KR101880355B1

KR101880355B1 - 모션 검출 장치

Info

Publication number: KR101880355B1
Application number: KR1020160093437A
Authority: KR
Inventors: 유태경; 김대원
Original assignee: 유태경
Priority date: 2016-03-24
Filing date: 2016-07-22
Publication date: 2018-07-19
Also published as: KR20170112884A

Abstract

모션 검출 장치가 개시된다. 이 모션 검출 장치는, 용기 내 일 영역을 점유하는 제1 유동성 매질; 상기 용기 내 타 영역을 점유하는 제2 유동성 매질; 상기 제1 유동성 매질 내에 광을 공급하는 적어도 하나의 광원; 상기 제1 유동성 매질과 상기 제2 유동성 매질 사이에서 상기 용기의 움직임에 의해 상기 광원에 대한 기울기가 변화하는 계면; 상기 광원에서 나와 상기 제1 유동성 매질과 상기 계면을 차례로 통과한 광의 세기 각각을 해당 위치에서 측정하는 복수의 광 디텍터; 및 상기 복수의 광 디텍터의 상기 계면 상의 각 위치에 대한 광 세기 정보로 모션 정보를 획득하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

모션 검출 장치{motion detecting apparatus}

본 발명은 모션 검출 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 유동하는 액체와 그 액체를 통과하는 빛을 이용하여 객체의 모션을 검출하는 모션 검출 장치에 관한 것이다.

최근 수년 동안 3차원 공간 내에서 여러 축 방향으로 자유 운동하는 객체의 모션을 검출할 수 있는 장치에 대해 다양하고 많은 연구와 개발이 있어 왔다. 이러한 장치로는 대표적으로 자이로스코프가 있다.

통상적으로, 자이로스코프는 가속도 센서와 함께 이용되어 객체의 모션과 관련한 다양한 필요 정보들을 제공하며, 최근 스마트폰, 리모컨, 비행기나 위성의 자세제어 장치 등에 광범위하게 사용되고 있다. 자이로스코프는 크게 기계식, 광학식 및 미소 전자 기계식으로 구분되며, 공히 회전하는 물체의 역학운동을 이용한 개념으로 위치 측정과 방향 설정 등에 요구되는 모션 검출에 이용된다.

하지만, 자이로스코프 등 기존 모션 검출 장치는 높은 전력과 높은 비용이 요구되는 단점이 있다. 또한, 움직이는 물체의 다양한 거동을 측정하기 위해서는 한 종류의 모션 검출 장치(센서)로는 한계가 있어 여러 유형의 센서를 함께 이용하는 것이 요구된다.

따라서 당해 기술 분야에는 비용을 줄일 수 있고 기존 모션 측정 방식의 한계와 문제점을 줄일 수 있는 모션 검출 장치에 대한 필요성이 여전히 존재한다.

US8,013,895(2011. 09. 06.) US7,689,378(2010. 03. 20.)

본 발명이 해결하고자 하는 하나의 과제는 유동하는 액체와 그 액체를 통과하는 빛을 이용하여 객체의 모션을 검출할 수 있도록 구성되어, 경제적이면서도 기존 모션 검출 장치의 문제점을 줄일 수 있는 모션 검출 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 모션 검출 장치는, 용기 내 일 영역을 점유하는 제1 유동성 매질; 상기 용기 내 타 영역을 점유하는 제2 유동성 매질; 상기 제1 유동성 매질 내에 광을 공급하는 적어도 하나의 광원; 상기 제1 유동성 매질과 상기 제2 유동성 매질 사이에서 상기 용기의 움직임에 의해 상기 광원에 대한 기울기가 변화하는 계면; 상기 광원에서 나와 상기 제1 유동성 매질과 상기 계면을 차례로 통과한 광의 세기 각각을 해당 위치에서 측정하는 복수의 광 디텍터; 및 상기 복수의 광 디텍터의 상기 계면 상의 각 위치에 대한 광 세기 정보로 모션 정보를 획득하는 컨트롤러를 포함한다.

일 실시예에 따라, 상기 용기가 수평인 상태에서, 상기 복수의 광 디텍터 각각과 상기 계면 사이의 최단 거리는 일정하게 정해진다.

일 실시예에 따라, 상기 적어도 하나의 광원은 상기 복수의 광 디텍터가 배열된 2차원 영역을 커버하는 면광원이거나 상기 복수의 광 디텍터 각각에 대응되는 점광원일 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 복수의 광 디텍터는 동일 평면상에서 행렬 배열된다.

일 실시예에 따라, 상기 복수의 광 디텍터 각각은 동일 평면 상에 위치한 복수의 광 디텍터 그룹에 포함되되, 복수의 광 디텍터 그룹 각각은 동일 평면 상에서 행렬 배열된 광 디텍터들을 포함하며, 상기 용기는 상기 복수의 광 디텍터 그룹에 대응되는 복수의 섹션으로 구획되며, 상기 용기 내 복수의 섹션 각각은 다른 섹션에 대해 격리된 제1 유동성 매질을 포함한다.

일 실시예에 따라, 상기 복수의 광 디텍터 각각은 동일 평면 상에서 중심에 대해 서로 다른 반지름을 갖는 동심원들에 위치한 복수의 광 디텍터 그룹에 포함되되, 복수의 광 디텍터 그룹은 각 동심원을 따라 배열된 광 디텍터들을 포함하며, 상기 용기는 상기 복수의 광 디텍터 그룹에 대응되는 복수의 섹션으로 구획되며, 상기 용기 내 복수의 섹션 각각은 다른 섹션에 대해 격리된 제1 유동성 매질을 포함한다.

일 실시예에 따라, 상기 용기는 상기 제1 유동성 매질과 접해 있는 하판과 상기 제2 유동성 매질과 접해 있는 상판을 포함하며, 상기 광원은 상기 하판에 고정되고 상기 복수의 디텍터는 상기 상판에 고정되며, 상기 하판과 상기 상판은 광 투과성을 갖는다.

일 실시예에 따라, 상기 복수의 광 디텍터 각각은 동일 평면 상에서 중심축선에 대해 서로 다른 반지름을 갖는 동심원들에 위치한 복수의 광 디텍터 그룹에 포함되되, 복수의 광 디텍터 그룹은 각 동심원을 따라 배열된 광 디텍터들을 포함하며, 상기 중심축선 상에 힌지점이 제공되며, 상기 힌지점을 중심으로 상기 용기가 여러 각도에서 선회한다.

일 실시예에 따라, 상기 제1 유동성 매질은 액체이고 상기 제2 유동성 매질은 기체일 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 제1 유동성 매질은 물이고 상기 제2 유동성 매질은 공기일 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 적어도 하나의 광원은 상기 복수의 광 디텍터와 일대일 대응되게 배열된다.

일 실시예에 따라, 상기 용기는 복수의 섹션으로 구획되며, 상기 복수의 섹션 중 두개 이상의 섹션은 바닥의 높이가 다르게 형성되고, 상기 두개 이상의 섹션 내에 있는 제1 유동성 매질들은 서로 다른 높이를 갖는다.

본 발명에 따른 모션 검출 장치는 액체와 그 액체를 통과하는 빛을 이용하여 객체의 모션을 검출할 수 있도록 구성되어, 경제적이면서도 기존 모션 검출 장치의 문제점을 줄일 수 있다. 본 발명의 다른 이점이나 효과는 이하 설명에서 충분히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 모션 검출 장치를 수평 상태에서 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 모션 검출 장치를 수평이 아닌 상태에서 도시한 단면도이고,
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 모션 검출 장치의 광 디텍터 배열을 XY 평면 좌표 상에 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 모션 검출 장치를 수평 상태에서 도시한 단면도이고,
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 모션 검출 장치를 수평이 아닌 상태에서 도시한 단면도이고,
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 모션 검출 장치의 광 디텍터들이 용기의 섹션에 대응되게 그룹으로 배열된 상태를 도시한 도면이고,
도 7은 본 발명의 실시예 3을 설명하기 위한 도면이고,
도 8은 본 발명의 실시예 4에 따른 모션 검출 장치를 수평 상태에서 도시한 단면도이고,
도 9는 본 발명의 실시예 4에 따른 모션 검출 장치를 수평이 아닌 상태에서 도시한 단면도이며,
도 10은 본 발명의 실시예 4에 따른 모션 검출 장치의 광 디텍터 배열을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 5에 따른 모션 검출 장치를 설명하기 위한 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.

[실시예 1]

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 모션 검출 장치는, 임의의 물체의 모션을 검출하기 위한 장치로서, 용기(2)와, 광원(4)과, 복수의 광 디텍터(6)와, 컨트롤러(8)를 포함한다. 또한, 상기 모션 검출 장치는 상기 용기(2) 내 하부 영역을 점유하는 제1 유동성 매질(100)과, 상기 용기(2) 내 상부 영역을 점유하는 제2 유동성 매질(200)과, 상기 제1 유동성 매질(100)과 상기 제2 유동성 매질(200) 사이에서 상기 용기(2)의 움직임에 의해 상기 광원(4)에 대한 기울기가 변화하는 계면(300)을 포함한다.

상기 용기(2)는 상판(24) 및 하판(22)과 네개의 측벽들을 포함하는 직육면체 또는 정육면체 형태로 이루어질 수 있다. 상기 용기(2)의 상판(24)과 하판(22)은 투명 플라스틱, 석영 또는 유리와 같이 광을 투과할 수 있는 재료로 형성된다. 상기 제1 유동성 매질(100)은, 유동성을 가지면서 특정 광 굴절률을 갖는 광 투과성 액체가 선호되며, 본 실시예에서는, 광 굴절율 1.333인 물이 이용된다. 또한, 상기 제2 유동성 매질(200)은 굴절율 1.0의 공기가 선호된다. 계면(300)은 굴절율이 다른 두 매질, 즉, 제1 유동성 매질(100)과 제2 유동성 매질(200) 사이에 형성된다. 제2 유동성 매질(200)에서의 광 속도가 제1 유동성 매질(100)에서의 광 속도보다 큰 것이 바람직하다.

상기 광원(4)은, 상기 제1 유동성 매질(100)에 광을 공급하는 것으로서, 본 실시예에서는, 상기 용기(2)의 투광성 하판(22) 저면에 수평으로 고정 설치되며, 상기 복수의 광 디텍터(6)가 배치된 영역을 전체적으로 덮는 면광원으로 이루어진다. 하지만, 상기 광원(4)이 상기 복수의 광 디텍터(6) 각각에 일대일 대응되는 점광원들을 포함하여 이루어질 수도 있다.

복수개의 발광다이오드 또는 레이저다이오드 각각을 점광원으로 이용하거나 또는 복수개의 발광다이오드 또는 레이저다이오드를 광학부재와 연결하여 면광원으로 이용할 수도 있다. 발광다이오드 또는 레이저다이오드를 이용한 광원 대신에 OLED(Organic Light Emitting Diode)와 같은 다른 종류의 면광원체를 이용하는 것도 고려될 수 있다.

상기 광원(4)이 광을 발하는 레벨은 상기 투광성 하판(22) 저면에 상응하는 일정 레벨로 정해지고 상기 복수의 광 디텍터(6)가 광을 받는 레벨은 상기 투광성 상판(24)의 상면에 상응하는 일정 레벨로 정해진다.

상기 용기(2)의 수평 여부와 상관없이, 상기 광원(4)에서 상기 광 디텍터(6) 각각에 이르는 수직 최단 거리 H는 모두 일정하게 정해진다. 또한, 수평 상태에서 상기 광원(4)으로부터 상기 계면(300)에 이르는 광원-계면 거리는 h1으로 일정하고, 수평 상태에서, 상기 복수의 광 디텍터(6) 각각으로부터 계면(300)에 이르는 디텍터-계면 거리는 h2로 일정하다. 이때, H = h1 + h2이다.

물체가 움직여 그 물체에 속한 용기(2)에 연속적인 움직임이 생기는 경우, 계면(300)에는 여러 축 방향으로 기울기가 발생한다. 특정 단면에서, 도 1에 도시된 수평 상태로부터 도 2에 도시된 상태로 θ도의 기울기가 발생하면, 광원(4)에 대한 계면(300)의 기울기 변화에 의해, 광원-계면 거리 h1와 디텍터-계면 거리 h2는 위치에 따라 달라진다. 즉, 광원(4)과 디텍터(6) 사이의 수직 거리는 일정한 상태에서, 광이 제1 유동성 매질(100)을 통과하는 거리, 즉, 광원-계면 거리 h1가 변화하게 된다.

광원(4)에 대한 계면(300)의 기울기에 의해 계면(300)의 특정 위치에서 광이 제1 유동성 매질(100)에 흡수되는 양이 증가되면, 해당 위치의 광 디텍터(6)에서 측정된 광 세기는 감소될 것이며, 반대의 경우, 광 디텍터(6)에서 측정된 광 세기는 증가될 것이다. 광이 계면(300)을 통과하는 과정에서 제1 유동성 매질(100)에 흡수되는 양이 커질수록 광 디텍터(6)에서 측정되는 광 세기는 감소된다. 광원(4)에서 방출되는 광의 세기를 P, 계면 높이 및 기울기에 따르는 제1 유동성 매질(100)의 광 흡수율을 라 하고 제2 유동성 매질(200)과 용기(2)의 상판(22) 및 하판(24)에서 광 전달에 대한 저항이 0인 경우로 가정하면, 광 디텍터(6)에서 측정되는 광의 세기 P는 I = P × (1 - α)로 정해진다. 광 흡수율을 를 결정하는 요소로는 광원(4)과 계면(300) 간 거리에 의한 손실과 제1 유동성 매질(100)과 제2 유동성 매질(200)의 굴절률 차이에 의한 내부 전반사로 인한 손실을 포함한다.

다시 말해, 용기(2)가 놓여 있는 임의의 면에 대하여 용기(2)가 θㅀ만큼 기울어지면, 액체인 제1 유동성 매질(100)이 도 2에 도시된 것과 같이 기울어져서, 광원(4)에서 출발한 광이 복수의 광 디텍터(6) 각각에서 검출됨에 있어서, 해당 경로로 진행하는 광은 계면(300)의 높이 차에 의해 서로 다른 광 흡수율(1, 2, 3,...n)로 제1 유동성 매질(100)에 흡수된다. 이와 같은 광 흡수율(1, 2, 3,...n)의 차이로 인해, 서로 다른 경로로 진행한 후 광 디텍터(6)에 의해 측정된 광의 세기는 상호 달라진다.

도 3은 복수의 광 디텍터가 행렬 배열된 형태를 XY 평면 좌표계 상에 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 광 디텍터(6)는 광 투과성을 갖는 용기(2)의 상판 상에 행렬(matrix)로 되어, 각각이 XY 평면 좌표계의 좌표점들을 형성한다. 즉, 복수의 광 디텍터(6)는 X축 방향으로 1부터 6까지 배열되고 Y축 방향으로도 1부터 6까지 배열되어 전술한 좌표점들을 형성할 수 있다.

예컨대, 기울기 변화에 의해, A점과 B점이 C점과 D점보다 낮게 기울어져 있고 A점이 B점과 높이가 같아지고 C점이 D점과 높이가 같아지는 경우, (X1, Y1), (X1, Y2), (X1, Y3),...,(X1, Y6)의 광 세기가 가장 크게 나타난다. 기울기의 변화에 의해, A점과 C점이 B점과 D점보다 낮게 기울어져 있고 A점이 C점과 높이가 갖고 B점이 D점과 높이가 같아지는 경우, (X1, Y1), (X2, Y1), (X3, Y1),...,(X6, Y1)의 광 세기가 가장 크게 나타난다. 기울기 변화에 의해, A점 높이가 가장 낮고 D점 높이가 가장 높은 경우에는, (X1, Y1)의 광 세기가 가장 크게 나타나고, (X6, Y6)의 광 세기가 가장 작게 나타난다. 이와 같이, 복수의 광 디텍터(6)를 평면 XY 좌표계의 좌표점을 한정하도록 행렬 배열하면, 광원(4; 도 1 및 도 2 참조)에서 제1 유동성 매질(100; 도 1 및 도 2 참조)과 계면(300; 도 1 및 도 2 참조)을 통과하는 광의 세기를 상기 행렬 배열된 광 디텍터(6)로 검출하여 계면(300)의 다양한 기울기 변화를 실시간 측정하여 이를 통해 물체의 모션을 검출할 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 컨트롤러(8)는, 각 광 디텍터(6)가 위치하는 점에 해당하는 XY 평면 좌표점에 해당하는 광 세기의 신호를 상기 광 디텍터(5)로부터 받아 처리함으로써 상기 용기(2)가 속해 있는 임의의 물체의 모션을 검출할 수 있다.

[실시예 2]

앞선 실시예 1에서와 같이 넓은 용기(2)에 채워진 제1 유동성 매질(100) 및 그에 의해 정해진 넓은 계면(300)에 대하여 과도하게 많은 수의 광 디텍터(6)를 행렬 배열로 배치하는 경우, 제1 유동성 매질(100)의 액체 특성 상 해당 영역에 있는 광 디텍터(6)는 물론이고 그와 인접해 있는 다른 영역의 광 디텍터(6)의 광 세기 측정에 영향을 줄 수 있다. 즉, 특정 광 디텍터(6)로 진행하는 광에만 영향을 미쳐야하는 계면이 다른 광 디텍터(6)로 진행하는 광에도 영향을 끼침으로써 정확한 광 세기 측정이 방해될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 용기(2)는 파티션(25)에 의해 동일 면적을 갖는 복수의 섹션(2S)으로 구획된다. 각각의 섹션(2S)은 앞선 실시예의 용기가 그러하듯이 하부에 제1 유동성 매질(100)이 채워지고 상부에 제2 유동성 매질(200)인 공기가 채워진다. 그리고 제1 유동성 매질(100)과 제2 유동성 매질(200) 사이에는 제1 유동성 매질(100)의 유동에 의해 기울기가 변하는 계면(300)이 형성된다. 각 섹션(2S)은 다른 섹션(2S)으로부터 격리되므로 다른 섹션(2S)에 있는 제1 유동성 매질(100)인 액체의 영향을 받지 않는다.

도 6을 참조하면, 상기 용기(2)의 상부에는 상기 복수의 섹션(2S)에 대응되는 복수의 광 디텍터 그룹(G; 하나만 이점쇄선 사각형 안에 나타냄)이 동일 평면 상에 마련되며, 상기 복수의 광 디텍터(6) 각각은 상기 복수의 광 디텍터 그룹(G) 각각에 포함된다. 상기 복수의 광 디텍터 그룹(G) 각각은 동일 평면 상에서 행렬 배열된 광 디텍터(6)들을 포함한다. 따라서, 광 디텍터 그룹(G) 각각에 속한 적은 수의 광 디텍터(6)들이 해당 섹션(2S)의 제1 유동성 매질(100; 도 4 및 도 5 참조)과 계면(300; 도 4 및 도 5 참조)을 통과한 광을 받아 광 세기를 측정하며, 따라서, 다른 섹션(2S)에 있는 제1 유동성 매질에 의한 방해를 최소화할 수 있다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 보여지는 부분을 두개 이상의 섹션(2S)으로 구분하여 각각의 섹션(2S)에 대한 광 세기 측정치 값을 구분하여 하나로 조절할 수 있다. 각 섹션(2S)에 대응되게 하나 이상의 광 디텍터(6)와 하나 이상의 광원(4)이 배치된다. 각 섹션(2S)에서의 계면(300) 기울기는 타 섹션(2S)의 기울기에 대해 독립적이며, 각 기울기에 의하여 각 섹션(2S)에서의 위치값은 개별적으로 제어 가능할 것이다. 여기에서도, 각각의 섹션(2S)은 그루핑(grouping)이 가능하고, 각 그룹(G)은 인접한 그룹과 수치를 비교하여 조절 가능하다.

[실시예 3]

본 실시예에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이, 원형 용기(2)는 하나의 중심축선에 대하여 다른 반지름을 갖도록 배치된 복수의 파티션(25a, 25b, 25c)에 의해 복수의 섹션(2a, 2b, 2c, 2d)으로 구획된다. 각각의 섹션(2a, 2b, 2c, 2d)은 앞선 실시예의 용기(2)가 그러하듯이 하부에 제1 유동성 매질(100;도 1 참조)이 채워지고 상부에 제2 유동성 매질(200;도 1 참조)인 공기가 채워진다. 그리고 제1 유동성 매질과 제2 유동성 매질 사이에는 제1 유동성 매질의 유동에 의해 기울기가 변하는 계면(300; 도 1 참조)이 형성된다. 각 섹션(2a, 2b, 2c 또는 2d)은 다른 섹션으로부터 격리되므로 다른 섹션에 있는 제1 유동성 매질 액체의 영향을 받지 않는다.

상기 용기(2)의 상부에는 상기 복수의 섹션(2a, 2b, 2c, 2d)에 대응되는 복수의 광 디텍터 그룹(G1, G2, G3, G4)이 동일 평면 상으로 마련되며, 상기 복수의 광 디텍터(6) 각각은 상기 복수의 광 디텍터 그룹(G1, G2, G3, G4) 각각에 포함된다. 상기 복수의 광 디텍터 그룹(G1, G2, G3, G4) 중 중심에 위치한 그룹(G1)을 제외한 나머지 그룹의 광 디텍터(6)들은 동일 평면 상에서 원환형으로 배열된다. 따라서, 광 디텍터 그룹(G1, G2, G3, G4) 각각에 속한 적은 수의 광 디텍터(6)들이 해당 섹션(2a, 2b, 2c 또는 2d)의 제1 유동성 매질(100; 도 1 참조)과 계면(300; 도 1 참조)을 통과한 광을 받아 광 세기를 측정하며, 따라서, 다른 섹션에 있는 제1 유동성 매질에 의한 방해를 최소화할 수 있다.

다시 말해, 상기 복수의 광 디텍터 각각은 동일 평면 상에서 중심축선에 대해 서로 다른 반지름을 갖는 동심원들에 위치한 복수의 광 디텍터 그룹(G1, G2, G3, G4)에 포함되되, 복수의 광 디텍터 그룹(G1, G2, G3, G4)은 각 동심원을 따라 배열된 광 디텍터(6)들을 포함하며, 상기 용기(2)는 상기 복수의 광 디텍터 그룹(G1, G2, G3, G4)에 대응되는 복수의 섹션(2a, 2b, 2c, 2d)으로 구획되며, 상기 용기(2) 내 복수의 섹션(2a, 2b, 2c, 2d) 각각은 다른 섹션에 대해 격리된 제1 유동성 매질을 포함한다.

[실시예 4]

앞선 실시예들 마찬가지로, 본 실시예에 따른 모션 검출 장치는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 임의의 물체의 모션을 검출하기 위한 장치로서, 용기(2)와, 광원(4)과, 복수의 광 디텍터(6)와, 컨트롤러(8)를 포함한다. 또한, 상기 모션 검출 장치는 상기 용기(2) 내 하부 영역을 점유하는 제1 유동성 매질(100)과, 상기 용기(2) 내 상부 영역을 점유하는 제2 유동성 매질(200)과, 상기 제1 유동성 매질(100)과 상기 제2 유동성 매질(200) 사이에서 상기 용기(2)의 움직임에 의해 상기 광원(4)에 대한 기울기가 변화하는 계면(300)을 포함한다.

또한, 상기 용기(2)는 하판(22) 및 상판(24)과 원형 측벽을 포함하는 원통형으로 이루어진다. 그리고, 상기 용기(2)의 하판(22)과 상판(24)은 투명 플라스틱, 석영 또는 유리와 같이 광을 투과할 수 있는 재료로 형성된다. 특히, 상기 용기(2)는 중심축선(z) 상에 위치한 힌지점(7)을 중심으로 360도 전방향에 걸쳐 상하 선회가능하게 구성된다.

또한, 상기 복수의 광 디텍터(6) 각각은, 용기(2)가 360도 전 방향에 걸쳐 수평인 상태에서, 동일 평면 상에서 중심축선(z)에 대해 서로 다른 반지름을 갖는 동심원들에 위치한 복수의 원형 광 디텍터 그룹에 포함되되, 복수의 원형 광 디텍터 그룹은 각 동심원을 따라 배열된 광 디텍터(6)들을 포함한다. 위와 같이 하면, 힌지점(7)을 중심으로 360도 전 범위에 걸쳐 용기(2)의 기울기에 따른 제1 유동성 매질(100) 상의 계면(300) 변화를 실시간으로 그리고 3차원적으로 파악할 수 있다. 본 실시예의 나머지 구성 및 작용은 앞선 실시예들을 그대로 따를 수 있으며, 따라서, 중복을 피하기 위해 그 설명이 생략된다.

[실시예 5]

본 실시예에 따른 모션 검출 장치는, 도 11에 도시된 바와 같이, 용기(2)와, 복수개의 발광소자(42)들을 포함하는 광원과, 복수의 광 디텍터(6)와, 컨트롤러(8)를 포함한다.

용기(2)는 파티션(25)에 의해 동일 면적을 갖는 복수의 섹션(2S)으로 구획된다. 각각의 섹션(2S)은 하부에 제1 유동성 매질(100)이 채워지고 상부에 제2 유동성 매질(200)인 공기가 채워진다. 그리고 제1 유동성 매질(100)과 제2 유동성 매질(200) 사이에는 제1 유동성 매질(100)의 유동에 의해 기울기가 변하는 계면(300)이 형성된다. 각 섹션(2S)은 다른 섹션(2S)으로부터 격리되므로 다른 섹션(2S)에 있는 제1 유동성 매질(100)인 액체의 영향을 받지 않는다. 복수개의 발광소자들(42) 각각과 상기 복수의 광 디텍터(6)은 섹션(2S) 각각에 대응되게 제공될 수 있다.

앞선 제2 실시예에서, 용기(2)의 바닥이 일정한 높이를 가져 용기(2)의 여러 섹션(2S)들에 채워진 제1 유동성 매질(100)의 Z축 방향으로 높이가 일정했던 것과 달리, 본 실시예의 경우, 두개 이상의 섹션(2S)들은 바닥면 높이가 서로 다르도록 형성되며, 이에 따라, 바닥면 높이가 다른 섹션(2S)들에 채워진 제1 유동성 매질(2S)의 높이도 차이를 갖는다.

복수의 광 디텍터(6) 각각은 발광소자(42) 각각에서 나와 각 섹션(2S)에서 제1 유동성 매질(100), 계면(300) 및 제2 유동성 매질(200)을 통과하는 광을 측정한다. 각 섹션(2S)이 다른 섹션들과 다른 위치에 있으므로, 물체의 움짐임에 따른 해당 섹션(2S) 내 제1 유동성 매질(100)의 거동은 다른 섹션들의 제1 유동성 매질(100)의 거동과 차이를 나타낸다.

이러한 조건 하에서, 복수의 광 디텍터(6)는 복수의 발광소자(42)에서 나와 제1 유동성 매질(100), 계면(300) 및 제2 유동성 매질(200)을 통과하는 광을 측정함으로써, 제1 유동성 매질(100)의 높이가 다른 여러 섹션(S)에서 연속적으로 변화하는 제1 유동성 매질(100)의 높이를 측정하며, 이 높이 측정에 의해, X축 방향과 Y축 방향은 물론이고 Z축 방향도 포함하는 물체의 3차원적인 거동을 신뢰성 있게 측정할 수 있다.

2: 용기 4: 광원
6: 광 디텍터 8: 컨트롤러
100: 제1 유동성 매질 200: 제2 유동성 매질
300: 계면

Claims

용기 내 일 영역을 점유하는 제1 유동성 매질;
상기 용기 내 타 영역을 점유하고 상기 제1 유동성 매질보다 굴절률이 작은 제2 유동성 매질;
상기 제1 유동성 매질 내에 광을 공급하는 적어도 하나의 광원;
상기 제1 유동성 매질과 상기 제2 유동성 매질 사이에서 상기 용기의 움직임에 의해 상기 광원에 대한 기울기가 변화하는 계면;
상기 광원에서 나와 상기 제1 유동성 매질과 상기 계면을 차례로 통과한 광의 세기 각각을 해당 위치에서 측정하는 복수의 광 디텍터; 및
상기 복수의 광 디텍터의 상기 계면 상의 각 위치에 대한 광 세기 정보로 모션 정보를 획득하는 컨트롤러를 포함하며,
상기 광 세기는 상기 광원과 상기 계면 사이의 거리가 커질수록 작아지고,
상기 용기가 수평인 상태에서, 상기 복수의 광 디텍터 각각과 상기 계면 사이의 최단 거리는 일정하며,
상기 적어도 하나의 광원은 상기 복수의 광 디텍터가 배열된 2차원 영역을 커버하는 면광원인 것을 특징으로 하는 모션 검출 장치
삭제
삭제
용기 내 일 영역을 점유하는 제1 유동성 매질;
상기 용기 내 타 영역을 점유하고 상기 제1 유동성 매질보다 굴절률이 작은 제2 유동성 매질;
상기 제1 유동성 매질 내에 광을 공급하는 적어도 하나의 광원;
상기 제1 유동성 매질과 상기 제2 유동성 매질 사이에서 상기 용기의 움직임에 의해 상기 광원에 대한 기울기가 변화하는 계면;
상기 광원에서 나와 상기 제1 유동성 매질과 상기 계면을 차례로 통과한 광의 세기 각각을 해당 위치에서 측정하는 복수의 광 디텍터; 및
상기 복수의 광 디텍터의 상기 계면 상의 각 위치에 대한 광 세기 정보로 모션 정보를 획득하는 컨트롤러를 포함하며,
상기 광 세기는 상기 광원과 상기 계면 사이의 거리가 커질수록 작아지고,
상기 용기가 수평인 상태에서, 상기 복수의 광 디텍터 각각과 상기 계면 사이의 최단 거리는 일정하며,
상기 적어도 하나의 광원은 상기 복수의 광 디텍터 각각에 대응되는 복수의 점광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 검출 장치.
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서, 상기 복수의 광 디텍터는 동일 평면 상에서 행렬 배열되는 것을 특징으로 하는 모션 검출 장치.
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서, 상기 복수의 광 디텍터 각각은 동일 평면 상에 위치한 복수의 광 디텍터 그룹에 포함되되, 상기 복수의 광 디텍터 그룹 각각은 동일 평면 상에서 행렬 배열된 광 디텍터들을 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 검출 장치.
청구항 6에 있어서, 상기 용기는 상기 복수의 광 디텍터 그룹에 대응되는 복수의 섹션으로 구획되며, 상기 용기 내 복수의 섹션 각각은 다른 섹션에 대해 격리된 제1 유동성 매질을 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 검출 장치.
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서, 상기 복수의 광 디텍터 각각은 동일 평면 상에서 중심에 대해 서로 다른 반지름을 갖는 동심원들에 위치한 복수의 광 디텍터 그룹에 포함되되, 복수의 광 디텍터 그룹은 각 동심원을 따라 배열된 광 디텍터들을 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 검출 장치.
청구항 8에 있어서, 상기 용기는 상기 복수의 광 디텍터 그룹에 대응되는 복수의 섹션으로 구획되며, 상기 용기 내 복수의 섹션 각각은 다른 섹션에 대해 격리된 제1 유동성 매질을 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 검출 장치.
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서, 상기 용기는 상기 제1 유동성 매질과 접해 있는 하판과 상기 제2 유동성 매질과 접해 있는 상판을 포함하며, 상기 광원은 상기 하판에 고정되고 상기 복수의 디텍터는 상기 상판에 고정되며, 상기 하판과 상기 상판은 광 투과성을 갖는 것을 특징으로 하는 모션 검출 장치.
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서, 상기 복수의 광 디텍터는 동일 평면 상에서 중심축선에 대해 서로 다른 반지름을 갖는 동심원들을 따라 배열되는 것을 특징으로 하는 모션 검출 장치.
청구항 11에 있어서, 상기 중심축선 상에 힌지점이 제공되며, 상기 힌지점을 중심으로 상기 용기가 여러 각도에서 선회하는 것을 특징으로 하는 모션 검출 장치.
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서, 상기 제1 유동성 매질은 액체이고 상기 제2 유동성 매질은 기체인 것을 특징으로 하는 모션 검출 장치.
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서, 상기 제1 유동성 매질은 물이고 상기 제2 유동성 매질은 공기인 것을 특징으로 하는 모션 검출 장치.
삭제
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서, 상기 용기는 복수의 섹션으로 구획되며, 상기 복수의 섹션 중 두개 이상의 섹션은 바닥의 높이가 다르게 형성되고, 상기 두개 이상의 섹션 내에 있는 제1 유동성 매질들은 서로 다른 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 모션 검출 장치.