KR100563231B1 - Conical shape laser beam generating device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원추형 레이저빔의 발생장치에 관한 것으로, 레이저빔을 원통형 프리즘에 입사시켜 원추형 레이저빔을 발생시키도록 한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for generating a conical laser beam, wherein the laser beam is incident on a cylindrical prism to generate a conical laser beam.
본 발명의 원추형 레이저빔의 발생장치는, 소정의 직경으로 형성된 원통형 프리즘과, 상기 원통형 프리즘의 외주면에 레이저빔을 입사시키는 레이저빔 발생기로 구성되며, 상기 레이저빔 발생기는 상기 원통형 프리즘의 중심축과 일정각도를 이루도록 배치되어 발생된 레이저빔이 상기 원통형 프리즘의 외주면에 경사지게 입사된 다음 상기 원통형 프리즘의 내부와 외부에서 반사 또는 투과하면서 상기 원통형 프리즘의 전방에 원추형으로 퍼지면서 조사된다.An apparatus for generating a conical laser beam according to the present invention includes a cylindrical prism having a predetermined diameter, and a laser beam generator for injecting a laser beam into an outer circumferential surface of the cylindrical prism, wherein the laser beam generator is formed with a central axis of the cylindrical prism. The laser beam, which is arranged to form a predetermined angle, is incident obliquely to the outer circumferential surface of the cylindrical prism, and is then irradiated in a conical manner in front of the cylindrical prism while reflecting or transmitting from the inside and the outside of the cylindrical prism.
원추형 레이저빔, 원통형 프리즘, 스크린, 광센서, 보안장치Conical laser beam, cylindrical prism, screen, light sensor, security device
Description
도 1은 종래 기술에 따른 레이저 분산 구조를 도시한 설명도이고,1 is an explanatory diagram showing a laser dispersion structure according to the prior art,
도 2는 종래 기술에 따른 또 다른 레이저 분산 구조를 도시한 설명도이고,2 is an explanatory view showing another laser dispersion structure according to the prior art,
도 3은 본 발명에 따른 원추형 레이저빔 발생장치의 구성도이고,3 is a block diagram of a conical laser beam generating apparatus according to the present invention,
도 3a 는 본 발명에 따른 평행레이저빔을 생성하는 구성도이고, 3A is a configuration diagram for generating a parallel laser beam according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 원추형 레이저빔 발생장치의 투과광선에 의한 원추형 빔 발생을 시뮬레이션한 정면도 및 측면도이고,4 is a front view and a side view simulating the generation of a conical beam by the transmitted light beam of the conical laser beam generator according to the present invention,
도 5는 본 발명에 따른 원추형 레이저빔 발생장치의 반사광선에 의한 원추형빔 발생을 시뮬레이션한 정면도 및 측면도이고,5 is a front view and a side view simulating the generation of the conical beam by the reflected light beam of the conical laser beam generator according to the present invention,
도 6은 본 발명에 따른 원추형 레이저빔 발생장치의 투과광선과 반사광선이 합성된 정면도이고,6 is a front view in which transmitted light and reflected light of the conical laser beam generator according to the present invention are synthesized,
도 7은 본 발명에 따른 원추형 레이저빔을 이용한 보안장치를 도시한 구성도이고, 7 is a block diagram showing a security device using a conical laser beam according to the present invention,
도 8은 코너규브의 반사특성을 도시한 설명도이고,8 is an explanatory diagram showing reflection characteristics of a corner cube;
도 9는 본 발명에 따른 다른 형태의 원추형 레이저빔을 이용한 보안장치를 도시한 구성도이고, 9 is a block diagram showing a security device using a conical laser beam of another form according to the present invention,
도 10은 원통형프리즘에 광센서장착부재를 배치한 상태를 도시한 구성도이고,10 is a configuration diagram showing a state in which an optical sensor mounting member is disposed on a cylindrical prism,
도 11은 본 발명에 따른 또 다른 형태의 원추형 레이저빔을 이용한 보안장치를 도시한 구성도이고, 11 is a block diagram showing a security device using another type of conical laser beam according to the present invention,
도 12은 본 발명에 따른 원추형 레이저빔을 이용한 보안장치의 블록도이다.12 is a block diagram of a security device using a conical laser beam according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 레이저빔 20 : 반원기둥 렌즈10
60 : 입사 레이저빔 61 : 반사광60: incident laser beam 61: reflected light
62 : 투과광 63 : 원통형 프리즘62: transmitted light 63: cylindrical prism
64 : 프리즘 66 : 원형 빔64: prism 66: circular beam
70 : 원추형 빔 발생기 74 : 광센서70 conical beam generator 74 optical sensor
본 발명은 레이저빔의 발생장치에 관한 것으로, 보다 자세히는 3차원 공간에 원추형으로 조사되는 레이저빔을 생성하는 원추형 레이저빔의 발생장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for generating a laser beam, and more particularly, to an apparatus for generating a conical laser beam for generating a laser beam irradiated in a conical shape to a three-dimensional space.
종래에는 소정각도로 퍼지는 레이저빔을 얻기 위해서는 점형태로 직진하는 레이저빔을 반원기둥 렌즈(Cylinderical lens)에 입사시킴으로써 가능하였다. 도 1 을 통해 점형태로 직진하는 레이저빔을 통해 소정각도로 퍼지는 레이저빔을 얻는 방법을 설명하면, 점형태의 레이저빔(10)을 반원기둥 렌즈(20)에 입사시키면 상기 점형태의 레이저빔은 반원기둥 렌즈내에서 투과와 굴절과정을 거쳐 소정의 각도를 가지고 공기중으로 퍼지면서 조사되는 레이저빔(30)을 얻게 된다. 상기 공기중으로 퍼지면서 조사되는 각도(α)는 상기 렌즈의 곡률반경과 재질에 따라 결정되는데 일반적으로 90도를 넘는 경우가 많지 않은 실정이다.Conventionally, in order to obtain a laser beam spreading at a predetermined angle, it is possible by injecting a laser beam traveling straight in a point shape into a cylindrical cylinder. Referring to FIG. 1, a method of obtaining a laser beam spreading at a predetermined angle through a laser beam going straight into a point shape is provided. When the point-
이를 개선한 것이 출원번호 20-2002-0034741의 임의평면상에서 360도 전방향으로 레이저빔을 조사하는 레이저빔 발생장치이다. 상기 레이저빔 발생장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 원통형 프리즘(100)과 레이저빔 발생기(40)로 구성된다. An improvement of this is a laser beam generator that irradiates a laser beam 360 degrees in an arbitrary plane of the application number 20-2002-0034741. As shown in FIG. 2, the laser beam generator includes a
상기 레이저빔 발생기(40)로부터 발생한 레이저빔(50)은 원통형 프리즘(100)의 외주면(101)에 수직으로 입사하고 상기 입사된 레이저빔은 상기 원통형 프리즘(100)을 통과하면서 외주면(101)에서 투과와 반사를 거듭하면서 상기 원통형 프리즘(100)의 반경방향으로 360도 전방향에 걸쳐 레이저빔이 조사된다.The
전술한 종래의 레이저빔 발생장치는 360도 전방향에 걸쳐 레이저빔이 조사되어 레이저빔이 도달할 수 있는 공간을 최대한 크게 함으로써 경비 및 보안시설에 유용하게 사용될 수 있다.The above-described conventional laser beam generator can be usefully used in security and security facilities by irradiating the laser beam over 360 degrees in all directions to maximize the space that the laser beam can reach.
그러나, 상기 레이저빔의 발생장치를 이용한 보안장치는 2차원 평면상으로만 레이저빔이 조사되기 때문에 3차원 공간에 적용하기 위해서는 레이저빔 발생장치를 다수개 설치하여야 하는 문제점이 있다.However, the security device using the laser beam generating device has a problem that a plurality of laser beam generating devices must be installed to apply to the three-dimensional space because the laser beam is irradiated only on a two-dimensional plane.
또한, 프리즘에 입사하는 레이저빔의 입사각이 고정되어 상기 원통형 프리즘 반경방향의 평면형태만으로 레이저빔이 발생되기 때문에 다양한 형태의 레이저빔을 발생시킬 수 없는 문제점이 있다.In addition, since the incident angle of the laser beam incident on the prism is fixed so that the laser beam is generated only in the planar shape of the cylindrical prism radial direction, there is a problem in that various types of laser beams cannot be generated.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 3차원 공간에 적용할 수 있는 원추형태의 레이저빔을 발생시키는 원추형 레이저빔의 발생장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a conical laser beam generating device for generating a conical laser beam applicable to a three-dimensional space.
본 발명의 다른 목적은 프리즘에 입사하는 레이저빔의 입사각을 조절할 수 있도록 하여 원추형의 꼭지각과 입사각을 원하는 대로 변화시킬 수 있는 원추형 레이저빔의 발생장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus for generating a conical laser beam that can change the angle of incidence and the angle of incidence of a cone by adjusting the incident angle of the laser beam incident on the prism.
본 발명의 또다른 목적은 스크린면의 설치각도를 조절할 수 있도록 하여 다양한 형태의 레이저빔을 발생시키는 원추형 레이저빔의 발생장치를 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide an apparatus for generating a conical laser beam to generate various types of laser beams by adjusting the installation angle of the screen surface.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 원추형 레이저빔 발생장치는,In order to achieve the above object, the conical laser beam generator of the present invention,
소정의 직경으로 형성된 원통형 프리즘과, 상기 원통형 프리즘의 외주면에 레이저빔을 입사시키는 레이저빔 발생기로 구성되며, 상기 레이저빔 발생기에서 발생하는 빔은 상기 원통형 프리즘의 직경과 동일한 폭을 갖는 빔이 발생되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 프리즘의 직경과 동일한 폭을 갖는 빔이 상기 원통형 프리 즘의 외주면에 대해 일정각도 경사지게 입사되면, 상기 입사된 레이저빔의 일부는 프리즘의 외주면에서 반사되어 원추형으로 퍼지면서 조사되고, 상기 레이저빔중 반사하지 않고 외주면을 투과한 빔은 원통형프리즘 내부를 통과한 후 반대편 외주면을 통해 공기중으로 진행하게 되는데, 상기 공기중으로 진행하는 빔 역시 상기 외주면에서 반사하는 빔과 마찬가지로 원추형으로 퍼지면서 조사된다. It consists of a cylindrical prism formed to a predetermined diameter, and a laser beam generator for injecting a laser beam on the outer circumferential surface of the cylindrical prism, the beam generated by the laser beam generator to generate a beam having the same width as the diameter of the cylindrical prism It is desirable to. When a beam having a width equal to the diameter of the prism is incident at an angle with respect to the outer circumferential surface of the cylindrical prism, a part of the incident laser beam is reflected at the outer circumferential surface of the prism and is irradiated while spreading in a conical shape. The beam passing through the outer circumferential surface without reflection passes through the cylindrical prism and then proceeds to the air through the opposite outer circumferential surface. The beam propagating in the air is irradiated in a conical shape like the beam reflected from the outer circumferential surface.
여기서, 상기 레이저빔 발생기는 상기 레이저빔이 상기 원통형 프리즘에 입사되는 각도를 조절하는 입사각 조절장치가 구비된다.Here, the laser beam generator is provided with an incident angle adjusting device for adjusting the angle of the laser beam incident on the cylindrical prism.
상기 원추형 레이저빔의 발생장치는 상기 원통형 프리즘의 전방에 설치되어 원추형 레이저빔이 조사되는 스크린을 포함될 수 있다. 상기 스크린은 스크린 면위에 형성되는 상기 레이저빔의 모양이 변화되도록 스크린 설치각도를 조절하는 회전장치가 구비되는 것이 바람직하다.The generating device of the conical laser beam may include a screen installed in front of the cylindrical prism is irradiated with the conical laser beam. The screen is preferably provided with a rotating device for adjusting the screen installation angle to change the shape of the laser beam formed on the screen surface.
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이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 의한 원추형 레이저빔의 발생장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the apparatus for generating a conical laser beam according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 원추형 레이저빔 발생장치의 구성도이다. 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 원추형 레이저빔의 발생장치는 원통형 프리즘(63)과, 상기 원통형 프리즘(63)의 외주면에 레이저빔을 입사시키는 레이저빔 발생기(미도시)와, 발생된 원추형 레이저빔이 주사되는 스크린(64)으로 구성된다. 3 is a block diagram of a conical laser beam generating apparatus according to the present invention. Referring to the drawings, the apparatus for generating a conical laser beam according to the present invention includes a
상기 레이저빔 발생기의 광원(미도시)은 다이오드레이저 혹은 헬륨네온레이저 등 점형태로 직진하는 레이저빔 발생기라면 가능하며, 상기 점형태의 빔은 빔 변환기를 통해 원통형프리즘의 직경에 해당하는 폭을 갖는 평행레이저빔(45)으로 변환되어 원통형프리즘에 입사된다. 상기의 평행레이저빔(45)을 얻기 위한 빔변환기의 일예는 도3a에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 점형태의 레이저빔(40)이 반원통형렌즈를 통과하면 일정각도로 퍼지면서 분산되는 분산빔(42)이 얻어진다. 상기 분산빔을 다시 빔경로를 변환하는 광학요소(43, 도3a 에서는 렌즈형태로 도시되어 있음)를 통과시키면 일정폭을 가지면서 평행하게 진행하는 평행레이저빔(45)을 얻을 수 있다. 상술한 빔변환기는 하나의 바람직한 일례를 소개한 것이나 이외에도 평행레이저빔을 만드는 구성은 당업자의 기술범위내에서 다양한 응용을 통해 쉽게 얻을 수 있으며, 이는 본 발명의 권리에 속하는 것은 자명하다 할 것이다. The light source (not shown) of the laser beam generator may be a laser beam generator that goes straight in a point shape such as a diode laser or a helium neon laser, and the point beam has a width corresponding to the diameter of the cylindrical prism through the beam converter. It is converted into a parallel laser beam 45 and incident on the cylindrical prism. An example of a beam converter for obtaining the parallel laser beam 45 is shown in Fig. 3A. As shown, when the point-
실제로 레이저빔을 조사시키기 위한 장치를 제작하기 위해서는 상기 원통형 프리즘(63)과 상기 레이저빔 발생기(미도시)의 고정장치 및 빔 변환기가 필요하나, 상기 고정장치는 당업자가 별다른 기술적 곤란성 없이 구현할 수 있는 것이므로 본 고안에서는 상기 고정장치에 대해서는 직접 도시하지 않고 원통형 프리즘과 레이저빔 발생기의 배치에 대해 설명하는 것으로 대신하고자 한다.In fact, in order to manufacture a device for irradiating a laser beam, a fixing device and a beam converter of the
상기 레이저빔 발생기(미도시)에서 생성된 평행레이저빔은 입사 레이저빔(60)이 되어 일정각도(Ω)로 원통형 프리즘(63)의 외주면에 입사된다.The parallel laser beam generated by the laser beam generator (not shown) becomes the
상기 입사 레이저빔(60)의 일부는 원통형 프리즘(63) 표면에서 입사각도(90-Ω)와 동일한 각도로 반사되어 반사광(61)이 되고, 나머지는 상기 원통형 프리즘(63)을 통과한 다음 상기 원통형 프리즘(63) 표면에서 입사각도(90-Ω)와 동일한 각도를 이루며 진행하는 투과광(62)이 된다.A portion of the
원통형 프리즘(63)에서 원추형으로 퍼지면서 조사되는 레이저빔의 세기가 모든 방향에 대해 편차를 작게 되도록 하기 위해서는 여러 변수들을 제어해야 한다. 이에 해당하는 변수로는 원통형 프리즘 외주면의 코팅상태, 외주면의 곡률변화, 원통형 프리즘의 재질등이다. 상기 각 변수들은 상기 레이저빔 세기의 편차에 개별적으로 영향을 미치면서 또한 각 변수들 상호간의 관계에 따라 영향을 미치게 된다. In order to make the intensity of the laser beam irradiated conical from the
상기 원통형 프리즘(63)의 재질은 고분자 화합물인 아크릴, 혹은 수정 다이아몬드, 백색 사파이어, 루비 등을 사용할 수 있으며, 원기둥 내외에 색소를 첨가하거나, 색상이 있는 광석이 사용될 수 있다. The material of the
상기 원통형 프리즘(63)의 전방에는 상기 반사광(61)과 투과광(62)이 조사되는 스크린(64)이 설치된다.In front of the
상기 스크린(64)상에 조사된 반사광(61)과 투과광(62)은 원형 빔 혹은 타원 빔(66)을 형성한다. 상기 스크린(64)은 스크린 면위에 형성되는 상기 레이저빔의 모양이 변화될 수 있도록 스크린 설치각도를 조절하는 회전장치(미도시)가 포함될 수 있다.The reflected
한편, 상기 레이저빔 발생기(미도시)는 상기 레이저빔이 상기 원통형 프리즘(63)에 입사되는 각도를 조절하여 발생되는 원추형 레이저빔의 크기를 변화시킬 수 있도록 입사각 조절장치(미도시)가 포함될 수 있다.Meanwhile, the laser beam generator (not shown) may include an incident angle adjusting device (not shown) to change the size of the conical laser beam generated by adjusting the angle of the laser beam incident on the
도 4는 본 발명에 따른 원추형 레이저빔 발생장치의 투과광선에 의한 원추형 빔 발생을 시뮬레이션한 정면도(a) 및 측면도(b)이다. 4 is a front view (a) and a side view (b) simulating the generation of a conical beam by the transmitted light of the conical laser beam generator according to the present invention.
도면을 참조하면, 원통형 프리즘(63)의 후방에서 입사되는 레이저빔(60)이 굴절의 법칙에 따라 굴절된다. 즉, 파동이 등방성(等方性) 매질에서 다른 등방성 매질로 입사해 굴절할 경우, 입사면(입사파의 방향과 경계면의 법선을 포함하는 면)과 굴절면(굴절파의 방향과 경계면의 법선을 포함하는 면)은 같은 평면 내에 있고, 입사각을 i, 굴절각을 r라고 하면 sin i/sin r=n(일정)이라는 관계가 성립한다. 이 경우에 n을 입사 쪽 매질에 대한 굴절 쪽 매질의 굴절률이라고 한다. Referring to the drawings, the
이에 따라 시뮬레이션한 결과, 스크린에 조사되는 투과광(62)은 거의 원형을 형성하게 된다.As a result of the simulation, the transmitted light 62 irradiated to the screen is almost circular.
도 5는 본 발명에 따른 원추형 레이저빔 발생장치의 반사광선에 의한 원추형빔 발생을 시뮬레이션한 정면도(a) 및 측면도(b)로서, 입사 레이저빔(60)이 반사의 법칙에 따라 반사된다. 이는 입사파와 반사파의 방향에 관한 법칙으로, 입사파와 반사파는 반사면에 수직인동일 평면 위에 있으며, 반사면에 수직으로 세운 법선(法線)에 대해 서로 반대쪽에 있고, 반사각과 입사각은 같다는 것이다.5 is a front view (a) and a side view (b) of simulating the generation of the conical beam by the reflected light beam of the conical laser beam generator according to the present invention, where the
시뮬레이션한 결과, 반사광(61)은 상기 투과광(62) 시뮬레이션과 유사하게 원형을 형성한다.As a result of the simulation, the reflected light 61 forms a circle similar to the transmitted light 62 simulation.
도 6은 본 발명에 따른 원추형 레이저빔 발생장치의 투과광선과 반사광선이 합성된 정면도로서, 원통형 프리즘(63)을 중심으로 각각 원을 형성하고 있다.FIG. 6 is a front view in which the transmitted light and the reflected light of the conical laser beam generator according to the present invention are synthesized, and a circle is formed around the
반사광(61)은 원의 상측부에 레이저빔 조사 밀도가 높은 형태의 원이며, 반대로 투과광(62)은 원의 하측부의 조사 밀도가 높다.The reflected
두개의 원은 각 중심이 약간 어긋나 있어 완전히 겹치지는 않는다. 여기서, 입사각(90-??)을 변화시키면 상기 반사광(61)과 투과광(62)이 만드는 원의 중심거리가 달라진다. 따라서, 입사각을 조절함으로써 원의 중심거리를 변화시킬 수 있다.The two circles are slightly off center and do not overlap completely. Here, if the incident angle 90- ?? is changed, the center distance of the circle made by the reflected
도 7은 본 발명에 따른 원추형 레이저빔을 이용한 보안장치를 도시한 구성도이다. 7 is a block diagram showing a security device using a conical laser beam according to the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명의 보안장치는 상측에 설치된 원통형프리즘(300)과 상기 원통형프리즘(300)에 입사되는 평행레이저빔(301)과 상기 원통형프리즘(300)에서 발생된 원추형빔(310a)...(335a)과 상기 원추형빔을 감지하는 신호감지부(310)..(355)로 구성된다. 상기 원추형빔 및 신호감지부는 편의상 필요한 부분만을 번호로 명기하였음을 밝힌다.Referring to the drawings, the security device of the present invention is a
상기 원통형프리즘에서 발생한 원추형빔은 신호감지부로 직진하도록 구성된다. 만약 원통형프리즘과 신호감지부 사이에 침입자가 존재하면, 상기 침입자는 원추형빔의 진행을 방해하게 되고 신호감지부에는 신호가 감지되지 않게 되어, 침입 자의 침입여부를 확인하게 된다. 상기 신호감지부(310). (355)는 일반적으로 광을 감지하는 광센서를 사용한다. 도7에서는 상기 광센서를 단지 10개를 도시하였으나, 이는 설명을 위해 도시한 것이고, 필요에 따라 수십 개의 광센서를 설치하여 사용해도 무방하다. The conical beam generated in the cylindrical prism is configured to go straight to the signal detection unit. If an intruder is present between the cylindrical prism and the signal detector, the intruder interferes with the progress of the cone beam and the signal is not detected by the signal detector, thereby confirming whether the intruder is intruded. The
또한, 상기 보안장치에는 상기 신호감지기에서 감지된 신호를 전달받아 침입자의 침입여부를 판단하는 중앙제어부(미도시)와, 상기 중앙제어부(미도시)에서 판단된 결과를 출력하는 출력부(미도시)가 포함된다. In addition, the security device receives a signal sensed by the signal detector, a central control unit (not shown) for determining whether the intruder intrusion, and an output unit (not shown) for outputting the result determined by the central control unit (not shown) ) Is included.
상기 중앙제어부(미도시)는 전달된 신호를 통해 감지영역에 침입자가 침입했는지 확인 가능하도록 프로그래밍되어 있으며, 상기 확인 결과는 출력부(미도시)를 통해 관리자에게 전달된다. 상기 출력부(미도시)는 부가적으로 침입자가 침입했다고 판단될 때 경고음을 발생시켜 관리자에게 알리는 경고음발생부와, 침입자의 침입 여부를 화면상에 나타내는 디스플레이부가 설치될 수 있다.The central control unit (not shown) is programmed to determine whether an intruder has entered the detection area through the transmitted signal, and the result of the check is transmitted to the administrator through an output unit (not shown). The output unit (not shown) may additionally be provided with a warning sound generating unit for generating an alert sound to notify the administrator when it is determined that the intruder invaded, and a display unit for displaying on the screen whether or not the intruder.
도 8은 또 다른 보안장치에 사용되는 광경로 변환수단중의 하나인 코너규브의 반사특성을 도시한 것이다. 도 8의 (A),(B) 및 (C)는 입사빔(230,240,250)에 대한 반사빔(231,241,251)의 거동을 도시한 것으로, 도 8(A)의 입사빔(230)과 도 8(B)의 입사빔(240) 및 도 8(C)의 입사빔(250)은 서로 평행이 아니지만 도 8(A)에 있어서, 입사빔(230)에 대한 반사빔(231) 및 도 8(B)의 입사빔(240)에 대한 반사빔(241)과, 도 8(C)의 입사빔(250)에 대한 반사빔(251)은 각각 평행이다. 즉 코너규브는 어떠한 각도에서 빔이 입사되더라도 상기 입사된 빔과 평행하도록 반사되는 반사빔을 생성하는 특징을 갖고 있다. 8 shows the reflection characteristics of the corner cube, which is one of the optical path changing means used in another security device. 8A, 8B, and 8C show the behavior of the reflected
도9는 다른 보안장치를 도시한 것으로, 상기 도7에서 설명한 보안장치에 빔경로 변경수단(410)..(455)을 추가로 설치하고, 신호감지수단(470)은 원통형프리즘(400)의 주변에 설치한 것이다. 도시한 바와 같이 평행레이저빔(401)이 원통형프리즘(400)에 입사된후 반사 혹은 투과되어 원추형빔(410a)..(435a)이 생성되면, 상기 원추형 빔은 빔경로변경수단(410)..(455)를 통해 반사된 반사빔(410b)..(435b)은 신호감지부(470)로 진행한다. 상술한 바와 같이 빔경로변경수단(410)..(455)과 신호감지부(470)사이에 침입자가 존재하면 빔은 신호감지부에서 감지되지 않기 때문에 침입자의 침입여부를 확인할 수 있다. 9 shows another security device, and further includes beam path changing means 410... 455 to the security device described in FIG. 7, and the signal detecting means 470 is a
도10은 도9의 원통형프리즘(400)과 신호감지부(470)의 배치상태를 도시한 것이다. 신호감지부는 원통형프리즘에 원활하게 장착되도록 하기 위해 유연한 밴드형태를 갖는 광센서장착부재(490)의 외각에 광센서(471)..(476)이 설치된다. 상기 광센서는 상기 도9에 도시된 보안장치의 반사빔(410b)..(435b)이 입사되도록 배치된다. 상기 광센서는 전원공급 및 감지되는 신호를 전달하기 위한 필요한 전선들이 요구되나 본 도면에서는 편리상 생략하였다. FIG. 10 illustrates an arrangement state of the
도11은 또다른 보안장치를 도시한 것으로, 이는 상기 도9에 도시한 보안장치에서 신호감지부를 임의의 위치에 배치한 것이다. 도시한 바와 같이 평행레이저빔(501)이 원통형프리즘(500)에 입사된 후 반사 혹은 투과되어 원추형빔(510a)..(535a)이 생성되면, 상기 원추형 빔은 빔경로변경수단(510)..(535)를 통해 반사된 반사빔(510b)..(535b)은 신호감지부(510c)..(535c)로 진행한다. 상술한 바와 같이 빔경로변경수단(510)..(535)과 신호감지부(510c)..(535c)사이에 침입자가 존재하면 빔은 신호감지부에서 감지되지 않기 때문에 침입자의 침입여부를 확인할 수 있다. Fig. 11 shows yet another security device, which is a signal detection unit arranged in an arbitrary position in the security device shown in Fig. 9 above. As shown, the
도 12은 본 발명에 따른 원추형 레이저빔을 이용한 보안장치의 블록도이다.12 is a block diagram of a security device using a conical laser beam according to the present invention.
본 보안장치는 크게 레이저빔 발생부와, 원추형빔 발생부 및 신호감지부, 중앙제어부, 출력부로 구성된다.The security device is largely composed of a laser beam generator, a conical beam generator, a signal detector, a central controller, and an output.
상기 레이저빔 발생부(610)에는 전원을 공급하는 전원 공급부(600)가 있으며, 상기 레이저빔 발생부(610)로부터 발생한 레이저빔은 원추형빔 발생부(620)를 통해 원추형빔으로 변환된다. 상기 원추형빔 발생부(620)에서 생성된 빔을 반사시키기 위한 반사부(630)에는 설치의 편리성 때문에 코너큐브를 사용하나, 코너큐브에 한정되지 않고 반사시킬 수 있는 광학요소라면 무엇이나 사용가능하다. 상기 반사부(630)에서 반사된 반사빔은 신호감지부(640)에 입사되는데 본 발명에서는 신호감지부(640)로서 수광소자를 사용하였다. 상기 신호감지부(640)로부터 생성된 신호는 인터페이스부를 통해 중앙제어부(660)로 전달된다. 상기 중앙제어부(660)는 다수의 수광소자로부터 전달된 신호를 통해 감지영역의 어느 위치에 침입자가 침입했는지 확인 가능하도록 프로그래밍되어 있으며, 상기 확인결과는 출력부(670)를 통해 관리자에게 전달된다. 상기 출력부(670)는 부가적으로 경고음발생부(671)와 디스플레이부(672)가 설치될 수 있다. The
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 원추형 레이저빔의 발생장치 및 보안장치의 동작을 살펴본다.The operation of the conical laser beam generator and the security device according to the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
레이저빔발생기에서 발생한 레이저빔이 원통형 프리즘의 외주면에 입사되면 반사광과 투과광으로 분리된다. 상기 반사광과 투과광은 각각 스크린 상에 원형빔이나 타원형 빔으로 발산하면서 조사되어 프리즘의 입사지점을 꼭지점으로 한 원추형 입체물이 만들어진다.When the laser beam generated by the laser beam generator is incident on the outer circumferential surface of the cylindrical prism, the laser beam generator is separated into reflected light and transmitted light. The reflected light and the transmitted light are irradiated while radiating a circular beam or an elliptical beam on the screen, respectively, to form a conical solid having the vertex of the incidence point of the prism.
이와 같이 형성된 원추형 레이저빔을 이용한 보안장치는, 상기 스크린 상에 다수개의 광센서를 통해 레이저빔을 감지한다. 만약 원통형 프리즘과 스크린 사이에 형성된 원추형 레이저빔 사이에 침입자가 존재하게 되면 광센서에 빔이 전달되지 않고 중앙제어부에서 침입 여부를 확인하게 된다. 상기 중앙제어부에서는 판단 결과에 따라 경고음을 발생시키고 화면에 침입상태를 출력하게 된다.The security device using the conical laser beam formed as described above detects the laser beam through a plurality of optical sensors on the screen. If an intruder exists between the cylindrical prism and the conical laser beam formed between the screen, the beam is not transmitted to the optical sensor and the central controller checks whether the intruder exists. The central controller generates a warning sound according to the determination result and outputs an intrusion state on the screen.
또한, 광경로변경수단을 이용한 보안장치의 경우, 원통형 프리즘과 코너규브 사이에 침입자가 존재한다면 수광소자에 빔이 전달되지 않고 수광소자의 신호변화가 감지되므로 침입자의 침입여부를 손쉽게 확인할 수 있다.In addition, in the case of a security device using the light path changing means, if there is an intruder between the cylindrical prism and the corner cube, the beam is not transmitted to the light receiving element, and the signal change of the light receiving element is detected, so that the intruder can be easily checked.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 원추형 레이저빔의 발생장치 및 보안장치는 원통형 프리즘에 일정 각도로 레이저빔을 입사하여 3차원 원추형 레이저빔을 발생시킴으로써 하나의 레이저빔 발생기로 3차원공간의 보안 시스템 설정이 가능하도록 하는 효과가 있다.As described above, the generating device and the security device of the conical laser beam according to the present invention by injecting the laser beam at a predetermined angle to the cylindrical prism to generate a three-dimensional conical laser beam security system of three-dimensional space with one laser beam generator This has the effect of enabling setting.
또한, 본 발명에 따른 원추형 레이저빔의 발생장치 및 보안장치는 프리즘에 입사하는 레이저빔의 입사각을 조절할 수 있도록 함으로써 원추형의 꼭지각과 입사 각을 원하는 대로 변화시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the generating device and the security device of the conical laser beam according to the present invention has the effect of changing the vertex angle and the incident angle of the conical shape as desired by being able to adjust the incident angle of the laser beam incident on the prism.
또한, 본 발명에 따른 원추형 레이저빔의 발생장치 및 보안장치는 스크린면의 설치각도를 조절할 수 있도록 함으로써 원, 타원, 포물선, 쌍곡선, 직선 등 다양한 형태의 레이저빔을 발생시킬 수 있는 효과가 있다.
In addition, the generating device and the security device of the conical laser beam according to the present invention has the effect of generating various types of laser beams such as circles, ellipses, parabolas, hyperbolas, straight lines by adjusting the installation angle of the screen surface.
상술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the detailed description of the present invention as described above, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.
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