KR101988654B1 - 휴대형 레이저 탐조장치, 그를 이용한 탐조방법 및 그가 적용된 탐조 시스템 - Google Patents

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Abstract

휴대형 레이저 탐조장치, 그를 이용한 탐조방법 및 그가 적용된 탐조 시스템에 관한 것으로, 각각 R, G, B 단색파장의 레이저 빔을 각각 발생하여 백색의 레이저 빔을 조사하는 레이저부, 상기 레이저빔에 의해 탐조되는 피사체를 촬영하는 촬영부 및 탐조 작업시 상기 촬영부를 정립상태로 유지하도록 상기 촬영부를 회전 구동하는 구동부를 포함하는 구성을 마련하여, R, G, B 레이저 다이오드를 이용해서 백색의 레이저 빔을 조사하고, 레이저빔이 조사된 위치를 촬영해서 피사체를 탐조할 수 있다.

Description

휴대형 레이저 탐조장치, 그를 이용한 탐조방법 및 그가 적용된 탐조 시스템{POTABLE LASER SEARCHLIGHT UNIT, SEARCH MOTHOD AND SEARCH SYSTEM WITH THE SAME}
본 발명은 휴대형 레이저 탐조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저 다이오드를 이용해서 레이저빔을 주사하여 피사체를 탐조하는 휴대형 레이저 탐조장치, 그를 이용한 탐조방법 및 그가 적용된 탐조 시스템에 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 가능하지나, 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)
한편, 특허문헌 1은 R, G, B 레이저를 이용함에 따라 탐조 성능은 우수하나, 탐조된 피사체에 대한 추적 기능, 저장 기능 등을 제공하지 못하는 한계가 있었다.
따라서 목표물을 더 멀리 정확하게 타케팅하고, 레이저 서치라이트에 ICT 기술을 접목해서 다양한 분야에 적용 가능하도록 다양한 기능을 제공할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.
그리고 종래기술에 따른 서치라이트는 제논등을 사용함에 따라, 무게가 무겁고 소형화가 어려워 휴대가 불가능한 문제점이 있었다.
한편, 종래기술에 따른 레이저 서치라이트는 청색 레이저 다이오드에서 조사되는 청색광을 황색 발광(phosphor) 물질에 조사하여 백색광을 발생하고, 발생된 백색광은 렌즈를 통해 원거리로 조사된다.
그러나 청색 레이저 다이오드와 황색 발광 물질을 이용해서 백색 레이저 빔을 발생하는 경우, 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, 휴대가 가능하고, 레이저 빔을 조사해서 원거리의 피사체를 탐조하는 휴대형 레이저 탐조장치 및 그를 이용한 탐조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 ICT 기술을 적용해서 원거리에서 탐조장치를 원격으로 제어하고, 피조물을 촬영한 영상에 기초해서 피사체를 정밀하게 탐조할 수 있는 휴대형 레이저 탐조장치, 그를 이용한 탐조방법 및 그가 적용된 탐조 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 외부에서 충격이나 진동이 가해지더라도 정립 상태를 유지할 수 있는 휴대형 레이저 탐조장치, 그를 이용한 탐조방법 및 그가 적용된 탐조 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 청색, 녹색, 적색의 삼파장 대역의 강도를 높인 백색 레이저 빔을 조사하여 피사체 탐조작업시 눈의 피로 및 시각 저하를 방지할 수 있는 휴대형 레이저 탐조장치, 그를 이용한 탐조방법 및 그가 적용되는 탐조 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 휴대형 레이저 탐조장치는 각각 R, G, B 단색파장의 레이저 빔을 각각 발생하여 백색의 레이저 빔을 조사하는 레이저부, 상기 레이저빔에 의해 탐조되는 피사체를 촬영하는 촬영부 및 탐조 작업시 상기 촬영부를 정립상태로 유지하도록 상기 촬영부를 회전 구동하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 휴대형 레이저 탐조장치를 이용한 탐조방법은 (a) 휴대형 레이저 탐조장치에 마련된 레이저부를 이용해서 R, G, B 단색파장의 레이저 빔을 각각 발생하여 백색의 레이저 빔을 조사하는 단계, (b) 촬영부를 이용해서 상기 레이저 빔에 의해 탐조되는 피사체를 촬영하고 촬영된 영상을 제어단말로 전송하는 단계, (c) 제어부에서 촬영된 영상으로부터 피사체를 식별하고, 식별된 피사체를 추적하도록 제어하는 단계 및 (d) 상기 제어단말에서 상기 레이저 탐조장치에서 수신되는 탐조정보에 따라 피사체를 식별 및 추적하도록 상기 레이저 탐조장치의 구동을 원격으로 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 휴대형 레이저 장치가 적용된 탐조 시스템은 R, G, B 단색파장의 레이저 빔을 각각 발생하여 백색의 레이저 빔을 조사하는 레이저부 및 상기 레이저빔에 의해 탐조되는 피사체를 촬영하고, 촬영된 영상을 전송하는 촬영부를 포함하는 휴대형 레이저 탐조장치, 상기 촬영부에서 촬영된 영상을 이용해서 피사체를 식별하고, 식별된 피사체를 추적하도록 원격 제어하는 제어단말 및 상기 휴대형 레이저 탐조장치에서 촬영된 영상정보와 피사체 정보 및 추적정보를 포함하는 탐조정보를 저장하고 관리하며, 상기 탐조정보에 대응하도록 관련 기관이나 부서의 타 제어단말에 상기 탐조정보를 전송해서 공유하는 관제 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대형 레이저 탐조장치, 그를 이용한 탐조방법 및 그가 적용된 탐조 시스템에 의하면, R, G, B 레이저 다이오드를 이용해서 백색의 레이저 빔을 조사하고, 레이저빔이 조사된 위치를 촬영해서 피사체를 탐조할 수 있다는 효과가 얻어진다.
그리고 본 발명에 의하면, ICT 기반으로 저전력 고광도 경량의 휴대형 레이저 탐조장치를 제공함으로써, 목표물 탐조 성능을 향상시키고, 소비전력을 절감하며, 운반 및 휴대가 용이하게 하여 이동성을 향상시킬 수 있으며, 장비의 수명을 연장하고, 신뢰도를 높일 수 있다는 효과가 얻어진다.
또, 본 발명에 의하면, 레이저 다이오드를 이용함에 따라 저전력으로 장거리 조사할 수 있고, 미리 설정된 탐조영역에 순차적으로 레이저 빔을 조사해서 탐조영역을 조절할 수 있고, 원격으로 레이저 탐조장치의 구동을 제어할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 의하면, 휴대형 레이저 탐조장치의 이동시 및 외부의 진동이나 충격에 의해 유동이 발생하는 경우, 카메라를 초기 정립 상태로 유지할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 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 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휴대형 레이저 탐조장치가 적용된 탐조 시스템의 구성도,
도 2는 휴대형 레이저 탐조장치의 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 휴대형 레이저 탐조장치의 블록 구성도,
도 4는 휴대형 레이저 탐조장치에서 조사되는 백색 레이저 빔의 스펙트럼,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휴대형 레이저 탐조장치의 탐조방법을 단계별로 설명하는 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휴대형 레이저 탐조장치, 그를 이용한 탐조방법 및 그가 적용된 탐조 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휴대형 레이저 탐조장치가 적용된 탐조 시스템의 구성도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휴대형 레이저 탐조장치가 적용된 탐조 시스템(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, R, G, B 단색파장의 레이저 빔을 각각 발생하여 백색의 레이저 빔을 조사하고, 상기 레이저 빔에 의해 탐조되는 피사체를 촬영하며, 촬영된 영상을 전송하는 휴대형 레이저 탐조장치(20) 및 휴대형 레이저 탐조장치(20)에서 촬영된 영상을 이용해서 피사체를 식별하고, 식별된 피사체를 추적하도록 휴대형 레이저 탐조장치(20)를 원격으로 제어하는 제어단말(30)을 포함한다.
그리고 탐조 시스템(10)은 제어단말(30)과 통신 가능하게 연결되고, 제어단말(30)로부터 전송되는 탐조정보를 수신해서 관리하는 관제서버(40)를 더 포함할 수 있다.
상기 탐조정보는 레이저 탐조장치(20)에서 촬영된 영상정보, 상기 영상정보를 분석해서 탐조된 피사체 정보 및 이동하는 피사체를 추적한 추적정보를 포함할 수 있다.
이러한 탐조정보는 레이저 탐조장치(20)에서 제어단말(30) 및 관제서버(40)로 전송되고, 제어단말(30)과 관제서버(40)에 각각 저장되어 관리될 수 있다.
이에 따라, 제어단말(30)은 상기 탐조정보에 따라 피사체를 식별 및 추적하도록 레이저 탐조장치(20)의 구동을 원격으로 제어하고, 관제서버(40)는 상기 탐조정보에 대응하도록 관련 기관이나 부서의 타 제어단말에 상기 탐조정보를 전송해서 공유할 수 있다.
이를 위해, 레이저 탐조장치(20)와 제어단말(30) 및 관제서버(40)는 각각 유선 또는 무선 통신 방식으로 통신 가능하게 연결될 수 있다.
다음, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휴대형 레이저 탐조장치의 구성을 상세하게 설명한다.
도 2는 휴대형 레이저 탐조장치의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 휴대형 레이저 탐조장치의 블록 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 휴대형 레이저 탐조장치(20)는 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 각각 R, G, B 단색파장의 레이저 빔을 각각 발생하여 백색의 레이저 빔을 조사하는 레이저부(21), 상기 레이저빔에 의해 탐조되는 피사체를 촬영하는 촬영부(22) 및 탐조 작업시 촬영부(22)를 정립상태로 유지하도록 촬영부(22)를 구동하는 구동부(23)를 포함한다.
그리고 휴대형 레이저 탐조장치(20)는 휴대형 레이저 탐조장치(20)에 마련된 각 장치의 구동을 제어하는 제어부(24), 휴대형 레이저 탐조장치(20)의 동작상태 및 촬영부(22)에서 촬영된 영상을 화면에 표시하는 표시부(25), 제어단말(30)과 통신을 수행하는 통신부(26) 및 각 장치에 전원을 공급하는 전원부(27)를 더 포함할 수 있다.
휴대형 레이저 탐조장치(20)는 휴대 및 이동이 가능하도록, 일반적인 레이저 서치라이트에 비해 소형화된 손전등 형상의 케이스(50)에 의해 외형이 형성된다.
케이스(50)는 대략 육면체 형상으로 형성되고, 케이스(50)의 내부에는 아래에서 설명할 레이저부(21)와 촬영부(22) 및 구동부(23) 등 각 장치가 설치되는 공간이 형성될 수 있다.
케이스(50)의 후측 상단부에는 작업자가 케이스(50)를 잡고서 이동 및 탐조 작업을 수행할 수 있도록, 손잡이부(51)가 마련될 수 있다.
예를 들어, 손잡이부(51)에는 케이스(50)의 후측 상단부 양측면을 관통해서 손잡이공(52)이 형성될 수 있다.
그리고 케이스(50)의 상면에는 표시부(25)가 마련되고, 표시부(25)의 상면에는 표시부(25)를 보호할 수 있도록, 슬라이딩 이동 가능하게 보호커버(53)가 설치될 수 있다.
따라서 본 발명은 탐조 작업시 보호커버를 개방해서 표시부의 화면을 확인할 수 있고, 이동시 또는 탐조 작업시 화면 확인이 불필요한 경우, 보호커버를 폐쇄 동작시켜 표시부를 보호할 수 있다.
레이저부(21)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, R, G, B 단색파장의 레이저 빔을 각각 조사하는 레이저 모듈(60), 제어부(24)의 제어신호에 따라 레이저 모듈(60)을 구동하는 레이저 드라이버(70), 레이저 모듈(60)에서 조사되는 R, G, B 단색파장의 레이저 빔을 이용해서 백색 파장의 레이저빔을 생성하는 빔 생성부(80) 및 백색 파장의 레이저 빔을 원거리로 조사하는 빔 조사부(90)를 포함할 수 있다.
레이저 모듈(60)은 각각 R, G, B 단색파장의 레이저 빔을 각각 조사하는 제1 내지 제3 레이저 다이오드(61 내지 63)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 레이저 다이오드(61 내지 63)는 서로 나란하게 배치되고, 청색 파장의 레이저 빔(이하 'B 레이저 빔'이라 함)을 조사하는 제2 레이저 다이오드(62)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(61,63) 사이에 배치될 수 있다.
물론, 제1 내지 제3 레이저 다이오드(61 내지 63)는 각각 동일한 색상의 레이저 빔을 조사하는 하나 또는 복수로 마련될 수 있다.
레이저 빔은 직선광 특성을 가짐에 따라, 원거리까지 도달하는 장점이 있으나, 탐조할 수 있는 영역이 좁다.
그래서 레이저빔은 영상신호 주사방식과 같이 수평 방향을 따라 지그재그 형태로 미리 설정된 탐조영역에 순차적으로 이동하도록 조사될 수 있다.
물론, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 수평 방향뿐만 아니라, 수직 방향 등 다양한 형태로 조사될 수 있다.
레이저 드라이버(70)는 제어부(24)의 제어신호에 따라 레이저 모듈(60)에 마련된 제1 내지 제3 레이저 다이오드(61 내지 63)를 구동하도록 구동신호를 출력할 수 있다.
빔 생성부(80)는 레이저 모듈(60)에서 조사된 R, G, B 레이저 빔을 집광하는 반사경(81) 및 반사경(81)의 선단부 중앙에 설치되고 레이저 모듈(60)로부터 반사경(81)을 향해 조사된 레이저 빔을 투과시키는 빔 스플리터(beam splitter)(82)를 포함할 수 있다.
반사경(81)의 후면에는 R, G, B 레이저 빔을 각각 입사받아 발광하고 백색(W)의 레이저 빔을 발생하는 발광유닛(100)이 마련될 수 있다.
발광유닛(100)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(100)은 각각 R, G, B 파장의 레이저 빔을 입사받아 동일한 색상으로 발광하는 제1 내지 제3 발광물질(101 내지 103) 및 제1 내지 제3 발광물질에서 발광된 레이저 빔을 집광하는 집광렌즈(104)를 포함할 수 있다.
반사경(81)은 대략 반구 형성이나 레이저 모듈을 향해 볼록한 호 형상으로 형성되고, 반사경(81)의 내부 공간에는 제1 내지 제3 발광물질(101 내지 103)에서 발생하는 열을 냉각하는 냉각매체(83)가 충진될 수 있다.
냉각매체(83)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 물질로서, 전이금속이나 희토류 금속 화합물, 황화물 등의 다양한 재료를 이용해서 제조될 수 있다.
제1 내지 제3 발광물질(101 내지 103)은 각각 동일한 색상의 레이저 빔을 입사받도록, 제1 내지 제3 레이저 다이오드(61 내지 63)의 순서에 대응되는 순서로 배치될 수 있다.
그래서 발광유닛(100)은 각각 동일 색상의 레이저 빔이 입사되면, 제1 내지 제3 발광물질(101 내지 103)에서 발광된 레이저 빔을 집광렌즈(104)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(90)는 발광유닛(100)에서 발생한 레이저 빔을 원거리로 조사함과 동시에, 레이저 빔을 일정한 영역을 형성하도록 편향시켜 영상신호 주사방식을 응용해서 조사하여 피사체에 레이저 빔의 탐조영역을 형성하며, 레이저 빔의 탐조 영역의 크기를 확대 또는 축소하도록 조절하는 기능을 할 수 있다.
이러한 빔 조사부(90)는 집광렌즈(104)에 의해 집광된 백색 레이저빔을 확산시키는 확산렌즈(91) 및 확산렌즈(91)에 의해 확산되는 레이저 빔을 평행광으로 만들어 원거리까지 조사하는 평행광 렌즈(92)를 포함할 수 있다.
여기서, 레이저 빔의 탐조영역은 관리자의 조작에 따라 일정 영역으로 설정 및 변경되거나, 제어단말(30)의 구동프로그램에 의해 설정 및 변경될 수 있다.
그리고 레이저 빔이 조사되는 탐조면적의 크기는 제어부(24)의 제어신호에 따라 평행광 렌즈(92)를 이동시키는 구동모듈(도면 미도시)에 의해 평행광 렌즈(92)와 확산렌즈(91) 사이 거리를 조절해서 줌인, 줌아웃 방식으로 조절될 수 있다.
도 4는 휴대형 레이저 탐조장치에서 조사되는 백색 레이저 빔의 스펙트럼이다.
본 실시 예에 따른 휴대형 레이저 탐조장치(20)에서 조사되는 백색 레이저 빔은 도 4에 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(101 내지 103)을 포함하는 발광유닛(100)을 이용해서 백색 레이저 빔의 R, G, B 파장대역 강도를 상승시킬 수 있다.
따라서 휴대형 레이저 탐조장치(20)에서 조사되는 레이저 빔은 외부에서 보았을 때 백색(W)으로 보이나, 실제로는 R, G, B 파장대역 강도가 상승함에 따라, 상기 레이저 빔의 색 온도는 종래기술에 따른 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 빔이 깜박거리를 스파클링을 방지함으로써, 레이저 탐조장치를 이용한 탐조작업시 사용자의 눈 피로도를 감소시키고, 장시간 작업으로 인한 시각 손상을 예방할 수 있다.
다시, 도 1 및 도 3에서 제어부(24)는 구동모듈(도면 미도시)을 이용해서 평행광 렌즈(92)를 이동시켜 확산 렌즈(91)와 평행광 렌즈(92) 사이의 거리를 조절해서 탐조면적을 조절하도록 제어할 수 있다.
촬영부(22)는 화질이 좋고 노이즈나 잔상처리 효과가 우수한 CCD 카메라(이하 '카메라'라 함)를 포함하고, 레이저빔이 조사된 영역을 촬영하며, 촬영된 영상을 제어부(24)로 전달할 수 있다.
그러면, 제어부(24)는 촬영부(22)에서 촬영된 영상을 메모리(28)에 저장함과 동시에, 제어단말(30)로 전송하도록 통신부(26)의 구동을 제어한다.
전원부(27)는 외부의 상용전원을 공급받아 각 장치에 공급하고, 전원 공급이 중단되더라도 레이저 탐조장치(20)를 구동할 수 있도록 전원을 충전하는 기능을 한다.
이를 위해, 전원부(27)는 상용전원을 공급받아 충전하는 배터리(271)와 배터리(271)에 전원을 충전하는 충전회로(272)를 포함할 수 있다.
구동부(23)는 탐조 작업시 발생하는 진동이나 흔들림으로 인한 유동을 보상하도록 촬영부(22)를 회전시키는 기능을 한다.
즉, 촬영부(22)에 마련된 카메라에는 전후 방향, 즉 레이저빔이 조사되는 방향을 따라 회전축(221)이 설치되고, 구동부(23)는 회전축(221)을 중심으로 상기 카메라를 회전시켜 초기 정립 상태를 유지하도록 카메라를 구동한다.
이를 위해, 구동부(23)는 카메라의 회전 각도를 감지하는 감지유닛(231), 회전축(221)을 중심으로 카메라를 회전시키도록 구동력을 발생하는 구동모터(232) 및 제어부(24)의 제어신호에 따라 구동모터(232)를 구동하는 모터 드라이버(233)를 포함할 수 있다.
감지유닛(231)은 이동물체의 속도와 방향, 중력, 가속도를 측정하는 관성 측정 장치(Inertial Measurement Unit)나 짐벌(gimbla), 자이로스코프(gyroscope) 등 다양한 방식으로 유동을 감지하는 감지장치로 마련될 수 있다.
상기 관성 측정 장치는 가속도계, 각속도계, 지자기계 및 고도계를 이용하여 레이저부 및 촬영부의 움직임 상황을 인식할 수 있다.
즉, 상기 관성 측정 장치는 3축 가속도계와 3축 각속도계를 이용해서 진행방향, 횡방향, 높이방향의 가속도와 롤링(roll), 피칭(pitch), 요(yaw) 각속도의 측정이 가능하며, 제어부(24)는 상기 관성 측정 장치로부터 얻어지는 가속도와 각속도를 적분하여 카메라의 속도와 자세각을 산출할 수 있다.
따라서 제어부(24)는 특정 보정점(Way point), 예컨대 초기 정립 위치를 기준으로 관성 측정 장치 측위의 누적오차를 보정할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명은 R, G, B 레이저 다이오드를 이용해서 백색의 레이저 빔을 조사하고, 레이저빔이 조사된 위치를 촬영해서 피사체를 탐조할 수 있다.
그리고 본 발명은 ICT 기반으로 저전력 고광도 경량의 휴대형 레이저 탐조장치를 제공함으로써, 목표물 탐조 성능을 향상시키고, 소비전력을 절감하며, 운반 및 휴대가 용이하게 하여 이동성을 향상시킬 수 있으며, 장비의 수명을 연장하고, 신뢰도를 높일 수 있다.
또, 본 발명은 레이저 다이오드를 이용함에 따라 저전력으로 장거리 조사가 가능하고, 빔 조사부에 마련된 평행광 렌즈를 이동시켜 레이저 빔에 의해 탐조되는 탐조면적의 크기를 조절할 수 있고, 원격으로 레이저 탐조장치의 구동을 제어할 수도 있다.
또한, 본 발명은 레이저 탐조장치의 이동시 및 외부의 진동이나 충격에 의해 유동이 발생하는 경우, 정립 유지 유닛을 이용해서 초기 정립 위치를 유지할 수 있다.
한편, 제어부(24)는 영상신호 주사방식 등을 응용해서 레이저빔을 미리 설정된 탐조영역을 순차적으로 조사하도록 레이저부(21)의 구동을 제어하고, 촬영부(22)에서 촬영된 영상을 분석해서 피사체를 식별하며, 자동 모드에서 식별된 피사체의 이동에 따라 해당 피사체를 추적하도록 레이저부(21)의 구동을 제어할 수 있다.
그리고 제어부(24)는 수동 모드에서 제어단말(30)의 원격제어신호에 따라 레이저부(21)의 구동을 제어할 수 있다.
상기 자동 모드는 레이저 탐조장치(20)를 구동하는 프로그램에 따라 촬영된 영상정보를 분석해서 피사체를 식별하고, 식별된 피사체를 자동을 추적하는 모드이다.
상기 수동 모드는 관리자의 조작에 따라 레이저부(21)와 촬영부(22)를 특정 위치 또는 좌표에 레이저 빔을 조사하고, 해당 위치 또는 좌표를 촬영하는 모드이다.
이를 위해, 제어단말(30)에는 수동 모드에서 관리자의 조작에 따라 레이저부(21)와 촬영부(22)를 원격 제어하기 위한 조정모듈(31)이 마련될 수 있다.
조정모듈(31)은 관리자가 용이하게 조작할 수 있도록, 조이스틱과 특정 위치 또는 좌표를 입력할 수 있는 키패드나 키보드 등이 마련될 수 있다.
그래서 제어부(24)는 제어단말(30)의 원격제어신호가 수신되면, 레이저부(21)와 촬영부(22)를 해당 위치 또는 좌표에 고정하도록 구동부(23)를 제어한다.
그리고 제어단말(30)은 상기 탐조정보를 표시하는 표시모듈(32), 상기 탐조정보를 저장하는 저장부(33) 그리고 레이저 탐조장치(20) 및 관제서버(40)와 통신을 수행하는 통신모듈(34)을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 실시 예에서는 휴대형 레이저 탐조장치의 제어부에서 영상 분석을 통해 피사체를 식별하고, 추적하도록 제어하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 제어단말에서 촬영된 영상을 분석해서 피사체를 식별하고, 추적하도록 휴대형 레이저 탐조장치를 원격으로 제어할 수도 있다.
다음, 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휴대형 레이저 탐조장치의 탐조방법을 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휴대형 레이저 탐조장치의 탐조방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
도 5의 S10단계에서 전원 스위치(도면 미도시)가 온 조작되면, 전원부(27)는 휴대형 레이저 탐조장치(20)에 마련된 각 장치에 전원을 공급한다.
그러면, 제어부(24)는 각 장치를 초기화하고, 피사체를 탐조하기 위한 동작을 준비하도록 제어한다.
S12단계에서 레이저부(21)는 제어부(24)의 제어신호에 따라 R, G, B 단색파장의 레이저빔을 발생해서 백색의 레이저빔을 조사한다.
즉, 레이저부(21)의 레이저 모듈(60)은 R, G, B 단색파장의 레이저 빔을 각각 조사하고, 빔 생성부(80)는 레이저 모듈(60)에서 조사되는 R, G, B 단색파장의 레이저 빔을 이용해서 백색의 레이저빔을 생성하며, 빔 조사부(90)는 백색의 레이저 빔을 원거리로 조사한다.
이때, 빔 생성부(80)에 마련된 발광유닛(100)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 상승시켜 백색 레이저빔의 색온도를 낮게 조절한다.
그리고 제어부(24)는 빔 조사부(90)에 마련된 평행광 렌즈(92)를 이동시켜 레이저빔의 탐조영역을 확대 또는 축소하도록 조절해서 상기 탐조영역 전체를 탐조하도록 제어할 수 있다.
여기서, 상기 탐조영역은 관리자의 조작에 따라 일정 영역으로 설정 및 변경되거나, 제어단말(30)의 구동프로그램에 의해 설정 및 변경될 수 있다.
그리고 레이저 빔이 조사되는 탐조면적의 크기는 평행광 렌즈(92)의 이동에 의해 조절될 수 있다.
이를 위해, 제어부(24)는 구동모듈(도면 미도시)을 이용해서 평행광 렌즈(92)를 이동시켜 평행광 렌즈(92)와 확산 렌즈(91) 사이의 거리를 조절해서 탐조면적의 크기를 조절하도록 제어할 수도 있다.
S14단계에서 촬영부(22)는 레이저빔이 조사된 탐조영역을 촬영하고, 촬영된 영상을 제어부(24)로 전송한다.
그러면, 제어부(24)는 촬영된 영상을 화면에 표시하도록 표시부(25)의 구동을 제어하고, 촬영된 영상을 분석해서 피사체를 식별한다(S16).
그래서 사용자는 식별된 피사체의 이동에 따라 휴대형 레이저 탐조장치를 상하 방향 및 좌우 방향으로 회전 또는 이동시켜 피사체를 추적할 수 있다.
이와 같은 탐조 작업을 수행하는 과정에서 구동부에 마련된 감지유닛은 카메라의 회전 각도를 감지하고, 제어부(24)는 회전축(221)을 중심으로 카메라를 회전시키도록 구동모터를 구동시켜 카메라를 초기 정립 상태로 유지하도록 제어한다.
이와 같은 과정을 통해, 레이저 탐조장치(10)는 피사체를 촬영한 영상정보와 피사체를 식별한 피사체 정보 및 이동하는 피사체를 추적한 추적정보를 포함하는 탐조정보를 제어단말(30)로 실시간으로 전송한다(S18).
그러면, 제어단말(30)은 상기 탐조정보를 저장부(33)에 저장하고, 다시 탐조정보를 관제서버(40)로 전송한다.
이때, 관리자는 탐조정보에 따라 수동모드로 피사체에 레이저빔을 고정하도록 레이저 탐조장치(20)를 원격으로 제어할 수 있다.
관제서버(40)는 수신된 탐조정보를 저장해서 관리하며, 상기 탐조정보에 대응하도록 관련 기관이나 부서의 타 제어단말에 상기 탐조정보를 전송해서 공유할 수 있다.
S20단계에서 제어부(24)는 상기 전원 스위치가 오프 조작되어 전원공급 중지명령이 입력되는지를 검사하고, 전원공급 중지명령이 입력될 때까지 S12단계 내지 S20단계를 반복 수행하도록 제어한다.
만약, S20단계의 검사결과 전원공급 중지명령이 입력되면, 제어부(24)는 각 장치의 구동을 중지하고, 종료한다.
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 ICT 기반으로 저전력 고광도 경량의 휴대형 레이저 탐조장치를 제공함으로써, 목표물 탐조 성능을 향상시키고, 소비전력을 절감하며, 운반 및 휴대가 용이하게 하여 이동성을 향상시킬 수 있으며, 장비의 수명을 연장하고, 신뢰도를 높일 수 있다.
한편, 상기의 실시 예에서는 R, G, B 단색파장의 레이저빔을 발생해서 백색의 레이저빔을 조사하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 군사용 레이저 탐조장치는, 백색의 레이저빔을 조사하면, 원거리에서도 레이저 탐조장치의 위치를 식별할 수 있다.
따라서 본 발명은 휴대형 레이저 탐조장치(20)에 적외선 레이저를 추가 설치하고, 촬영부(22)에 CCD 카메라 이외에 적외선 카메라를 장착해서 적외선을 이용하여 피사체를 식별하도록 변경될 수 있다.
여기서, 청색 레이저빔은 공기 중에서 산란함에 따라, 원거리 조사가 어렵고, 적색 레이저빔을 시각이 쉽게 피로해지는 문제점이 있다.
따라서 레이저부(21)는 관리자가 레이저 빔이 조사되는 탐조 위치를 확인할 수 있고, 반면 상대방이 레이저 탐조장치(20)의 위치 인식이 어려운 녹색 레이저빔을 조사할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 적외선 레이저와 녹색 레이저빔을 조사해서 피사체를 탐조하도록 변경될 수 있다.
물론, 본 발명은 해안 경비, 군사시설 경비, 군 함정, 군 헬기 등에 적용하는 군사용 레이저 탐조장치뿐만 아니라, 국가 기간산업, 소방시설이나 장비, 상업용 선박, 산악 구조, 차량용 등 다양한 산업분야에 활용 가능하며, 레이저 탐조장치를 고정식 또는 이동식 레이저 탐조장치로 이용할 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 ICT 기반으로 저전력 고광도 경량의 휴대형 레이저 탐조장치를 제공함으로써, 목표물 탐조 성능을 향상시키고, 소비전력을 절감하며, 운반 및 휴대가 용이하게 하여 이동성을 향상시킬 수 있으며, 장비의 수명을 연장하고, 신뢰도를 높이는 기술에 적용된다.
10: 레이저 탐조 시스템
20: 휴대형 레이저 탐조장치 21: 레이저부
22: 촬영부 221: 회전축
23: 구동부 231: 감지유닛
232: 구동모터 233: 모터 드라이버
24: 제어부 25: 표시부
26: 통신부 27: 전원부
271: 배터리 272: 충전회로
28: 메모리
30: 제어단말 31: 조정모듈
32: 표시모듈 33: 저장부
34: 통신모듈 40: 관제 서버
50: 케이스 51: 손잡이부
52: 손잡이공 53: 보호커버
60: 레이저 모듈 61 내지 63: 제1 내지 제3 레이저 다이오드
70: 레이저 드라이버
80: 빔 생성부 81: 반사경
82: 빔 스플리터 83: 냉각매체
90: 빔 조사부 91: 확산렌즈
92: 평행광 렌즈
100: 발광유닛 101 내지 103: 제1 내지 제3 발광물질
104: 집광렌즈

Claims (11)

  1. 각각 R, G, B 단색파장의 레이저 빔을 각각 발생하여 백색의 레이저 빔을 조사하는 레이저부,
    상기 레이저빔에 의해 탐조되는 피사체를 촬영하는 촬영부 및
    탐조 작업시 상기 촬영부를 정립상태로 유지하도록 상기 촬영부를 회전 구동하는 구동부를 포함하며,
    상기 촬영부에 마련되는 카메라에는 레이저빔이 조사되는 방향을 따라 회전축이 설치되고,
    상기 구동부는 상기 카메라의 회전 각도를 감지하는 감지유닛,
    상기 회전축을 중심으로 상기 카메라를 회전시키도록 구동력을 발생하는 구동모터 및
    상기 구동모터를 구동하는 모터 드라이버를 포함하여
    탐조 작업 도중에 상기 카메라의 유동이 발생하면, 상기 카메라를 회전시켜 초기 정립 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 휴대형 레이저 탐조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 휴대형 레이저 탐조장치에 마련된 각 장치의 구동을 제어하는 제어부,
    상기 휴대형 레이저 탐조장치의 동작상태 및 상기 촬영부에서 촬영된 영상을 화면에 표시하는 표시부,
    제어단말과 통신을 수행하는 통신부 및
    각 장치에 전원을 공급하는 전원부를 더 포함하고,
    상기 제어단말은 상기 휴대형 레이저 탐조장치에서 수신된 탐조정보에 따라 피사체를 식별 및 추적하도록 상기 휴대형 레이저 탐조장치의 구동을 원격으로 제어하는 것을 특징으로 하는 휴대형 레이저 탐조장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 레이저부는
    R, G, B 단색파장의 레이저 빔을 각각 조사하는 레이저 모듈,
    상기 레이저 모듈을 구동하는 레이저 드라이버,
    상기 레이저 모듈에서 조사되는 R, G, B 단색파장의 레이저 빔을 이용해서 백색 파장의 레이저빔을 생성하는 빔 생성부 및
    백색 파장의 레이저 빔을 원거리로 조사하는 빔 조사부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 촬영부에서 촬영된 영상을 분석해서 피사체를 식별하고, 식별된 피사체를 추적하도록 상기 레이저부의 구동을 제어하며,
    상기 제어단말의 원격제어신호가 수신되면, 상기 원격제어신호에 따른 위치 또는 좌표에 레이저빔을 고정하도록 상기 구동부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 휴대형 레이저 탐조장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 휴대형 레이저 탐조장치의 외형을 형성하는 케이스 내부에는 각 장치가 설치되는 공간이 마련되고,
    상기 케이스의 상단에는 손잡이부와 표시부가 마련되고,
    상기 표시부의 상면에는 상기 표시부를 보호하도록, 슬라이딩 이동 가능하게 보호커버가 설치되는 것을 특징으로 하는 휴대형 레이저 탐조장치.
  5. 삭제
  6. 제3항에 있어서,
    상기 빔 생성부는 상기 레이저 모듈에서 조사된 R, G, B 레이저 빔을 집광하는 반사경 및
    상기 반사경의 선단에 설치되고 상기 레이저 모듈로부터 상기 반사경을 향해 조사된 레이저 빔을 투과시키는 빔 스플리터를 포함하며,
    상기 빔 생성부는 R, G, B 레이저 빔을 각각 입사받아 발광하고 백색의 레이저 빔을 발생하는 발광유닛이 마련되고,
    상기 발광유닛은 각각 R, G, B 파장의 레이저 빔을 입사받아 동일한 색상으로 발광하는 제1 내지 제3 발광물질 및
    상기 제1 내지 제3 발광물질에서 발광된 레이저 빔을 집광해서 백색의 레이저빔을 발생하는 집광렌즈를 포함하여
    백색 레이저 빔에 포함된 R, G, B 파장대역의 레이저 빔 강도를 상승시켜 백색 레이저빔의 색온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 휴대형 레이저 탐조장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 빔 조사부는 상기 빔 생성부에서 조사되는 백색 레이저빔을 확산시키는 확산렌즈 및
    상기 확산렌즈에 의해 확산되는 레이저 빔을 평행광으로 만들어 원거리까지 조사하는 평행광 렌즈를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 평행광 렌즈를 이동시켜 상기 확산렌즈와 평행광 렌즈 사이의 거리를 조절해서 레이저 빔의 탐조 영역의 크기를 확대 또는 축소하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 휴대형 레이저 탐조장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 레이저부는 피사체에서 상기 레이저 탐조장치의 인식을 방지하도록, 적외선을 조사하는 적외선 레이저와
    녹색 레이저빔을 조사하는 녹색 레이저 다이오드를 포함하고,
    상기 촬영부는 상기 적외선을 이용해서 탐조된 피사체를 촬영하는 적외선 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대형 레이저 탐조장치.
  9. 제1항 내지 제4항 및 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 휴대형 레이저 탐조장치를 이용한 탐조방법에 있어서,
    (a) 휴대형 레이저 탐조장치에 마련된 레이저부를 이용해서 R, G, B 단색파장의 레이저 빔을 각각 발생하여 백색의 레이저 빔을 조사하는 단계,
    (b) 촬영부를 이용해서 상기 레이저 빔에 의해 탐조되는 피사체를 촬영하고 촬영된 영상을 제어단말로 전송하는 단계,
    (c) 제어부에서 촬영된 영상으로부터 피사체를 식별하고, 식별된 피사체를 추적하도록 제어하는 단계,
    (d) 상기 제어단말에서 상기 레이저 탐조장치에서 수신되는 탐조정보에 따라 피사체를 식별 및 추적하도록 상기 레이저 탐조장치의 구동을 원격으로 제어하는 단계 및
    (e) 관제서버에서 상기 제어단말로부터 수신된 상기 탐조정보를 저장하고 관리하며, 상기 탐조정보에 대응하도록 관련 기관이나 부서의 타 제어단말에 상기 탐조정보를 전송해서 공유하는 단계를 포함하고,
    상기 (a)단계 내지 (c)단계에서 상기 촬영부의 유동이 발생하는 경우, 구동부를 이용해서 상기 촬영부를 회전 구동시켜 상기 촬영부를 초기 정립 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 휴대형 레이저 탐조장치를 이용한 탐조방법.
  10. 삭제
  11. 제1항 내지 제4항 및 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 휴대형 레이저 탐조장치가 적용된 탐조 시스템에 있어서,
    R, G, B 단색파장의 레이저 빔을 각각 발생하여 백색의 레이저 빔을 조사하는 레이저부 및 상기 레이저빔에 의해 탐조되는 피사체를 촬영하고, 촬영된 영상을 전송하는 촬영부를 포함하는 휴대형 레이저 탐조장치,
    상기 촬영부에서 촬영된 영상을 이용해서 피사체를 식별하고, 식별된 피사체를 추적하도록 원격 제어하는 제어단말 및
    상기 휴대형 레이저 탐조장치에서 촬영된 영상정보와 피사체 정보 및 추적정보를 포함하는 탐조정보를 저장하고 관리하며, 상기 탐조정보에 대응하도록 관련 기관이나 부서의 타 제어단말에 상기 탐조정보를 전송해서 공유하는 관제 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대형 레이저 장치가 적용된 탐조 시스템.
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KR100550471B1 (ko) * 2005-06-30 2006-02-10 주식회사 도담시스템스 레이저 다이오드 광 집적 방식을 이용한 보안 감시 장치 및방법
KR100946321B1 (ko) 2009-01-30 2010-03-09 지인호 레이저 서치 라이트
KR20180076867A (ko) * 2016-12-28 2018-07-06 주식회사 태건 서치라이트의 회전지지장치

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