KR100853742B1

KR100853742B1 - 물체의 움직임을 광학적으로 감지하기 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR100853742B1
Application number: KR1020037007191A
Authority: KR
Inventors: 테이툼지미에이.; 젠터제임스케이.
Original assignee: 허니웰 인터내셔널 인코포레이티드
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2001-11-26
Publication date: 2008-08-25
Also published as: ATE300746T1; EP1337873B1; JP4355141B2; TW512559B; US6734981B1; EP1337873A2; KR20030060959A; WO2002045214A2; JP2004514917A; CA2430337A1; DE60112320T2; DE60112320D1; WO2002045214A3

Abstract

표적 특성을 검축하는 다중 레이저 광 감지 시스템 및 방법이 개시된다. 상기 시스템은 레이저 신호가 방사되는 적어도 두 개의 방사구가 있는 레이저원을 구비한다. 시스템은 상기 레이저원에 응답하는 적어도 하나의 검출기를 더 구비한다. 또한, 시스템은 검출기(들)에 동작식으로 결합된 마이크로프로세서를 구비한다. 동작시, 레이저원은 각각 방사구로부터 하나씩 적어도 두 개의 레이저 신호를 환경에 방사한다. 검출기는 표적이 점유하는 환경을 통과한 레이저 신호를 검출하며, 마이크로프로세서는 검출기에 의해 수용된 레이저 신호에 기초하여 표적 특성을 결정한다.

Description

물체의 움직임을 광학적으로 감지하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR OPTICALLY SENSING MOTION OF OBJECTS}

본 발명은 감지분야에 관한 것이다. 보다 상세히는 다중 레이저광 감지 시스템 및 방법에 관한 것이다.

감지요구를 번지지정하기 위한 종래 방법은 발광 다이오드과 같은 광원으로부터 하나의 광 신호 및 다중 검출기들을 일반적으로 이용한다. 하나의 광원을 사용하는 환경에서 큰 영역을 조사하기 위해서 두 가지의 일반적인 방법이 알려져 있다. 하나의 방법은 전형적으로 광원으로부터 넓은 광 신호를 방사하고, 상기 환경을 통해서 위치된 다중 검출기들중 하나로 신호를 검출하는 것을 포함한다. 또 다른 방법은 광원으로부터 좁은 광 신호를 방사하고, 예를 들어 회전하는 거울의 반사에 의해 환경주변으로 신호를 확산 즉 퍼뜨리며, 환경을 통해서 위치된 다중 검출기들중 하나로 신호를 검출하는 것을 포함한다. 가능한 두 가지의 방법들은 전형적으로 다중검출기들을 요구하며, 전원효율이 좋지 않아 결과적으로 낮은 신호대비잡음비(signal-to-noise ratio)를 유발한다. 불량한 전원이송비(power-transfer ratio)는 각각의 검출기가 최초로 방사된 신호부분만을 항상 검출한 광 신호를 수신하는 것과 같은 비효율성을 반영한다. 그 결과, 검출된 신호는 환경에서 검출된 목표물에 대해서 단지 제한된 정보만을 일반적으로 제공한다. 또한, 이러한 방법들은 하나의 광 신호의 본질에 기인하여 환경에서 검출된 목표물의 크기범위를 제한하는 경향이 있다.

이러한 종래 방법들의 제한들은 환경에서 목표물의 움직임을 검출하는 것과 같은 응용분야들에서 종종 나타난다. 많은 운동검출시스템들은 적어도 하나의 검출기가 목표물이 광원으로부터 방사되는 빛의 빔을 깨뜨리는 것과 같은 목표물의 움직임을 검출하는 가시거리(line-of-sight) 조작을 포함한다. 목표물의 존재 또는 부재를 결정하는 것과 같은 비교적 단순한 응용분야들에서는 이러한 방법들이 적합하다. 목표물의 움직임에 대한 방향을 결정하는 것과 같은 보다 복잡한 응용분야들에서는 이러한 방법들이 덜 적합한 것으로 증명된다. 목표물이 광원에 의해 방사되는 하나의 광 신호를 가로질러 움직일 때, 상기 목표물의 점차적인 증가에 의해 차단되는 신호가 증가함에 따라 검출기에 의해 수신되는 신호는 점차적으로 감소한다. 신호검출에서 이러한 점차적인 변화는 전형적으로 환경에서 목표물의 위치를 결정하기 위한 복잡한 알고리즘을 요구한다. 다중 검출기들을 추가하면 보다 많은 정보를 제공하며 요구되는 알고리즘의 복잡성을 감소시킬 수 있지만, 전술한 바와 같이 전원비효율성 뿐만 아니라 추가적인 하드웨어에 관련한 비용 추가가 발생한다.

또한, 전술한 방법들의 제한들은 목표물의 인지를 포함하는 응용분야들에 관련된다. 단지 특정한 목표물들은 인지하기 위해서나 목표물의 공간적인 특징들을 맵핑(mapping)하기 위해 많이 알려진 방법들은, 회전하는 거울로 광 신호를 퍼뜨리는 것 그리고/또는 다중 검출기들을 사용한 것을 포함한다. 홀로그램들을 사용하여 신호를 보다 작은 광 신호들로 분할하여 광 신호를 퍼뜨릴 수 있다. 단지 특정한 목표물들을 검출하기 위한 방법은 송수신기(transceiver)로부터의 신호들의 펄스를 방사하고, 목표물이 반사된 신호들을 수신하며, 수신된 신호들을 알려진 목표물들에서 반사된 미리 설정된 신호들과 비교하는 것을 포함한다. 목표물을 맵핑하기 위한 방법은 목표물이 존재할 때 다른 검출기들에 의해서 수신되는 광 신호들을 중첩(superimposing)하고, 이들 신호를 목표물이 없는 환경에 관련된 신호들에 대해 비교하는 것을 포함한다.

각각의 이러한 방법들은 특정한 기능을 실행할 수 있지만, 다수개의 기능들은 수행하는 것으로 알려진 방법은 없다. 이러한 결점은 전원효율성과 유효비용을 갖는 다목적 시스템에 대한 요구를 야기한다. 이러한 시스템은 예들 들어 임의 목표물 또는 특정한 목표물의 존재 또는 부재를 검출하고, 목표물의 공간적인 특징들을 검출하며, 임의 목표물 또는 특정한 목표물의 움직임을 검출하거나 목표물의 움직임에 대해서 다양한 특징들을 검출하는 능력이 있을 수 있다.

이하 본 발명의 상세한 설명이 본 발명에 고유한 신규한 특징의 일부의 이해를 돕도록 제공되지만, 본 발명의 완전한 설명을 의미하지는 않는다. 본 발명의 여러 가지 특징은 전체 명세서, 청구범위, 도면 및 요약서를 총괄할 때 충분히 이해할 수 있다.

본 발명의 특징은 수직 공동 표면 발광 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)를 사용하여 표적 특성을 검출하는 다중 레이저 광 감지 시스템을 포함한다. 상기 시스템은 사진평판에 의해 형성될 수 있는 적어도 두 개의 방사구(emission aperture)가 있는 수직 공동 표면 발광 레이저를 포함할 수 있다. 레이저 신호가 각각의 이들 방사구로부터 환경으로 방사될 수 있다. 상기 시스템은 수직 공동 표면 발광 레이저 구조체에 응답하는 적어도 하나의 검출기를 더 구비할 수 있다. 또한, 상기 시스템은 상기 검출기(들)에 동작식으로 결합되는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 동작시, 수직 공동 표면 발광 레이저 구조체는 표적이 점유하는 환경에 적어도 두 개의 레이저 신호를 방사할 수 있다. 적어도 하나의 검출기가 환경을 통과한 레이저 신호를 검출한다. 이어서, 마이크로프로세서는 검출기(들)에 의해 수용된 레이저 신호에 기초하여 표적 특성을 결정할 수 있다. 동일한 수직 공동 표면 발광 레이저 구조체 내에서는, 방사된 레이저 신호들은 동일하거나 또는 그렇지 않을 수 있다. 상기 시스템은 방사구에서 방사된 레이저 신호들이 적어도 하나의 렌즈를 통과하거나 거울(들)에서 반사되도록 광학수단(optics)을 더 구비할 수 있다.

본 발명의 특징은 수직 공동 표면 발광 레이저를 이용하여 표적 특성을 투과식 또는 반사식으로 검출하는 방법들을 제공한다. 투과식 방법에서, 수직 공동 표면 발광 레이저 구조체가 표적이 점유하는 환경에 적어도 두 개의 레이저 신호를 정적으로 방사할 수 있다. 표적은 상기 환경을 통과하는 레이저 신호 중의 적어도 하나를 차단할 수 있으며, 적어도 하나의 검출기가 표적에 의해 차단되지 않은 신호의 적어도 일부를 투과식으로 수용할 수 있다. 이어서, 마이크로프로세서가 수직 공동 표면 발광 레이저에 의해 방사된 레이저 신호의 특성을 검출기(들)에 의해 수용된 신호의 특성과 비교하여 표적 특성을 결정할 수 있다.

반사식 방법에서, 수직 공동 표면 발광 레이저 구조체가 표적이 점유하는 환경에 시간에 따라 적어도 하나의 레이저 신호를 연속적으로 방사할 수 있다. 레이저 신호 중의 적어도 하나가 상기 표적에서 반사하여 적어도 하나의 검출기에 의해 검출될 수 있다. 이어서, 마이크로프로세서가 수직 공동 표면 발광 레이저 구조체에 의해 방사된 레이저 신호의 시간적 특성을 검출기(들)에 의해 수용된 신호의 시간적 특성과 비교하여 표적 특성을 결정할 수 있다.

본 발명의 방법에 있어서, 마이크로프로세서는 상이한 어레이의 레이저 신호가 수직 공동 표면 발광 레이저 구조체에 의해 방사된 후에 어떤 레이저 신호가 검출기에 의해 수용되는지를 결정함으로써 표적의 크기 또는 형태를 결정할 수 있다. 마이크로 프로세서는 표적에 의해 차단 또는 반사되는 레이저 신호의 어레이의 변경을 검출함으로써 환경 내의 표적 거동을 검출할 수도 있다.

해당분야의 통상의 지식을 가진 자(당업자)는 본 발명의 하기의 상세한 설명을 검토하거나 본 발명을 실행하여 본 발명의 신규한 특징을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 상세한 설명과 제시되는 특정한 예들은 본 발명의 특정한 실시예를 나타내지만, 이는 단지 예시를 위한 것이며, 본 발명의 상세한 설명과 후속하는 청구범위에 의해 당업자는 다양한 변형 및 수정이 본 발명의 범위 내에 있음을 이해할 것이다.

명세서에 일부로서 합체된 첨부된 여러 도면에서 동일하거나 기능적으로 유사한 구성요소는 유사한 참조번호를 부여하며, 이들 도면은 본 발명을 추가로 설명하면서 본 발명의 상세한 설명과 연계되어 본 발명의 원리를 설명한다.

도 1은 수직 공동 표면 발광 레이저 구조체를 도시한 도면이다.

도 2는 두 가지 다른 광 신호(a) 및 (b)를 방사하는 수직 공동 표면 발광 레이저 구조체를 도시한 도면이다.

도 3은 수직 공동 표면 발광 레이저 구조체로부터 정적으로 방사되는 광 신호가 검출기에 도달하기 전에 차단하는 표적을 도시한 도면이다.

도 4는 표적의 맵(map)을 결정하기 위해 광 신호의 다른 발광 패턴을 통해 순환하는 수직 공동 표면 발광 레이저 구조체를 도시한 도면이다. (a)에서, 수직 라인을 형성하는 광 신호는 수직의 바 형상의 표적에 의해 차단되며 어떠한 광 신호도 검출기에 도달하지 않는다. (b)에서, 직각을 이루는 다른 패턴의 신호가 방사될 때, 하나의 신호가 검출기에 도달한다. 그러나, (c)에서와 같이 직각 형상의 표적 앞에서, (b)에서 방사되는 패턴과 같은 동일한 직각 형상의 패턴은 차단된다.

도 5는 (a) 및 (b)에서 동일한 패턴의 광 신호를 방사하는 수직 공동 표면 발광 레이저 구조체를 도시하는 도면이다. (a)에서, 표적은 모든 발광 신호를 차단하고, 반면에 (b)에서는 다른 표적은 모든 신호를 차단하지는 않아 특정한 표적만이 인지될 수 있게 한다.

도 6은 발광 어레이의 확대된 이미지를 생성하는 단일 렌즈를 통과하는 방사된 광 신호(a) 및 발광 어레이의 확장된 변형례를 생성하는 복합 렌즈 시스템을 통과하는 방사된 광 신호(b)를 도시한 도면이다.

도 7은 렌즈의 어레이를 통과하는 방사된 광 신호의 도면이다. (a)에서 렌즈의 어레이는 광 신호의 중심 간격을 변경하지 않고 그 직경을 확장한다. (b)에서 렌즈의 어레이는 방사된 광 신호의 직경을 확장하고 방향을 변경한다.

도 8은 수직 공동 표면 발광 레이저 구조체로부터 연속적으로 방사되는 광 신호를 검출기에 도달하기 전에 차단하는 표적을 도시한 도면이다.

도 9는 렌즈가 어떠한 방식으로 수직 공동 표면 발광 레이저 구조체에 의해 방사되는 광 신호를 표적이 점유하는 외부로 확산할 수 있는지를 도시하고 있으며, 여기서 발광 신호는 표적에서 반사되고 검출기에 도달한다.

이하의 예시들 내의 특별한 값들 및 구조들은 변화될 수 있고, 단지 본 발명의 실시예를 기술하기 위하여 인용된 것이며, 본 발명의 기술적 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.

본 실시예의 예시에서, 도 1은 복수개의 방사구(4, 6, 8, 10)를 가진 수직 공동 표면 발광 레이저(VCSEL: Vertical Cavity Surface Emission Laser) 구조체(2)를 도시하고 있다. 방사구(4)는 양자 절연(proton isolation) 또는 유전성 산화물(dielectric oxide) 기법 중의 하나를 사용하는 것에 의해 캐리어 및 광집중을 제공하기 위해 형성될 수 있다. 예를 들면, 방사구(4)는 본드 패드(12)와 기능적으로 일체화되고 요소(14)와 전기적으로 연결된다. 다른 요소들(16, 18, 20)이 또한 도시되어 있고 이들은 서로 그리고 상기 요소(14)와 동일할 수도 있고 동일하지 않을 수도 있다. 상기 요소들에 전력을 가하면, 방사구는 VCSEL 구조체(2)에 수직으로 광 신호들(도시하지 않음)을 발산하여 특히 일차원 또는 이차원의 어레이 양쪽의 형성에 적용될 수 있도록 한다. 도 1( 및 다른 도면들)에 도시된 예시가 방사구의 2×2 어레이를 포함하고 있는 반면에, M×N 어레이의 형성이 또한 실시가능하고, 단지 상기 2×2 어레이는 설명을 단순화하기 위한 것이다.

VCSEL 구조체(2)를 사용하는 어레이 구성의 주요 장점중의 하나는 모든 차원의 어레이가 사진평판을 사용하여 형성될 수 있는 것이고, 그에 의해 방사구의 위치에 높은 치수 공차가 허용된다. 이러한 결과로, 높은 치수 공차는 방사되는 광 신호의 정확하게 한정된 어레이를 생성하고 십자형 패턴과 같은 일차원 또는 이차원의 어레이의 제조를 가능하게 한다. 상기 요소들은 전기적으로 요구되는 어떠한 방법으로도 실제적으로 연결될 수 있으며, 광 신호가 개별적으로 또는 그룹으로 방사되도록 한다. 광 신호는 단일 또는 복합 공간적 모드에서 발광될 수 있고 발광에서의 확산각도 및/또는 포커스 시의 광 신호의 직경에 따라 변할 수 있다. 광 신호는 또한 단일 또는 복합 파장으로 발광될 수 있다. 보다 향상된 선택적 에피텍셜(epitaxial) 기법을 사용하여, 넓게 분리된 파장의 광 신호들이 형성될 수 있다.

도 2는 동일한 VCSEL 구조체(2)에 의해 다른 패턴의 광 신호의 조명을 도시한 것이다. 도 2(a)에서, 방사구(8)가 광 신호(26)를 방사할 때 방사구(4)는 광 신호(22)를 방사한다. 도 2(b)에서, 방사구(10)가 광 신호(28)를 방사할 때 방사구(6)는 광 신호(24)를 방사한다. 이와 유사하게, 두 개, 세 개, 또는 네 개 중의 하나 또는 이들 그룹의 광 신호가 2×2 어레이로부터 발광될 수 있다. 다시 한번 반복하면, 임의의 개수의 방사구로 구성된 임의의 어레이가 제조될 수 있고, 여러 종류의 광 신호 패턴을 방사할 수 있다.

바람직한 제1 실시예는 도 3에 도시된 재배치될 수 있는 정적 구조의 광원이다. 상기 도면은 방사구들(4, 6)로부터 각각 주변으로 광 신호들(22, 24)을 동시에 방사하는 VCSEL 구조체(2)를 도시하고 있다. 상기 어레이의 다른 광 신호들(또는 신호들의 세트)이 다른 시간 동안에 방사될 수 있는 반면에, 변화의 타이밍은 의도된 기능과 직접적으로 연관되지는 않는다. 표적(30)은 VCSEL 구조체(2)와 검출기(32) 사이에 위치하며, 광 다이오드와 같은 다양한 타입이 될 수 있다. 광 다이오드 검출기는 독립적인 광 다이오드, 개별적으로 패키지된 복합 광 다이오드, 또는 단일 패키지 내의 단일 구조에의 광 다이오드의 어레이 중의 하나를 포함할 수 있다.

표적(30)은 상방으로 이동하고, 검출기(32)에 수용되는 특정 광 신호는 (방해 없는) 풀온(full-on)으로부터 {신호(24)가 차단되고 신호(22)는 차단되지 않는} 하프온(half on)을 거쳐서 마지막으로는 {신호(24, 22) 모두가 차단된} 풀오프(full off)까지 변화한다. 이들은 본질적으로 디지탈 또는 단계식 방식에서 발생한다. 유사한 형상의 단일 조명기는 검출기 조명 내의 큰 단위 변화를 제공하고, 중간지점에서 위치를 결정하는 좀더 복잡한 알고리즘을 요구한다. 그러나, 동일한 VCSEL 어레이에 있어서, 예를 들어 방사구(6, 8) 대신에 다른 방사구(4, 6)로부터 신호를 방사함으로써, 도 2에 도시된 것과 직각으로 표적(30)을 이동하도록 하는 동일한 기능이 제공될 수 있다. 대각선을 따라 이동하는 표적의 검출을 위해, 방사구(4, 8) 또는 다른 방사구(6, 10)로부터의 신호들이 방사된다. 그러므로 각각 다른 방사구들로부터 방사하는 연속적인 광 신호들에 의해 단일 검출기(32)를 통해 복합 움직임을 검출할 수 있다.

본 개념의 확장에는 큰 요소 개수가 필요하게 된다. 5×2 요소들의 VCSEL 어레이를 예를 들어 생각해 본다. 주름이 형성된 모서리를 갖는 정지의 표적이 VCSEL 어레이와 검출기 사이에 삽입되면, 상기 주름은 일부 광 신호를 차단하고 다른 신호는 차단하지 않을 것이다. “켜지고(lit) 꺼진(unlit)” VCSEL들의 수 개의 고정된 패턴을 통한 순환에 의해, 검출기 신호는 주름 모서리의 맵(map)으로서 해석될 수 있다. 이러한 방법에서, 상기 주름진 방해물은 키(key)로서 동작하고, VCSEL 어레이 및 검출기를 포함하는 광학 어셈블리는 로크(lock)로서 동작한다. 간단한 전자수단(straightforward electronics)이 하나 또는 다수개의 키들만을 인식하는 로크를 생성할 수 있다. 표적 상의 패턴과 임의의 방식으로 일치하는 발광 패턴들은 검출기의 포지티브 식별 또는 인식이 된다. 본 발명의 일 양상에서, 마이크로 프로세서는 데이터베이스를 참고하는 것에 의해, 또한 알려진 표적으로부터 저장된 패턴의 신호를 가지고 표적으로부터 검출된 패턴의 광 신호를 관련시키도록 신경망을 사용하는 것에 의해 포지티브 식별을 수행할 수 있다.

도 4는 표적의 맵을 결정하기 위해 광 신호의 다른 발광 패턴을 통해 순환하는 VCSEL 구조체(2)를 도시하고 있다. 도 4(a)에서, (비록 다른 형상들이 사용될 수 있지만) 수직 바 형상의 표적(34)은 광 신호(22, 24)가 검출기(32)에 도달하는 것을 차단한다. 도 4(b)와 같이, 다른 패턴의 신호가 방사될 때(22, 24, 26), 일부 신호(22, 24)가 차단되는데 반하여, 다른 신호(26)는 검출기(32)에 도달한다. 그러므로, 검출기(32)는 표적(34)이 광 신호(26)에 공간적으로 관련된 수평 부분이 없는 것을 인식한다. 그러나 도 4(c)에 도시된 직각 형상의 표적(36)을 통해, 도 4(b)에서 방사되는 직각 형상의 패턴과 동일한 패턴이 차단된다. 신호(22, 24, 26)들 중의 어느 것도 검출기(32)에 도달하지 않고, 표적(36)이 다른 표적(30)과 달리 광 신호(26)와 공간적으로 관련되는 수평 조각을 갖고 있다는 것을 검출기(32)가 인식한다.

도 5는 어떻게 다른 표적들과 달리 특정 표적이 인식될 수 있는지를 도시하고 있다. 본 예시에서, VCSEL 구조체(2)는 표적의 형상이 다른데 반하여, 도 5(a) 및 도 5(b)와 동일한 광 신호를 방사한다. 도 5(a)에서, 표적(36)은 모든 발광 신호(22, 24, 26)가 검출기(32)에 도달하는 것을 차단한다. 도 5(b)에서, 표적(34)은 단지 신호(22, 24)를 차단하고, 다른 신호(26)가 검출기(32)에 도달하는 것을 허용한다. 그러므로, 동일한 광 신호 패턴이 방사되고, 다른 신호가 검출기(32)에 도달하는 것은, 외부에 존재하는 특정 표적의 형상에 의존하게 된다. 이러한 차이점은 그 결과로서 정확한 “맞춤(match)”이 형성될 때 특정 표적의 인식을 허용할 수 있게 된다.

전술한 주름진 불투명한 장애물은 단지 가능한 키 구조의 한가지 예이다. 그 중에서 가능한 것들은 필름상의 홀이나 노출영역의 어레이이다. 배지 해독기(badge reader)들과 같이, 필름을 사용하는 가능한 용례는 개인 신분증을 위한 사물인식을 사용한다. 각각의 배지는 개인의 독특한 노출 필름의 일부분을 포함할 수 있어서, 배지 해독기에 배지를 삽입할 때 상기 해독기는 개인에게 접근을 인가할 뿐만 아니라 접근이 인가된 사람을 확인할 수도 있다. 상기 두 가지 개념들과 큰 요소 개수를 결합한 센서는 통과하는 다른 것들은 무시하고 "키" 형상 사물들의 움직임만을 검출한다.

다수의 광원들을 사용하는 것 외에, 본 발명은 감지기로서 카메라를 사용함으로써 현재의 많은 시스템보다 신속하게 사물인식 작업을 수행할 수 있다. 상기 카메라는 클로즈 캡션 디코더(closed-caption decorder)나 CMOS 카메라를 포함하는 다양한 타입들 중의 하나일 수 있다. 전형적인 현재의 시스템의 카메라 디스플레이가 개별영역으로 분할될 때, 복잡한 이미지 프로세싱 알고리즘들은 종종 균일한 광원으로부터 부분적으로 봉쇄된 영역을 측정할 필요가 있다. 본 발명의 디스프레이가 개별영역으로 분할 될 때, 다수의 발광 신호들 때문에 각 영역은 인접한 조도들과는 공간적으로 다른 각자 독립된 조도를 가지고 있다. 그 결과, 모든 상기 신호들은 동시에 검출될 수 있고, 신속하게 서로 합계될 수 있거나 그렇지 않으면 필요한 정보를 제공하도록 결합될 수 있다.

또한 표적(30)은 그 표면의 조성에 의해 검출될 수 있다. 상기 표면의 흡수특성은 신호들의 파장에 기초하여 상이하게 광 신호들을 흡수하거나 반사한다. 그러므로 다른 요소들로 VCSEL을 제작함으로써 이루어질 수 있는 상이한 파장의 광 신호들의 방사는 또한 상기 물질의 흡수 특성들을 나타낼 수 있다. 어느 경우에나 그 특성에 기초하여 표적(30)을 검출하거나 표적(30)의 특성을 할 때, 마이크로프로세서는 VCSEL 구조체(2)에 의해 방사된 상기 신호들과 검출기(32)에 의해 얻은 광 신호들을 비교함으로써 특성들을 결정할 수 있다. 만일 상기 방사된 신호들 사이의 파장차이가 검출기(32)에 의해 검출되도록 충분하게 크다면, 다수의 검출기(32)들은 표적(30)의 흡수 특성들에 대한 보다 상세한 정보를 제공하는 파장의 상이한 범위 내에서 신호들을 검출하기 위해 사용될 수 있다.

다양한 크기의 표적들을 검출하기 위해서, 광학수단이 추가될 수 있다. 렌즈나 렌즈들의 어레이는 VCSEL 구조체(2)와 표적(30)의 사이에 위치될 수 있어서, 상기 렌즈들은 방사된 광 신호의 패턴을 이미지 평면에 크거나 작은 패턴으로 재생한다. 이미지의 방사패턴은 방사된 원래 패턴과 형상이 동일하나 크기가 상이할 것이다. 마이크로프로세서는 표적(30)이 존재할 때 검출기(32)에 의해 얻어진 광 신호들의 패턴을 최초에 방사된 신호의 패턴과 관련시킬 수 있다.

도 6은 렌즈들이 광 신호들의 어레이크기를 변경시키는데 사용될 수 있는 두 가지 방법을 도시하고 있다. 도 6(a)에서, 단일 렌즈(38)는 VCSEL 구조체(2)에 의해 방사된 어레이의 확대된 이미지(48)를 생기게 하여, 표적들을 물리적인 어레이보다 더 크게 검출할 수 있다. 광 신호(24)가 렌즈(38)로 진입함에 따라, 렌즈(38)는 신호(24)를 큰 직경을 가진 새로운 광 신호(40)로 확대한다. 이러한 특정한 형태에서, 확대된 이미지(42)는 VCSEL 구조체(2)에 의해 최초로 방사된 어레이와 비교해서 역전될 것이다. 또한 두 개의 렌즈는 콜리메이터-텔레스코프(collimator-telescpoe) 형태(미도시)로 사용될 수도 있다. 도 6(b)에서, 혼합 렌즈 시스템은 VCSEL 구조체(2)에 의해 방사된 어레이의 팽창된 변형례를 생기게 한다. 광 신호(22, 24)가 렌즈(44)로 진입함에 따라, 렌즈(44)는 신호(22, 24)가 새로운 신호(46, 48)를 형성하도록 각각 발산한다. 그리고 나서 신호(46, 48)는 신호(46, 48)를 새로운 신호(52, 54)로 각각 평행하게 하는 렌즈(50)로 진입한다. 이와 같이 발생된 신호(52, 54)는 최초로 발산된 광 신호(22, 24)보다 더 큰 직경을 갖는다. 이러한 특정한 예에서, 비록 발산 또는 집중의 다른 구성형태가 사용되더라도 렌즈(44)는 진입하는 광 신호들을 발산시킨다.

도 7은 VCSEL 구조체(2)에 의해 방사된 어레이를 변경시키는데 사용될 수 있는 렌즈 어레이의 다른형태를 도시한 것이다. 도 7(a)에서, 렌즈 어레이(56)는 방사 개구(4, 6, 8, 10)에 공간적으로 각각 대응하는 렌즈(58, 60, 62, 64)를 포함하고 있다. 렌즈(58)는 진입하는 광 신호(22)의 직경을 새로운 신호(66)로 팽창시킨다. 마찬가지로, 렌즈(60)는 진입하는 광 신호(24)의 직경을 새로운 신호(68)로 팽창시킨다. 상기 렌즈 어레이(56)의 렌즈들이 상기 광 신호들의 크기를 변경시키는 동안, 상기 광 신호들은 상기 신호들의 중심간격을 변경시키지 않으므로, VCSEL 구조체(2)에 의해 방사된 어레이의 공간 특성은 보존된다.

도 7(b)에서, 렌즈 어레이(70)는 방사 개구(4, 6, 8, 10)에 공간적으로 각각 대응하는 렌즈(72, 74, 76, 78)를 포함하고 있다. 렌즈(72)는 직경을 팽창시키고 진입하는 광 신호(22)의 방향을 새로운 광 신호(80)로 변화시킨다. 마찬가지로, 렌즈(74)는 직경을 팽창시키고 진입하는 광 신호(24)의 방향을 새로운 광 신호(82)로 변화시킨다. 이러한 특정한 예에서, 비록 발산 또는 집중의 다른 구성형태가 사용되더라도 렌즈 어레이(70)는 진입하는 광 신호를 발산시킨다.

바람직한 제2실시예에서, 개별적인 요소들을 비추는 타이밍 작업은 감지 공정의 일부이다. 상기 요소들은 일시적인 특성들이 해석되는 순서로 연속하여 조명 또는 조사된다. 도 8에서, VCSEL 구조체(2)는 방사 개구(4, 6, 8, 10)로부터 광 신호를 4, 6, 8, 10, 4, 6, 8, 10, 4, 6, 8, 10등의 순서로 순차적으로 방사하는 것으로 도시되어 있다. 그러므로 해당 광 신호(22, 24, 26, 28)는 상기 방사 개구로부터 방사된다.

이러한 예에서, 점선에 의해 도시한 세 개의 광 신호(26, 28, 22)는 이미 방사되었고 이고, 하나의 광 신호(24)는 현재 켜져 있다. 광 신호(26)는 방사되고, 표적(30)에 의해 차단되지 않고 검출기(32)에 다다른다. 그리고 나서 신호(28)는 방사되고 차단되어 검출기(32)에 다다른다. 이어서 광 신호(22)는 차단되지 않고 표적(30)에 다다른다. 현재, 신호(24)는 켜지고 검출기(32)에 다다르기 전에 표적(30)에 의해 차단된다. 만일 상기 어레이에서 모든 광 신호를 받기 위해 배치된 단일의 검출기(32)의 출력이 시간을 초과하여 감지된다면, 특정 신호가 차단되는 때 신호의 부재에 의해 표적(30)의 각도 위치( 및 부분적으로는 공간 위치)가 주어진다. 선형 어레이 또는 다중 동심 링이 검출기(32)의 출력의 시간-순서를 해석함으로써 표적(30)의 형상을 표시하는데 사용될 수 있다면, 상기 어레이는 원형일 필요는 없다.

만일 도 9에 도시된 바와 같이 광학수단이 추가된다면, 광 신호들은 다른 각도로 조정될 수 있다. 광 신호들이 VCSEL 구조체(2)와 표적(84)사이에 위치한 렌즈(30)를 통과하는 것으로 도시된다. 그리고 나서 렌즈(30)는 상기 광 신호를 주변의 다른 위치로 방향을 바꿔, 단일의 검출기(32)가 넓게 분산된 위치에서 표적을 검출하도록 한다. 예를 들면, 단지 열 개의 VCSEL 요소들에 의해 대략 2π스테라디안(steradian)의 전체 반평면이 감시될 수 있다.

이러한 예에서, 광 신호(28, 22, 24)는 점선에 의해 표시된 바와 같이 연속적으로 이미 방사되었고, 광 신호(26)는 현재 조사된다. 렌즈(10)에 의해 방향이 바뀐 후에, 광 신호(26)는 표적(84)에 의해 차단될 때까지 이동한다. 그리고 나서 광 신호(26)는 표적(84)에 반사되고 검출기(32)에 다다른다. 표적(84)은, 광 신호(26)를 특별하게 추적하는 표적(84)이기보다는, 광 신호(26)의 경로에 놓이도록 환경 내에 위치된다. 그러므로 만일 표적(84)이 움직인다면, 다른 광 신호의 경로에 놓일 것이다.

선형 어레이에 의해, 축방향 위치가 검출될 수 있다. “원형” 어레이 용례의 일례는 VCSEL 구조체(2) 위에 단일 렌즈를 사용할 수 있다. 이 렌즈는 개별적인 요소가 잇달아 조명될 때 각각의 신호를 상이한 각도로 쏠리도록 스큐(skew)시킨다. 따라서, 상이한 요소를 상이한 시간에 조명하기만 하면 광 신호는 상이한 시간에 환경의 상이한 영역을 향할 수 있다. 반사된 광 신호를 수집하도록 배치된 검출기의 시간적 출력을 측정하면, 표적의 존재 및 그 위치의 정보를 제공할 수 있다. 위치 정보가 필요하지 않더라도, 이동중인 부분이 없이 광 신호를 효과적으로 주사(scan)하는 것은 기계적인 기능보다는 순수하게 전기적 기능을 제공할 수 있다. 이러한 특징은 훨씬 더 낮은 입력 동력에서의 동작을 가능하게 하는데, 이는 에너지 절감의 중요성이 빈번한 전지 구동형 용례에 중요하다.

렌즈가 통과하는 각각의 광 신호를 시준하도록 렌즈 또는 렌즈 어레이가 VCSEL 구조체(2)에 인접하게 위치할 수 있다. 기존의 광학 시스템이 단일 광 신호를 평행한 신호의 그룹으로 시준한다고 공지되어 있는 반면, 본 발명은 복수의 신호를 각각 상응하는 평행한 그룹으로 시준할 수 있다. VCSEL 구조체(2)의 각각의 방사구의 다른 위치에 기인해 각각의 광 신호가 상이한 각도로 렌즈를 통과하므로, 시준된 신호의 각각의 그룹은 상이한 각도로 렌즈를 빠져나간다.

“스캐너(scanner)”를 구성하기 위해 환경의 상이한 영역에 복수의 광 신호를 확산시키도록 광학수단을 사용하는 것은 다수의 용례에 이용될 수 있다. 가능한 보안 또는 안전 용례에서, 감지 시스템은 사람 또는 팔과 같은 사람의 일부를 감지하여 경보를 발하도록 사용될 수 있다. 사람의 신체 치수 및 형상과, 방 내에서의 위치, 그리고 방 내에서의 이동 방향 및 속도와 같은 사람에 대한 다른 정보도 역시 결정될 수 있다. 그와 같은 정보는 또한 안전이 중요한 기계류 또는 장비에서 달성될 수 있다. 복수의 검출기(32)도 역시 사용될 수 있지만 VCSEL 구조체(2)에 인접하거나 떨어진 위치에 방의 단일 검출기(32)를 배치함으로써 그와 같은 모든 정보를 결정할 수 있다. 광 신호를 수용할 수 있는 영역을 효과적으로 확장하도록 렌즈 또는 렌즈 어레이를 검출기(32)에 인접하게 배치할 수도 있다. 검출기(32)가 방 내의 표적 및/또는 벽이나 다른 물체에서 반사된 광 신호를 수용함에 따라, 마이크로프로세서는 신호를 처리하여 원하는 정보를 제공한다.

복수의 검출기가 사용되는 경우, 각각의 검출기에 전용되는 처리 시간은 요구되는 유형의 정보를 최적화하도록 분할될 수 있다. 예컨대, 하나의 검출기가 표적의 존재 유무만을 검출하는 한편, 두 개의 다른 검출기가 수신된 광 신호의 파장의 차이를 검출할 수 있다. 마이크로프로세서는 표적이 검출될 때까지 모든 연산 동력을 표적 검출에 전용할 수 있다. 일단 검출되면, 마이크로프로세서는 표적의 표면의 흡수 특성을 결정하는데 동력을 전용할 수 있다. 마찬가지로, 각각의 방사구가 개별적인 구멍의 어레이를 구비하면, 높고 낮은 수준의 정보 양쪽을 제공하도록 “어레이들의 어레이”를 사용할 수 있다. 일단 검출기가 광 신호의 특정한 어레이를 검출하면, 마이크로프로세서는 특정한 시계열의 검출기(32)의 출력 내에서 광 신호의 어레이를 처리하는데 집중할 수 있다.

본 발명의 다른 용례는 타켓 또는 사람의 유무(presence or absence) 상태가 방 내부에서 광의 작동상태를 결정하는 발광 제어 시스템이다. 간단한 동작 센서들에 의하여 작동되는 다른 발광 시스템과는 다르게, 본 발명은 특정 광 패턴을 제어하기 위한 표적의 구성(makeup) 또는 동작의 특정 특징들을 사용할 수 있도록 하는 더 많은 복합적 시스템들의 설계를 가능하게 한다. 예를 들어 사람이 방에 들어오면 방의 전등을 키도록 하고, 반대로 로봇 방식의 기기 또는 다른 물체가 방에 들어오면 방의 전등이 켜지지 않도록 사용자는 방 내부의 특정 그룹의 광들을 특정조건으로 정할 수 있다. 또한 용례들은 로봇 자체의 제어, 또는 물체 인식, 동작 검출을 포함하는 어떤 로봇을 이용하거나 자동화된 공정, 또는 다른 형태의 센서작동을 포함할 수 있다.

1차원 어레이를 사용하는 본 발명의 또 다른 용례는 선 또는 다른 선형 표적의 공간상에서 각도 또는 위치를 검출하는 것이다. 단일 발광의 다양한 패턴을 통하여 순환하고, 신호로서 방사되는 광 신호를 비교함으로서, 이와 같은 변수들을 나타낼 수 있다. VCSE 구조체로부터 실질적으로 빠른 자연 발광 신호를 갖음으로써, 마이크로프로세서는 선의 각도와 위치가 일정하게 변경되는 경우 중요하게 되는 실시간 기반의 정보를 결정 및 제공할 수 있다.

본 발명의 또 다른 용례는 레이저 프린터 또는 복사기와 같은 프린트 기기를 포함하는 것이다. 현재 프린트 기기들은 대부분 회전 거울(rotating mirror)에서 떨어진 광원에서부터 방사된 단일 광 신호를 반사시킴으로서 작동한다. 본 발명에서, VCSEL 구조체는 회전 거울에서 떨어진 방사된 여러 광 신호들을 똑같이 반사시킬 수 있다. 추가로 반사된 광 신호들은 최신 프린트 기기에서와 같이 동일 시간 동안 한 페이지에 더 많은 정보를 인쇄하고 및/또는 더 높은 해상도로 인쇄할 수 있게 한다.

본 발명의 또 다른 용례는 엔코더(encoder)를 포함하는데, 여기서 코드 휠(code wheel)은 VCSEL 구조체 또는 검출기사이에 놓인다. 대부분의 코드 휠은 검출기의 특성에 대응하는 표지들 및/또는 공간과 같은 특성을 포함하는데, 각 검출기의 상기 특성들은 조금씩 변한다. 이와 같은 미세한 특성 변화는 구적법(quadrature)과 같이 정보를 결정하는 것을 가능하게 하는데, 이때 구적법은 동작의 방향과 같은 추가적인 정보를 결정하는 데에 사용될 수 있다. 그런데 대부분의 엔코더 시스템은 이와 같은 변화를 발생시키는 다수 검출기들을 필요로 하는데, 본 발명에서 다수 광 신호들은 하나의 검출기로서 같은 정보들을 제공한다. 여러 개가 아닌 하나의 검출기만을 사용한다면 엔코더 시스템의 기구적인 복잡성을 감소시키게 할 것이다. 예를 들어 작동상 방사된 광 신호들은 코드 휠(code wheel)에서 슬릿(slit)을 통하여 전달된다. 이때 어떤 경우이든 상기 검출기는 신호를 검출하지만 상기 슬릿에 따른 신호 특성에 기초하지는 않는다. 일단 첫 번째 광 신호가 꺼지면, 상기 VCSEL 구조체는 다른 발광 구멍에서의 두 번째 신호, 또는 그룹 신호들을 발광시킨다. 상기 광 신호는 검출기에 도달하기 전에 방사된 첫 번째 신호로부터 다른 각도상에서 코드 휠을 통하여 통과한다. 이때 마이크로 프로세서는 구적법 및/또는 다른 정보를 결정하는 검출기에 의하여 받아진 여러 신호들을 비교함으로서 얻어지는 각도상의 차이를 이용한다.

지금까지 설명된 모든 용례들뿐만 아니라 다른 예들은 전사 또는 반사 시스템에서 사용될 수 있음을 알아야 한다. 여기서 설명된 실시예 또는 예들은 본 발명과 그 실제적인 용례를 상세하게 설명하고 본 발명의 기술분야에 속하는 당업자가 본 발명을 제작하고 사용하는 것을 가능하게 하기 위한 것이다. 그러나 상기 당업자들은 앞에서의 설명과 실시예들이 단지 실시예와 예들로서 설명된 것임을 인식해야 한다. 본 발명의 다른 변화와 개조가 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 분야에 속하는 것임을 당업자에게는 명백한 것이다. 지금까지의 설명은 본 발명의 분야를 벗어나지 않는 한도 내에 있다. 다양한 개조와 변화들이 이하의 특허청구범위에 속하는 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 가능할 것이다. 본 발명의 사용은 다양한 특성들을 갖는 구성요소들을 포함할 수 있다. 본 발명의 범위는 이하에서 설명되는 특허청구범위 및 모든 균등물의 인식에 의해 정해진다.

Claims

표적 특성을 검출하는 다중 레이저 광 감지 시스템에 있어서,

적어도 2×2 어레이의 적어도 두 개의 방사구(emission aperture)를 통해 조광하여 적어도 2개의 레이저 신호를 발생하도록 구성된 레이저원;

상기 레이저원에 응답하는 적어도 하나의 검출기; 및

상기 적어도 하나의 검출기에 동작식으로 결합된 마이크로프로세서

를 구비하며,

상기 레이저원은 표적이 위치한 환경에 적어도 두 개의 레이저 신호를 방사하고, 상기 적어도 하나의 검출기는 상기 환경을 통과한 상기 적어도 두 개의 레이저 신호를 검출하며, 상기 마이크로프로세서는 상기 검출기가 수용한 상기 신호에 기초하여 표적 특성을 결정하는 것을 특징으로 하는 다중 레이저 광 감지 시스템.
제1항에 있어서, 상기 레이저원은 수직 공동 표면 발광 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)인 것을 특징으로 하는 다중 레이저 광 감지 시스템.
제1항에 있어서, 상기 레이저원은 적어도 두 개의 레이저 신호를 정적으로(statically) 방사하는 것을 특징으로 하는 다중 레이저 광 감지 시스템.
제1항에 있어서, 상기 레이저원은 시간에 따라 연속적으로 적어도 하나의 레이저 신호를 방사하는 것을 특징으로 하는 다중 레이저 광 감지 시스템.
제1항에 있어서, 상기 검출기는 클로즈 캡션 카메라(closed-captioned camera)인 것을 특징으로 하는 다중 레이저 광 감지 시스템.
제1항에 있어서, 상기 검출기는 광 다이오드인 것을 특징으로 하는 다중 레이저 광 감지 시스템.
제1항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 레이저 신호는 동일한 것을 특징으로 하는 다중 레이저 광 감지 시스템.
제1항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 레이저 신호는 동일하지 않는 것을 특징으로 하는 다중 레이저 광 감지 시스템.
제1항에 있어서, 적어도 두 개의 레이저 신호가 통과하는 적어도 하나의 렌즈를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다중 레이저 광 감지 시스템.
제1항에 있어서, 상기 레이저 신호를 반사하는 거울을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다중 레이저 광 감지 시스템.
제1항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 레이저 신호가 통과하는 코드 휠(code wheel)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다중 레이저 광 감지 시스템.
수직 공동 표면 발광 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)를 이용하여 표적 특성을 검출하는 다중 레이저 광 감지 시스템에 있어서,

사진평판에 의해 형성된 적어도 두 개의 방사구가 있는 수직 공동 표면 발광 레이저 구조체;

상기 수직 공동 표면 발광 레이저에 응답하는 적어도 하나의 검출기; 및

상기 적어도 하나의 검출기에 동작식으로 결합된 마이크로프로세서

를 구비하며,

상기 수직 공동 표면 발광 레이저 구조체는 적어도 두 개의 레이저 신호를 표적이 위치한 환경에 방사하고, 상기 적어도 하나의 검출기는 상기 환경을 통과한 상기 적어도 두 개의 레이저 신호를 검출하며, 상기 마이크로프로세서는 상기 검출기가 수용한 상기 신호에 기초하여 표적 특성을 결정하는 것을 특징으로 하는 다중 레이저 광 감지 시스템.
제12항에 있어서, 상기 레이저원은 적어도 두 개의 레이저 신호를 정적으로(statically) 방사하는 것을 특징으로 하는 다중 레이저 광 감지 시스템.
제12항에 있어서, 상기 레이저원은 시간에 따라 연속적으로 적어도 하나의 레이저 신호를 방사하는 것을 특징으로 하는 다중 레이저 광 감지 시스템.
제12항에 있어서, 상기 검출기는 클로즈 캡션 카메라(closed-captioned camera)인 것을 특징으로 하는 다중 레이저 광 감지 시스템.
제12항에 있어서, 상기 검출기는 광 다이오드인 것을 특징으로 하는 다중 레이저 광 감지 시스템.
제12항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 레이저 신호는 동일한 것을 특징으로 하는 다중 레이저 광 감지 시스템.
제12항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 레이저 신호는 동일하지 않는 것을 특징으로 하는 다중 레이저 광 감지 시스템.
제12항에 있어서, 적어도 두 개의 레이저 신호가 통과하는 적어도 하나의 렌즈를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다중 레이저 광 감지 시스템.
제12항에 있어서, 상기 레이저 신호를 반사하는 거울을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다중 레이저 광 감지 시스템.
제12항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 레이저 신호가 통과하는 코드 휠(code wheel)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다중 레이저 광 감지 시스템.
수직 공동 표면 발광 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 광의 투과를 이용하여 표적 특성을 검출하는 방법에 있어서,

수직 공동 표면 발광 레이저 구조체가 적어도 두 개의 레이저 신호를 표적이 위치한 환경에 정적으로 방사하는 단계;

적어도 하나의 표적이 상기 레이저 신호를 차단하는 단계;

상기 레이저 신호 중에서 상기 표적에 의해 차단되지 않은 신호를 적어도 하나의 검출기가 투과에 의해 수용하는 단계; 및

마이크로프로세서가 상기 수직 공동 표면 발광 레이저 구조체에 의해 방사된 상기 레이저 신호의 특성을 상기 검출기에 의해 수용된 상기 레이저 신호의 특성과 비교하여 표적 특성을 결정하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 공동 표면 발광 레이저 광의 투과를 이용한 표적 특성 검출 방법.
제22항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는, 상이한 어레이의 상기 레이저 신호가 상기 수직 공동 표면 발광 레이저 구조체에 의해 방사된 후에, 상기 레이저 신호 중의 어떤 신호가 상기 검출기에 의해 수용되는 지를 결정함으로써, 상기 표적의 크기 또는 형태를 결정하는 것을 특징으로 하는 수직 공동 표면 발광 레이저 광의 투과를 이용한 표적 특성 검출 방법.
제22항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는 상기 수직 공동 표면 발광 레이저 구조체에 의해 방사된 상기 레이저 신호의 어레이를 상기 검출기에 의해 수용된 상기 레이저 신호의 어레이와 비교하여 특정한 표적의 존재 유무를 결정하는 것을 특징으로 하는 수직 공동 표면 발광 레이저 광의 투과를 이용한 표적 특성 검출 방법.
제22항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는 상기 표적에 의해 차단되는 상기 레이저 신호의 어레이의 변화를 검출하여 상기 표적의 동작을 검출하는 것을 특징으로 하는 수직 공동 표면 발광 레이저 광의 투과를 이용한 표적 특성 검출 방법.
제22항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는 특정한 표적에 의해 차단되는 상기 레이저 신호의 특정한 어레이의 변화를 검출하여 상기 특정 표적의 동작을 검출하는 것을 특징으로 하는 수직 공동 표면 발광 레이저 광의 투과를 이용한 표적 특성 검출 방법.
수직 공동 표면 발광 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 광의 반사를 이용하여 표적 특성을 검출하는 방법에 있어서,

수직 공동 표면 발광 레이저 구조체가 시간에 따라 적어도 하나의 레이저 신호를 표적이 위치한 환경에 연속적으로 방사하는 단계;

적어도 하나의 표적이 상기 레이저 신호 중의 적어도 하나의 신호를 차단하는 단계;

적어도 하나의 검출기가 상기 표적에 의해 반사된 상기 레이저 신호 중의 적어도 일부를 수용하는 단계; 및

마이크로프로세서가 상기 수직 공동 표면 발광 레이저에 의해 방사된 상기 레이저 신호의 시간적 특성을 상기 검출기에 의해 수용된 상기 레이저 신호의 시간적 특성과 비교하여 표적 특성을 결정하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 공동 표면 발광 레이저 광의 반사를 이용한 표적 특성 검출 방법.
제27항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는, 상이한 어레이의 상기 레이저 신호가 상기 수직 공동 표면 발광 레이저 구조체에 의해 방사된 후에, 상기 레이저 신호 중의 어떤 신호가 상기 검출기에 의해 수용되는 지를 결정함으로써, 상기 표적의 크기 또는 형태를 결정하는 것을 특징으로 하는 수직 공동 표면 발광 레이저 광의 반사를 이용한 표적 특성 검출 방법.
제27항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는, 상기 수직 공동 표면 발광 레이저 구조체에 의해 방사된 상기 레이저 신호의 어레이를 상기 검출기에 의해 수용된 상기 레이저 신호의 어레이와 비교하여 특정한 표적의 시간외 부재(over time absence)를 비교함으로써, 상기 표적의 각도 위치 또는 공간 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 수직 공동 표면 발광 레이저 광의 반사를 이용한 표적 특성 검출 방법.
제27항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는, 상기 수직 공동 표면 발광 레이저 구조체에 의해 방사된 상기 레이저 신호의 어레이를 상기 검출기에 의해 수용된 상기 레이저 신호의 어레이와 비교함으로써, 특정한 상기 표적의 존재 유무를 결정하는 것을 특징으로 하는 수직 공동 표면 발광 레이저 광의 반사를 이용한 표적 특성 검출 방법.
제27항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는 상기 표적에 의해 차단되는 상기 레이저 신호의 어레이의 변화를 검출하여 상기 표적의 동작을 검출하는 것을 특징으로 하는 수직 공동 표면 발광 레이저 광의 반사를 이용한 표적 특성 검출 방법.
제27항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는 특정한 표적에 의해 차단되는 상기 레이저 신호의 특정한 어레이의 변화를 검출하여 상기 특정 표적의 동작을 검출하는 것을 특징으로 하는 수직 공동 표면 발광 레이저 광의 반사를 이용한 표적 특성 검출 방법.
제27항에 있어서, 상기 수직 공동 표면 발광 레이저 구조체에 의해 방사되는 상기 레이저 신호의 시간외의 시간적 특성(over time temporal characteristics)을 상기 검출기에 의해 수용되는 상기 레이저 신호의 어레이와 비교함으로써 상기 표적의 동작의 시간적 특성을 검출하는 것을 특징으로 하는 수직 공동 표면 발광 레이저 광의 반사를 이용한 표적 특성 검출 방법.