KR101988653B1

KR101988653B1 - 삼파장 레이저 탐조장치

Info

Publication number: KR101988653B1
Application number: KR1020180093271A
Authority: KR
Inventors: 지인호
Original assignee: 태창엔이티 주식회사
Priority date: 2018-08-09
Filing date: 2018-08-09
Publication date: 2019-06-14

Abstract

삼파장 레이저 탐조장치에 관한 것으로, R, G, B 단색파장의 레이저 빔을 조사하는 레이저부, 각 단색파장의 레이저 빔을 각각 입사받아 발광하고 백색의 레이저 빔을 발생하는 발광유닛 및 상기 백색의 레이저 빔을 원거리로 조사하는 빔 조사부를 포함하는 구성을 마련하여, 피사체에 조사되는 백색 레이저 빔의 R, G, B 삼파장대역에서 빛의 강도를 높여서 색 온도를 조절하여 사용자의 눈 피로도를 감소시키고, 장시간 작업으로 인한 시각 손상을 예방할 수 있다.

Description

삼파장 레이저 탐조장치{THREE WAVE LENGTH LASER SEARCHLIGHT UNIT}

본 발명은 레이저 탐조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 R, G, B 레이저 다이오드를 이용해서 백색의 레이저 빔을 주사하여 피사체를 탐조하는 삼파장 레이저 탐조장치에 관한 것이다.

야간에 물체 인식을 위하여 여러 종류의 광원을 사용하고 있다. 멀리 떨어져 있는 피사체의 인식을 위하여 좀 더 밝은 광원이 필요하다. 일반적으로 먼 거리까지 빛을 보낼 수 있는 광원으로, 제논 서치라이트 등이 이용된다.

그러나 제논 서치 라이트는 방전 효과를 이용한 것으로서, 장시간 사용이 어려우며, 소비전력에 비하여 효율이 떨어진다.

그 이유는 백색광이기 때문에 백색광의 각 파장끼리 간섭을 일으켜 빛이 멀리 도달할 수 없기 때문이다.

적은 전력으로 원거리까지 빛을 보낼 수 있는 방법은 레이저 빔과 같은 단일 파장을 가지고 있는 단색광의 광원을 이용하여야 한다.

그러나 단색 광은 원거리 도달이 가능하나, 백색광(가시광선)이 아니기 때문에 시각에 의한 물체인식에 어려움이 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위해, 본 출원인은 하기의 특허문헌 1에 R, G, B 단색파장을 각각 보내고 피사체에서 백색광이 되도록 함으로써 작은 에너지로 빛을 멀리 보내고 물체 인식이 가능하도록 한 레이저 서치 라이트를 개시해서 특허 출원하여 등록받은 바 있다.

대한민국 특허 등록번호 제10-0946321호(2010년 3월 9일 공고) 대한민국 특허 등록번호 10-1145244호(2012년 5월 24일 공고) 대한민국 특허 공개번호 10-2017-0127880호(2017년 11월 22일 공개) 대한민국 실용신안 등록번호 20-0419713호(2006년 6월 22일 공고)

한편, 도 1은 종래기술에 따른 레이저 서치라이트의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 레이저 서치라이트에서 조사되는 백색 레이저 빔의 스펙트럼이다.

종래기술에 따른 레이저 서치라이트(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 청색 레이저 다이오드(2)에서 조사되는 청색광을 황색 발광(phosphor) 물질(3)에 조사하여 백색광을 발생하고, 발생된 백색광은 렌즈(4)를 통해 원거리로 조사된다.

그러나 청색 레이저 다이오드와 황색 발광 물질을 이용해서 백색 레이저 빔을 발생하는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 청색 파장 대역의 강도가 강하고 황색 및 적색 파장 대역의 강도가 황색 파장 대역의 강도보다 약하다.

이로 인해, 종래기술에 따른 레이저 서치라이트는 약 5500 내지 6000K의 색 온도를 갖는 매우 밝은 백색 레이저 빔을 조사한다.

이에 따라, 종래기술에 따른 레이저 서치라이트는 사용자의 눈이 쉽게 피로해지는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, R, G, B 레이저 다이오드를 이용해서 백색의 레이저 빔을 주사하여 원거리의 피사체를 탐조하는 삼파장 레이저 탐조장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 청색, 녹색, 적색의 삼파장 대역의 강도를 높인 백색 레이저 빔을 조사하여 피사체 탐조작업시 눈의 피로 및 시각 저하를 방지할 수 있는 삼파장 레이저 탐조장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 삼파장 레이저 탐조장치는 R, G, B 단색파장의 레이저 빔을 조사하는 레이저부, 각 단색파장의 레이저 빔을 각각 입사받아 발광하고 백색의 레이저 빔을 발생하는 발광유닛 및 상기 백색의 레이저 빔을 원거리로 조사하는 빔 조사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 삼파장 레이저 탐조장치에 의하면, 피사체에 조사되는 백색 레이저 빔의 R, G, B 삼파장대역에서 빛의 강도를 높여서 색 온도를 조절하여 사용자의 눈 피로도를 감소시키고, 장시간 작업으로 인한 시각 손상을 예방할 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1은 종래기술에 따른 레이저 서치라이트의 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 레이저 서치라이트에서 조사되는 백색 레이저 빔의 스펙트럼,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 삼파장 레이저 탐조장치의 구성도,
도 4는 도 3에 도시된 레이저부와 발광유닛의 상세 구성도.
도 5는 도 3에 도시된 빔 조사부의 상세 구성도,
도 6은 도 3에 도시된 레이저 탐조장치에서 조사되는 백색 레이저 빔의 스펙트럼.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 삼파장 레이저 탐조장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 삼파장 레이저 탐조장치의 개략 구성도이고, 도 4는 도 3에 도시된 레이저부와 발광유닛의 상세 구성도이다.

이하에서는 '좌측', '우측', '전방', '후방', '상방' 및 '하방'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 각 도면에 도시된 상태를 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 삼파장 레이저 탐조장치(10)는 도 3에 도시된 바와 같이, R, G, B 단색파장의 레이저 빔을 조사하는 레이저부(20), 각 단색파장의 레이저 빔을 각각 입사받아 발광하고 백색(W)의 레이저 빔을 발생하는 발광유닛(30) 및 백색의 레이저 빔을 원거리로 조사하는 빔 조사부(40)를 포함한다.

이와 함께, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 삼파장 레이저 탐조장치(10)는 레이저부(20)에 마련되는 각 레이저 다이오드를 동시에 또는 선택적으로 제어하고, 빔 조사부(40)의 구동을 제어하는 제어부(50)를 더 포함할 수 있다.

레이저부(20)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, R, G, B 단색파장의 레이저 빔을 각각 조사하는 제1 내지 제3 레이저 다이오드(21 내지 23)를 포함할 수 있다.

제1 내지 제3 레이저 다이오드(21 내지 23)는 서로 나란하게 배치되고, 청색 파장의 레이저 빔(이하 'B 레이저 빔'이라 함)을 조사하는 제2 레이저 다이오드(22)는 적색 파장의 레이저 빔(이하 'R 레이저 빔'이라 함)과 녹색 파장의 레이저 빔(이하 'G 레이저 빔'이라 함)을 조사하는 제1 및 제3 레이저 다이오드(21,23) 사이에 배치될 수 있다.

물론, 제1 내지 제3 레이저 다이오드(21 내지 23)는 각각 동일한 색상의 레이저 빔을 조사하는 하나 또는 복수로 마련될 수 있다.

레이저부(20)는 도 4에 도시된 바와 같이, 양측에 설치되는 제1 및 제3 레이저 다이오드(21,23)에서 조사되는 R 및 G 레이저 빔을 각각 중앙을 향해 1차 반사하는 한 쌍의 제1 반사부재(24), 한 쌍의 제1 반사부재(24)에 의해 반사된 R 및 G 레이저 빔을 각각 B 레이저 빔과 나란하게 이동하도록 2차 반사하는 한 쌍의 제2 반사부재(25) 및 2차 반사된 R 및 G 레이저 빔과 B 레이저 빔을 발광유닛(30)을 향해 반사하는 제3 반사부재(26)를 더 포함할 수 있다.

제3 반사부재(26)는 아래에서 설명할 발광유닛(30)의 집광렌즈(34)로 레이저 빔을 반사하고, 다시 집광렌즈(34)에서 집광된 레이저 빔을 투과하는 빔 스플리터(beam splitter)로 마련될 수 있다.

발광유닛(30)은 R, G, B 레이저 빔을 각각 입사받아 동일 색상으로 발광해서 백색의 레이저 빔을 발생하고, 백색 레이저 빔에 포함된 R, G, B 레이저 빔의 강도를 상승시키는 기능을 한다.

발광유닛(30)은 도 4에 도시된 바와 같이, 각각 R, G, B 파장의 레이저 빔을 입사받아 동일한 색상으로 발광하는 제1 내지 제3 발광물질(31 내지 33)과 레이저부(20)의 제3 반사부재(26)로부터 반사된 레이저 빔을 집광해서 제1 내지 제3 발광물질(31 내지 33)로 전달하는 집광렌즈(34)를 포함할 수 있다.

이와 함께, 발광유닛(30)은 제1 내지 제3 발광물질(31 내지 33)에서 발광한 레이저 빔을 다시 집광렌즈(34)로 반사시키는 반사경(35)을 더 포함할 수 있다.

반사경(35)은 대략 반구 형성이나 하방으로 오목한 호 형상으로 형성되고, 반사경(35)의 내부 공간에는 제1 내지 제3 발광물질(31 내지 33)에서 발생하는 열을 냉각하는 냉각매체(36)가 충진될 수 있다.

냉각매체(36)는 물이나 오일 등 다양한 냉매를 사용할 수 있으나, 물은 빛을 산란시킴에 따라, 오일을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 발광물질은 빛이 입사되면 발광, 인광 또는 형광하는 물질로, 전이금속이나 희토류 금속 화합물, 황화물 등의 다양한 재료를 이용해서 제조될 수 있다.

제1 내지 제3 발광물질(31 내지 33)은 각각 동일한 색상의 레이저 빔을 입사받도록, 제1 내지 제3 레이저 다이오드(21 내지 23)의 순서에 대응되는 순서로 배치될 수 있다.

그래서 발광유닛(30)은 각각 동일 색상의 레이저 빔이 입사되면, 제1 내지 제3 발광물질(31 내지 33)에서 발광된 레이저 빔을 반사경(35)을 통해 반사하고, 다시 반사된 레이저 빔을 집광렌즈(34)를 통해 집광해서 각 색상의 레이저 빔을 합하여 백색 레이저 빔을 발생한다.

상기 백색 레이저 빔은 약 4800 내지 5600K의 색 온도로 발생할 수 있다.

빔 조사부(40)는 발광유닛(30)에서 발생한 레이저 빔을 원거리로 조사함과 동시에, 레이저 빔을 일정한 영역을 형성하도록 편향시켜 영상신호 주사방식을 응용해서 조사하여 피사체에 레이저 빔 영역이 형성되도록 레이저 빔 조사 영역을 확대하는 기능을 할 수 있다.

예를 들어, 도 5는 도 3에 도시된 빔 조사부의 구성도이다.

빔 조사부(40)는 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 발광유닛(30)에서 조사되는 레이저 빔을 원거리까지 조사할 수 있도록, 평행광으로 만들어 조사하는 평행광 렌즈(41), XY 평면에서 보았을 때 X축 방향을 따라 레이저 빔이 조사되는 각도를 조절하는 X축 미러(42), X축 미러(42)를 회전시키는 X축 회전수단(43), Y축 방향을 따라 레이저 빔이 조사되는 각도를 조절하는 Y축 미러(44), Y축 미러(44)를 회전시키는 Y축 회전수단(45) 및 레이저 빔이 조사되는 탐조면적의 크기를 조절하는 조절렌즈(46)를 포함할 수 있다.

X축 및 Y축 회전수단(43,45)은 각각 레이저 빔을 미리 설정된 탐조영역을 순차적으로 탐조하도록 X축 및 Y축 미러(42,44)를 각각 X축 방향과 Y축 방향으로 회전시키는 기능을 한다.

레이저 빔은 직선광 특성이 있음에 따라, 원거리까지 도달하는 장점이 있으나, 탐조할 수 있는 영역이 좁다.

따라서 제어부(50)는 미리 설정된 탐조영역에 레이저 빔을 순차적으로 이동시키도록 X축 및 Y축 회전수단(43,45)의 구동을 제어할 수 있다.

예를 들어, 레이저 빔은 영상신호 주사방식과 같이 수평 방향을 따라 지그재그 형태로 조사될 수 있다.

물론, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 레이저 빔을 수평 방향뿐만 아니라, 수직 방향 등 다양한 형태로 조사할 수 있다.

제어부(50)는 제1 내지 제3 레이저 다이오드(21 내지 23)의 구동을 제어하고, 백색 레이저 빔을 조사해서 일정 영역을 탐조하도록 빔 조사부(40)의 구동을 제어할 수 있다.

그리고 제어부(50)는 Y축 미러(44)와 조절렌즈(46) 사이를 조절해서 탐조면적의 크기를 조절하도록, 조절렌즈(46)를 이동시키는 구동수단(도면 미 도시)의 구동을 제어할 수도 있다.

도 6은 도 3에 도시된 레이저 탐조장치에서 조사되는 백색 레이저 빔의 스펙트럼이다.

본 실시 예에 따른 레이저 탐조장치(10)에서 조사되는 백색 레이저 빔은 도 6에 도시된 바와 같이, R, G, B 삼파장대역에서의 빛의 강도가 황색(Y) 파장대역의 강도보다 높은 것을 확인할 수 있다.

즉, 본 실시 예에서는 각각 R, G, B로 발광하는 제1 내지 제3 발광물질(31 내지 33)을 포함하는 발광유닛(30)을 이용해서 백색 레이저 빔의 R, G, B 파장대역 강도를 상승시킬 수 있다.

따라서 레이저 탐조장치(10)에서 조사되는 레이저 빔은 외부에서 보았을 때 백색(W)으로 보이나, 실제로는 R, G, B 파장대역 강도가 상승함에 따라, 상기 레이저 빔의 색 온도는 도 2에 도시된 백색 레이저 빔의 색 온도에 비해 낮아진다.

이와 같이, 본 발명은 피사체에 조사되는 백색 레이저 빔의 R, G, B 삼파장대역에서 빛의 강도를 높임으로써, 색 온도를 조절할 수 있다.

즉, 본 발명은 발광유닛을 이용해서 백색 레이저 빔의 색 온도를 낮추도록 조절하여 레이저 탐조장치를 이용한 탐조작업시 사용자의 눈 피로도를 감소시키고, 장시간 작업으로 인한 시각 손상을 예방할 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명은 피사체에 조사되는 백색 레이저 빔의 R, G, B 삼파장대역에서 빛의 강도를 높여서 색 온도를 조절하여 사용자의 눈 피로도를 감소시키고, 장시간 작업으로 인한 시각 손상을 예방하는 삼파장 레이저 탐조장치 기술에 적용된다.

10: 삼파장 레이저 탐조장치
20: 레이저부 21 내지 23: 제1 내지 제3 레이저 다이오드
24 내지 26: 제1 내지 제3 반사부재
30: 발광유닛 31 내지 33: 제1 내지 제3 발광물질
34: 집광렌즈 35: 반사경
36: 냉각매체 40: 빔 조사부
41: 평행광 렌즈 42: X축 미러
43: X축 회전수단 44: Y축 미러
45: Y축 회전수단 46: 조절렌즈
50: 제어부

Claims

R, G, B 단색파장의 레이저 빔을 조사하는 레이저부,
각 단색파장의 레이저 빔을 각각 입사받아 발광하고 백색의 레이저 빔을 발생하는 발광유닛 및
상기 백색의 레이저 빔을 원거리로 조사하는 빔 조사부를 포함하고,
상기 발광유닛은 R, G, B 단색파장의 레이저 빔을 각각 입사받아 동일 색상으로 발광해서 각 단색파장의 레이저 빔의 강도를 상승시키는 제1 내지 제3 발광물질,
상기 레이저부로부터 조사된 레이저 빔을 집광해서 상기 제1 내지 제3 발광물질로 전달하는 집광렌즈 및
상기 제1 내지 제3 발광물질에서 발광한 레이저 빔을 다시 상기 집광렌즈로 반사시키는 반사경을 포함하며,
상기 반사경의 내부 공간에는 상기 제1 내지 제3 발광물질에서 발생하는 열을 냉각하는 냉각매체가 충진되는 것을 특징으로 하는 삼파장 레이저 탐조장치.
제1항에 있어서,
상기 레이저부는 R, G, B 단색파장의 레이저 빔을 각각 조사하는 제1 내지 제3레이저 다이오드를 포함하고,
상기 제1 내지 제3 레이저 다이오드는 서로 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 삼파장 레이저 탐조장치.
제2항에 있어서,
상기 레이저부는 양측에 설치되는 상기 제1 및 제3 레이저 다이오드에서 조사되는 R 및 G 레이저 빔을 각각 중앙을 향해 1차 반사하는 한 쌍의 제1 반사부재,
상기 한 쌍의 제1 반사부재에 의해 반사된 R 및 G 레이저 빔을 각각 B 레이저 빔과 나란하게 이동하도록 2차 반사하는 한 쌍의 제2 반사부재 및
2차 반사된 R 및 G 레이저 빔과 B 레이저 빔을 상기 발광유닛을 향해 반사하는 제3 반사부재를 더 포함하고,
상기 제3 반사부재는 상기 발광유닛으로 레이저 빔을 반사하고, 다시 상기 발광유닛에서 발생한 레이저 빔을 투과하는 빔 스플리터로 마련하는 것을 특징으로 하는 삼파장 레이저 탐조장치.
삭제
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저부에 마련되는 각 레이저 다이오드를 동시에 또는 선택적으로 제어하고, 상기 빔 조사부의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 삼파장 레이저 탐조장치.
제5항에 있어서,
상기 빔 조사부는 상기 발광유닛에서 조사되는 레이저 빔을 평행광으로 만들어 조사하는 평행광 렌즈,
평행광으로 만들어진 레이저 빔이 XY 평면에서 X축 방향을 따라 조사되는 각도를 조절하는 X축 미러,
상기 X축 미러를 회전시키는 X축 회전수단,
Y축 방향을 따라 레이저 빔이 조사되는 각도를 조절하는 Y축 미러,
상기 Y축 미러를 회전시키는 Y축 회전수단 및
레이저 빔이 조사되는 탐조면적의 크기를 조절하는 조절렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼파장 레이저 탐조장치.