KR100269181B1 - 주야간관측및거리측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 주야간 관측 및 거리측정장치는 기존의 레이저 거리측정장치의 일부를 선택이 가능하게 하여 한개의 장치를 이용하여 주야간의 피사체 까지의 거리측정이 가능하게 하기 위해 야간에 만 사용이 가능한 영상증폭관과 주간에 사용이 가능한 릴레이렌즈어셈블리를 거리측정장치에 구비하여 선택사용이 가능하게 함으로써 상기 주간에 사용하는 거리측정장치와 야간에 사용하는 거리측정장치를 각각 구비한 거리측정장치를 사용함에 따른 비 효율성과 ㅔ이저거리측정기 등의 거리측정장치는 고도의 기술을 필요로함에 따라 많은 비용이 소요되는 문제점을 개선하는 현저한 효과가 있다.

Description

주야간 관측 및 거리측정장치

제1도는 본 발명에 의한 주야간 관측 및 거리측정장치의 블럭도.

제2도는 본 발명에 의한 주야간 관측 및 거리측정장치의 레이저광발진수단의 블럭도.

제3도는 본 발명에 의한 주야간 관측 및 거리 측정장치에 관한 광선들에 대한 영상증폭관의 상대응답파장영역을 나타낸 그래프.

본 발명은 피사체까지의 거리를 측정하는 장치로서 특히 영상증폭관 및 릴레이렌즈를 광학적으로 복합설계하여 구성된 릴레이렌즈어셈블리수단을 구비하여 주간 및 야간의 구분없이 피사체까지의 거리측정이 가능한 주야간 관측 및 거리측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 거리측정장치는 공장자동화 시스템 등에 사용되는 로봇에 장착되어 물체의 위치를 인식하게 하는데 사용되거나 군용장비에 장착되어 필요로하는 목표물을 추적하는데 사용되는 등 폭넓은 용도에 이용되고 있다.

그러나 현재 사용되고 있는 주야간 관측 및 거리측정장치는 대부분 피사체까지 거리측정을 위해 주간에는 레이저거리측정장치 및 광학거리측정장치를 사용하고 야간에는 레이저다이오드 및 영상증폭관을 이용한 거리측정장치를 따로 사용함으로 인해 주야간 겸용 거리측정장치는 상기 두 장비를 모두 구비하여 피사체 까지의 거리를 측정하는 방법이 사용된다.

상기 방법에 의한 주야겸용 거리측정장치는 상기 주간에 사용하는 거리측정장치와 야간에 사용하는 거리측정장치를 각각 구비한 거리측정장치를 사용함으로 비 효율적이고, 레이저거리 측정기 등의 거리측정장치는 고도의 기술을 필요로함으로 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 기존의 레이저거리측정장치의 일부를 선택이 가능하게 하여 한개의 장치를 이용하여 표적 까지의 거리측정이 가능하게 함으로써 주야간의 피사체까지의 거리측정을 위해 별도의 거리측정장치를 필요로 하지않는 주야간 관측 및 거리측정장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 주야간 관측 및 거리측정장치는,

레이저광발진수단에서 형성되는 레이저광을 송출하고 피사체로부터 반사되는 레이저광을 수신하는 레이저광수신수단으로 입력되는 수신된 광을 전기적으로 펄스신호로 변환하여 계수를 하고 상기 계수결과에 광속을 곱하여 표적까지의 왕복거리를 환산하여 출력하는 거리 측정 수단을 구비하는 거리측정장치에 있어서,

야간에 피사체로 부터 입사되는 광으로 형성되는 영상을 처리하는 제1영상처리수단;

주간에 일련의 렌즈들이 광학적으로 복합설계되어 구성되어 피사체로 부터 입사되는 광으로 형성되는 영상을 처리하는 제2영상처리수단; 및

상기 제1영상처리수단 및 제2영상처리수단을 선택적으로 사용이 가능하게 하기 위하여 사용자의 조작에 의하여 피사체로 부터 입사되는 광으로 형성되는 영상을 처리할 처리수단을 선택하는 선택수단; 을 구비하여 주야간 거리측정이 가능하게 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 주야간 관측 및 거리측정장치의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

제1도는 본 발명에 의한 주야간 관측 및 거리측정장치의 실시예에 따른 블록도로써, 제1도를 참조하면, 상기 주야간 관측 및 거리측정장치는,

레이저공을 형성하는 레이저광발진수단(11),

상기 레이저광을 송출하는 레이저광송신수단(12),

상기 송출되는 레이저광을 검출하여 전기적인 펄스신호로 변환하는 제1광검출수단(13),

피사체로 부터 반사되는 레이저광을 수신하는 레이저 광수신수단(14),

상기 수신된 광을 분리하는 광분리수단(15),

상기 분리된 광을 검출하여 전기적인 펄스신호로 변환하는 제2광검출수단(16),

상기 제1광검출수단 및 제2검출수단으로부터 공급되는 펄스신호를 증폭하여 각각 계수시작펄스 및 계수종료펄스를 출력하는 광대역증폭수단(17),

상기 광대역증폭수단으로부터 공급된 계수시작펄스에 응답하여 거리를 측정하기 위한 계수를 시작하고 계수종료펄스에 응답하여 계수를 종료하여 상기 계수결과에 광속을 곱하여 표적까지의 왕복거리를 환산하여 출력하는 계수수단(18),

상기 환산된 수치를 표시하는 거리표시수단(19),

상기 광분리수단으로 부터 공급되는 광으로 형성되는 영상을 처리하는 제1영상처리수단(20),

일련의 렌즈들이 광학적으로 복합설계되어 구성되어 상기 광분리수단으로 부터 공급되는 영상을 처리하는 제2영상 처리수단(21), 및

제1영상처리수단(20) 및 제2영상처리수단(21)을 주·야간에 따라 선택적으로 사용이 가능하게 하는 선택수단(27)을 구비한다.

주간인 경우, 사용자는 선택수단(27)을 조작하여 광분리수단(15)으로부터 출력되는 광을 제2영상처리수단(20)으로 입력시키고, 야간인 경우, 사용자는 선택수단(27)을 조작하여 광분리수단(15)으로부터 출력되는 광을 제1영상처리수단(21)으로 입력시킨다. 선택수단(27)은 당업자에 의하여 기계적인 지그(zig)로 이해될 수 있다.

또한, 상기 주야간 관측 및 거리측정장치는, 상기 영상처리수단으로 부터 공급되는 영상을 표시하는 영상표시수단(22),

과다광으로부터 상기 영상처리수단을 보호하기 위해 과다광 입력시 상기 제1영상처리수단(20)으로 입력되는 전원을 차단시켜 주는 과다광 입력제어수단(25), 및

상기 제1영상처리수단(20), 광대역증폭수단(17) 및 레이저 광발진수단(11) 등에 전원을 공급하기 위한 전원공급수단(26)으로 구성된다.

제2도는 본 발명에 의한 주야간 관측 및 거리측정장치의 레이저광발진수단의 블럭도로써,

레이저광을 방사하기 위한 레이저봉(27),

광에너지를 반사 및 투과하기 위한 제1반사경(28),

광에너지를 반사하기 위한 제2반사경(29),

전기에너지의 충전을 위한 전기에너지충전수단(33)

상기 충전된 에너지를 방전하기 위한 트리거발생수단(30),

상기 충전된 전기에너지를 레이저봉에 인가하기 위한 섬광등(31), 및 전원공급수단(32)으로 구성된다.

제3도는 본 발명에 의한 주야간 관측 및 거리측정장치에 관련된 광선들에 대한 영상증폭관의 상대응답파장영역을 도시한 것이다.

상기 구성에 따른 본 발명의 주야간 관측 및 거리측정장치를 제1도, 제2도 및 제3도를 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 주야간 관측 및 거리측정장치가 야간에 사용될때를 먼저 설명하기로 한다.

먼저, 사용자는 상기 제1영상처리수단 및 제2영상처리수단을 선택적으로 사용이 가능하게 하는 선택수단(27)을 조작하여 제1영상처리수단(20)을 선택한다. 이로써, 레이저수신수단(14)으로부터 입력된 영상은 제1영상처리수단(20)에 의하여 증폭된다. 증폭된 영상은 영상표시수단(22)을 통하여 표시된다.

이때, 측정하고자 하는 피사체를 영상표시수단의 화면상의 십자선 및 망선의 중심에 위치하게 하고 레이저광 발사스위치를 누르면 레이저발진수단(11)에서 레이저빔이 형성되는데 이를 제2도를 이용하여 좀 더 상세히 설명하면,

처음 에너지방사가 개시되면 상기 전기에너지축적수단(33)에 전원공급수단(32)에 의해 전기에너지가 축적되고 축적되는 에너지가 미리 선정한 수준에 이르면 트리거발생수단(30)에서 트리거신호가 발생된다.

상기 트리거신호에 의해 전기에너지축적수단(33)에 축적된 에너지가 순간적으로 섬광등(31)을 통해 빛에너지로 전환되어 레이저봉(27)에 인가되고 상기 에너지를 받은 레이저봉은 약 6nsec의 펄스폭을 갖는 레이저광이 방사된다.

상기 방사된 에너지는 상기 에너지를 부분적으로 반사하는 제1에너지반사경(28)을 통하여 100%반사되고 다시 후단의 제2에너지 반사경(29)에 의해 반사되며 상기 방법의 의해 증폭된 광이 두반사경사이를 연속적으로 반사하면서 일정에너지가 되면 제1에너지반사경(28)을 통해 100%투과 하게 되며 상기 송신부(12)를 구성하는 광속확대부를 통해방사된다.

이때 방사되는 레이저광은 제3도에 도시한 바와 같이 제3세대영상증폭관의 상대응답파장이 550mm에서 950mm의 영역(34)에 존재하고 가시파장영역(33)은 400mm에서 700mm의 영역에 존재함으로 인해 사람의 눈에는 관측 되지않고 제3세대 영상증폭관의 상대응답특성이 좋은 약 800mm에서 850mm영역(35)의 파장을 갖는 레이저광으로 방사된다.

상기 특성을 갖는 레이저광의 방사를 위해 상기 상대응답 특성에 맞는 레이저광을 형성하여 송출하는 다이오드 및 레이저봉이 사용된다.

이때, 상기 송출되는 레이저광의 일부가 상기 제1광검출수단 (13)에 의해 검출되어 전기적인 펄스신호로 변환된 후 광대역증폭수단(17)에서 증폭되고 상기 신호는 계수시작펄스로써 계수수단(18)에 입력되어 거리를 측정하기 위한 계수가 시작된다.

한편, 상기 방사된 레이저광은 야간의 피사체로부터 방출되는 미약한 빛과 함께 피사체에 의해 반사되어 그중 극히 일부가 상기 레이저광수신수단(14)의 대물렌즈에 의해 입사되고 상기 수신된 광을 분리하는 광분리수단(15)에 의해 분리되어 그 중 피사체에 의해 반사된 레이저광은 전기적인 펄스신호로 변환하는 제2광검출수단(16)에 입력된 후 상기 광대역증폭수단(17)에서 증폭되고 상기 신호는 계수종료펄스로써 계수수단(18)에 입력된다.

동시에 상기 계수수단에서(18)는 상기 입력된 계수종료펄스에 의해 계수를 종료하여 상기 계수결과에 광속을 곱하여 표적까지의 왕복거리를 환산하여 거리표시수단(19)을 통해 검출된 거리를 표시한다. 한편, 상기 광분리수단(15)에 의해 분리된 피사체로부터 발생되는 미약한 광은 제1영상처리수단(20)에 입력되어 상기 광으로 형성되는 영상이 증폭되어상기 제1영상처리수단(20) 으로부터 공급되는 영상을 표시하는 영상표시수단(22)을 통해 표시된다.

이때 피사체로부터 입사되는 빛이 없을 때에는 상기 레이저광발진수단(11)을 통해 적외선을 방사하여 거리를 측정하고 피사체에 빛을 조사하여 반사되는 빛을 증폭시켜 피사체를 볼 수 있도록 하고 빛이 과다하게 입력될 때에는 과다광으로부터 상기 영상처리수단 (20)을 보호하기 위한 과다광입력제어수단(25)에 의해 전원공급이 차단되어 영상처리수단이 보호되는 방법으로 구동된다.

상기 본 발명에 의한 주야간 관측 및 거리측정장치가 주간에 사용될때에는 사용자는 상기 영상처리수단을 선택적으로 사용이 가능하게 하는 선택수단(27)을 조작하여, 일련의 렌즈들이 광학적으로 복합설계되어 구성되는 릴레이렌즈어샘블리 수단으로 형성되는 제2영상처리 수단(21)을 선택한다.

그 결과 상기 레이저광수신수단(14)으로 부터 입력되는 영상은 상기 영상처리수단(21)에서 처리되고 상기 처리된 영상이 표시되는 영상표시수단(22)을 통하여 피사체를 영상표시수단의 화면의 중심에 위치하게 하고 레이저광을 방출하면 상기 방출되는 광의 일부가 상기 제1광검출수단(13)에 의해 검출되어 전기적인 펄스신호로 변환된 후 광대역증폭수단(17)에 의하여 증폭되고 상기 신호는 계수시작펄스로써 계수수단(18)에 입력되어 거리를 측정하기 위한 계수가 시작된다.

한편, 상기 방사된 레이저광은 피사체에 의해 반사되어 그중 극히 일부가 상기 레이저광수신수단의 대물렌즈에 의해 입사되고 상기 수신된 광을 분리하는 광분리수단(15)에 의해 레이저광이 반사되어 광을 검출하여 전기적인 펄스신호로 변환하는 제2광검출수단(16)에 입력된후 상기 광대역증폭수단(17)에서 증폭되고 상기 신호는 계수종료펄스로써 계수수단(18)에 입력된다.

동시에 계수수단에서는 상기 입력된 계수종료펄스에 의해 계수를 종료하여 상기 계수결과에 광속을 곱하여 표적까지의 왕복거리를 환한하여 거리표시수단(19)을 통해 검출된 거리가 표시되는 방법으로 사용된다.

이때 야간에 사용시 입사되는 빛이 없을 때에 거리측정을 위해 적외선을 방사하는 레이저다이오드(23) 및 빛이 과다하게 입력될 때에 과다광으로부터 상기 영상처리수단(25)을 보호하기 위해 전원공급을 차단하는 과다광입력제어수단(25)은 사용되지 않는다.

상기한 바와 같이 본 발명의 주야간 관측 및 거리측정장치는 기존의 레이저거리측정장치의 일부를 선택이 가능하게 함으로써 한개의 장치를 이용하여 피사체까지의 거리측정이 가능하게 하기 위해 야간에 만 사용이 가능한 영상증폭수단과 주간에 사용이 가능한 릴레이렌즈어셈블리수단을 거리측정장치에 구비하여 상기 주간에 사용하는 거리측정장치와 야간에 사용하는 거리측정장치를 각각 구비한 거리측정장치를 사용함에 따른 비효율성과 레이저거리측정기 등의 거리측정장치는 고도의 기술을 필요로함에 따른 비용이 많이 소모되는 문제점을 개선하는 현저한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 레이저광발진수단에서 형성되는 레이저광을 송출하고 피사체로부터 반사되는 레이저광을 수신하는 레이저광수신수단으로 입력되는 수신된 광을 전기적으로 펄스신호로 변환하여 계수를 하고 상기 계수결과에 광속을 곱하여 표적까지의 왕복거리를 환산하여 출력하는 거리 측정 수단에 구비하는 거리측정장치에 있어서,

   야간에 피사체로 부터 입사되는 광으로 형성되는 영상을 처리하는 제1영상처리수단;

   주간에 일련의 렌즈들이 광학적으로 복합설계되어 구성되어 피사체로 부터 입사되는 광으로 형성되는 영상을 처리하는 제2영상처리수단; 및

   상기 제1영상처리수단 및 제2영상처리수단을 선택적으로 사용이 가능하게 하기 위하여 사용자의 조작에 의하여 피사체로 부터 입사되는 광으로 형성되는 영상을 처리할 처리수단을 선택하는 선택수단; 을 구비하여 주야간 거리측정이 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 주야간 관측 및 거리측정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1영상처리수단은 제3세대 영상증폭관으로 구성되고 상기 제2영상처리수단은 릴레이렌즈 어셈블리로 구성되는 것을 특징으로 하는 주야간 관측 및 거리측정장치.