔은 상이한 범위로부터의 반사들이 상호 구별될 수 있는 방식으로 생성되는, 적어도 하나의 방사 센서; 및 상기 방사 반사를 분석하고, 상기 방사 스폿이 기 설정된 스폿 유효성 기준에 부합하지 않는 경우, 상기 방사 빔에 대한 교정법을 판단하도록 구성되는 분석기를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상이한 설계로 전술한 논리를 구현할 수 있다.

Description

방사 스폿의 품질 기준을 분석하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ANALYZING QUALITY CRITERIA OF A RADIATION SPOT}
본 발명은 일반적으로 전가기적 방사에 기초한 광원 분야에 관련되고, 보다 구체적으로는 이러한 소스에 의해 생성되는 방사 스폿의 유효성을 판단하는 것과 관련된다.
일 이상의 광원(예를 들면, 레이저 또는 다른 방사 소스)에 의해 생성되는 전자기적 방사 스폿을 생산해내는 데에 있어서 하나의 시도는 원격 물체에 전송되는 방사 스폿이 이하와 같은, 그러나 제한되지는 않는 기 설정된 품질 기준에 부합하는 것을 보장한다: 스폿 사이즈, 스폿 형태, 광 표면에 인가되는 전체 에너지, 스폿의 에너지 균일성, 및 경계, 피면 및 에너지 봉쇄의 방법으로 조사되는 물체와 마주보는 스폿의 배열. 여기서 사용되는 "스폿 유효성" 이라는 용어는 전술한 품질 기준을 갖는 확실한 스폿의 준수 레벨에 관련된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 방사 스폿의 품질 기준을 분석하기 위한 시스템이 제공된다. 상기 시스템은: 물체 상에 방사 빔을 생성 및 전송하여, 상기 물체 상에 방사 스폿을 야기하도록 구성되는 적어도 하나의 제어가능한 전자기적 방사 소스; 상기 물체로부터 돌아오는 방사 반사를 획득 및 센싱하도록 구성되며, 상기 방사 빔은 상이한 범위로부터의 반사들이 상호 구별될 수 있는 방식으로 생성되는, 적어도 하나의 방사 센서; 및 상기 방사 반사를 분석하고, 상기 방사 스폿이 기 설정된 스폿 유효성 기준에 부합하지 않는 경우, 상기 방사 빔에 대한 교정법을 판단하도록 구성되는 분석기를 포함할 수 있다. 상기 분석기는 추가적으로 각각의 센싱되는 반사에 대해, 반사의 강도, 도달 각도, 및 도달 위치 중 적어도 하나 및 도달 시간을 판단하도록 구성될 수 있다. 상기 교정법은 상기 반사들의 특성 또는 전술한 파라미터의 분석에 기초된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 방사 스폿의 품질 기준을 분석하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은: 물체 상에 방사빔을 생성 및 전송하는 단계로서, 상기 물체 상에 방사 스폿을 야기하는 단계; 상기 물체로부터 돌아오는 방사 반사를 획득 및 센싱하는 단계로서, 상기 방사 빔은 상이한 범위로부터의 반사들이 상호 구별될 수 있는 방식으로 생성되는 단계; 및 상기 방사 반사를 분석하는 단계로서, 상기 방사 스폿이 기설정된 스폿 유효성 기준에 부합하지 않는 경우, 상기 방사 빔에 대한 교정법을 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 본 발명의 추가적인, 및/또는 다른 측면들 및/또는 장점이 이하의 상세한 셜명에서 언급된다.
본 발명의 이해와 어떻게 구현되는지를 보여주기 위해, 순수하게 예시로서의 방법에 의해, 유사한 도면부호가 대응되는 구성요소 또는 부분을 지정하는 첨부되는 도면으로 참조가 이루어진다.
도 1은 본 발명의 일부 실시형태에 따른 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시형태에 따른 일 측면을 나타내는 상세 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시형태에 따른 시스템의 제한되지 않은 예시적인 동작을 나타내는 블록도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시형태에 따른 시스템의 일 측면의 제한되지 않은 예시적인 동작을 더 나타내는 블록도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시형태에 따른 시스템의 일 측면의 제한되지 않은 예시적인 동작을 더 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 방법을 설명하는 하이 레벨 흐름도이다.
도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 실시형태에 따른 시스템의 제한되지 않은 예시를 더 나타내는 도면이다.
상세하게 도면에 대한 특정 참조와 함께, 단지 본 발명의 바람직한 실시형태를 논의하기 위한 목적 및 예시의 목적으로 상세점이 도시되고, 이는 본 발명의 원리 및 개념적 측면에 대한 가장 유용하고 용이하게 이해되는 설명으로 이해되는 것을 제공하기 위한 목적으로 나타난다. 이와 관련하여, 본 발명의 기본적인 이해를 위해 필요한 것 외에 더 상세하게 본 발명의 구조적 상세 내용을 도시하는 것은 시도되지 않는다. 도면과 함께 되는 설명은 본 발명의 몇 가지 형태가 실제로 어떻게 실시될 수 있는지에 대해 본 기술분야의 당업자에게 명확해진다.
본 발명의 실시형태를 상세히 설명하기에 앞서, 본 발명이 이하의 설명에 언급되거나 도면에서 설명되는 구성요소들의 구조 및 배치의 상세 내용에 제한되지 않음이 이해되어야 한다. 본 발명은 다른 실시형태로 응용될 수 있고 다양한 방식으로 실시 또는 수행될 수 있다. 또한, 여기에 적용된 어법 및 용어는 설명의 목적이며, 제한적으로 여겨지지 않아야 함이 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시형태에 따른 시스템을 나타내는 개략적인 블록도이다. 시스템(110)은 물체(10) 상에 방사 빔(120)을 생성 및 전송하여, 물체(10) 상에 방사 스폿(130)을 야기하는 적어도 하나의 제어 가능한 전자기적 방사 소스(112)를 포함할 수도 있다. 시스템(110)은 상기 물체로부터 돌아오는 방사 반사를 센싱하고 획득하도록 구성되는 적어도 하나의 방사 센서(114)를 더 포함할 수도 있고, 방사 빔은 상이한 범위로부터의 반사가 서로 구별될 수 있도록 하는 방법으로 생성된다. 시스템(110)은 상기 방사 반사를 분석하도록 구성되는 분석기를 더 포함할 수도 있고, 상기 방사 스폿이 기 설정된 스폿 유효성 기준에 부합하지 않는 경우, 방사 빔에 대한 교정법을 판단한다. 분석기는 각 센싱된 반사에 대해 도달 시간, 및 도달 위치, 도달 각도, 및 반사의 강도 중 적어도 하나에 대한 판단을 하도록 더 구성될 수 있다.
스폿 유효성 레벨은 스폿이 특정 미터법에 기초하여 앞선 스폿과 얼마나 상이한지를 나타내는 양적인 측정일 수 있다. 특히, 스폿 전체의 방사 균일성 레벨, 빔에 의해 커버되는 물체의 수, 및 이의 형태 및 크기(예를 들면, 지름 d)는 유효성 목적을 위한 지표로서 고려될 때 방사 스폿의 모든 미터법이다. 방사 스폿은 스폿이 사용되는 특정 목적 또는 애플리케이션을 포함하는 다양한 변수에 기초하여, 스폿 유효성 기준을 준수 또는 비준수하는 것으로 고려될 수 있다.
본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 제어 가능한 전자기적 방사 소스 및 적어도 하나의 방사 센서가 함께 배치되고 서로 동기화된다.
본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 방사 빔은 펄스형 및/또는 변조된 방사 빔을 생성함으로써 및 펄스 및/또는 변조 방사 센서를 동기화함으로써 상이한 범위로부터의 반사가 서로 구별 가능한 방법으로 생성된다.
본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 분석기가 각 센싱된 반사에 대해, 도달 시간, 및 도달 위치, 도달 각도, 및 반사의 강도 중 적어도 하나를 판단하도록 더 구성된다.
본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 분석기는 반사의 도달 시간, 도달 위치, 및 도달 각도 중 적어도 하나에 기초하여 상기 기 설정된 스폿 유효성 기준으로부터의 편차를 판단하고, 추가적으로 반사의 강도에 기초하여 교정법을 판단하도록 구성된다.
본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 상기 기 설정된 스폿 유효성 기준은, 방사 스폿의 형태, 방사 스폿의 크기, 물체의 경계에 대한 방사 스폿의 위치; 및 방사 스폿의 에너지 균일성 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 방사 센서는 방사 센서로부터 10km 이상에 배치된 물체로부터 돌아오는 방사 반사를 센싱하고 획득하도록 구성된다.
본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 방사 센서는 방사 센서로부터 10km 이상에 배치되고 방사 센서로부터 1km에 근접한 물체로부터 돌아오는 방사 반사를 센싱하고 획득하기에 충분한 동적 범위를 가질 수도 있다.
본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 방사 센서는 서로 5m 내에 위치된 상이한 물체로부터 돌아오는 반사들 사이를 구별하기에 충분한 높이의 해상도 레벨과 더 연관된다.
본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 방사 센서는 적어도 2개의 독립적 방사 센싱 유닛을 포함하고, 상기 분석기는 반사들 각각에 대해, 각각의 독립적 센싱 유닛, 도달 시간, 및 강도와의 관계를 수신하도록 구성된다.
본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 분석기로부터 교정법을 수신하고 상기 교정법을 제어 가능한 전자기적 방사 소스에 적용하도록 구성되는 적어도 하나의 교정 모듈을 더 포함한다.
본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 상기 교정법에 기초하여, 제어 가능한 전자기적 방사 소스의 방사 특성을 조절하도록 구성되는 방사 매니퓰레이터를 더 포함한다.
본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 제어 가능한 전자기적 방사 소스는 광 빔을 생성하도록 구성되는 제어 가능한 광원이고, 시스템은 광원의 장면에 대한 얼라인먼트를 조절하도록 구성되는 제어 가능한 광학계를 더 포함한다.
본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 상기 제어 가능한 광학계는 공간적으로 우회된 광 빔을 향해 광 빔의 광학 경로에 대해 (예를 들면, 광학 경로를 따르거나 광학 경로에 수직하게) 상대적으로 이동하도록 구성되는 렌즈를 포함한다.
일부 실시형태에 따르면, 시스템(110)은 교정 모듈에 의해 생성되는 방사 조절에 기초하여 상기 방사 소스를 제어하도록 구성되는 컨트롤러를 더 포함한다. 일부 실시형태에 따르면, 시스템(110)은 방사 소스(110)에 물리적으로 결합되는 적어도 하나의 구동기/구동기들을 더 포함하고, 컨트롤러는 구동기가 방사 소스의 빔 우회 및/또는 공간적 지향성을 조절하도록 지시한다. 일부 실시형태에서, 모터에 의한 공간적 조절은 특정된 물체(10)와 방사 소스를 얼라인하는 데에 도움을 줄 수 있고, 충분한 레벨의 에너지가 특정된 물체(10)에 인가될 수 있으며 설정된 임계치 이하의 에너지 레벨만이 특정된 물체(10)로부터 반사되어 돌아오지 못하도록 하거나, 심지어 다른 물체로부터 반사되지 못하도록 함으로써, 잘못된 반사를 제공한다.
도 2는 본 발명의 일부 실시형태에 따른 시스템의 제한되지 않은 구현예를 나타내는 도면이다. 방사 전송기(240)는 망원경(250) 및 가변 확산 매커니즘(230)을 통해 방사를 빔 틸팅 매커니즘(220)으로, 전송기/수신기 망원경(210)을 통해 장면 및 물체 상에 전송하여 스폿을 생성한다.
반사는 전송기/수신기 망원경(210)으로 진입하고 돌아오는 반사로부터의 펄스를 우회하고 도달 시간 및 방향과 각각의 펄스를 연관시키도록 구성되는 수신기(센서)(280) 상에 폴딩된다. 이러한 미터법은 펄스를 분석하고 스폿 유효성을 판단하는 (가능하게는 FPGA의 형태의) 컴퓨터 프로세서(270)에 반영된다. 추가적으로 컴퓨터 프로세서(270)는 빔에 대한 조절을 계산한다.
선택적으로, 일부의 조절은 시스템을 이동시키지 않고 빔 특성을 제어함으로써 예를 들면 방사 빔의 광학 경로에 상대적으로 이동하도록 구성되는 이동 가능한 렌즈/렌즈들을 사용하여 발산 및 우회시킴으로써 광학적으로 수행된다. 다른 실시형태에서, 적응적 광학계는 다른 이동 부분 없이 빔의 광학적 특성(예를 들면, 틸트 각도, 발산)을 조절하는 데에 이용될 수도 있다.
전체에서 시스템 틸팅은 방사 소스가 시스템의 임의 물리적 이동 없이 또는 방사 소스 없이 (예를 들면, 빔을 발산 또는 우회시킴으로써) 광학적으로 방사 빔을 틸팅하도록 구성되는 실시형태에서 필요하지 않다. 일 실시형태에서, 전체 시스템은 기계적으로 틸팅되어 전송된 빔 및 물체의 얼라인먼트를 개선한다.
본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 스폿 유효성은 특히 단일 전송 빔으로부터 지향되는 반사의 시간적 분석에 기초하여 계산된다. 예를 들면: 상이한 시간에 센서에 도달하는 2 이상의 반사는 빔이 바람직하지 않게 하나의 물체 이상을 커버하는 것을 나타낸다. 이러한 분석은 어떻게 이러한 편차가 교정될 수 있는지를 나타낼 수 있도록 충분히 상세화될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 센서는 물체에 전송되는 스폿에 상대적으로 이동할 필요가 없다. 방사 소스가 조절되어 주어진, 제어되지 않은 물체 상의 스폿에 대해 센서를 조절하는 것 대신 물체 상에 방사 스폿을 조절할 수 있게 된다. 따라서, 스폿이 센서의 중심에서 또는 그 경계에서 반사되는지 여부는 중요치 않다. 그러나, 이는 방사 스폿에 대해 그 상부에 전송된 스폿을 갖는 물체의 중심에 효율적으로 존재하도록 하는 데에 유리하다.
일부 실시형태에 따르면, 센서는 매우 약한 신호 (멀리서부터 돌아오는 반사) 및 강한 신호 (매우 근접한 범위로부터 돌아오는 반사) 모두를 검출할 수 있도록 하는 매우 높은 동적 범위를 요구할 수 있다. 방사 소스 및 센서 모두가 동일한 위치에 위치함으로써, 그들 사이의 각도 차이가 모니터링되고 제어될 수 있다.
본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 전술한 반사의 공간적 및 시간적 분석이 매트릭스 센서와 같은 센서 어레이를 이용함으로써 달성될 수 있다. 다르게는, 복수의 이산 센서가 이용될 수 있다. 예를 들면, 4개의 4분할 센서가 반사를 모니터링하는 데에 이용될 수 있다. 센서 어레이를 사용함으로써, 반사는 예를 들면, 물체 또는 부적합한 스폿 크기에 대한 정확한 위치와 같은 스폿 유효성의 저하된 레벨의 잠재적 이유를 판단하는 방법에 의해 사용될 수 있는 공간적 방향 또는 위치와 연관된다.
도 3a는 본 발명의 실시형태에 따른 조명기 분석기(110)의 제한되지 않은 예시적인 동작을 나타내는 도면이다. 여기서 비타깃 물체(12 및 14)는 타깃 물체(10)가 적절하게 조사되지 않는 반사(140A 및 140B)로부터의 시기가 맞지 않는 펄스에 의해 나타나는 빔(120)의 일부 방사를 반사한다.
도 3b는 타깃 물체(10)가 올바르게 얼라인되지 않아 다시 유효하지 않은 스폿을 야기하는 제한되지 않은 예시를 나타내는 도면이다. 특히, 조명기 분석기(110)는 물체(10) 상에 스폿(130)을 야기하는 빔(120)을 생성한다. 물체(10)가 틸팅되기 때문에, 스폿은 물체(10) 코너에 비균일하게 퍼지고, 따라서 동일한 물체(10)로부터의 반사(140A-140C)는 서로로부터의 딜레이로 기록되며 이는 상이한 물체들로부터 돌아오는 것을 나타낸다. 그러나, 추가적인 분석은 스폿이 그 물체와 단순히 미스얼라인(misalign)되었다는 것을 나태내고 딜레이는 타깃(10)과 빔(120)을 재얼라인하는 것으로 해결될 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 제한되지 않은 3개의 가능한 센서/수신기를 나타내는 블록도이다. 도 4a는 각 구성요소가 자신의 펄스를 수신하고 이를 도달 시간 및 방향과 연관시켜 분석기(410)로 열×행 데이터를 전달하는 매트릭스 검출기(400A)를 제안한다. 본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 적어도 2개의 독립적 방사 센싱 유닛이, 각 반사의 강도 및 도달 시간을 나타내는 매트릭스를 생성하도록 구성되는 어레이 센서를 형성한다.
도 4b는 가능하게는 각각 이미지의 4분할에 대한 이산 검출기에 기초한 더 간략화된 검출기(400B)이다. 본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 적어도 2개의 독립적 방사 센싱 유닛(Q1-Q2-Q3-Q4)은 4개의 4분할 센서를 형성하고, 4개의 4분할에서 각각의 센싱 유닛은 분석기(410)에 이격되게 연결된 이산 센싱 유닛이다.
도 4c는 연속된 수개의 스캐닝 사이클로 스폿을 분석하는 것을 필요로 하는 스캐너 검출기(400C)이다. 이는 스폿을 교정하는 것과 관련된 결정을 내리는 데에 있어서의 잠재적 에러 및 레이턴시(latency)를 다루는 것을 필요로 할 것이다. 선택적으로, 스캐닝 센서는 동일한 도달 시간의 모든 펄스를 수집하고 그들 사이의 차이를 검출할 수 있도록 충분히 빠를 것이 요구될 수 있다.
본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 방사 센서는 전자기적 방사 소스와 동기화된 스캐닝 패턴에 따라 스캔하여 스캐닝에 의한 반사의 시-공간적 미스얼라인먼트의 수정을 가능하게 하도록 구성된 단일 센싱 유닛을 포함하는 스캐닝 센서일 수 있다. 일 실시형태에서, 센서는 일 축을 수율 매트릭스(yield matrix) 범위에 대한 일 축을 스캔하는 벡터를 갖는 스캐닝 라인 센서이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시형태에 따른 시스템의 제한되지 않은 예시적인 측면을 더 나타내는 도면이다. 특히, 구현된 논의되는 센서는 반사를 사분면 (Q1-Q4) 각각에 할당하는 4개의 4분할 센서이다.
도 5a는 물체(10)에서 조명기(112)를 통해 빔(120)을 조사하는 조명기 분석기(110)의 셋 업에서, 좌측을 도시한다. 도시된 바와 같이, 빔(120)의 일부는 물체(10)를 빗겨가고 따라서 빔의 일부만이 뒤로 반사되어 센서(114)에 의해 검출된다. 시간의 함수에 따른 반사가 펄스 다이어그램(510A)에 도시되며, 여기서 펄스는 4개의 이산 센서(Q1-Q4)를 갖는 예시적인 4분할 센서(410)와 연관된다. 그래프(501A)에서, 펄스(513A 및 514A)는 하부 센서 유닛(Q3 및 Q4)에 의해 검출되는, 물체(10)로부터의 반사를 가리킨다. 빔이 상부측에서 물체를 지나치기 때문에, 상부 센서(Q1 및 Q2)는 어떠한 펄스도 검출하지 않게 된다. 펄스의 강도(또는 이의 누락)를 분석하는 것은 분석기가 스폿이 부분적으로 물체를 빗나가는 것을 추정할 수 있도록 한다.
도 5b는 조명기(112)를 통해 2개의 물체로 나뉘어지는 빔을 생산하는 조명기 분석기의 셋 업에서, 좌측을 도시한다 - 관심 물체인 물체(12) 및 물체(14)는 이 경우 무관한 펄스를 리드하는 물체이다. 이는 펄스 다이어그램(510B)에 도시될 수 있으며, 여기서 Q3 및 Q4가 물체(10)로부터의 반사인 펄스(513A 및 514B), 상이한 강도를 나타내는 펄스(511B 및 511A), 및 제안된 교정법을 추천하기 위해 (강도와 함께) 분석되는 지연을 나타나게 하는 것이 명확해진다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 방법(600)을 설명하는 하이 레벨 흐름도이다. 방법(600)은: 방사 빔을 물체에 생성 및 전송하여, 상기 물체 상에 방사 스폿을 야기하는 단계(610); 상기 물체로부터 돌아오는 방사 반사를 획득하는 단계로서, 상기 방사 빔은 상이한 범위로부터의 반사가 서로 구별될 수 있도록 하는 방식으로 생성되는 방법(620); 및 상기 방사 반사를 분석하고, 상기 방사 스폿이 기설정된 스폿 유효성 기준(630)에 부한하지 않는 경우, 상기 방사 빔에 대한 교정법을 판단하는 단계(630)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 상기 생성 단계(610) 및 센싱 단계(620)는 동일한 위치(공존 위치)에서 수행될 수 있다. 추가적으로 단계(610)의 생성 파라미터는 공지되어 있으며 스폿 품질의 분석을 향상시키기 위해 분석 단계(630)에서 사용된다.
본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 방사 빔은 상이한 범위로부터의 반사가 서로 구별될 수 있도록 하는 방식으로 생성될 수 있다. 이는 특정 구조 또는 구현예에 제한되지 않고, 펄스 및/또는 변조 방사 빔을 생성함으로써, 및 상기 펄스 및/또는 변조와 함께 방사 센서에 대한 시기 조절을 함으로써 수행될 수 있다. 일 측정은 되돌아오는 펄스의 범위를 구별하기 위해 이에 지원된 전파 시간일 수 있다.
본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 센싱 단계(620)는 각각의 센싱된 반사에 대해, 반사의 강도, 도달 각도, 및 도달 위치 중 적어도 하나, 및 도달 시간을 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 상기 분석 단계는, 상기 반사의 도달 각도, 도달 위치, 도달 시간 중 적어도 하나에 기초하여 상기 기설정된 스폿 유효성 기준으로부터의 편차를 판단하며 추가적으로 상기 반사의 강도에 기초하여 교정법을 판단하도록 구성되는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 상기 방법은 판단된 교정법을 전자기적 방사에 실제로 인가하는 선택적 단계(640)를 더 포함할 수 있고 따라서 유효한 스폿을 달성하게 된다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 실시형태에 따른 제한되지 않은 예시적인 시스템을 추가적으로 나타내는 도면이다. 다수의 다른 애플리케이션이 본 발명의 실시형태를 구현할 수도 있음이 이해되어야 한다.
도 7a는 본 발명의 일부 실시형태에 따른 블록도이고, 여기서 방사 소스(710)는 지향성 안테나와 같은 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 소스이고, 상기 시스템은 통신 시스템 또는 레이더 시스템 내에 결합된다. 특히, 지향성 안테나는 RF 빔을 안테나 수신기(720)에 포커싱하는 데에 이용될 수 있다. 빔 조절 프로세스는 안테나(720)로부터 돌아오는 반사를 분석함으로써 반복적으로 빔의 품질을 분석하고 향상시킬 수 있다. 레이더 애플리케이션에서, 빔의 커버리지 및 균일성이 모니터링될 수 있다.
도 7b는 본 발명의 일부 실시형태에 따른 블록도이고, 여기서 방사 소스(710)는 타깃(740) 상에 전송될 수 있는 레이저 빔을 생성하도록 구성되는 레이저 소스(포인터 분석기)이다. 이 방식에서, 시스템은 레이저 포인팅 시스템 내에 결합되고, 여기서 레이저 인디케이터의 품질이 모니터링된다. 선택적으로, 레이저 빔은 원격 센싱 및 지진 센싱 애플리케이션을 위해 스페클(speckle) 패턴 분석에 사용될 수도 있다.
도 7c는 본 발명의 일부 실시형태에 따른 블록도이고, 여기서 방사 소스(750)는 지면 상에 스폿(770)을 생성하는 광 빔을 생성하도록 구성되는 가시광 빔 프로젝터일 수 있다. 도시되는 바와 같이, 프로젝터는 감시탑(750)에 연결되고, 다른 프로젝터는 감시탑(760)에 연결된다. 양 프로젝터는 함께 동작하여; 각각의 프로젝터가 다른 프로젝터의 반사를 수신하고 이를 분석함으로써 서로의 스폿을 분석하도록 구성될 수 있다.
도 7d는 본 발명의 일부 실시형태에 따른 블록도이고, 여기서 방사 소스(710)는 광 빔을 생성하도록 구성되는 가시광 빔 프로젝터일 수 있다. 도시된 바와 같이, 프로젝터는 탐색의 목적을 위해 지면 상에 스폿(790)을 조사하는 헬리콥터(780)에 연결된다. 다른 예에서, 시스템은 국토 안보 및 다른 제어 조명 목적을 위해 사용되는 조명 시스템 내에 결합될 수 있다.
당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 본 발명의 측면들은 시스템, 방법 또는 장치로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 측면들은 완전한 하드웨어 실시형태, (펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로-코드 등을 포함하는) 완전한 소프트웨어 실시형태, 또는 여기서 "회로", "모듈" 또는 "시스템"으로 일반적으로 통칭될 수 있는 하드웨어 및 소프트웨어를 결합한 실시형태로 구현될 수 있다.
전술한 흐름도 및 블록도는 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 시스템 및 방법의 가능한 구현예의 설계, 기능 및 동작을 설명한다. 이와 관련하여, 흐름도 또는 블록도에서의 각 블록은 모듈, 시그먼트 또는 코드의 부분을 나타낼 수 있으며, 이는 특정된 논리적 기능을 구현하기 위해 실행가능한 명령을 포함한다. 일부 변형 구현예에서, 블록에 언급된 기능은 도면에 언급된 순서로 일어날 수 있다. 예를 들어, 사실, 연속된 2개의 블록은 실질적으로 동시에 실행될 수 있고, 또는 때때로 블록들이 연관된 기능에 따라 역순으로 실행될 수도 있다. 블록도 및/또는 흐름도 설명에서의 각 블록, 및 블록도 및/또는 흐름도 설명에서 블록들의 결합이 특정 기능 또는 동작을 수행하는 특수 목적의 하드웨어 기반 시스템, 또는 특수 목적의 하드웨어와 컴퓨터 명령의 결합에 의해 구현될 수도 있다.
상기의 설명에서, 실시형태는 본 발명의 일례 또는 구현예이다. "일 실시형태", "실시형태" 또는 "일부 실시형태"의 다양한 표현은 불필요하게 모두 동일한 실시형태를 지칭하지 않는다.
본 발명의 다양한 특징이 단일 실시형태의 맥락으로 설명될 수 있다 하더라도, 상기 특징은 별도로 또는 임의의 적절한 결합으로 제공될 수도 있다. 반대로, 여기서 본 발명이 명확성을 위해 별도의 실시형태의 맥락으로 설명될 수 있다 하더라도, 본 발명은 단일 실시형태로 구현될 수 있다.
본 명세서에서 "일부 실시형태", "실시형태", "일 실시형태" 또는 "다른 실시형태"로의 참조는 상기 실시형태와 연결되어 설명되는 특정 특징, 구조 또는 특성이 적어도 일부의 실시형태에 포함되나, 본 발명의 모든 실시형태에 불필요하게 포함되지는 않을 수 있다는 의미이다. 또한, 상기 설명된 본 발명의 측면들은 본 발명의 실시형태에서 결합되거나 다르게는 병존할 수 있다는 것으로 인식될 것이다.
여기에 적용된 어법 및 용어는 제한적으로 해석되지 않으며 단지 설명의 목적을 위한 것임이 이해되어야 한다.
본 발명의 시사점의 원리 및 사용은 첨부되는 설명, 도면 및 예시를 참조하여 보다 더 잘 이해될 수 있다.
여기에 언급된 세부 내용은 본 발명의 애플리케이션을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
또한, 본 발명은 다양한 방식으로 수행되거나 실시될 수 있으며, 본 발명은 상기 설명에서 요약된 것 외에 다른 실시형태로 구현될 수도 있음이 이해되어야 한다.
"이루어진다", "포함한다", "속한다"의 용어 및 이의 문법적 변형은 일 이상의 구성요소, 특징, 단계, 또는 정수 또는 이의 그룹에 대한 추가를 불가능하게 하지 않으며, 상기 용어들은 구성요소, 특징, 단계 또는 정수를 특정하는 것으로 해석되어서는 안된다.
명세서 또는 청구범위가 "추가적인" 구성요소를 지칭한다면, 일 이상의 추가적인 구성요소가 존재하는 것이 불가능하지 않다.
청구범위 또는 명세서가 "하나의" 또는 "일" 구성요소를 지칭할 때, 이러한 참조는 단지 하나의 구성요소만이 존재한다는 것으로 해석되지 않음이 이해되어야 한다.
명세서에서 구성요소, 특징, 구조, 또는 특성이 포함 "될 수 있다" 또는 "될 수도 있다"로 언급되는 경우, 이는 특정 구성요소, 특징, 구조, 또는 특성이 포함되는 것으로 요구되지 않음이 이해되어야 한다.
응용가능한, 상태 도면, 흐름도 또는 모두가 설명되는 실시형태에 사용될 수 있는 경우, 본 발명은 이러한 도면 또는 대응되는 설명에 제한되지 않는다. 예를 들면, 순서는 각 설명되는 박스 또는 상태를 통해, 또는 나타나는 또는 설명되는 것과 동일한 순서로 정확히 이동할 필요가 없다.
"방법"의 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 공지된 방식, 수단, 기술 및 진행으로부터 용이하게 개발되거나 알려지는 방식, 수단, 기술 및 진행을 포함하나, 이에 제한되지는 않는 주어진 동작을 수행하기 위한 방식, 수단, 기술 및 진행을 지칭할 수 있다.
본 청구범위 및 명세서에 소개된 설명, 예시, 방법 및 재료는 제한적으로 해석되어서는 안되며 단지 설명을 위한 것으로 해석되어야 한다.
여기에서 사용된 기술적 및 과학적 용어의 의미는 다른 정의가 없는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서의 당업자에 의해 공통적으로 이해될 것이다.
본 발명은 여기서 설명되는 것과 균등한 또는 유사한 방법 및 재료로 시험 또는 실시되는 형태로 구현될 수 있다.
본 발명은 제한된 수의 실시형태에 대해 설명되었지만, 본 발명의 범위에 대한 제한으로서 해석되지 않아서 하고, 일부 바람직한 실시형태의 예시로서 해석되어야 한다. 다른 가능한 변형예, 수정예, 및 애플리케이션도 본 발명의 범위 내에 존재한다.

Claims (28)

  1. 물체(10, 740) 상에 가시 및 비가시 스펙트럼 범위(120)의 펄스 광 빔을 생성 및 전송하여, 상기 물체 상에 광 스폿(130, 770, 790)을 야기하도록 구성되는 적어도 하나의 제어가능한 광 소스(112, 240, 750);
    상기 펄스 광 빔의 광 반사(140)를 획득 및 센싱하도록 구성되는 적어도 하나의 광 센서(114, 280, 400A, 400B, 400C); 및
    상기 광 스폿이 부분적으로 누락되었거나 타겟과 정렬되었는지 여부를 추론하기 위해 상기 광 반사의 크기 및 지연을 분석하고, 상기 광 스폿이 기 설정된 스폿 유효성 기준에 부합하지 않는 경우, 상기 광 빔에 대한 교정법을 판단하도록 구성되는 분석기(110, 270, 410, 730)를 포함하고,
    상기 분석기는 전송된 광 빔의 파라미터들을 이용하여 상이한 범위로부터 돌아오는 광 반사들을 상호 구별하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제어가능한 방사 광 소스 및 상기 적어도 하나의 광 센서는 상호 공존되고 동기화되는, 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광 빔은 상이한 범위로부터의 반사들이 펄스 및/또는 변조 광 빔을 생성함으로써 상호 구별될 수 있는 방법으로 생성되는, 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분석기는 상이한 범위 사이의 구별을 위해, 상기 반사들에 대한 전파 시간 측정을 지원하도록 더 구성되는, 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 분석기는 각각의 센싱된 반사에 대해, 도달 위치, 도달 각도, 및 반사 강도 중 적어도 하나 및 도달 시간을 판단하도록 더 구성되는, 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 분석기는 상기 반사들의 도달 시간 및 강도에 더 기초하여 상기 교정법을 판단하도록 구성되는, 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기 설정된 스폿 유효성 기준은 상기 물체의 경계에 대한 광 스폿의 위치, 광 스폿의 크기, 및 광 스폿의 형태 중 적어도 하나; 및 상기 광 스폿의 에너지 균일성을 포함하는, 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광 센서는 상기 광 센서로부터 10km 이상에 위치된 물체로부터 돌아오는 광 반사를 획득 및 센싱하도록 구성되는, 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광 센서는 상기 광 센서로부터 1km 내지 10km 이상의 범위를 따라 배치된 물체로부터 돌아오는 광 반사를 획득 및 센싱하도록 구성되는, 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광 센서는 상기 광 센서로부터 10km 이상에 위치된 물체로부터 돌아오는 광 반사를 획득 및 센싱하고, 추가적으로 상호 5m 이하 내에 위치된 상이한 물체들로부터 돌아오는 반사들을 구별하기에 충분한 동적 범위를 갖는, 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광 센서는 적어도 2개의 독립 광 센싱 유닛을 포함하고, 상기 분석기는 각각의 반사에 대해, 각각의 독립적 센싱 유닛, 도달 시간, 및 강도와의 관계를 수신하도록 구성되는, 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 센서는: 매트릭스 센서, 4개의 4분할 센서, 스캐닝 라인 센서, 및 마스크 센서 중 하나인, 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 분석기에 의해 생성된 교정법에 기초하여, 상기 제어가능한 광 소스의 광 특성을 조절하도록 구성되는 광 매니퓰레이터를 더 포함하는, 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제어가능한 광 소스는 광 빔을 생성하도록 구성되는 제어가능한 광원이고, 상기 시스템은 장면에 대한 상기 광원의 얼라인먼트를 조절하도록 구성되는 제어가능한 광학계를 더 포함하는, 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어가능한 광학계는 상기 광 빔을 공간적으로 우회시키기 위해 상기 광 빔의 광학 경로에 상대적으로 이동하도록 구성되는 렌즈를 포함하는, 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 렌즈는 상기 광 빔의 광학 경로를 따라 이동하도록 구성되는, 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 광 소스는 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 소스이고, 상기 시스템은 통신 시스템 또는 레이더 시스템 내에 결합되는, 시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 광 소스는 레이저 빔을 생성하도록 구성되는 레이저 소스이고, 상기 시스템은 레이저 시스템 내에 결합되는, 시스템.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 광 소스는 광 빔을 생성하도록 구성되는 비-레이저(non-laser) 가시광 빔 프로젝터이고, 상기 시스템은 조명 시스템 내에 결합되는, 시스템.
  20. 물체(10, 740) 상에 가시 및 비가시 스펙트럼 범위(120)의 펄스 광 빔을 생성 및 전송하는 단계로서, 상기 물체 상에 광 스폿(130, 770, 790)을 야기하는 단계;
    돌아오는 광 반사(140)를 획득 및 센싱하는 단계; 및
    상기 광 스폿이 부분적으로 누락되었거나 타겟과 정렬되었는지 여부를 추론하기 위해 상기 광 반사의 크기 및 지연을 분석하는 단계로서, 상기 광 스폿이 기설정된 스폿 유효성 기준에 부합하지 않는 경우, 상기 광 빔에 대한 교정법을 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 분석하는 단계는 전송된 광 빔의 파라미터들 활용하여 상이한 범위로부터 돌아오는 광 반사들을 상호 구별하는, 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 생성 및 센싱은 상호 공존하고 동기화되는, 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 광 빔은 펄스 및/또는 변조 광 빔을 생성함으로써, 및 상기 펄스 및/또는 방사와 광 센서를 동기화함으로써, 상이한 범위로부터의 반사들이 상호 구별될 수 있는 방법으로 생성되는, 방법.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 센싱 단계는 각각의 센싱된 반사에 대해 상기 반사의 도달 위치, 도달 각도, 및 강도 중 적어도 하나, 및 도달 시간을 판단하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 분석하는 단계는, 상기 반사의 도달 각도, 도달 위치, 및 도달 시간 중 적어도 하나에 기초하여 상기 기설정된 스폿 유효성 기준으로부터의 편차를 판단하고, 상기 반사의 강도에 더 기초하여 상기 교정법을 판단하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  25. 제20항에 있어서,
    상기 기설정된 스폿 유효성 기준은 상기 물체의 경계에 대한 상기 광 스폿의 위치, 광 스폿의 크기, 광 스폿의 형태 중 적어도 하나; 및 상기 광 스폿의 에너지 균일성을 포함하는, 방법.
  26. 제20항에 있어서,
    상기 센싱 단계는 10km를 넘어 위치된 물체로부터 돌아오는 반사를 센싱하는 단계를 포함하는, 방법.
  27. 제20항에 있어서,
    상기 센싱 단계는, 10km를 넘어 위치된 물체들로부터 돌아오는 반사들을 센싱하는 단계, 및 서로로부터 5m 내에 위치한 상이한 물체들로부터 돌아오는 반사들을 구별하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  28. 제20항에 있어서,
    상기 광에 상기 교정법을 지원하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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