KR101458696B1 - A fully or partially electronic-scanned high speed 3-dimensional laser scanner system using laser diode arrays - Google Patents

A fully or partially electronic-scanned high speed 3-dimensional laser scanner system using laser diode arrays Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수의 레이저 다이오드(LD)가 일직선으로 배치된 적어도 하나 이상의 LD 어레이, 상기 적어도 하나 이상의 LD 어레이가 길이방향으로 배치되는 원통형상의 회전드럼, 상기 회전드럼의 하부에 배치되어, 상기 회전드럼의 회전축을 회전하여 상기 회전드럼을 회전하게 하는 구동부, 상기 LD 어레이 상에 적어도 하나 이상 배치되어, 상기 LD에서 방사된 빛 중 반사된 빛을 수신하는 수광부를 포함하고, 상기 구동부가 상기 회전드럼을 회전시키는 경우, 상기 적어도 하나 이상의 LD 어레이 중 하나의 어레이의 LD가 빛을 방사하고, 상기 수광부가 반사된 빛을 수신하는 레이저 스캐너에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 레이저 스캐너의 스캐닝 속도, 프레임 율(frame rate), 데이터 율(data rate)을 높일 수 있고, 레이저 빔에 의한 3차원 영상정보를 손쉽게 획득할 수 있어서 이를 이용한 다양한 용도의 3D 이미징(imaging) 기술 활용이 가능한 레이저 스캐너에 관한 것이다.The present invention relates to a rotary drum apparatus comprising at least one LD array in which a plurality of laser diodes (LD) are arranged in a straight line, a cylindrical rotary drum in which the at least one LD array is arranged in the longitudinal direction, And a light receiving unit disposed at least on the LD array for receiving light reflected from the light emitted from the LD, wherein the driving unit drives the rotary drum to rotate the rotary drum, The LD of one of the at least one LD array emits light, and the light receiving section receives reflected light. More specifically, the present invention can increase a scanning speed, a frame rate, and a data rate of a laser scanner, and can easily acquire three-dimensional image information by a laser beam, To a laser scanner capable of utilizing 3D imaging technology.

Description

고속 전자식 3차원 레이저 스캐너 장치{A FULLY OR PARTIALLY ELECTRONIC-SCANNED HIGH SPEED 3-DIMENSIONAL LASER SCANNER SYSTEM USING LASER DIODE ARRAYS} TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a high-speed electronic three-dimensional laser scanner device,

본 발명은 고속 전자식 3차원 레이저 스캐너 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a high-speed electronic three-dimensional laser scanner apparatus.

레이저 광의 응용분야 중 안구에 해가 없는 소전력의 가시광 레이저(visible laser) 또는 비가시광 레이저(invisible laser)는 일정 위치에서 레이저 빔 펄스를 발사하고 특정 점으로부터 레이저 광이 반사되어 돌아오는 시간 차이를 계산하여 점대점(point-to-point) 간의 거리정보를 획득하는 이른바 TOF(Time of Flight) 기술에 의한 점대점 거리측정기(distance meter 또는 range finder)에 많이 사용되고 있다. Among the applications of laser light, a visible laser or an invisible laser of low power without ocular damage causes the time difference of returning laser beam from specific point and returning laser light from certain point (Distance meter or range finder) based on the so-called Time of Flight (TOF) technique, which obtains distance information between point-to-point points by calculating the distance.

이러한 레이저 거리 측정장치에 스캐너를 부착하여 레이저 빔(beam)을 전방 일정 공간의 수직 및 수평으로 스캔하고 각 공간 화소점(point cloud)마다의 레이저 빔 펄스 발사시각과 반사파 도달시간 차이를 측정하여 각 화소점의 거리정보를 계산, 획득함으로서 3차원 이미지를 얻도록 기능을 확장한 장치가 3차원 레이저 스캐너(3D Laser Scanner)로서 여러 가지 다양한 용도로 활용되고 있다. 이러한 레이저 스캐너를 제작하기 위하여는 송출용 레이저 다이오드 및 수신용 레이저 수광 다이오드, 레이저 펄스 송수신용 전자회로 장치, 기계적인 스캐닝 메커니즘 장치, 이미지 데이터 처리 소프트웨어 기술, 고속 펄스측정 회로기술, 광학기구 장치 등의 기술로 구성된다. The scanner is attached to the laser distance measuring device to scan the laser beam vertically and horizontally in a predetermined space in front and measures the difference between the laser beam pulse emission time and the arrival time of reflected wave for each point cloud, A 3D laser scanner (3D Laser Scanner) has been used for various purposes as an extension of the function to obtain a three-dimensional image by calculating and acquiring distance information of a pixel point. In order to fabricate such a laser scanner, a laser diode for emitting and receiving, a laser light receiving diode for receiving, an electronic circuit device for transmitting and receiving a laser pulse, a mechanical scanning mechanism device, an image data processing software technique, Technology.

그러나 2차원의 영상을 획득하는 CCD 등의 일반적인 디지털 카메라 방식에서는 일순간에 전체 영상 이미지 프레임(frame)을 획득하지만, 레이저 빔에 의하여 3차원의 이미지를 얻기 위하여는 수직 및 수평으로 각 화소를 스캔하는 시간이 많이 소요되어 움직이는 대상물의 영상이나 동영상의 실시간 처리 등은 곤란하다.However, in a general digital camera method such as a CCD for acquiring a two-dimensional image, an entire image frame is obtained in an instant, but in order to obtain a three-dimensional image by a laser beam, each pixel is scanned vertically and horizontally It takes a lot of time and it is difficult to process moving images or moving images in real time.

또한 3차원 레이저 스캐너는 레이저 다이오드에서 발생시킨 송출 신호인 레이저 빔(beam)을 기계적인 모터를 사용한 팬-틸트 기계장치(pan-tilt mechanism)를 이용하여 수직축 및 수평축으로 회전시켜서 전방 공간을 2차원으로 스캔하고, 송출된 레이저 펄스(pulse)의 발사시각과 목적물로부터 반사되어 수신부에 돌아온 시각과의 차이를 측정하여 목적물과의 거리정보를 계산하여 3차원의 이미지를 생성한다. 이 경우, 원거리에 있는 이미지를 스캔하기 위하여는 정밀한 팬-틸트 기계장치가 필요한데, 비용이 고가이고 무게와 부피가 크다는 단점이 있다. 또한 실시간 동영상 이미지를 만들기 위해서는 1초에 25~30프레임 이상의 이미지가 필요한데, 레이저 빔을 수직 및 수평으로 주사(scan)하고 한 장의 이미지 프레임(frame) 안에 있는 각 화소(pixel)들을 일일이 스캔하여 각 화소의 휘도(luminance) 정보와 거리정보를 획득한 뒤, 이를 토대로 3차원 이미지를 구성하기 때문에 기계적인 스캔의 경우, 현실적으로 구현하는 데 많은 제약이 따른다.
In addition, the 3D laser scanner rotates the laser beam, which is the emission signal generated from the laser diode, to the vertical axis and the horizontal axis by using a pan-tilt mechanism using a mechanical motor, And calculates the distance information between the emission time of the emitted laser pulse and the time when the laser beam is reflected from the object and returned to the receiver so as to calculate distance information with respect to the object to generate a three-dimensional image. In this case, a precise pan-tilt mechanism is required to scan an image at a distance, which is costly, weighty and bulky. In addition, in order to create a real-time moving image, an image of 25 to 30 frames or more per second is required. The laser beam is scanned vertically and horizontally, and each pixel in one image frame is scanned one by one Since the luminance information and the distance information of the pixel are acquired and then a three-dimensional image is formed on the basis of the information, there are many limitations in realizing a mechanical scan.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 고속 전자식 3차원 레이저 스캐너 장치에 관한 것이다.
Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been made in order to solve the above problems, and it relates to a high-speed electronic three-dimensional laser scanner device.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 레이저 스캐너는 복수의 레이저 다이오드(LD)가 일직선으로 배치된 적어도 하나 이상의 LD 어레이, 상기 적어도 하나 이상의 LD 어레이가 길이방향으로 배치되고 원기둥의 중심에서 길이방향으로 멀어질수록 단면의 반지름이 작아지는 원기둥형상의 회전드럼, 상기 회전드럼의 하부에 배치되어, 상기 회전드럼의 회전축을 회전하여 상기 회전드럼을 회전하게 하는 구동부, 상기 LD 어레이 상에 적어도 하나 이상 배치되어, 상기 LD에서 방사된 빛 중 반사된 빛을 수신하는 수광부를 포함하고, 상기 구동부가 상기 회전드럼을 회전시키는 경우, 상기 적어도 하나 이상의 LD 어레이 중 하나의 어레이의 LD가 빛을 방사하고, 상기 수광부가 반사된 빛을 수신한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a laser scanner comprising: at least one LD array in which a plurality of laser diodes (LD) are arranged in a straight line; at least one LD array arranged in the longitudinal direction, A rotary drum disposed at a lower portion of the rotary drum for rotating a rotary shaft of the rotary drum to rotate the rotary drum; Wherein at least one of the LDs of the at least one LD array emits light when the driving unit rotates the rotary drum, wherein the light receiving unit receives at least one reflected light from the light emitted from the LD, And the light receiving unit receives the reflected light.

본 발명의 일실시예에서 상기 회전드럼 및 상기 구동부가 내부에 배치되는 하우징을 더 포함하는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, it is preferable that the rotary drum and the driving unit are further provided with a housing disposed therein.

본 발명의 일실시예에서 상기 하우징의 전면에 배치되어, 자기장을 방사하는 자성방사부를 더 포함하는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, it is preferable to further include a magnetic radiation part disposed on the front surface of the housing and radiating a magnetic field.

본 발명의 일실시예에서 상기 회전드럼의 상부면에서, 상기 LD 어레이에 근접하는 곳에 배치되어, 상기 자성방사부가 방사하는 자성에 의해, 근접하여 배치되는 상기 LD 어레이를 스위칭하는 적어도 하나 이상의 스위칭소자를 더 포함하는 것이 바람직하다.In an embodiment of the present invention, at least one or more switching elements, which are arranged at a position close to the LD array on the upper surface of the rotary drum, for switching the LD array disposed close thereto by the magnetism radiated by the magnetic radiation unit .

본 발명의 일실시예에서 2차원 평면에 배열된 레이저 다이오드 어레이에 있어서, 상기 레이저 다이오드 어레이는 중심부를 제외하고는 행방향으로 절단되고, 절단된 행의 일측단에 수평주소선을 구비하며, 상기 레이저 다이오드 어레이의 후면에 부착되고, 중심부를 제외하고는 열방향으로 절단되고, 절단된 열의 일측단에 수직주소선을 구비한 웨이퍼로 이루어진 것이 바람직하다.
According to an embodiment of the present invention, in the laser diode array arranged in a two-dimensional plane, the laser diode array is cut in a row direction except a central portion, and has a horizontal address line at one end of a cut line, A wafer attached to the back surface of the laser diode array, except for the central portion, is cut in the column direction and has a vertical address line at one end of the cut line.

상기와 같은 본 발명에 따른 3차원 레이저 스캐너는 수평스캐닝에 정밀 회전 모터를 사용하므로, 초당 60프레임 이상의 실시간 동영상을 얻을 수 있다.Since the 3D laser scanner according to the present invention uses a precision rotation motor for horizontal scanning, real-time moving images of 60 frames per second or more can be obtained.

또한 본 발명은 레이저 스캐너의 스캐닝 속도, 프레임 율(frame rate), 데이터 율(data rate)을 높일 수 있다는 효과가 있다.The present invention also has the effect of increasing the scanning speed, the frame rate, and the data rate of the laser scanner.

또한 본 발명은 레이저 빔에 의한 3차원 영상정보를 손쉽게 획득할 수 있어서 이를 이용한 다양한 용도의 3D 이미징(imaging) 기술 활용이 가능하다는 효과가 있다.
Also, the present invention can easily acquire three-dimensional image information by a laser beam, so that it is possible to utilize 3D imaging technology for various purposes.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 전자-기계 결합식 레이저 스캐너의 내부회전체를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자-기계 결합식 레이저 스캐너에 있어, 외부하우징(100)을 결합한 상태에서의 평면도를 나타낸 것이다.
도 3은 발명의 일 실시예에 따른 전자-기계 결합식 레이저 스캐너에 있어, 외부하우징(100)을 결합한 상태에서의 사시도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전자-기계 결합식 레이저 스캐너의 동작원리를 나타낸 블록도이다.
도 5 은 본 발명의 또 다른 실시 예인 전자식 레이저 스캐너의 레이저 다이오드 어레이(400)의 구조를 보여주는 정면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예인 전자식 레이저 스캐너의 수직선본딩웨이퍼(440)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예인 전자식 레이저 스캐너의 웨이퍼를 곡면에 부착한 예를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예인 전자식 레이저 스캐너의 동작원리를 나타낸 블록도이다.1 is a perspective view illustrating an inner rotating body of an electro-mechanical coupling type laser scanner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the electro-mechanical coupling type laser scanner according to the embodiment of the present invention in a state where the outer housing 100 is engaged.
FIG. 3 is a perspective view of an electro-mechanical coupling type laser scanner according to an embodiment of the present invention, in which an outer housing 100 is coupled.
4 is a block diagram illustrating an operation principle of an electro-mechanical coupling type laser scanner according to an embodiment of the present invention.
5 is a front view showing a structure of a laser diode array 400 of an electronic laser scanner according to another embodiment of the present invention.
6 is a view showing a structure of a vertical line bonding wafer 440 of an electronic laser scanner according to another embodiment of the present invention.
7 shows an example of attaching a wafer of an electronic laser scanner to a curved surface, which is another embodiment of the present invention.
8 is a block diagram showing an operation principle of an electronic laser scanner according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 전자-기계 결합식 레이저 스캐너의 내부회전체를 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view illustrating an inner rotating body of an electro-mechanical coupling type laser scanner according to an embodiment of the present invention.

도 1에 따르면, 본 발명의 일 실시예인 전자-기계 결합식 레이저 스캐너는 하단의 구동부(10)와 원통형의 회전드럼(30)으로 나누어 볼 수 있는데, 이하 각각에 대해서 상세히 설명한다.Referring to FIG. 1, an electro-mechanical coupling type laser scanner according to an embodiment of the present invention can be divided into a lower driving unit 10 and a cylindrical rotary drum 30, which will be described in detail below.

구동부(10)는 회전드럼(30)을 회전시키기 위한 동력을 제공하는 부분으로 스테핑 모터(stepping motor) 또는 서보 모터(servo motor)로 구성될 수 있다. 구동부(10)는 분당 적어도 1200 ~ 3,600 회전(1,200 ~ 3,600 RPM)을 하여 3차원 스캐닝을 제공한다. The driving unit 10 may be a stepping motor or a servo motor as a part for providing power for rotating the rotary drum 30. [ The driving unit 10 provides at least 1200 to 3,600 revolutions per minute (1,200 to 3,600 RPM) per minute for three-dimensional scanning.

구동부(10)와 회전드럼(30)은 결합부(20)로 연결되어 있다. 결합부(20)는 구동부(10)의 회전축을 회전드럼과 연결하는 커플링(coupling)부분이다. The driving unit 10 and the rotary drum 30 are connected to each other by a coupling unit 20. The engaging portion 20 is a coupling portion for connecting the rotating shaft of the driving portion 10 to the rotating drum.

회전드럼(30)은 회전축(40)을 중심으로 회전하는 구조로 되어 있고, 회전드럼(30)의 외부는 곡률반지름이 아주 큰 곡면을 갖고 있다. 회전드럼(30)은 원기둥의 중심에서 길이방향으로 멀어질수록 단면의 반지름이 작아지는 원기둥형상을 하고 있다. 이는 원기둥의 중심에서 길이방향으로 멀어질수록 단면의 반지름이 작아지는 원기둥형상 위에 레이저다이오드어레이부(60)를 설치하여 기계적인 스캔 없이, 레이져 빔을 전방에 일정한 간격으로 투사하여 이미지를 획득기 위함이다. 회전드럼(30)의 외부에 부착된 레이저다이오드어레이부(60)가 일정한 각도를 갖고 먼 거리까지 점차 발산하면서 레이저 빔을 송출한다. 회전드럼(30)의 중심에는 회전축(40)이 위치하고 있고, 회전축(40)은 회전드럼(30)을 관통하여 레이저스캐너의 하부에 있는 구동부(10)에 결합부(20)를 통해 연결된다.The rotary drum 30 has a structure in which the rotary drum 30 rotates about the rotary shaft 40 and the outer side of the rotary drum 30 has a curved surface having a very large radius of curvature. The rotary drum 30 has a cylindrical shape in which the radius of the cross section decreases as the rotary drum 30 is further away from the center of the cylinder in the longitudinal direction. This is because the laser diode array unit 60 is provided on a cylindrical shape having a smaller radius of a cross section in the longitudinal direction from the center of the cylinder so that the laser beam is projected at regular intervals forward without mechanical scanning to acquire an image to be. The laser diode array unit 60 attached to the outside of the rotary drum 30 emits a laser beam while gradually diverging to a long distance with a certain angle. A rotary shaft 40 is positioned at the center of the rotary drum 30 and the rotary shaft 40 penetrates the rotary drum 30 and is connected to the driving unit 10 at the lower part of the laser scanner through the coupling unit 20.

회전축(40)의 상단에는 롤러베어링(50)(roller bearing)이 위치한다. 롤러베어링 (50)은 회전축(40)을 회전드럼(30)에 고정하면서 고속회전시 마찰을 최소화한다.A roller bearing (50) is located at the upper end of the rotary shaft (40). The roller bearing 50 fixes the rotary shaft 40 to the rotary drum 30 while minimizing friction during high-speed rotation.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자-기계 결합식 레이저 스캐너의 레이저의 회전드럼(30)의 외부면에는 상단에서 하단까지 일렬로 레이저다이오드어레이부(laser diode array)(60)가 위치한다. 레이저다이오드어레이부(60)는 각각 120°각도로 3개가 배치되어 있어, 이들 전방의 120°범위를 스캔하는 구조일 수 있다. 다만 필요에 따라 레이저다이오드어레이부(60)는 그 수를 줄이거나 늘릴 수 있다. 즉 예컨대 1개의 레이저다이오드어레이부(60)으로 360°를 스캔할 수도 있고, 2개의 레이저다이오드어레이부(60)로 각각 180°씩 스캔할 수도 있다. 또한 부분적으로 일정 각도에 해당하는 부분만 스캔할 수도 있다. 예컨대, 360°가 아닌 180°나 120°에 해당하는 시각영역(fiend of view)만을 부분 스캔할 수 있으며, 이 경우 레이저다이오드어레이부(60)를 많이 배치할수록 1회전당 스캔 횟수가 증가하게 된다.  A laser diode array 60 is arranged on the outer surface of the rotary drum 30 of the laser of the electro-mechanical coupling type laser scanner according to an embodiment of the present invention in a line from top to bottom. Three laser diode array portions 60 are arranged at angles of 120 deg., Respectively, so that they can be scanned in a range of 120 deg. In front of them. However, if necessary, the number of the laser diode array units 60 can be reduced or increased. That is, for example, one laser diode array unit 60 may scan 360 °, or two laser diode array units 60 may scan 180 °. It is also possible to scan only a part corresponding to a certain angle. For example, only a visual field 180 degrees or 120 degrees, rather than 360 degrees, can be partially scanned. In this case, the more the laser diode array unit 60 is disposed, the more the number of scans per rotation is increased .

레이저다이오드어레이부(60)는 광원소자로서 VGA급 이미지(image)의 경우, 480개의 레이저다이오드가 상단에서 하단까지 일렬로 정렬하고, 빛을 받아들이는 수광소자(62)가 배치되어 있다. 수광소자(62)는 위 중간 아래 각각 3개 정도 부착되는 것이 보통이나, 이에 한정하는 것은 아니다. 집속된 레이저 빔은 정확하게 목적한 방향으로 송출되어야 하지만 목적물로부터의 반사되어 오는 반사파는 보통 난반사 되므로 3개 정도의 수광소자(62)로도 충분히 반사파를 수신할 수 있고, 또한 수광된 레이저의 광량이 아닌 수광된 시각을 측정하므로 스캐너로 동작하는데 아무런 지장이 없다. 수광수자(62)는 포토다이오드(PD : Photo Diode) 또는 어발란체포토다이오드(APD : Avalanche Photo Diode)가 사용될 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.In the case of a VGA image as a light source element, the laser diode array unit 60 includes 480 laser diodes arranged in a line from top to bottom, and a light receiving element 62 for receiving light. The light receiving element 62 is usually attached at three positions below the middle, but is not limited thereto. Since the reflected laser beam should be transmitted in a desired direction precisely, the reflected wave reflected from the object is usually irregularly reflected, so that the reflected light can be sufficiently received by only about three light receiving elements 62, Since it measures the received time, there is no problem to operate with the scanner. The photodetector 62 may be a photodiode (PD) or an avalanche photodiode (APD), but is not limited thereto.

회전드럼(30)의 내부에는 외부의 각 레이저다이오드어레이부(60) 위치사이에 사각형 형태의 제어기판(70)이 삼각기둥형태로 부착된다. 제어기판(70)은 각 레이저다이오드어레이부(60)에 대한 전자회로가 들어 있는 회로기판(PCB : printed circuit board)으로 레이저 광 송신펄스 전류제어회로, 레이저 수광증폭회로, 제어 및 시간측정 회로, 동기회로 등이 포함될 수 있다.Inside the rotary drum 30, a rectangular control board 70 is attached in the form of a triangular prism between the positions of the outer laser diode array units 60. The control board 70 is a printed circuit board (PCB) containing an electronic circuit for each laser diode array unit 60, and includes a laser light transmission pulse current control circuit, a laser light reception amplification circuit, a control and time measurement circuit, A synchronous meeting, etc. may be included.

각 제어기판(70)의 한 쪽 끝부분에는 스위칭소자(80)가 있다. 스위칭소자(80)는 홀 효과 반도체 소자(Hall-effect semiconductor)로서, 회전드럼이 회전할 때 홀 효과 반도체 소자 근처에 자성물질에 의해 자장(자계)이 형성되면 홀 효과 반도체 소자가 도통되는 현상을 이용하여 기계적인 접촉 없이 레이저다이오드어레이부(60)를 동작시킨다. 즉 레이저다이오드어레이부(60)가 전면에 위치하는 경우 레이저다이오드어레이부(60)에 부착된 소자를 활성화(activate)시켜 레이저 신호를 발생시키고 불필요한 위치에서는 비활성화(deactivate) 시키는 역할을 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전기-기계 결합식 레이저스캐너의 하우징 전면에는 자성방사부(120)가 부착되어 있어서 스위칭 역할을 하며, 발생한 스위칭 신호는 스캐너의 동기신호로 사용된다.At one end of each control board 70, a switching element 80 is provided. The switching element 80 is a Hall-effect semiconductor. When the magnetic field (magnetic field) is formed by a magnetic material in the vicinity of the Hall effect semiconductor element when the rotary drum rotates, So that the laser diode array unit 60 is operated without mechanical contact. That is, when the laser diode array unit 60 is positioned on the front surface, the laser diode array unit 60 is activated to activate a laser diode signal and deactivate the laser diode signal at an unnecessary position. The magnetic radiation part 120 is attached to the front surface of the housing of the electro-mechanical coupling type laser scanner according to the embodiment of the present invention, and the switching signal is used as a synchronization signal of the scanner.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자-기계 결합식 레이저 스캐너에 있어, 외부하우징(100)을 결합한 상태에서의 평면도를 나타낸 것이다.FIG. 2 is a plan view of the electro-mechanical coupling type laser scanner according to the embodiment of the present invention in a state where the outer housing 100 is engaged.

도 2에 따르면 회전드럼(30)과 구동부(10)의 결합체는 외부하우징(100)의 내부에 위치한다. 외부하우징(100)의 전면창(110)은 회전드럼(30)의 레이저다이오드어레이부(60)가 노출되도록 투명하고, 파장이 상이한 방해 레이저빔을 제거할 수 있는 적외선 필터 재질로 제작하는 것이 바람직하다. 외부하우징(100)의 내부에 위치하는 회전드럼(30)의 뒤쪽에는 레이저송수신펄스의 제어 및 TOF의 계산, 이미지 처리 등을 담당하는 내부기판(130)이 위치하고 있고, 전면창(110)의 상단에는 회전드럼(30)의 스위칭소자(80)를 온-오프(on-off) 동작시키는 자성방사부(120)가 부착되어 있다.2, the combination of the rotary drum 30 and the driving unit 10 is located inside the outer housing 100. It is preferable that the front window 110 of the outer housing 100 is made of an infrared filter material which is transparent so as to expose the laser diode array portion 60 of the rotary drum 30 and can remove the interference laser beam having a different wavelength Do. An inner substrate 130 for controlling the laser transmission and reception pulses, calculation of TOF, image processing, and the like is positioned on the rear side of the rotary drum 30 located inside the outer housing 100, A magnetic radiation part 120 for on-off operation of the switching element 80 of the rotary drum 30 is attached.

도 3은 발명의 일 실시예에 따른 전자-기계 결합식 레이저 스캐너에 있어,외부하우징(100)을 결합한 상태에서의 사시도를 나타낸 것이다.FIG. 3 is a perspective view of an electro-mechanical coupling type laser scanner according to an embodiment of the present invention, in which an outer housing 100 is coupled.

도 3에 따르면 레이저 스캐너의 외부하우징(100)은 전면창(110), 자성방사부(120) 및 내부기판(130)으로 구성되어 있고, 내부에 회전드럼(30)을 포함한 내부회전체가 위치한다.3, the outer housing 100 of the laser scanner is composed of a front window 110, a magnetic radiation part 120 and an inner substrate 130, and an inner rotating body including the rotary drum 30 is positioned do.

하우징의 형태는 다양한 형태일 수 있으나, 전면창(110)은 레이저다이오드어레이부(60)가 레이저 빛 광선의 송수신에 의한 스캔을 위해 노출되어야 하므로 투명한 재질인 것이 바람직하며, 파장이 상이한 빔이 통과하는 경우에 이를 제거하기 위해서 적외선 필터 재질인 것이 바람직하다.The shape of the housing may be various, but the front window 110 is preferably made of a transparent material because the laser diode array unit 60 must be exposed for scanning by transmission and reception of laser light rays, It is preferable to use an infrared filter material in order to remove it.

자성방사부(120)는 스위칭소자(80)의 온-오프를 위해서 외부하우징(100)의 전면창(110) 안쪽 상단에 위치하고 있다. 회전드럼(30)이 구동부(10)의 동력을 전달받아 회전할 때, 스위칭소자(80)가 외부하우징(100)의 전면창(110)을 통과하는 영역에서는 자성방사부(120)에 의해 해당 레이저다이오드어레이부(60)가 활성화되고, 자성방사부(120)가 위치한 영역을 벗어나면 해당하는 레이저다이오드어레이부(60)는 비활성화된다.The magnetic radiation part 120 is positioned at the upper inside of the front window 110 of the outer housing 100 for on / off of the switching element 80. When the rotary drum 30 is rotated by receiving the driving force of the driving unit 10, the magnetic radiation unit 120 applies a voltage to the switching unit 80 in a region where the switching unit 80 passes through the front window 110 of the outer housing 100. [ The laser diode array unit 60 is activated and the corresponding laser diode array unit 60 is inactivated when the laser diode array unit 60 is out of the region where the magnetic radiation unit 120 is located.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전자-기계 결합식 레이저 스캐너의 동작원리를 나타낸 블록도이다.4 is a block diagram illustrating an operation principle of an electro-mechanical coupling type laser scanner according to an embodiment of the present invention.

도 4에 따르면, 먼저 초소형 마이크로렌즈(micro lens)(301)는 레이저다이오드어레이(303)의 각 칩 소자 앞에 조립되어, 레이저 광선의 광폭 빔을 집속(collimate)시켜준다. 그 다음 레이저다이오드어레이(303)상에서 공통접지로 연결된 모든 레이저다이오드의 공통 음극(common cathode) 단자에 접속하고, 모든 다이오드가 일정한 전류를 흘리도록 하는 정전류 전원회로(Constant Current Circuit)(302)가 연결된다.Referring to FIG. 4, a micro-lens 301 is assembled in front of each chip element of the laser diode array 303 to collimate a wide beam of the laser beam. A constant current circuit 302 is connected to a common cathode terminal of all the laser diodes connected to the common ground on the laser diode array 303 so that all the diodes flow a constant current, do.

레이저다이오드어레이(303)는 수광소자(304)로서 일반적인 포토다이오드(PD)나 어발란체포토다이오드(APD)를 포함한다. 스위칭 역할을 하는 링카운터회로(306)는 클럭신호발진기(307)의 펄스(pulse)를 받아 240개 또는 480개의 레이저 다이오드들을 한 개씩 순차적으로 순환 점등한다.The laser diode array 303 includes a photodiode (PD) or an avalanche photodiode (APD) as a light receiving element 304. The ring counter circuit 306 serving as a switching circuit receives 240 pulses of the clock signal oscillator 307 and sequentially turns on 240 or 480 laser diodes one by one.

도 1에서와 같이, 레이저다이오드어레이부(60)는 120°각도로 3개가 설치되어 있으므로, 도 4에 있어 이에 대응하는 마이크로렌즈(301), 정전류전원회로(302), 레이저다이오드어레이(303) 및 레이저다이오드어레이(303)의 전극역할을 하는 트랜지스터와 드라이버(305)는 각각 3개씩 구비된다.4, the micro lens 301, the constant current power supply circuit 302, the laser diode array 303, and the laser diode array part 60 are provided in the laser diode array part 60, And three transistors 305 and 305 serving as electrodes of the laser diode array 303 are provided.

이하, 본 발명의 일 실시예인 전자-기계 결합식 레이저 스캐너의 수직 스캐닝 과정을 자세히 설명한다.Hereinafter, a vertical scanning process of the electro-mechanical coupling laser scanner according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

홀 효과(Hall Effect) 반도체 소자(308)는 3개의 레이저다이오드어레이(303)중에서 전면창(110) 앞으로 위치하는 어레이만이 작동하도록 선택하는 역할을 한다. 즉, 홀 효과 반도체 소자(308)의 출력 신호가 어레이트랜지스터게이트(305)의 활성화(Enable) 단자로 연결되어 해당되는 게이트만 동작하도록 하고, 이러한 방식으로 클럭(clock) 신호의 동기에 맞추어 링카운터회로(306)의 신호에 따라 회전드럼(30)이 회전하면서 전면창(110)에 위치한 레이저다이오드어레이부(60)의 각 다이오드들을 위에서 아래 방향으로 순차적으로 하나씩 점등시켜서 레이저 빔을 전방 위에서 아래 방향으로 스캔하여 레이저 광선 빔을 송출한다.The Hall effect semiconductor device 308 serves to select only the arrays located in front of the front window 110 among the three laser diode arrays 303 to operate. That is, the output signal of the Hall effect semiconductor device 308 is connected to the enable terminal of the array transistor gate 305 so that only the corresponding gate is operated. In this manner, in accordance with the synchronization of the clock signal, The rotary drum 30 is rotated in accordance with the signal of the circuit 306 so that the respective diodes of the laser diode array unit 60 located in the front window 110 are sequentially turned on one by one in the upward and downward directions, And transmits the laser beam.

송출한 레이저광선빔이 전방의 목적물에 부딪혀 반사되어 오는 레이저광신호는 그 방향에 따라 해당되는 레이저다이오드어레이(303)에 부착되어 있는 3개 정도의 수광소자에(304) 감지된다. 각 수광소자(304)에 도착한 레이저광신호는 해당 전압 값을 평균해서 레인지파인더회로(Range Finder Circuit)(309)와 휘도변환기회로(Luminance ADC Circuit)(314)에 입력된다. 레인지파인더회로(Range Finder Circuit)(309)는 레이저광선빔을 발사하는 클럭펄스의 시각과 수광소자(304)에 도착하는 반사 펄스 시각 사이의 시간차(TOF: Time-of-Flight) 정보를 얻어내 목적물까지의 거리값을 계산하고, 이를 레인지파인더회로(Range Finder Circuit)(309)의 끝단에 위치한 아날로그-디지털 변환기(ADC)(310)에서 디지털 신호로 변환한다. 변환된 디지털 신호는 3차원 이미지의 Z축을 만드는 거리정보(distance 또는 depth 정보)이며, 이미지매퍼(Image Mapper)(311)에서 수직(V)축 및 수평(H)축 위치 정보와 함께 3차원 이미지를 형성하여 디스플레이(312)에서 이미지로 표현되거나 메모리(313)에 데이터로 저장된다.The emitted laser beam is reflected on the object in front of the object, and the reflected laser light signal is detected by about three light receiving elements (304) attached to the corresponding laser diode array 303 along the direction. The laser light signal arriving at each light receiving element 304 is input to a range finder circuit 309 and a luminance converter circuit (Luminance ADC circuit) 314 by averaging the voltage values. The range finder circuit 309 obtains time-of-flight (TOF) information between the time of a clock pulse for emitting a laser beam and the time of a reflection pulse arriving at the light receiving element 304 Calculates a distance value to the object and converts it to a digital signal at an analog-to-digital converter (ADC) 310 located at the end of the range finder circuit 309. The converted digital signal is distance information (distance or depth information) that makes the Z axis of the three-dimensional image. In the image mapper 311, the three-dimensional image together with the vertical (V) axis and horizontal And displayed on the display 312 or stored as data in the memory 313.

또한, 휘도변환기회로(Luminance ADC Circuit)(314)는 수광소자(304)의 출력신호로부터는 휘도(luminance)를 나타내는 전압을 측정하고 디지털 신호로 변환한다. 변환된 신호는 각 화소(pixel)의 밝기정보가 되어, 이미지매퍼(Image Mapper)(311)에서 수직(V)축 및 수평(H)축 위치 정보와 함께 마치 흑백사진과 같은 2차원의 이미지를 만든다. 생성된 이미지는 디스플레이(312)에서 이미지로 표현되거나 메모리(313)에 데이터로 저장된다.A luminance converter circuit 314 measures a voltage representing a luminance from the output signal of the light receiving element 304 and converts it into a digital signal. The converted signal becomes brightness information of each pixel and is converted into a two-dimensional image such as a black-and-white photograph together with vertical (V) axis and horizontal (H) axis position information in an image mapper 311 I make it. The generated image is displayed as an image on the display 312 or is stored as data in the memory 313.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 전자-기계 결합식 레이저 스캐너는 3차원 영상 또는 2차원 흑백영상 두 가지 모드로 동작할 수 있다.Therefore, the electro-mechanical coupling type laser scanner according to an embodiment of the present invention can operate in two modes, i.e., a three-dimensional image or a two-dimensional monochrome image.

이하 본 발명의 일 실시예인 전자-기계 결합식 레이저 스캐너의 수평 스캐닝 과정을 자세히 설명한다. Hereinafter, the horizontal scanning process of the electro-mechanical coupling type laser scanner according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

수직 스캐닝은 펄스에 의하여 레이저 다이오드를 점멸해 전자적으로 수행되나, 수평 스캐닝은 구동부(10)에 의하여 기계적으로 이루어진다. 수평 스캐닝의 위치 및 동기정보를 얻기 위해 스캔제어MCU(318)는 클럭신호와 수직(V)스캔펄스를 받고, 이들과 동기화된 수평(H)스캔펄스를 발생시킨다. 발생된 수평(H)스캔펄스는 모터의 회전 전류를 공급하기 위한 드라이버(317)에 공급되고, 그 출력전류가 회전모터(316)를 구동하여 필요한 회전력을 전달한다. 또한 인코더/인덱서(Encoder/Indexer)(315)는 회전모터(316)의 위치각 정보를 감지하여 수평 위치 정보를 생성한다. 생성된 수평 위치 정보는 이미지매퍼(Image Mapper)(311)에 입력되어 3차원 영상 또는 2차원 흑백영상을 생성하는데 사용된다.The vertical scanning is performed electronically by flashing the laser diode by the pulse, but the horizontal scanning is mechanically performed by the driving unit 10. [ In order to obtain the position and synchronization information of the horizontal scanning, the scan control MCU 318 receives a clock signal and a vertical (V) scan pulse, and generates a horizontal (H) scan pulse synchronized with the vertical signal. The generated horizontal (H) scan pulse is supplied to the driver 317 for supplying the rotation current of the motor, and the output current drives the rotation motor 316 to transmit the necessary torque. The encoder / indexer 315 senses position angle information of the rotation motor 316 and generates horizontal position information. The generated horizontal position information is input to an image mapper 311 and used to generate a three-dimensional image or a two-dimensional monochrome image.

도 5 은 본 발명의 또 다른 실시 예인 전자식 레이저 스캐너의 LD어레이(400)의 구조를 보여주는 정면도이다.5 is a front view showing the structure of an LD array 400 of an electronic laser scanner according to another embodiment of the present invention.

도 5에 따르면, 전자식 레이저 스캐너는 앞서 설명한 전자-기계 결합식 레이저 스캐너와는 달리 수직 및 수평 방향의 스캔을 기계적인 회전 없이 수행한다.According to Fig. 5, the electronic laser scanner performs vertical and horizontal scanning without mechanical rotation, unlike the electro-mechanical coupling type laser scanner described above.

전자식 레이저 스캐너의 LD어레이(400)는 해상도 만큼의 레이저 다이오드(420)가 이용된다. 즉, 640×480 해상도의 VGA급의 경우에는 307200개의 레이저 다이오드(420)가, 320×240 해상도의 QVGA급의 경우에는 76800개의 레이저 다이오드(420)가 사용된다. 이 경우 수광소자인 포토다이오드(PD) 또는 어발란체포토다이오드(APD)는 별도의 개별(discrete) 부품을 옆에 부착하여 사용할 수 있다.The LD array 400 of the electronic laser scanner uses the laser diode 420 of the resolution. That is, 307200 laser diodes 420 are used for a VGA class of 640x480 resolution, and 76800 laser diodes 420 are used for a QVGA class of 320x240 resolution. In this case, the photodiode (PD) or the balancer photodiode (APD), which is a light receiving element, can be used by disposing a discrete component beside it.

수평축의 웨이퍼(wafer)는 레이저 가공을 이용하여, 각 줄의 가운데를 제외하고는 절단된 구조로 되어 있으며, 이로써 LD어레이(400)를 곡면에 부착할 수 있다. 각 줄의 한쪽 끝 부분에는 신호전달을 위한 수평주소선(430)이 구비 되어 있다. 수평방향으로 절단된 구조는 얇은 슬릿(410)을 생성하고, 웨이퍼상에 수평방향으로 수평주소선(430)이 연결된다.The wafers on the horizontal axis are cut using a laser process except for the center of each row, whereby the LD array 400 can be attached to the curved surface. A horizontal address line 430 for signal transmission is provided at one end of each line. The horizontally cut structure creates a thin slit 410, and horizontal address lines 430 are connected horizontally on the wafer.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예인 전자식 레이저 스캐너의 수직선본딩웨이퍼(440)의 구조를 나타낸 도면이다.6 is a view showing a structure of a vertical line bonding wafer 440 of an electronic laser scanner according to another embodiment of the present invention.

도 6에 따르면, 수직선본딩웨이퍼(440)는 도 5에 따른 LD어레이(400)와 동일한 크기의 웨이퍼이다. 수직선본딩웨이퍼(440)는 수직주소선(450)를 레이저다이오드(420)에 전기적으로 연결하기 위해서 LD어레이(400)의 뒷면에 별로도 부착하는 웨이퍼이다. 수직선본딩웨이퍼(440)와 LD어레이(400)는 본딩 패드(bonding pad)로 접착될 수 있다. 또한 곡면에 접착하기 위해 수직선본딩웨이퍼(440)는 수직방향으로 수직슬릿(460)이 절단 가공 되어 있다.According to Fig. 6, the vertical line bonding wafer 440 is a wafer of the same size as the LD array 400 according to Fig. The vertical line bonding wafer 440 is a wafer which adheres to the rear face of the LD array 400 to electrically connect the vertical address line 450 to the laser diode 420. The vertical line bonding wafer 440 and the LD array 400 may be bonded with a bonding pad. Further, in order to adhere to the curved surface, the vertical line bonding wafer 440 has the vertical slit 460 cut in the vertical direction.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예인 전자식 레이저 스캐너의 웨이퍼를 곡면에 부착한 예를 나타낸 것이다.7 shows an example of attaching a wafer of an electronic laser scanner to a curved surface, which is another embodiment of the present invention.

도 7에 따르면 수직선본딩웨이퍼(440)는 각 수직방향의 줄 가운데를 제외하고는 절단된 구조로 되어 있어, 곡면에 부착이 가능하다. 즉, 수직선본딩웨이퍼(440)는 수직방향의 수직슬릿(460)을 구비하고, LD어레이(400)는 수평방향의 수평슬릿(410)을 구비하고 있어서 평면 상태의 LD어레이(400) 웨이퍼를 반경이 큰 구면과 같은 2차원 곡면상에 부착할 수 있다.Referring to FIG. 7, the vertical line bonding wafer 440 has a cut structure except for the middle of each vertical line, so that it can be attached to a curved surface. That is, the vertical line bonding wafer 440 has the vertical slit 460 in the vertical direction, and the LD array 400 has the horizontal slit 410 in the horizontal direction, Can be attached on a two-dimensional curved surface such as a large spherical surface.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예인 전자식 레이저 스캐너의 동작원리를 나타낸 블록도이다.8 is a block diagram showing an operation principle of an electronic laser scanner according to another embodiment of the present invention.

도 8에 따르면, 레이저 다이오드 어레이(501)의 전면에 마이크로렌즈어레이(500)(Micro lens array)가 부착되어 각 레이저 다이오드의 레이저 광선 빔을 집속(collimate)하여 전방으로 송출한다.Referring to FIG. 8, a micro lens array 500 is attached to the front surface of the laser diode array 501 to collimate the laser beam of each laser diode and forward the laser beam.

이하 전자식 레이저 스캐너의 스캔방법을 자세히 설명한다.Hereinafter, the scanning method of the electronic laser scanner will be described in detail.

전자식 레이저 스캐너의 모든 동작은 시스템 클럭 발진기(515)에 따라 수행되어 전체적인 동기가 유지된다. All operations of the electronic laser scanner are performed in accordance with the system clock oscillator 515 to maintain overall synchronization.

먼저, 레이저 펄스의 송출원리는 다음과 같다.First, the sending principle of the laser pulse is as follows.

스캔 제어 및 영상처리 MCU(514)는 전자식 레이저 스캐너의 핵심부분으로서 전체적인 동작을 제어하고 레이저 송수신 데이터로부터 필요한 정보를 계산, 처리하며 시스템을 관리한다. The scan control and image processing MCU 514 controls the overall operation as an integral part of the electronic laser scanner, calculates and processes necessary information from the laser transmission / reception data, and manages the system.

스캔 제어 및 영상처리 MCU(514)가 보내는 수직(V) 스캔 제어펄스는 9-bit 링 카운터(504)를 통해서 수직 순환 주소를 발생하고, 트랜지스터스위칭게이트(TR Switching Gate)(503)로 전달된다. 트랜지스터스위칭게이트(TR Switching Gate)(503)에서 순차적으로 선택된 게이트의 출력은 전류드라이버(Current Driver)(502)로 들어가 레이저 다이오드를 점등하는데 필요한 펄스전류를 만들어 레이저 다이오드 어레이(501)의 수직(V)축 다이오드 단자로 전류를 공급한다.The vertical (V) scan control pulse from scan control and image processing MCU 514 generates a vertical cyclic address through a 9-bit ring counter 504 and is passed to a transistor switching gate (TR Switching Gate) 503 . The output of the gates sequentially selected in the transistor switching gate (TR Switching Gate) 503 enters the current driver 502 to create the pulse current necessary to light the laser diode, ) Supply current to the axis diode terminal.

동일한 방법으로 스캔 제어 및 영상처리 MCU(514)가 보내는 수평(H) 스캔 제어펄스는 10-bit 링 카운터(506)로 들어가 수평 순환 주소를 발생하여 이 데이터를 정전류제어회로(Constant Current Sink Circuit)(505)로 보낸다. 정전류제어회로(Constant Current Sink Circuit)(505)에서는 수평 순환 주소로 선택된 레이저 다이오드 어레이(501)의 단자를 정전류회로를 통하여 접지시키고, 이 경우 해당되는 수직 및 수평 위치의 레이저 다이오드만이 도통되어 레이저 광선을 송출하게 된다. In the same manner, the horizontal (H) scan control pulse sent from the scan control and image processing MCU 514 is inputted to the 10-bit ring counter 506 to generate a horizontal cyclic address, and this data is sent to a constant current sink circuit (505). In the constant current sink circuit 505, the terminal of the laser diode array 501 selected as the horizontal circulation address is grounded through the constant current circuit. In this case, only the corresponding vertical and horizontal laser diodes are turned on, The light beam is transmitted.

전방으로 송출된 레이저 빔이 목적물에 투사된 다음, 그 반사파가 수광소자(509)로 돌아오게 되는데 반사파의 위치는 송출하는 레이저 다이오드 위치처럼 정교하지 않고, 보통의 경우 난반사도 많이 발생한다. 따라서 수광소자(509)는 경우에 따라 한 개 내지 수개의 수광소자만 사용하는 것이 바람직하다. 수광소자(509)의 바로 앞에는 사용 파장 이외의 다른 파장의 간섭을 없애기 위하여 적외선 필터(IR filter)(507)와 집속 렌즈(508)를 부착한다. 수광소자(509)의 수신 출력은 증폭기(510)를 통과하고 레인지파인더회로(Range Finder Circuit)(511)와 휘도변환기(Luminance ADC)(512)에 입력된다. 레인지파인더회로(Range Finder Circuit)(511)에서는 레이저 광선을 발사한 송출 클럭 펄스인 수직(V)제어펄스의 시각과 수광소자(509)에 도착한 반사펄스 시각 사이의 시간차(TOF: Time-of-Flight) 정보를 측정한다. 측정한 값에 광속을 곱하고 이를 2로 나누어 목적물까지의 거리 값에 비례한 아날로그 전압을 산출하며 이를 아날로그-디지털 변환기(ADC)(513)를 통해 디지털 신호로 변환한다.변환된 데이터는 거리정보(distance 또는 depth 정보)가 되어 3차원 이미지의 Z축을 만드는 데이터로서, 스캔 제어 및 영상처리 MCU(514)로 입력된다. The reflected laser beam is projected on the object and then the reflected wave returns to the light receiving element 509. The position of the reflected wave is not as precise as the position of the laser diode to be transmitted, Therefore, it is preferable that only one to several light receiving elements are used as the light receiving element 509 in some cases. Immediately before the light receiving element 509, an infrared filter (IR filter) 507 and a focusing lens 508 are attached to eliminate interference of wavelengths other than the wavelength of use. The reception output of the light receiving element 509 passes through the amplifier 510 and is input to a range finder circuit 511 and a luminance converter (Luminance ADC) 512. The range finder circuit 511 calculates a time-of-flight (TOF) difference between the time of the vertical (V) control pulse which is the outgoing clock pulse that has emitted the laser beam and the time of the reflection pulse arriving at the light receiving element 509, Flight) information. The measured value is multiplied by the luminous flux and divided by 2 to calculate an analog voltage proportional to the distance to the object and converted into a digital signal through an analog-to-digital converter (ADC) 513. The converted data is converted into distance information distance or depth information) and is input to the scan control and image processing MCU 514 as data for creating the Z axis of the three-dimensional image.

반면, 휘도변환기(Luminance ADC)(512)에 입력된 수광 소자(509)의 출력신호는 수광소자(509)의 출력전압으로 수신된 레이저 광선의 강도(luminance)인 아날로그 전압이고, 이를 디지털 신호로 변환한다. 변환된 디지털 신호는 각 화소(pixel)의 밝기정보이며 스캔 제어 및 영상처리 MCU(514)에 입력된다. On the other hand, the output signal of the light receiving element 509 input to the luminance converter (ADC) 512 is an analog voltage which is the luminance of the laser beam received by the output voltage of the light receiving element 509, Conversion. The converted digital signal is brightness information of each pixel and input to the scan control and image processing MCU 514.

스캔 제어 및 영상처리 MCU(514)는 시스템 클럭 발진기(515)에 맞추어 9-bit 링 카운터(504)와 10-bit 링 카운터(506)으로부터 전송받은 수직(V)주소 및 수평(H)주소 정보와 아날로그-디지털 변환기(ADC)(513) 및 휘도변환기(Luminance ADC)(512)로부터 받은 거리 정보 및 휘도정보를 사용하여 영상 이미지를 처리한다. 처리된 3차원 또는 2차원의 이미지는 디스플레이(516)에서 초당 20~30 프레임의 동영상 이미지를 표현되거나 메모리(57)에 데이터로 저장될 수 있다. The scan control and image processing MCU 514 scales the vertical (V) and horizontal (H) address information received from the 9-bit ring counter 504 and the 10-bit ring counter 506 in synchronization with the system clock oscillator 515, (ADC) 513, and a luminance converter (Luminance ADC) 512. The luminance image data is processed using the distance information and luminance information received from the analog-to-digital converter (ADC) The processed three-dimensional or two-dimensional image may be displayed on the display 516 as a moving image of 20 to 30 frames per second or may be stored as data in the memory 57.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.

10 : 구동부
20 : 결합부
30 : 회전드럼
40 : 회전축
50 : 롤러베어링
60 : 레이저다이오드어레이부
70 : 제어기판
80 : 스위칭소자
100 : 외부하우징
110 : 전면창
120 : 자성방사부
400 : LD어레이
410 : 수평슬릿
420 : 레이저 다이오드
430 : 수평주소선
440 : 수직선본딩웨이퍼
450 : 수직주소선
460 : 수직슬릿10:
20:
30: rotary drum
40:
50: Roller Bearing
60: laser diode array part
70: Control board
80: Switching element
100: outer housing
110: Front window
120: Magnetic scatterer
400: LD array
410: Horizontal slit
420: laser diode
430: horizontal address line
440: Vertical line bonding wafer
450: vertical address line
460: vertical slit

Claims (5)

복수의 레이저 다이오드(LD)가 일직선으로 배치된 적어도 하나 이상의 LD 어레이;
상기 적어도 하나 이상의 LD 어레이가 길이방향으로 배치되고 원기둥의 중심에서 길이방향으로 멀어질수록 단면의 반지름이 작아지는 원기둥형상의 회전드럼;
상기 회전드럼의 하부에 배치되어, 상기 회전드럼의 회전축을 회전하여 상기 회전드럼을 회전하게 하는 구동부;
상기 LD 어레이 상에 적어도 하나 이상 배치되어, 상기 LD에서 방사된 빛 중 반사된 빛을 수신하는 수광부를 포함하고, 상기 구동부가 상기 회전드럼을 회전시키는 경우, 상기 적어도 하나 이상의 LD 어레이 중 하나의 어레이의 LD가 빛을 방사하고, 상기 수광부가 반사된 빛을 수신하는 전자-기계 결합식 레이저 스캐너.
At least one LD array in which a plurality of laser diodes (LD) are arranged in a straight line;
A cylindrical rotary drum in which the at least one LD array is arranged in the longitudinal direction and the radius of the cross section decreases as the LD array is further away from the center of the column in the longitudinal direction;
A driving unit disposed at a lower portion of the rotary drum for rotating the rotary shaft of the rotary drum to rotate the rotary drum;
And at least one light receiving unit disposed on the LD array for receiving reflected light of light emitted from the LD, wherein when the driving unit rotates the rotary drum, one of the at least one LD array Wherein the LD of the laser light emits light and the light receiving unit receives the reflected light.
제 1항에 있어서,
상기 회전드럼 및 상기 구동부가 내부에 배치되는 하우징을 더 포함하고, 상기 하우징의 전면에 배치되어 자기장을 방사하는 자성방사부를 더 포함하는 전자-기계 결합식 레이저 스캐너.
The method according to claim 1,
The electro-mechanical coupling type laser scanner according to claim 1, further comprising: a housing having the rotary drum and the driving unit disposed therein; and a magnetic radiation unit disposed on a front surface of the housing to radiate a magnetic field.
제 2항에 있어서,
상기 회전드럼의 상부면에서, 상기 LD 어레이에 근접하는 곳에 배치되어, 상기 자성방사부가 방사하는 자성에 의해, 근접하여 배치되는 상기 LD 어레이를 스위칭하는 적어도 하나 이상의 스위칭소자를 더 포함하는 전자-기계 결합식 레이저 스캐너.3. The method of claim 2,
Further comprising at least one switching element disposed on the upper surface of the rotary drum, the at least one switching element being disposed in proximity to the LD array for switching the LD array disposed close by the magnetism emitted by the magnetic radiation section Combined laser scanner. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 LD 어레이의 수와 상기 구동부가 상기 회전드럼을 회전시키는 속도에 따라 스캔속도가 정해지는 전자-기계 결합식 레이저 스캐너.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the scanning speed is determined according to the number of the LD arrays and the speed at which the driving unit rotates the rotary drum.
레이저 스캐너에 사용되고, 각 레이저 다이오드가 2차원 평면에 배열되는 레이저 다이오드 어레이에 있어서,
상기 레이저 다이오드 어레이는 중심부를 제외하고는 행방향으로 절단되고, 절단된 행의 일측단에 수평주소선을 구비하며,
상기 레이저 다이오드 어레이의 후면에 부착되는 수직선본딩웨이퍼를 포함하여 이루어지고,
상기 수직선본딩웨이퍼는 중심부를 제외하고는 열방향으로 절단되고, 절단된 열의 일측단에 수직주소선을 구비한 레이저 다이오드 어레이. In a laser diode array used in a laser scanner, in which each laser diode is arranged in a two-dimensional plane,
Wherein the laser diode array is cut in a row direction except for a center portion and has a horizontal address line at one end of a cut line,
And a vertical line bonding wafer attached to a rear surface of the laser diode array,
Wherein the vertical line bonding wafer is cut in the column direction except for the center portion and has a vertical address line at one end of the cut line.
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