KR0179224B1 - 거리 측정 장치 - Google Patents

Abstract

소형이고 구조적으로 단순하고 빔 전달 방향을 검출할 수 있는 거리 측정 장치가 제공된다.

거리 측정 장치는 미리 설정된 범위에서 빔을 스캔하도록 반사 수단을 회전하는 스캐닝 수단과, 반사 수단의 기준 위치로서 초기 위치를 검출하는 초기 위치 검출 수단과, 초기 위치 검출 수단으로부터 검출된 출력을 근거로 하여 반사 수단에 의해 반사된 전달 빔의 방향을 계산하는 빔 전달 방향 연산 수단으로 구성된다.

Description

거리 측정 장치

제1도는 본 발명의 실시예 1에 따른 구조를 도시한 도면.

제2도는 스캐닝 수단의 작동을 설명하는 그래프.

제3도는 초기 위치 검출 수단의 구조를 도시한 개략도.

제4도는 스캐닝 초기 위치와 개시 위치 사이의 관계를 설명하는 그래프.

제5도는 본 발명의 실시예 2에 따른 작동을 설명하는 그래프.

제6도는 종래 장치의 구조를 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 빔 전달 수단 2 : 스캐닝 수단

3 : 광 수용 수단 4 : 거리 연산 수단

5 : 초기 위치 검출 수단 6 : 처리 장치

11,101,201 : 레이저 다이오드 22 : 스테핑 모터

103 : 고정 미러 104 : 회전 미러

[발명의 배경]

[발명의 분야]

본 발명은 피사체에 의해 반사된 빔을 수용하도록 스캐닝을 위한 레이저 빔을 방출함으로써 피사체의 방향과 거리를 검출하는 거리 측정 장치에 관한 것이다.

[배경 설명]

제6도에는 특개평 제13786/1944호에 공지된 종래의 거리 검출 장치를 도시했다. 제6도에 있어서, 도면 부호 101은 거리 측정용 빔을 생성하는 거리 측정용 레이저 다이오드를 나타냈고, 도면 부호 102는 거리 측정용 레이저 다이오드(101)에 의해 생성된 빔을 한점에 모으는 렌즈를 나타내고, 도면 부호 103은 렌즈(102)를 통해 전달된 빔을 반사하는 고정 미러를 나타내고, 도면 부호 104는 고정 미러(103)에 의해 반사된 빔을 외부로 반사하고 전달하며 양측에 미러면을 갖는 회전 미러를 나타내고, 도면 부호 105는 회전가능한 방법으로 회전 미러(104)를 고정하고 회전하는 모터를 나타내고, 도면 부호 106은 피사체(도시 생략)에 의해 반사되고 복귀된 거리 측정용 빔을 한점에 모으고 수용하는 렌즈를 나타내고, 도면 부호107은 렌즈(106)에 의해 한점에 모아진 반사된 빔을 수용하는 광 수용 소자를 나타내고, 도면 부호 201은 스캐닝 위치 검출용 빔을 생성하는 스캐닝 위치 검출용 레이저 다이오드를 나타내고, 도면 부호 202는 스캐닝 위치 검출용 레이저 다이오드(201)로부터 방출된 빔을 한점에 모으는 렌즈를 나타내고, 도면 부호 203은 회전 미러(104)의 배면에서 반사된 스캐닝 위치 검출용 빔의 입사 위치를 검출하는 위치 검출 장치(PSD)를 나타낸다.

다음으로 종래의 거리 검출 장치의 작동에 대해 설명한다. 양측부에 반사면을 갖는 회전 미러(104)는 미리 설정된 각의 범위내에서 모터(105)에 의해 회전된다. 레이저 다이오드(101)로부터 생성된 거리 측정용 빔은 렌즈(102)에 의해 한점에 모아지고, 고정 미러(103)와 외부 방향에 위치될 회전 미러(104)에서 반사된다. 피사체에 의해 반사된 빔은 렌즈(106)에 의해 한점에 모아지고 광 수용 소자(107)에 의해 수용된다. 피사체까지의 거리는 거리 측정용 빔의 방출로부터 반사된 빔을 수용하기 까지의 시간을 근거로 하여 측정된다.

스캐닝 방향은 다음과 같은 종래의 거리 검출 장치에 의해 검출된다. 스캐닝 위치 검출용 레이저 다이오드(201)로부터 방출된 빔은 회전 미러(104)의 배면상에서 반사되고 위치 검출 장치(203)에 의해 수용된다. 빔이 수용된 위치와 일치하는 입사 위치를 나타내는 위치 신호를 위치 검출 장치(203)가 출력함으로써, 회전 미러(104)에 의해 스캔된 거리 측정용 빔의 방향은 검출된다. 피드백 제어(a feedback control)는 위치 신호를 사용함으로써 모터(105)에 의해 수행된다.

종래의 거리 검출 장치에 있어서, 위치 검출 장치(PSD)는 회전 미러의 위치를 결정하기 위해 사용된다. 따라서, 정확한 스캐닝 각을 검출하기 위하여 회전 미러와 위치 검출 장치 사이의 거리를 충분히 유지함으로써 각에 대한 해상력(a resolving power)을 얻는 것이 필요하다. 그러므로, 위치 검출 수단은 일정 체적을 가져야 하므로 장치의 크기가 커진다. 또한, 위치 검출 장치(PSD)는 스캐닝의 각에 대한 전 범위를 검출하도록 전 범위를 덮어야 한다. 이런 경우에 비용 상승 및 장치의 크기가 커진다.

또한, 회전 미러의 정확한 위치를 검출하기 위하여, 위치 검출 장치에서의 입사빔의 폭은 가늘어야 하며, 레이저 다이오드로부터 방출된 빔을 한점에 모으는 렌즈를 사용하는 광학 시스템이 필요하다. 또한, 매우 가는 빔의 폭을 얻기 위하여 레이저 다이오드와 렌즈 사이의 거리는 매우 정확하게 결정되어야 한다. 따라서, 위치를 검출하기 위해 광범위하게 사용하는 매우 정확한 광학 시스템이 필요하다.

[발명의 개요]

본 발명은 앞서 설명한 종래의 기술에 대한 문제점을 해결하는데 있다.

본 발명의 목적은 빔의 방향을 검출할 수 있는 크기가 작고 구조가 간단한 거리 측정 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 온도 및 진동의 변화에도 불구하고 정확한 스캐닝 방향을 검출할 수 있는 거리 측정 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 거리 측정 장치에서의 비정상을 판단함으로써 장치내의 결점을 검출할 수 있는 거리 측정 장치를 제공하는데 있다.

본 발명에서는, 빔을 전달하는 빔 전달 수단과, 피사체에서의 빔의 반사로부터 얻어진 반사빔을 미리 설정된 방향으로 반사하고 빔을 빔 전달 수단으로부터 미리 설정된 방향으로 반사하여 전달하는 반사 수단과, 빔을 스캔하도록 미리 설정된 범위에서 반사 수단을 회전시키는 스캐닝 수단과, 반사 수단에 의해 반사된 빔을 수용하는 빔 수용 수단과, 빔 전달 수단이 빔을 전달할 시점으로부터 빔 수용 수단이 반사된 빔을 수용할 시점까지의 경과 시간을 근거로 하여 피사체까지의 거리를 계산하는 거리 연산 수단과, 반사 수단의 기준 위치로서 초기 위치를 검출하는 초기 위치 검출 수단과, 초기 위치 검출 수단으로부터의 출력을 근거로 하여 반사 수단에 의해 빔 전달 방향을 계산하는 빔 전달 방향 연산 수단을 포함하는 거리 측정 장치를 제공한다.

앞서 설명한 거리 측정 장치에 있어서, 빔 전달 방향 연산 수단은 초기 위치 검출 수단이 초기 위치를 검출한 시점으로부터 미리 설정된 시간이 경과되었을 때 반사 수단이 스캐닝의 개시 위치를 배치된다고 판단한다.

앞서 설명한 거리 측정 장치는, 스테핑 모터로 구성된 스캐닝 수단을 가지며, 초기 위치 검출 수단이 초기 위치를 검출한 후에 스테핑 모터의 여진상(an exciting phase)이 미리 설정된 상일 때 반사 수단이 스캐닝의 개시 위치에 위치한다고 판단하는 빔 전달 방향 연산 수단을 구비한다.

앞서 설명한 거리 측정 장치에 있어서, 스캐닝 수단은 스캐닝의 개시 위치로부터 미리 설정된 방향으로 연속적으로 스캔하고, 미리 설정된 범위의 스캐닝을 완료한 후에 스테핑 모터의 여진 패턴의 1사이클에서 스캐닝의 개시 위치로 복귀된다.

앞서 설명한 거리 측정 장치는 이전의 초기 위치 검출 시점으로부터 현재의 초기 위치 검출 시점까지의 시간을 카운트하고, 카운트된 시간이 미리 설정된 범위내에 있지 않을 때 비정상이라고 판단하는 비정상 판정 수단을 구비한다.

앞서 설명한 거리 측정 장치는 초기 위치 검출 수단이 초기 위치를 검출한 경우에 스테핑 모터의 여진상이 미리 설정된 상과 비교하여 다른 상일 때 비정상이라고 판단하는 비정상 판정 수단을 포함한다.

첨부된 도면을 참조로 하는 하기의 상세한 설명을 참조로 하여 본 발명을 더욱 용이하게 이해함으로써 본 발명의 완전한 이해 및 그 부수적인 많은 장점이 얻어질 수 있다.

[양호한 실시예의 상세한 설명]

본 발명은 더욱 상세하게 설명될 것이다.

본 발명에 따른 거리 측정 장치는 반사 수단의 기준 위치로서 초기 위치를 검출하고, 초기 위치를 근거로 하여 반사 수단에 대한 전방으로의 빔의 거리를 계산한다.

초기 위치 검출 수단이 초기 위치를 검출한 후에 미리 설정된 시간이 경과되었을 때, 반사 수단이 스캐닝의 개시 위치에 위치한다는 것을 본 발명에 따른 거리 측정 장치는 판단한다.

초기 위치 검출 수단이 초기 위치를 검출한 후 스테핑 모터의 여진상(an excitation phase of a stepping moter)이 미리 설정된 상인 경우에 반사 수단이 스캐닝의 개시 위치에 위치한다는 것을 본 발명에 따른 거리 측정 장치는 판단한다.

본 발명에 따른 거리 측정 장치는 스캐닝의 개시 위치로부터 미리 설정된 방향으로 연속적으로 스캐닝을 수행하고, 미리 설정된 범위의 스캐닝이 완료된 후에 여진 패턴(an excition pattern)의 매 사이클마다 스캐닝의 개시 위치로 반사 수단을 복귀시킨다.

본 발명에 따른 거리 측정 장치는 이전의 초기 위치의 검출로부터 현재 초기 위치의 검출까지의 시간을 카운트하고, 카운트된 시간이 미리 설정된 범위에 있지 않을 때, 거리 측정 장치는 비정상이라고 판단한다.

초기 위치 검출 수단이 초기 위치를 검출할 때 스테핑 모터의 여진상이 미리 설정된 상이 아닌 경우에 본 발명에 따른 거리 측정 장치는 비정상이라고 판단한다.

이제, 본 발명의 양호한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명할 것이며, 동일 도면 부호는 동일하거나 유사한 부품에 사용되었고, 이들 부품에 대한 설명은 생략한다.

[실시예 1]

제1도는 본 발명의 실시예 1에 따른 거리 측정 장치의 구조를 도시한 도면이다. 거리 측정 장치는 펄스 레이저 빔을 생성하는 레이저 다이오드(11)와 스캐닝 방향에 대해 매우 가는 레이저 빔을 형성하도록 레이저 다이오드(11)에 의해 방출된 펄스 빔을 한점에 모으는 빔 전달 렌즈(12)로 구성된 빔 전달 수단과, L자형 반사 수단으로서 빔 전달 수단(1)으로부터의 레이저 빔을 미리 설정된 방향으로 반사함으로써 전달하고 펄스 빔을 미리 설정된 방향으로 반사하도록 피사체(도시 생략)에 의해 반사된 레이저 빔 즉 펄스 빔을 수용하는 미러(21)와, 캠(23)과, 상기 캠(23)의 도움으로 미리 설정된 범위내에서 상기 미러(12)를 회전시키는 스테핑 모터(22)를 갖는 스캐닝 수단(2)과, 미러(21)에 의해 반사된 펄스 빔을 한점에 모으는 렌즈(32)와, 빔을 전기 신호로 전환하기 위해 렌즈(32)에 의해 한점에 모인 빔을 수용하는 빔을 수용하는 광 다이오드(3)를 갖는 빔 수용 수단(3)과, 레이저 다이오드(1)1로부터 반사된 펄스 빔을 빔 수용 수단(13)으로 수용하기 까지의 빔의 교환 시간(a reciprocating time)을 측정하고, 거리를 계산하는 거리 연산 수단(4)과, 스캐닝 수단(12)으로 미러의 기준 위치에서 초기 위치를 검출하는 초기 위치 검출 수단(5)과, 각각의 각도에 따라 측정된 거리의 데이타를 처리하는 처리 장치(6)를 포함한다. 처리 장치(6)는 초기 위치 검출 수단(5)에 의해 검출된 출력을 근거로 하여 빔의 전달 방향을 계산하는 광 전달 방향 연산 수단을 포함한다.

다음으로 실시예 1의 작동에 대해 설명한다. 빔 전달 수단(1)은 펄스 모드에서 레이저 다이오드(11)를 구동함으로써 펄스 빔을 방출한다. 레이저 다이오드(11)로부터 생성된 레이저 펄스 빔은 일반적으로 방향성이 약하고, 빔 전달 렌즈(12)의 사용으로 빔을 한점에 모음으로써 특정 스캐닝 방향, 즉 수평 방향에 매우 가는 폭을 갖는 빔이 형성될 수 있다. 미러(21)는 캠(23)을 걸쳐 스테핑 모터(22)에 의해 구동되고, 장치 외부로 입사 레이저 빔을 전달한다. 미러(21)의 빔 전달면에 의해 반사된 레이저 빔은 피사체에 의해 반사되고, 반사된 레이저 빔은 반사된 펄스 빔으로써 미러(21)내에 재입사된다. 미러(21)의 빔 수용면은 반사된 펄스 빔을 반사하고, 빔 수용 수단(3)에 반사된 펄스 빔을 전달한다.

오른쪽의 광 수용 수단(3)에 있어서, 반사된 펄스 빔은 렌즈(32)에 의해 한점에 모아지고, 광 다이오드(31)에 의해 광전 변환(photoelectric conversion)된다. 전환된 출력은 거리 연산 수단(4) 안으로 입력된다. 거리 연산 수단(4)은 레이저 다이오드 펄스 빔의 방출로부터 빔 수용 수단(3)에 의해 반사된 펄스 빔을 수용하기 까지의 시간(△t)을 측정하고, 광속(3×10⁸m/s)으로 측정된 시간(△t)의 반(1/2)을 다중 반사시킴으로써 피사체 까지의 거리를 계산한다. 이런 작동은 미러(21)가 미리 설정된 시간 간격으로 스캐닝 방향까지 구동될때마다 매번 반복한다.

제2도는 스테핑 모터(22)의 스텝수와 미러의 회전각이 도시된 스캐닝 수단(2)의 작동을 설명하는 도면이다. 제2도에서, 진행 범위(a going region)는 미리 설정된 범위에서 레이저 빔을 전달함으로써 측정된 거리, 즉 스캐닝 범위와 일치한다. 복귀 범위(a returning region)는 스캐닝 범위 전체의 스캐닝이 완료된 후에 미러(21)가 스캐닝 개시 위치로 복귀되는 범위와 일치한다. 복귀 범위에서 빔 전달 수단(1)은 펄스 빔을 생성하지 않는다. 캠(23)은 스테핑 모터(22)의 계단식 작동에 의해 4스텝을 갖는 복귀 범위에서의 복귀 모터와, 20스텝을 갖는 진행 범위에서 진행하는 미러(21)의 회전 모터를 근거로 하여 형성된 형상이다. 따라서, 회전 미러(21)의 하나의 왕복(진행 및 복귀) 기관은 24스텝 동안 수행된다. 스테핑 모터(22)의 한 스텝의 회전각은 15도이고, 이것은 미러의 회전각 0.3도와 일치하고, 미러의 회전각의 2배인 레이저 빔의 스캐닝 각 0.6도와 일치한다. 따라서, 레이저 빔의 전체 스캐닝 각은 0.6도×20=12도이다.

다음으로, 실시예 1에 따른 빔의 전달 방향을 계산하는 방법에 대해 설명한다. 회전 미러가 정확한 위치를 가질 때, 예를 들어 포토 인터럽트(a photo-interrupter) 등으로 회전 미러의 단부를 검출하기 위해 초기 위치 검출 수단(5)은 고정된다. 제3도는 초기 위치 검출 수단(5)의 구조를 나타내는 개략적인 도면이다. 제3도에 있어서, 도면 부호 211은 미러(21)의 배면상에서 제공된 돌출부를 나타낸다. 도면 부호 51은 포토 인터럽트를 나타낸다. 도면 부호 52는 광 방출 소자를 나타낸다. 도면 부호 53는 광 방출 소자(52)로부터 광을 수용하는 광 수용 소자를 나타낸다. 미러(21)는 도면의 오른쪽 방향으로 구동된다. 돌출부(211)가 광을 광 방출 소자로부터 차단할 때, 미러(21)의 초기 위치는 검출된다.

제4도는 초기 위치 검출 수단(5)에 의해 얻어진 초기 위치와 스캐닝의 개시 위치 사이의 관계를 설명하는 그래프이다. 제4도에 도시한 바와 같이, 초기 위치는 스캐닝의 개시 위치로부터 3도 떨어진 위치에 고정된다.

제4도에 있어서, 미러(21)가 스캐닝의 개시 위치에 있을 때, 돌출부(211)는 광을 광 방출 소자(52)로부터 차단하도록 U자형 채널(제3도)내의 가장 깊숙한 곳에 위치한다. 이런 상태는 초기 위치 검출 수단(5)이 고(H)레벨 신호를 출력함을 의미한다. 그리고, 스테핑 모터(22)는 제3도의 왼쪽으로 미러(21)를 회전시키기 위해 계속하여 구동 신호를 수용한다. 회전각이 3도일 때, 돌출부(211)는 상기 돌출부가 광을 광 방출 소자(52)로부터 차단하지 않는 위치로 이동한다. 그리고, 빔 수용 수단(53)가 광을 광 방출 소자(52)로부터 수용할 수 있으므로, 초기 위치 검출 수단(5)은 고(H)레벨 신호 대신에 저(L)레벨 신호를 출력한다. 미러(13)는 20스텝까지는 제3도에 도시한 왼쪽으로 회전되며, 그 후에 오른쪽에 회전된다. 그리고, 미러(21)는 초기 위치 검출 수단(5)이 L-레벨 신호 대신에 H-레벨 신호를 출력함으로써 3도의 각으로 회전 복귀된다. 초기 위치 검출 수단(5)의 출력이 L-레벨 신호에서 H-레벨 신호로 변환될 시점이 초기 위치라고 빔 전달 방향 연산 수단은 판단하며, 동시에 시간을 카운트하고, 미리 설정된 시간(T)이 L-레벨 신호에서 H-레벨 신호로 변환된 시점으로부터 경과한 후에 미러(23)가 스캐닝의 시작 위치에 위치한다고 빔 전달 방향 판정 수단은 판단한다. 시간(T)은 스테핑 모터(22)에 제공된 구동 신호의 주기에 따라 결정되며, 초기 위치가 고정된 그 위치이다.

앞서 설명한 바와 같이, 스테핑 모터(22)가 각 스텝동안 15도 회전하기 때문에, 스테핑 모터는 0.6도씩 레이저 빔을 주사하도록 미러(21)를 회전시킨다. 따라서, 미리 설정된 시간(T)이 초기 위치 검출 후에 경과될 시점에서 빔 전달 방향 연산 수단은 스캐닝의 개시 위치를 판단하고, 스캐닝의 개시 위치에 대한 스테핑 모터(22)의 스텝수와 일치하는 구동 신호의 수를 카운트한다. 이를테면, 8스텝 동안 이동시 펄스 빔이 스캐닝의 개시 위치로부터 4.8도(0.6도×8)의 방향으로 방출된다는 것이 이해될 것이다. 즉, 초기 위치가 검출될 때, 빔 전달 방향 연산 수단은 초기 위치를 근거로 하여 현시점에서 전달 빔의 방향을 계산 가능하게 한다.

처리 장치(6)는 빔 전달 방향 연산 수단에 의해 계산된 빔의 전달 방향과 거리 연산 수단에 의해 계산된 방향과 일치하는 검출된 피사체의 방향 및 거리의 데이타를 출력한다.

앞서 설명한 바와 같이, 스테핑 모터와 캠을 조합함으로써 회전된 미러는 레이저 빔을 스캔한다. 그러므로, 초기 위치로서 한 위치가 미러의 회전을 통해 검출될 때, 상기 초기 위치 검출 후의 경과 시간으로부터 거리 측정이 시작된 스캐닝의 개시 위치가 얻어진다. 스캐닝의 각도 부가적으로 얻어진다. 따라서, 초기 위치 검출 수단은 구조적으로 단순하고 소형으로 할 수 있다.

모터(105)에 의해 사인곡선 웨이브 또는 삼각형 웨이브를 제공함으로써 진행 범위 전방 및 복귀 범위 후방으로 회전하도록 구성된 종래의 장치에서는, 모터(105)의 역회전 또는 정회전으로 변환된 전방 회전하는 시점 및 그 근처에서 일정한 스캐닝의 각을 유지할 수 없었다. 그러나, 실시예 1에서는 스캐닝 위치의 변동이 캠의 형태를 변경함으로써 임의로 결정될 수 있기 때문에 일정한 스캐닝의 각을 유지할 수 있다.

[실시예 2]

실시예 1에 있어서, 스캐닝의 개시 위치의 판단은 초기 위치가 검출된 후, 미리 설정된 시간이 경과된 시점에서 행해졌다. 실시예 2에서는 스테핑 모터의 특별한 주의가 요구되며, 스캐닝의 개시 위치는 초기 위치가 검출된 후, 스테핑 모터의 여진상을 사용함으로써 검출된다.

제5도는 실시예 2의 작동을 설명하는 그래프이다. 제5도에 도시된 바와 같이, 스테핑 모터(22)는 미리 설정된 각도(스텝에 의해), 상 A, 상 B, 상 C 및 D를 위해 연속적으로 여진함으로써 미리 설정된 방향으로 구동된다. 제5도에 도시한 바와 같이, 스테핑 모터(22)의 여기상은 상기 스테핑 모터를 위해 허용된 스텝수에 따라 미리 결정된다. 실시예 2에 도시한 모터에 있어서, 예를 들어 스캐닝의 개시 위치의 여진상은 상 A이고, 미러(21)의 회전각은 0도이다. 24스텝 동안 구동 신호가 모터에 제공될 때, 상기 모터가 1회전함으로써 스캐닝의 다음 개시 위치의 여진상은 상 A가 된다. 실시예 2에 따른 모터는 4개의 상을 가지며 하나의 상 여진 모드에서 구동된다. 또한, 모터는 여진 패턴의 6사이클로 1회전되며, 상기 여진 패턴의 1사이클은 상 A로부터 상 D까지의 연속적인 여진 및 그 기간을 의미한다. 그러나 스텝의 수, 여진 패턴, 사이클등은 모터 및 사용될 여진 방법(즉, 모드)에 의해 결정된다.

앞서 설명한 점을 고려한 실시예 2에 있어서, 초기 위치 검출 수단에 의해 초기 위치(5)가 검출된 후, 스테핑 모터(22)의 여진상이 상 A가 되고, 거리 측정이 효과적인 스캐닝의 개시 위치로 간주된 시점일 때 판단은 행해졌다.

실시예 2에 있어서, 거리 측정이 시작된 스캐닝의 개시 위치가 초기 위치 검출 후, 스테핑 모터의 여진상에 의해 결정되기 때문에, 실시예 2에서는 실시예 1에서 요구된 스캐닝의 개시 위치를 검출하기 위한 초기 위치 검출 후이 시간을 카운트할 필요가 없다. 초기 위치의 검출에 있어서도 대중적인 위치의 검출로 충분하며, 정확한 위치의 검출이 거의 요구되지 않는다. 예를 들어, 초기 위치의 검출 시점으로부터 미리 설정된 시간 이후에 얻어진 위치가 스캐닝의 개시 위치로부터 이탈되더라도, 이탈된 위치가 스캐닝의 개시 위치라고 잘못 인식할 위험이 없다. 또한, 실시예 2에 따른 장치는 온도 변화와 같은 위치를 검출하기 위한 다른 변수에 영향을 받지 않고 빔의 정확한 전달 방향을 검출할 수 있다.

[실시예 3]

실시예 3는 실시예 2의 개선안이다. 실시예 3에 있어서, 제5도에 도시한 바와 같이, 미러가 스테핑 모터(22)의 여진 패턴의 1사이클(즉, 4스텝 동안)인 복귀 범위에서 전 범위의 회전이 수행된 경우에, 상기 미러(21)는 스캐닝의 개시 위치로 복귀된다. 복귀 범위가 스테핑 모터(22)의 여진 패턴의 1사이클에 일치하기 때문에, 각각의 상 A 내지 상 D는 복귀 범위에서 단 한 번 나타난다. 초기 위치가 검출될 때, 상 A 및 B의 여진은 완료되고, 상 C 및 D의 여진은 남아 있는 복귀 범위에서 수행된다. 그러므로, 초기 위치 검출 후의 상 A의 여진은 언제나 스캐닝의 다음 개시 위치에 있다. 따라서, 거리의 측정을 효과적으로 하기 위해 진행 범위에서의 상 A가 스캐닝의 다음 개시 위치가 될 거라는 잘못된 결정을 내리지 않는다. 따라서, 스캐닝의 개시 위치는 스테핑 모터(22)의 여진 패턴의 1사이클에서 이탈없이 정확하게 검출될 수 있다.

[실시예 4]

실시예 4는 거리 측정 장치에서의 문제점을 검출하는 방법에 관한 것이다. 실시예 4에 따른 장치에는 실시예 1에 따른 장치에 비정상 판정 수단이 부가적으로 제공된다. 비정상 판정 수단은 처리 장치(6)에 포함된다.

비정상 판정 수단은 미러(21)의 초기 위치가 이전에 검출된 시점으로부터 현재에 검출된 시점까지의 경과 시간을 측정하는 시간 카운터 수단을 갖는다. 이런 경과 시간은 비정상 판정 수단에 저장된 미리 설정된 범위와 비교된다. 미리 설정된 시간 범위는 허용가능한 에러 범위가 고려된다는 점에서 스테핑 모터(22)를 구동하는 24스텝 동안 요구되는 시간과 일치한다. 만약 경과 시간이 앞서 설명한 비교 결과로서 미리 설정된 시간내에 있지 않는다면, 비정상 판정 수단은 스테핑 모터의 구동 에러로서 비정상이라고 판단한다. 비정상이라고 판단할 때, 거리 데이타는 검출된 순간 사이클 또는 이전 사이클에서 사용된 양호하게 계산된 데이타이다. 따라서, 만약 앞서 설명한 비정상이 진동으로 인해 발생한다면, 임의의 에러는 각도 위치의 거리 데이타는 채택되지 않는다.

[실시예 5]

실시예 5는 거리 측정 장치에서의 문제점을 검출하는 방법에 관한 것이다. 실시예 5에 따른 장치에는 실시예 2에 따른 장치에 비정상 판정 수단이 부가적으로 제공된다. 비정상 판정 수단은 처리 장치(10)에 포함된다. 비정상 판정 수단은 미러(21)의 초기 위치가 검출될 때 스테핑 모터(22)의 여진상이 미리 설정된 상인지 아닌지를 판단한다. 미러(21)의 회전 위치는 스테핑 모터(22)의 여진상에 기계적으로 일치한다. 초기 위치가 검출된 그 시점에서의 스테핑 모터(22)의 여진상은 언제나 미리 설정된 상이다. 따라서, 만약 초기 위치가 검출된 시점에서의 스테핑 모터의 여진상이 미리 설정된 상이 아니면, 비정상 판정 수단은 스테핑 모터(22)의 구동 에러와 같은 비정상이 발생한다고 판단한다. 실시예 4와 유사하게, 비정상이라고 판단할 때, 순간적인 사이클인 거리 데이타를 삭제 또는 이전의 검출 사이클의 양호하게 계산된 데이타를 입력하는 것과 같은 실행이 채택된다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 거리 측정 장치가 미리 설정된 범위에서 반사 수단을 회전함으로써 빔을 스캔하는 스캐닝 수단과, 반사 수단의 기준 위치로서 초기 위치를 검출하는 초기 위치 검출 수단과, 초기 위치 검출 수단의 출력을 근거로 한 반사 수단에 의해 반사된 빔의 전달 방향을 계산하는 빔 전달 방향 연산 수단을 포함하기 때문에, 상기 거리 측정 장치는 소형이고 단순한 구조의 빔의 전달 방향을 검출한다.

본 발명에 따른 거리 측정 장치에 있어서, 초기 위치 검출 수단에 의해 초기 위치가 검출된 후에 미리 설정된 시간이 경과될 때, 반사 수단이 스캐닝의 개시 위치 내에 있다고 판단하는 빔 전달 방향 연산 수단으로 구성된 거리 측정 장치 때문에, 스캐닝의 개시 위치는 사용된 모터의 타입과 무관한 초기 위치를 정보를 근거로 하여 판단될 것이다.

또한, 본 발명에 따른 거리 측정 장치가 스테핑 모터를 포함하는 스캐닝 수단과, 빔 전달 방향을 얻기 위한 연산 수단을 구비하기 때문에, 초기 위치 검출 수단으로 초기 위치를 검출한 후의 여진상이 미리 설정된 상일 때, 거리 측정 장치는 반사 수단이 스캐닝의 개시 위치에 배치된다고 판단하고, 스캐닝의 개시 위치는 정확하게 결정될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 거리 측정 장치가 스캐닝의 개시 위치로부터 미리 설정된 방향으로 연속적으로 스캔하고, 미리 설정된 범위의 스캐닝을 완료한 후에 여진 패턴의 사이클에서 스캐닝의 개시 위치로 복귀되는 스캐닝 수단을 구비하기 때문에, 스캐닝의 개시 위치는 정확하게 결정될 것이다.

또한, 본 발명에 따른 거리 측정 장치가 초기 위치를 이전에 검출한 시점으로부터 현재에 검출한 시점까지의 시간을 카운트하고, 카운트된 시간이 미리 설정된 범위내에 있지 않을 때 비정상이라고 판단하는 비정상 판정 수단을 구비하기 때문에, 장치의 비정상은 판단될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 거리 측정 장치가, 여진상이 미리 설정된 상과 비교하여 다른 상일 때 비정상이라고 판단하는 비정상 판정 수단을 구비하기 때문에, 장치의 비정상은 정확하게 판단될 수 있다.

본 발명의 다수의 수정 및 변경은 앞서 설명한 기술에 의해 가능하다. 본 발명은 첨부된 특허청구 범위의 범주내에서 이해될 수 있고, 본원에 상세하게 설명된 것과는 다른 방법으로도 실행될 수 있다.

Claims (6)

1. 거리 측정 장치에 있어서, 빔을 전달하는 빔 전달 수단과, 피사체에서 반사된 빔에 의해 얻어진 반사빔을 미리 설정된 방향으로 반사하고, 빔을 상기 빔 전달 수단으로부터 미리 설정된 방향으로 반사함으로써 전달하는 반사 수단과, 상기 빔을 스캔하도록 미리 설정된 범위에서 상기 반사 수단을 회전하는 스캐닝 수단과, 상기 반사 수단에 의해 반사된 빔을 수용하는 빔 수용 수단과, 상기 빔 전달 수단이 빔을 전달한 시점으로부터 상기 빔 수용 수단이 반사된 빔을 수용하는 시점까지의 경과 시간 주기를 근거로 하여 피사체까지의 거리를 계산하는 거리 연산 수단과, 상기 반사 수단의 기준 위치로서 초기 위치를 검출하는 초기 위치 검출 수단과, 상기 초기 위치 검출 수단으로부터의 출력을 근거로 하여 상기 반사 수단에 의해 빔 전달 방향을 계산하는 빔 전달 방향 연산 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 빔 전달 방향 연산 수단은 상기 초기 위치 검출 수단에 의해 검출된 초기 위치의 시점이 미리 설정된 시간으로부터 이탈될 때 상기 반사 수단이 스캐닝의 개시 위치에 위치한다고 판단하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 스캐닝 수단은 스테핑 모터를 구비하며, 상기 빔 전달 방향 연산 수단은 상기 초기 위치를 검출한 후에 상기 스테핑 모터의 여진상(an exciting phase)이 미리 설정된 상일 때, 상기 반사 수단이 스캐닝의 개시 위치에 위치한다고 판단하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 스캐닝 수단은 스캐닝의 개시 위치로부터 미리 설정된 방향으로 연속적으로 스캔하고, 미리 설정된 범위에서의 스캐닝을 완료한 후에 스테핑 모터의 여진 패턴의 1사이클에서 스캐닝의 개시 위치로 복귀되는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
5. 제1항에 있어서, 초기 위치를 검출하는 이전의 시점으로부터 초기 위치를 검출하는 현시점까지의 시간을 카운트하고, 카운트된 시간이 미리 설정된 범위내에 있지 않을 때 비정상이라고 판단하는 비정상 판단 수단을 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
6. 제3항에 있어서, 상기 스테핑 모터의 여진상이 상기 초기 위치 검출 수단에 의해 검출된 초기 위치에서의 상과 미리 설정된 상을 비교하여 다를 때 비정상이라고 판단하는 비정상 판정 수단을 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.